JP5052627B2 - 多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける基地局と中継局との間のフレームオフセット交渉装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、多重ホップ中継方式を使用する通信システムにおける基地局と中継局との間でフレームオフセットを交渉するための装置及び方法に関し、特に、多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける基地局と中継局とがフレームオフセットを利用して通信するための装置及び方法に関する。

次世代通信システムである４世帯移動通信システムは、高速通信及びより多くの通話量を収容するため、セルの半径が極めて小さい。この場合、現在の無線網の設計方式をそのまま使用する中央集中的な設計は不可能なものと予想される。したがって、４世帯通信システムは、分散的に制御され構築され、かつ新しい基地局（Ｂａｓｅ ｓａｔｉｏｎ）の追加のような環境変化に能動的に対処できなければならない。上述の理由で、４世帯通信システムでは、自己構成型（ｓｅｌｆ‐ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）無線ネットワークが求められている。

４世代通信システムにおいて求められる自己構成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にて適用された技術を無線接続通信システムに導入しなければならない。このような代表的な事例が多重ホップ中継（Ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ ｒｅｌａｙ）セルラーネットワークであって、固定基地局から構成されたセルラーネットワークにアドホックの多重ホップ中継技法を導入したものである。

図１は、通常の多重ホップ中継方式を使用するセルラーネットワークの構成を示している。

図１に示すように、基地局１００の領域１０１に備えられる端末１１０は、基地局１００と直接リンクで接続され、基地局の領域１０１の外に位置して基地局１００からのチャネル状態の劣悪な端末１２０は、中継局１３０を介して基地局１００に接続される。こういう場合、中継局１３０を利用して基地局１００と端末１２０との間の信号を中継することから、基地局−端末リンク、基地局−中継局リンク及び中継局−端末リンクが構成される。すなわち、端末が基地局１００のセル境界に位置するか、又は建物などによる遮蔽現象の激しい陰影地域に位置する場合、端末は、中継局１３０を介して基地局１００と通信を行う。このように、チャネル状態の劣悪なセル境界地域にて多重ホップ中継技法を適用することによって高速のデータチャネルを提供することができ、セルサービス領域を拡張させることができる。

一方、広帯域無線接続システムの主要サービスには、インターネット、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）、非リアルタイムストリーミングサービスなどがある。また、近来、リアルタイム放送サービスであるＭＢＳ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ａｎｄ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ）が新たなサービスとして注目されつつある。ＭＢＳは、地上波ＤＭＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）のように移動性を支援し、かつ双方向のデータ通信が可能であるという長所がある。ＭＢＳは、ニュース、ドラマ、スポーツ中継などのような映像放送サービス又はラジオ音楽放送、リアルタイム交通情報のようなデータサービスを提供することができる。

このようなＭＢＳは、移動端末のサービス接続方法によってシングル−基地局接続（ｓｉｎｇｌｅ−ＢＳ ａｃｃｅｓｓ）、多重−基地局接続（ｍｕｌｔｉ−ＢＳ ａｃｃｅｓｓ）の２通りに区分される。シングル−基地局接続方式は、移動端末が自身の登録された一つの基地局からＭＢＳサービスを受ける方式で、多重−基地局接続方式は、移動端末が２個以上の基地局から同時にＭＢＳサービスを受ける方式である。

図２は、多重−基地局接続方式を示したものである。

多重−基地局接続方式は、移動端末が現在サービス中であるセルと隣接セルとが重複する位置にあるとき、隣接セルの信号が干渉による雑音（ｎｏｉｓｅ）ではなくＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）合成（ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）による信号利得として作用する。これがマクロダイバーシティ（Ｍａｃｒｏ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）効果である。しかしながら、このようなマクロダイバーシティ効果を得るためには、サービス中である基地局と隣接セルの基地局が送信する信号が同一でなければならない。したがって、ＭＢＳを提供するためには、放送ゾーン（ＭＢＳ＿ＺＯＮＥ）内のすべての基地局及びすべての中継局が同一時点にて同じ信号を送信しなければならない。

したがって、基地局は、特定時点に送信しなければならないデータ（例：ＭＢＳデータ）がある場合、中継局での処理遅延などを考慮して該当データを特定時点の以前に中継局に送信しなければならない。これにより、中継局で受信データの解析及び再送信のための帯域幅割り当てなどの処理遅延を経るとしても、基地局と中継局とが同一時点に同じデータを送信することができる。

万一、該当データが２ホップを経て送信される場合であっても、基地局は１ホップ中継局だけでなく２ホップ中継局まで考慮して、該当データを予め送信しなければならない。このとき、基地局に直に接続された１ホップ中継局は、下位の２ホップ中継局の処理遅延などを考慮して該当データをバッファリングしておき、決まった時点に端末に送信する。

一方、広帯域無線通信システムは、隣接基地局が同一時点にて同一フレーム番号を使用する場合、アップリンクで互いに干渉を起こすことがある。したがって、システムの容量やカバレッジを増加させるために、隣接基地局間の相違なるフレーム番号を使用することが必要である。これは、中継方式を適用するシステムでも同一であり、したがって、基地局と中継局とが同一時点にて互いに異なるフレーム番号を使用することが好ましい。この場合、基地局と中継局との間でフレーム番号の差を知らなければ、同一時点又は同一フレーム番号で送信せねばならないメッセージを、基地局と中継局が相違なる時点又は相違なるフレーム番号で送信するという問題が発生しうる。したがって、基地局と中継局との間に相違なるフレーム番号を使用する場合、基地局と中継局との間でフレームオフセットを交渉することのできるシグナルリング手順が必要である。

そこで、上記の従来の技術の欠陥を解決するために、本発明の重要な目的は、少なくとも上記で言及した問題及び／又は短所を解決し、そして少なくとも下記に述べられた長所を提供することにある。

したがって、本発明の目的は、多重ホップ中継方式を使用する通信システムにおける基地局と中継局との間でフレームオフセットを交渉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、多重ホップ中継方式を使用する通信システムにおける放送サービスデータの送信時点を、基地局と中継局との間のフレームオフセットを利用して決定するための装置及び方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、多重ホップ中継方式を使用する通信システムにおける特定制御メッセージの送信時点を、基地局と中継局との間のフレームオフセットを利用して決定するための装置及び方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、多重ホップ中継方式を使用する通信システムにおける中継局の放送サービスデータの送信時点を基地局の送信フレーム番号に通知するための装置及び方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、多重ホップ中継方式を使用する通信システムにおける中継局の特定制御メッセージの送信時点を中継局の送信フレーム番号に通知するための装置及び方法を提供することにある。

上述した目的を達成するための本発明の態様によれば、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける上位ノードの通信方法であって、中継局の初期接続が感知される場合、前記上位ノード（ｓｕｐｅｒｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｔａｔｉｏｎ）が送信する第１のフレームに使用される第１のフレーム番号と、前記第１のフレームが送信されるのと同一時点に前記中継局が送信する第２のフレームに使用される第２のフレーム番号との間のオフセット値を決定する過程と、前記オフセット値に該当する中継局フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）情報を含むメッセージを生成する過程と、前記生成されたメッセージを前記中継局に送信する過程と、を含むことを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局の通信方法であって、初期接続時に、上位ノードが送信する第１のフレームに使用される第１のフレーム番号と、前記第１のフレームが送信されるのと同一時点に前記中継局が送信する第２のフレームに使用される第２のフレーム番号との間のオフセット値を表す中継局フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）情報を含むメッセージを受信する過程と、を含むことを特徴とする。

