JP5249999B2 - リレー伝送方法、リレー局及び無線基地局 - Google Patents

Description

本発明は、リレー伝送技術を用いた無線通信システムにおけるリレー伝送方法、リレー局及び無線基地局に関する。

３ＧＰＰ（3^rd Generation Partnership Project）において、第３世代移動通信システムの発展規格であるＬＴＥ（Long Term Evolution）からのさらなる高速・大容量通信を実現する第４世代移動通信システムとして、ＬＴＥ−Advanced（ＬＴＥ−Ａ）の標準化が進められている。ＬＴＥ−Ａは、高速・大容量通信の実現に加え、セル端ユーザのスループット向上を重要課題としており、その一手段として、無線基地局〜移動端末間の無線伝送をリレー局で中継するリレー伝送技術が検討されている。リレー伝送技術を用いることで、効率的にカバレッジを拡大できることが期待される。

リレー伝送技術においては、レイヤ１リレー、レイヤ２リレー、レイヤ３リレーがある。レイヤ１リレーは、ブースター、若しくはリピータとも呼ばれ、無線基地局からの下り受信ＲＦ信号を電力増幅して移動端末に送信するＡＦ（Amplifier and Forward）型中継技術である。移動端末からの上り受信ＲＦ信号も、同様に電力増幅して無線基地装置に送信される。レイヤ２リレーは、無線基地局からの下り受信ＲＦ信号を復調・復号後、再度符号化・変調を行い、移動端末に送信するＤＦ（Decode and Forward）型中継技術である。レイヤ３リレーは、無線基地局からの下り受信ＲＦ信号を復号後、復調・復号処理に加えて、ユーザデータを再生してから、再度無線でユーザデータ伝送を行うための処理（秘匿、ユーザデータ分割・結合処理など）を行い、符号化・変調後に移動端末に送信する中継技術である。現在３ＧＰＰにおいては、雑音除去による受信特性の向上、標準仕様検討、及び実装上の容易性の観点から、レイヤ３リレーについて標準化が進められている。

図１は、レイヤ３リレーの概要を示す図である。レイヤ３リレーのリレー局（ＲＮ）は、ユーザデータ再生処理、変復調、及び符号・復号処理を行うことに加え、無線基地局（ｅＮＢ）と異なる固有のセルＩＤ（ＰＣＩ：Physical Cell ID）を持つことを特徴とする。これにより、移動端末（ＵＥ）は、リレー局が提供するセルＢを、無線基地局が提供するセルＡとは異なるセルとして認識する。また、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）、ＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）などの物理層の制御信号は、リレー局で終端されるため、リレー局は移動端末から見て、無線基地局として認識される。したがって、ＬＴＥの機能のみを有する移動端末もリレー局に接続することができる。

また、無線基地局〜リレー局間の無線リンクであるバックホールリンク、及びリレー局〜移動端末間の無線リンクであるアクセスリンクは、異なる周波数若しくは同一の周波数で運用することが考えられ、後者の場合、リレー局で送受信処理を同時に行うと、送受信回路内で十分なアイソレーションが確保できない限り、送信信号がリレー局の受信機に回り込み、干渉を引き起こす。このため、図２に示すように、同一周波数（ｆ１）で運用する場合は、バックホールリンク及びアクセスリンクの無線リソース（ｅＮＢ送信とリレー送信）を時分割多重（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）し、リレー局において送受信が同時に行われないよう制御する必要がある（非特許文献１）。このため、例えば、下りリンクでは、リレー局は、無線基地局からの下り信号を受信している間、移動端末に対して下り信号を送信することはできない。

３ＧＰＰ，ＴＲ３６．８１４

上述したようなリレー伝送技術を用いた無線通信システムにおいては、無線基地局における無線リソースの利用を最適化し、システム全体の容量低下を防止することが望まれている。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、リレー伝送技術を用いた無線通信システムにおいて、無線基地局における無線リソースの利用を最適化し、システム全体の容量低下を防止可能なリレー伝送方法、リレー局及び無線基地局を提供することを目的とする。

本発明の第１側面に係るリレー伝送方法は、複数の無線基地局の各々が、該複数の無線基地局の各々とリレー局との間に設定された第１無線リンクを用いて、下りデータを前記リレー局に送信する工程と、前記リレー局が、該リレー局と移動端末との間に設定された第２無線リンクを用いて、前記複数の無線基地局の各々から受信した下りデータを前記移動端末に送信する工程と、前記複数の無線基地局のうちの一の無線基地局が、前記複数の無線基地局の各々から前記下りデータを前記リレー局に送信すべきか否かを判断する工程と、を有し、前記一の無線基地局によって前記複数の無線基地局の各々から前記リレー局に送信すべきと判断された場合、前記リレー局に送信する工程において、前記一の無線基地局と該一の無線基地局からの要求に応じた他の無線基地局とが、前記下りデータを前記リレー局に送信する。

