JP5667317B2 - 無線通信システムでリレーリンクセットアップ方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムでリレーリンクセットアップ方法及び装置に関し、より詳しくは、無線通信システムでリレーを用いてデータフレームを送信するためのリレーリンクセットアップ方法及び装置に関する。

無線通信システム、例えばＩＥＥＥ８０２．１１のＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）環境においてデータフレームはアクセスポイント（ＡＰ）を経由して送信されたりｐｅｅｒ−ｔｏ−ｐｅｅｒ方式で直接送信されることができる。しかし、一般的にデータフレームをＡＰにアップリンク及びダウンリンクする送信方式はネットワーク内の他の機器、例えば、ステーション（ｓｔａｔｉｏｎ）がチャネルを取得するために競争しなければならないため、データ送信のためのスループットが減少することがある。

その補完のためにＩＥＥＥ８０２．１１ｅでは、ステーション間の直接リンク設定（ＤＬＳ、Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｎｋ Ｓｅｔｕｐ）モードを介してアクセスポイントを経由しないでステーション間の直接フレームが送受信されるようにすることで、チャネルの使用効率を２倍以上に高める。しかし、直接リンク設定モードの場合にも、ネットワークに存在する多重経路、減衰、干渉などによってチャネル状態が悪化すれば、無線ネットワークのスループットが減少し、マルチメディアストリーミングのようにＱｏＳが必要な場合に求められるＱｏＳが満足しないことがある。

特に、現在は標準化が進められており、６０ＧＨｚ帯域のようなミリ波を用いるＷＬＡＮにおいて前述の問題がより浮び上がってる。ミリ波通信は、約２ＧＨｚの広帯域を用いて数Ｇｂｐｓのデータを高変調することなく容易に送信できる一方、直進性の強い高周波の特性上、電力損失が大きいという短所がある。このような短所を補完するがために、指向性アンテナを用いることによって電力を前方向ではない特定の方向に集めて高アンテナ利益（ｈｉｇｈ ａｎｔｅｎｎａ ｇａｉｎ）を取得できる方法が勧められている。

しかし、可視距離（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ、ＬＯＳ）が確保されなければ信号を反射させて伝達し、この場合に信号の伝達距離が長くなって減衰損失が増加し、結局、反射による損失は追加されることになる。その上、人が可視距離を遮断した場合の浸透損失（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｌｏｓｓ）は２０ｄＢ以上であり、普通の室内に存在する扉や壁は遮断による損失がより大きいため、信号が目的地まで達することが難しいという問題があった。

前述したように、直接リンク設定及び指向性アンテナを用いても発生し得る問題を解決するために、アクセスポイントではない無線ネットワーク内の他のステーションを介してもフレームの中継を可能にする方法が求められる。

本発明の目的は、無線通信システムでリレーを用いてデータフレームを送信するためのリレーリンクセットアップ方法及び装置を提供することにある。

本発明の他の目的及び長所は下記の説明によって理解され、本発明の実施形態によってより明らかに把握することができる。また、本発明の目的及び長所は特許請求の範囲に示す手段及びその組合せによって実現される可能性があることを容易に把握することができる。

上記のような目的を達成するための本発明は、無線通信システムでソースステーションのリレーリンクセットアップ方法において、アクセスポイントまたはＰＣＰから前記無線通信システムに含まれた少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションの能力情報を受信するステップと、前記ソースステーション、目的地ステーション及び前記リレー支援ステーションの間のチャネル測定情報及び前記能力情報を用いて、前記リレー支援ステーションのいずれか１つをリレーステーションとして選択するステップと、前記目的地ステーションにリレーリンクセットアップリクエストフレーム送信するステップと、リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを前記目的地ステーションから受信するステップとを含み、前記リレーリンクセットアップリクエストフレーム及び前記リレーリンクセットアップ応答フレームは前記リレーステーションを経由するリレーリンクセットアップ方法を提供する。

また、前記のような目的を達成するための本発明は、無線通信システムでリレーステーションのリレーリンクセットアップ方法において、ソースステーションとビームフォーミングを行うステップと、前記ソースステーションとのビームフォーミングによるチャネル測定情報を前記ソースステーションに送信するステップと、前記ソースステーションからリレーリンクセットアップリクエストフレームを受信して前記目的地ステーションに送信するステップと、リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを前記目的地ステーションから受信して前記ソースステーションに送信するステップとを含むリレーリンクセットアップ方法を提供する。

また、前記のような目的を達成するための本発明は、無線通信システムで目的地ステーションのリレーリンクセットアップ方法において、ソースステーション及び少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションとビームフォーミングを行うステップと、前記ソースステーション及び前記リレー支援ステーションとのビームフォーミングによるチャネル測定情報を前記ソースステーションに送信するステップと、前記ソースステーションからリレーリンクセットアップリクエストフレームを受信するステップと、リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを前記ソースステーションに送信するステップとを含み、前記リレーリンクセットアップリクエストフレーム及び前記リレーリンクセットアップ応答フレームは、前記リレー支援ステーションのうち前記ソースステーションによって選択されたリレーステーションを経由するリレーリンクセットアップ方法を提供する。

また、前記のような目的を達成するための本発明は、無線通信システムでリレーリンクセットアップのためのソースステーションにおいて、アクセスポイントまたはＰＣＰから前記無線通信システムに含まれた少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションの能力情報を受信する第１受信部と、前記ソースステーション、目的地ステーション及び前記リレー支援ステーションの間のビームフォーミング情報及び前記能力情報を用いて、前記リレー支援ステーションのいずれか１つをリレーステーションとして選択する選択部と、前記目的地ステーションにリレーリンクセットアップリクエストフレームを送信する送信部と、リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを前記目的地ステーションから受信する第２受信部を備え、前記リレーリンクセットアップリクエストフレーム及び前記リレーリンクセットアップ応答フレームは前記リレーステーションを経由するソースステーションを提供する。

また、前記のような目的を達成するための本発明は、無線通信システムでリレーリンクセットアップのためのリレーステーションにおいて、ソースステーションとビームフォーミングを行うビームフォーミング部と、前記ソースステーションとのビームフォーミングによるチャネル測定情報を前記ソースステーションに送信する第１送信部と、前記ソースステーションからリレーリンクセットアップリクエストフレームを受信して前記目的地ステーションに送信する第２送信部と、リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを前記目的地ステーションから受信して前記ソースステーションに送信する第３送信部とを備えるリレーステーションを提供する。

