JP5225114B2

JP5225114B2 - 通信システム

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Publication number: JP5225114B2
Application number: JP2009002418A
Authority: JP
Inventors: 玄哉小谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-01-08
Filing date: 2009-01-08
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-01-08
Also published as: JP2010161620A

Description

この発明は、ＯＦＤＭＡ/ＴＤＭＡ方式を採用した無線中継システム等の通信システムに関し、特に通信用リソースを共有する基地局装置，中継局装置間の通信方式に関する。

従来のＴＤＭＡ方式を採用した無線中継システムにおいて、ＴＤＭＡ無線アクセスシステムにおける中継では、中継局は定められた基地局のエリア内で運用され、基地局ではカバーできない不感エリアをカバーし、サービスエリアを拡張することを目的としていた。

また、従来の無線中継システムの中継方式においては、ＴＤＭＡスロット数にリソースが限られていたため、基地局は、中継局のエリア内端末局が必要とするときのみ、デマンドアサイン方式で中継局・端末局間リソースを割り当てることで、通信リソースを有効に活用していた。例えば、特許文献１においては、１台もしくは複数台の無線機を中継局として介在させて通話到達距離を延ばしたＴＤＭＡ／ＴＤＤ無線送受信装置が開示されている。

一方、移動通信システムにおける従来技術として、通信トラフィックが高い状況、あるいは高くなることが予想される状況において、強制的に通信接続を規制する制御もこれまで行われている。

特開平９−９８１２６号公報

従来の中継方式では、中継局が自身のエリア内に存在する端末局に割り当てることができる通信リソースは、基地局が通信用として持つＴＤＭＡスロット数が最大であり、中継局は１台の基地局のリソースしか使うことができないという制約があった。

この制約下においては、当該基地局エリア内の他の端末局と当該基地局との間の通信トラフィックが高い状況時には、中継局エリア内の端末局からの呼接続要求、あるいはネットワーク側からの着呼があっても、基地局に通信用リソースが残っていないため、中継局・端末局間通信用のリソースをアサインできないという問題点があった。

また、逆に中継局エリア内の端末局との通信が先に成立している場合、基地局エリアにおけるリソースは、その通信分が少なくなり、この状態で基地局エリア内端末局からの通信要求が増加すると、基地局が端末局に対してリソースを割り当て（アサイン）できないという問題点があった。

また、近年の無線通信の高速化の要求を実現するため、従来のＴＤＭＡ方式からＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式に移行した場合の中継方式はまだ確立されていない。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、中継局装置及び基地局装置に対して効率的に通信リソースを割り当てることができる通信システムを得ることを目的とする。

この発明に係る請求項１記載の通信システムは、基地局装置と、前記基地局装置と通信リソースを共有し、中継局カバーエリア内において端末局装置と通信可能である中継局装置とを備え、前記通信リソースは複数のタイムスロットと複数種の周波数との組合せで構成され、前記基地局装置、前記中継局装置及び前記端末局装置間の通信は前記通信リソースを用いて行われ、前記通信リソースは一のタイムスロット及び一種類の周波数により規定されるリソース単位で割り当てが可能であり、前記中継局装置は、前記基地局装置との送受信を行う第１の送受信部と、前記端末局装置との送受信を行う第２の送受信部と、前記第１及び第２の送受信部の送受信動作のタイミング制御を行うタイミング制御部とを備え、前記タイミング制御部は、前記第１の送受信部による前記基地局装置との送受信タイミングを、前記複数のタイムスロットのうち所定のタイムスロット内で行い、かつ前記第２の送受信部による前記端末局装置との送受信タイミングを、前記複数のタイムスロットのうち前記所定のタイムスロット以外のタイムスロット内で行うように制御し、前記複数のリソース単位のうち所定のリソース単位が制御チャネルとして割り当てられ、前記中継局装置は、前記第１の送受信部を介し前記制御チャネルを利用して前記基地局装置に対し前記リソース単位のリソース増減要求が可能であり、前記基地局装置は、前記リソース増減要求に応答して、前記制御チャネルを利用して、可能な限り前記所定のタイムスロット内で前記基地局装置及び前記中継局装置間の前記リソース単位のリソース割り当て増減制御を行い、前記基地局装置は第１及び第２の基地局装置を含み、前記所定のタイムスロットは前記複数のタイムスロット内に含まれ、互いに異なる第１及び第２タイムスロットを含み、前記タイミング制御部は、前記第１の送受信部による前記第１の基地局装置との送受信タイミングを、前記第１のタイムスロット内で行い、かつ前記第１の送受信部による前記第２の基地局装置との送受信タイミングを、前記第２のタイムスロット内で行うようにし、前記制御チャネルは互いに異なる第１及び第２の制御チャネルを含み、前記リソース増減要求は第１及び第２のリソース増減要求を含み、前記中継局装置は前記第１の送受信部を介し、前記第１の制御チャネルを利用した前記第１の基地局装置に対する前記第１のリソース増減要求、及び前記第２の制御チャネルを利用して前記第２の基地局装置に対する前記第２のリソース増減要求が可能であり、前記第１の基地局装置は前記第１のリソース増減要求に応答して、前記第１の制御チャネルを利用して、可能な限り前記第１のタイムスロット内で前記第１の基地局装置及び前記中継局装置間のリソース割り当て増減制御を行い、前記第２の基地局装置は前記第２のリソース増減要求に応答して、前記第２の制御チャネルを利用して、可能な限り前記第２のタイムスロット内で前記第２の基地局装置及び前記中継局装置間のリソース割り当て増減制御を行う。

