JP5430024B2 - 無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信移動局装置、及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信移動局装置、及び無線通信方法に関し、特に、他の無線通信装置と無線通信中継局装置を介してデータを送受信する無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信移動局装置、及び無線通信方法に関する。

近年、セルラ移動体通信システムにおいては、情報のマルチメディア化に伴い、音声データのみならず、静止画像データ、動画像データ等の大容量データを伝送することが一般化しつつある。大容量データの伝送を実現するために、高周波の無線帯域を利用して高伝送レートを実現する技術に関して盛んに検討がなされている。

しかし、高周波の無線帯域を利用した場合、近距離では高伝送レートを期待できる一方、遠距離になるにしたがい伝送距離による減衰が大きくなる。よって、高周波の無線帯域を利用した移動体通信システムを実際に運用する場合は、無線通信基地局装置（以下、基地局と省略する）のカバーエリアが小さくなり、このため、より多くの基地局を設置する必要が生じる。基地局の設置には相応のコストがかかるため、基地局数の増加を抑制しつつ、高周波の無線帯域を利用した通信サービスを実現するための技術が強く求められている。

このような要求に対し、各基地局のカバーエリアを拡大させるために、基地局と無線通信移動局装置（以下、移動局と省略する）との間に無線通信中継局装置（以下、中継局と省略する）を設置し、基地局と移動局との間の通信を中継局を介して行う中継送信技術が検討されている。図１７は、従来の中継システムの全体構成を示す概略図である。図１７に示す中継技術を用いると、基地局１０と直接通信できない端末（移動局２０）も、中継局３０を介して通信することができる。なお、移動局２１は、基地局１０の配下の端末である。

［ＴＤＤ ＴＤ ｒｅｌａｙの説明］
また、上り回線（ＵＬ：Ｕｐ Ｌｉｎｋ）と下り回線（ＤＬ：Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ）の分割方法として、ＴＤＤシステムがある。ＴＤＤシステムでは上り回線（ＵＬ）と下り回線（ＤＬ）とを時間で分割している。ここで、図１８を参照して、ＴＤＤシステムに中継局を適用した場合の中継システムの概略について説明する。図１８は、ＴＤＤシステムに中継局３０を適用した場合の中継システムの概念図である。

図１８に示すように、上り回線（ＵＬ）に割当てられているリソースの一部と、下り回線（ＤＬ）に割当てられているリソースの一部を使用して、中継局３０（ＲＮ）が基地局１０（ｅＮＢ）との送受信をおこない、その間、中継局３０（ＲＮ）は自局に接続している移動局２０（ＵＥ２）へのサービスを中断する。図１８では、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃２，＃３が、上り回線用のサブフレームである上り回線（ＵＬ）サブフレームであり、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃４，＃５が、下り回線用のサブフレームである下り回線（ＤＬ）サブフレームである例を示している。このとき、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３と＃４が、それぞれ上り回線（ＵＬ）と下り回線（ＤＬ）における、中継局３０（ＲＮ）と基地局１０（ｅＮＢ）間の通信に使用されている。

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１ Ｍｅｅｔｉｎｇ ＃５６， Ｒ１−０９０７３４， "Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｎ ＴＤＤ Ｒｅｌａｙ"， Ｎｏｋｉａ， Ｎｏｋｉａ Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， Ａｔｈｅｎｓ， Ｇｒｅｅｃｅ， Ｆｅｂｒｕａｒｙ ９−１３， ２００９

上述のように、中継局３０（ＲＮ）が基地局１０（ｅＮＢ）と通信するサブフレームでは、たとえ、中継局３０（ＲＮ）と基地局１０（ｅＮＢ）間のデータの割り当てが少なかったとしても、中継局３０（ＲＮ）は、自局と接続している移動局２０（ＵＥ２）と送受信することができない。

また、中継局３０（ＲＮ）は基地局１０（ｅＮＢ）への送信は、基地局１０（ｅＮＢ）での受信タイミングが合うように伝搬遅延分早く送信し、基地局１０（ｅＮＢ）からの受信は、基地局１０（ｅＮＢ）での送信タイミングから伝搬遅延分遅く受信する。

したがって、図１８に示すように、中継局３０（ＲＮ）は、サブフレームを構成するＯＦＤＭシンボルまたはシングルキャリアシンボルのうち、上り回線（ＵＬ）では、先頭シンボル（図中、番号０のシンボル）を送信できない。また、下り回線（ＤＬ）では、最終シンボル（図中、番号１４のシンボル）を受信することができない。なぜならば、上り回線（ＵＬ）では、基地局１０（ｅＮＢ）への送信タイミングと、前フレームでの移動局２０（ＵＥ２）からの受信タイミングが重なってしまうからである。また、下り回線（ＤＬ）では、基地局１０（ｅＮＢ）からの受信タイミングと、次サブフレームでの移動局２０（ＵＥ２）への送信タイミングが重なってしまうからである。何シンボル分重なるかは、基地局１０（ｅＮＢ）と中継局３０（ＲＮ）間の伝搬遅延量に影響を受ける。

本発明の目的は、トラフィックに応じて、各装置にリソースを適切に割当てることができる無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信移動局装置、及び無線通信方法を提供することである。

本発明は、無線通信基地局装置と無線通信移動局装置と間の通信を中継する無線通信中継局装置であって、前記無線通信基地局装置又は前記無線通信移動局装置からデータを受信する受信部と、上り回線のサブフレーム内又は下り回線のサブフレーム内で、自装置から前記無線通信基地局装置へ中継する第１データ、自装置から前記無線通信移動局装置へ中継する第２データ、前記無線通信基地局装置から自装置へ中継される第３データ、前記無線通信移動局装置から自装置へ中継される第４データを選択する選択部と、を備え、前記受信部は、前記上り回線のサブフレーム内、又は前記下り回線のサブフレーム内で、自装置の送受信を切り替えるための割り当て情報を前記無線通信移動局装置から受信し、前記選択部は、前記受信部で受信した前記割り当て情報に基づき、前記上り回線のサブフレーム内で前記第１データと前記第４データとを切り替え、又は前記選択部は、前記受信部で受信した前記割り当て情報に基づき、前記下り回線のサブフレーム内で前記第２データと前記第３データを切り替える、無線通信中継局装置提供する。

上記無線通信中継局装置では、前記受信部は、前記上り回線のサブフレーム又は前記下り回線のサブフレームの半分であるスロット単位で設定された前記割り当て情報を、前記無線通信基地局装置から受信し、前記選択部は、前記受信部で受信した前記割り当て情報に基づき、前記上り回線のサブフレーム内で前記第１データと前記第４データとを切り替え、又は前記選択部は、前記受信部で受信した前記割り当て情報に基づき、前記下り回線のサブフレーム内で前記第２データと前記第３データを切り替える。

上記無線通信中継局装置では、前記受信部は、前記上り回線のサブフレーム内、又は前記下り回線のサブフレーム内で、自装置の送受信を切り替えるためのOFDMシンボルを含む前記割り当て情報を、前記無線通信基地局装置から受信し、前記選択部は、前記受信部で受信した前記割り当て情報に基づき、前記上り回線のサブフレーム内で前記第１データと前記第４データとを切り替え、又は前記選択部は、前記受信部で受信した前記割り当て情報に基づき、前記下り回線のサブフレーム内で前記第２データと前記第３データを切り替える。

また、本発明は、無線通信中継局装置を介して無線通信移動局装置と通信する無線通信基地局装置であって、前記無線通信中継局装置からデータを受信する受信する受信部と、前記無線通信中継局装置へデータを送信する送信部と、上り回線のサブフレーム内、又は下り回線のサブフレーム内で、前記無線通信中継局装置の送受信を切り替えるための割り当て情報を生成する割り当て情報生成部と、を備え、前記送信部は、前記割り当て情報を前記無線通信中継局装置へ送信する、無線通信基地局装置を提供する。

上記無線通信基地局装置では、前記割り当て情報生成部は、前記上り回線のサブフレーム内、又は前記下り回線のサブフレーム内で、前記無線通信中継局装置の送受信を切り替えるためのOFDMシンボルを含む前記割り当て情報を生成し、前記送信部は、前記割り当て情報を前記無線通信中継局装置へ送信する。