また、前記のような目的を達成するための本発明は、無線通信システムでリレーリンクセットアップのための目的地ステーションにおいて、ソースステーション及び少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションとビームフォーミングを行うビームフォーミング部と、前記ソースステーション及び前記リレー支援ステーションとのビームフォーミングによるチャネル測定情報を前記ソースステーションに送信する第１送信部と、前記ソースステーションからリレーリンクセットアップリクエストフレームを受信する受信部と、リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを前記ソースステーションに送信する第２送信部とを備え、前記リレーリンクセットアップリクエストフレーム及び前記リレーリンクセットアップ応答フレームは、前記リレー支援ステーションのうち前記ソースステーションによって選択されたリレーステーションを経由する目的地ステーションを提供する。

本発明によれば、ＷＬＡＮ環境のような無線通信システムでＡＰまたはＰＣＰではないステーションを介してフレームの送信を行うことによって、ＬＯＳやＡＰを介するデータ送信経路に対するチャネル環境変化などによってスループットが減少する場合にも、他の経路を介する経路ダイバーシティ（ｐａｔｈ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）により全体的な網の性能を向上することができる。

このようにリレーを用いる通信方法は、一般的にＡＰよりもカバレッジの狭いＱｏＳ ＳＴＡの間の直接リンク設定モードを介して所望するスループットが取得されないときにカバレッジを拡張する効果があり、特に、ミリ波の通信においてスループットを改善できる効果がある。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムでリレーリンクセットアップ方法を説明するための図である。 本発明の他の実施形態に係る無線通信システムでリレーリンクセットアップ方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る無線通信システムでソースステーションのリレーリンクセットアップ方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る無線通信システムでリレーステーションのリレーリンクセットアップ方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る無線通信システムで目的地ステーションのリレーリンクセットアップ方法を説明するための図である。

以下、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明の技術的な思想を容易に実施できるよう詳細に説明するため、本発明の最も好適な実施形態を添付図面を参照して説明する。上述した目的、特定及び長所は添付された図面と関連する後の詳細な説明によって明確になり、本発明の説明において本発明と関連する公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合にはその詳細な説明を省略することにする。

ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格による無線ネットワークは２種類の使用モード、インフラストラクチャーＢＳＳ（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ＢＳＳ）とＩＢＳＳ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ＢＳＳ、いわゆるａｄ ｈｏｃ）のいずれか１つから構成される。前者はＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）と分散システム（ＤＳ）を含むものとして、一般的にステーション（ＳＴＡ）の間の通信を含む通信過程でＡＰが用いられるＢＳＳである。後者はＡＰなしでＳＴＡだけに構成されたネットワークを形成してＤＳへの接続を許容しないＢＳＳである。

より詳細には、インフラストラクチャーＢＳＳでは、一般的にフレームはＡＰを介して送受信されるが、新しいＷＬＡＮはＱＳＴＡ（ＱｏＳ ＳＴＡ）間に直接通信のためのダイレクトリンク設定（ＤＬＳ）の手続に対して規定している。これによれば、ＱＳＴＡはＱｏＳＡＰやレガシー（Ｌｅｇａｃｙ）ＡＰを介してＤＬＳリクエストフレーム及びＤＬＳ応答フレームを送受信することでＱＳＴＡ間のダイレクトリンクを設定する。

一方、ＩＢＳＳではＡＰがないため、全ての通信は通信を所望するＳＴＡがＤＣＦのように競争基盤チャネルアクセスをしてｐｅｅｒ ＳＴＡと直接通信を行う。ＩＢＳＳの１つのタイプとして、ＰＢＳＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ ＢＳＳ）があり、ＰＢＳＳではＰＣＰ（ＰＢＳＳ ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｏｉｎｔ）がＡＰと類似の役割を行う。

本発明は、前述されたインフラストラクチャーＢＳＳまたはＩＢＳＳなどの無線通信システムでＤＬＳ経路やＡＰを経由する経路ではないリレーを用いてデータを送受信する方法を説明する。すなわち、本発明は、ＡＰだけではなく、ＰＣＰまたはネットワークコーディネータ（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）を用いる通信システムにも適用されてもよい。以下の説明において、ＡＰに対する説明はＰＣＰまたはネットワークコーディネータにも適用されてもよい。

本発明によれば、リレーリンクがセットアップされ、設定されたリレーリンクを介してデータが送受信されることができる。本発明は、無線通信システムに含まれたステーションのうちリレーリンクを設定するリレーステーションを選択し、選択されたリレーステーションを介してデータが送信される。すなわち、ソースステーションから送信されたデータは、選択されたリレーステーションを経由して目的地ステーションに受信される。

ここで、ソースステーション−リレーステーション（Ｓ−Ｒ）、リレーステーション−目的地ステーション（Ｒ−Ｄ）、及びソースステーション−目的地ステーション（Ｓ−Ｄ）間の３つのリンクを設定するために各ステーションの方向を把握する過程が必要である。このように無線通信システムに含まれたステーションの方向を検索するために２種類の方法が提案される。

第１の方法は、６０ＧＨｚを用いる標準化機構で採択されている方法であり、通信しようとする２つのステーションは指向性アンテナを介してビームフォーミングを行って互いの方向を確認する。ここで、３つのリンクに対するビームフォーミングが一回に行われてもよい。ただし、ビームフォーミング過程は多くのリソースが必要であり、最初のリレーステーションの物理的な位置が分からない状態でビームフォーミングが行われるため、多くの時間が必要とされることがある。

ここで、予め設定されたセクタ単位のスキャンによってビームフォーミングを行う第２の目方法によってステーションが互いの方向を確認することができる。すなわち、通信しようとするステーションは、セクタレベルスイープ（Ｓｅｃｔｏｒ Ｌｅｖｅｌ Ｓｗｅｅｐ）でビームフォーミングを制限して行い、概略的にリレーステーションの方向を確認してリレーリンクを設定することができる。また、ビームフォーミングの過程において、取得されるチャネルの測定情報を用いて効率よくデータを送受信できるリレーステーションが選択され得る。

以下、図１では第１の方法によるリレーリンクセットアップ方法が説明され、図２では第２の方法によるリレーリンクセットアップ方法が説明される。また、以下ではＢＳＳにおけるリレーリンクセットアップ方法が一実施形態として説明されるが、前述したように本発明はＰＢＳＳのようなＩＢＳＳにも適用されてもよい。

図１は本発明の一実施形態に係る無線通信システムでリレーリンクセットアップ方法を説明するための図である。

図１に示すように、本発明に係る無線通信システムは、アクセスポイント１０１、ソースステーション１０３、リレーステーション１０５、及び目的地ステーション１０７を含む。ソースステーション１０３はパッシブスキャン（ｐａｓｓｉｖｅ ｓｃａｎ）方式により、アクセスポイント１０１に接続リクエスト（ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｅｓｔ）フレームを送信し（Ｓ１０１）、アクセスポイント１０１から接続応答（ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フレームを受信する（Ｓ１０３）ことによって無線ネットワークに参加できる。ソースステーション１０３は、アクセスポイント１０１から送信されるビーコンフレームを受信して接続リクエストフレームを送信する。または、ソースステーション１０３は、アクティブスキャン方式によりプローブリクエスト（Ｐｒｏｂｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ）フレーム及びプローブ応答（Ｐｒｏｂｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フレームをアクセスポイント１０１と送受信して無線ネットワークに参加できる。リレーステーション１０５及び目的地ステーション１０７もソースステーション１０１のような方式により無線ネットワークに参加できる。