この発明における請求項１記載の通信システムにおいて、中継局装置は基地局装置に対しリソース単位のリソース増減要求が可能であり、基地局装置はこのリソース増減要求に応答して、基地局装置及び中継局装置間のリソース単位のリソース割り当て増減制御を行うことができる。このため、時々刻々変化する通信状況に応じて基地局装置及び中継局装置に対して効率的なリソース割り当てを行うことができる効果を奏する。

また、基地局装置は、可能な限り所定のタイムスロット内でリソース割り当て増減制御を行うため、所定のタイムスロット以外のタイムスロット数を多く確保して、中継局カバーエリア内における端末局装置との通信自由度を高く維持することができる。

この発明の実施の形態１である無線中継システムにける通信リソースを簡略化して示した説明図である。実施の形態１における無線中継システムの構成の概略を示す説明図である。実施の形態１の中継局装置の内部構成の概略を示す説明図である。基地局装置、中継局装置及び端末局装置間の送受信タイミングを模式的に示した説明図である。図４で示したＰＲＵアサインの例を簡略化して示した説明図である。図４で示したＰＲＵアサインの例を簡略化して示した説明図である。この発明の実施の形態２の無線中継システムの構成の概略を示す説明図である。実施の形態２の無線中継システムにおけるＰＲＵアサイン例を簡略化して示した説明図である。図８と同様のＰＲＵアサイン例を簡略化して示した説明図である。この発明の実施の形態３である無線中継システムの概略構成を示す説明図である。実施の形態３の無線中継システムにおけるＰＲＵアサイン例を簡略化して示した説明図である。実施の形態３の無線中継システムにおけるＰＲＵアサイン例を簡略化して示した説明図である。

＜前提技術＞
本発明に係る通信システムである無線中継システムは、基地局装置（基地局）、中継局装置（中継局）、端末局装置（端末局）、及び上位制御装置（上位制御局）から構成され、各基地局装置は上位制御装置に有線または無線のエントランス回線で通信可能に接続される。

各基地局装置はＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備し、中継局装置は基地局装置との通信用、および端末局との通信用にそれぞれＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備し、端末局装置は基地局あるいは中継局との通信用にＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備している。

また、各基地局装置は、たとえばＧＰＳや制御チャネル等を用いて互いにＴＤＭＡフレームタイミングを同期させる。各中継局装置は、同じくＧＰＳを用いるか、基地局装置からの制御チャネルを用いた制御下でＴＤＭＡフレームタイミングを生成することにより、基地局装置とのタイミングを同期させる。すなわち、本発明に係る通信システムである無線中継システムの基地局装置と中継局装置とは互いにＴＤＭＡフレームタイミングが同期していることを前提とする。

＜実施の形態１＞
図１はこの発明の実施の形態１であるＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の無線中継システムにける通信リソースを簡略化して示した説明図である。

同図に示すように、時間軸方向には１フレームはUplinkフレームＦＵ及びDownlinkフレームＦＤより構成され、UplinkフレームＦＵ及びDownlinkフレームＦＤはそれぞれタイムスロットＴＳ×５で構成されている。また、周波数軸方向においても、複数種の周波数（サブチャンネル）に分類される。これら５つのタイムスロットＴＳと複数種の周波数の組合せで通信リソースが構成される。

そして、複数のタイムスロットのうち一のタイムスロットと複数種の周波数のうち一の周波数との組合せで規定される部分がリソースの最小単位(以下、「ＰＲＵ」と称する。)となる。すなわち、タイムスロットＴＳの１単位分に割り当たられるサブチャンネル１つ分が１単位のＰＲＵ１となる。基地局装置は、中継局装置あるいは自身の基地局カバーエリア内にある端末局装置との通信リソースとしてＰＲＵ単位に割り当てることができる。

このように、基地局装置、中継局装置及び端末局装置間の通信は、複数のタイムスロットと複数種の周波数との組合せによる複数のＰＲＵからなる通信リソースのいずれかを用いて行われ、ＰＲＵ単位で送受信の割当変更が可能である。

なお、制御チャネル１ｃは特定の周波数及び特定のタイムスロットの組合せによって予め割り当てられている。なお、図１では便宜上、ある周波数のＰＲＵ全てを制御チャネル１ｃとして示している。

図１ではUplinkフレームＦＵ，DownlinkフレームＦＤは互いに同一数（５つ）のタイムスロットＴＳを有し、互いに対称形となっているが、非対称であってもよい。前述したように、複数種の周波数（サブチャンネル）は周波数方向に複数個割り当てられている。

中継局装置は、基地局装置から割り当てられたＰＲＵ数（以下、「割当ＰＲＵ数」と略記する場合あり）をリソース上限として、当該中継局カバーエリア内の端末局装置との通信にＰＲＵを割り当てることができる。端末局装置は、そのサービス内容に応じて、単一のＰＲＵ、あるいは複数のＰＲＵを使用した通信を基地局装置、あるいは中継局装置との間で行う。

図２はこの発明の実施の形態１である無線中継システムの構成の概略を示す説明図である。同図に示すように、実施の形態１の無線中継システムは、上位制御装置１０、基地局装置２１、中継局装置３１及び携帯可能な端末局装置４１〜４６で構成される。

同図において、アンテナ８１を有する基地局装置２１は、有線または無線のエントラス回線５１を介して上位制御装置１０と通信可能に接続される。前述したように、基地局装置２１はＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備する。