また、本発明は、無線通信中継局装置を介して無線通信基地局装置と通信する無線通信移動局装置であって、前記無線通信中継局装置からデータを受信する受信する受信部と、前記無線通信中継局装置へデータを送信する送信部と、上り回線のサブフレーム内又は下り回線のサブフレーム内で、自装置から前記無線通信中継局装置へ中継される第５データ、自装置から前記無線通信中継局装置へ中継する第６データ、を選択する選択部と、前記受信部は、前記無線通信基地局装置から前記無線通信中継局装置を介して、上り回線のサブフレーム内、又は下り回線のサブフレーム内で、自装置の送受信を切り替えるための割り当て情報を受信し、前記選択部は、前記割り当て情報に基づき、前記上り回線のサブフレーム内で、前記第６データを選択し、又は前記選択部は、前記割り当て情報に基づき、前記下り回線のサブフレーム内で、前記第５データを選択する、無線通信移動局装置を提供する。

また、本発明は、無線通信基地局装置と無線通信移動局装置との間の通信を中継する無線通信方法であって、前記無線通信基地局装置又は前記無線通信移動局装置からデータを受信し、上り回線のサブフレーム内又は下り回線のサブフレーム内で、自装置から前記無線通信基地局装置へ中継する第１データ、自装置から前記無線通信移動局装置へ中継する第２データ、前記無線通信基地局装置から自装置へ中継される第３データ、前記無線通信移動局装置から自装置へ中継される第４データを選択し、前記上り回線のサブフレーム内、又は前記下り回線のサブフレーム内で、自装置の送受信を切り替えるための割り当て情報を前記無線通信移動局装置から受信し、受信した前記割り当て情報に基づき、前記上り回線のサブフレーム内で前記第１データと前記第４データとを切り替え、又は受信した前記割り当て情報に基づき、前記下り回線のサブフレーム内で前記第２データと前記第３データを切り替える、無線通信方法を提供する。

また、本発明は、無線通信中継局装置を介して無線通信移動局装置と通信する無線通信方法であって、上り回線のサブフレーム内、又は下り回線のサブフレーム内で、前記無線通信中継局装置の送受信を切り替えるための割り当て情報を生成し、前記割り当て情報を前記無線通信中継局装置へ送信する、無線通信方法を提供する。

また、本発明は、無線通信中継局装置を介して無線通信基地局装置と通信する無線通信方法であって、上り回線のサブフレーム内又は下り回線のサブフレーム内で、自装置から前記無線通信中継局装置へ中継される第５データ、自装置から前記無線通信中継局装置へ中継する第６データ、を選択し、前記無線通信基地局装置から前記無線通信中継局装置を介して、上り回線のサブフレーム内、又は下り回線のサブフレーム内で、自装置の送受信を切り替えるための割り当て情報を受信し、前記割り当て情報に基づき、前記上り回線のサブフレーム内で、前記第６データを選択し、又は前記割り当て情報に基づき、前記下り回線のサブフレーム内で、前記第５データを選択する、無線通信方法を提供する。

本発明に係る無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信移動局装置、及び無線通信方法によれば、トラフィックに応じて、各装置にリソースをダイナミックに割当てることできる。

実施の形態１の中継システムの概略構成図 実施の形態１の中継システムにおけるサブフレームの送受信の切り替えを説明するための図 中継局３００における送受信の切り替えタイミングの例１を説明するための図 中継局３００における送受信の切り替えタイミングの例２を説明するための図 サブフレームの割り当ての例１を説明するための図 サブフレームの割り当ての例２を説明するための図 実施の形態１における各局の動作フロー図 （ａ）、（ｂ）は、基地局１００の構成を示すブロック図 中継局３００の構成を示すブロック図 移動局２００の構成を示すブロック図 実施の形態２におけるサブフレームの送受信の切り替えの例１を説明するための図 実施の形態２におけるサブフレームの送受信の切り替えの例２を説明するための図 図１１に示すサブフレームの送受信の切り替えの例１のバリエーション１を説明するための図 図１１に示すサブフレームの送受信の切り替えの例１のバリエーション２を説明するための図 図１１に示すサブフレームの送受信の切り替えの例１のバリエーション３を説明するための図 図１１に示すサブフレームの送受信の切り替えの例１のバリエーション４を説明するための図 従来の中継システムの全体構成を示す概略図 ＴＤＤシステムを図１７に示す中継システムに適用した場合の中継システムの概念図 従来の他の中継システムを説明するための図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における中継システムの概略構成図である。図１に示すように、実施の形態１の中継システムは、基地局１００と、移動局２００、４００と、基地局１００と移動局２００間に位置する中継局３００から構成される。なお、移動局２００は、中継局の配下であり、移動局４００は、基地局１００の配下である。移動局２００は、中継局３００を介して、基地局１００と通信する。

なお、本実施形態では、中継局３００は、時間分割中継（ＴＤ ｒｅｌａｙ）を行っている。また、本実施形態では、基地局１００と中継局３００との間の通信、及び中継局３００と移動局２００との間の通信には、時間分割多重（ＴＤＤ）を用いる。

なお、本実施形態では、基地局１００と自局配下の移動局４００と間の通信に使用される周波数帯と基地局１００と中継局３００との間の通信に使用される周波数帯とが同じである（In band relay）。さらに、中継局３００と移動局２００との間に使用される周波数帯は、基地局１００と中継局３００との間の通信に使用される周波数帯及び基地局１００と自局配下の移動局４００と間の通信に使用される周波数帯と同じである。

なお、本実施形態では、中継は、基地局１００から中継局３００、中継局３００から移動局２００の２ホップとする。

なお、本実施形態の制御信号とはＰＤＣＣＨ、ＰＨＩＣＨ、ＰＣＦＩＣＨのことを指している。制御信号は周波数軸上に拡散されて送信される。基地局１００は、拡散されている制御信号から、自局宛の制御信号をブラインド判定して検出して、受信処理をする。ＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨ（下り回線（ＤＬ）のデータ等）の割当通知、ＰＵＳＣＨ（上り回線（ＵＬ）のデータ）の割当通知、ＰＵＳＣＨ、ＰＵＣＣＨの送信電力制御コマンドの通知に使用される。ＰＤＣＣＨは先頭１〜３ＯＦＤＭシンボル内にマッピングされる。制御信号のＯＦＤＭシンボル数はＰＤＣＣＨのＯＦＤＭシンボル数できまるので、ＰＣＦＩＣＨの値が、制御信号のＯＦＤＭシンボル数となる。ただし、サービス帯域幅が１０ＲＢ以下の場合，ＰＤＣＣＨのＯＦＤＭシンボル数は２〜４となる。また、ＭＢＳＦＮサブフレーム用のＰＤＣＣＨは，１ＯＦＤＭシンボルまたは２ＯＦＤＭシンボルであるので中継局３００は、１または２ＯＦＤＭシンボルを制御信号として移動局２００に送信する。本実施形態では、中継局３００が送信する制御信号を２ＯＦＤＭシンボルとした例を主に示している。

本実施形態にかかる中継システムのひとつの特徴は、中継局３００と基地局１００間に割当てられるリソースのうち、一部を中継局３００から移動局２００に割当てることである。このようにすると、トラフィックに応じて、各局にリソースを適切に割当てることが可能となる。

図１及び図２を参照して、本実施形態の中継システムにおけるリソースの割り当て方法について、説明する。図２は、本実施形態の中継システムにおけるサブフレームの送受信の切り替えを説明するための図である。図２に示すように、Ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３は上り回線（ＵＬ）に、Ｓｕｂｆｒａｍｅ＃４は下り回線（ＤＬ）に、それぞれ割当てられている。

基地局１００は、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３で上り回線（ＵＬ）のデータ（以下、ＵＬデータという）を受信し、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃４で下り回線（ＤＬ）のデータ（以下、ＤＬデータという）を送信する。

中継局３００は、サブフレームを分割し、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３の前半で、基地局１００へＵＬデータを送信し、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３の後半で移動局２００からＵＬデータを受信する。中継局３００は、サブフレーム内で送信から受信へ切り替える。なお、サブフレーム内での送受信の切り替えタイミングについては、後述する。