本発明のさらに他の態様によれば、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける上位ノードの通信方法であって、中継局の初期接続が感知される場合、前記上位ノードが送信する第１のフレームに使用される第１のフレーム番号と、前記第１のフレームが送信されるのと同一時点に前記中継局が送信する第２のフレームに使用される第２のフレーム番号との間のオフセット値を決定する過程と、前記接続された中継局を含むすべての中継局の処理遅延時間を考慮して、最大待機時間（ＭＡＸ＿Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）を決定する過程と、前記最大待機時間を利用して前記中継局の待機時間（Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）を決定する過程と、前記オフセット値に該当する中継局フレームオフセット情報と前記待機時間情報とを含むメッセージを生成する過程と、前記生成されたメッセージを前記中継局に送信する過程と、を含むことを特徴とする。

本発明のさらに他の態様によれば、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局の通信方法であって、初期接続時に、上位ノードが送信する第１のフレームに使用される第１のフレーム番号と、前記第１のフレームが送信されるのと同一時点に前記中継局が送信する第２のフレームに使用される第２のフレーム番号との間のオフセット値を表す中継局フレームオフセット情報と特定放送メッセージのための中継局待機時間情報とを含むメッセージを基地局から受信する過程と、前記中継局フレームオフセット情報を利用して、前記中継局のフレーム番号を設定する過程と、を含むことを特徴とする。

本発明のさらに他の態様によれば、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける上位ノード装置であって、中継局の初期接続が感知される場合、前記上位ノードが送信する第１のフレームに使用される第１のフレーム番号と、前記第１のフレームが送信されるのと同一時点に前記中継局が送信する第２のフレームに使用される第２のフレーム番号との間のオフセット値を決定する制御機と、前記オフセット値に該当する中継局フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）情報を含むメッセージを生成するメッセージ処理器と、前記生成されたメッセージを前記中継局に送信する送信部と、を含むことを特徴とする。

本発明のさらに他の態様によれば、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局装置であって、初期接続時、上位ノードが送信する第１のフレームに使用される第１のフレーム番号と、前記第１のフレームが送信されるのと同一時点に前記中継局が送信する第２のフレームに使用される第２のフレーム番号との間のオフセット値を表す中継局フレームオフセット情報を含むメッセージを受信するメッセージ処理器と、前記中継局フレームオフセット情報を利用して、前記中継局のフレーム番号を設定する制御機と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、基地局と中継局とがフレームオフセットを互いに共有することによって、基地局は、前記フレームオフセットを考慮して特定放送メッセージを事前に中継局に送信でき、中継局は、基地局と同一時点又は同一フレーム番号で送信しなければならないデータを正確な時点に端末に送信できる。

本明細書と利点を理解するために、参照（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）は添付される図面と結合されて、以下の説明に利用され、参照数字（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｎｕｍｅｒａｌｓ）は部分（ｐａｒｔｓ）として表現される。
通常の多重ホップ中継方式を使用するセルラーネットワークの構成を示す図である。 ＭＢＳに対した多重−基地局接続方式を示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける基地局の中継局フレームオフセット交渉手順を示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける中継局のフレームオフセット交渉手順を示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける基地局の放送サービスデータ送信手順を示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する通信システムにおける中継局の放送サービスデータ送信手順を示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける基地局の特定制御メッセージの送信手順を示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける中継局の特定制御メッセージの送信手順を示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける基地局のフレームオフセット交渉手順を示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける中継局のフレームオフセット交渉手順を示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける基地局の特定制御メッセージの送信手順を示す図である。 本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける中継局の特定制御メッセージの送信手順を示す図である。 本発明の実施の形態による基地局（あるいは中継局）のブロック構成を示す図である。

以下、図２〜図１３を参照して本発明の動作原理について詳細に説明する。下記で本発明を説明するに当たって、関連した公知の機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明にするおそれがあると判断された場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は、本発明での機能を考慮して定義された用語であり、これは、ユーザ、操作者の意図又は慣例などによって変わりうる。したがって、その定義は、本明細書全般にわたる内容に基づいて行わなければならない。

以下、本発明は、多重ホップ中継方式を使用する通信システムにおける基地局と中継局との間でフレームオフセットを交渉するための手順を提案する。すなわち、本発明は、基地局と中継局とがフレームオフセットを交渉し、その後基地局は、特定メッセージをフレームオフセットを考慮して中継局に予め送信し、中継局は、特定メッセージの送信時点をフレームオフセットを利用して決定するためのものである。

ここで、多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線アクセス通信システムは、例えば直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式又は直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式を使用する通信システムである。多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線アクセス通信システムは、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ方式を使用することから、複数のサブキャリア（ｓｕｂ−ｃａｒｒｉｅｒ）を使用して物理チャネル信号を送信することによって、高速のデータ送信が可能になり、多重セル（ｍｕｌｔｉ−ｃｅｌｌ）構造を介して端末の移動性を支援することができる。

以下の説明は、広帯域無線接続通信システムを例に挙げて説明しているが、本発明は、多重ホップ中継方式を使用するセルラー基盤の通信システムであれば同様に適用されることができる。

まず、中継局の初期接続時に、基地局は、他の中継局のフレーム番号を考慮して、接続された中継局のフレーム番号を決定し、基地局フレーム番号の下位８ビット値と中継局フレーム番号の下位８ビット値との間の差（フレームオフセット）を中継局に通知する。すなわち、初期接続の際、基地局と中継局とは、フレームオフセットを交渉して互いに共有する。このように、基地局が中継局の開始フレーム番号を指定することもでき、他の例として中継局が周辺基地局及び中継局のフレーム番号を確認した後、適当な値を選択して基地局に要請することもできる。中継局が自身の決定したフレームオフセット情報を含む要請メッセージを基地局に送信すると、基地局は、要請された値を許諾するか、又はフレームオフセットを再度決定して中継局に応答できる。

例えば、フレームオフセット値は、基本能力交渉手順（ＳＢＣ−ＲＥＱ／ＲＳＰ）又は登録手順（ＲＥＧ−ＲＥＱ／ＲＳＰ）を介して交渉できる。このとき、ＳＢＣ−ＲＥＱ／ＲＳＰメッセージ又はＲＥＱ−ＲＥＱ／ＲＳＰメッセージに追加されるＴＬＶ（Ｔｙｐｅ／Ｌｅｎｇｔｈ／Ｖａｌｕｅ）パラメータの一例は、下記の表１のとおりである。

このとき、フレームオフセット情報の大きさ（ビットの大きさ）として、システムの設定によって１６ビットが使用されることができ、異なる大きさのビットが使用されることができる。

また、基地局に登録された中継局に下位中継局が新しく登録される場合、基地局又は上位中継局が、上位中継局フレーム番号の下位８ビット値と下位中継局フレーム番号の下位８ビット値との差（フレームオフセット）を下位中継局に通知することができる。万一、上位中継局がフレームオフセットを下位中継局に通知する場合、上位中継局は、この値を基地局にも通知すべきである。すなわち、基地局は、自身に属したすべての中継局に対するフレームオフセットを管理する。