本発明の第２側面に係るリレー局は、複数の無線基地局のうちの一の無線基地局によって、前記複数の無線基地局の各々から下りデータをリレー局に送信すべきと判断された場合、前記複数の無線基地局の各々との間に設定された第１無線リンクを用いて、前記複数の無線基地局の各々から送信された下りデータを受信する受信部と、移動端末との間に設定された第２無線リンクを用いて、前記複数の無線基地局の各々から受信された下りデータを前記移動端末に送信する送信部と、を具備する。

本発明の第３側面に係る無線基地局は、複数の無線基地局の各々から下りデータをリレー局に送信すべきか否かを判断する判断部と、前記判断部によって前記複数の無線基地局の各々から前記リレー局に送信すべきと判断された場合、前記リレー局に対する下りデータの前記複数の無線基地局への配分を決定する決定部と、前記決定部によって自局に配分された下りデータを、前記リレー局との間に設定された無線リンクを用いて前記リレー局に送信する送信部と、を具備する。

本発明によれば、リレー伝送技術を用いた無線通信システムにおいて、無線基地局における無線リソースの利用を最適化し、システム全体の容量低下を防止可能なリレー伝送方法、リレー局及び無線基地局を提供できる。

リレー伝送技術を説明するための図である。 バックホールリンク及びアクセスリンクの無線リソースを説明するための図である。 マクロ端末に対して割り当て可能な無線リソースの減少を説明するための図である。 本発明に係るリレー伝送方法を説明するための図である。 本発明に係るリレー伝送方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る無線基地局の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るリレー局の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るマクロ端末の構成を示すブロック図である。

ＬＴＥ−Ａシステムでは、図３（ａ）に示すように、無線基地局１０ａは、無線基地局１０ａと移動端末２０ａとの間に設定された無線リンクであるアクセスリンクを用いて、移動端末２０ａと無線伝送を行う。また、ＬＴＥ−Ａシステムでは、図３（ｂ）に示すように、無線基地局１０ａは、移動端末２０ａとアクセスリンクを用いた無線伝送を行うとともに、セル端の移動端末２０ｂのスループット向上を目的として、無線基地局１０ａとリレー局３０との間に設定された無線リンクであるバックホールリンクとリレー局３０と移動端末２０ｂとの間に設定された無線リンクであるアクセスリンクとを用いて、移動端末２０ｂとリレー局を介したリレー伝送も行う場合もある。

以下では、説明の便宜上、無線基地局１０ａと直接無線伝送を行う移動端末２０ａをマクロ端末２０ａと称し、無線基地局１０ａとリレー局３０を介したリレー伝送を行う移動端末２０ｂをリレー端末２０ｂと称する。なお、マクロ端末２０ａ及びリレー端末２０ｂの構成は同一であり、区別しない場合は移動端末２０と総称する。

このようなＬＴＥ−Ａシステムにおいて、図３（ｂ）に示す無線基地局１０ａでは、マクロ端末２０ａとの間のアクセスリンク用の無線リソースだけでなく、リレー局３０との間のバックホールリンク用の無線リソースを割り当てる必要がある。このため、図３（ｂ）に示す場合には、図３（ａ）に示す場合と比較して、マクロ端末２０ａに対して割り当て可能な無線リソースが減少し、システム全体の容量が低下する場合がある。

本発明者らは、以上のように、無線基地局１０ａが、マクロ端末２０ａと直接無線伝送を行うとともに、リレー端末２０ｂとリレー局３０を介したリレー伝送を行う場合に、リレー伝送を行わない場合と比較して、マクロ端末２０ａに対して割り当て可能な無線リソースが減少するという点に着目し、本発明をするに至ったものである。

本発明に係るリレー伝送方法おいては、図４に示すように、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂとリレー局３０との間にはそれぞれバックホールリンク（第１無線リンク）が設定されるともに、リレー局３０とリレー端末２０ｂとの間にはアクセスリンク（第２無線リンク）が設定される。無線基地局１０ａ及び１０ｂは、それぞれ設定されたバックホールリンクを用いて、下りデータをリレー局３０に送信する。リレー局３０は、アクセスリンクを用いて、リレー端末２０ｂに対して、無線基地局１０ａ及び１０ｂから受信した下りデータを送信する。

かかるリレー伝送方法によれば、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂが、それぞれ、バックホールリンクを用いて、下りデータをリレー局３０に送信する。このため、無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々においてバックホールリンク用に必要な無線リソースは、図３（ｂ）の無線基地局１０ａにおいてバックホールリンク用に必要な無線リソースと比較して、少なくて済む。このように、無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々においては、バックホールリンク用に必要な無線リソースを軽減できるので、マクロ端末２０ａに対して割り当て可能な無線リソースを増加させることができ、システム全体の容量低下を防止できる。

