JP5582238B2

JP5582238B2 - 無線通信システム、無線通信方法および中継装置

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Publication number: JP5582238B2
Application number: JP2013182098A
Authority: JP
Inventors: 高義大出; 一央大渕
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2029-01-29
Also published as: JP2014003696A

Description

本発明は無線通信システム、無線通信方法および中継装置に関する。無線通信システムとして、例えば、移動体通信システムや無線LAN（Local Area Network）が含まれる。

近年、携帯電話機などの移動局通信の規格として、LTE（Long Term Evolution）と呼ばれる新しい高速通信サービスが見込まれており、更にLTEの改良版であるLTE−Advancedシステムが、3GPP（3rd Generation Partnership Project）において議論が行われている。

また、LTE−Advancedシステムは、ITU−R（International Telecommunication Union Radio communications sector）において検討することが決まったIMT（International Mobile Telecommunication）−2000システムの改良版であるIMT−Advancedシステムとして提案することも目的としている。

なお、IMT−2000システムの代表的なものには、W−CDMA（Wideband−Code Division Multiple Access）、CDMA one及びWiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access）がある。

LTE−Advancedシステムでは、LTEシステムを基にして、上り／下りの帯域幅の拡幅、上りMIMO（Multiple Input Multiple Output）、MBMS（Multimedia Broadcast Multicast Service）、無線基地局と移動局間に置かれる中継局（リレー局）の導入などが検討されている。

以下、リレー局について説明する。リレー局は、例えば、無線基地局のサービスエリア範囲の拡大（Cell extension）や不感エリア（Dead spot）対策のために、無線基地局と移動局の間に設置される。

図１８はサービスエリア範囲の拡大を示す図である。無線基地局１００のセル１００ａの外側に移動局１２０が位置している。また、セル１００ａ内にリレー局１１０が設置されており、リレー局１１０が中継可能なエリアを中継エリア１１０ａとし、移動局１２０は、中継エリア１１０ａ内に位置している。

リレー局１１０が存在しなければ、移動局１２０はセル１００ａ外に位置するので、無線基地局１００と通信できない。しかし、リレー局１１０が設置されて、リレー局１１０の中継エリア１１０ａ内に移動局１２０が存在すれば、移動局１２０がセル１００ａ外であっても、リレー局１１０を介して無線中継が行われることになり、無線基地局１００と移動局１２０との通信が可能になる。

図１９は不感エリア対策を示す図である。無線基地局１００のセル１００ａ内にリレー局１１０が設置し、セル１００ａ内には、不感エリア１１０ｂが存在して、不感エリア１１０ｂ内に移動局１２０が位置している。また、リレー局１１０の中継エリア１１０ａは、不感エリア１１０ｂをカバーしているとする。

リレー局１１０が存在しなければ、移動局１２０が不感エリア１１０ｂ内に位置すると、無線基地局１００との通信は困難となる。しかし、リレー局１１０が設置されて、リレー局１１０の中継エリア１１０ａが不感エリア１１０ｂをカバーしていれば、移動局１２０が不感エリア１１０ｂ内にあっても、リレー局１１０を介して無線中継が行われることになり、無線基地局１００と移動局１２０との通信が可能になる。

従来の無線技術として、待ち受け時には、広帯域及び中帯域信号用の受信回路の電源を停止し、呼び出し時には、広帯域及び中帯域信号用の受信回路の電源を供給して、バッテリーセービングを行う技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開平８−２７５２４３号公報（段落番号〔０１６１〕〜〔０１７４〕、第１２図）

リレー局は、その導入目的からサービスエリアは小さい。このため、リレー局を介して通信する移動局は、通常の無線基地局のサービスエリアと比較して少数であると考えられる。また、深夜や早朝においても、リレー局を介して通信する移動局は減少することが一般的であり、更にはリレー局を介して通信する移動局が存在しない可能性もある。

このようにリレー局を使用する移動局が少ない（または存在しない）場合があるため、リレー局を常時稼働することは、消費電力を無駄に要してしまうといった問題があった。
したがって、リレー局の電源制御（電源ON／OFFまたは間欠動作制御など）が必要であるが、リレー局が独自の判断で電源制御を実行してしまうと、無線基地局や移動局からみて通信先が知らぬ間になくなっていることとなり、障害（例えば接続不可能となるなど）の原因となる。更に、独自判断で電源制御を実行してしまうと、リレー局が使用していたリソースを利用することができなくなる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、リレー局の電源制御を効率よく行って消費電力の低減化を図った無線通信システム、無線通信方法および中継装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、無線通信システムが提供される。無線通信システムは、無線基地局と、前記無線基地局と中継局を介して通信を行う移動局と、前記無線基地局と前記移動局との中継通信を行うための複数の送信部および受信部を有する前記中継局とを備え、前記中継局は、前記移動局の数が１以上かつ所定数以下になったことを検知した場合に、前記移動局との通信のための送信部および受信部に加え、前記無線基地局との通信のための送信部および受信部に係る電源のオフ、間欠動作または省電力動作の少なくとも１つの電源制御を個別に行うかを判断し、電源制御タイミング情報にもとづいて前記電源制御を行う電源制御部と、前記電源制御の判断結果を前記無線基地局および前記移動局に通知し、前記無線基地局から通知された前記電源制御タイミング情報を前記移動局に通知する中継局側通知部と、を有し、前記無線基地局は、前記中継局からの前記判断結果の通知を受けて、通常電源動作から前記電源制御へ移行する際の前記電源制御タイミング情報を前記中継局に通知する基地局側通知部を有し、前記移動局は、前記判断結果と前記電源制御タイミング情報とを受信する受信部を有する。