基地局と中継局の両方が特定時点に送信しなければならないデータ（ＭＢＳデータ）が発生した場合、基地局は、該当データを中継局に送信する時にそのデータに対する基地局の送信フレーム番号も共に通知する。

基地局の送信フレーム番号を通知するためのＴＬＶパラメータの一例は、下記の表２のとおりである。

表２のような情報を受信した中継局は、既知のフレームオフセットと基地局の送信フレーム番号とを利用して、送信時点を決定する。例えば、フレームオフセットが８で、基地局の送信フレーム番号が１０である場合、中継局は、該当データをフレーム番号１８で送信する。

基地局と中継局とが同様に送信するメッセージの中には、上記の通りに物理的に同一時点にて送信せねばならないメッセージの他に、同一フレーム番号で送信せねばならないメッセージも存在する。たとえば、スリープ（ｓｌｅｅｐ）モードで送信されるＴＲＦ−ＩＮＤ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）メッセージ、アイドル（ｉｄｌｅ）モードで送信されるＰＡＧ−ＡＤＶ（Ｐａｇｉｎｇ Ａｄｖｅｒｔｉｚｅｍｅｎｔ）メッセージなどが該当する。こういう場合、基地局は、このようなメッセージを中継局に送信する時に、このメッセージに対する中継局の送信フレーム番号も共に通知する。

中継局の送信フレーム番号を通知するためのＴＬＶパラメータの一例は、下記の表３のとおりである。

表３のような情報を受信した中継局は、中継局の送信フレーム番号に該当するフレームでメッセージを送信する。このとき、基地局は、中継局の処理遅延時間及び中継局のフレーム番号を参照して、メッセージが中継局で待機する時間が最小になるように、メッセージを予め中継局に送信しなければならない。

例えば、基地局に登録されている第１中継局のフレームオフセットが１０で、第２中継局のフレームオフセットが１５であり、処理遅延時間がそれぞれ３フレームで、基地局がフレーム番号１０でメッセージ（ＴＲＦ−ＩＮＤメッセージ又はＰＡＧ−ＡＤＶメッセージ）を送信すると仮定する。

こういう場合、基地局は第１中継局に中継局の開始フレーム番号が１０であるメッセージを１３フレーム以前に送信しなければならず、第２中継局に１８フレーム以前に送信しなければ中継局から最小の遅延でメッセージを送信することができない。万一、基地局が下位中継局のフレームオフセットを知らないか、又は考慮せずに、基地局のフレーム番号５で該当メッセージを中継局に送信した場合を仮定する。すると、第１中継局は、基地局からフレーム番号１５でメッセージを受信し、処理遅延時間を考慮した時にフレーム番号１８でメッセージを送信することができる。しかしながら、このメッセージは、フレーム番号１０で送信しなければならないので、約２５０フレーム以上をさらに待った後に送信しなければならない。すなわち、基地局でフレームオフセットを考慮せずに任意に送信するようになれば、中継局で待機する時間が過度に長くなるという状況が発生しうる。したがって、本発明では、同一時点又は同一フレーム番号で送信されなければならないメッセージを基地局から中継局へ送信する時、基地局が基地局と中継局との間のフレームオフセットを考慮して送信すると仮定する。

一方、基地局と中継局とが中継局フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）を共有する場合、基地局と中継局とが、予め待機時間（ＲＳ ｗａｉｔｉｎｇ ｔｉｍｅ：Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）を交渉し、以後中継局が待機時間を利用してメッセージ送信時点を決定することもできる。

例えば、基地局、中継局１（ＲＳ１）、中継局２（ＲＳ２）、中継局３（ＲＳ３）が相違なるフレーム番号を使用する場合、中継局１のフレームオフセットは１で、中継局２のフレームオフセットは２であり、中継局３のフレームオフセットは３であると仮定する。ここで、基地局の下位中継局は、中継局１と中継局３で、中継局２は、中継局１の下位中継局と仮定する。すなわち、中継局２は、基地局からのデータを中継局１を経て受信し、基地局は、中継局２からのデータを中継局１を経て受信する。また、中継局の処理遅延時間（Ｒ＿Ｄ）は、３フレームで同一であると仮定する。

このとき、基地局と中継局とが同一フレーム番号で同じメッセージを送信するためには、基地局は、中継局１に（Ｒ＿Ｄ＋１フレーム）以前にメッセージを送信しなければならず、中継局２に（Ｒ＿Ｄ＋Ｒ＿Ｄ＋２フレーム）以前に送信しなければならず、中継局３に（Ｒ＿Ｄ＋３フレーム）以前にメッセージを送信しなければならない。すなわち、中継局に９フレーム以前にメッセージを送信すると、中継局のそれぞれは、Ｒ＿Ｄの間にメッセージを処理して決まったフレーム番号に送信できる。

このとき、各中継局でメッセージが送信のために待機する時間は、中継局１の場合、４フレーム、中継局２の場合、０フレーム、中継局３の場合、２フレームになる。

上記の内容を一般化すれば、以下のとおりである。

基地局は、最小限（ＭＡＸ＿Ｒ＿Ｄ＋（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）＿ＭＡＸ＿Ｒ＿Ｄ）以前にメッセージを送信しなければならない。すなわち、最大処理遅延時間と最大遅延時間とを有する中継局のフレームオフセットを加算した値以前にメッセージを中継局に送信しなければならない。このとき、加算した値を最大待機時間（ＭＡＸ＿Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）と定義する。

したがって、各中継局のメッセージ送信前の待機時間（Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）は、（ＭＡＸ＿Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ−Ｒ＿Ｄ−フレームオフセット）と決定される。

初期接続手順を行う途中に、上位ノード（ｓｕｐｅｒｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｔａｔｉｏｎ）と中継局とは、フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）、処理遅延時間（Ｒ＿Ｄ）及び待機時間（Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）を交渉して共有する。ここで、上位ノードは、基地局又は上位中継局でありうる。また、新しい中継局が接続して上記の値が変更される場合、該変更された値を各中継局に通知しなければならない。このような方法を使用すると、ＴＲＦ−ＩＮＤ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）メッセージ又はＰＡＧ−ＡＤＶ（Ｐａｇｉｎｇ Ａｄｖｅｒｔｉｚｅｍｅｎｔ）メッセージを送信するとき、送信関連情報（送信フレーム情報）を追加しなくてもよいので、オーバーヘッドを減らすことができる。フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）及び待機時間（ＲＳ ｗａｔｉｎｇ ｔｉｍｅ）などは、上述したように初期接続手順中に交換されるメッセージ（例：ＳＢＣ−ＲＳＰ、ＲＳ＿ｃｏｎｆｉｇ−ＣＭＤ等）を介して交渉されうる。

図３は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける基地局（又は上位ノード）の中継局フレームオフセット交渉手順を示している。

図３に示すように、まず基地局（又は上位ノード）は、ステップ３０１にて中継局から接続要請を受信する。一般に、初期接続手順（又はネットワーク進入手順）は、レンジング手順、基本能力交渉手順、認証手順、登録手順などにより行われる。すなわち、基地局と中継局とは、このような初期接続手順を経て接続を設定した後、トラフィック通信を行うことができる。一方、中継局は、このような初期接続手順を行う途中で、基地局（又は上位ノード）に特定フレームオフセットを要請することができる。

