JP5066688B2 - 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における帯域幅要請を処理するための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、多重ホップ中継方式を使用する広帯域無線アクセス通信システムにおける帯域幅要請を処理するための装置及び方法に関し、特に、中継局が、帯域幅要請レンジングコードを伝送した端末個数を基地局に報告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世代移動通信システムにおいては、高速通信及びより多い通話量を収容するために、セルの半径が非常に小さい。この場合、現在の無線網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であろうと予想される。よって、４世代通信システムは、分散的に制御され構築されながらも、新しい基地局（Ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ）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。上述した理由から、４世代通信システムで自己構成型（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）無線ネットワークが要求されている。

４世代通信システムで要求される自己構成型無線ネットワークを現実的に具現するためには、アドホックネットワークで適用された技術を無線通信システムに導入する必要がある。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、固定基地局で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。

一般的なセルラー通信システムは、固定された基地局と端末との間で直接リンクによってシグナリングを送受信するので、基地局と端末との間に信頼度の高い無線通信リンクを容易に構成することができる。しかし、セルラー通信システムは、基地局の位置が固定されているので無線網構成において柔軟性が低く、よってトラフィック分布や通話要求量変化の激しい無線環境では効率的な通信サービスを提供し難い。

このような短所を克服するために、固定された中継局（ｒｅｌａｙ ｓｔａｔｉｏｎ）或いは移動性を有する中継局或いは一般端末を利用して、多重ホップ中継形態のデータ伝達方式を一般的なセルラー無線通信システムに適用することができる。多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムは、通信環境の変化に速かに対応してネットワークを再構成することができ、全体無線網をより効率的に運用することができる。例えば、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムは、セルサービス領域を拡張させ、システム容量を増大させることができる。すなわち、基地局と端末との間のチャネル状態が劣悪な場合、基地局と端末との間に中継局を設けて中継局を介した多重ホップ中継経路を構成することによって、チャネル状態がより優れた無線チャネルを端末に提供することができる。また、基地局からのチャネル状態が劣悪なセル境界地域で多重ホップ中継方式を使用することによって、より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。

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。

図示されたように、基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）の領域に含まれる端末（ＭＳ１：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ１）は、基地局ＢＳと直接リンクにより連結され、基地局ＢＳの領域の外に位置し、基地局ＢＳからのチャネル状態が劣悪な端末ＭＳ２は、中継局（ＲＳ：Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ）を介して基地局ＢＳに連結される。すなわち、端末が基地局ＢＳのセル境界に位置したり、建物などによる遮蔽現象の激しい陰影地域に位置した場合、端末は中継局ＲＳを介して基地局ＢＳとの通信を行う。このように、チャネル状態の劣悪なセル境界地域で多重ホップ中継技法を適用し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、ＩＥＥＥ８０２．１６基盤の広帯域無線アクセス通信システムは、帯域幅要請（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｒｅｑｕｅｓｔ）の一方法として、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）コードを利用するレンジングを使用している。帯域幅が必要な場合、端末はＣＤＭＡコード集合（またはレンジングコード集合）のうちランダムにレンジングコードを一つ選択し、選択されたレンジングコードをランダムに選択されたレンジングスロットにマッピングして基地局に伝送する。

上記のようなレンジングを多重ホップ中継システムに適用する場合、基地局と直接通信する端末は、既存の方式と同じく動作することができる。しかし、端末が中継局を介して通信する場合、中継局は端末からのレンジングコードをそのまま基地局に中継伝送するか、受信されたレンジングコードに対する情報を基地局に通知しねばならない。

もし、中継局が端末のために割り当てられたレンジング領域にレンジングコードを中継伝送したら、基地局は、該レンジングコードが端末から受信されたのか、中継局から受信されたのかを区別することができない。それは、レンジングコードは端末の情報を含んでいないからである。そこで、レンジングコードを端末用コードと中継局用コードとに区分して使用する方案があるが、その場合、コードの区分は可能であるが実際に使用できるコードの範囲（または個数）が減少してコードの衝突確率が高くなるという問題点がある。他の方案として、中継局が専用で使用できるレンジング領域を設けることができるが、その場合、資源が浪費されるという問題点がある。

そこで、本発明の目的は、多重ホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける帯域幅要請を処理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無線通信システムにおいて、中継局が端末から受信された帯域幅要請レンジングコード個数を基地局に報告するための装置及び方法を提供することにある。