消費電力の低減化を図る。

無線通信システムの構成例を示す図である。無線基地局の構成例を示す図である。リレー局の構成例を示す図である。移動局の構成例を示す図である。電源制御を説明するための図である。電源制御を説明するための図である。電源制御の動作シーケンスを示す図である。無線基地局の構成例を示す図である。リレー局の構成例を示す図である。移動局の構成例を示す図である。ハンドオーバを含む全体動作シーケンスを示す図である。リレー局の構成例を示す図である。通常通信時の無線リソース例を示す図である。帯域制限時の無線リソース例を示す図である。帯域制限時（接続移動局なしの場合）の無線リソース例を示す図である。電源制御から通常電源動作へ移行する際の動作シーケンスを示す図である。電源制御から通常電源動作へ移行する際の動作シーケンスを示す図である。サービスエリア範囲の拡大を示す図である。不感エリア対策を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システム１は、無線基地局１０と、無線基地局１０と通信を行う移動局３０と、無線基地局１０と移動局３０との中継通信を行う中継局（以下、リレー局）２０とを備える。

リレー局２０は、中継通信部２ａと電源制御部２ｂを含む。中継通信部２ａは、無線基地局１０と移動局３０との中継通信の送受信制御を行う。電源制御部２ｂは、無線基地局１０と通信する移動局３０の数を認識し、移動局３０の数が所定数以下になったことを検知した場合には、中継通信に係る電源のオフ、間欠動作または省電力動作の少なくとも１つの電源制御を行う。

次に無線基地局１０、リレー局２０及び移動局３０の構成について説明する。図２は無線基地局の構成例を示す図である。無線基地局１０−１は、アンテナａ１、上り無線部１１、電源制御通知情報抽出部１２、接続要求信号抽出部１３、無線回線制御部１４、無線回線制御信号作成部１５、電源制御通知情報作成部１６（タイミング信号通知部に該当）、下り無線部１７を備える。

上り無線部１１は、アンテナａ１を介して受信した、リレー局２０または移動局３０からの無線信号をダウンコンバートして、受信データを出力する。電源制御通知情報抽出部１２は、リレー局２０から電源制御通知情報（例えば、リレー局２０にて電源制御を行う旨の情報や電源制御開始タイミング情報）が送信された場合は、受信データから電源制御通知情報を抽出する。接続要求信号抽出部１３は、移動局３０やリレー局２０から、接続要求信号が送信された場合は、受信データから接続要求信号を抽出する。

無線回線制御部１４は、電源制御通知情報、移動局３０やリレー局２０からの接続要求信号、自無線基地局の接続要求信号にもとづき、無線回線制御を行う。無線回線制御信号作成部１５は、無線回線制御信号を作成して送信データに重畳する。

電源制御通知情報作成部１６は、電源制御通知情報（例えば、リレー局２０にて電源制御を実行させる際の電源制御開始タイミング情報）を作成し送信データに重畳する。下り無線部１７は、送信データをアップコンバートしてアンテナａ１を介して送信する。

図３はリレー局の構成例を示す図である。リレー局２０−１は、アンテナａ２、ａ３、上り送信部２１−１、下り受信部２１−２、上り接続要求信号抽出部２２ａ（信号抽出部に該当）、下り接続要求信号抽出部２２ｂ、無線回線制御部２３−１、無線回線制御信号作成部２３−２、電源制御通知情報抽出部２４、受信電力測定部２５、電源制御実行部２６、電源制御通知情報作成部２７、上り受信部２８−１、下り送信部２８−２を備える。なお、電源制御通知情報抽出部２４、受信電力測定部２５、電源制御実行部２６及び電源制御通知情報作成部２７は、図１の電源制御部２ｂに含まれる機能である。

下り受信部２１−２は、アンテナａ２を介して、無線基地局１０から送信された無線信号を受信してダウンコンバートし、下りデータを出力する。下り接続要求信号抽出部２２ｂは、下りデータに下り接続要求信号が含まれる場合は、下りデータから下り接続要求信号を抽出する。

無線回線制御部２３−１は、下り接続要求信号にもとづき、下りの無線回線制御を行う。無線回線制御信号作成部２３−２は、下り無線回線制御信号を作成し、下りデータに重畳する。

