JP5477298B2 - 無線中継システム、中継装置、及びデータ中継方法 - Google Patents

無線中継システム、中継装置、及びデータ中継方法 Download PDF

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Description

本発明は、WPAN(Wireless Personal Area Network)とWWAN(Wireless Wide Area Network)の間などの異なる無線ネットワーク間でデータを中継する中継局を含む無線中継システムに関する。
ノート型PC(Personal Computer)等の携帯情報機器と携帯電話端末との間をケーブル接続することで、携帯情報機器の送信データを携帯電話公衆網に転送する利用形態が知られている。
また、無線又は有線の通信装置に関する先行文献として、特許文献1〜7が存在する。
特許文献1に開示された有線通信装置は、LANから受信した受信パケットの誤り検出を行い、情報ヘッダ部分に誤りが存在する等の重大な誤りが発生している場合に受信パケットを廃棄する。また、軽微な誤りが発生しているのみであれば、パケット廃棄および誤り訂正を行うことなくそのまま受信パケットを他のLANへ転送する。
特許文献2は、人工衛星に搭載されるデジタル放送信号用の無線中継装置を開示している。当該無線中継装置は、アップリンク波の受信信号レベル又は誤り率に基づいて品質劣化を検知した場合に、アップリンク波とは異なる変調方式によってダウンリンク波を変調する。
特許文献3に開示された光ファイバ伝送用の中継装置は、FEC(Forward Error Correction)符号化されたペイロードデータとBIP(Bit Interleaved Parity)演算結果を含むオーバヘッドデータとを有するデータを中継する。当該中継装置は、受信データに対するFEC復号処理を行わずにパリティチェックのみを行い、チェック結果をオーバヘッドデータに付加して次段の装置に転送する。
特許文献4に開示された衛星通信用の通信装置は、受信信号の品質に基づいて衛星回線品質を判定する。そして、当該通信装置は、回線品質の判定結果に応じて、送信データパケットの連続送信回数とパケット中のユーザデータ長を変更する。
特許文献5は、移動無線通信システムにおいて基地局と移動局との間の信号中継に使用される中継装置を開示している。当該中継装置は、復調(シンボルデマッピング)および誤り訂正復号を行わずに信号中継を行う。
特許文献6に開示されたパケット中継装置は、誤り訂正復号化を行わずに受信パケットを転送すると同時に、当該受信パケットの誤り訂正復号を並行して実行する。そして、当該パケット中継装置は、下流側の装置が復号できなかった場合に、復号済みのパケットを再符号化して下流側の装置に送信する。
特許文献7は、デジタルデータ放送用の中継装置を開示している。当該中継装置は、受信したデータ放送搬送波信号の受信レベルが低下した場合または受信パケットの誤り訂正復号処理において誤りを検出した場合に、受信パケットを中継することなく廃棄する。
特開2008−17016号公報 特開2006−50205号公報 特開2001−186061号公報 特開平06−112874号公報 特開2008−48237号公報 特開2007−325320号公報 特開2000−209273号公報
本願の発明者は、2つの異なる無線ネットワークに接続可能な無線通信装置を中継局として利用する形態について検討を行った。例えば、携帯電話公衆網に接続するためのWWAN通信回路およびWPANに接続するためのWPAN通信回路を有する携帯電話端末が存在する。このような携帯電話端末とWPAN端末(例えばパーソナルコンピュータ)がWPANによって接続される場合、携帯電話端末は、WPAN端末の送信データをWWAN(つまり携帯電話公衆網)内の基地局に転送できる。つまり、携帯電話端末は、WPANとWWANの間でデータを中継するブリッジとして動作する。
一般的に、WPANで規定される伝送路符号化方式とWWANで規定される伝送路符号化方式は異なる。よって、携帯電話端末などの中継局は、WPAN端末などのエンド端末から無線信号を受信し、WPANに対応した伝送路復号化を行って受信データを復元し、さらに、復元したデータにWWANに対応した伝送路符号化を改めて施した後に、WWANに送信しなければならない。したがって、中継局では、中継するデータの伝送路復号化および再符号化に要する消費電力の増大が生じるという問題がある。
一方、端末の移動性や妨害波の影響を受けやすいという事情から、無線伝送路の品質は有線伝送路に比べて変動が大きいという特徴がある。このため、特許文献3に開示された光ファイバ伝送用の中継装置のように、中継局における伝送路復号化(誤り訂正復号化)を常に省略したのでは、符号誤りが多発し実効的な通信速度を低下させるおそれがある。
なお、特許文献6に開示されたパケット中継装置は、誤り訂正復号化を省略した受信パケット転送処理と同時並行して、当該受信パケットに対する誤り訂正復号化を実行する。つまり、受信パケットに対する誤り訂正復号化は常時実行されているため、消費電力の低減には寄与しないものと考えられる。
本発明は上述した知見に基づいてなされたものであって、上述した携帯電話端末などの無線中継局における伝送路復号化及び再符号化に伴う消費電力の削減を目的とする。
本発明の第1の態様にかかる無線中継システムは、送信装置と中継装置を含む。前記送信装置は、送信データを含む第1の無線周波数信号を生成して第1の無線伝送路に送信する。また、前記中継装置は、前記第1の無線伝送路を介して前記第1の無線周波数信号を受信するとともに、前記送信データを含む第2の無線周波数信号を生成して第2の無線伝送路に中継送信する。
前記送信装置は、第1の送信モードと第2の送信モードとの間で切り替え可能である。ここで、前記第1の送信モードは、第1の符号化規則に従った伝送路符号化を前記送信データに対して行った後に前記第1の無線伝送路に送信するモードである。一方、前記第2の送信モードは、前記第1の符号化規則とは異なる第2の符号化規則に従った伝送路符号化を前記送信データに対して行った後に前記第1の無線伝送路に送信するモードである。