このように、任意中継局の初期接続が感知される場合、基地局は、ステップ３０３にて基地局の管理する中継局のフレームオフセットを参考して、接続された中継局に割り当てるフレームオフセットを決定する。ここで、フレームオフセットは、中継局の上位ノード（ｓｕｐｅｒｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｔａｔｉｏｎ）で使用されるフレーム番号と中継局で使用されるフレーム番号との間のオフセット値を表す。

中継局に対するフレームオフセットを決定した後、基地局は、ステップ３０５にて決定されたフレームオフセット情報を含むメッセージを生成する。そして、基地局は、ステップ３０７にてフレームオフセット情報を含むメッセージを中継局に送信する。ここで、そのメッセージは、初期接続手順を行う途中に中継局に送信されるメッセージの一つであって、例えば、ＳＢＣ−ＲＳＰメッセージ、中継局設定命令（ＲＳ＿Ｃｏｎｆｉｇ−ＣＭＤ）メッセージなどになることができる。フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）情報は、表１のようなＴＬＶ形態で含まれることができる。

図４は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける中継局のフレームオフセット交渉手順を示している。

図４に示すように、初期接続時に中継局は、ステップ４０１にて基地局又は上位ノード（ｓｕｐｅｒｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｔａｔｉｏｎ）からプリアンブル信号を受信してシステム同期を獲得し、基地局（又は上位ノード）からダウンリンクチャネル描写（ＤＣＤ：Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）メッセージとアップリンクチャネル描写（ＵＣＤ：Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）メッセージとを受信して、通信に必要なパラメータを獲得する。例えば、中継局は、ＵＣＤメッセージを介して初期レンジング関連パラメータを獲得する。このように、初期レンジング関連パラメータを獲得した後、中継局は、初期レンジングを試みることによって、初期接続手順（ネットワーク進入手順）を行う。

初期接続手順を行う途中に、中継局は、ステップ４０３にてフレームオフセットを交渉するための接続要請メッセージを基地局に送信する。接続要請メッセージは、例えば、ＳＢＣ−ＲＥＱメッセージあるいはＲＥＧ−ＲＥＱメッセージでありうる。このとき、中継局は、特定フレームオフセットを基地局に要請できる。

一方、初期接続手順を行う途中に、中継局は、ステップ４０５にて上位ノードのフレーム番号と中継局のフレーム番号との間のオフセット値を表すフレームオフセット（ＲＳ ｆａｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）情報を含むメッセージを上位ノードから受信する。フレームオフセット情報を含むメッセージは、例えば、ＳＢＣ−ＲＳＰメッセージ、ＲＥＧ−ＲＳＰメッセージ、ＲＳ＿Ｃｏｎｆｉｇ−ＣＭＤメッセージであることができ、フレームオフセット情報を表１のようなＴＬＶ形態で含むことができる。

フレームオフセット情報を含むメッセージが受信されると、中継局は、ステップ４０７にてメッセージからフレームオフセット情報を取り出し、フレームオフセット情報を利用してフレーム番号を決定する。そして、中継局は、ステップ４０９にて決定されたフレーム番号に基づいてフレーム通信を始める。

図５は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける基地局の放送サービスデータ送信手順を示している。

図５に示すように、まず基地局は、ステップ５０１にて網から送信するＭＢＳデータ（ＭＢＳパケット）を受信する。送信するＭＢＳデータが発生した場合、基地局は、ステップ５０３にて中継局のフレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）と処理遅延時間（Ｒ＿Ｄ）とを確認する。

そして、基地局は、ステップ５０５にて中継局の処理遅延時間（Ｒ＿Ｄ）を考慮して、ＭＢＳデータを中継局に送信する時点を決定する。例えば、中継局の処理遅延時間（Ｒ＿Ｄ）のうち、最も大きな値を選択し、基地局の送信フレームから選択された値の以前フレームを送信時点として決定できる。

ＭＢＳデータの送信フレームを決定した後、基地局は、ステップ５０７にてＭＢＳデータを決定されたフレームで中継局に送信する。このとき、ＭＢＳデータだけでなくＭＢＳデータを送信する基地局の送信フレーム番号とＭＢＳ送信関連情報（エアスケジューリング情報）も共に送信する。

中継局にＭＢＳデータを送信した後、基地局は、ステップ５０９にてＭＢＳデータを基地局の送信フレーム番号（ＢＳ ｔｘ ｆｒａｍｅ ｎｕｍｂｅｒ）に該当するフレームで端末に送信する。

図６は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する通信システムにおける中継局の放送サービスデータ送信手順を示している。

図６に示すように、まず中継局は、ステップ６０１にて基地局からＭＢＳデータを受信する。このとき、中継局は、ＭＢＳデータだけでなくＭＢＳデータを送信する基地局の送信フレーム番号とＭＢＳ送信関連情報（エアスケジューリング情報）も共に受信する。

ＭＢＳデータを受信した後、中継局は、ステップ６０３にて予め交渉されたフレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）と受信された基地局の送信フレーム番号とを利用して、ＭＢＳデータを端末に送信するフレーム番号を決定する。例えば、フレームオフセットが８で、基地局の送信フレーム番号が１０である場合、中継局は、送信時点をフレーム番号１８と決定する。

以後、中継局は、ステップ６０５にてＭＢＳデータを決定されたフレーム番号に該当するフレームで端末に送信する。

図７は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける基地局の特定制御メッセージの送信手順を示している。

図７に示すように、まず基地局は、ステップ７０１にて送信するページング情報が発生するか否かを検査する。ここで、ページング情報には、スリープ（ｓｌｅｅｐ）モードで送信されるＴＲＦ−ＩＮＤ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）メッセージ、アイドル（ｉｄｌｅ）モードで送信されるＰＡＧ−ＡＤＶ（Ｐａｇｉｎｇ Ａｄｖｅｒｔｉｚｅｍｅｎｔ）メッセージなどが該当することができる。

ページング情報が発生した場合、基地局は、ステップ７０３にて中継局のフレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）と処理遅延時間（Ｒ＿Ｄ）を確認する。そして、基地局は、ステップ７０５にて確認されたフレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）と処理遅延時間（Ｒ＿Ｄ）とを利用して、ページング情報を中継局に送信する時点（フレーム）を決定する。

例えば、基地局に登録されている第１中継局のフレームオフセットが１０で、第２中継局のフレームオフセットが１５であり、処理遅延時間がそれぞれ３フレームで、基地局がフレーム番号１０でメッセージ（ＴＲＦ−ＩＮＤメッセージ又はＰＡＧ−ＡＤＶメッセージ）を送信すると仮定する。すると、基地局は、メッセージを第１中継局に１３フレーム以前に送信しなければならず、第２中継局に１８フレーム以前に送信しなければならない。したがって、送信時点は、１８フレーム以前と決定される。

ページング情報の送信フレームを決定した後、基地局は、ステップ７０７にてページング情報を決定されたフレームで中継局に送信する。このとき、ページング情報だけでなく中継局の送信フレーム番号（ＲＳ Ｔｘ ｆｒａｍｅ ｎｕｍｂｅｒ）も共に送信する。