アンテナ８２を有する中継局装置３１は、無線回線６１を介した基地局装置２１との通信用、および端末局装置４２〜４６との通信用にそれぞれＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備し、端末局装置４１〜４６は基地局装置２１あるいは中継局装置３１との通信用にＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備する。

また、基地局装置２１は、たとえばＧＰＳや制御チャネル１ｃなどを用いてり他の基地局装置（図２では図示せず）と互いにＴＤＭＡフレームタイミングを同期させることができる。

中継局装置３１は、同じくＧＰＳを用いるか、基地局装置２１からの制御チャネルを用いた制御下でＴＤＭＡフレームタイミングを生成することにより、基地局装置２１とのタイミングを同期させる。

図２では、端末局装置４１は基地局装置２１のみの基地局カバーエリア７１内に存在し、端末局装置４２〜４５は中継局装置３１のみの中継局カバーエリア７２内に存在し、端末局装置４６は基地局カバーエリア７１及び中継局カバーエリア７２がオーバーラップする重複エリア７１Ｄ内に存在する構成を示している。

図３は中継局装置３１の内部構成の概略を示す説明図である。同図に示すように、中継局装置３１は、基地局装置及び他の中継局装置との送受信用にアンテナ９４及び送受信機９２（第１の送受信部）を有し、端末局装置との送受信用にアンテナ９５及び送受信機９３（第２の送受信部）を有している。第１及び第２の送受信部は前述したようにＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式を採用している。

そして、送受信機９２及び送受信機９３の動作タイミングを制御するためのタイミング制御部９１を有している。また、図３では図示していないが、タイミング制御部９１はＧＰＳアンテナと受信機との機能を有することも可能である。

図４は基地局装置２１、中継局装置３１及び端末局装置４１，４２間の送受信タイミングを模式的に示した説明図である。なお、中継局装置３１の上記第１及び第２の送信部による基地局装置２１や端末局装置４２等に対する送受信タイミングは、タイミング制御部９１によって制御される。

同図において、DownlinkフレームＦＤ１、UplinkフレームＦＵ１、DownlinkフレームＦＤ２及びUplinkフレームＦＵ２からなる２フレーム分の送受信タイミングを示している。

同図に示すように、中継局装置３１は、基地局装置２１との送受信タイミングと端末局装置４２との送受信タイミングとを、互いに干渉を避けるためにずらしている。すなわち、中継局装置３２との送受信タイミングは、受信（Ｒ１〜Ｒ５），送信（Ｔ１〜Ｔ５）の順で行い、端末局装置４２との送受信タイミングは、送信（Ｔ１〜Ｔ５），受信（Ｒ１〜Ｒ５）の順で行っている。

したがって、中継局装置３１における端末局装置４２との間の送受信タイミング（Ｔ１〜Ｔ５,Ｒ１〜Ｒ５）は、基地局装置２１における端末局装置４１との間の送受信タイミング（Ｔ１〜Ｔ５,Ｒ１〜Ｒ５）と同じタイミングとなっている。

また、中継局装置３１の自局内での干渉を防ぐため、基地局装置２１，中継局装置３１間の通信で使用されるＴＤＭＡスロットタイミングは、中継局装置３１と当該中継局エリア内の端末局との通信では使われない。

したがって、中継局装置３１はDownlinkフレームＦＤ１，UplinkフレームＦＵ１の期間はタイムスロットＴＳ１のタイミングで無線回線６１を介した基地局装置２１との通信を行う。この際、所定の周波数及びタイムスロットに対応して設定された制御チャネル１ｃを用いて中継局装置３１から基地局装置２１に対するリソース増減要求を行う。一方、基地局装置２１はこのリソース増減要求に応じて中継局装置３１に対するリソース増減制御を制御チャネル１ｃを用いて行う。

また、中継局装置３１は、DownlinkフレームＦＤ２，UplinkフレームＦＵ２の期間はタイムスロットＴＳ２〜ＴＳ５のタイミングで中継局カバーエリア７２内における端末局装置４２等との通信を行う。

図４で示した例では、中継局装置３１は、基地局装置２１との間の基地局−中継局間通信用ＰＲＵを用いた送受信はDownlinkフレームＦＤ１の受信タイムスロットＲ１（基地局装置２１側の送信タイムスロットＴ１）及び送信タイムスロットＴ１（基地局装置２１側の受信タイムスロットＲ１）で行っている。そして、中継局装置３１は、DownlinkフレームＦＤ２の送信タイムスロットＴ２において端末局受信用パケット３Ｒを送信し、UplinkフレームＦＵ２の受信タイムスロットＲ２において端末局送信用パケット３Ｔを受信することにより、端末局装置４２との通信を行っている。

一方、基地局装置２１は、DownlinkフレームＦＤ１の送信タイムスロットＴ４において端末局受信用パケット２Ｒを送信し、UplinkフレームＦＵ１の送信タイムスロットＴ２において端末局送信用パケット２Ｔを受信することにより、端末局装置４１との通信を行っている。

図５及び図６は、図４で示したＰＲＵアサイン（ＰＲＵの割り当て）の例を簡略化して示した説明図である。図５は基地局装置２１，中継局装置３１間のＰＲＵアサイン例を示しており、図６は中継局装置３１，端末局装置４２〜４６間のＰＲＵアサイン例を示している。