本発明のまた他の目的は、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、基地局が資源割り当てメッセージ内一部情報のみを記録して中継局に伝送し、中継局で残りの情報を記録して端末に中継伝送するための装置及び方法を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明の一態様によれば、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において、前記中継局の下位端末（ｓｕｂｏｒｄｉｎａｔｅ ＳＳｓ）から少なくとも一つの（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）帯域幅要請レンジングコードを受信する過程と、前記受信された帯域幅要請レンジングコードの個数を判断する過程と、前記帯域幅要請レンジングコードの個数を基地局に報告する過程と、前記帯域幅要請レンジングコード個数に対する応答で、少なくとも一つの資源割り当てメッセージを前記基地局から受信する過程と、前記資源割り当てメッセージ内にレンジングコード関連情報を記録して、前記資源割り当てメッセージを更新（ｕｐｄａｔｅ）する過程と、前記更新された資源割り当てメッセージを前記下位端末に伝送する過程と、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基地局の通信方法において、検出された帯域幅要請レンジングコード個数を報告するための資源を中継局に割り当てる過程と、前記割り当てられた資源を用いて前記帯域幅要請レンジングコード個数の報告を受ける過程と、前記報告された帯域幅要請レンジングコード個数を用いて資源スケジューリングを行う過程と、前記スケジューリング結果によって前記帯域幅要請レンジングコードを送信した端末に資源を割り当てるための資源割り当てメッセージを生成する過程と、前記生成された資源割り当てメッセージを前記中継局に伝送する過程と、をに含むことを特徴とする。

本発明のまた他の態様によれば、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において、前記中継局の下位端末から受信された帯域幅要請レンジングコード個数を判断する制御機と、前記帯域幅要請レンジングコード個数を基地局に送信する送信機と、前記帯域幅要請レンジングコード個数に対する応答で、資源割り当てメッセージを前記基地局から受信する受信機と、前記資源割り当てメッセージ内レンジングコード関連情報を満たして、前記資源割り当てメッセージを更新するメッセージ生成器と、を含み、前記更新された資源割り当てメッセージは前記端末に送信されることを特徴とする。

本発明のまた他の態様によれば、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基地局の通信装置において、検出された帯域幅要請レンジングコード個数を報告するための資源を割り当てるためのメッセージを中継局に送信する送信機と、前記割り当てられた資源を用いて前記帯域幅要請レンジングコード個数を受信する受信機と、前記帯域幅要請レンジングコード個数を用いて資源スケジューリングを行う制御機と、前記スケジューリング結果によって前記帯域幅要請レンジングコードを送信した端末に資源を割り当てるための資源割り当てメッセージを生成するメッセージ生成器と、を含み、前記生成された資源割り当てメッセージは前記中継局に送信されることを特徴とする。

本発明によれば、中継局に連結された端末が伝送する帯域幅要請レンジングコードを、資源を浪費することなく効率的に処理できるという利点がある。すなわち、帯域幅要請レンジングコードを伝送した端末個数がＣＱＩチャネルを通して基地局に報告されるので、シグナリングオーバーヘッドを減らすことができ、資源をより効率的に使用できるという利点がある。

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。 本発明の概念を示す図である。 本発明の実施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いて、中継局の動作手順を示す図である。 本発明の実施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いて、基地局の動作手順を示す図である。 本発明の実施例による広帯域無線通信システムにおいて、基地局（または中継局）のブロック構成を示す図である。 本発明による適用例を示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の動作原理を詳細に説明する。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確にする恐れがあると判断される場合には、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、運用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、本発明による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、中継局に連結された端末の帯域幅要請を処理するための方案について説明する。

以下の説明で、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。

本発明は、図１のような多重ホップ中継システムを想定する。この場合、中継局に登録されている端末を制御できる権限は基地局が有しており、中継局は基地局からの制御信号を中継する役割を行う。端末は中継局と基地局とを区別できず、中継局に登録されていても中継局を基地局のように認識して動作する。中継局に登録された端末と通信する場合、中継局は、基地局のように動作して、必要な制御情報及びデータを端末と交換する。この場合、発生する制御情報は、中継局が属している基地局で生成されて中継局を介して端末に伝送される。また、中継局が基地局と通信するためには、端末と同様に動作して基地局から資源を割り当てられ、割り当てられた資源を利用して中継局に登録された端末の情報を基地局に中継する。ここで、基地局は連結識別子（ＣＩＤ：ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）などを利用して中継局と端末とを区別することができる。