ここで、ステーションは、自身の能力情報を接続リクエストフレームまたはプローブリクエストフレームに含んでアクセスポイント１０１に送信する。ここで、能力情報は、リレー通信に必要なステーションのリレー能力情報を示す。すなわち、ステーションは、能力情報によって自身がリレーを使用するか、リレーを支援するかなどの情報をアクセスポイント１０１に知らせる。能力情報は、リレー支援情報、リレー利用情報、Ａ／Ｃパワー利用情報、移動性情報、リレー機能選好情報、リレー方式情報、協力通信支援情報のいずれか１つ以上を含んでもよい。ここで、アクセスポイント１０１も自身の能力情報を接続応答フレーム、プローブ応答フレーム、またはビーコンフレームに含んでステーションに送信する。

リレー能力情報は下記の表１ないし表３のようなフォーマットであって、接続リクエストフレームまたはプローブリクエストフレームに含まれてもよい。表１は能力情報のフォーマットを示し、表２は能力情報フィールドを示す。そして、表３は表２に対するサブフィールドを示す。一方、リレー能力情報には各ステーションの接続ＩＤ（ＡＩＤ）情報を含む。

「Ｒｅｌａｙ Ｓｕｐｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ」フィールドはリレー支援情報に対応し、ステーションがリレー（ｒｅｌａｙｉｎｇ）できるか否かを０または１に示す。

「Ｒｅｌａｙ Ｕｓａｂｉｌｉｔｙ」フィールドはリレー利用情報に対応し、ステーションがリレーを用いてフレームを送信できるか否かを０または１に示す。「Ｒｅｌａｙ Ｕｓａｂｉｌｉｔｙ」フィールドはミリメートル波のような指向性通信ではＬＯＳだけでなく、リレーステーションを検索してその方向に指向性通信ができる能力を含んでいる。

「Ｒｅｌａｙ Ｐｅｒｍｉｓｓｉｏｎ」フィールドはアクセスポイント１０１が含まれたＢＳＳでアクセスポイント１０１のリレー通信許可の有無を０または１に示す。

「Ａ/Ｃ Ｐｏｗｅｒ」フィールドはＡ/Ｃパワー利用情報に対応し、アクセスポイントまたはステーションが交流電源から電源が供給されるか否かを０または１に示す。

「Ｍｏｂｉ１ｉｔｙ」フィールドは移動性情報に対応し、アクセスポイント１０１またはステーションが固定されているか、または移動可能であるか否かを０または１に示す。

「Ｒｅｌａｙ Ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ」フィールドはリレー機能選好情報に対応し、ステーションが主にリレーステーションとして動作するか否かを０または１に示す。「Ｒｅｌａｙ Ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ」フィールドが１であるステーションは主にリレーステーションとして動作することが好ましいことを示す。

「Ｄｕｐｌｅｘ」フィールドはリレー方式情報に対応し、ステーションがＦＤ／ＡＦ（Ｆｕｌｌ Ｄｕｐｌｅｘ Ａｍｐｌｉｆｙ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ）のリレー方式で通信を行うか、ＨＤ/ＤＦ（Ｈａｌｆ Ｄｕｐｌｅｘ Ｄｅｃｏｄｅ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ）リレー方式で通信を行うかを示す。「Ｄｕｐｌｅｘ」フィールドが０１である場合、リレーステーション１０５はＦＤ／ＡＦ及びＨＤ/ＤＦの全てを支援し、「Ｄｕｐｌｅｘ」フィールドが１０である場合、リレーステーション１０５はＨＤ/ＤＦを支援し、「Ｄｕｐｌｅｘ」フィールドが１１である場合、リレーステーション１０５はＦＤ／ＡＦを支援する。

最後に「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ」フィールドは協力通信支援情報に対応し、ステーションが直接リンクとリレーリンクの全てを用いるか、１つのみを用いるかの有無を０または１に示す。「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ」フィールドが１である場合、ステーションが直接リンクとリレーリンクの全てを用いる「ｌｉｎｋ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ」タイプ（モード）を示し、「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ」フィールドが１である場合、リンクの状態に応じてステーションが直接リンクまたはリレーリンクを用いるｌｉｎｋ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇタイプ（モード）を示す。「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ」フィールドはＨＤ/ＤＦのリレー方式にのみ有効である。

アクセスポイント１０１がリレー通信を許可する場合、ソースステーション１０３はリレー支援ステーションを検索するためのリレー検索リクエスト（ｒｅｌａｙ ｓｅａｒｃｈ ｒｅｑｕｅｓｔ）フレームをアクセスポイント１０１に送信する（Ｓ１０５）。ソースステーション１０３は、アクセスポイント１０１から送信されるアクセスポイント１０１の能力情報を用いて、アクセスポイント１０１がリレー通信を許可するか否かを確認する。

アクセスポイント１０１はＢＳＳに含まれたステーションの能力情報を含むリレー検索応答（ｒｅｌａｙ ｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フレームをソースステーション１０３に送信する（Ｓ１０７）。前述したように、アクセスポイント１０１はＢＳＳに含まれたステーションから能力情報を受信してもよい。

ソースステーション１０３はアクセスポイント１０１からリレーステーション１０３の能力情報を受信してリレーステーションを選択してもよい。すなわち、１つのＢＳＳにはリレー機能を支援する少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションが含まれ、ソースステーション１０３は少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションのうち、リレーリンクを設定するためのリレーステーションを選択してもよい。図１では１つのリレー支援ステーションがリレーステーション１０５としてＢＳＳに含まれ、リレーステーション１０５にリレーリンクが設定される場合を一実施形態として説明している。以下、リレーステーションの選択方法が説明される。

例えば、固定されたステーションが移動可能なステーションよりも優先順位が高く、Ａ/Ｃ電源を用いるステーションがバッテリ電源を用いるステーションよりも優先順位が高く、また、「Ａ/ＣＰｏｗｅｒ」フィールドと「Ｍｏｂｉｌｉｔｙ」フィールドの間では「Ｍｏｂｉｌｉｔｙ」フィールドの優先順位が高い場合、優先順位は「ＦｉｘｅｄＳＴＡ＞ＭｏｂｉｌｅＳＴＡ＆Ａ/ＣＰｏｗｅｒＳＴＡ＞ＭｏｂｉｌｅＳＴＡ＆Ｂａｔｔｅｒｙ
ＰｏｗｅｒＳＴＡ」の順に決定される。この場合、ソースステーション１０３は携帯電話よりもノート型パソコン、ノート型パソコンよりもＴＶをリレーステーションとして選択してもよい。