同図に示すように、基地局装置２１と中継局装置３１との間の通信に使用する基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４（黒塗り潰し領域）は、可能な限り同一のタイムスロット（ＴＳ１）内でアサインしている。中継局装置３１による中継局カバーエリア７２内の端末局装置４２等への通信と、基地局装置２１との通信とが干渉するのを避けつつ、中継局装置３１による端末局装置４２等へのＰＲＵアサインの時間軸方向への自由度を高めるためである。中継局装置３１による端末局装置４２等へのＰＲＵアサインの自由度が高まるのは、タイムスロットＴＳ１以外のタイムスロットＴＳ２〜ＴＳ５におけるＰＲＵを全て端末局装置４２等との通信に割り当てることができるためである。

図５に示すように、基地局装置２１，中継局装置３１間のタイムスロットＴＳ１において７個の基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４が割り当てられている。すなわち、中継局装置３１における割当ＰＲＵ数は７個である。

そして、図６に示すように、割当ＰＲＵ数“７”を上限として、タイムスロットＴＳ２において２個の端末局用ＰＲＵ１２、１個の端末局用ＰＲＵ１３、タイムスロットＴＳ３における２個の端末局用ＰＲＵ１４、１個の端末局用ＰＲＵ１５及び送信タイムスロットＴ４における１個の端末局用ＰＲＵ１６で総計７個のＰＲＵが割り当てられている。なお、端末局用ＰＲＵ１２〜１６は端末局装置４２〜４６用に割り当てられるＰＲＵを意味する。

また、それぞれのＰＲＵアサインは、各フレームに単一または複数配置される制御チャネル１ｃを用いて行われる。図１，図５及び図６で示す例では、所定の周波数のＰＲＵ１を制御チャネル１ｃとしている。

中継局装置３１はこの制御チャネル１ｃを用いて、中継局カバーエリア７２内の端末局装置４２等との通信トラフィック変動に応じて、基地局装置２１から割り当てられるＰＲＵの追加・解放要求（リソース増減要求）を基地局装置２１に対して行う。これに対して、基地局装置２１は中継局装置３１からのＰＲＵの追加・解放要求に応じて、当該基地局カバーエリア７１内の端末局装置４１等のとの通信トラフィックの状況に応じて、可能な限り同一ＴＤＭＡスロットタイミングで中継局装置３１に割り当てるＰＲＵの増減制御を行う。例えば、図５において、タイムスロットＴＳ１に無使用の残ＰＲＵが存在すれば、その残ＰＲＵを新たな基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４として追加することができる。

この同一ＴＤＭＡスロットタイミング（図５ではタイムスロットＴＳ１）内に、既に基地局装置２１の基地局カバーエリア７１内の端末局装置４１等との通信用リソースが割り当てられており、かつ当該ＴＤＭＡスロットタイミングの残ＰＲＵが中継局装置３１からの追加割り当て要求に対して不足する場合は、基地局装置２１は例えば以下のように動作する。

基地局装置２１は、タイムスロットＴＳ１内に割り当てられた基地局カバーエリア７１に存在する一の端末局装置に対して、割り当てＰＲＵの変更を指示することにより、他ＴＤＭＡスロットタイミング（タイムスロットＴＳ２〜ＴＳ５）のＰＲＵへのチャネル切り替えを行い、割り当て後に無使用となった残ＰＲＵを中継局装置３１への基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４として確保する。

基地局装置２１は、中継局装置３１からのＰＲＵの追加・解放要求に応答して、単一のＴＤＭＡスロット（図５ではタイムスロットＴＳ１）のみではＰＲＵ割り当てができなくなった場合は、他のＴＤＭＡスロット（例えば、タイムスロットＴＳ２）のＰＲＵを割り当てる。この場合も、追加されるＰＲＵは同一ＴＤＭＡスロットタイミングのものを割り当てる。例えば、タイムスロットＴＳ１に残ＰＲＵが無く、新たにタイムスロットＴＳ２を基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４に割り当てた後は、可能な限りタイムスロットＴＳ２から基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４を割り当てる。

基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４についての割り当てＰＲＵの増減の際、基地局装置２１側で残ＰＲＵが不足する場合は、上位制御装置１０がエントラス回線５１を介して基地局装置２１に設定するシステムパラメータで定められるＰＲＵ割り当ての優先度基準に従って動作する。

すなわち、上記優先度基準が、中継局装置３１の中継局カバーエリア７２の方が優先度が高いと指示する場合は、基地局装置２１は既に通信中の端末局装置４１等に対して、例えば他の基地局装置の基地局カバーエリアへのハンドオーバー指示を出すなどして、端末局装置４１等用のＰＲＵを開放し、基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４を確保する。一方、上記優先度基準が、基地局カバーエリア７１の方が優先度が高いと指示した場合は、中継局装置３１のＰＲＵの追加・解放要求に対して拒否を返す。

このように、基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４の割り当て制御を基地局装置２１が行うことにより、中継局装置３１の中継局カバーエリア７２内における端末局装置４２等へのＰＲＵ割り当て自由度を確保しつつ、基地局装置２１及び中継局装置３１それぞれにおいてリソース不足による呼損、通信中切断の発生を抑えることができる効果を奏する。

上述したように、実施の形態１の無線中継システムにおいて、中継局装置３１は基地局装置２１に対しＰＲＵ単位のリソース増減要求（ＰＲＵの追加・解放要求）が可能であり、基地局装置２１はこのリソース増減要求に応答して、基地局装置２１及び中継局装置３１間のＰＲＵ単位のリソース割り当て増減制御を行うことができる。このため、時々刻々変化する通信トラフィックに応じて基地局装置２１及び中継局装置３１に対して効率的にリソースを割り当てることができる効果を奏する。