本発明において、端末は、アップリンク資源を必要とする場合、レンジングコード（ＣＤＭＡ ｃｏｄｅ）をレンジング領域を通して伝送する。その後、資源割り当てメッセージ（ＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥ）を受信すると、端末は資源割り当てメッセージ内で指定された資源を用いて帯域幅要請（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージ（またはヘッダ）を伝送するかデータを伝送する。

中継局は、受信されたレンジングコード（ＢＲ ＣＤＭＡ ｃｏｄｅ）の個数または端末個数を判断し、判断された帯域幅要請（ＢＲ：Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｒｅｑｕｅｓｔ）レンジングコード（ＣＤＭＡ ｃｏｄｅ）個数を、割り当てられた資源（例：ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）チャネル）を用いて基地局に通知する。図２を参照すると、４個の端末から４個のレンジングコードが受信された場合、中継局は、既に割り当てられた資源（例：ＣＱＩチャネル領域）を用いて「４（＝０００１００）」を基地局に伝送する。その後、基地局から資源割り当てメッセージ（ＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥ）を受信すると、中継局は、資源割り当てメッセージ内の空のまたは無意味な値で詰められているフィールドに情報を満たして、端末に伝送する。なぜなら、基地局は、レンジングコードを伝送した端末の個数は分かるものの、実際端末がどのようなレンジングコードを伝送したかは分からないからである。よって、基地局は、資源割り当てメッセージ内を自分の知っている情報だけ満たして、知らない情報は無意味な値で満たして中継局に伝送する。このように、中継局は、少なくとも一つの端末から受信された帯域幅要請レンジングコード個数を基地局に報告する。ここで、ＣＱＩチャネルを介して報告される場合、レンジングコード個数はコード形態で基地局に報告され、一般的な場合、メッセージ（ＭＡＣメッセージ、ＭＡＣヘッダ）形態で基地局に報告されることができる。

一方、本発明によってＣＱＩＣＨ割り当てメッセージ（ＣＱＩＣＨ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥ）は、下記の表１のように修正されるべきである。

表１に示すように、ＣＱＩチャネルを、レンジングコードを伝送した端末個数報告用で使用するため、基地局はＣＱＩＣＨ割り当てメッセージ内フィードバックタイプ（Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｔｙｐｅ）フィールドを「０ｂ１１０」に設定し、ＣＱＩＣＨタイプ（ＣＱＩＣＨ Ｔｙｐｅ）フィールドを「０ｂ１１０」に設定する。このようにＣＱＩＣＨ割り当てメッセージを修正することによって、中継局はＣＱＩチャネルを介してレンジングコードを伝送した端末個数を基地局に報告することができる。

一方、帯域幅要請レンジングコードに応答する資源割り当てメッセージ（ＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥ）は下記の表２に示される。

表２に示すように、資源割り当てメッセージは、割り当て資源の期間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）情報、反復コーディング指示（Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｃｏｄｉｎｇ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）情報、端末が伝送したレンジングコード（Ｒａｎｇｉｎｇ ｃｏｄｅ）情報、使用されたレンジングシンボル（Ｒａｎｇｉｎｇ ｓｙｍｂｏｌ）情報、使用されたレンジングサブチャネル（ｒａｎｇｉｎｇ ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ）情報、及び帯域幅要請強制可否（ＢＷ Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｍａｎｄａｔｏｒｙ）情報を含む。ここで、基地局は、期間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）情報、反復コーディング指示情報、帯域幅要請強制可否情報を記録し、残りのフィールド（レンジングコード、レンジングシンボル、レンジングサブチャネル）に無意味な値（ｚｅｒｏ）を記録して中継局に伝送し、中継局は、残りのフィールド（レンジングコード、レンジングシンボル、レンジングサブチャネル）に自分の知っている情報（ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｒａｎｇｉｎｇ ｃｏｄｅ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｒｅｇｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を満たして、資源割り当てメッセージを更新する。

以下、図面を参照して具体的な動作を説明する。

図３は、本発明の実施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動作手順を示している。

図３を参照すると、先ず、中継局は、ステップ３０１で、帯域幅要請レンジング領域から受信信号を抽出する。すなわち、中継局は、受信信号をＯＦＤＭ復調して周波数領域のデータを獲得し、周波数領域のデータから帯域幅要請レンジングコードがマッピングされたデータを抽出する。