電源制御通知情報抽出部２４は、無線基地局１０から電源制御通知情報が送信された場合は、下りデータから電源制御通知情報を抽出し、電源制御実行部２６に電源制御タイミングを設定する。下り送信部２８−２は、無線回線制御信号と、電源制御通知情報作成部２７により作成された電源制御通知情報とが重畳された下りデータをアップコンバートして、アンテナａ３を介して、移動局３０へ送信する。

上り受信部２８−１は、アンテナａ３を介して、移動局３０から送信された無線信号を受信してダウンコンバートし、上りデータを出力する。受信電力測定部２５は、上りデータから受信電力を測定する。上り接続要求信号抽出部２２ａは、上りデータに上り接続要求信号が含まれる場合は、上りデータから上り接続要求信号を抽出する。

無線回線制御部２３−１は、上り接続要求信号にもとづき、上りの無線回線制御を行う。無線回線制御信号作成部２３−２は、上り無線回線制御信号を作成し、上りデータに重畳する。上り送信部２１−１は、無線回線制御信号と、電源制御通知情報作成部２７により作成された電源制御通知情報とが重畳された上りデータをアップコンバートして、アンテナａ２を介して、無線基地局１０へ送信する。

また、電源制御実行部２６は、移動局数閾値及び受信電力閾値が外部から任意に設定され、上り／下り接続要求信号、受信電力及びこれら閾値にもとづいて、電源制御を行う（電源制御の詳細動作は後述する）。電源制御対象の構成要素は、図中の破線矢印で示しており、例えば、上り送信部２１−１、下り受信部２１−２、上り受信部２８−１、下り送信部２８−２、無線回線制御信号作成部２３−２、上り接続要求信号抽出部２２ａ、下り接続要求信号抽出部２２ｂ、無線回線制御部２３−１、電源制御通知情報抽出部２４、受信電力測定部２５、電源制御通知情報作成部２７などがある。

図４は移動局の構成例を示す図である。移動局３０−１は、アンテナａ４、下り無線部３１−１、上り無線部３１−２、受信電力測定部３２、電源制御通知情報抽出部３３、回線接続制御部３４、接続要求信号作成部３５を備える。

下り無線部３１−１は、アンテナａ４を介して受信した、無線基地局１０またはリレー局２０からの無線信号をダウンコンバートして受信データを出力する。受信電力測定部３２は、受信データの電力を測定する。電源制御通知情報抽出部３３は、受信データに電源制御通知情報が含まれている場合は、受信データから電源制御通知情報を抽出する。回線接続制御部３４は、受信電力と電源制御通知情報にもとづき回線接続制御を行う。接続要求信号作成部３５は、上りの接続要求信号を作成して送信データに重畳する。上り無線部３１−２は、送信データをアップコンバートし、アンテナａ４を介して送信する。

次にリレー局２０における移動局数の算出方法について説明する。移動局３０がリレー局２０を介して無線基地局１０と通信するとき、リレー局２０が中継する移動局数を確認する方法としては、例えば、以下の３つの方法がある。

１．リレー局２０は、移動局３０からの受信電力（またはSINR（Signal to Interference plus Noise Ratio））を測定し、受信電力閾値と比較し、受信電力閾値を超える移動局をリレー局２０が中継している移動局とし、受信電力閾値を超えない場合には、リレー局２０が中継していない移動局とする。これにより、リレー局２０が中継している移動局数を把握することが可能となる。

なお、受信電力の測定は、RF（Radio Frequency）信号、IF（Intermediate Frequency）信号、復調後の信号、復号信号のどれを用いてもよい。また、受信電力測定には、移動局３０から送信されるPilot信号（個別PilotまたはSounding Pilot）を用いてもよい。なお、移動局３０からの受信電力の測定は、図３の受信電力測定部２５において実行し、電源制御実行部２６において、受信電力閾値と比較し移動局数を算出する。

２．移動局３０から送信される、例えばランダムアクセスチャネルを用いた接続要求信号や制御信号（例えばスケジューリング・リクエスト）が、リレー局２０において受信された場合、その移動局３０はリレー局２０が中継している移動局と認識し、一定期間受信しなかった場合、その移動局３０はリレー局２０が中継していない移動局と認識する。これにより、リレー局２０が中継している移動局数を把握することが可能となる。

なお、移動局３０からの接続要求信号や制御信号は、図３の上り接続要求信号抽出部２２ａにおいて信号抽出を実行し、電源制御実行部２６において移動局数を算出する。
３．移動局３０から送信される、例えばランダムアクセスチャネルを用いた接続要求信号や制御信号（例えばスケジューリングリクエスト）が、自リレー局２０に向けたものか、他リレー局に向けたものかを判断し、自リレー局２０に向けたものと判断した場合、その移動局３０は自リレー局２０が中継している移動局と認識し、他リレー局に向けたものであると判断した場合は、その移動局３０は自リレー局が中継していない移動局と認識する。これにより、リレー局２０が中継している移動局数を把握することが可能となる。