また、基地局装置２１は、可能な限り所定のタイムスロット（図５の例ではタイムスロットＴＳ１）内でリソース割り当て増減制御を行うため、所定のタイムスロット以外のタイムスロット（図６の例ではタイムスロットＴＳ２〜ＴＳ５）の数を多く確保して、中継局カバーエリア７２内における中継局装置３１の端末局装置４２等との通信自由度を高く維持することができる。

＜実施の形態２＞
図７はこの発明の実施の形態２である無線中継システムの構成の概略を示す説明図である。同図に示すように、実施の形態２の無線中継システムは、上位制御装置１０、基地局装置２１，２２、中継局装置３１及び端末局装置４１〜４６で構成される。

同図において、アンテナ８３を有する基地局装置２２は、有線または無線のエントラス回線５２を介して上位制御装置１０と通信可能に接続される。基地局装置２２は基地局装置２１と同様、ＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備する。

アンテナ８２を有する中継局装置３１は、無線回線６２を介した基地局装置２２との通信用、および端末局装置４２〜４６との通信用にそれぞれＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備し、端末局装置４１〜４６は基地局装置２１、中継局装置３１あるいは基地局装置２２との通信用にＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備する。

中継局装置３１による中継局カバーエリア７４が基地局装置２１の基地局カバーエリア７１及び基地局装置２２の基地局カバーエリア７３それぞれに重複する重複エリア７１Ｄ及び７３Ｄを有している。なお、他の構成は図２で示した実施の形態１と同様であるため、同一符号を付して説明を適宜省略する。

図８及び図９は、実施の形態２の無線中継システムにおけるＰＲＵアサインの例を簡略化して示した説明図である。図８は基地局装置２１，２２それぞれと中継局装置３１間のＰＲＵアサイン例を示しており、図９は中継局装置３１と端末局装置４２〜４６それぞれとの間のＰＲＵアサイン例を示している。

図８に示すように、タイムスロットＴＳ２において基地局装置２１，中継局装置３１間の通信リソースとして７個の基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４ａが割り当てられ、タイムスロットＴＳ４において、基地局装置２２，中継局装置３１間の通信リソースとして４個の基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４ｂが割り当てられている。よって、基地局装置２１及び基地局装置２２と中継局装置３１との間において総計１１個（割当ＰＲＵ数＝１１）の基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４（４ａ，４ｂ）が割り当てられている。

そして、図９に示すように、割当ＰＲＵ数“９”の上限下で、タイムスロットＴＳ１において２個の端末局用ＰＲＵ１２、２個の端末局用ＰＲＵ１３、タイムスロットＴＳ３における３個の端末局用ＰＲＵ１４、及び送信タイムスロットＴ５における３個の端末局用ＰＲＵ１５、１個の端末局用ＰＲＵ１６で総計１１個のＰＲＵが割り当てられている。なお、端末局用ＰＲＵ１２〜１６は端末局装置４２〜４６用に割り当てられたＰＲＵである。

また、それぞれのＰＲＵアサインは、実施の形態１と同様、制御チャネル１ｃを用いて行われる。ただし、基地局装置２１と基地局装置２２とでは異なるタイムスロットＴＳを用いる。例えば、基地局装置２１，中継局装置３１間においてはタイムスロットＴＳ２における制御チャネル１ｃ（第１の制御チャネル）を用い、基地局装置２２，中継局装置３１間においてはタイムスロットＴＳ４における制御チャネル１ｃ（第２の制御チャネル）を用いる。

すなわち、中継局装置３１は互いに異なるタイムスロットＴＳの制御チャネル１ｃを用いて、基地局装置２１及び基地局装置２２それぞれに対し独立したＰＲＵの追加・解放要求（第１及び第２のリソース増減要求）を行うことができる。

したがって、中継局装置３１は中継局カバーエリア７４内の端末局装置４２等との通信トラフィック変動に応じて、基地局装置２１あるいは基地局装置２２に対して選択的にＰＲＵの追加・解放要求を行うことができる。

これに対して、基地局装置２１（基地局装置２２）は、中継局装置３１からのＰＲＵの追加・解放要求に応じて、当該基地局カバーエリア７１（７３）内の端末局装置４１等のとの通信トラフィックの状況を鑑み、可能な限り同一ＴＤＭＡスロットタイミングで中継局に割り当てるＰＲＵの増減制御を行う。

例えば、図８において、基地局装置２１はタイムスロットＴＳ２（第１のタイムスロット）に無使用の残ＰＲＵが存在すれば、その残ＰＲＵを新たな基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４ａとして追加することができ、基地局装置２２はタイムスロットＴＳ４（第２のタイムスロット）に無使用の残ＰＲＵが存在すれば、その残ＰＲＵを新たな基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４ｂとして追加することができる。

したがって、中継局装置３１は、基地局装置２１から割り当てられるＰＲＵが、中継局装置３１のＰＲＵの追加・解放要求（第１のリソース増減要求）に対して不足する場合、基地局装置２１とは異なる基地局装置２２からのDownlinkにおける制御チャネル１ｃを探して、基地局装置２２に対しＰＲＵの追加・解放要求（第２のリソース増減要求）を行うことができる。

すなわち、中継局装置３１は、基地局装置２１及び２２に対し、上位制御装置１０、基地局装置２１（基地局装置２２）を介して得られるシステムパラメータで定められた受信レベル以上のDownlinkにおける制御チャネル１ｃを受信することができる場合は、以下のＰＲＵの追加・解放要求が可能である。この場合、中継局装置３１は、当該Downlinkにおける制御チャネル１ｃの発信源である基地局装置２２に対し、基地局装置２１とは異なるＴＤＭＡスロットタイミングを用いて、ＰＲＵの追加・解放要求を出すことができる。