また、本発明に係るリレー伝送方法においては、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々が、互いに異なるサブフレームで、下りデータを送信する。具体的には、図５に示すように、無線基地局１０ａは、リレー局３０との間のバックホールリンク用の無線リソースとして、特定のサブフレームを固定的又は半固定的に割り当てる。また、無線基地局１０ｂは、リレー局３０との間のバックホールリンク用の無線リソースとして、無線基地局１０ａとは異なるサブフレームを固定的又は半固定的に割り当てる。なお、無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々においてバックホールリンク用の無線リソースとして割り当てられるサブフレームは、予め定められたものであってもよいし、無線基地局１０ａ及び１０ｂ間のシグナリングによって互い異なるように決定されるものであってもよい。

かかるリレー伝送によれば、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０への下りデータが異なるサブフレームで時分割多重されて送信されるので、リレー局３０は、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂからの下りデータを適切に受信できる。

また、本発明に係るリレー伝送方法においては、図４に示す無線基地局１０ａ及び１０ｂのうちの一の無線基地局１０ａが、下りデータ（例えば、Ｒ−ＰＤＳＣＨ）をリレー局３０が受信するために用いられる制御信号（例えば、Ｒ−ＰＤＣＣＨ）を送信してもよい。この場合、下りデータは、無線基地局１０ｂのみからリレー局３０に送信されてもよいし、無線基地局１０ａ及び１０ｂの双方からリレー局３０に送信されてもよい。

或いは、本発明に係るリレー伝送方法においては、図４に示す無線基地局１０ａ及び１０ｂの双方が、下りデータ（例えば、Ｒ−ＰＤＳＣＨ）とともに、当該下りデータをリレー局３０が受信するために用いられる制御信号（例えば、Ｒ−ＰＤＣＣＨ）をリレー局３０に送信してもよい。

また、本発明に係るリレー伝送方法においては、図３（ｂ）に示すように、リレー局３０に対して単独で下りデータを送信する無線基地局１０ａが、後述する適用判断情報に基づいて、図４に示すように複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきか否かを判断してもよい。後述する適用判断情報に基づいて図４に示すように複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきと判断された場合、無線基地局１０ａが、無線基地局１０ｂに対して、リレー局３０に下りデータを送信するように要求し、無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からのリレー局３０に対する送信が開始される。また、この場合、無線基地局１０ａが、送信すべき下りデータの配分を決定し、無線基地局１０ｂに対して送信すべき下りデータを指示してもよい。

ここで、上記適用判断情報としては、リレー局３０に接続されたリレー端末２０ｂの数、リレー局３０における無線基地局１０ａからの信号の受信品質、リレー局３０に接続されたリレー端末２０ｂのデータ要求情報、無線基地局１０ａのセル内のリレー局３０の数、無線基地局１０ａに接続されたマクロ端末２０ａの数、マクロ端末２０ａにおける無線基地局１０ａからの下り信号の受信品質、マクロ端末２０ａのデータ要求情報を挙げることができ、これらの１つ以上の組み合わせであってもよい。

（１）適用判断情報がリレー端末２０ｂの数である場合
この場合においては、無線基地局１０ａは、リレー局３０に接続するリレー端末２０ｂの数に基づいて、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきか否かを判断する。ここで、リレー端末２０ｂの数は、例えば、リレー局３０において、当該リレー局３０に接続するリレー端末２０ｂからの上り信号に基づいて演算されるものである。当該リレー端末２０ｂの数は、リレー局３０から無線基地局１０ａに通知される。

例えば、リレー局３０に接続するリレー端末２０ｂの数が所定値よりも増加した場合、図３（ｂ）に示す無線基地局１０ａは、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０に下りデータを送信すべきと判断し、無線基地局１０ｂにリレー局３０に下りデータを送信するように要求する。この結果、図４に示すように複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０への送信が開始され、無線基地局１０ａでは、バックホールリンク用に必要な無線リソースを軽減できるので、リレー端末２０ｂの数の増加に伴い、無線基地局１０ａに接続するマクロ端末２０ａに割り当て可能な無線リソースが逼迫するのを防止できる。

（２）適用判断情報がリレー局３０の受信品質である場合
この場合においては、無線基地局１０ａは、リレー局３０の受信品質に基づいて、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきか否かを判断する。ここで、リレー局３０の受信品質は、例えば、リレー局３０において測定された無線基地局１０からの下り信号の受信品質であり、リレー局３０から無線基地局１０ａに通知される。

例えば、リレー局３０の受信品質が所定値よりも悪化した場合、図３（ｂ）に示す無線基地局１０ａは、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０に下りデータを送信すべきと判断し、無線基地局１０ｂにリレー局３０に下りデータを送信するように要求する。この結果、図４に示すように複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０への送信が開始され、無線基地局１０ａでは、バックホールリンク用に必要な無線リソースを軽減できるので、リレー局３０の受信品質向上のために、無線基地局１０ａに接続するマクロ端末２０ａに割り当て可能な無線リソースが逼迫するのを防止できる。