なお、移動局３０からの接続要求信号や制御信号は、図３の上り接続要求信号抽出部２２ａにおいて自リレー局宛の信号か否かを判断し、電源制御実行部２６において移動局数を算出する。

上記のようにして、リレー局２０が中継している移動局数を把握し、無線基地局１０から通知された、または事前に設定している移動局接続数の閾値（移動局数閾値）と比較し、閾値を超えない場合は、そのリレー局２０において電源制御を実行する。なお、移動局数閾値として０（移動局数がゼロ）を選択することも可能である。

次にリレー局２０の電源制御について説明する。図５、図６は電源制御を説明するための図である。図５はリレー局２０と無線基地局１０間の無線回線及びリレー局２０と移動局３０間の無線回線を示し、図６は各無線回線における電源制御パターンの一例を示している。

電源制御の方法としては、図５の無線回線ｒ１〜ｒ４それぞれに対して、電源ON、電源OFF及び間欠動作の３通りを行うものとすると、全てが電源ONの通常動作を除き、計４³−１＝６３通りが存在する（図６では、その組み合わせの中で主に使用する代表的な４パターンを示している）。以下、図６に示したリレー局２０における（１）〜（４）の電源制御パターンについて説明する。

（１）無線基地局１０との送受信系（無線回線ｒ１、ｒ２）及び移動局３０との送受信系（無線回線ｒ３、ｒ４）について電源を落とす（すなわち全体の電源を落とす）。
（２）無線基地局１０との送受信系（無線回線ｒ１、ｒ２）の電源を落とし、移動局３０との送受信系（無線回線ｒ３、ｒ４）は間欠動作を実行する。

（３）無線基地局１０との送受信系（無線回線ｒ１、ｒ２）の電源を落とし、移動局３０との受信系（無線回線ｒ３）は間欠動作とし、移動局３０への送信系（無線回線ｒ４）は電源をONにする。

（４）無線基地局１０への送信系（無線回線ｒ１）の電源を落とし、受信系（無線回線ｒ２）を間欠動作とし、移動局３０からの受信系（無線回線ｒ３）の電源を落とし、移動局３０への送信系（無線回線ｒ４）は電源をONにする。

次に第１の実施の形態における電源制御の動作シーケンスについて説明する。図７は電源制御の動作シーケンスを示す図である。移動局数閾値を０とする。
〔Ｓ１〕電源制御部２ｂにおいて、収容移動局数と閾値を比較し、収容数を確認する。

〔Ｓ２〕閾値を超えない場合（所定数以下の場合）、無線基地局１０及び移動局３０に対して、リレー局２０の電源をOFFすることを通知する。
〔Ｓ３〕通知を受けた無線基地局１０は、リレー局２０が電源OFFするタイミングを決定し、リレー局２０に対して電源制御の開始タイミングを通知する（電源OFFタイミングを通知する）。

〔Ｓ４〕電源OFFのタイミングを受信したリレー局２０は、他の無線基地局やリレー局２０に接続している移動局や待ち受け中の移動局などに対して、電源OFFタイミングを通知する。

〔Ｓ５〕リレー局２０は、電源OFFタイミングに従って電源をOFFする。
〔Ｓ６〕リレー局２０が電源OFFした場合、無線基地局１０は、リレー局２０が通信に使用していた上り（移動局３０→リレー局２０）及び下り（リレー局２０→移動局３０）の無線リソースを、無線基地局１０や他リレー局で使用できるようにリソース割り当てを実行する。

以上により、リレー局２０の電源制御が可能となり、消費電力を削減することが可能となる。一般的に、リレー局２０や移動局３０の消費電力の内、特に送信用の増幅器の消費電力が大きいことから、送信部の消費電力の占める割合が高くなる。このため、送信部の電源をOFFすることが可能となるため、消費電力削減効果は高いものとなる。

また、電源OFFによって未使用となった無線リソースを他のリレー局や無線基地局に割り当てすることで、無線リソースの再利用が可能となり、効率的な伝送が可能となる。
なお、上記ではDF（Decode and Forward：受信した無線信号を復調、誤り訂正復号、再符号・変調処理等の処理を行って中継する方式）を用いたリレー局２０で説明したが、データ伝送に対してはAF（Amplify and Forward：受信した無線信号を復号せずに増幅だけして中継する方式）を実行し、リレー局２０の制御信号については送受信が可能なAFリレー局でも同様に実行することが可能である。

更に、上述ではリレー局２０において移動局数をカウントして制御する例を示したが、無線基地局１０は、どの移動局と接続しているのかを把握することが可能であるから、無線基地局１０において移動局数をカウントして、リレー局２０に通知する構成としてもよい（無線基地局１０は、無線基地局１０とリレー局２０間の無線回線制御を実行するだけでなく、直接的または間接的にリレー局２０と移動局３０間の無線回線制御を実行することができるため、移動局数をカウント可能である）。