さらに、前記中継装置は、前記第1の送信モードに対応した第1の中継モードと前記第2の送信モードに対応した第2の中継モードとの間で切り替え可能である。前記第1の中継モードは、前記第1の無線周波数信号から復調された受信データ列に対して前記第1の符号化規則に対応した伝送路復号化を行うとともに、復号化後のデータ列に対して前記第2の符号化規則に従った伝送路符号化を実行した後に前記第2の無線伝送路に送信するモードである。一方、前記第2の中継モードは、前記第1の符号化規則に対応した伝送路復号化及び前記第2の符号化規則に従った伝送路符号化を省略して、前記受信データ列を前記第2の無線伝送路に送信するモードである。
上述した本発明の第1の態様によれば、無線中継装置における伝送路復号化及び再符号化に伴う消費電力を削減できる。また、本発明の第1の態様は、伝送路復号化及び再符号化を省略しない第1の中継モードと省略する第2の中継モードとを切り替え可能である。このため、例えば、伝送路品質が低い場合には第1の中継モードを選択することで、符号誤りの多発に起因して実効的な通信速度が低下することを防止できる。
本発明の実施の形態にかかる無線中継システムの構成図である。 図1に示す近距離無線局に関するブロック図ある。 図1に示す中継局に関するブロック図である。 伝送路CODECの構成例を示すブロック図である。 WPAN送受信部の構成例を示すブロック図である。 WWAN無線送受信部の構成例を示すブロック図である。 通常モードの信号転送経路を示す概念図である。 バイパスモードの信号転送経路を示す概念図である。 通信モード変更の判定手順の一例を示すフローチャートである。 図1に示す無線中継システムによるデータ中継手順を示すシーケンス図である。 図1に示す無線中継システムにおけるデータ送受信タイミングを示す図である。
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
<発明の実施の形態1>
図1は、本実施の形態にかかる無線中継システムを示している。当該無線中継システムは、近距離無線局1及び中継局2を有する。無線局1は、中継局2と接続可能なWPANインタフェースを有する。WPANは、数十cm〜数十m程度の通信可能距離を有する近距離無線ネットワークの総称である。例えば、WPANには、IEEE802.15委員会にて標準化が議論されているUWB、Bluetooth(登録商標)、ZigBee等がある。無線局1は、ユーザデータを含む無線周波数信号R1を中継局2との間で送受信する。
中継局2は、近距離無線局1と接続するためのWPANインタフェースと、基地局50に接続するためのWWANインタフェースを有する。WWANは、基地局及び移動局の間の無線アクセスネットワークと、一般的には有線伝送路により構築されるコアネットワークによって構築される広域な無線ネットワークの総称である。例えば、WWANには、3GPP(Third Generation Partnership Project)により標準化が進められている3G携帯電話網(WCDMA:Wideband CDMA、CDMA2000、LTE:Long Term Evolution)及び4G携帯電話網(IMT−Advanced)、IEEEで承認されたモバイルWiMAX等がある。中継局2は、WPANを経由して無線局1から受信したユーザデータを、無線周波数信号(RF2)に乗せて基地局50に中継する。また、中継局2は、基地局50から受信したユーザデータを、無線周波数信号(RF1)に乗せて無線局1に中継する。
中継局2は、ユーザデータの中継処理に際して、ユーザデータの誤り訂正復号化及び再符号化を行う中継モードと、誤り訂正復号化及び再符号化を省略し受信信号から復元した符号化データをそのまま中継する中継モードを切り替えることができる。以下では、誤り訂正復号化及び再符号化を行う中継モードを「通常モード」と呼び、これらの処理を省略する中継モードを「バイパスモード」と呼ぶ。
また、中継局2の中継モードの切り替えに対応するため、近距離無線局1は、ユーザデータの伝送路符号化及び復号化に用いる伝送路符号化規則を、WPANに適合した規則とWWANに適合した規則との間で切り換えることができる。以下では、WPANに適合した符号化規則を用いて伝送路符号化及び復号化を行う無線局1の通信モードを、中継局2の中継モードに対する呼称に対応させて「通常モード」と呼ぶ。一方、WWANに対応した符号化規則を用いて伝送路符号化及び復号化を行う無線局1の通信モードを「バイパスモード」と呼ぶ。
続いて以下では、通常モードとバイパスモードの切り替えに対応した無線局1及び中継局2の構成例について図2〜7Bを用いて説明する。
図2は、近距離無線局1の構成例を示すブロック図である。図2において、WPAN伝送路コーデック10は、WPANに適合した伝送路符号化規則に基づいて、送信データに対する伝送路符号化と、受信データに対する伝送路復号化を行う。伝送路符号化の典型例にFEC符号化方式がある。FEC符号化方式として、ブロック符号化もしくは畳み込み符号化またはこれらを組み合わせた方式、畳み込み符号化の発展形としてのターボ符号化などが知られている。符号化方式及びその符号化率の選択は、無線伝送路の特性、必要な伝送速度、遅延許容量等の様々な要因を考慮して決定される。
WWAN伝送路コーデック11は、WWANに適合した伝送路符号化規則に基づいて、送信データに対する伝送路符号化と、受信データに対する伝送路復号化を行う。伝送路符号化/復号化の規則が異なる点を除き、コーデック11の主要な構成は、上述したコーデック10と同様とすればよい。
WPAN送受信部(無線TX/RX)12は、コーデック10又は11によって符号化された符号化データ列を送信シンボル列に変換し、送信シンボル列を搬送波周波数と掛け合わせて無線周波数信号(RF1)を生成する。生成された無線周波数信号は、アンテナ13から出力される。また、WPAN送受信部12は、アンテナ13により受信された無線周波数信号から符号化データ列を復調し、これをコーデック10又は11に供給する。
モード制御部14は、通常モードとバイパスモードの切り替えを制御する。通常モードでは、中継局2を経由してWWANに転送されるユーザデータは、WPAN伝送路コーデック11により符号化される。一方、バイパスモードでは、ユーザデータは、WWAN伝送路コーデック11により符号化される。中継局2を経由してWWANから受信されるユーザデータについても同様である。