（３）適用判断情報がリレー端末２０ｂのデータ要求情報である場合
この場合においては、無線基地局１０ａは、リレー局３０に接続するリレー端末２０ｂのデータ要求情報に基づいて、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきか否かを判断する。ここで、リレー端末２０ｂのデータ要求情報は、例えば、リレー端末２０ａが要求したデータの種別を示す情報であり、例えば、動画などの大容量データや、音声などの小容量データであることを示す。当該データ要求情報は、リレー端末２０ｂからリレー局３０を介して無線基地局１０ａに通知される。

例えば、リレー局３０に接続するリレー端末２０ｂのデータ要求情報が大容量データであることを示す場合、図３（ｂ）に示す無線基地局１０ａは、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０に下りデータを送信すべきと判断し、無線基地局１０ｂにリレー局３０に下りデータを送信するように要求する。この結果、図４に示すように複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０への送信が開始され、無線基地局１０ａでは、バックホールリンク用に必要な無線リソースを軽減できるので、リレー端末２０ｂへの大容量データ送信のために、無線基地局１０ａに接続するマクロ端末２０ａに割り当て可能な無線リソースが逼迫するのを防止できる。

（４）適用判断情報がリレー局３０の数である場合
この場合においては、無線基地局１０ａは、無線基地局１０ａのセル内のリレー局３０の数に基づいて、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきか否かを判断する。ここで、無線基地局１０のセル内に位置するリレー局３０の数は、無線基地局１０ａにおいて、各リレー局３０からの上り信号に基づいて演算されるものである。これは、リレー局３０は固定型又は移動型のいずれであってもよいため、移動型のリレー局３０がセル内又はセル外に移動することにより、リレー局３０の数が変動する場合を想定したものである。

例えば、無線基地局１０ａのセル内のリレー局３０の数が所定値よりも増加した場合、図３（ｂ）に示す無線基地局１０ａは、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０に下りデータを送信すべきと判断し、無線基地局１０ｂにリレー局３０に下りデータを送信するように要求する。この結果、図４に示すように複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０への送信が開始され、無線基地局１０ａでは、バックホールリンク用に必要な無線リソースを軽減できるので、リレー局３０の数の増加に伴い、無線基地局１０ａに接続するマクロ端末２０ａに割り当て可能な無線リソースが逼迫するのを防止できる。

（５）適用判断情報がマクロ端末２０ａの数である場合
この場合においては、無線基地局１０ａは、無線基地局１０に接続するマクロ端末２０ａの数に基づいて、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきか否かを判断する。ここで、マクロ端末２０ａの数は、例えば、無線基地局１０ａにおいて、当該無線基地局１０ａに接続する各マクロ端末２０ａからの上り信号に基づいて演算されるものである。

例えば、無線基地局１０ａに接続するマクロ端末２０ａの数が所定値よりも増加した場合、図３（ｂ）に示す無線基地局１０ａは、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０に下りデータを送信すべきと判断し、無線基地局１０ｂにリレー局３０に下りデータを送信するように要求する。この結果、図４に示すように複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０への送信が開始され、無線基地局１０ａでは、バックホールリンク用に必要な無線リソースを軽減できるので、マクロ端末２０ａの数の増加に耐え得るように、より多くの無線リソースをマクロ端末２０ａに割り当てることができる。

（６）適用判断情報がマクロ端末２０ａの受信品質である場合
この場合においては、無線基地局１０ａは、無線基地局１０ａに接続するマクロ端末２０ａの受信品質に基づいて、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきか否かを判断する。ここで、マクロ端末２０ａの受信品質は、例えば、マクロ端末２０ａにおいて測定された無線基地局１０ａからの下りリンク信号の受信品質であり、マクロ端末２０ａから無線基地局１０ａに通知される。

例えば、無線基地局１０ａに接続するマクロ端末２０ａの受信品質が所定値よりも悪化した場合、図３（ｂ）に示す無線基地局１０ａは、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０に下りデータを送信すべきと判断し、無線基地局１０ｂにリレー局３０に下りデータを送信するように要求する。この結果、図４に示すように複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０への送信が開始され、無線基地局１０ａでは、バックホールリンク用に必要な無線リソースを軽減できるので、マクロ端末２０ａの受信品質向上のために、より多くの無線リソースをマクロ端末２０ａに割り当てることができる。

（７）適用判断情報がマクロ端末２０ａのデータ要求情報である場合
この場合においては、無線基地局１０ａは、無線基地局１０ａに接続するマクロ端末２０ａのデータ要求情報に基づいて、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきか否かを判断する。ここで、マクロ端末２０ａのデータ要求情報とは、無線基地局１０ａにマクロ端末２０ａへの送信が要求されたデータの種別を示す情報であり、例えば、動画などの大容量データや、音声などの小容量データであることを示す。当該データ要求情報は、マクロ端末２０ａから無線基地局１０に通知される。