そして、中継局は、ステップ３０３で、抽出されたデータをレンジングコードと相関させてコード復調を行う。すなわち、中継局は、各レンジングスロットにおける受信された信号をレンジングコードとそれぞれ相関させ、相関ピークが検出されたコードを獲得する。

次に、中継局は、ステップ３０５で、コード復調結果から帯域幅要請レンジングコードが受信されたかを判断する。すなわち、相関ピークが検出されたコードが存在するかを検査する。帯域幅要請レンジングコードが受信された場合、中継局は、ステップ３０７に進行して、帯域幅要請レンジングコードを伝送した端末個数を判定する。すなわち、帯域幅要請レンジング領域で検出された帯域幅要請レンジングコード個数を確認する。

帯域幅要請レンジングコード個数を判定した後、中継局は、ステップ３０９で、基地局から既に割り当てられた資源（例：ＣＱＩチャネル）を利用して、帯域幅要請レンジングコード個数を基地局に報告する。ここで、ＣＱＩチャネルを利用して報告する場合、中継局は、レンジングコード個数をＣＱＩチャネルを利用してコード形態で基地局に報告し、一般的な場合では、割り当てられた資源を用いてメッセージ形態で基地局に報告することができる。例えば、中継局は、表１のようなＣＱＩＣＨ割り当てメッセージを用いてレンジングコード個数を報告するための資源を割り当てられることができる。また、レンジングコード個数を報告するための資源割り当てメッセージは、表１のように既存のメッセージを修正したものであっても良く、他の種類のアップリンク資源割り当てメッセージ（ＵＬ−ＭＡＰ ＩＥ）であっても良い。

帯域幅要請レンジングコード個数を基地局に報告した後、中継局は、ステップ３１１で、帯域幅要請レンジングコードに応答する資源割り当てメッセージ（例：ＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥ）が基地局から受信されるかを検査する。ここで、資源割り当てメッセージは、端末が帯域幅要請メッセージ（または帯域幅要請ヘッダまたはデータ）を伝送できる資源を割り当てるメッセージである。資源割り当てメッセージの例が表２に示されている。ここで、基地局は、端末が伝送したレンジングコードを知らないので、表２における期間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）情報と帯域幅要請強制可否情報のみ記録し、残りのフィールドは無意味な値（ｚｅｒｏ）で満たして中継局に伝送する。

したがって、資源割り当てメッセージが受信される場合、中継局は、ステップ３１３に進行して、受信された資源割り当てメッセージ内にレンジングコード関連情報（レンジングコード情報、レンジングシンボル情報、レンジングサブチャネル情報）を記録する。このように、資源割り当てメッセージを更新した後、中継局は、ステップ３１５に進行して、更新された資源割り当てメッセージを該当端末に伝送する。

図４は、本発明の実施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いて、基地局の動作手順を示している。

図４を参照すると、先ず基地局は、ステップ４０１で、レンジングコードを伝送した端末個数を報告するための資源（例：ＣＱＩチャネル）をスケジューリングを通して割り当てる。

そして、基地局は、ステップ４０３で、割り当てられた資源を知らせるメッセージを生成して中継局に伝送する。ここで、メッセージの一例が表１に示されており、割り当てられた資源を識別するための情報、フィードバック周期（Ｐｅｒｉｏｄ）、フィードバックを始める開始点（ｆｒａｍｅ ｏｆｆｓｅｔ）、フィードバック期間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）、及びフィードバックタイプ情報（ＣＱＩ Ｔｙｐｅ）などを含むことができる。

メッセージを伝送した後、基地局は、ステップ４０５で、割り当てられた資源から受信信号を抽出する。すなわち、基地局は、受信信号をＯＦＤＭ復調して周波数領域のデータを獲得し、周波数領域のデータから割り当てられた資源にマッピングされたデータを抽出する。そして、基地局は、ステップ４０７で、抽出されたデータを復調して、割り当てられた資源を用いて受信された情報ビット列を修復する。以後、基地局は、ステップ４０９で、情報ビット列を分析して中継局に帯域幅要請レンジングを行った端末個数を判定する。

そして、基地局は、ステップ４１１で、判定された端末個数を用いて資源スケジューリングを行う。すなわち、帯域幅要請メッセージ（または帯域幅要請ヘッダ）を伝送できるアップリンク資源を割り当てる。ここで、帯域幅要請レンジングを行った全端末に資源が割り当てられるのではなく、スケジューリングによって全端末或いは一部に資源が割り当てられることができる。