または、下記の表４のように優先順位を設定してもよい。すなわち、優先順位はチャネル状態、リレー機能選好情報、Ａ/Ｃパワー利用情報、移動性情報の順に設定されてもよい。一般的にリレーステーション１０５の物理的位置が通信性能において重要な影響及ぼすため、リレーステーション１０５の選択において、ステーション間のチャネル状態が最も優先され得る。チャネル状態に関する情報は、後述するビームフォーミングまたは図２で説明されるスキャン過程によって取得されてもよい。

その後、ソースステーション１０３は、選択されたリレーステーション１０３に対するリレー接続手続を行う。ソースステーション１０３はリレー接続リクエストフレームをアクセスポイント１０１に送信する（Ｓ１０９）。ここで、ソースステーション１０３と目的地ステーション１０７との間には直接リンク設定（ＤＬＳ）が完了されていてもよい。
すなわち、リレー接続手続とは、直接リンク設定が完了したソースステーション１０３と目的地ステーション１０７との間でデータがリレーステーション１０５を介して迂回して送信されるようにするための初期の設定手続と各ステーション間の３つのリンク（ソースステーション−リレーステーション、リレーステーション−目的地ステーション、ソースステーション−目的地ステーション）のビームフォーミングを行う過程を意味する。

アクセスポイント１０１はリレー接続リクエストフレームに応答し、リレー接続応答（ｒｅａｌｙ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フレームをステーションに放送する（Ｓ１１１）。アクセスポイント１０１は、３つのリンクに対してビームフォーミングを遂行できる区間を予約し、予約された区間に対する開始アドレス（ｓｔａｒｔ ａｄｄｒｅｓｓ）と区間の大きさ（ｄｕｒａｔｉｏｎ）に関する情報をリレー接続応答フレームに含ませて送信する。ＢＳＳに含まれたステーション１０３、１０５、１０７が全てビームフォーミングを行わなければならないため、アクセスポイント１０１はリレー接続応答フレームを放送する。一方、アクセスポイント１０１はビームフォーミング区間を割り当てるときにリソースが充分であれば、３つのリンクを一回にビームフォーミングすることのできる区間を割り当ててもよく、そうでなければ各リンクごとにリソースを割り当ててもよい。

リレー接続リクエストフレームフォーマットは下記の表５の通りであり、リレー応答フレームのフォーマットは下記の表６の通りである。

表５で「Ｃａｔｅｇｏｒｙ」フィールドはミリ波通信を示すためのフィールドであり、「Ａｃｔｉｏｎ」フィールドはフレームの種類を示すためのフィールドである。「Ｄｉａｌｏｇ Ｔｏｋｅｎ」フィールドはｒｅｑｕｅｓｔ/ｒｅｓｐｏｎｓｅトランザクションを区分するためにリクエストフレームを送信するステーションによって選択される値が含まれたフィールドであり、ｎｏｎｚｅｒｏ値に設定されてもよい。「Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ｒｅｌａｙ Ｕｓａｂｌｅ ＳＴＡ ＡＩＤ」フィールドはターゲット目的地ステーションの接続ＩＤを示すフィールドである。図１でターゲット目的地ステーションは目的地ステーション１０７である。

表６で「Ｓｔａｔｕｓ Ｃｏｄｅ」フィールドはリレー検索リクエストに対する状態情報を示すフィールドであり、次の通りである。「Ｓｔａｔｕｓ Ｃｏｄｅ」フィールドが０である場合、リレー検索リクエストが成功されたことを示し、「Ｓｔａｔｕｓ Ｃｏｄｅ」フィールドの次にフィールドにステーションに対するアドレス及び能力情報、他のステーションとのリレーリンク設定情報などを含む。「Ｓｔａｔｕｓ Ｃｏｄｅ」フィールドが３７である場合、リレー検索リクエストが拒絶されたことを示し、「Ｓｔａｔｕｓ Ｃｏｄｅ」フィールドが３７である場合、ＢＳＳにリレー支援ステーションが含まれていないためリレー検索リクエストが拒絶されたことを示す。「Ｒｅｌａｙ Ｃａｐａｂｌｅ
ＳＴＡ Ｉｎｆｏ」フィールドは表１〜表３で説明された能力情報を含むフィールドである。

一方、表５及び表６の「Ａｃｔｉｏｎ」フィールド値は下記の表７のように定義され得る。以下、説明されるフレームフォーマットの「Ａｃｔｉｏｎ」フィールド値も下記の表７のように定義される。

ＢＳＳに含まれたステーション１０３、１０５、１０７はリレー接続応答フレームに含まれた情報を用いてビームフォーミングを行う（Ｓ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１７）。３つのリンクが一回にビームフォーされ得る区間が割り当てられた場合、ソースステーション１０３−リレーステーション１０５、リレーステーション１０５−目的地ステーション１０７、ソースステーション１０３−目的地ステーション１０７のリンク順にビームフォーミングが行われる。ここで、目的地ステーション１０７は、ビームフォーミングによるチャネル測定情報とリレーステーション１０５に向かう方向とソースステーション１０３に向かう方向の間の角情報を含むマルチリレーチャネル測定報告（Ｍｕｌｔｉ−Ｒｅｌａｙｓ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔ）フレームをソースステーション１０３に送信する（Ｓ１１９）。ビームフォーミングによるチャネル測定情報は、リレーステーション１０５−目的地ステーション１０７、ソースステーション１０３−目的地ステーション１０７のリンクに対するチャネル測定情報である。一方、マルチリレーチャネル測定報告フレームは図２を参照してより詳しく説明する。

ソースステーション１０３はビームフォーミング結果とチャネル測定情報を用いてリレーステーションを選択してもよく、リレー接続手続に対する結果情報を含むリレー接続報告フレームをアクセスポイント１０１に送信する。このように、リレーリンクセットアップの手続が完了され、ソースステーション１０３、リレーステーション１０５、及び目的地ステーション１０７はそれぞれのリンクを用いてデータを送受信できる。

図２は、本発明の他の実施形態に係る無線通信システムでリレーリンクセットアップ方法を説明するための図である。

図２を参照して説明されるリレーリンクセットアップ方法は図１に類似する。ただし、図２を参照して説明されるリレーリンクセットアップ方法ではステーション間のビームフォーミングが予め設定されたセクタ単位のスキャンによって行われ、ビームフォーミング以後のＲＬＳリクエストフレームを介してリレーリンクが設定される。以下、より詳しく説明する。