以後、基地局は、ステップ７０９にてスケジューリングを介して予め決定された送信フレーム番号（ＢＳ Ｔｘ ｆｒａｍｅｎｕｍｂｅｒ）を、該当するフレームで端末に送信する。

図８は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける中継局の特定制御メッセージの送信手順を示している。

図８に示すように、まず中継局は、ステップ８０１にて基地局からページング情報を受信する。このとき、中継局は、ページング情報だけでなくページング情報を送信する中継局の送信フレーム番号も共に受信する。ここで、ページング情報には、スリープ（ｓｌｅｅｐ）モードで送信されるＴＲＦ−ＩＮＤ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）メッセージ、アイドル（ｉｄｌｅ）モードで送信されるＰＡＧ−ＡＤＶ（Ｐａｇｉｎｇ Ａｄｖｅｒｔｉｚｅｍｅｎｔ）メッセージなどが該当することができる。

以後、中継局は、ステップ８０３にて、受信された中継局の送信フレーム番号を利用して、ページング情報を送信するフレーム番号を決定する。そして、中継局は、ステップ８０５にてページング情報を決定されたフレーム番号に該当するフレームで端末に送信する。

図９は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける基地局（上位ノード）のフレームオフセット交渉手順を示している。

図９に示すように、まず基地局（上位ノード）は、ステップ９０１にて中継局から接続要請を受信する。一般に、初期接続手順（又はネットワーク進入手順）は、レンジング手順、基本能力（ｂａｓｉｃ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）交渉手順、認証手順、登録手順などを介して行われる。すなわち、基地局と中継局とは、このような初期接続手順を経て接続を設定した後、トラフィック通信を行うことができる。一方、中継局は、初期接続手順を行う途中に、上位ノードに特定フレームオフセットを要請することができる。

このように、中継局の初期接続が感知される場合、基地局（又は上位ノード）は、ステップ９０３にて基地局が管理する中継局のフレームオフセットを参考にして、接続された中継局に割り当てるフレームオフセットを決定する。ここで、フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）は、基地局（上位ノード）で使用されるフレーム番号と中継局で使用されるフレーム番号との間のオフセット値を表す。

中継局に対するフレームオフセットを決定した後、基地局（又は上位ノード）は、ステップ９０５にて接続された中継局を含むすべての中継局の処理遅延時間のうち、最大処理遅延時間（ＭＡＸ＿Ｒ＿Ｄ）を選択し、最大処理遅延時間と該当中継局のフレームオフセットとを加算して、最大待機時間（ＭＡＸ＿Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）を計算する。

そして、基地局は、ステップ９０７にて最大処理遅延時間（ＭＡＸ＿Ｒ＿Ｄ）と最大待機時間（ＭＡＸ＿Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）とが新たな中継局の接続により変更されたか否かを検査する。万一、変更されない場合、基地局は、ステップ９１５にて接続された中継局に対して待機時間Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔを計算し、フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）情報と待機時間Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ情報とを含むメッセージを中継局に送信する。ここで、前述のメッセージは、初期接続手順を行う途中に中継局に送信されるメッセージのうちの一つであって、例えば、ＳＢＣ−ＲＳＰメッセージ、ＲＳ＿Ｃｏｎｆｉｇ−ＣＭＤメッセージでありうる。

万一、最大処理遅延時間と最大待機時間とが変更された場合、基地局は、ステップ９０９に進んで現在接続されている中継局の各々に対して待機時間Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔを更新する。ここで、待機時間Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔは、（ＭＡＸ＿Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ−Ｒ＿Ｄ−フレームオフセット）により計算される。

各中継局に対して待機時間を更新した後、基地局は、ステップ９１１にて接続された中継局に、フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）情報と待機時間（Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）情報とを含むメッセージを送信する。また、基地局は、ステップ９１３にて残りの中継局の各々に更新された待機時間（Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）を通報する。

図１０は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける中継局のフレームオフセット交渉手順を示している。

図１０に示すように、初期接続時に中継局は、ステップ１００１にて基地局又は上位ノード（ｓｕｐｅｒ ｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｔａｔｉｏｎ）からプリアンブル信号を受信してシステム同期を獲得し、基地局からＤＣＤメッセージとＵＣＤメッセージとを受信して、通信に必要なパラメータを獲得する。例えば、中継局は、ＵＣＤメッセージを介して初期レンジング関連パラメータを獲得する。このように、初期レンジング関連パラメータを獲得した後、中継局は、初期レンジングをはじめとして初期接続手順（ネットワーク進入手順）を行う。

初期接続手順を行う途中に、中継局は、ステップ１００３にてフレームオフセットを交渉するための接続要請メッセージを基地局に送信する。接続要請メッセージは、例えば、ＳＢＣ−ＲＥＱメッセージあるいはＲＥＧ−ＲＥＱメッセージでありうる。このとき、中継局は、特定フレームオフセットを基地局に要請できる。

一方、初期接続手順を行う途中に、中継局は、ステップ１００５にてフレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）情報と待機時間（Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）情報とを含むメッセージを基地局（又は上位ノード）から受信する。フレームオフセット情報と待機時間情報とを含むメッセージは、例えば、ＳＢＣ−ＲＳＲメッセージ、ＲＥＧ−ＲＳＰメッセージ、ＲＳ＿Ｃｏｎｆｉｇ−ＣＭＤメッセージであることができ、フレームオフセット情報と待機時間情報とはＴＬＶ形態で追加されることができる。待機時間情報は、このようにフレームオフセット情報と共に同じメッセージを介して送信されることができ、他の例としてフレームオフセット情報と別に他のメッセージを介して送信されることもできる。

フレームオフセット情報と待機時間情報とを含むメッセージが受信されると、中継局は、ステップ１００７にて受信されたメッセージからフレームオフセット情報を取り出し、フレームオフセット情報を利用して使用するフレーム番号を決定する。そして、中継局は、ステップ１００９にて決定されたフレーム番号に基づいてフレーム通信を始める。

図１１は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける基地局の特定制御メッセージの送信手順を示している。

図１１に示すように、まず基地局は、ステップ１１０１にて送信するページング情報が発生しているか否かを検査する。ここで、ページング情報には、スリープモードで送信されるＴＲＦ−ＩＮＤメッセージ、アイドルモードで送信されるＰＡＧ−ＡＤＶメッセージなどが該当することができる。

ページング情報が発生した場合、基地局は、ステップ１１０３にてページング情報を端末に送信する送信フレーム番号（ＢＳ Ｔｘ ｆｒａｍｅｎｕｍｂｅｒ）と予め決定された最大待機時間（ＭＡＸ＿Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）とを利用して、ページング情報を中継局に送信する時点（又はフレーム）を決定する。すなわち、送信フレーム番号から最大待機時間以前に該当するフレームを送信時点と決定する。

ページング情報の送信フレームを決定した後、基地局は、ステップ１１０５にてページング情報を決定されたフレームで中継局に送信する。そして、基地局は、ステップ１１０７にてページング情報をスケジューリングを介して予め決定された送信フレーム番号（ＢＳ Ｔｘ ｆｒａｍｅｎｕｍｂｅｒ）に該当するフレームで端末に送信する。