資源スケジューリングを完了した後、基地局は、ステップ４１３で、スケジューリング結果によって帯域幅要請レンジングコードに応答する資源割り当てメッセージ（例：ＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥ）を生成する。資源割り当てメッセージの一例が表２に示されている。ここで、基地局は端末が伝送したレンジングコードを知らないので、表２における期間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）情報と帯域幅要請強制可否情報のみ記録し、残りのフィールド（レンジングコード関連フィールド）に無意味な値（ｚｅｒｏ）を記録する。以後、基地局は、ステップ４１５で、生成された資源割り当てメッセージを中継局に伝送する。次に、中継局は、資源割り当てメッセージ内における残りのフィールド（レンジングコード関連フィールド）にレンジングコード関連情報を記録して端末に中継伝送する。

例えば、基地局は、表２のような資源割り当てメッセージを生成して中継局に伝送する。この場合、資源割り当てメッセージ内のレンジングコード関連情報を無意味な値で満たして（例えば、該当フィールドを全て「０」値で満たして）中継局に伝送し、中継局では、無意味な値で満たされたフィールドを、中継局が知っている情報（ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｒａｎｇｉｎｇ ｃｏｄｅ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｒｅｇｉｏｎ ｉｎｆｒｏｍａｔｉｏｎ）に更新して端末に伝送する。

このように、無意味な値を伝送することは資源浪費をもたらし得るので、基地局から中継局に伝送するＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥを新しく定義して使用することもできる。この場合、新しいＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥは、期間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）情報及び帯域幅要請強制可否情報のみ含むことができる。

また、他の実施形態において、帯域幅要請レンジングコードに応答して割り当てられた資源に対する情報を、一つのメッセージ（またはＩＥ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ））に構成して中継局に伝送することもできる。すなわち、中継局は、帯域幅要請レンジングコードを伝送した端末個数を基地局に報告した後、応答で一つのメッセージを受信し、メッセージを分析して該当端末に伝送するＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥを構成することができる。

以下、基地局と中継局の内部ブロック構成について説明する。同じインタフェースモジュール（通信モジュール）を有する基地局と中継局は、同じブロック構成を有するので、以下の説明では一つの装置にて基地局と中継局の動作を説明する。

図５は、本発明の実施形態による広帯域無線通信システムにおける基地局（または中継局）のブロック構成を示している。

図示されたように、本発明による基地局（または中継局）は、デュプレクサ５００、ＲＦ処理器５０２、ＡＤＣ５０４、ＯＦＤＭ復調器５０６、復号器５０８、メッセージ処理部５１０、制御部５１２、メッセージ生成部５１４、符号器５１６、ＯＦＤＭ変調器５１８、ＤＡＣ５２０、及びＲＦ処理器５２２を含んで構成される。以下では、ＴＤＤ−ＯＦＤＭＡシステムを想定して説明する。また、制御メッセージ（ＭＡＣ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｍｅｓｓａｇｅ）処理を主として説明する。

図５を参照すると、先ずデュプレクサ５００は、デュプレキシング方式によってアンテナからの受信信号をＲＦ処理器５０２に伝達し、ＲＦ処理器５２２からの送信信号をアンテナを介して送信する。

受信区間の間、ＲＦ処理器５０２は、アンテナを介して受信されるＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を基底帯域アナログ信号に変換する。ＡＤＣ５０４は、ＲＦ処理器５０２からのアナログ信号をサンプルデータに変換して出力する。ＯＦＤＭ復調器５０６は、ＡＤＣ５０４から出力されるサンプルデータをＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）して周波数領域のデータを出力する。

復号器５０８は、ＯＦＤＭ復調器５０６からの周波数領域のデータから実際受信しようとする副搬送波のデータを選択し、選択されたデータを既設定の変調レベル（ＭＣＳレベル）によって復調（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）及び復号（ｄｅｃｏｄｉｎｇ）して出力する。

メッセージ処理部５１０は、復号器５０８から入力される制御メッセージを分解して、その結果を制御部５１２に提供する。本発明の実施形態では、メッセージ処理部５１０は、受信される制御メッセージから各種制御情報を抽出して制御部５１２に提供する。

制御部５１２は、メッセージ処理部５１０からの情報に対する該当処理を行い、その結果をメッセージ生成部５１４に提供する。メッセージ生成部５１４は、制御部５１２から提供された各種情報でメッセージを生成して、物理階層の符号器５１６に出力する。