移動局２００は、後半部分のみの中継局に送付する。Ｓｕｂｆｒａｍｅ＃４では、中継局は前半で移動局に下り回線（ＤＬ）を送信し、後半で基地局１００より下り回線（ＤＬ）を受信する。

［中継局３００の送受信の切り替え］
次に、図３および図４を参照して、中継局３００における送受信の切り替えタイミングについて説明する。図３を参照して、ｓｕｂｆｒａｍｅの半分の単位であるスロット（ｓｕｂｆｒａｍｅの半分）で切り替える例について説明する。図３は、中継局３００における送受信の切り替えタイミングの例１を説明するための図である。

図３に示すように、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３、＃４のそれぞれを前半のスロット１と後半のスロット２に分け、スロット単位で、中継局３００における送受信の切り替えを行う。スロット単位で中継局３００における送受信の切り替えを行うと、中継局３００は、下り回線（ＤＬ）、上り回線（ＵＬ）ともに、参照信号（ＲＳ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）の場所等を、スロットの配置のルールに従って決めることができる。そのため、中継局３００は、参照信号（ＲＳ）の他セルの干渉を抑えつつ送信することができる。

次に、図４を参照して、サブフレーム内の任意のシンボルで、中継局３００における送受信を切り替える例について、説明する。図４は、中継局３００における送受信の切り替えタイミングの例２を説明するための図である。ここで、本実施形態の中継システムでは、時間分割多重（ＴＤＤ）で通信を行っているので、任意のシンボルで中継局３００における送受信を切り替えるというのは、任意の時間で中継局３００における送受信を切り替えることと同等である。

図４に示すように、スロットとは関係なく、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３、＃４のスロット内の任意のシンボルで、中継局３００における送受信の切り替えを行う。中継局３００が、任意のシンボルで送受信を切り替える場合、トラフィック量に合わせて柔軟にリソースの割り当てを変更することができる。なお、図４に示す例２では、中継局３００と基地局１００間のトラフィック量が少なく、中継局３００と移動局２００間のトラフィック量が多い。

［サブフレームの割当て方法］
サブフレームの割当てを行う場合、基地局１００から中継局３００に、（１）送受信の切り替えを行うサブフレームの位置、（２）送受信の切り替えに使用するＯＦＤＭシンボルの位置を、通知する。

（サブフレームの通知パターン１）
基地局１００は、一部のＯＦＤＭシンボル（ＳＣシンボル）を使用することを、使用するサブフレームごとに、中継局３００へ通知する。サブフレームの割り当て通知は、上り回線（ＵＬ）の場合、４サブフレームと、中継局３００で必要となる処理量分のサブフレーム前に、基地局１００から中継局３００に通知される。また、サブフレームの割り当て通知は、下り回線（ＤＬ）の場合、中継局３００で必要となる処理量分のサブフレーム前に、基地局１００から中継局３００に通知される。そして、中継局３００は、基地局１００から切り替えに割り当てられたサブフレームの情報を、移動局２００へ中継する。

（サブフレームの通知パターン２）
基地局１００は、所定の周期（８サブフレームに１回など）で一部のＯＦＤＭシンボル（ＳＣシンボル）を使用することを、中継局向けのブロードキャスト信号（ＳＩＢのようなもの）で中継局３００へ通知する。中継局３００は、基地局１００から変更の通知があるまで、所定の周期で現れるサブフレームで、サブフレームを分割して送受信を行う。そして、中継局３００は、通知パターン１と同様、基地局１００から切り替えに割当てられたサブフレームの情報を、移動局２００へ中継する。

（ＯＦＤＭシンボルの通知パターン１）
切り替えるＯＦＤＭシンボル数がスロット単位であると定められている場合、とくに指示は必要ない。中継局３００および移動局２００は切り替えるよう指示されたサブフレームでは、スロット単位で切り替えを行う。

（ＯＦＤＭシンボルの通知パターン２）
切り替えるＯＦＤＭシンボル数が可変の場合、基地局１００は、上り回線（ＵＬ）では、４サブフレームと、中継局３００で必要となる処理量分のサブフレーム前に、中継局３００にＯＦＤＭシンボル数を通知する。上り回線（ＵＬ）の場合、移動局２００に対する割当て情報は、４サブフレーム以上前に送信されると、移動局２００がそれに対応して上り回線（ＵＬ）で送信することができるからである。また、基地局１００は、下り回線（ＤＬ）では、中継局３００で必要となる処理量分のサブフレーム前に、中継局３００にＯＦＤＭシンボル数を通知する。

中継局３００は、ＰＤＣＣＨ等の制御信号で、割当てるリソースブロック（ＲＢ：Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ）とともに、ＯＦＤＭシンボル数を、移動局２００へ通知する。

（ＯＦＤＭシンボル数固定）
切り替えるＯＦＤＭシンボル数が固定の場合、基地局１００は、ブロードキャスト信号等で一度に、切り替えるＯＦＤＭシンボル数を中継局３００へ通知する。

図５および図６を参照して、サブフレームの割り当ての例について説明する。図５は、サブフレームの割り当ての例１を説明するための図であり、図６は、サブフレームの割り当ての例２を説明するための図である。図５、図６ともに移動局２００の下り回線（ＤＬ）のトラヒックが多い場合に特に有効な割り当て方法である。

図５に示すように、上り回線サブフレームであるｓｕｂｆｒａｍｅ＃３、下り回線サブフレームであるｓｕｂｆｒａｍｅ＃４ともに、中継局３００がＤＬデータを移動局２００へ送信するように、サブフレームを割り当てても良い。さらにまた、図６に示すように、上り回線サブフレームであるｓｕｂｆｒａｍｅ＃３、下り回線サブフレームであるｓｕｂｆｒａｍｅ＃４ともに、中継局３００がＵＬデータを移動局２００から受信するよう、サブフレームを割当てることも可能である。

次に、図７を参照して、本実施形態において、サブフレームの送受信の切り替えによる各局の動作について説明する。図７は、実施の形態１における各局の動作フロー図である。以下、図７の説明のため、基地局１００をｅＮＢ、中継局３００をＲＮ、移動局２００をＵＥと、それぞれ簡略して表記する。

Ｓｔｅｐ１において、ｅＮＢが、ｅＮＢ−ＲＮ間のトラフィック量を予測し、ｅＮＢ−ＲＮ間のトラフィック量が少ないと判断すると、Ｓｔｅｐ２へ移行し、多いと判断するとＳｔｅｐ１３へ移行する。

Ｓｔｅｐ２において、ｅＮＢは、指定するサブフレームでサブフレームをｅＮＢ−ＲＮ間用の通信と、ＲＮ−ＵＥ間用の通信に分割して使用することをＲＮへ指示するために、ＲＮへ割当て情報（分割指示）を送付する。

なお、Ｓｔｅｐ２において、ｅＮＢは、ＤＬサブフレームを分割する場合、ＲＮで指示信号を処理して中継するのにかかる時間分だけ前もって、ＲＮへ分割指示を送信する。また、ｅＮＢは、ＵＬサブフレームを分割する場合、４サブフレームとＲＮで指示信号を処理して中継するのにかかる時間を足し合わせた分だけ前もって、ＲＮへ分割指示を送信する。ｅＮＢが分割指示を送信する場合、ｅＮＢは、分割するサブフレームごとに送信するようにしても良いし、ブロードキャスト信号でＲＮへ指示しても良い。あるいは、ｅＮＢは、所定の期間は、ある一定の周期で分割するサブフレームになるようにＲＮへ指示してもよい。

次に、Ｓｔｅｐ３において、ＲＮは、ｅＮＢからサブフレームを分割する指示を含む割当て情報を受信すると、ＵＥに対してサブフレームの分割を指示する割当て情報を送信する。

なお、Ｓｔｅｐ３において、ＤＬサブフレームを分割する場合、ＲＮは、サブフレームの分割を指示する割当て情報を、該当サブフレームと同時か又はそれより前にＵＥへ送信する。また、ＵＬサブフレームを分割する場合、ＲＮは、サブフレームの分割を指示する割当て情報を、４サブフレーム以上前もって、ＵＥへ送信する。