なお、バイパスモードを使用する場合であっても、WPANの制御ために無線局1と中継局2との間で転送される制御データの符号化/復号化は、WPANに適合したコーデック10が行えばよい。WPANの制御ために無線局1と中継局2との間で転送される制御データには、例えば、データ部分の伝送速度を指定する情報、変調方式を指定する情報、符号化方式を指定する情報、これらの制御に必要なフィードバック情報等が含まれる。例えば、UWBの場合、PLCPヘッダの符号化/復号化は、バイパスモードを使用する場合にも継続的にWPAN伝送路コーデック10が行えばよい。
上述した、伝送路コーデック10の構成例を図4に示す。FECエンコーダ1000は、WPANに適合したFEC符号化方式によって送信データを符号化する。FECエンコーダ1000では、所望の符号化率を達成するために、レートマッチング(間引き)処理を行ってもよい。インタリーバ1001は、エンコーダ1000によって生成された符号化データ列のビット順序の並べ替え(インタリービング)を行う。インタリーバ1001は、WPANに適合したビット置換規則に従ってインタリービングを実行する。
デインタリーバ1004は、受信したRF信号から復調された符号化データ列に対してインタリービングの逆処理(デインタリービング)を行うことにより、ビット順序を元に戻す。誤り訂正デコーダ1003は、送信側で施されたFEC符号化に基づいて受信データの誤り訂正を行い、受信データを復元する。なお、伝送路コーデック10は、伝送路符号化/復号化のみを行い、インタリービング/デインタリービングを省略してもよい。インタリービング/デインタリービングは、バースト誤りに対処するために無線通信において一般的に採用されているが省略も可能である。
次に、WPAN送受信部12の構成例について図5を用いて説明する。図5は、一例としてOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式の無線送受信部12を示している。OFDMを採用するWPANには、例えば、UWB、ワイヤレスUSB(Universal Serial Bus)等がある。
マルチプレクサ1200は、コーデック10又は11によって符号化されたユーザデータと、コーデック10によって符号化された制御データ/制御チャネルを多重化する。シンボルマッパ1201は、マルチプレクサから供給される符号化データ列を複素シンボル列に変換する。シンボルマッパ1201によるマッピングは、WPANが採用する変調方式に従って行われる。
IFFT部1202は、WPAN所定のFFTサイズに対応したN個のシンボルを一括変換し、N個のOFDMシンボルを生成する。また、IFFT部1202は、生成したOFDMシンボル間へのガードインターバル(サイクリック・プリフィックス)の挿入を行う。ガードインターバル挿入後のOFDMシンボルは、DAコンバータ1203によって連続信号に変換された後に直交変調部1204に供給される。
直交変調部1204は、ローカル発振器1206により生成される搬送波周波数信号とDAコンバータ1203から供給されるベースバンド信号を掛け合わせて無線周波数信号(RF1)を生成する。無線周波数信号は、送信パワーアンプ1205によって増幅された後にアンテナ13に供給される。
低雑音アンプ1207からデマルチプレクサ1212に至る信号経路では、アンテナ13により受信された無線周波数信号に対して上述した送信信号に対する処理と逆の処理が行われる。低雑音アンプ1207は、アンテナ13により受信された無線周波数信号を増幅して直交復調部1208に供給する。
直交復調部1208は、受信した無線周波数信号を搬送波周波数信号と掛け合わせることで、ベースバンド帯域にダウンコンバートする。ダウンコンバート後の受信信号は、ADコンバータ1209によりサンプリングされた後にFFT部1210に供給される。
FFT部1210は、サンプリング後の受信信号に対するFFT演算を実行することによってOFDM復調を行い、シンボル列を生成する。シンボルデマッパ1211は、FFT部1210によって生成された受信シンボル列に対する判定処理を行って、受信データ列を復調する。デマルチプレクサ1212は、ユーザデータと制御データを分離する。
なお、図5に示すWPAN送受信部12の構成が一例に過ぎないことはもちろんである。例えば、ベースバンド信号と無線周波数信号との変換は、中間周波数を経由して行われてもよい。また、WPAN送受信部12が、OFDM方式に限定されないことは勿論である。例えば、WPANがDS−SS(Direct Sequence Spread Spectrum)方式を採用している場合、変復調に関するWPAN送受信部12の基本構成は、図6に示すWCDMA用の無線送受信機とすればよい。
続いて以下では、中継局2の構成例について詳しく説明する。図3は、中継局2の構成例を示すブロック図である。WPAN送受信部21は、アンテナ20を介して無線局1のWPAN送受信部12との間で無線通信を行う。まず、通常モード時の動作について説明する。通常モードでは、WPAN送受信部21は、WPANに対応したコーデック22によって符号化された符号化データ列を送信シンボル列に変換し、送信シンボル列を搬送波周波数と掛け合わせて無線周波数信号(RF1)を生成する。また、WPAN送受信部21は、アンテナ20により受信された無線周波数信号から符号化データ列を復調し、これをコーデック22に供給する。
一方、バイパスモード時の動作は以下の通りである。バイパスモードでは、コーデック23及び22による誤り訂正復号及び再符号化が省略される。このため、WPAN送受信部21は、後述するWWAN送受信部24によって復調された符号化ユーザデータを入力して変調処理を行う。同様に、WPAN送受信部21によって受信信号から復調された符号化ユーザデータは、コーデック22及び23を経由せずにWWAN送受信部24に送られる。なお、WPAN送受信部21とWWAN送受信部24との間でのデータ送受信は、処理タイミングの調整のためにデータバッファ(不図示)を介して行えばよい。