符号器５１６は、メッセージ生成部５１４からのデータを既設定の変調レベル（ＭＣＳレベル）によって符号及び変調して出力する。ＯＦＤＭ変調器５１８は、符号器５１６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。ＤＡＣ５２０は、サンプルデータをアナログ信号に変換して出力する。ＲＦ処理器５２２は、ＤＡＣ５２０からのアナログ信号をＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換して、アンテナを介して送信する。

上述した構成において、制御部５１２は、プロトコル制御部であって、メッセージ処理部５１０及びメッセージ生成部５１４を制御する。すなわち、制御部５１２は、メッセージ処理部５１０及びメッセージ生成部５１４の機能を行うことができる。本発明でこれを別途に構成したのは、各機能を区別して説明するためである。よって、実際に具現する場合、これらを全て制御部５１２で処理するように構成することができ、これらのうち一部のみ制御部５１２で処理するように構成することができる。また、制御部５１２で資源スケジューリングを行うと想定する。

以下、図５の構成に基づいて、基地局及び中継局の動作を各々説明する。

先ず中継局において、復号器５０８内部レンジングコード検出器（図示せず）は、ＯＦＤＭ復調器５０６からの副搬送波値からレンジング信号がマッピングされた副搬送波値を抽出し、抽出された副搬送波値にレンジングコードを掛けてコード検出を行う。すなわち、レンジングコード検出器は、各レンジングスロットで受信された信号をレンジングコードそれぞれと相関させ、相関ピーク（ｐｅａｋ）が検出されたコードの番号を制御部５１２に提供する。

次に、制御部５１２は、検出されたコードの個数に基づいて帯域幅要請レンジングコードを伝送した端末個数（または帯域幅要請レンジングコード個数）を判定し、判定された端末個数を物理階層の符号器５１６に伝達する。

符号器５１６内部ＣＱＩチャネル生成器（図示せず）は、制御部５１２からの帯域幅要請レンジングコード個数に基づいて、ＣＱＩチャネルを通して伝送するフィードバック信号を生成して出力する。ＯＦＤＭ変調器５１８は、フィードバック信号を予め割り当てられたＣＱＩチャネルにマッピングしてＯＦＤＭ変調する。以後、ＯＦＤＭ変調された信号は、ＤＡＣ５２０、ＲＦ処理器５２２及びデュプレクサ５００を通してアンテナを介して送信される。このように、ＣＱＩチャネルを通して基地局に報告される場合は、帯域幅要請レンジングコード個数はコード形態で伝送され、一般的な場合はメッセージ形態で基地局に報告される。

このように、ＣＱＩチャネルを通して帯域幅要請レンジングコード個数を基地局に伝送した後、制御部５１２は、帯域幅要請レンジングコードに応答する資源割り当てメッセージ（ＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥ）が受信されるかを検査する。すなわち、メッセージ処理部５１０は、基地局から受信される制御メッセージを分析し、その結果を制御部５１２に提供する。本発明において、表２のような資源割り当てメッセージが受信される場合、制御部５１２は、受信された資源割り当てメッセージと資源割り当てメッセージ内に記録されるレンジングコード関連情報をメモリから読出して、メッセージ生成部５１４に提供する。すなわち、制御部５１２は、端末から受信された帯域幅要請レンジングコード関連情報を保存しており、レンジングコードに対する資源割り当てメッセージが基地局から受信される場合、保存されているレンジングコード関連情報と受信された資源割り当てメッセージとをメッセージ生成部５１４に提供する。

メッセージ生成部５１４は、受信された資源割り当てメッセージ内にレンジングコード情報を記録して、資源割り当てメッセージを更新する。そして、メッセージ生成部５１４は、完成された資源割り当てメッセージを物理階層の符号器５１６に提供する。以後、資源割り当てメッセージは物理階層で伝送可能な形態に加工されてからアンテナを介して端末に送信される。

次に、基地局において、制御部５１２は、スケジューリングを通して帯域幅要請レンジングコード個数を報告するための資源を中継局に割り当て、割り当て情報をメッセージ生成部５１４に提供する。

メッセージ生成部５１４は、制御部５１２からの割り当て情報を用いて資源割り当てメッセージ（例えば、表１のようなＵＬ ＭＡＰ ＩＥ）を生成して物理階層の符号器５１６に提供する。以後、ＵＬ ＭＡＰ ＩＥは、物理階層で伝送可能な形態に加工されてからアンテナを介して中継局に送信される。