例えば、無線基地局１０ａに接続するマクロ端末２０ａのデータ要求情報が大容量データであることを示す場合、図３（ｂ）に示す無線基地局１０ａは、複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０に下りデータを送信すべきと判断し、無線基地局１０ｂにリレー局３０に下りデータを送信するように要求する。この結果、図４に示すように複数の無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からリレー局３０への送信が開始され、無線基地局１０ａでは、バックホールリンク用に必要な無線リソースを軽減できるので、マクロ端末２０ａに対して大容量データを送信できるように、より多くの無線リソースをマクロ端末２０ａに割り当てることができる。

なお、以上の適用判断情報に基づく判断は、無線基地局１０ａ及び１０ｂの上位装置で行われてもよい。この場合、上位装置が、無線基地局１０ａ及び１０ｂに対して、リレー局３０に下りデータを送信するように要求し、無線基地局１０ａ及び１０ｂの各々からのリレー局３０に対する送信が開始される。

以上の本発明に係るリレー伝送方法において、無線基地局１０ａは、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ、ＢＤＥ（Base Station Digital Equipment）などのいずれの無線基地局であってもよい。また、無線基地局１０ｂは、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ、ＢＤＥ（Base Station Digital Equipment）など、無線基地局１０ａと同等の機能を有する無線基地局であってもよい。或いは、無線基地局１０ｂは、例えば、ＢＤＥに光ファイバで接続されるＲＲＥ（Remote Radio Equipment）など、無線基地局１０ａに従属する無線基地局であってもよい。以下、無線基地局１０ａ及び１０ｂを区別しない場合は、無線基地局１０と総称する。なお、無線基地局１０の数は図４に示す２つに限られるものではなく、３つ以上の無線基地局１０についても、以上のリレー伝送方法が適宜適用される。

また、以上の本発明に係るリレー伝送方法では、複数の無線基地局１０の各々からリレー局３０へ下りデータが異なるサブフレームで時分割多重されて送信された。しかしながら、複数の無線基地局１０の各々からリレー局３０へ下りデータが同じサブフレームで周波数多重又は符号多重されて送信されてもよい。

また、以上の本発明に係るリレー伝送方法では、リレー局３０に対する下りデータの複数の無線基地局１０への配分は、一の無線基地局１０（例えば、無線基地局１０ａ）によって決定されてもよいし、複数の無線基地局１０の上位装置によって決定されてもよい。一の無線基地局１０で配分が決定された場合には、ある無線基地局１０（例えば、無線基地局１０ａ）が決定したデータ配分情報を、基地局間インタフェースを通して他の無線基地局１０に送信する。また、上位装置で配分が決定された場合には、上位装置から各無線基地局１０に対して送信されたデータ配分情報に従って、各無線基地局１０からリレー局３０へのデータ送信が行われる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態では、上記適用判断情報に基づく判断と複数の無線基地局１０への下りデータの配分決定とを、無線基地局１０が行う場合について説明する。

図６は、第１の実施形態に係る無線基地局の構成を示すブロック図である。図６に示す無線基地局１０は、下り信号の送信部と、上り信号の受信部とを有する。ここでは、下り信号の送信部の構成を中心に説明する。

図６に示すように、無線基地局１０は、適用判断部１０１（判断部）と、データ配分決定部１０２と、基地局間ＩＦ（Interface）１０３と、下り信号生成部１０４と、チャネル符号化部１０５と、変調部１０６と、マッピング部１０７と、参照信号生成部１０８と、ＩＦＦＴ部１０９と、ＣＰ挿入部１１０と、を具備する。

適用判断部１０１は、複数の無線基地局１０の各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきか否かを判断する。具体的には、適用判断部１０１は、上述のように、適用判断情報に基づいて、複数の無線基地局１０の各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきか否かを判断する。適用判断部１０１は、複数の無線基地局１０の各々から下りデータを送信すべきと判断した場合、その旨の制御信号をデータ配分決定部１０２に出力する。

ここで、上述したように、リレー局３０に接続されたリレー端末２０ｂの数、リレー局３０における無線基地局１０ａからの信号の受信品質、リレー局３０に接続されたリレー端末２０ｂのデータ要求情報、無線基地局１０ａのセル内のリレー局３０の数、無線基地局１０ａに接続されたマクロ端末２０ａの数、マクロ端末２０ａにおける無線基地局１０ａからの信号の受信品質、マクロ端末２０ａのデータ要求情報を挙げることができ、これらの１つ以上の組み合わせであってもよい。