WWAN送受信部24は、アンテナ25を介して基地局50との間で無線通信を行う。通常モードでは、WWAN送受信部24は、WWANに対応したコーデック23との間で符号化ユーザデータの送受を行う。一方、バイパスモードでは、WWAN送受信部24によって受信信号から復調された符号化ユーザデータは、コーデック23及び22を経由せずにWPAN送受信部21に送られる。
なお、バイパスモードを使用する場合であっても、WPANの制御ために無線局1と中継局2との間で転送される制御データの符号化/復号化は、WPANに適合したコーデック22によって行われる。このため、WPAN送受信部21によって復調された符号化された制御データは、WPANに対応したコーデック22に送られる。同様に、WWAN送受信部24によって復調された符号化された制御データは、WWANに対応したコーデック23に送られる。例えば、WWANがWCDMAである場合、WWANに関する制御データには、PILOTビット、TFCIビット、FBIビット等が含まれる。TFCIビットは、上りリンクのトランスポートチャネル多重数、チャネルフォーマットを示す情報である。FBIビットは、送信電力制御(TPC:transmission power control)に関する応答情報である。
モード制御部26は、通常モードとバイパスモードの切り替えを制御する。モード制御部26による通信モード切り替え判定の具体例については後述する。
次に、WWAN送受信部24の構成例について図6を用いて説明する。図6は、一例としてDS−SS方式、具体的にはWCDMA方式の無線送受信部12を示している。マルチプレクサ2400は、符号化されたユーザデータと符号化された制御データ/制御チャネルを多重化する。シンボルマッパ2401は、マルチプレクサ2400から供給される符号化データ列を複素シンボル列に変換する。シンボルマッパ2401によるマッピングは、WCDMAの1次変調方式に従って行われる。
拡散部2402は、シンボルマッパ2401により生成されたシンボル列に拡散コードを掛け合わせることにより拡散変調を行う。拡散変調後のシンボル列は、DAコンバータ2403により連続信号に変換された後に直交変調部2404に供給される。
直交変調部2404は、ローカル発振器2406により生成される搬送波周波数信号とDAコンバータ2103から供給されるベースバンド信号を掛け合わせて無線周波数信号(RF2)を生成する。無線周波数信号は、送信パワーアンプ2405によって増幅された後にアンテナ25に供給される。
低雑音アンプ2407からデマルチプレクサ2412に至る信号経路では、アンテナ25により受信された無線周波数信号に対して上述した送信信号に対する処理と逆の処理が行われる。低雑音アンプ2407は、アンテナ25により受信された無線周波数信号を増幅して直交復調部2408に供給する。
直交復調部2408は、受信した無線周波数信号を搬送波周波数信号と掛け合わせることで、ベースバンド帯域にダウンコンバートする。ダウンコンバート後の受信信号は、ADコンバータ2409によりサンプリング(つまり符号判定)された後に逆拡散部2410に供給される。
逆拡散部2410は、ADコンバータ2409によってサンプリングされたベースバンド信号に対する逆拡散処理を行い、受信シンボル列を生成する。逆拡散部2410は、例えばマッチドフィルタを用いて構成される。シンボルデマッパ2411は、逆拡散部2410によって生成された受信シンボル列に対する判定処理を行って、受信データ列を復調する。デマルチプレクサ2412は、ユーザデータと制御データを分離する。
図7A及び7Bは、近距離無線局1から送信されるユーザデータが基地局50に転送される際の信号転送経路を、通常モード及びバイパスモードそれぞれの場合について示した概念図である。図7Aに示すように、通常モードでは、WPANに対応した伝送路復号化及びWWANに対応した再符号化が中継局2によって実行される。一方、図7Bに示すバイパスモードでは、これらの伝送路復号化及び再符号化が省略される。
上述したように、本実施の形態にかかる中継局2は、中継するユーザデータに対する伝送路復号化及び再符号化を省略できる。このため、伝送路復号化及び再符号化に伴う消費電力を削減することができる。また、中継局2は、伝送路復号化及び再符号化を省略しない通常モードと省略するバイパスモードとを切り替え可能である。例えば、中継局2は、WPAN区間の伝送路品質が低い場合に通常モードを選択すればよい。これにより、WPAN区間での符号誤りの多発に起因して実効的な通信速度が低下することを防止できる。
続いて以下では、通常モードとバイパスモードの間の変更処理について図8〜10を用いて説明する。図8は、モード制御部14及び26によるモード変更判定の具体例を示すフローチャートである。ステップS101では、モード制御部14(26)は、WPAN区間の伝送路品質を取得する。例えば無線局1の場合、伝送路品質としては、直交復調部1208又はADコンバータ1209において得られるRSSI(Received Signal Strength Indicator)、シンボルデマッパ1211において得られるLQI(Link Quality Indicator)、WPAN伝送路コーデック10において得られる符号誤り率(BER:Bit Error Rate)等を取得すればよい。なお、伝送路品質の測定は、上述したRSSI、LQI及びBERのいずれか1つのみではなく、2つ以上の指標について行ってもよい。
ステップS102では、モード制御部14(26)は、伝送路品質のレベルが予め定められた閾値を超えるか否かを判定する。品質レベルが閾値を超えて良好な場合、モード制御部14(26)は、バイパスモードへの変更を決定する(S103)。一方、伝送路品質レベルが基準を満たさない(閾値を下回る)場合、モード制御部14(26)は、通常モードへの変更を決定する(S104)。なお、上述した伝送路品質は、一般的に、WPAN区間の通信距離と相関を有している。このため、ステップS102における判定は、無線局1と中継局2との通信距離(近接度)を判定していると言い換えることもできる。
図8に示した判定処理は、WPAN伝送路を伝搬した無線信号を受信する装置側で行えばよい。例えば、無線局1から中継局2へ向かう上り方向では、中継局2のモード制御部26が伝送路品質を計測し、モード変更判定を行えばよい。また、中継局2から無線局1へ向かう下り方向では、無線局1のモード制御部14が伝送路品質を計測し、モード変更判定を行えばよい。