図２に示すように、本発明に係る無線通信システムは、アクセスポイント２０１、ソースステーション２０３、リレーステーション２０５、及び目的地ステーション２０７を含む。ＢＳＳに含まれたステーション２０３、２０５、２０７が無線ネットワークに接続してソースステーション２０３がＢＳＳに含まれたステーション及びアクセスポイント２０１の能力情報を取得する過程は図１に示すものと同一である。すなわち、ソースステーション２０３は、リレー検索リクエストフレームをアクセスポイント２０１に送信して能力情報を取得することができる。

その後、ＢＳＳに含まれたステーション２０３、２０５、２０７はすでに設定されたセクタ単位のスキャンによってビームフォーミングを行う。ＢＳＳに含まれたステーション２０３、２０５、２０７はｑｕａｓｉ−ｏｍｎｉアンテナパターンを用いて予め設定されたセクタをスイープ（ｓｗｅｅｐ）しながらスキャンし、ＢＳＳに含まれたステーション２０３、２０５、２０７は互いの位置を把握する。ここで、各ステーションに向かった方向はスキャン時にセクタスイープ（ｓｅｃｔｏｒ ｓｗｅｅｐ）のみを行った場合にはセクタの方向を表してもよく、受信ビームフォーミングを介して算出されたｗｅｉｇｈｔｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒから推論された方向であってもよい。

ここで、アクセスポイント２０１はＢＳＳに含まれたステーションに対してリレースキャンを予約してもよい。ここで、リレースキャンとは、前述された予め設定されたセクタ単位のスキャンを意味する。アクセスポイント２０１は、リレースキャンリクエストフレームを放送することによって図１に示すビームフォーミング区間予約のように、予め設定されたスキャン区間に対してリレースキャンを予約してもよい。リレーステーション２０５は、ソースステーション２０３及び目的地ステーション２０７にリレースキャンリクエストフレームを送信する（Ｓ２０１、Ｓ２０３）。ソースステーション２０３及び目的地ステーション２０７はリレースキャン応答フレームをリレーステーション２０５に送信することで（Ｓ２０５、Ｓ２０７）、スキャンが行われる。

このようなスキャン過程によって３つのリンク（ソースステーション２０３−リレーステーション２０５、リレーステーション２０５−目的地ステーション２０７、ソースステーション２０３−目的地ステーション２０７）に対してチャネル測定情報を取得することができる。そして、ソースステーション２０３は、チャネル測定情報を用いて少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションのうちリレーステーションを選択してもよい。すなわち、ソースステーション２０３は、受信された能力情報だけを用いてリレーステーションを選択するのではなく、能力情報とチャネル測定情報を用いて送信効率の優れるリレーステーションを選択することができる。

ソースステーション２０３は、チャネル測定情報をリクエストするためにマルチ−リレーチャネル測定リクエスト（Ｍｕｌｔｉ−Ｒｅｌａｙｓ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）フレームを目的地ステーション２０７に送信する（Ｓ２０９）。目的地ステーション２０７はスキャンによるチャネル測定情報を含むマルチ−リレーチャネル測定報告（Ｍｕｌｔｉ−Ｒｅｌａｙｓ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔ）フレームをソースステーション２０３に送信する（Ｓ２１１）。ここで、ソースステーション２０３は、マルチ−リレーチャネル測定リクエストフレームをリレーステーション２０５にも送信することができる。

チャネル測定情報は、ソースステーション２０３と目的地ステーション２０７との間のチャネル測定情報、リレーステーション２０５と目的地ステーション２０７との間のチャネル測定情報、及びソースステーション２０３−目的地ステーション２０７リンクと目的地ステーション２０７−リレー支援ステーションリンクとの間の角情報を含む。リレーステーション２０５がソースステーション２０３にマルチ−リレーチャネル測定リクエストフレームを送信する場合、チャネル測定情報はソースステーション２０３とリレーステーション２０５との間のチャネル測定情報、リレーステーション２０５と目的地ステーション２０７との間のチャネル測定情報、及びソースステーション２０３−リレーステーション２０５リンクとリレーステーション２０５−目的地ステーション２０７リンクとの間の角情報を含む。ＢＳＳに複数のリレー支援ステーションが含まれる場合、チャネル測定情報は複数のリレー支援ステーションに関する情報を全て含んでもよい。

マルチ−リレーチャネル測定リクエストフレームのフォーマット及びマルチ−リレーチャネル測定報告フレームのフォーマットはそれぞれ下記の表８及び表９の通りである。表９で「Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏ」フィールドは少なくとも１つ以上のステーションとのチャネルに対するチャネル測定情報を含むフィールドとして、「Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏ」フィールドフォーマットは表１０の通りであ。

表１０において「Ｐｅｅｒ ＳＴＡ ＡＩＤ」フィールドはマルチ−リレーチャネル測定報告フレームを送信するステーションのＡＩＤを示すフィールドである。「ＳＮＲ」フィールドはリンクで測定されたＳＮＲ値を示し、「Ｉｎｔｅｍａｌ Ａｎｇｌｅ」フィールドは夾角情報を示すフィールである。「Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄ」フィールドはチャネル測定結果に応じてリンクの推薦有無を示すフィールドである。測定されたリンクを推薦する場合、「Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄ」フィールドは１に設定されてもよい。

一方、ソースステーション２０３−目的地ステーション２０７リンクとソースステーション２０３−リレー支援ステーションリンクとの間の角情報は次のような場合を除去するために用いられる。

第１に、単にチャネル測定情報だけを測定すれば、ソース及び目的地ステーションの直接リンクに垂直（または水平）にリレーステーションが存在する場合がそうではない場合よりも優れた位置であると判明され得る。しかし、リレーリンクを用いる主な理由は直接リンクが封鎖された場合に迂回するためであるが、リレーステーションが直接リンク上にあるか、直接リンク周辺にある場合には動いている物体によって直接リンクが封鎖される場合、リレーリンクまで封鎖される確率が高い。したがって、ソースステーション２０３−目的地ステーション２０７リンクとソースステーション２０３−リレー支援ステーションリンクの夾角を測定し、夾角が予め設定された閾値以上である場合のリレー支援ステーションを選択することによって、前述の問題を解決することができる。

第２に、特にリレーステーションがフルデュプレックス（Ｆｕｌｌ Ｄｕｐｌｅｘ、ＦＤ）方式を用いる場合、データ送受信方向が同一である場合よりも離れた場合にポジティブフィードバック（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ）による発散を防止することができる。物理的に送信（Ｔｘ）及び受信（Ｒｘ）アンテナ、ＲＦモジュールを離隔させてもデータ送受信方向が同一であるときが生じ、リレーステーションはこのような状態を把握することができるため夾角が大きくても発散が大きい場合は「Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄ」フィールドを０に設定してソースステーションに知らせることができる。また、リレーステーション２０５及び目的地ステーション２０７で測定された夾角情報はソースステーション２０３でリレーステーション２０５及び目的地ステーション２０７の位置を把握することができる。３つのリンクが三角形を形成するためである。結局、ソースステーション２０３は夾角情報からリレーステーション２０５の位置を確認できるため、夾角が大きくてもリレーステーション２０５の位置が封鎖される確率の高い箇所に位置する場合を除去することができる。