図１２は、本発明の実施の形態による多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線通信システムにおける中継局の特定制御メッセージの送信手順を示している。

図１２に示すように、まず中継局は、ステップ１２０１にて基地局からページング情報を受信する。ここで、ページング情報には、スリープモードで送信されるＴＲＦ−ＩＮＤメッセージ、アイドルモードで送信されるＰＡＧ−ＡＶＤメッセージなどが該当することができる。

ページング情報が受信されると、中継局は、ステップ１２０３にて処理遅延時間（Ｒ＿Ｄ）の間にページング情報を処理する。そして、中継局は、ステップ１２０５にて基地局と予め交渉された待機時間（Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）分だけ待機した後、ページング情報を端末に送信する。

図１３は、本発明の実施の形態による基地局（あるいは中継局）のブロック構成を示している。ここで、同じインターフェスモジュール（通信モジュール）を有する基地局と中継局とは同じブロック構成を有するので、以下の説明は、図１３の装置を持って基地局と中継局の動作について説明する。また、以下、ＴＤＤ−ＯＦＤＭＡシステムを仮定して説明する。しかしながら、本発明は、ＦＤＤ−ＯＦＤＭＡシステム、ＴＤＤとＦＤＤを共に使用するハイブリッドシステム及び他の資源分割方式を使用するセルラー基盤のシステムに容易に適用されることができる。

図１３に示すように、本発明による基地局（あるいは中継局）は、制御機１３００、バッファ１３０２、符号器１３０４、変調器１３０６、ＯＦＤＭ変調器１３０８、ＲＦ送信機１３１０、デュープレクサ１３１２、ＲＦ受信機１３１４、ＯＦＤＭ復調器１３１６、復調器１３１８、復号器１３２０、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）メッセージ処理器１３２２を備える。

図１３に示すように、まずデュープレクサ１３１２は、デュープレクス方式によってＲＦ送信機１３１０からの送信信号をアンテナを介して送信し、アンテナからの受信信号をＲＦ受信機１３１４に提供する。例えば、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の場合、デュープレクサ１３１２は、送信区間の場合、ＲＦ送信機１３１０からの信号をアンテナを介して送信し、受信区間の場合、アンテナを介して受信される信号をＲＦ受信機１３１４に送信する。

バッファ１３０２は、制御機１３００の制御下に入力と出力とが制御され、送信するトラフィック及び制御メッセージ（例：ＭＡＣ ＰＤＵ）をバッファリングする機能を行う。ここで、バッファ１３０２は、ユニキャストトラフィック、ＭＢＳトラフィック及び制御メッセージ（ＭＡＣ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｍｅｓｓａｇｅ）をすべてバッファリングすると仮定する。

符号器１３０４は、バッファ１３０２からのパケット（ＭＢＳパケット又は制御メッセージ）を決まった方式で符号化（ｃｏｄｉｎｇ）して出力する。変調器１３０６は、符号器１３０４からのデータを決まった方式で変調（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）して出力する。ＯＦＤＭ変調器１３０８は、変調器１３０６からのデータをＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）して、サンプルデータ（ＯＦＤＭシンボル）を出力する。ＲＦ送信機１３１０は、ＯＦＤＭ変調器１３０８からのサンプルデータをアナログ信号に変換し、アナログ信号をＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換して、アンテナを介して送信する。

ＲＦ受信機１３１４は、デュープレクサ１３１２からのＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号をベースバンド信号に変換して出力する。ＯＦＤＭ復調器１３１６は、ＲＦ受信機１３１４からのベースバンドサンプルデータをＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）して、周波数領域のデータを出力する。このとき、ＯＦＤＭ復調器１３１６は、周波数領域のデータをＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）レベルの適用されるバースト単位で整列して出力する。

復調器１３１８は、ＯＦＤＭ復調器１３１６からのデータを決まった方式で復調（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）して出力する。復号器１３２０は、復調器１３１８からのデータを決まった方式で復号（ｄｅｃｏｄｉｎｇ）して出力する。前述のような過程で物理階層デコードを行う。このように物理階層デコードされたデータは、データパケットと制御パケットとに分類されて処理される。

ＭＡＣメッセージ処理器１３２２は、上位階層あるいは上位ノードからデータを受信し、送信するＭＡＣ ＰＤＵ（トラフィック及び制御メッセージ）を生成し、生成されたＭＡＣ ＰＤＵをバッファ１３０２に提供する。また、ＭＡＣメッセージ処理器１３２２は、復号器１３２０からの受信データからＭＡＣ ＰＤＵを取り出し、該取り出されたＭＡＣ ＰＤＵに対してヘッダ及びエラー検査を行う。このとき、ヘッダ検査を介して制御メッセージ（シグナルリングメッセージ）と判断されると、制御メッセージから各種制御メッセージを抽出して制御機１３００に提供する。また、ＭＡＣメッセージ処理器１３２２は、制御機１３００の制御下で制御メッセージを生成してバッファ１３０２に提供する。

制御機１３００は、ＭＡＣメッセージ処理器１３２２からの情報に対する該当処理を行い、送信する情報を生成して、ＭＡＣメッセージ処理器１３２２に提供する。また、制御機１３００は、プロトコル処理を行う途中に必要な情報を物理階層の該当構成部から提供されるか、又は物理階層の該当構成部を利用して制御信号を発生する。ここで、制御部１３００で資源スケジューリングを行うと仮定する。

次に、図１３の構成に基づいて、本発明の実施の形態による基地局及び中継局の動作をそれぞれ説明する。以下、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）階層で行われる処理を中心に説明する。

まず、基地局（上位ノード）の動作を述べると、ＭＡＣメッセージ処理器１３２２は、復号器１３２０からの制御メッセージを分析し、その結果を制御機１３００に提供する。制御機１３００は、ＭＡＣメッセージ処理器１３２２からのメッセージ分析結果を利用して中継局の初期接続を判断し、中継局の初期接続が感知される場合、中継局に割り当てるフレームオフセット（又はフレームオフセットと待機時間（Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ））を決定して、ＭＡＣメッセージ処理器１３２２に提供する。

すると、ＭＡＣメッセージ処理器１３２２は、制御機１３００からのフレームオフセット（又はフレームオフセットと待機時間）を含むメッセージを生成して、バッファ１３０２に提供する。一方、バッファ１３０２は、制御機１３００の制御下にメッセージを物理階層部に出力し、フレームオフセット情報を含むメッセージは、物理階層エンコードされて該当中継局に送信される。このように、基地局（上位ノード）と中継局とは、初期接続手順を行う途中にフレームオフセット（又はフレームオフセットと待機時間）を交渉する。

また、ＭＡＣメッセージ処理器１３２２は、基地局と中継局とも、同一時点にて送信しなければならないメッセージ（例：ＭＢＳデータ）及び基地局と中継局とも同一フレーム番号で送信しなければならないメッセージ（ページング情報）とを生成して、バッファ１３０２に提供する。このとき、ＭＢＳデータに対しては基地局送信フレーム番号（ＢＳ ｆｒａｍｅ ｎｕｍｂｅｒ）及び送信関連情報（エアスケジューリング情報等）を共に生成してバッファ１３０２に提供し、ページング情報に対しては中継局送信フレーム番号を共に生成してバッファ１３０２に提供する。ここで、ＭＢＳデータ、基地局送信フレーム番号及び送信関連情報は、一つのパケットに作られてバッファ１３０２に提供されることもでき、他のパケットに作られてバッファ１３０２に提供されることもできる。