また、モード変更判定は、無線局1又は中継局2のいずれか一方が集中的に行ってもよい。例えば、無線局1のモード制御部14が集中的に行う場合であれば、中継局2は伝送路品質の測定結果を無線局1に送信すればよい。また、無線局1のモード制御部14は、下り伝送路の品質が良好である場合に、下り方向と上り方向をまとめて通常モードからバイパスモードに切り替えてもよい。
次に、無線局1から中継局2へ向かう上り方向のデータ送信を通常モードからバイパスモードに切り替える際の動作について図9及び10を用いて具体的に説明する。図9は、近距離無線局1及び中継局2の相互作用を示すシーケンス図である。図10は、図9に対応したデータ送受信タイミングを示す図である。データ送受信に関する符号201TX/RX〜208TX/RXは、図9と図10とで相互に対応している。図9及び10において、"TX"はデータ送信を意味し、"RX"はデータ受信を意味する。
図9のシーケンス図の先頭部分では、無線局1と中継局2との間でWPANのビーコン201及び202が通常モードで送受信される。次に、無線局1は、WPANの伝送路符号化規則に従って符号化されたデータ203を中継局2に送信する。次に、タイミング204において、中継局2は、無線局1からのデータ受信結果に基づいてバイパスモードへの変更可否を判定する。次に、中継局2は、WWANの伝送路符号化規則に従って符号化されたデータ205を基地局50に送信する。
タイミング204においてバイパスモードへの変更を判定した場合、中継局2は、WWAN符号化によるデータ送信許可206を無線局1に送信する。WWAN符号化によるデータ送信許可206を受信した無線局1は、WWANの伝送路符号化規則に従ってユーザデータを符号化し、このデータ207を中継局2に送信する。中継局2は、無線局1から受信した符号化されたデータ207をバイパスモードで基地局50に送信する(データ208)。
図8〜10を用いて説明したモード変更例によれば、WPAN伝送路の品質レベルに応じて通信モードの変更を行うことができる。WPAN伝送路の品質レベルが所定の基準を満たすことを条件としてバイパスモードに遷移することによって、バイパスモードの利用をWPAN伝送路品質が良好な場合に限定できる。WPAN伝送路品質が良好な場合とは、例えば、無線局1と中継局2が十分に近接して配置されている場合である。これにより、無線局1及び中継局2は、WPAN区間での誤り発生に起因して実効的な通信速度が低下することを防止できる。
ところで、上述したモード制御部14及び26によるモード変更判定処理は、ASIC、DSP等の半導体処理装置を用いて実現してもよい。また、このモード変更判定処理は、無線送受信部12、21又は24、コーデック10、11、22又は23と共通のASIC、DSPとして実現してもよい。
また、モード変更判定処理は、図8を用いて説明した判定手順を記述した制御プログラムをマイクロプロセッサ等のコンピュータに実行させることによって実現してもよい。この制御プログラムは、様々な種類の記憶媒体に格納することが可能であり、また、通信媒体を介して伝達されることが可能である。ここで、記憶媒体には、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD、ROMカートリッジ、バッテリバックアップ付きRAMメモリカートリッジ、フラッシュメモリカートリッジ、不揮発性RAMカートリッジ等が含まれる。また、通信媒体には、電話回線等の有線通信媒体、マイクロ波回線等の無線通信媒体等が含まれ、インターネットも含まれる。
<その他の実施の形態>
上述した発明の実施の形態1では、無線局1及び中継局2の双方向についてバイパスモードへの切り替えが可能な構成例について説明した。しかしながら、通常モードとバイパスモードとの切り替えは、上り方向と下り方向のいずれか一方向についてのみ行ってもよい。
また、上述した発明の実施の形態1では、中継局2が、WPANとWWANとの間でデータ中継を行う場合について説明した。しかしながら、中継局2がデータ中継を行うネットワークの組み合わせは特に限定されるものではない。例えば、中継局2は、WPANとWLANとの間でデータ中継を行ってもよい。また、中継局2は、WLANとWWANとの間でデータ中継を行ってもよい。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、2008年12月11日に出願された日本出願特願2008−315240を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
1 近距離無線局
2 中継局
10 WPAN伝送路コーデック
11 WWAN伝送路コーデック
12 WPAN送受信部
13 アンテナ
14 モード制御部
20 アンテナ
21 WPAN送受信部
22 WPAN伝送路コーデック
23 WWAN伝送路コーデック
24 WWAN無線送受信部
25 アンテナ
26 モード制御部
50 基地局
1000 FECエンコーダ
1001 インタリーバ
1002 デインタリーバ
1003 誤り訂正デコーダ
1200 マルチプレクサ
1201 シンボルマッパ
1202 IFFT部
1203 DAコンバータ
1204 直交変調部
1205 送信パワーアンプ
1206 ローカル発振器
1207 低雑音アンプ
1208 直交復調部
1209 ADコンバータ
1210 FFT部
1211 シンボルデマッパ
1212 デマルチプレクサ
2400 マルチプレクサ
2401 シンボルマッパ
2402 拡散部
2403 DAコンバータ
2404 直交変調部
2405 送信パワーアンプ
2406 ローカル発振器
2407 低雑音アンプ
2408 直交復調部
2409 ADコンバータ
2410 逆拡散部
2411 シンボルデマッパ
2412 デマルチプレクサ

Claims (30)

  1. 送信データを含む第1の無線周波数信号を生成して第1の無線伝送路に送信する送信装置と、
    前記第1の無線伝送路を介して前記第1の無線周波数信号を受信するとともに、前記送信データを含む第2の無線周波数信号を生成して第2の無線伝送路に中継送信する中継装置と、を備え、