Ｓｔｅｐ４において、該当サブフレームが、ＲＮ−ｅＮＢ間の通信回線であるｂａｃｋｈａｕｌ用のサブフレームであればＳｔｅｐ５へ移行し、ｂａｃｋｈａｕｌ用以外のサブフレームであればｓｔｅｐ１６へ移行する。

Ｓｔｅｐ５において、該当サブフレームは、サブフレーム分割を指示されたサブフレームであればＳｔｅｐ６へ移行し、異なればＳｔｅｐ１５へ移行する。

Ｓｔｅｐ６において、該当サブフレームが上り回線（ＵＬ）であればＳｔｅｐ７へ移行し、下り回線（ＤＬ）であればＳｔｅｐ１０へ移行する。

Ｓｔｅｐ７において、ｅＮＢは規定された分割時間に合わせて、上り回線（ＵＬ）信号（ＵＬデータ）を受信する。分割時間の指定は、あらかじめシステムで定められていても良いし、分割するサブフレームごとに割当て情報として送信されても良い。

Ｓｔｅｐ８において、ＲＮは規定された分割時間に合わせて、上り回線（ＵＬ）信号を、送信から受信に切り替える
Ｓｔｅｐ９において、ＵＥは規定された分割時間に合わせて、上り回線（ＵＬ）信号を送信する。

Ｓｔｅｐ１０において、ｅＮＢは規定された分割時間に合わせて下り回線（ＤＬ）信号を送信する。
Ｓｔｅｐ１１において、ＲＮは規定された分割時間に合わせて下り回線（ＤＬ）信号を受信から送信に切り替える。
Ｓｔｅｐ１２において、ＵＥは規定された分割時間に合わせて下り回線（ＤＬ）信号を受信する。

Ｓｔｅｐ１３において、ｅＮＢが予測したｅＮＢ−ＲＮ間のトラフィック量が多いので、サブフレームの分割はしない。

Ｓｔｅｐ１４において、該当サブフレームがｂａｃｋｈａｕｌ用（ＲＮ−ｅＮＢ間用）のサブフレームであればＳｔｅｐ１５へ移行し、ｂａｃｋｈａｕｌ用以外のサブフレームであればｓｔｅｐ１６へ移行する。

Ｓｔｅｐ１５において、該当サブフレームが上り回線（ＵＬ）であれば、ＲＮが上り回線（ＵＬ）信号を送信、ｅＮＢが受信する。該当サブフレームが下り回線（ＤＬ）であれば、ｅＮＢが下り回線（ＤＬ）信号を送信し、ＲＮが受信する。

Ｓｔｅｐ１６において、該当サブフレームが上り回線（ＵＬ）であれば、ＵＥが上り回線（ＵＬ）信号を送信、ＲＮが受信する。該当サブフレームが下り回線（ＤＬ）であれば、ＲＮが下り回線（ＤＬ）信号を送信し、ＵＥが受信する。

次に、図８（ａ）、（ｂ）を参照して、実施の形態１の基地局１００の構成について説明する。図８（ａ）、（ｂ）は、基地局１００のブロック図である。なお、基地局１００において、受信方式はＳＣ−ＦＤＭＡで、送信方式はＯＦＤＭである。図８（ａ）、（ｂ）に示す基地局１００は、受信アンテナ１０１と、無線受信部１０２と、ＤＦＴ１０３と、チャネル推定・周波数領域等化部１０４と、サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部１０５と、信号分離部１０６と、復調部１０７Ａ、１０７Ｂと、ＩＦＦＴ部１０８Ａ、１０８Ｂと、復号部１０９Ａ、１０９Ｂと、符号化部１２０Ａ、１２０Ｂと、変調部１２１Ａ、１２１Ｂと、サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部１２２Ａ、１２２Ｂと、割当て情報生成部１２３と、信号選択部１２４と、ＩＦＦＴ部１２５と、チャネル割当て部１２６と、無線送信部１２７と、送信アンテナ１２８と、を備える。図８（ａ）は基地局１００の送信側であり、図８（ｂ）は基地局１００の受信側である。

無線受信部１０２は、移動局２００からの信号を、受信アンテナ１０１を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を施し、無線処理した移動局２００からの信号を、ＤＦＴ１０３（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ． Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）へ出力する。

ＤＦＴ１０３は、無線受信部１０２で処理された信号を、離散フーリエ変換処理して、時間信号を周波数成分に変換し、チャネル推定部・周波数領域等化部１０４へ出力する。

チャネル推定・周波数領域等化部１０４は、参照信号を用いて、チャネル推定および周波数領域の等化をおこない、ＤＦＴ１０３で周波数成分変換された信号を、サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部１０５へ出力する。

サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部１０５は、サブキャリアへｍａｐｐｉｎｇされていた信号をもとの信号列に戻し、信号分離部１０６へ出力する。

信号分離部１０６は、サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部１０５で処理された信号を、中継局３００からの信号と、移動局２００からの信号とに分離して、それぞれ復調部１０７Ａ、１０７Ｂへ出力する。

復調部１０７Ａは、信号分離部１０６で分離された中継局３００からの信号を復調し、ＩＦＦＴ部１０８Ａへ出力する。ＩＦＦＴ部１０８Ａは、復調部１０７Ａで処理された信号を、逆高速フーリエ変換をおこない周波数軸の信号を時間軸に変換し、復号部１０９Ａへ出力する。復号部１０９Ａでは、ＩＦＦＴ部１０８Ａで処理された信号を復号し、受信信号として出力する。

復調部１０７Ｂでは、信号分離部１０６で分離された移動局２００からの信号を復調し、ＩＦＦＴ部１０８Ｂへ出力する。ＩＦＦＴ部１０８Ｂでは、復調部１０７Ｂで処理された信号を、逆高速フーリエ変換をおこない周波数軸の信号を時間軸に変換し、復号部１０９Ｂへ出力する。復号部１０９Ｂでは、ＩＦＦＴ部１０８Ｂで処理された信号を復号し、受信信号として出力する。

割当て情報生成部１２３は、基地局１００から中継局３００、基地局１００から移動局４００、中継局３００から移動局２００への各トラフィック量に基づき、サブフレームを分割するかどうか決定する。そして、サブフレーム割当て情報を生成し、符号化部１２０Ａ、１２０Ｂ、信号選択部１２４、チャネル割当て部１２６へ、それぞれ出力する。

符号化部１２０Ａは、割当て情報生成部１２３の指示に基づき、ＯＦＤＭシンボル範囲によって、符号化するシンボル数を調整し、中継局３００向けの送信信号を符号化し、変調部１２１Ａへ出力する。一方、符号化部１２０Ｂは、割当て情報生成部１２３の指示に基づき、ＯＦＤＭシンボル範囲によって、符号化するシンボル数を調整し、移動局２００向けの送信信号を符号化し、変調部１２１Ｂへ出力する。

変調部１２１Ａは、符号化部１２０Ａで処理された中継局３００向けの送信信号を変調し、サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部１２２Ａへ出力する。一方、変調部１２１Ｂは、符号化部１２０Ｂで処理された移動局２００向けの送信信号を変調し、サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部１２２Ｂへ出力する。

サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部１２２Ａは、変調部１２１Ａで処理された中継局３００向けの送信信号をサブキャリアにマッピングし、信号選択部１２４へ出力する。一方、サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部１２２Ｂは、変調部１２１Ｂで処理された移動局２００向けの送信信号をサブキャリアにマッピングし、信号選択部１２４へ出力する。

信号選択部１２４は、中継局３００向けの送信信号と、移動局２００向けの送信信号を選択し、それぞれＩＦＦＴ部１２５へ出力する。

ＩＦＦＴ部１２５は、信号選択部１２４で選択された、中継局３００向けの送信信号及び移動局２００向けの送信信号を、逆高速フーリエ変換処理して周波数軸の信号を時間軸に変換し、それぞれ、チャネル割当て部１２６へ出力する。