一方、制御機１３００は、基地局の送信フレーム番号、中継局の処理遅延時間（Ｒ＿Ｄ）、中継局のフレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）及び最大待機時間（ＭＡＸ＿Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）のうち、少なくとも一つを利用して、バッファ１３０２に積載されているデータ（ＭＢＳデータあるいはページング情報）を中継局に送信する時点を決定する。そして、制御機１３００は、決定された送信時点に応じて、バッファ１３０２に積載されているメッセージ（又はパケット）の出力を制御する。バッファ１３０２から出力されるパケットは、物理階層エンコードされて中継局に送信される。また、ＭＢＳデータ及びページング情報は、予め決まったフレーム番号に対応するフレームで端末にマルチキャスト又はブロードキャストされる。

次に、中継局の動作を述べると、ＭＡＣメッセージ処理器１３２２は、復号器１３２０からの制御メッセージを分析し、その結果を制御機１３００に提供する。基地局から特定メッセージ（例：ＳＢＣ−ＲＳＰメッセージ、ＲＳ＿Ｃｏｎｆｉｇ−ＣＭＤメッセージ）が受信された場合、ＭＡＣメッセージ処理器１３２２は、受信されたメッセージから中継局のフレームオフセット（又はフレームオフセットと待機時間（Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ））を取り出して、制御機１３００に提供する。すると、制御機１３００は、中継局のフレームオフセットを利用して、中継局のフレーム番号を設定する。このように、基地局と中継局とは、初期接続手順を行う途中にフレームオフセット（又はフレームオフセットと待機時間）を交渉する。

また、ＭＡＣメッセージ処理器１３２２は、基地局から受信されたデータ（ＭＢＳデータ又はページング情報）を処理し、他の中継局あるいは端末に送信するためにバッファ１３０２に積載する。このとき、ＭＢＳデータと共に受信された付加情報（基地局送信フレーム番号あるいは中継局送信フレーム番号）は、制御機１３００に提供する。すると、制御機１３００は、基地局送信フレーム番号、中継局送信フレーム番号あるいは予め交渉される待機時間（Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）を利用して、バッファ１３２０に積載されているデータ（ＭＢＳデータあるいはページング情報）の送信時点を決定する。そして、制御機１３００は、決定された送信時点によってバッファ１３０２に積載されているメッセージ（又はパケット）の出力を制御する。すると、バッファ１３０２から出力されるパケットは、物理階層エンコードされて端末に送信される。すなわち、基地局から受信されたデータは、基地局と同一時点あるいは同一フレーム番号で端末に送信される。

上述のように、本発明は、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおいて基地局と中継局とが相違なるフレーム番号を使用する場合、基地局と中継局との間でフレームオフセットを交渉するためのシグナルリング手順を提案している。すなわち、基地局と中継局とがフレームオフセットを互いに共有することによって、基地局は、フレームオフセットを考慮して特定放送メッセージを事前に中継局に送信でき、中継局は、基地局と同一時点又は同一フレーム番号で送信しなければならないデータを正確な時点に端末に送信できる。

一方、本発明の詳細な説明で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、様々な変形が可能であることはもちろんである。従って、本発明の範囲は、説明された実施の形態に限定されて決められてはならず、後述する特許請求の範囲の記載による範囲及びそれと均等なものによって決定されるべきである。

Claims (38)