次に第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、リレー局２０の電源制御時に、リレー局２０を介して通信している移動局３０や無線基地局１０が、ハンドオーバを実行する場合である。

最初に無線基地局、リレー局及び移動局の構成について説明する。なお、以降の説明では、既述の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付けてそれらの説明は省略し、変更箇所のみ説明する。

図８は無線基地局の構成例を示す図である。無線基地局１０−２は、アンテナａ１、上り無線部１１、電源制御通知情報抽出部１２、接続要求信号抽出部１３、無線回線制御部１４、無線回線制御信号作成部１５、電源制御通知情報作成部１６、下り無線部１７、ハンドオーバ要求信号抽出部１８ａ、ハンドオーバ制御部１８ｂを備える。無線基地局１０−２は、ハンドオーバ要求信号抽出部１８ａ及びハンドオーバ制御部１８ｂを新たに有している。

ハンドオーバ要求信号抽出部１８ａは、受信データにハンドオーバ要求信号が含まれる場合は、受信データからハンドオーバ要求信号を抽出する。ハンドオーバ制御部１８ｂは、ハンドオーバ要求信号にもとづきハンドオーバ制御を実施する。

図９はリレー局の構成例を示す図である。リレー局２０−２は、アンテナａ２、ａ３、上り送信部２１−１、下り受信部２１−２、上り接続要求信号抽出部２２ａ、下り接続要求信号抽出部２２ｂ、無線回線制御部２３−１、無線回線制御信号作成部２３−２、電源制御通知情報抽出部２４、受信電力測定部２５、電源制御実行部２６、電源制御通知情報作成部２７、上り受信部２８−１、下り受信部２８−２、ハンドオーバ要求部２９を備える。

ハンドオーバ要求部２９が新たに追加されており、ハンドオーバ要求部２９は、電源制御が実行される場合に、ハンドオーバ要求信号を作成し、下りデータ及び上りデータに重畳する。

図１０は移動局の構成例を示す図である。移動局３０−２は、アンテナａ４、下り無線部３１−１、上り無線部３１−２、受信電力測定部３２、電源制御通知情報抽出部３３、回線接続制御部３４、接続要求信号作成部３５、ハンドオーバ要求信号抽出部３６ａ、ハンドオーバ制御部３６ｂ、ハンドオーバ制御信号作成部３６ｃを備える。ハンドオーバ要求信号抽出部３６ａ、ハンドオーバ制御部３６ｂ及びハンドオーバ制御信号作成部３６ｃが新たに追加された構成要素である。

ハンドオーバ要求信号抽出部３６ａは、受信データにハンドオーバ要求信号が含まれる場合は、受信データからハンドオーバ要求信号を抽出する。ハンドオーバ制御部３６ｂは、ハンドオーバ要求信号にもとづきハンドオーバ制御を実行する。ハンドオーバ制御信号作成部３６ｃは、ハンドオーバ制御信号を作成し送信データに重畳する。

図１１はハンドオーバを含む全体動作シーケンスを示す図である。
〔Ｓ１１〕リレー局２０は、移動局３０の収容数を確認する。
〔Ｓ１２〕リレー局２０は、無線基地局１０に電源制御を行う旨の通知を行う。

〔Ｓ１３〕移動局３０、リレー局２０、無線基地局１０間においてハンドオーバを実行する。
〔Ｓ１４〕無線基地局１０は、リレー局２０に対して、電源制御タイミングを通知する。

〔Ｓ１５〕リレー局２０は、通知された電源制御タイミングにもとづき、電源制御を実行する。
次に詳細動作について説明する。リレー局２０の電源制御部２ｂにおいて、収容移動局数と閾値を比較して閾値を超えないと判断した場合、電源制御部２ｂは、無線基地局１０及び移動局３０に対して、リレー局２０の電源をOFFすることを通知する。更に、その時点でリレー局２０を介して通信している１つまたは複数の移動局３０及び無線基地局１０に対して、他のリレー局または無線基地局へハンドオーバするよう要求する。

ハンドオーバ要求を受けた移動局３０は、他のリレー局や無線基地局からの受信電力を測定し、ハンドオーバ先を選択し、ハンドオーバを実行する。ハンドオーバ要求を受けた全ての移動局３０のハンドオーバが完了した場合、リレー局２０は、再び無線基地局１０に対して、リレー局２０の電源をOFFすることを通知する。

通知を受けた無線基地局１０は、リレー局２０が電源OFFするタイミングを決定し、リレー局２０に対して電源OFFタイミングを通知する。電源OFFタイミングを受信したリレー局２０は、他の無線基地局やリレー局２０に接続している移動局や待ち受け中の移動局などに対して、電源OFFタイミングを通知する。その後、リレー局２０は電源OFFタイミングに従って電源をOFFする。