例えば、リレーステーション２０５がソース及び目的地ステーション２０３、２０７のダイレクト経路上に位置する場合には、人がソース及び目的地ステーション２０３、２０７の近所を通りながらリンクが途切れる確率が高いことがある。したがって、この場合よりもリレーステーション２０５が傾斜する位置にある場合が好ましく、ソースステーション２０３はチャネル測定情報を用いて最適のリレーステーションを選択することができる。

すなわち、前述したように、ソースステーション２０３はチャネル測定情報及び能力情報を用いて少なくとも１以上のリレー支援ステーションのうちからリレーステーション２０５を選択することができる。

リレーステーションが選択されれば、ソースステーション２０３はリレーリンクセットアップ（ＲＬＳ（Ｒｅｌａｙ Ｌｉｎｋ Ｓｅｔｕｐ））リクエストフレームを目的地ステーション２０７に送信する（Ｓ２１３、Ｓ２１５）。そして、目的地ステーション２０７はリレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームをソースステーション２０３に送信する（Ｓ２１７、Ｓ２１９）。すなわち、目的地ステーション２０７は、自身のリレーリンクセットアップの成功または失敗情報、すなわち自身のリレーリンクセットアップに対する参加有無の情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームをソースステーション２０３に送信する（Ｓ２１７、Ｓ２１９）。

ここで、リレーリンクセットアップリクエストフレーム及びリレーリンクセットアップ応答フレームはリレーステーション２０５を経由する。そしてリレーステーション２０５もリレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームをソースステーション２０３に送信する。ＲＬＳはＤＬＳに類似の手続に行われる。ＤＬＳでＭの役割をＲＬＳでリレーステーション２０５が行うと見ることができる。

リレーリンクセットアップリクエストフレームにはソースステーション２０３、リレーステーション２０５、及び目的地ステーション２０７の能力情報、接続アイディアＩＤ）情報が含まれ、これと共にリレー送信パラメータ（Ｒｅｌａｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）が含まれる。リレー送信パラメータは、リレー方式情報、協力通信使用情報、協力通信使用の有無に応じる送信モード情報、リンクスイッチング区間を示すリンク変更区間情報、リンクスイッチングによって遅延された時間を示すデータセンシングタイム情報、ソースステーションとリレーステーションとの間のフレーム交換区間情報、リレーステーションと目的地ステーションとの間のフレーム交換区間情報のいずれか１つ以上を含んでもよい。

リレーリンクセットアップリクエストフレーム、リレーリンクセットアップ応答フレーム、及びリレー送信パラメータのフォーマットはそれぞれ表１１〜表１３の通りである。
表１２のようにリレーリンクセットアップ応答フレームにもソースステーション２０３、リレーステーション２０５、及び目的地ステーション２０７の能力情報、接続ＩＤ（ＡＩＤ）情報が含まれる。表１２で「Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ｓｔａｔｕｓ Ｃｏｄｅ」フィールドは目的地ステーション２０７のリレーリンクセットアップ結果情報に対応する。
目的地ステーション２０７がＲＬＳに参加する場合、「Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ｓｔａｔｕｓ Ｃｏｄｅ」フィールドは０に設定してもよく、目的地ステーション２０７がＲＬＳに参加しない場合、「Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ｓｔａｔｕｓ Ｃｏｄｅ」フィールドは３７に設定されてもよい。「Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｕｓ Ｃｏｄｅ」フィールドはリレーステーション２０５のリレーリンクセットアップ結果情報として、「Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ｓｔａｔｕｓ Ｃｏｄｅ」フィールドのように設定される。

一方、リレー送信パラメータフィールドは表１４の通りである。

「Ｒｅｌａｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ」フィールド値はソースステーション２０３がＲＬＳ設定過程に参加したリレーステーション２０５のモードを設定してデータ送信時に必要なパラメータを示す。

「Ｄｕｐｌｅｘ−ｍｏｄｅ」フィールドはリレー方式情報に対応し、リレーステーション２０５がＦＤ−ＡＦを支援する場合にＦＤ、ＨＤのいずれか１つのＤｕｐｌｅｘ方式が「Ｄｕｐｌｅｘ−ｍｏｄｅ」フィールドで選択される。リレーステーション２０５をＨＤ−ＤＦで動作させたい場合には０、ＦＤ−ＡＦで動作させたい場合には１のように設定されてもよい。

「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ」フィールドは協力通信使用情報に対応し、ｌｉｎｋ−ｓｗｉｔｃｈｉｎｇモードまたはｌｉｎｋ−ｃｏｏｐｅｒａｔｉｎｇモードが「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ」フィールドで選択される。「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ」フィールドは、リレーステーション２０５をｌｉｎｋ−ｓｗｉｔｃｈｉｎｇモードで動作させたい場合には０、ｌｉｎｋ−ｃｏｏｐｅｒａｔｉｎｇモードで動作させたい場合には１のように設定されてもよい。「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ」フィールドはリレーステーション２０５がｌｉｎｋ−ｃｏｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｔｙｐｅでＤｕｐｌｅｘ−ｍｏｄｅが０に設定されたときに有効であり、そうではない場合には無視される。

「Ｔｘ−ｍｏｄｅ」フィールドは協力通信使用の有無に応じる送信モード情報に対応し、ＲＬＳに参加した３つのステーションがノーマルモード（ｎｏｒｍａｌ ｍｏｄｅ）として動作すれば０、交番モード（ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ）として動作すれば１に設定されてもよい。ノーマルモードは直接及びリレーリンクのうち１つのリンクだけが用いられるモードであり、交番モードは直接及びリレーリンクが全て用いられるモードである。「Ｔｘ−ｍｏｄｅ」フィールドは、リレーステーション２０５がｌｉｎｋ−ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｙｐｅであり、Ｄｕｐｌｅｘ−ｍｏｄｅが１に設定されるときに有効であり、そうではない場合には無視される。

「Ｌｉｎｋ Ｃｈａｎｇｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（ＬＣＩ）」フィールドはリンクスイッチング区間を示すリンク変更区間情報に対応し、ソースステーション２０３と目的地ステーション２０７の間のリンクをスイッチングする区間を示すフィールドである。すなわち。「Ｌｉｎｋ Ｃｈａｎｇｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（ＬＣＩ）」フィールドは使用中である経路がブロックされてデータを他の経路に迂回して送信するとき、迂回する時点を知らせるフィールドである。１つの予約された区間の最初位置からＬＣＩごとにリンクをスイッチングできる機会が与えられ、１つの区間内では１つのリンクにのみ送信可能である。予約された時間から「Ｌｉｎｋ Ｃｈａｎｇｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（ＬＣＩ）」フィールド値の倍数になる地点でのみ、データ送信経路が迂回され得る。