1. 多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける上位ノードの通信方法であって、
   中継局の初期接続が感知される場合、前記上位ノード（ｓｕｐｅｒｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｔａｔｉｏｎ）が送信する第１のフレームに使用される第１のフレーム番号と、前記第１のフレームが送信されるのと同一時点に前記中継局が送信する第２のフレームに使用される第２のフレーム番号との間のオフセット値を決定する過程と、
   前記オフセット値に該当する中継局フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）情報を含むメッセージを生成する過程と、
   前記生成されたメッセージを前記中継局に送信する過程と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記中継局フレームオフセット情報を含むメッセージは、能力交渉手順のためのメッセージ、登録手順のためのメッセージ、及び中継局設定命令（ＲＳ＿Ｃｏｎｆｉｇ−ＣＭＤ）メッセージのうちの何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１のフレームと前記第２のフレームにて同じデータとして送信されなければならない放送データが発生する際、前記中継局の処理遅延時間を利用して前記放送データの中継局送信時点を決定する過程と、
   前記決定された送信時点に前記放送データと前記上位ノードの送信フレーム番号とを前記中継局に送信する過程と、
   前記上位ノードの送信フレーム番号に該当するフレームで前記放送データを端末に送信する過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記放送データは、ＭＢＳ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ａｎｄ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ）データであることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記上位ノードと前記中継局とが同一送信フレーム番号で送信しなければならない放送メッセージが発生する際、前記中継局のフレームオフセット及び処理遅延時間を利用して前記放送メッセージの中継局送信時点を決定する過程と、
   前記決定された送信時点に前記放送メッセージと前記送信フレーム番号とを前記中継局に送信する過程と、
   前記送信フレーム番号に該当するフレームで前記放送メッセージを端末に送信する過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記放送メッセージは、トラフィック指示（ＴＲＦ−ＩＮＤ）メッセージ又はページング広告（ＰＡＧ−ＡＤＶ）メッセージであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記上位ノードは、前記中継局が接続された基地局又は上位中継局であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局の通信方法であって、
   初期接続時に、上位ノードが送信する第１のフレームに使用される第１のフレーム番号と、前記第１のフレームが送信されるのと同一時点に前記中継局が送信する第２のフレームに使用される第２のフレーム番号との間のオフセット値を表す中継局フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）情報を含むメッセージを受信する過程と、
   前記中継局フレームオフセットを利用して前記中継局のフレーム番号を設定する過程と、
   を含むことを特徴とする方法。
9. 前記中継局フレームオフセット情報を含むメッセージは、能力交渉手順のためのメッセージ、登録手順のためのメッセージ、及び中継局設定命令（ＲＳ＿Ｃｏｎｆｉｇ−ＣＭＤ）メッセージのうちの何れか一つであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記上位ノードから放送データと前記放送データに対する上位ノード送信フレーム番号とを受信する過程と、
    前記中継局フレームオフセットと前記上位ノード送信フレーム番号とを利用して、前記放送データの送信時点を決定する過程と、
    前記決定された送信時点に該当するフレームで前記放送データを端末に送信する過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記放送データは、ＭＢＳ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ａｎｄ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ）データであることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記上位ノードから放送メッセージと前記放送メッセージに対する中継局送信フレーム番号とを受信する過程と、
    前記中継局送信フレーム番号に該当するフレームで前記放送メッセージを端末に送信する過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
13. 前記放送メッセージは、トラフィック指示（ＴＲＦ−ＩＮＤ）メッセージ又はページング広告（ＰＡＧ−ＡＤＶ）メッセージであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記上位ノードは、前記中継局が接続された基地局又は上位中継局であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
15. 多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける上位ノードの通信方法であって、
    中継局の初期接続が感知される場合、前記上位ノードが送信する第１のフレームに使用される第１のフレーム番号と、前記第１のフレームが送信されるのと同一時点に前記中継局が送信する第２のフレームに使用される第２のフレーム番号との間のオフセット値を決定する過程と、
    前記接続された中継局を含むすべての中継局の処理遅延時間を考慮して、最大待機時間（ＭＡＸ＿Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）を決定する過程と、
    前記最大待機時間を利用して前記中継局の待機時間（Ｗ＿ｉ＿ｏｆｆｓｅｔ）を決定する過程と、
    前記オフセット値に該当する中継局フレームオフセット情報と前記待機時間情報とを含むメッセージを生成する過程と、
    前記生成されたメッセージを前記中継局に送信する過程と、
    を含むことを特徴とする方法。
16. 前記メッセージは、能力交渉手順のためのメッセージ、登録手順のためのメッセージ、及び中継局設定命令（ＲＳ＿Ｃｏｎｆｉｇ−ＣＭＤ）メッセージのうちの何れか一つであることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記最大待機時間決定過程は、
    前記すべての中継局の処理遅延時間のうち、最大処理遅延時間を選択する過程と、
    前記最大処理遅延時間と前記最大処理遅延時間を有する中継局のフレームオフセットとを加算して、前記最大待機時間を計算する過程と、を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. 前記中継局の待機時間は、以下のように計算されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
    待機時間＝最大待機時間−中継局の処理遅延時間−中継局のフレームオフセット
19. 前記上位ノードと前記中継局とが同一フレーム番号で送信しなければならない放送メッセージが発生する際、前記放送メッセージ送信フレーム番号と前記最大待機時間とを利用して、前記放送メッセージの中継局送信時点を決定する過程と、
    前記決定された送信時点に前記放送メッセージを前記中継局に送信する過程と、
    前記送信フレーム番号に該当するフレームで前記放送メッセージを端末に送信する過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
20. 前記放送メッセージは、トラフィック指示（ＴＲＦ−ＩＮＤ）メッセージ又はページング広告（ＰＡＧ−ＡＤＶ）メッセージであることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局の通信方法であって、
    初期接続時に、上位ノードが送信する第１のフレームに使用される第１のフレーム番号と、前記第１のフレームが送信されるのと同一時点に前記中継局が送信する第２のフレームに使用される第２のフレーム番号との間のオフセット値を表す中継局フレームオフセット情報と特定放送メッセージのための中継局待機時間情報とを含むメッセージを基地局から受信する過程と、
    前記中継局フレームオフセット情報を利用して、前記中継局のフレーム番号を設定する過程と、を含むことを特徴とする方法。
22. 前記メッセージは、能力交渉手順のためのメッセージ、登録手順のためのメッセージ、及び中継局設定命令（ＲＳ＿Ｃｏｎｆｉｇ−ＣＭＤ）メッセージのうちの何れか一つであることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記上位ノードから放送メッセージを中継（ｒｅｌａｙ）リンクを介して受信する過程と、
    前記待機時間の間待機した後、アクセスリンクを介して前記放送メッセージを端末に送信する過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
24. 前記放送メッセージは、トラフィック指示（ＴＲＦ−ＩＮＤ）メッセージ又はページング広告（ＰＡＧ−ＡＤＶ）メッセージであることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける上位ノード装置であって、
    中継局の初期接続が感知される場合、前記上位ノードが送信する第１のフレームに使用される第１のフレーム番号と、前記第１のフレームが送信されるのと同一時点に前記中継局が送信する第２のフレームに使用される第２のフレーム番号との間のオフセット値を決定する制御機と、
    前記オフセット値に該当する中継局フレームオフセット（ＲＳ ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）情報を含むメッセージを生成するメッセージ処理器と、
    前記生成されたメッセージを前記中継局に送信する送信部と、
    を含むことを特徴とする装置。
26. 前記メッセージは、能力交渉手順のためのメッセージ、登録手順のためのメッセージ、及び中継局設定命令（ＲＳ＿Ｃｏｎｆｉｇ−ＣＭＤ）メッセージのうちの何れか一つであることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
27. 前記第１のフレームと前記第２のフレームにて同じデータとして送信されなければならない放送データをバッファリングするバッファをさらに含み、
    前記制御機は、中継局の処理遅延時間を利用して前記放送データの中継局送信時点を決定し、
    前記送信部は、前記決定された送信時点に前記放送データと前記上位ノードの送信フレーム番号を前記中継局に送信し、前記上位ノードの送信フレーム番号に該当するフレームで前記放送データを端末に送信することを特徴とする請求項２５に記載の装置。
28. 前記放送データは、ＭＢＳ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ａｎｄ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ）データであることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
29. 前記上位ノードと中継局とが同一フレーム番号で送信しなければならない放送メッセージをバッファリングするバッファをさらに備え、
    前記制御機は、中継局のフレームオフセット及び処理遅延時間を利用して、前記放送メッセージの中継局送信時点を決定し、
    前記送信部は、前記決定された送信時点に前記放送メッセージと前記フレーム番号とを前記中継局に送信し、前記フレーム番号に該当するフレームで前記放送メッセージを端末に送信することを特徴とする請求項２５に記載の装置。
30. 前記放送メッセージは、トラフィック指示（ＴＲＦ−ＩＮＤ）メッセージ又はページング広告（ＰＡＧ−ＡＤＶ）メッセージであることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
31. 前記上位ノードは、前記中継局が接続された基地局又は上位中継局であることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
32. 多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局装置であって、
    初期接続時、上位ノードが送信する第１のフレームに使用される第１のフレーム番号と、前記第１のフレームが送信されるのと同一時点に前記中継局が送信する第２のフレームに使用される第２のフレーム番号との間のオフセット値を表す中継局フレームオフセット情報を含むメッセージを受信するメッセージ処理器と、
    前記中継局フレームオフセット情報を利用して、前記中継局のフレーム番号を設定する制御機と、
    を備えることを特徴とする装置。
33. 前記メッセージは、能力交渉手順のためのメッセージ、登録手順のためのメッセージ、及び中継局設定命令（ＲＳ＿Ｃｏｎｆｉｇ−ＣＭＤ）メッセージのうちの何れか一つであることを特徴とする請求項３２に記載の装置。
34. 前記上位ノードから放送データと前記放送データに対する上位ノード送信フレーム番号とを受信する受信部をさらに備え、
    前記制御機は、前記フレームオフセットと前記上位ノード送信フレーム番号とを利用して、前記放送データの送信時点を決定することを特徴とする請求項３２に記載の装置。
35. 前記決定された送信時点に該当するフレームで前記放送データを端末に送信する送信部をさらに備えることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
36. 前記放送データは、ＭＢＳ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ａｎｄ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ）データであることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
37. 前記上位ノードから放送メッセージと前記放送メッセージに対する中継局送信フレーム番号とを受信する受信部と、
    前記中継局送信フレーム番号に該当するフレームで前記放送メッセージを端末に送信する送信部と、をさらに備えることを特徴とする請求項３２に記載の装置。
38. 前記放送メッセージは、トラフィック指示（ＴＲＦ−ＩＮＤ）メッセージ又はページング広告（ＰＡＧ−ＡＤＶ）メッセージであることを特徴とする請求項３７に記載の装置。

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