    前記送信装置は、第1の送信モードと第2の送信モードとの間で切り替え可能であり、
    前記第1の送信モードは、第1の符号化規則に従った伝送路符号化を前記送信データに対して行った後に前記第1の無線伝送路に送信するモードであり、
    前記第2の送信モードは、前記第1の符号化規則とは異なる第2の符号化規則に従った伝送路符号化を前記送信データに対して行った後に前記第1の無線伝送路に送信するモードであり、
    前記中継装置は、前記第1の送信モードに対応した第1の中継モードと前記第2の送信モードに対応した第2の中継モードとの間で切り替え可能であり、
    前記第1の中継モードは、前記第1の無線周波数信号から復調された受信データ列に対して前記第1の符号化規則に対応した伝送路復号化を行うとともに、復号化後のデータ列に対して前記第2の符号化規則に従った伝送路符号化を実行した後に前記第2の無線伝送路に送信するモードであり、
    前記第2の中継モードは、前記第1の符号化規則に対応した伝送路復号化及び前記第2の符号化規則に従った伝送路符号化を省略して、前記受信データ列を前記第2の無線伝送路に送信するモードであ
    前記送信装置及び前記中継装置は、(a)前記第1の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合、又は(b)前記送信装置及び前記中継装置の間の通信距離が予め定められた距離以下となる場合に、前記第1の送信モード及び前記第1の中継モードから前記第2の送信モード及び第2の中継モードにそれぞれ遷移する、
    無線中継システム。
  2. 前記中継装置は、前記第1の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合に、前記第1の中継モードから前記第2の中継モードに切り替える、請求項1に記載の無線中継システム。
  3. 前記送信装置は、前記中継装置における中継モードの切り替えに応答して、前記第1の送信モードと前記第2の送信モードの切り替えを行う、請求項2に記載の無線中継システム。
  4. 前記送信装置は、前記第1の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合に、前記第1の送信モードから前記第2の送信モードに切り替える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の無線中継システム。
  5. 前記中継装置は、前記送信装置における送信モードの切り替えに応答して、前記第1の中継モードと前記第2の中継モードの切り替えを行う、請求項4に記載の無線中継システム。
  6. 前記第2の送信モードにおいて、前記送信装置は、前記第1の無線伝送路の制御のために前記中継装置に送信する制御データに対しては前記第1の符号化規則に従った伝送路符号化を継続する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の無線中継システム。
  7. 前記第2の中継モードにおいて、前記中継装置は、前記第1の無線伝送路の制御のために前記送信装置から受信する制御データに対しては前記第1の符号化規則に従った伝送路復号化を継続する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の無線中継システム。
  8. 前記送信装置及び前記中継装置の間の通信距離が予め定められた距離以下となる場合に、前記送信装置及び前記中継装置は、前記第1の送信モード及び前記第1の中継モードから前記第2の送信モード及び第2の中継モードにそれぞれ遷移する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の無線中継システム。
  9. 前記送信装置は、
    前記第1又は前記第2の符号化規則を選択的に用いて前記送信データを伝送路符号化する第1の符号化手段と、
    前記第1の符号化手段によって伝送路符号化された第1の符号化データ列を、第1の送信シンボル列に変換する第1のマッピング手段と、
    前記第1の送信シンボル列を第1の搬送波と掛け合わせて前記第1の無線周波数信号を生成し、前記第1の無線伝送路に送信する第1の無線送信手段と、を備え、
    前記中継装置は、
    前記第1の無線伝送路を介して受信された前記第1の無線周波数信号から受信シンボル列を抽出する受信手段と、
    前記受信シンボル列から前記受信データ列を復調するデマッピング手段と、
    前記第1の符号化規則に対応した伝送路復号化を前記受信データ列に対して行い、前記送信データを復元する復号化手段と、
    前記復号化手段によって復元された前記送信データに対して、前記第2の符号化規則に従って伝送路符号化を行う第2の符号化手段と、
    前記第2の符号化手段によって伝送路符号化された第2の符号化データ列および前記デマッピング手段によって復調された前記受信データ列のいずれか一方を選択的に入力し、入力されたデータ列を前記第2の無線伝送路に対応した第2の送信シンボル列に変換する第2のマッピング手段と、
    前記第2の送信シンボル列を第2の搬送波と掛け合わせて前記第2の無線周波数信号を生成し、前記第2の無線伝送路に送信する第2の無線送信手段と、を備え、
    前記第1の符号化手段が前記第1の符号化規則による伝送路符号化を行う場合に、前記第2のマッピング手段は前記第2の符号化データ列から前記第2の送信シンボル列を生成し、
    前記第1の符号化手段が前記第2の符号化規則による伝送路符号化を行う場合に、前記第2のマッピング手段は前記受信データ列から前記第2の送信シンボル列を生成する、
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の無線中継システム。
  10. 前記中継装置は、携帯電話端末である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の無線中継システム。
  11. 前記第1の無線伝送路は、無線PAN(Personal Area Network)又は無線LAN(Local Area Network)であり、