「Ｄａｔａ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｉｍｅ」フィールドはリンクスイッチングにより遅延（ｄｅｆｅｒ）された時間を示すデータセンシングタイム情報に対応し、リンク転換が発生して現在利用中であるＬＣＩの次のＬＣＩでリンク転換が行われるとき遅延（ｄｅｆｅｒ）される時間を示すフィールドである。「Ｄａｔａ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｉｍｅ」フィールドは交番モードでは用いられずにノーマルモードだけで用いられる。ＨＤ−ＤＦのリレー方式下ではダイレクトリンクからリレーリンクに移動するとき使用され、リレーリンクからダイレクトリンクに移動するときには使用されない。

「ｆｉｒｓｔ Ｐｅｒｉｏｄ」フィールドはソースステーションとリレーステーションの間のフレーム交換区間情報に対応し、ＨＤ−ＤＦリレー方式下でリレーリンクを用いるときソース、リレーステーション間にフレームを交換する区間を示す。

「Ｓｅｃｏｎｄ Ｐｅｒｉｏｄ」フィールドはリレーステーション２０５と目的地ステーション２０７の間のフレーム交換区間情報に対応し、ＨＤ−ＤＦリレー方式下でリレーリンクを用いるときリレー、目的地ステーション２０５、２０７間にフレームを交換する区間と、リレーステーション２０５がリレーステーション−目的地ステーション（Ｒ−Ｄ）リンクの状態をソースステーション２０３に知らせるためのフレーム区間を全て含む区間を示す。

リレー送信パラメータはリレーリンク設定後にもアップデートされる。例えば、リレー送信パラメータが設定された後、チャネル環境が大きく変更されたときに「Ｌｉｎｋ Ｃｈａｎｇｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（ＬＣＩ）」、「Ｆｉｒｓｔ Ｐｅｒｉｏｄ」、「Ｓｅｃｏｎｄ Ｐｅｒｉｏｄ」フィールド値が変更され得る。アップデートされたリレー送信パラメータはリレーリンク設定リクエストフレームに含まれ、ソースステーション２０３から送信されてもよい。

一方、ソースステーション２０３は、リレーリンクセットアップ結果情報に応じてリレーリンクセットアップの成功情報を含む通知（ＲＬＳ Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ）フレームをアクセスポイント２０１に送信する（Ｓ２２１）。通知フレームを受信したアクセスポイント２０１は、リレーリンクセットアップの手続が成功されたことを確認することができる。通知フレームのフォーマットは下記の表１４の通りである。通知フレームにはＲＬＳに参加したソース、リレー、目的地ステーションのＡＩＤが含まれる。

通知フレームがアクセスポイントに送信された後データ送信のスループットを高めるために３つのリンクにそれぞれに対するビームフォーミングが再び行われる。ここで、ビームフォーミングは図１で説明されたビームフォーミング過程のように行われてもよい。ビームフォーミング過程で新しく取得されるチャネル測定情報はソースステーション２０３に送信され、リレー送信パラメータがアップデートされ得る。

一方、リレーリンクを終了するために、ソースステーション２０３はリレー終了（Ｒｅｌａｙ ｔｅａｒｄｏｗｎ）フレームをリレーステーション２０５、目的地ステーション２０７及びアクセスポイント２０１に送信してもよい。リレー終了フレームはリレーステーション２０５を経由して目的地ステーション２０７に送信される。リレー終了フレームはソースステーション２０３、リレーステーション２０５及び目的地ステーション２０７の接続ＩＤ情報を含む。リレー終了フレームのフォーマットは下記の表１６の通りである。

追加的に、リレーステーション２０５は設定されたリレーリンクを介して目的地ステーション２０７から応答フレームを円滑に受信したか否かを通知するために、ＲＬＳが設定されたソースステーション２０３にリレー応答（Ｒｅｌａｙ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）フレームを送信してもよい。リレー応答フレームはリレー方式がＨＤ０ＤＦであり、ｌｉｎｋ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇモードでのみ用いられる。リレー応答フレームのフォーマットは下記の表１７の通りである。「ＢＡ Ｃｏｎｔｒｏｌ」フィールド、「ＢｌｏｃｋＡｃｋ Ｓｔａｒｔｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ」フィールド及び「ＢｌｏｃｋＡｃｋ Ｂｉｔｍａｐ」フィールドはブロック応答（ＢｌｏｃｋＡｃｋ）が使用される場合に用いられる。

一方、図１及び図２を参照して説明されたリレーリンク設定方法は共に使用されるか一部の過程が修正及び混合されて使用されてもよい。例えば、図１でも予め設定されたセクタ単位のスキャンを通したビームフォーミングが行われ、図２でも図１のようなビームフォーミングが行われてもよい。また、図２でも表４のような優先順位が用いられてもよい。以下、図１及び図２で説明されたソースステーション、リレーステーション及び目的地ステーションのリンクセットアップ方法を説明する。

図３は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムでソースステーションのリレーリンクセットアップ方法を説明するための図である。図３に示すように、本発明に係るリレーリンクセットアップ方法はステップＳ３０１から始まる。

ステップＳ３０１において、ソースステーションはアクセスポイントまたはＰＣＰから無線通信システムに含まれた少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションの能力情報を受信する。ステップＳ３０１は、より詳細には、リレー支援ステーションの能力情報をリクエストするためのリレー検索リクエストフレームをアクセスポイントまたはＰＣＰに送信するステップと、リレー支援ステーションの能力情報を含むリレー検索応答フレームをアクセスポイントまたはＰＣＰから受信するステップを含む。リレー支援ステーションは無線ネットワークに接続のとき自身の能力情報をアクセスポイントまたはＰＣＰに送信してもよい。

ステップＳ３０３において、ソースステーションはソースステーション、目的地ステーション及びリレー支援ステーションの間のビームフォーミング情報及びリレー支援ステーションの能力情報を用いて、リレー支援ステーションのいずれか１つをリレーステーションとして選択する。ここで、ビームフォーミングは図１のように行われたり図２のように予め設定されたセクタ単位のスキャンによって行われてもよい。目的地ステーションはリレー支援ステーション及びソースステーションとビームフォーミングを行い、ソースステーションはリレー支援ステーション及び目的地ステーションとビームフォーミングを行う。