データ配分決定部１０２は、適用判断部１０１によって複数の無線基地局１０の各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきと判断された場合、他の無線基地局１０と自局とにおける下りデータの配分を決定する。データ配分決定部１０２は、他の無線基地局１０に配分された下りデータを示すデータ配分情報を基地局間インタフェース（ＩＦ）１０３に出力し、自局に配分された下りデータを示すデータ配分情報を下り信号生成部１０４に出力する。なお、他の無線基地局１０は、予め定められるものでもよいし、自局の上位装置から負荷情報等に基づいて動的に通知されるものであってもよい。

基地局間インタフェース（ＩＦ）１０３は、他の無線基地局１０との間で信号を送受信する。具体的には、基地局間ＩＦ１０３は、適用判断部１０１によって分配送信の適用が決定された場合、データ配分決定部１０２から入力されたデータ配分情報を他の無線基地局１０に送信する。

下り信号生成部１０４は、下り信号を生成する。下り信号には、マクロ端末２０ａに対するＰＤＳＣＨやリレー端末２０ｂに対するＲ−ＰＤＳＣＨなどの下りデータと、マクロ端末２０ａに対するＰＤＣＣＨやリレー端末２０ｂに対するＲ−ＰＤＣＣＨなどの制御信号が含まれる。下り信号生成部１０４は、生成した下り信号をチャネル符号化部１０５に出力する。

特に、下り信号生成部１０４は、適用判断部１０１によって複数の無線基地局１０の各々から下りデータをリレー局３０に送信すべきと判断された場合、データ配分決定部１０２から入力されたデータ配分情報に基づいて、下りデータ（Ｒ−ＰＤＳＣＨ）を生成する。また、下り信号生成部１０４は、当該下りデータ（Ｒ−ＰＤＳＣＨ）をリレー局３０が受信するための制御信号（Ｒ−ＰＤＣＣＨ）を生成する。

チャネル符号化部１０５は、下り信号生成部１０４から入力された下り信号に対してチャネル符号化を行う。チャネル符号化部１０５は、チャネル符号化後の下り信号を変調部１０６に出力する。変調部１０６は、チャネル符号化後の下り信号を変調する。変調部１０６は、変調後の下り信号をマッピング部１０７に出力する。

マッピング部１０７は、リソース割り当て情報に基づいて、変調部１０６から入力された下り信号をサブキャリアにマッピングする。マッピング部１０７は、マッピングされた下り信号をＩＦＦＴ部１０９に出力する。ここで、リソース割り当て情報とは、入力された下り信号に対して割り当てられた無線リソースを示す情報である。なお、リレー局３０に対する下り信号に対しては、上述のように、ホールバックリンク用に固定的又は半固定的に確保されたサブフレームが割り当てられる。

参照信号生成部１０８は、参照信号を生成し、その参照信号をＩＦＦＴ部１０９に出力する。ＩＦＦＴ部１０９は、マッピング部１０７から入力された下り信号と参照信号生成部１０８から入力された参照信号をＩＦＦＴして時間領域の信号に変換する。ＩＦＦＴ部１０９は、ＩＦＦＴ後の信号をＣＰ挿入部１１０に出力する。ＣＰ挿入部１１０は、ＩＦＦＴ後の信号にＣＰを挿入する。なお、ＣＰが挿入された信号は、リレー局３０又はマクロ端末２０ａに送信される。

図７は、第１の実施形態に係るリレー局の構成を示すブロック図である。図７に示すリレー局３０は、下り信号を無線基地局１０から受信し、上り信号をリレー端末２０ｂから受信する受信部と、下り信号をリレー端末２０ｂに送信し、上り信号を無線基地局１０に送信する送信部と、を備えている。ここでは、下り信号を無線基地局１０から受信する受信部の構成と、下り信号をリレー端末２０ｂに送信する送信部の構成とを中心に説明する。

図７に示すように、リレー局３０は、ＣＰ除去部３０１と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部３０２と、デマッピング部３０３と、復調部３０４と、チャネル復号部３０５と、下り信号生成部３０６と、チャネル符号化部３０７と、変調部３０８と、マッピング部３０９と、参照信号生成部３１０と、ＩＦＦＴ部３１１と、ＣＰ挿入部３１２と、フィードバック情報生成部３１３と、を具備する。

ＣＰ除去部３０１は、無線基地局１０からの受信信号に付加されているＣＰを除去する。ＣＰ除去部３０１は、ＣＰ除去後の信号をＦＦＴ部３０２に出力する。ＦＦＴ部３０２は、ＣＰ除去後の信号にＦＦＴ処理を行う。ＦＦＴ部３０２は、ＦＦＴ後の信号をデマッピング部３０３に出力する。デマッピング部３０３は、ＦＦＴ後の信号をデマッピングし、デマッピング後の信号を復調部３０４に出力する。チャネル復号部３０５は、復調部３０４で復調された下りデータに対してチャネル復号を行う。チャネル復号部３０５は、チャネル復号後の下りデータを下り信号生成部３０６に入力する。