リレー局２０が電源OFFした場合、無線基地局１０は、リレー局２０が通信に使用していた上り（移動局３０→リレー局２０）及び下り（リレー局２０→移動局３０）の無線リソースを、その無線基地局や他のリレー局で使用できるようにリソース割り当てを実行する。

以上により、リレー局２０の電源制御が可能となり、消費電力を削減することが可能となる。また、電源OFFによって未使用となった無線リソースを他のリレー局や無線基地局に割り当てすることで、無線リソースの再利用が可能となり、効率的な伝送が可能となる。

また、同様の処理を無線基地局や他のリレー局に対しても実行することによって、移動局を特定の無線基地局やリレー局に集約することが可能となる。これによりシステム全体の消費電力の削減が可能となる。

次に第３の実施の形態について説明する。上述の第１、第２の実施の形態では、リレー局２０が無線基地局１０に対して電源制御の要求を上げ、要求を受けた無線基地局１０が電源制御タイミングをリレー局２０に対して通知した。第３の実施の形態では、リレー局２０が電源制御タイミングを決定し、無線基地局１０または移動局３０に対してそのタイミングを通知する場合である。

電源制御部２ｂにおいて、収容移動局数と閾値を比較し、閾値以下となった場合、電源制御部２ｂは、電源制御を実行するタイミングを決定し、無線基地局１０または移動局３０に対して、リレー局２０の電源をOFFすることと、電源OFFのタイミングとを通知する。更に、その時点でリレー局２０を介して通信している１つまたは複数の移動局３０及び無線基地局１０に対して、他のリレー局または無線基地局へハンドオーバするよう要求する。以後、第２の実施の形態と同様に動作する。

次に第４の実施の形態について説明する。上述したリレー局２０の電源制御では、リレー局２０の電源をOFFする場合について説明したが、第４の実施の形態では、リレー局２０の無線基地局１０との送受信部の電源をOFFし、移動局３０との送受信部を間欠動作する場合である。

図１２はリレー局の構成例を示す図である。リレー局２０−４は、アンテナａ２、ａ３、上り送信部２１−１、下り受信部２１−２、上り接続要求信号抽出部２２ａ、下り接続要求信号抽出部２２ｂ、無線回線制御部２３−１、無線回線制御信号作成部２３−２、電源制御通知情報抽出部２４、受信電力測定部２５、電源制御実行部２６、電源制御通知情報作成部２７、上り受信部２８−１、下り受信部２８−２、送信電力制御部２−１を備える。

送信電力制御部２−１が新たに追加されており、送信電力制御部２−１は、電源制御の実行時、下り送信部２８−２の電力を低下させて動作させる。
次に第４の実施の形態の動作（無線基地局１０との送受信部の電源をOFFし、移動局３０への送受信部を間欠動作する制御）について説明する。リレー局２０から移動局３０へのデータ送信を停止する。更に、移動局３０へ共通制御CH（channel）（または共通制御信号）の送信を間欠送信とする。例えば、移動局３０がリレー局２０に接続するために必要な制御信号（制御CH）は、例えばリレー局２０のサービスエリア（セル）に関する情報（例えば使用周波数など）を送信するための報知チャネルや、セル選択に必要となるパイロット信号（参照信号）を送信する制御チャネルやそのリレー局と移動局間で同期を実行するための同期チャネル等である。

これらのチャネルを間欠送信とすることで、消費電力の低減を図ることができる。特に下り送信部２８−２の電力増幅器（PA：Power Amplifier）の消費電力が大きいことから、少しでも送信を減らすことは低消費電力につながる。

更に、リレー局２０では、移動局３０からの送信データを受信しない。また移動局３０から送信される接続要求を含んだランダムアクセスチャネル（RACH）やパイロット等の接続に必要となる制御信号及び制御CHを間欠受信とする。このような動作を行うことで、リレー局２０の電源制御が可能となり、消費電力を削減することが可能となる。

次に第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態は、リレー局２０の無線基地局１０との送受信部の電源をOFFし、移動局３０への送信部の電力を低下させて動作させ、移動局３０との受信部を間欠動作する場合である。

上述のように、リレー局２０が中継する移動局数が閾値を下回る場合、リレー局２０は、無線基地局１０及び移動局３０と連携して電源制御を実行する。また、電源制御後には、移動局３０からの接続要求を受信し、電源制御から通常動作へと復帰することが可能となるように、通常の通信に必要な無線リソース以下の特定の無線リソースを割り当ててもらう。

具体的には、無線基地局１０に接続を可能とするために、必要な制御信号を移動局３０（実際にはいないかもしれない）に対して送信可能な無線リソースを割り当ててもらう。なお、無線リソースの例として、図１３に通常通信時の無線リソース例を示し、図１４に帯域制限時の無線リソース例を示し、図１５に帯域制限時（接続移動局なしの場合）の無線リソース例を示す。