このとき、基地局装置２２は、割り当て可能なＰＲＵがある場合は、中継局装置３１に対してＰＲＵを割り当てる。割り当てのアルゴリズム、優先度基準（リソース割り当て優先順位）については、実施の形態１で説明した基地局装置２１，中継局装置３１間の場合と同様にして行うことができる。

また、中継局装置３１と中継局カバーエリア７４内の端末局装置との通信がパケット方式で、かつ複数のＰＲＵを使用し、それぞれのＰＲＵが異なる基地局装置（一部が基地局装置２１及び他が基地局装置２２）を経由する場合は、上位制御装置１０及び端末局装置４１〜４６側において、受信したデータをパケット番号順に再構築する機能を持つ。一方上位制御局装置１０は、同一の端末局装置に対するDownlinkデータを複数の基地局装置に分解する機能を持つ。

このように、実施の形態２の無線中継システムにおいては、中継局装置３１は異なる複数の基地局装置２１，２２からＰＲＵの割り当てを受けることにより、中継局カバーエリア７４内の端末局装置４２等との通信トラフィックが増大した場合に、リソース不足による呼損、通信中切断の発生を抑えることができる効果を奏する。

上述したように、実施の形態２の無線中継システムにおいて、中継局装置３１は基地局装置２１及び２２それぞれに対しＰＲＵ単位の第１及び第２のリソース増減要求が可能であり、基地局装置２１及び２２は上記第１及び第２のリソース増減要求に応答して、基地局装置２１及び２２それぞれと中継局装置２１との間のＰＲＵ単位のリソース割り当て増減制御を行うことができる。このため、中継局装置３１に対してより効率的にリソースを割り当てることができる効果を奏する。

＜実施の形態３＞
図１０はこの発明の実施の形態３である無線中継システムの構成の概略を示す説明図である。同図に示すように、実施の形態３の無線中継システムは、上位制御装置１０、基地局装置２１〜２４、中継局装置３１〜３３及び端末局装置４１〜４６で構成される。

同図において、アンテナ８４を有する基地局装置２３（間接アクセス用基地局装置）は、有線または無線のエントラス回線５３で上位制御装置１０と通信可能に接続される。基地局装置２３は基地局装置２１と同様、ＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備する。

同様にして、アンテナ８７を有する基地局装置２４（間接アクセス用基地局装置）は、有線または無線のエントラス回線５４で上位制御装置１０と通信可能に接続される。基地局装置２４は基地局装置２１と同様、ＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備する。

アンテナ８５を有する中継局装置３２（間接アクセス用中継局装置）は、無線回線６６を介した基地局装置２３との通信用、無線回線６３を介した中継局装置３１との通信用および端末局装置との通信用にそれぞれＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備する。

同様にして、アンテナ８６を有する中継局装置３３（間接アクセス用中継局装置）は、無線回線６７を介した基地局装置２４との通信用、無線回線６４を介した中継局装置３１との通信用および端末局装置との通信用にそれぞれＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備する。

端末局装置４１〜４６は基地局装置２１〜２４あるいは中継局装置３１〜３３との通信用にＴＤＭＡあるいはＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の送受信機を具備する。

なお、他の構成は図２で示した実施の形態１あるいは図７で示した実施の形態２と同様であるため、同一符号を付して説明を適宜省略する。また、説明の都合上、基地局装置２１〜２４の基地局カバーエリア及び中継局装置３１〜３３それぞれの中継局カバーエリアの図示は省略している。

図１１及び図１２は、実施の形態３の無線中継システムにおけるＰＲＵアサインの例を簡略化して示した説明図である。図１１において、同図(a) は基地局装置２１，中継局装置３１間、同図(b) 基地局装置２２，中継局装置３１間、同図(c) は中継局装置３１，３２間、同図(d) は中継局装置３１，端末局装置４２間、同図(e) は中継局装置３１，中継局装置３３間のＰＲＵアサイン例を示している。また、図１２において、同図(a) は中継局装置３２，基地局装置２３間、同図(b) は中継局装置３３，基地局装置２４間のＰＲＵアサイン例を示している。

図１１の(a) に示すように、タイムスロットＴＳ２において基地局装置２１，中継局装置３１間で１個の基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４ａが割り当てられ、同図(b) に示すように、タイムスロットＴＳ３において、基地局装置２２，中継局装置３１間で１個の基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４ｂが割り当てられている。

また、図１１の(c) に示すように、タイムスロットＴＳ１において、中継局装置３１，中継局装置３２間で１個の中継局−中継局間通信用ＰＲＵ５ｃが割り当てられ、同図(e) に示すように、タイムスロットＴＳ４において中継局装置３１，中継局装置３３間で１個の中継局−中継局間通信用ＰＲＵ５ｄが割り当てられる。よって、基地局装置２１、基地局装置２２、中継局装置３２及び中継局装置３３それぞれと中継局装置３１との間において総計４個（割当ＰＲＵ数＝４）の基地局（中継局）−中継局間通信用ＰＲＵ４（４ａ，４ｂ，５ｃ，５ｄ）が割り当てられている。

そして、図１１の(d) に示すように、割当ＰＲＵ数“４”の制限下で、タイムスロットＴＳ５において４個の端末局用ＰＲＵ１７が割り当てられている。

なお、図１２の(a) に示すように、タイムスロットＴＳ３において基地局装置２２，中継局装置３２間で４個の基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４ｃが割り当てられているため、上述した中継局−中継局間通信用ＰＲＵ５ｃに対応する基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４ｃを確保することができる。