    前記第2の無線伝送路は、前記第1の無線伝送路より遠距離通信が可能な無線通信網である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の無線中継システム。
  12. 前記第1の符号化規則は、UWB(Ultra Wide band)に適応しており、
    前記第2の符号化規則は、無線LAN、モバイルWiMAX、W−CDMA、CDMA2000、LTE及びIMT−Advancedの少なくとも1つに適応している、請求項1〜10のいずれか1項に記載の無線中継システム。
  13. 第1の無線伝送路を介して第1の無線周波数信号を受信するとともに、前記第1の無線周波数信号に含まれていた送信データを含む第2の無線周波数信号を生成して第2の無線伝送路に中継送信する中継装置と、
    前記第2の無線伝送路を介して前記第2の無線周波数信号を受信する受信装置と、を備え、
    前記中継装置は、第1の中継モードと第2の中継モードとの間で切り替え可能であり、
    前記第1の中継モードは、前記第1の無線周波数信号から復調された受信データ列に対して第1の符号化規則に対応した伝送路復号化を行うとともに、復号化後のデータ列に対して前記第1の符号化規則とは異なる第2の符号化規則に従った伝送路符号化を実行した後に前記第2の無線伝送路に送信するモードであり、
    前記第2の中継モードは、前記第1の符号化規則に対応した伝送路復号化及び前記第2の符号化規則に従った伝送路符号化を省略して、前記受信データ列を前記第2の無線伝送路に送信するモードであり、
    前記受信装置は、前記第1の中継モードに対応した第1の受信モードと前記第2の中継モードに対応した第2の受信モードとの間で切り替え可能であり、
    前記第1の受信モードは、前記第2の無線周波数信号から復調されたデータ列に対して前記第2の符号化規則に対応した伝送路復号化を行うことにより、前記送信データを復元するモードであり、
    前記第2の受信モードは、前記第2の無線周波数信号から復調されたデータ列に対して前記第1の符号化規則に対応した伝送路復号化を行って前記送信データを復元するモードであ
    前記受信装置及び前記中継装置は、(a)前記第2の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合、又は(b)前記受信装置及び前記中継装置の間の通信距離が予め定められた距離以下となる場合に、前記第1の受信モード及び前記第1の中継モードから前記第2の受信モード及び第2の中継モードにそれぞれ遷移する、
    無線中継システム。
  14. 前記受信装置及び前記中継装置は、前記第2の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合に、前記第1の受信モード及び前記第1の中継モードから前記第2の受信モード及び第2の中継モードにそれぞれ遷移する、請求項13に記載の無線中継システム。
  15. 前記受信装置は、前記中継装置における中継モードの切り替えに応答して、前記第1の受信モードと前記第2の受信モードの切り替えを行う、請求項13又は14に記載の無線中継システム。
  16. 前記中継装置は、前記受信装置における受信モードの切り替えに応答して、前記第1の中継モードと前記第2の中継モードの切り替えを行う、請求項13〜15のいずれか1項に記載の無線中継システム。
  17. 前記第2の受信モードにおいて、前記受信装置は、前記第2の無線伝送路の制御のために前記中継装置から受信する制御データに対しては前記第2の符号化規則に対応した伝送路復号化を継続する、請求項13〜16のいずれか1項に記載の無線中継システム。
  18. 前記第2の中継モードにおいて、前記中継装置は、前記第2の無線伝送路の制御のために前記受信装置に送信する制御データに対しては前記第2の符号化規則に従った伝送路符号化を継続する、請求項13〜17のいずれか1項に記載の無線中継システム。
  19. 第1の無線伝送路を介して第1の無線周波数信号を受信するとともに、前記第1の無線周波数信号に含まれていた送信データを含む第2の無線周波数信号を生成して第2の無線伝送路に中継送信する中継装置であって、
    第1の中継モードと第2の中継モードとを切り替え可能な中継手段と、
    前記第1及び第2の中継モードの切り替えを制御する制御手段と、を備え、
    前記第1の中継モードは、前記第1の無線周波数信号から復調された受信データ列に対して第1の符号化規則に対応した伝送路復号化を行うとともに、復号化後のデータ列に対して前記第1の符号化規則とは異なる第2の符号化規則に従った伝送路符号化を実行した後に前記第2の無線伝送路に送信するモードであり、
    前記第2の中継モードは、前記第1の符号化規則に対応した伝送路復号化及び前記第2の符号化規則に従った伝送路符号化を省略して、前記受信データ列を前記第2の無線伝送路に送信するモードであり、
    前記制御手段は、(a)前記第1の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合、(b)前記第1の無線周波数信号を送信する送信装置と前記中継装置との間の通信距離が予め定められた距離以下となる場合、(c)前記第2の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合、又は(d)前記中継装置と前記第2の無線周波数信号を受信する受信装置との間の通信距離が予め定められた距離以下となる場合に、前記第1の中継モードから第2の中継モードに切り替える、
    中継装置。
  20. 前記第2の中継モードにおいて、前記中継手段は、前記第1の無線周波数信号に含まれる前記第1の無線伝送路に関する制御データに対しては前記第1の符号化規則に従った伝送路復号化を継続する、請求項19に記載の中継装置。
  21. 前記中継手段は、
    前記第1の無線周波数信号から受信シンボル列を抽出する受信手段と、
    前記受信シンボル列から受信データ列を復調するデマッピング手段と、
    前記第1の符号化規則に対応した伝送路復号化を前記受信データ列に対して行い、前記送信データを復元する復号化手段と、