チャネル割当て部１２６は、割当て情報と、ＩＦＦＴ部１２５で処理された各送信信号を、チャネルに割当て、無線送信部へ出力する。

無線送信部１２７は、チャネル割当て部１２６で処理された各送信信号を、アップコンバート等の無線処理を施し、送信アンテナ１２８から中継局３００へ送信する。

次に、図９を参照して、中継局３００の構成を説明する。図９は、中継局３００の構成を示すブロック図である。図９に示す中継局３００は、受信アンテナ３０１と、無線受信部３０２と、ＤＦＴ３０３と、信号分離部３０４と、割当て情報受信部３０５と、チャネル推定・周波数領域等化部３０６Ａ、３０６Ｂと、サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部３０７Ａ、３０７Ｂと、復調部３０８Ａ、３０８Ｂと、ＩＦＦＴ部３０９Ｂと、復号部３１０Ａ、３１０Ｂと、符号化部３１１Ａ、３１１Ｂと、ＤＦＴ３１２Ｂと、変調部３１３Ａ、３１３Ｂと、サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部３１４Ａ、３１４Ｂと、信号選択部３１５と、ＩＦＦＴ３１６と、チャネル割当て部３１７と、無線送信部３１８と、送信アンテナ３１９と、を備える。

無線受信部３０２は、基地局１００からの送信信号を、受信アンテナ３０１を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を施し、無線処理した基地局１００からの送信信号を、ＤＦＴ３０３（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ． Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）へ出力する。

ＤＦＴ３０３は、無線受信部３０２で処理された信号を、離散フーリエ変換処理して、時間信号を周波数成分に変換し、信号分離部３０４へ出力する。

信号分離部３０４は、基地局１００からの送信信号から、割当て情報と、基地局１００からの中継信号と、移動局２００からの中継信号を分離する。なお、分離には、このタイミングよりも以前に受信した割り当て情報を使用する。
信号分離部３０４は、分離した割り当て情報を割り当て情報受信部３０５へ出力する。
また、信号分離部３０４は、分離した基地局１００からの中継信号を、チャネル推定・周波数領域等化部３０６Ａへ出力し、移動局２００からの中継信号をチャネル推定・周波数領域等化部３０６Ｂへ出力する。

割当て情報受信部３０５は、受信アンテナ３０１を介して、基地局１００に割当てられた切り替えをおこなうサブフレームの情報および切り替えるＯＦＤＭシンボル数を受信し、信号選択部３１５へ出力する。

チャネル推定・周波数領域等化部３０６Ａは、参照信号を用いて、チャネル推定および周波数領域の等化をおこない、ＤＦＴ３０３で周波数成分変換された基地局１００からの中継信号を、サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ３０７Ａへ出力する。一方、チャネル推定・周波数領域等化部３０６Ｂは、参照信号を用いて、チャネル推定および周波数領域の等化をおこない、ＤＦＴ３０３で周波数成分変換された移動局２００からの中継信号を、サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ３０７Ｂへ出力する。

サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部３０７Ａは、サブキャリアへｍａｐｐｉｎｇされていた信号をもとの信号列に戻し、復調部３０８Ａへ出力する。一方、サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部３０７Ｂは、サブキャリアへｍａｐｐｉｎｇされていた信号をもとの信号列に戻し、復調部３０８Ｂへ出力する。

復調部３０８Ａは、サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部３０７Ａで処理された基地局１００からの信号を復調し、復号部３１０Ａへ出力する。一方、復調部３０８Ｂは、サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部３０７Ｂで処理された移動局２００からの信号を復調し、ＩＦＦＴ部３０９Ｂへ出力する。

ＩＦＦＴ部３０９Ｂは、復調部３０８Ｂで処理された信号を、逆高速フーリエ変換をおこない周波数軸の信号を時間軸に変換し、復号部３１０Ｂへ出力する。

復号部３１０Ａは、復調部３０８Ａで処理された信号を復号し、符号化部３１１Ａへ出力する。一方、復号部３１０Ｂは、ＩＦＦＴ部３０９Ｂで処理された信号を復号し、符号化部３１１Ｂへ出力する。

符号化部３１１Ａは、基地局１００向けの送信信号を符号化し、変調部３１３Ａへ出力する。一方、符号化部３１１Ｂは、移動局２００向けの送信信号を符号化し、ＤＦＴ３１２Ｂへ出力する。

ＤＦＴ３１２Ｂは、符号化部３１１Ｂで処理された信号を、離散フーリエ変換処理して、時間信号を周波数成分に変換し、変調部３１３Ｂへ出力する。

変調部３１３Ａは、符号化部３１１Ａで処理された基地局１００向けの送信信号を変調し、サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部３１４Ａへ出力する。一方、変調部３１３Ｂは、ＤＦＴ３１２Ｂで処理された移動局２００向けの送信信号を変調し、サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部３１４Ｂへ出力する。

サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部３１４Ａは、変調部３１３Ａで処理された基地局１００向けの送信信号をサブキャリアにマッピングし、信号選択部３１５へ出力する。一方、サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部３１４Ｂは、変調部３１３Ｂで処理され移動局２００向けの送信信号をサブキャリアにマッピングし、信号選択部３１５へ出力する。

信号選択部３１５は、割り当て情報受信部３０５で受信した割当て情報に基づき、基地局１００へ中継する信号又は移動局２００へ中継する信号を、割当て情報に従って選択し、ＩＦＦＴ３１６へ出力する。

ＩＦＦＴ３１６は、信号選択部３１５で処理された基地局１００へ中継する信号又は移動局２００へ中継する信号を、逆高速フーリエ変換処理して周波数軸の信号を時間軸に変換し、チャネル割当て部３１７へ出力する。

チャネル割当て部３１７は、割当て情報と、ＩＦＦＴ３１６で処理された送信信号を、チャネルに割当て、無線送信部３１８へ出力する。

無線送信部３１８は、チャネル割当て部３１７で処理された送信信号を、アップコンバート等の無線処理を施し、送信アンテナ３１９を介して、中継先（基地局１００又は移動局２００）へ送信する。

次に、図１０を参照して、移動局２００の構成を説明する。図１０は、移動局２００の構成を示すブロック図である。図１０に示す移動局２００は、受信アンテナ２０１と、無線受信部２０２と、ＤＦＴ２０３と、信号分離部２０４と、割当て情報受信部２０５と、チャネル推定・周波数領域等化部２０６と、サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ２０７と、復調部２０８と、復号部２０９と、符号化部２１０と、ＤＦＴ２１１と、変調部２１２と、サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部２１３と、ＩＦＦＴ２１４と、チャネル割当て部２１５と、無線送信部２１６と、送信アンテナ２１７と、を備える。

無線受信部２０２は、中継局３００からの送信信号を、受信アンテナ２０１を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を施し、無線処理した中継局からの送信信号を、ＤＦＴ２０３（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ． Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）へ出力する。

ＤＦＴ２０３は、無線受信部２０２で処理された信号を、離散フーリエ変換処理して、時間信号を周波数成分に変換し、信号分離部２０４へ出力する。

信号分離部２０４は、中継局３００からの送信信号から、割り当て情報と、中継局３００からの中継信号を分離する。なお、分離には、このタイミングよりも以前に受信した割り当て情報を使用する。信号分離部２０４は、中継局３００からの送信信号から分離した割り当て情報を、割り当て情報受信部へ出力し、中継局３００からの中継信号を、チャネル推定・周波数領域等化部２０６へ出力する。

割当て情報受信部２０５は、信号分離部２０４で処理された割り当て情報を、符号化部２１０およびチャネル割当て部２１５に出力する。

チャネル推定・周波数領域等化部２０６は、信号分離部２０４で処理された中継局３００からの中継信号について、参照信号を用いて、チャネル推定および周波数領域の等化をおこない、サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部２０７へ出力する。

サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部２０７は、サブキャリアへｍａｐｐｉｎｇされていた信号をもとの信号列に戻し、復調部２０８へ出力する。

復調部２０８は、サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部２０７で処理された中継局３００からの中継信号を復調し、復号部２０９へ出力する。
復号部２０９は、復調部２０８で処理された信号を復号し、受信信号を出力する。