同様にして、図１２の(b) に示すように、タイムスロットＴＳ１において基地局装置２３，中継局装置３２間で４個の基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４ｄが割り当てられているため、上述した中継局−中継局間通信用ＰＲＵ５ｄに対応する基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４ｄを確保することができる。

すなわち、中継局装置３１は、中継局装置３２を介した基地局装置２３に対するＰＲＵの追加・解放要求（間接リソース増減要求）が可能であり、中継局装置３３を介した基地局装置２４に対するＰＲＵの追加・解放要求（間接リソース増減要求）が可能である。

また、それぞれのＰＲＵのアサインは、実施の形態１及び実施の形態２と同様、制御チャネル１ｃを用いて行われる。ただし、中継局装置３１に関し、基地局装置２１、基地局装置２２、中継局装置３２及び中継局装置３３間では異なるタイムスロットＴＳを用いる。

例えば、基地局装置２１，中継局装置３１間においてはタイムスロットＴＳ２における制御チャネル１ｃ（第１の制御チャネル）を用い、基地局装置２２，中継局装置３１間においてはタイムスロットＴＳ３における制御チャネル１ｃ（第２の制御チャネル）を用いている。そして、中継局装置３１，中継局装置３２間においてはタイムスロットＴＳ１における制御チャネル１ｃ（第３の制御チャネル（その１））を用い、中継局装置３１，中継局装置３３間においてはタイムスロットＴＳ４における制御チャネル１ｃ（第３の制御チャネル（その２））を用いる。

すなわち、中継局装置３１は互いに異なるタイムスロットＴＳの制御チャネル１ｃを用いて、基地局装置２１、基地局装置２２、中継局装置３２（を介した基地局装置２３）、及び中継局装置３３（を介した基地局装置２４）それぞれに対しからＰＲＵの追加・解放要求を行うことができる。

したがって、中継局装置３１は中継局カバーエリア内の端末局装置４２等との通信トラフィック変動に応じて、基地局装置２１〜２４から選択的にＰＲＵの追加・解放要求を行うことができる。

これに対して、基地局装置２１（あるいは基地局装置２２〜２４）は、中継局装置３１からの追加・解放要求に応じて、当該基地局カバーエリア内の端末局装置との通信トラフィックの状況を鑑み、可能な限り同一ＴＤＭＡスロットタイミングで中継局に割り当てるＰＲＵの増減を行う。

例えば、図１１の(a) において、基地局装置２１はタイムスロットＴＳ２（第１のタイムスロット）に無使用の残ＰＲＵが存在すれば、その残ＰＲＵを新たな基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４ａとして追加することができ、基地局装置２２はタイムスロットＴＳ３（第２のタイムスロット）に無使用の残ＰＲＵが存在すれば、その残ＰＲＵを新たな基地局−中継局間通信用ＰＲＵ４ｂとして追加することができる。

また、図１１の(c) において、基地局装置２２は中継局装置３２，中継局装置３１間のタイムスロットＴＳ１（第３のタイムスロット（その１））に無使用の残ＰＲＵが存在すれば、その残ＰＲＵを新たな中継局−中継局間通信用ＰＲＵ５ｃとして追加することができる。

さらに、図１１の(e) において、基地局装置２３は中継局装置３３，中継局装置３１間のタイムスロットＴＳ３（第３のタイムスロット（その２））に無使用の残ＰＲＵが存在すれば、その残ＰＲＵを新たな中継局−中継局間通信用ＰＲＵ５ｄとして追加することができる。

したがって、中継局装置３１は、基地局装置２１から割り当てられるＰＲＵが、中継局装置３１の追加割り当て要求に対して不足する場合、基地局装置２１とは異なる基地局装置２２〜２４からDownlinkにおける制御チャネル１ｃを探して、追加割り当て要求を行うことができる。

すなわち、中継局装置３１は、基地局装置２１〜２４に対し、上位制御装置１０、基地局装置２１（基地局装置２２〜２４）を介して得られるシステムパラメータで定められた受信レベル以上のDownlinkにおける制御チャネル１ｃを受信することができる場合は以下のＰＲＵの追加・解放要求が可能である。この場合、中継局装置３１は、当該Downlinkにおける制御チャネル１ｃの発信源である基地局装置２２〜２４それぞれに対し、基地局装置２１とは異なるＴＤＭＡスロットタイミングを用いて、ＰＲＵの追加・解放要求を出すことができる。

このとき、基地局装置２２〜２４は、それぞれ割り当て可能なＰＲＵがある場合は、中継局装置３１に対してＰＲＵを割り当てる。割り当てのアルゴリズム、優先度基準（リソース割り当て優先順位）については、実施の形態１で説明した基地局装置２１，中継局装置３１間の場合と同様にして行うことができる。

また、中継局装置３１とその中継局カバーエリア内の端末局装置との通信がパケット方式で、かつ複数のＰＲＵを使用し、それぞれのＰＲＵが異なる基地局装置（基地局装置２１〜２４）を経由する場合は、上位制御装置１０及び端末局装置４１〜４６側において、受信したデータをパケット番号順に再構築する機能を持ち、上位制御局装置１０は、同一の端末局装置に対するDownlinkデータを複数の基地局装置に分解する機能を持つ。