    前記復号化手段によって復元された前記送信データに対して、前記第2の符号化規則に従って伝送路符号化を行う符号化手段と、
    前記符号化手段によって伝送路符号化された符号化データ列および前記デマッピング手段によって復調された前記受信データ列のいずれか一方を選択的に入力し、入力されたデータ列を前記第2の無線伝送路に対応した送信シンボル列に変換するマッピング手段と、
    前記送信シンボル列を搬送波と掛け合わせて前記第2の無線周波数信号を生成し、前記第2の無線伝送路に送信する無線送信手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記符号化データ列及び前記受信データ列のいずれを前記送信シンボル列の生成に使用するかを切り替える、
    請求項19又は20に記載の中継装置。
  22. 前記制御手段は、前記第1又は第2の無線伝送路の品質レベルに応じて、前記送信シンボル列の生成に使用するデータ列を決定する、請求項21に記載の中継装置。
  23. 前記制御手段は、前記受信装置又は前記送信装置の通信モードの切り替えに応じて、前記送信シンボル列の生成に使用するデータ列を決定する、請求項21に記載の中継装置。
  24. 前記第1の無線伝送路は、無線PAN(Personal Area Network)又は無線LAN(Local Area Network)であり、
    前記第2の無線伝送路は、前記第1の無線伝送路より遠距離通信が可能な無線通信網であり、
    前記制御手段は、(a)前記第1の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合、又は(b)前記第1の無線周波数信号を送信する送信装置と前記中継装置との間の通信距離が予め定められた距離以下となる場合に、前記第1の中継モードから第2の中継モードに切り替える、
    請求項19〜23のいずれか1項に記載の中継装置。
  25. 前記第2の無線伝送路は、無線PAN(Personal Area Network)又は無線LAN(Local Area Network)であり、
    前記第1の無線伝送路は、前記第2の無線伝送路より遠距離通信が可能な無線通信網であり、
    前記制御手段は、(c)前記第2の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合、又は(d)前記中継装置と前記第2の無線周波数信号を受信する受信装置との間の通信距離が予め定められた距離以下となる場合に、前記第1の中継モードから第2の中継モードに切り替える、
    請求項19〜23のいずれか1項に記載の中継装置。
  26. 第1の無線伝送路を介して送信データを含む第1の無線周波数信号を受信するとともに、前記送信データを含む第2の無線周波数信号を生成して第2の無線伝送路に中継送信する中継装置のデータ中継方法であって、
    (a)前記第1の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合、(b)前記第1の無線周波数信号を送信する送信装置と前記中継装置との間の通信距離が予め定められた距離以下となる場合、(c)前記第2の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合、又は(d)前記中継装置と前記第2の無線周波数信号を受信する受信装置との間の通信距離が予め定められた距離以下となる場合に、第1の中継モードから第2の中継モードへ切り替える第1のステップを備え、
    前記第1の中継モードは、前記第1の無線周波数信号から復調された受信データ列に対して第1の符号化規則に対応した伝送路復号化を行うとともに、復号化後のデータ列に対して前記第1の符号化規則とは異なる第2の符号化規則に従った伝送路符号化を実行した後に前記第2の無線伝送路に送信するモードであり、
    前記第2の中継モードは、前記第1の符号化規則に対応した伝送路復号化及び前記第2の符号化規則に従った伝送路符号化を省略して、前記受信データ列を前記第2の無線伝送路に送信するモードである、
    データ中継方法。
  27. 前記第1のステップは、前記第1又は第2の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合に、前記第1の中継モードから前記第2の中継モード切り替えることを備える、請求項26に記載の方法。
  28. 前記送信装置又は前記受信装置の通信モードの切り替えに応答して、前記第1の中継モードから前記第2の中継モード切り替える第2のステップをさらに備える、請求項26に記載の方法。
  29. 前記第1の無線伝送路は、無線PAN(Personal Area Network)又は無線LAN(Local Area Network)であり、
    前記第2の無線伝送路は、前記第1の無線伝送路より遠距離通信が可能な無線通信網であり、
    前記第1のステップは、(a)前記第1の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合、又は(b)前記第1の無線周波数信号を送信する送信装置と前記中継装置との間の通信距離が予め定められた距離以下となる場合に、前記第1の中継モードから第2の中継モードに切り替えることを備える、
    請求項26〜28のいずれか1項に記載の方法。
  30. 前記第2の無線伝送路は、無線PAN(Personal Area Network)又は無線LAN(Local Area Network)であり、
    前記第1の無線伝送路は、前記第2の無線伝送路より遠距離通信が可能な無線通信網であり、
    前記第1のステップは、(c)前記第2の無線伝送路の品質が予め定められた品質レベルを超えて良好である場合、又は(d)前記中継装置と前記第2の無線周波数信号を受信する受信装置との間の通信距離が予め定められた距離以下となる場合に、前記第1の中継モードから第2の中継モードに切り替えることを備える、
    請求項26〜28のいずれか1項に記載の方法。
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