ここで、制御信号や制御CHとして、リレー局２０に接続するために必要な制御信号（制御CH）は、例えばリレー局２０のサービスエリア（セル）に関する情報（例えば使用周波数など）を送信するための報知チャネルや、セル選択に必要となるパイロット信号（参照信号）を送信する制御チャネルやそのリレー局２０と移動局３０間で同期を実行するための同期チャネル等である。

これらの制御CHをリレー局２０から送信するためには、間欠動作ではなく通常動作で行うことが一般的であるが、リレー局２０の消費電力の内、送信電力の占める割合が高いため、リレー局２０の消費電力を低減するためには、送信電力を抑えなければならないので、消費電力を削減するための対策を行うことになる。

一方、リレー局２０と移動局３０間とのトラフィックが少ない場合に、リレー局２０の電源制御を実行するのであるから、必然的に新たに発呼する移動局数は少なくなる。したがって、上述の制御信号や制御CHを送信する場合の送信電力を低下し、実質的にサービスエリア（セル）を狭くしたとしても、それによって接続不可能となる移動局は限られる。

したがって、制御信号や制御CHの送信電力を通常送信と比較し、例えば１／２の電力とするなどして低下させる。すなわち、電源制御部２ｂにおいて、収容移動局数と閾値を比較し、閾値を下回ると判断した場合は、無線基地局１０との送受信部の電源をOFFし、更に、移動局３０への下り送信部２８−２に対して、送信電力低下を要求し、下り送信部２８−２において送信電力を低下させる。また、下り送信部２８−２に対して制御信号のみ送信するよう通知し、下り送信部２８−２は制御信号のみ送信するよう制御する。

更にまた、電源制御部２ｂは、上り受信部２８−１に対して電源制御を行い、上り受信部２８−１は間欠受信を実行する。上り受信部２８−１の間欠動作の周期は、例えば、無線のTTI（Transmission Time Interval）を単位として実行してもよいし、msec等の時間の単位で実行してもよい。また、予想されるトラフィックに応じて間欠動作の周期を可変としてもよい。以上のような制御を行うことにより、リレー局２０の消費電力を効率よく低減することが可能となる。

次に電源制御から通常電源動作へ移行する場合についてシーケンス図を用いて説明する。図１６は電源制御から通常電源動作へ移行する際の動作シーケンスを示す図である。
〔Ｓ２１〕リレー局２０から送信された制御信号を受信し、受信電力を測定した移動局３０は、他のリレー局や無線基地局との受信電力と比較し、接続するリレー局２０を選択する。

〔Ｓ２２〕電源制御中のリレー局２０を選択した場合は、リレー局２０から送信される制御信号を基に接続要求をリレー局２０に対して送信する。このとき、移動局３０から無線基地局１０に対して接続要求を送信するための制御チャネルやランダムアクセスチャネル等は、事前に無線リソース割り当てが実行されているものとする。

〔Ｓ２３〕リレー局２０は、移動局３０との通信に先立って、無線基地局１０に対して、通常電源動作へ移行することを通知する。
〔Ｓ２４〕無線基地局１０は、電源復旧タイミングをリレー局２０へ送信する。

〔Ｓ２５〕リレー局２０は、電源復旧タイミングにもとづき、電源制御を中止し通常電源動作に移行する。具体的には、無線基地局１０との送受信系の電源をONし、移動局３０への制御信号の送信電力を通常の送信電力に戻すと共に、データを送信できるよう送信部を制御する。

〔Ｓ２６〕無線基地局１０とリレー局２０間で接続制御を行う（リレー局２０は、無線基地局１０に対して、無線リソースの再割り当てや割り当てを増やすことを要求したりする）。

〔Ｓ２７〕移動局３０とリレー局２０間で接続制御を行う。
〔Ｓ２８〕通常電源動作に復帰した後、移動局３０、リレー局２０、無線基地局１０では、ハンドオーバを実行する。

以上のような制御を行うことにより、電源制御から通常電源動作へすみやかに復帰することが可能となる。また、通常電源動作に復帰した後、移動局３０は通常電源動作に復帰したリレー局２０へハンドオーバを実行することで、リレー局２０を介して無線基地局１０と通信が可能となる。なお、リレー局２０が通常電源動作に復帰後に、改めてハンドオーバ実行要求を送信した後ハンドオーバを実行してもよい。

次に第６の実施の形態について説明する。第５の実施の形態で示した電源復旧では、移動局３０からの接続要求があった場合に、電源制御から通常電源動作へ移行したが、第６の実施の形態では、無線基地局１０からの要求に対して、リレー局２０が通常電源動作に復帰する場合である。

無線基地局１０からの要求が上がる具体例としては、ある無線基地局に接続する移動局数が増加し、負荷を分散させるために、リレー局２０に対して通常電源動作に復帰要求する場合がある。また、リレー局２０と接続することで、移動局３０と無線基地局１０間の伝送特性を改善したいなどの場合に、リレー局２０に対して通常電源動作に復帰要求する場合などがある。