ＵＬ ＭＡＰ ＩＥを伝送した後、復号器５０８は、割り当てられた資源を用いて受信される信号を復調し、復調結果である情報ビット列を制御部５１２に提供する。その後、制御部５１２は、復号器５０８からの情報ビット列を解読して、中継局に受信された帯域幅要請レンジングコード個数を把握する。そして、制御部５１２は、帯域幅要請レンジングコード個数を資源スケジューリングに利用し、スケジューリング結果によってメッセージ生成部５１４を制御する。

メッセージ生成部５１４は、制御部５１２の制御下で、帯域幅要請レンジングコードに応答する資源割り当てメッセージ（例：ＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥ）を生成して、物理階層の符号器５１６に提供する。ここで、資源割り当てメッセージは、中継局に連結された端末に伝送されるメッセージであって、その一例が表２に示されている。ここで、基地局は、端末が伝送したレンジングコードを知らないので、表２における期間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）情報及び帯域幅要請強制可否情報のみ記録し、残りのフィールドは無意味な値（ｚｅｒｏ）で満たして物理階層に伝達する。このように、一部情報のみ記録された資源割り当てメッセージは、物理階層で伝送可能な形態に加工された後、アンテナを介して中継局に送信される。

以下、本発明に対する理解を容易にするための具体的な適用例を説明する。

図６は、本発明による適用例を示している。

図示されたように、端末１（ＭＳ１）、端末２（ＭＳ２）、端末３（ＭＳ３）、端末４（ＭＳ４）が中継局に連結されていると想定する。この場合、端末（ＭＳ１乃至ＭＳ２）はデータを伝送するために資源要請（または帯域幅要請）をしなければならない。資源要請をするためにはアップリンク資源が必要となる。よって、端末は、帯域幅要請のためのレンジングコード（ＣＤＭＡ ｃｏｄｅ）をレンジング領域を通して伝送する。端末が伝送したレンジングコードが衝突しなければ、中継局は４個のレンジングコードを全て成功して受信することができる。すなわち、中継局は、端末が送信したレンジングコードが帯域幅要請のためのコードであるかを確認し、そうである場合、コードを送信した端末個数を予め割り当てられたフィードバックチャネル（ＣＱＩチャネル）を通して基地局に送信する。ここでは、４個の端末がコードを送信したので、中継局は４（０ｂ０００１００）という値を基地局に送信することができる。

一方、コードを送信した端末個数を報告された基地局は、スケジューリングを通してアップリンク資源を割り当て、割り当て結果による資源割り当てメッセージ（ＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥ）を生成して中継局に伝送する。ここで、基地局は、端末が伝送したレンジングコード情報を知らないため、図示されたように、資源割り当てメッセージ内レンジングコード関連フィールドを満たさずに伝送する。そして、中継局は、基地局からの資源割り当てメッセージ内レンジングコード関連情報を満たして端末に中継伝送する。

本発明の詳細な説明では、具体的な実施の形態に関し説明したが、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勿論である。上述したメッセージ構造は、本発明をより理解できるための一例であって、当業者であれば容易に変形して実施することができる。したがって、本発明の範囲は、説明された実施の形態に限定されてはならず、後述する請求の範囲だけでなく、該請求の範囲と均等なもの等により決まらなければならない。

Claims (20)