符号化部２１０は、中継局３００向けの送信信号を符号化し、ＤＦＴ２１１へ出力する。また、符号化部２１０は、中継局３００向けの送信信号のうち、切り替えを行うサブフレームの信号について、使用できるＯＦＤＭシンボル数にあうビット数にあわせて符号化を行う。

ＤＦＴ２１１は、符号化部２１０で処理された信号を、離散フーリエ変換処理して、時間信号を周波数成分に変換し、変調部２１２へ出力する。

変調部２１２は、ＤＦＴ２１１で処理された中継局３００向けの送信信号を変調し、サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部２１３へ出力する。

サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部２１３は、変調部２１２で処理された中継局３００向けの送信信号をサブキャリアにマッピングし、ＩＦＦＴ２１４へ出力する。

ＩＦＦＴ２１４は、サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部２１３で処理された中継局３００向けの送信信号を、逆高速フーリエ変換処理して周波数軸の信号を時間軸に変換し、チャネル割当て部２１５へ出力する。

チャネル割当て部２１５は、割当て情報受信部２０５から出力された割当て情報と、ＩＦＦＴ２１４で処理された送信信号を、チャネルに割当て、無線送信部２１６へ出力する。

無線送信部２１６は、チャネル割当て部２１５で処理された送信信号を、アップコンバート等の無線処理を施し、送信アンテナ２１７を介して、中継局３００へ送信する。

以上、本実施の形態によれば、トラフィック状態にあわせて中継局３００と基地局１００間、中継局３００と移動局２００間でのダイナミックなリソース割り当てを実現することができる。また、送受信に使用できなかったリソースを有効活用できる。

（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１の中継システムを構成する基地局１００、移動局２００、及び中継局３００を、図１９に示す従来の中継システムに適用した例であり、実施の形態２の基地局、移動局、及び中継局は、実施の形態１と同じ構成であるので、その詳細な説明を省略する。

なお、本実施形態は、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムを前提にして説明している。ＬＴＥ 移動局とは、Ｒｅｌ８ のスペックで定義される移動局を指しており，ＬＴＥ−Ａ 移動局とは、Ｒｅｌ８よりも後発のスペックで定義される移動局を指している。

なお、本実施形態では、中継局３００は、時間分割中継（ＴＤ ｒｅｌａｙ）を行っている。また、本実施形態では、基地局１００と中継局３００との間の通信、及び中継局３００と移動局２００との間の通信には、時間分割多重（ＴＤＤ）を用いる。

なお、本実施形態では、基地局１００と自局配下の移動局４００と間の通信に使用される周波数帯と基地局１００と中継局３００との間の通信に使用される周波数帯とが同じである（In band relay）。さらに、中継局３００と移動局２００との間に使用される周波数帯は、基地局１００と中継局３００との間の通信に使用される周波数帯及び基地局１００と自局配下の移動局４００と間の通信に使用される周波数帯と同じである。

なお、本実施形態では、中継は、基地局１００から中継局３００、中継局３００から移動局２００の２ホップとする。

なお、本実施形態の制御信号とはＰＤＣＣＨ、ＰＨＩＣＨ、ＰＣＦＩＣＨのことを指している。制御信号は周波数軸上に拡散されて送信される。基地局１００は、拡散されている制御信号から、自局宛の制御信号をブラインド判定して検出して、受信処理をする。ＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨ（下り回線（ＤＬ）のデータ等）の割当通知、ＰＵＳＣＨ（上り回線（ＵＬ）のデータ）の割当通知、ＰＵＳＣＨ、ＰＵＣＣＨの送信電力制御コマンドの通知に使用される。ＰＤＣＣＨは先頭１〜３ＯＦＤＭシンボル内にマッピングされる。制御信号のＯＦＤＭシンボル数はＰＤＣＣＨのＯＦＤＭシンボル数できまるので、ＰＣＦＩＣＨの値が、制御信号のＯＦＤＭシンボル数となる。ただし、サービス帯域幅が１０ＲＢ以下の場合，ＰＤＣＣＨのＯＦＤＭシンボル数は２〜４となる。また、ＭＢＳＦＮサブフレーム用のＰＤＣＣＨは，１ＯＦＤＭシンボルまたは２ＯＦＤＭシンボルであるので中継局３００は、１または２ＯＦＤＭシンボルを制御信号として移動局２００に送信する。本実施形態では、中継局３００が送信する制御信号を２ＯＦＤＭシンボルとした例を主に示している。

図１９を参照して、本実施形態に適用する従来の中継システムについて説明する。なお、図１９に示す従来の中継システムは、非特許文献１に開示されている中継システムである。ここで、非特許文献１に開示されている中継システムでは、基地局と中継局との間の通信について、上り回線（ＵＬ）、下り回線（ＤＬ）ともに、ＤＬサブフレームを使用することを前提としている。また、図１９に示す中継システムを構成する基地局、中継局は、図１７と同じとする。但し、中継局３０の配下である移動局２０は、ＬＴＥ 移動局であり、基地局１０配下の移動局２１は、ＬＴＥ 移動局であるとする。

図１９に示すように、基地局１０のセルでは、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃２，３が上り回線（ＵＬ）サブフレームであり、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃４，５が下り回線（ＤＬ）サブフレームに設定されている。一方、中継局３０のセルでは、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃２が上り回線（ＵＬ）サブフレームであり、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３，４，５が下り回線（ＤＬ）サブフレームに設定されている。

ここで、中継局３０のｓｕｂｆｒａｍｅ ＃３，＃４はＭＢＳＦＮサブフレームに設定されており、ＬＴＥの移動局２０は、制御信号（ＰＤＣＣＨ）を受信した後、自局への中継はないものと判断し、受信を中止する（ｓｕｂｆｒａｍｅ ＃３）。なお、ＭＢＳＦＮサブフレームとは、ブロードキャスト信号を送信するために定義されたサブフレームであるが、ＬＴＥ移動局２０はこのサブフレームを受信する機能を持たない。そのため、このサブフレームについては制御信号以外のところでメジャメント等の処理も行わない。したがって、中継局３０がｓｕｂｆｒａｍｅ＃３，４を基地局１０との通信に使用しても、メジャメント等で悪影響をあたえることがない。
中継局３０は、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３で基地局へＵＬデータを送信し、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃４で基地局からＤＬデータを受信する。サブフレームがずれているのは、実施の形態１と同様に、伝搬遅延の影響である。

次に、図１１、１２を参照して、図１９を参照して説明した従来のシステムに、実施の形態１の中継システムを構成する基地局１００、移動局２００、及び中継局３００を適用した例について、説明する。図１１は、実施の形態２におけるサブフレームの送受信の切り替えの例１を説明するための図であり、図１２は、実施の形態２におけるサブフレームの送受信の切り替えの例２を説明するための図である。

図１１に示す例では、中継局３００は、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３とｓｕｂｆｒａｍｅ＃４とを２分割している。Ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３の前半部分では、中継局３００は、基地局１００へＵＬデータを送信し、後半部分は中継局３００は、移動局２００へＤＬデータを送信する。また、Ｓｕｂｆｒａｍｅ＃４の前半部分では、中継局３００は、移動局２００へＤＬデータを送信し、Ｓｕｂｆｒａｍｅ＃４の後半部分では、中継局３００は、基地局１００からＤＬデータ受信する。ここで、移動局２００はｓｕｂｆｒａｍｅ＃３、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃４でＤＬデータを中継局３００から受信している。したがって、移動局２００は、中継局３００が設定している下り回線（ＤＬ）サブフレームで、下り回線（ＤＬ）の信号を受信することができる。

図１２に示す例では、図１１に示す例と同様、中継局３００は、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３とｓｕｂｆｒａｍｅ＃４とを２分割している。Ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３の前半部分では、中継局３００は、基地局１００へＵＬデータを送信し、Ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３の後半部分では、中継局３００は、移動局２００へＤＬデータを送信する。また、Ｓｕｂｆｒａｍｅ＃４の前半部分では、中継局３００は、移動局２００からＵＬデータを受信し、Ｓｕｂｆｒａｍｅ＃４の後半部分では、中継局３００は、基地局１００からＤＬデータ受信する。ここで、移動局２００は、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３で上り回線（ＵＬ）を送信し、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃４では下り回線（ＤＬ）を受信している。したがって、移動局２００は、ｓｕｂｆｒａｍｅ＃３では、中継局３００が下り回線（ＤＬ）に設定しているサブフレームで、上り回線（ＵＬ）を送信していることになる。