このように、実施の形態３の無線中継システムにおいては、中継局装置３１が通信可能な基地局装置２１，２２に加え、中継局装置３２，３３を介して間接的に通信可能な基地局装置２３，２４からＰＲＵの割り当てを受けることにより、中継局カバーエリア内の端末局装置等との通信トラフィックが増大した場合に、リソース不足による呼損、通信中切断の発生を抑えることができる効果を奏する。

上述したように、実施の形態３の無線中継システムにおいて、中継局装置３１は、基地局装置２１，２２に加え、中継局装置３２，３３（間接アクセス用中継局装置）を通じて基地局装置２３，２４（間接アクセス用基地局装置）それぞれに対し間接リソース増減要求が可能である。一方、基地局装置２３（２４）は間接リソース増減要求に応答して、基地局装置２３（２４），中継局装置３２（３３）間及び中継局装置３２（３３），中継局装置３１間のリソース増減制御を行っている。

このため、中継局装置３１に対するリソースを割り当ての効率化を実施の形態１及び実施の形態２以上に発揮することができる効果を奏する。

１０上位制御装置、２１〜２４基地局装置、３１〜３３中継局装置、４１〜４６端末局装置、７１，７３基地局カバーエリア、７１Ｄ重複エリア、７２，７４中継局カバーエリア。

Claims

基地局装置と、
前記基地局装置と通信リソースを共有し、中継局カバーエリア内において端末局装置と通信可能である中継局装置とを備え、前記通信リソースは複数のタイムスロットと複数種の周波数との組合せで構成され、
前記基地局装置、前記中継局装置及び前記端末局装置間の通信は前記通信リソースを用いて行われ、前記通信リソースは一のタイムスロット及び一種類の周波数により規定されるリソース単位で割り当てが可能であり、
前記中継局装置は、
前記基地局装置との送受信を行う第１の送受信部と、
前記端末局装置との送受信を行う第２の送受信部と、
前記第１及び第２の送受信部の送受信動作のタイミング制御を行うタイミング制御部とを備え、
前記タイミング制御部は、
前記第１の送受信部による前記基地局装置との送受信タイミングを、前記複数のタイムスロットのうち所定のタイムスロット内で行い、かつ
前記第２の送受信部による前記端末局装置との送受信タイミングを、前記複数のタイムスロットのうち前記所定のタイムスロット以外のタイムスロット内で行うように制御し、
前記複数のリソース単位のうち所定のリソース単位が制御チャネルとして割り当てられ、
前記中継局装置は、前記第１の送受信部を介し前記制御チャネルを利用して前記基地局装置に対し前記リソース単位のリソース増減要求が可能であり、
前記基地局装置は、前記リソース増減要求に応答して、前記制御チャネルを利用して、可能な限り前記所定のタイムスロット内で前記基地局装置及び前記中継局装置間の前記リソース単位のリソース割り当て増減制御を行い、
前記基地局装置は第１及び第２の基地局装置を含み、
前記所定のタイムスロットは前記複数のタイムスロット内に含まれ、互いに異なる第１及び第２タイムスロットを含み、
前記タイミング制御部は、
前記第１の送受信部による前記第１の基地局装置との送受信タイミングを、前記第１のタイムスロット内で行い、かつ
前記第１の送受信部による前記第２の基地局装置との送受信タイミングを、前記第２のタイムスロット内で行うようにし、
前記制御チャネルは互いに異なる第１及び第２の制御チャネルを含み、前記リソース増減要求は第１及び第２のリソース増減要求を含み、
前記中継局装置は前記第１の送受信部を介し、前記第１の制御チャネルを利用した前記第１の基地局装置に対する前記第１のリソース増減要求、及び前記第２の制御チャネルを利用して前記第２の基地局装置に対する前記第２のリソース増減要求が可能であり、
前記第１の基地局装置は前記第１のリソース増減要求に応答して、前記第１の制御チャネルを利用して、可能な限り前記第１のタイムスロット内で前記第１の基地局装置及び前記中継局装置間のリソース割り当て増減制御を行い、
前記第２の基地局装置は前記第２のリソース増減要求に応答して、前記第２の制御チャネルを利用して、可能な限り前記第２のタイムスロット内で前記第２の基地局装置及び前記中継局装置間のリソース割り当て増減制御を行う、
通信システム。
請求項１記載の通信システムであって、
前記所定のタイムスロットは前記複数のタイムスロット内に含まれ、前記第１及び第２タイムスロットと異なる第３のタイムスロットを含み、前記制御チャネルは前記第１及び第２の制御チャネルと異なる第３の制御チャネルを含み、
間接アクセス用基地局装置と、
前記中継局装置及び前記間接アクセス用基地局装置それぞれと通信可能な間接アクセス用中継局装置とをさらに備え、
前記タイミング制御部は、
前記第１の送受信部による前記間接アクセス用中継局装置との送受信タイミングを、前記第３のタイムスロット内で行うようにし、
前記中継局装置は前記第１の送受信部を介し前記間接アクセス用中継局装置を通じて前記間接アクセス用基地局装置に対し前記リソース単位の間接リソース増減要求が可能であり、前記間接リソース増減要求の前記間接アクセス用中継局装置への通信は第３の制御チャネルを用いて行われ、
前記間接アクセス用基地局装置は前記間接リソース増減要求に応答して、前記間接アクセス用基地局装置，前記間接アクセス用中継局装置間の前記リソース単位の増減制御を行うとともに、前記間接アクセス用中継局装置，前記中継局装置間の前記第３のタイムスロット内での前記リソース単位のリソース増減制御を行う、
通信システム。