図１７は電源制御から通常電源動作へ移行する際の動作シーケンスを示す図である。移動局３０が無線基地局１０と接続し通信中であり、その移動局３０の近傍に電源制御中のリレー局２０が存在し、接続するための制御信号が送信されているとする。

〔Ｓ３１〕移動局３０がセル選択のための受信電力の測定を開始し、接続中の無線基地局１０からの受信電力と、リレー局２０からの受信電力及び他の無線基地局からの受信電力とをそれぞれ測定し、その結果、リレー局２０からの受信電力が最も強いと判断されたとする。

〔Ｓ３２〕移動局３０は、選択したセル（この場合は、リレー局２０）を無線基地局１０に通知する。
〔Ｓ３３〕通知を受けた無線基地局１０は、リレー局２０に対して電源制御から通常電源動作へ移行するよう要求し（電源復旧タイミングの通知）、更に無線リソースの割り当てを実行する。

〔Ｓ３４〕電源制御から通常電源動作への移行要求を受信したリレー局２０は、無線基地局１０への送信部と移動局３０からの受信部の電源をONし、無線基地局１０によって割り当てられた無線リースを用いて、無線基地局１０への上り回線と、移動局３０からの上り回線を設定する。移動局３０からの上り回線を設定することにより、移動局３０はリレー局２０に対して接続要求を送信可能となる。

〔Ｓ３５〕無線基地局１０とリレー局２０間で接続制御を行う。
〔Ｓ３６〕移動局３０とリレー局２０間で接続制御を行う。
〔Ｓ３７〕リレー局２０が通常電源動作に復帰した後、移動局３０は通常電源動作に復帰したリレー局２０へハンドオーバを実行する。これによりリレー局２０を介して無線基地局１０と通信が可能となる。なお、リレー局２０が通常電源動作に復帰後に、改めてハンドオーバ実行要求を送信した後、ハンドオーバを実行してもよい。

１無線通信システム
１０無線基地局
２０中継局（リレー局）
３０移動局
２ａ中継通信部
２ｂ電源制御部

Claims

無線基地局と、
前記無線基地局と中継局を介して通信を行う移動局と、
前記無線基地局と前記移動局との中継通信を行うための複数の送信部および受信部を有する前記中継局とを備え、
前記中継局は、
前記移動局の数が１以上かつ所定数以下になったことを検知した場合に、前記移動局との通信のための送信部および受信部に加え、前記無線基地局との通信のための送信部および受信部に係る電源のオフ、間欠動作または省電力動作の少なくとも１つの電源制御を個別に行うかを判断し、電源制御タイミング情報にもとづいて前記電源制御を行う電源制御部と、
前記電源制御の判断結果を前記無線基地局および前記移動局に通知し、前記無線基地局から通知された前記電源制御タイミング情報を前記移動局に通知する中継局側通知部と、を有し、
前記無線基地局は、
前記中継局からの前記判断結果の通知を受けて、通常電源動作から前記電源制御へ移行する際の前記電源制御タイミング情報を前記中継局に通知する基地局側通知部を有し、
前記移動局は、
前記判断結果と前記電源制御タイミング情報とを受信する受信部を有する、
ことを特徴とする無線通信システム。
無線通信方法において、
中継局は、無線基地局と、前記無線基地局と通信を行う移動局との中継通信を行うための複数の送信部および受信部を備え、
前記中継局は、
前記移動局の数が１以上かつ所定数以下になったことを検知した場合に、前記移動局との通信のための送信部および受信部に加え、前記無線基地局との通信のための送信部および受信部に係る電源のオフ、間欠動作または省電力動作の少なくとも１つの電源制御を個別に行うかを判断し、
前記電源制御の判断結果を前記無線基地局および前記移動局に通知し、
前記無線基地局は、
前記中継局からの前記判断結果の通知を受けて、通常電源動作から前記電源制御へ移行する際の電源制御タイミング情報を前記中継局に通知し、
前記中継局は、
前記無線基地局から通知された前記電源制御タイミング情報にもとづいて、前記電源制御を行い、前記電源制御タイミング情報を前記移動局へ通知し、
前記移動局は、
前記電源制御の判断結果と前記電源制御タイミング情報とを受信する、
ことを特徴とする無線通信方法。
無線基地局と、前記無線基地局と通信する移動局との中継通信を行うための複数の送信部および受信部と、
前記移動局の数が１以上かつ所定数以下になったことを検知した場合に、前記移動局との通信のための送信部および受信部に加え、前記無線基地局との通信のための送信部および受信部に係る電源のオフ、間欠動作または省電力動作の少なくとも１つの電源制御を個別に行うかを判断し、通常電源動作から前記電源制御へ移行する際の情報であって当該判断結果の通知を受けて前記無線基地局から通知された電源制御タイミング情報にもとづいて、前記電源制御を行う電源制御部と、
前記電源制御の判断結果を前記無線基地局および前記移動局に通知し、前記無線基地局から通知された前記電源制御タイミング情報を前記移動局に通知する通知部と、
を有することを特徴とする中継装置。