次に、図１３〜図１６を参照して、実施の形態２におけるサブフレームの送受信の切り替えの他の例１〜４について説明する。図１３は、図１１に示すサブフレームの送受信の切り替えの例１のバリエーション１を説明するための図であり、図１４は、図１１に示すサブフレームの送受信の切り替えの例１のバリエーション２を説明するための図である。また、図１５は、図１１に示すサブフレームの送受信の切り替えの例１のバリエーション３を説明するための図であり、図１６は、図１１に示すサブフレームの送受信の切り替えの例１のバリエーション４を説明するための図である。なお、図中の矢印の向きは、送信先を示し、例えばＲＮ→ｅＮＢは、送信元がRNであり、送信先がｅＮＢであることを示す。また、以下、説明のため、基地局１００をｅＮＢ、中継局３００をＲＮ、移動局２００をＵＥと、それぞれ簡略して表記する場合もある。

図１３は、図１１に示すサブフレームの送受信の切り替えの例１のバリエーション１における、フレームフォーマットを示す。なお、中継局３００は、ＬＴＥのＵＥがメジャメントをできるようにｓｕｂｆｒａｍｅ＃３を設定する。図１３に示すように、ＯＦＤＭシンボル（ＳＣシンボル）の＃４，＃７，＃１１では、中継局３００は、下り回線（ＤＬ）の参照信号（ＲＳ）を送信している。また、ＯＦＤＭシンボル＃３では、中継局３００は、上り回線（ＵＬ）の参照信号（ＲＳ）を送信している。これらは、ＬＴＥの仕様に合わせたものである。このようにすると、ＬＴＥの移動局が参照信号（ＲＳ）を受信することができるので、このサブフレームを、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定せずに、通常のサブフレームとして扱うことが可能となる。

ＭＢＳＦＮサブフレームは、ブロードキャスト情報で位置が決まるので、頻繁に変更することができないが、図１３に示すフレームフォーマットのサブフレームを、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定せずに、ＲＮ−ｅＮＢ間での使用と、ＲＮ−ＵＥ間に使用をトラフィック量によって可変にできると、リソース割当ての自由度がより向上する。さらに、ＬＴＥの移動局にもリソースを割当てることができるので、ＬＴＥの移動局のトラフィックが多いときにさらに有効である。また、中継局３００は、上り回線（ＵＬ）用のデータをＯＦＤＭシンボル＃５，＃６，＃８で送信し、下り回線（ＤＬ）用のデータをＯＦＤＭシンボル＃９，１０，１２，１３で送信する。上り回線（ＵＬ）用のデータはＳＣ−ＦＤＭで送信され、下り回線（ＤＬ）用のデータはＯＦＤＭで送信されている。

図１４は、図１１に示すサブフレームの送受信の切り替えの例１のバリエーション２における、フレームフォーマットを示す。このフレームフォーマットは、上り回線（ＵＬ）のデータのチャネル推定精度を向上することができる。下り回線（ＤＬ）のデータの送信があると、上り回線（ＵＬ）の参照信号（ＲＳ）を送信できるＯＦＤＭシンボル数が少なくなる。そこで、中継局３００は、上り回線（ＵＬ）の参照信号（ＲＳ）とＵＬのデータを入れ子にして、基地局１００へ送信する。このようにすると、参照信号（ＲＳ）とＵＬデータを同じシンボルに送信できるので、チャネル推定精度を上げることができる。

図１５は、図１１に示すサブフレームの送受信の切り替えの例１のバリエーション３における、フレームフォーマットを示す。このフレームフォーマットでは、中継局３００は、上り回線（ＵＬ）の参照信号（ＲＳ）、下り回線（ＤＬ）の参照信号（ＲＳ）、及びＵＬデータを混在させて、基地局１００へ送信する。このとき、下り回線（ＤＬ）のＲＳのフォーマットを崩さずにＬＴＥで定められているＲＥ（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）には、下り回線（ＤＬ）のＲＳを送信し、その他のＲＥに上り回線（ＵＬ）用のデータおよびＲＳを配置する。基地局１００の受信機では、ＦＦＴ後の信号のうちＳＣで送信されている上り回線（ＵＬ）のサブキャリアのみを等化器へ入力する。ＯＦＤＭで送信されている下り回線（ＤＬ）のＲＳは破棄する。このようにすると、下り回線（ＤＬ）用のＲＳを送信するＯＦＤＭシンボルにおいても、上り回線（ＵＬ）ようの信号を送信できるので、リソースの利用効率が向上する。

図１６は、図１１に示すサブフレームの送受信の切り替えの例１のバリエーション４における、フレームフォーマットを示す。このフレームフォーマットでは、上り回線（ＵＬ）へ送信するＲＢ（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｂｌｏｃｋ）と、下り回線（ＤＬ）へ送信するＲＢを分割する。ただし、下り回線（ＤＬ）のＲＳを配置するＯＦＤＭシンボルでは、バリエーション３と同様に、下り回線（ＤＬ）のＲＳのフォーマットを崩さずにＬＴＥで定められているＲＥ（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）には、下り回線（ＤＬ）のＲＳを送信し、その他のＲＥに上り回線（ＵＬ）用のデータおよび下り回線（ＤＬ）のデータを配置する。このようにＲＢで送信を分けると、下り回線（ＤＬ）の送信するＲＢだけに着目すると、ＬＴＥのフォーマットを崩していないので、ＬＴＥの移動局へも、下り回線（ＤＬ）データを割当てることが可能となる。

以上、本実施の形態によれば、トラフィック状態にあわせて中継局３００と基地局１００間、中継局３００と移動局２００間でのダイナミックなリソース割り当てを実現することができる。また、送受信に使用できなかったリソースを有効活用できる。

なお、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

なお、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

なお、上記実施の形態ではアンテナとして説明したが，アンテナポートでも同様に適用できる。アンテナポート（ａｎｔｅｎｎａ ｐｏｒｔ）とは、１本または複数の物理アンテナから構成される、論理的なアンテナを指す。すなわち、アンテナポートは必ずしも１本の物理アンテナを指すとは限らず、複数のアンテナから構成されるアレイアンテナ等を指すことがある。例えばＬＴＥにおいては、アンテナポートが何本の物理アンテナから構成されるかは規定されず、基地局が異なるＲｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌを送信できる最小単位として規定されている。また、アンテナポートはＰｒｅｃｏｄｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒの重み付けを乗算する最小単位として規定されることもある。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本出願は、２００９年４月２７日出願の日本特許出願（特願２００９−１０７９９２）、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明に係る無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信移動局装置、及び無線通信方法は、各装置にリソースをダイナミックに割当てることできるという効果を有し、無線通信を行う中継局、基地局及び移動局として有用である。

１００ 基地局
１０１、２０１、３０１ 受信アンテナ
１０２、２０２、３０２ 無線受信部
１０３、２０３、２１１、３０３、３１２Ｂ ＤＦＴ
１０４、２０６、３０６Ａ、３０６Ｂ チャネル推定・周波数領域等化部
１０５、２０７、３０７Ａ、３０７Ｂ サブキャリアＤｅ−ｍａｐｐｉｎｇ部
１０６、２０４、３０４ 信号分離部
１０７Ａ、１０７Ｂ、２０８、３０８Ａ、３０８Ｂ 復調部
１０８Ａ、１０８Ｂ、１２５、２１４、３０９Ｂ、３１６ ＩＦＦＴ部
１０９Ａ、１０９Ｂ、２０９、３１０Ａ、３１０Ｂ 復号部
１２０Ａ、１２０Ｂ、２１０、３１１Ａ、３１１Ｂ 符号化部
１２１Ａ、１２１Ｂ、２１２、３１３Ａ、３１３Ｂ 変調部
１２２Ａ、１２２Ｂ、２１３、３１４Ａ、３１４Ｂ サブキャリアｍａｐｐｉｎｇ部
１２３ 割当て情報生成部
１２４、３１５ 信号選択部
１２６、２１５、３１７ チャネル割当て部
１２７、２１６、３１８ 無線送信部
１２８、２１７、３１９ 送信アンテナ
２００、４００ 移動局
２０５、３０５ 割当て情報受信部
３００ 中継局