下り信号生成部３０６は、チャネル復号部３０５で復号された下りデータに基づいて、下り信号を生成し、チャネル符号化部３０７に出力する。ここで、下り信号には、リレー端末２０ｂに対する下りデータ（ＰＤＳＣＨ）と、リレー端末２０ｂが下りデータを受信するための制御信号（ＰＤＣＣＨ）とが含まれる。

チャネル符号化部３０７は、下り信号生成部３０６から入力された下り信号に対してチャネル符号化を行い、変調部３０８に出力する。変調部３０８は、チャネル符号化後のデータを変調する。変調部３０８は、データ変調後の下り信号をマッピング部３０９に出力する。

マッピング部３０９は、リソース割り当て情報に基づいて、変調部３０８から入力された下り信号をサブキャリアにマッピングする。マッピング部３０９は、マッピングされた下り信号をＩＦＦＴ部３１１に出力する。参照信号生成部３１０は、参照信号を生成し、その参照信号をＩＦＦＴ部３１１に出力する。ＩＦＦＴ部３１１は、マッピング部３０９から入力された下り信号及び参照信号生成部３１０から入力された参照信号をＩＦＦＴして時間領域の信号に変換する。ＩＦＦＴ部３１１は、ＩＦＦＴ後の信号をＣＰ挿入部３１２に出力する。ＣＰ挿入部３１２は、ＩＦＦＴ後の信号にＣＰを挿入する。ＣＰが挿入された信号は、リレー端末２０ｂに送信される。

フィードバック情報生成部３１３は、無線基地局１０に対するフィードバック情報を生成する。ここで、フィードバック情報とは、無線基地局１０から受信され復調部３０４で復調された下り信号の受信品質や、自局に接続するリレー端末２０ｂの数、自局に接続するリレー端末２０ｂのデータ要求情報などである。かかるフィードバック情報は、無線基地局１０に通知され、無線基地局１０において上述の適用判断情報として用いられる。

図８は、第１の実施形態に係るマクロ端末の構成を示すブロック図である。図８に示すマクロ端末２０ａは、下り信号の受信部と、上り信号の送信部とを備えている。ここでは、下り信号の受信部の構成を中心に説明する。

図８に示すように、マクロ端末２０ａは、ＣＰ除去部２０１と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２０２と、デマッピング部２０３と、復調部２０４と、フィードバック情報生成部２０５と、を具備する。

ＣＰ除去部２０１、ＦＦＴ部２０２、デマッピング部２０３、復調部２０４の機能は、上述のＣＰ除去部３０１、ＦＦＴ部３０２、デマッピング部３０３、復調部３０４の同様であるため、説明を省略する。

フィードバック情報生成部２０５は、無線基地局１０に対するフィードバック情報を生成する。ここで、フィードバック情報とは、無線基地局１０から受信され復調部２０４で復調された下り信号の受信品質や、マクロ端末２０ａからの無線基地局１０に対するデータ要求情報などである。かかるフィードバック情報は、無線基地局１０に通知され、無線基地局１０において上述の適用判断情報として用いられる。

このような構成のリレー伝送を行う無線通信システムにおいては、複数の無線基地局１０の各々とリレー局３０との間にはバックホールリンク（第１無線リンク）が設定されるともに、リレー局３０とリレー端末２０ｂとの間にはアクセスリンク（第２無線リンク）が設定される。複数の無線基地局１０の各々は、設定されたバックホールリンクを用いて、配分された下りデータをリレー局３０に送信する。リレー局３０は、アクセスリンクを用いて、リレー端末２０ｂに対して、無線基地局１０ａ及び１０ｂから受信した下りデータを送信する。

このように、本発明においては、複数の無線基地局１０の各々が、バックホールリンクを用いて、下りデータをリレー局３０に送信する。このため、複数の無線基地局１０の各々においてバックホールリンク用に必要な無線リソースは、一の無線基地局１０から単独で送信される場合に必要な無線リソースと比較して、少なくて済む。このように、複数の無線基地局１０の各々においては、バックホールリンク用に必要な無線リソースを軽減できるので、マクロ端末２０ａに対して割り当て可能な無線リソースを増加させることができ、システム全体の容量低下を防止できる。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０、１０ａ、１０ｂ…無線基地局、２０…移動端末、２０ａ…移動端末（マクロ端末）、２０ｂ…移動端末（リレー端末）、３０…リレー局、１０１…適用判断部、１０２…データ配分決定部、１０３…基地局間ＩＦ、１０４…下り信号生成部、１０５…チャネル符号化部、１０６…変調部、１０７…マッピング部、１０８…参照信号生成部、１０９…ＩＦＦＴ部、１１０…ＣＰ挿入部、２０１…ＣＰ除去部、２０２…ＦＦＴ部、２０３…デマッピング部、２０４…復調部、２０５…フィードバック情報生成部、３０１…ＣＰ除去部、３０２…ＦＦＴ部、３０３…デマッピング部、３０４…復調部、３０５…チャネル復号部、３０６…下り信号生成部、３０７…チャネル符号化部、３０８…変調部、３０９…マッピング部、３１０…参照信号生成部、３１１…ＩＦＦＴ部、３１２…ＣＰ挿入部、３１３…フィードバック情報生成部