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中継局の通信方法であって、
   前記中継局の下位端末（ｓｕｂｏｒｄｉｎａｔｅ ＳＳｓ）から少なくとも一つの（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）帯域幅要請レンジングコードを受信する過程と、
   前記受信された帯域幅要請レンジングコードの個数を判断する過程と、
   前記帯域幅要請レンジングコードの個数を基地局に報告する過程と、
   前記帯域幅要請レンジングコードの個数に対する応答で、少なくとも一つの資源割り当てメッセージを前記基地局から受信する過程と、
   前記資源割り当てメッセージ内にレンジングコード関連情報を記録して、前記資源割り当てメッセージを更新する過程と、
   前記更新された資源割り当てメッセージを前記下位端末に伝送する過程と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記レンジングコード関連情報は、レンジングコード情報、レンジングシンボル情報、レンジングサブチャネル情報のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記資源割り当てメッセージは、ＣＤＭＡ割り当てメッセージ（ＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥ）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記帯域幅要請レンジングコードの個数は、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）チャネルを通して前記基地局に報告されるか、またはメッセージ形態で前記基地局に報告されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 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基地局の通信方法であって、
   検出された帯域幅要請レンジングコード個数を報告するための資源を中継局に割り当てる過程と、
   前記割り当てられた資源を用いて前記帯域幅要請レンジングコード個数の報告を受ける過程と、
   前記報告された帯域幅要請レンジングコード個数を用いて資源スケジューリングを行う過程と、
   前記資源スケジューリングの結果によって前記帯域幅要請レンジングコードを送信した端末に資源を割り当てるための資源割り当てメッセージを生成する過程と、
   前記生成された資源割り当てメッセージを前記中継局に伝送する過程と、
   を含むことを特徴とする方法。
6. 前記資源割り当てメッセージ内のレンジングコード関連フィールドにはゼロ（ｚｅｒｏ）が記録されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記レンジングコード関連フィールドは、レンジングコードフィールド、レンジングシンボルフィールド、レンジングサブチャネルフィールドのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記割り当てられた資源は、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）チャネル或いはメッセージを伝送できる資源であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
9. 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、
   前記中継局装置の下位端末から受信された帯域幅要請レンジングコード個数を判断する制御機と、
   前記帯域幅要請レンジングコード個数を基地局に送信する送信機と、
   前記帯域幅要請レンジングコード個数に対する応答で、資源割り当てメッセージを前記基地局から受信する受信機と、
   前記資源割り当てメッセージ内をレンジングコード関連情報で満たして、前記資源割り当てメッセージを更新するメッセージ生成器と、
   を含み、
   前記更新された資源割り当てメッセージは前記端末に送信されることを特徴とする装置。
10. 前記レンジングコード関連情報は、レンジングコード情報、レンジングシンボル情報、レンジングサブチャネル情報のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記資源割り当てメッセージは、ＣＤＭＡ割り当てメッセージ（ＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥ）であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
12. 前記帯域幅要請レンジングコード個数は、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）チャネルを通して前記基地局に報告されるかまたはメッセージ形態で前記基地局に報告されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
13. 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基地局の通信装置であって、
    検出された帯域幅要請レンジングコード個数を報告するための資源を割り当てるためのメッセージを中継局に送信する送信機と、
    前記割り当てられた資源を用いて前記帯域幅要請レンジングコード個数を受信する受信機と、
    前記帯域幅要請レンジングコード個数を用いて資源スケジューリングを行う制御機と、
    前記資源スケジューリングの結果によって前記帯域幅要請レンジングコードを送信した端末に資源を割り当てるための資源割り当てメッセージを生成するメッセージ生成器と、
    を含み、
    前記生成された資源割り当てメッセージは前記中継局に送信されることを特徴とする装置。
14. 前記資源割り当てメッセージ内レンジングコード関連フィールドにはゼロ（ｚｅｒｏ）が記録されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記レンジングコード関連フィールドは、レンジングコードフィールド、レンジングシンボルフィールド、レンジングサブチャネルフィールドのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記割り当てられた資源は、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）チャネル或いはメッセージを伝送できる資源であることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
17. 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帯域幅要請を処理するための方法であって、
    中継局が、下位端末（ｓｕｂｏｒｄｉｎａｔｅ ＳＳｓ）から少なくとも一つの（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）帯域幅要請レンジングコードを受信する過程と、
    前記中継局が、前記受信された帯域幅要請レンジングコードの個数を基地局に報告する過程と、
    前記基地局が、前記帯域幅要請レンジングコードの個数による少なくとも一つの資源割り当てメッセージと、少なくとも一つのゼロを含む前記資源割り当てメッセージ内レンジングコード関連フィールドとを生成する過程と、
    前記基地局が、前記少なくとも一つの資源割り当てメッセージを前記中継局に伝送する過程と、
    前記中継局が、前記資源割り当てメッセージ内をレンジングコード関連情報で満たして更新する過程と、
    前記中継局が、前記更新された少なくとも一つの資源割り当てメッセージを前記下位端末にブロードキャスティングする過程と、
    を含むことを特徴とする方法。
18. 前記レンジングコード関連情報は、レンジングコード情報、レンジングシンボル情報、レンジングサブチャネル情報のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記資源割り当てメッセージは、ＣＤＭＡ割り当てメッセージ（ＣＤＭＡ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ＿ＩＥ）であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
20. 前記帯域幅要請レンジングコード個数は、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ ＱｕａｌｉｔｙＩｎｄｉｃａｔｏｒ）チャネルを通して前記基地局に報告されるか、またはメッセージ形態で前記基地局に報告されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。

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