Claims (11)

1. 無線通信基地局装置と無線通信移動局装置との間の通信を中継する無線通信中継局装置であって、
   前記無線通信基地局装置又は前記無線通信移動局装置からデータを受信する受信部と、
   前記無線通信基地局装置又は前記無線通信移動局装置へ前記データを中継する送信部と、
   上り回線のサブフレーム内又は下り回線のサブフレーム内で、自装置から前記無線通信基地局装置へ中継される第１データ、自装置から前記無線通信移動局装置へ中継される第２データ、前記無線通信基地局装置から自装置へ送信される第３データ、前記無線通信移動局装置から自装置へ送信される第４データを選択する選択部と、
   を備え、
   前記受信部は、前記上り回線のサブフレーム内、又は前記下り回線のサブフレーム内で、自装置の送受信を切り替えるための割り当て情報を前記無線通信基地局装置から受信し、
   前記選択部は、前記受信部で受信した前記割り当て情報に基づき、前記上り回線のサブフレーム内で前記第１データと前記第４データとを、あるいは前記第１データと前記第２データとを切り替え、又は
   前記選択部は、前記受信部で受信した前記割り当て情報に基づき、前記下り回線のサブフレーム内で前記第２データと前記第３データとを、あるいは前記第４データと第３データとを切り替える、
   無線通信中継局装置。
2. 請求項１に記載の無線通信中継局装置であって、
   前記受信部は、前記上り回線のサブフレーム又は前記下り回線のサブフレームの半分であるスロット単位で設定された前記割り当て情報を、前記無線通信基地局装置から受信し、
   前記選択部は、前記受信部で受信した前記割り当て情報に基づき、前記上り回線のサブフレーム又は前記下り回線のサブフレーム内で各データの割り当てをスロット単位で切り替える、
   無線通信中継局装置。
3. 請求項１に記載の無線通信中継局装置であって、
   前記受信部は、前記上り回線のサブフレーム内、又は前記下り回線のサブフレーム内で、OFDMシンボル単位で設定された割り当て情報を、前記無線通信基地局装置から受信し、
   前記選択部は、前記受信部で受信した前記割り当て情報に基づき、前記上り回線のサブフレーム内又は前記下り回線のサブフレーム内で各データの割り当てをＯＦＤＭシンボル単位で切り替える、
   無線通信中継局装置。
4. 無線通信中継局装置を介して無線通信移動局装置と通信する無線通信基地局装置であって、
   自装置−前記無線通信中継局間、自装置−前記無線通信移動局装置間、および、前記無線通信中継局−前記無線通信移動局間のいずれかのトラフィック量に基づいて、上り回線のサブフレーム内、又は下り回線のサブフレーム内を分割するか否かを判定し、前記判定結果にしたがって前記無線通信中継局装置の送受信を切り替えるための割り当て情報を生成する割り当て情報生成部と、
   データと前記割り当て情報とを前記無線通信中継局装置へ送信する送信部と、
   を備える、
   無線通信基地局装置。
5. 請求項４に記載の無線通信基地局装置であって、
   前記割り当て情報生成部は、前記上り回線のサブフレーム内、又は前記下り回線のサブフレーム内を分割すると判定したとき、前記上り回線のサブフレーム内、又は前記下り回線のサブフレーム内をスロット単位あるいはＯＦＤＭシンボル単位で前記無線通信中継局装置の送受信を切り替えるための前記割り当て情報を生成し、
   前記送信部は、前記割り当て情報を前記無線通信中継局装置へ送信する、
   無線通信基地局装置。
6. 無線通信中継局装置を介して無線通信基地局装置と通信する無線通信移動局装置であって、
   前記無線通信中継局装置からデータを受信する受信部と、
   前記無線通信中継局装置へデータを送信する送信部と、
   前記無線通信基地局装置の第１セルに設定された上り回線のサブフレーム内又は前記無線通信中継局装置の第２セルに設定された下り回線のサブフレーム内で、前記無線通信中継局装置から自装置へ中継される第５データ、自装置から前記無線通信中継局装置へ送信される第６データ、を選択する選択部と、を備え、
   前記受信部は、前記無線通信基地局装置から前記無線通信中継局装置を介して、自装置の送受信を切り替えるための割り当て情報を受信し、
   前記選択部は、前記割り当て情報に基づき、前記上り回線のサブフレーム内で、前記第５データおよび前記第６データのいずれかを選択し、又は
   前記選択部は、前記割り当て情報に基づき、前記下り回線のサブフレーム内で、前記第５データを選択する、無線通信移動局装置。
7. 無線通信基地局装置と無線通信移動局装置との間の通信を中継する無線通信方法であって、
   前記無線通信基地局装置又は前記無線通信移動局装置からデータを受信し、
   上り回線のサブフレーム内又は下り回線のサブフレーム内で、自装置から前記無線通信基地局装置へ中継される第１データ、自装置から前記無線通信移動局装置へ中継される第２データ、前記無線通信基地局装置から自装置へ送信される第３データ、前記無線通信移動局装置から自装置へ送信される第４データを選択し、
   前記上り回線のサブフレーム内、又は前記下り回線のサブフレーム内で、自装置の送受信を切り替えるための割り当て情報を前記無線通信基地局装置から受信し、
   受信した前記割り当て情報に基づき、前記上り回線のサブフレーム内で前記第１データと前記第４データとを、あるいは前記第１データと前記第２データとを切り替え、又は
   受信した前記割り当て情報に基づき、前記下り回線のサブフレーム内で前記第２データと前記第３データとを、あるいは前記第４データと第３データとを切り替える、無線通信方法。
8. 無線通信中継局装置を介して無線通信移動局装置と通信する無線通信基地局における無線通信方法であって、
   前記無線通信基地局装置−前記無線通信中継局間、前記無線通信基地局装置−前記無線通信移動局装置間、および、前記無線通信中継局−前記無線通信移動局間のいずれかのトラフィック量に基づいて、上り回線のサブフレーム内、又は下り回線のサブフレーム内を分割するか否かを判定し、前記判定結果にしたがって前記無線通信中継局装置の送受信を切り替えるための割り当て情報を生成し、
   前記割り当て情報を前記無線通信中継局装置へ送信する、
   無線通信方法。
9. 無線通信中継局装置を介して無線通信基地局装置と通信する無線通信移動局装置における無線通信方法であって、
   前記無線通信基地局装置から前記無線通信中継局装置を介して、自装置の送受信を切り替えるための割り当て情報を受信し、
   前記無線通信基地局装置の第１セルに設定された上り回線のサブフレーム内では、前記割り当て情報に基づき、前記無線通信中継局装置から前記無線通信移動局装置へ中継される第５データ、および、前記無線通信移動局装置から前記無線通信中継局装置へ送信される第６データのいずれかを選択し、
   前記無線通信中継局装置の第２セルに設定された下り回線のサブフレーム内では、前記割り当て情報に基づき、前記第５データおよび前記第６データのうち前記第５データを選択する、
   無線通信方法。
10. 請求項１に記載の無線通信中継局装置であって、
    前記無線通信基地局装置の第１セルでは上り回線に設定され、前記無線通信中継局装置の第２セルでは下り回線に設定したサブフレームにおいて、前記選択部が前記第１データと前記第２データとを切り替えるとき、前記送信部は前記当該サブフレーム中の所定のＯＦＤＭシンボルにおいて下り回線リファレンス信号を送信する、
    無線通信中継局装置。
11. 請求項６に記載の無線通信移動局装置であって、
    前記選択部が前記下り回線のサブフレーム内で前記第５データを選択し、かつ前記第５データのデータ長が１サブフレーム長よりも短い場合、前記受信部は前記第５データと第５データに含まれないＯＦＤＭシンボルに配置された下り回線リファレンス信号とを受信する、
    無線通信移動局装置。

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