Claims (12)

1. 複数の無線基地局の各々が、該複数の無線基地局の各々とリレー局との間に設定された第１無線リンクを用いて、下りデータを前記リレー局に送信する工程と、
   前記リレー局が、該リレー局と移動端末との間に設定された第２無線リンクを用いて、前記複数の無線基地局の各々から受信した下りデータを前記移動端末に送信する工程と、
   前記複数の無線基地局のうちの一の無線基地局が、前記複数の無線基地局の各々から前記下りデータを前記リレー局に送信すべきか否かを判断する工程と、を有し、
   前記一の無線基地局によって前記複数の無線基地局の各々から前記リレー局に送信すべきと判断された場合、前記リレー局に送信する工程において、前記一の無線基地局と該一の無線基地局からの要求に応じた他の無線基地局とが、前記下りデータを前記リレー局に送信することを特徴とするリレー伝送方法。
2. 前記リレー局に送信する工程において、前記複数の無線基地局の各々は、互いに異なるサブフレームで、前記下りデータを前記リレー局に送信することを特徴とする請求項１に記載のリレー伝送方法。
3. 前記リレー局に送信する工程において、前記一の無線基地局が、前記下りデータを受信するために用いられる制御信号を前記リレー局に送信することを特徴とする請求項１又は２に記載のリレー伝送方法。
4. 前記一の無線基地局によって前記複数の無線基地局の各々から前記リレー局に送信すべきと判断された場合、前記一の無線基地局が、該一の無線基地局と前記他の無線基地局とにおける下りデータの配分を決定する工程を更に有し、
   前記リレー局に送信する工程において、前記一の無線基地局と前記他の無線基地局とが、自局に配分された下りデータを前記リレー局に送信することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のリレー伝送方法。
5. 前記判断する工程において、前記リレー局に接続された移動端末の数、前記リレー局における下り信号の受信品質、前記リレー局に接続された移動端末のデータ要求情報、前記一の無線基地局のセル内のリレー局の数、前記一の無線基地局に接続された移動端末の数、前記一の無線基地局に接続された移動端末における下り信号の受信品質、前記一の無線基地局に接続された移動端末のデータ要求情報の少なくとも一つに基づいて、前記複数の無線基地局の各々から前記リレー局に送信すべきか否かを判断することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のリレー伝送方法。
6. 複数の無線基地局のうちの一の無線基地局によって、前記複数の無線基地局の各々から下りデータをリレー局に送信すべきと判断された場合、前記複数の無線基地局の各々との間に設定された第１無線リンクを用いて、前記複数の無線基地局の各々から送信された下りデータを受信する受信部と、
   移動端末との間に設定された第２無線リンクを用いて、前記複数の無線基地局の各々から受信された下りデータを前記移動端末に送信する送信部と、
   を具備することを特徴とするリレー局。
7. 前記受信部は、前記複数の無線基地局の各々から、互いに異なるサブフレームで、前記下りデータを受信することを特徴とする請求項６に記載のリレー局。
8. 前記受信部は、前記一の無線基地局から、前記下りデータを受信するために用いられる制御信号を受信することを特徴とする請求項６又は７に記載のリレー局。
9. 複数の無線基地局の各々から下りデータをリレー局に送信すべきか否かを判断する判断部と、
   前記判断部によって前記複数の無線基地局の各々から前記リレー局に送信すべきと判断された場合、前記リレー局に対する下りデータの前記複数の無線基地局への配分を決定する決定部と、
   前記決定部によって自局に配分された下りデータを、前記リレー局との間に設定された無線リンクを用いて前記リレー局に送信する送信部と、を具備することを特徴とする無線基地局。
10. 前記送信部は、他の無線基地局とは異なるサブフレームで、自局に配分された前記下りデータを送信することを特徴とする請求項９に記載の無線基地局。
11. 前記送信部は、前記複数の無線基地局に配分された下りデータを受信するための制御信号を前記リレー局に送信することを特徴とする請求項９又は１０に記載の無線基地局。
12. 前記判断部は、前記リレー局に接続された移動端末の数、前記リレー局における下り信号の受信品質、前記リレー局に接続された移動端末のデータ要求情報、自局のセル内のリレー局の数、自局に接続された移動端末の数、自局に接続された移動端末における下り信号の受信品質、自局に接続された移動端末のデータ要求情報の少なくとも一つに基づいて、前記複数の無線基地局の各々から前記リレー局に送信すべきか否かを判断することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれかに記載の無線基地局。

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