ステップＳ３０３において、より詳細には、ビームフォーミングによるチャネル測定情報をリクエストするための、マルチ−リレーチャネル測定リクエストフレームを目的地ステーションに送信するステップと、チャネル測定情報を含むマルチ−リレーチャネル測定応答フレームを目的地ステーションから受信するステップと、チャネル測定情報及び能力情報を用いてリレーステーションを選択するステップを含む。チャネル測定情報は、ソースステーションと前記目的地ステーションとの間のチャネル測定情報、リレー支援ステーションと前記目的地ステーションとの間のチャネル測定情報、ソースステーション−目的地ステーションリンクと目的地ステーション−リレー支援ステーションリンクの夾角情報を含んでもよい。ソースステーションは、ビームフォーミングによるチャネル測定情報をリレー支援ステーションからも受信してもよい。

ステップＳ３０５において、ソースステーションは、目的地ステーションにリレーリンクセットアップリクエストフレームを送信する。そして、ステップＳ３０７において、ソースステーションはリレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを目的地ステーションから受信する。ここで、リレーリンクセットアップリクエストフレーム及びリレーリンクセットアップ応答フレームリレーステーションを経由する。

リレーリンクセットアップリクエストフレームは、ソースステーション、リレーステーション、及び目的地ステーションの能力情報、接続ＩＤ情報とリレー送信パラメータを含み、リレー送信パラメータはリレー方式情報、協力通信使用情報、協力通信使用の有無に応じる送信モード情報リンクスイッチング区間を示すリンク変更区間情報、リンクスイッチングにより遅延された時間を示すデータセンシングタイム情報、ソースステーションとリレーステーションの間のフレーム交換区間情報、リレーステーションと目的地ステーションの間のフレーム交換区間情報のいずれか１つ以上を含んでもよい。

一方、本発明に係るリレーリンクセットアップ方法は、ソースステーションの能力情報をアクセスポイントまたはＰＣＰに送信するステップをさらに含む。ここで、能力情報は、リレー支援情報、リレー利用情報、Ａ/Ｃパワー利用情報、移動性情報、リレー機能選好情報、リレー方式情報、協力通信支援情報のいずれか１つ以上を含んでもよい。能力情報は接続リクエストフレームまたはプローブリクエストフレームに含まれてもよい。

また、本発明に係るリレーリンクセットアップ方法は、リレーリンクセットアップ結果情報によりリレーリンクセットアップの成功情報を含む通知フレームをアクセスポイントまたはＰＣＰに送信するステップをさらに含んでもよい。

また、本発明に係るリレーリンクセットアップ方法は、リレーリンクを終了するためのリレー終了フレームをリレーステーション、目的地ステーション、及びアクセスポイントまたはＰＣＰに送信するステップをさらに含んでもよい。ここで、リレー終了フレームはソースステーション、リレーステーション及び目的地ステーションの接続ＩＤ情報を含んでもよい。そして、リレー終了フレームはリレーステーションを経由して目的地ステーションに送信されてもよい。

図４は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムでリレーステーションのリレーリンクセットアップ方法を説明するための図である。図４に示すように、本発明に係るリレーリンクセットアップ方法はステップＳ４０１から始まる。図４でリレーステーションは前述されたリレー支援ステーションであってもよい。

ステップＳ４０１において、リレーステーションはソースステーションとビームフォーミングを行う。ここで、ビームフォーミングは図１のように行われたり、図２に示すように予め設定されたセクタ単位のスキャンによって行われてもよい。リレーステーションは追加的に目的地ステーションとビームフォーミングを行なってもよい。

ステップＳ４０３において、リレーステーションはソースステーションとのビームフォーミングによるチャネル測定情報をソースステーションに送信する。リレーステーションはマルチ−リレーチャネル測定応答フレームを用いてチャネル測定情報をソースステーションに送信する。

ステップＳ４０５において、リレーステーションはソースステーションからリレーリンクセットアップリクエストフレームを受信して目的地ステーションに送信する。リレーリンクセットアップリクエストフレームは、ソースステーション−リレーステーション及び目的地ステーションの能力情報、接続ＩＤ情報とリレーリンクに対するリレー送信パラメータを含み、リレー送信パラメータは、リレー方式情報、協力通信使用情報、協力通信使用の有無に応じる送信モード情報、リンクスイッチング区間を示すリンク変更区間情報、リンクスイッチングにより遅延された時間を示すデータセンシングタイム情報、ソースステーションとリレーステーションの間のフレーム交換区間情報、リレーステーションと目的地ステーションの間のフレーム交換区間情報のいずれか１つ以上を含んでもよい。

ステップＳ４０７において、リレーステーションは、リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを目的地ステーションから受信してソースステーションに送信する。リレーステーションもリレーリンクセットアップリクエストフレームを受信に応答してリレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームをソースステーションに送信してもよい。

一方、本発明に係るリレーリンクセットアップ方法は、リレーステーションの能力情報をアクセスポイントまたはＰＣＰに送信するステップをさらに含んでもよく、能力情報は、リレー支援情報、リレー利用情報、Ａ／Ｃパワー利用情報、移動性情報、リレー機能選好情報、リレー方式情報、協力通信支援情報のいずれか１つ以上を含んでもよい。

また、本発明に係るリレーリンクセットアップ方法は、リレーリンクを終了するためのリレー終了フレームをソースステーションから受信するステップと、リレー終了フレームを目的地ステーションに送信するステップを含む。ここで、リレー終了フレームは、ソースステーション、リレーステーション及び目的地ステーションの接続ＩＤ情報を含んでもよい。

一方、リレーステーションのリレーリンクセットアップ方法として、ステップＳ４０３は省略されてもよく、ソースステーションは目的地ステーションから送信されるチャネル測定情報を用いてリレーステーションを選択してもよい。

図５は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムで目的地ステーションのリレーリンクセットアップ方法を説明するための図である。図５に示すように、本発明に係るリレーリンクセットアップ方法はステップＳ５０１から始まる。

ステップＳ５０１において、目的地ステーションは、ソースステーション及び少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションとビームフォーミングを行う。ここで、ビームフォーミングは図１に示すように行われたり、図２に示すように予め設定されたセクタ単位のスキャンによって行われてもよい。

ステップＳ５０３において、目的地ステーションは、ソースステーション及びリレー支援ステーションとのビームフォーミングによるチャネル測定情報をソースステーションに送信する。ステップＳ５０３は、より詳細には、ビームフォーミングによるチャネル測定情報をリクエストするための、マルチ−リレーチャネル測定リクエストフレームをソースステーションから受信するステップと、チャネル測定情報を含むマルチ−リレーチャネル測定応答フレームをソースステーションに送信するステップを含む。ここで、チャネル測定情報は、ソースステーションと前記目的地ステーションの間のチャネル測定情報と、リレー支援ステーションと前記目的地ステーションの間のチャネル測定情報と、ソースステーション−目的地ステーションリンクと目的地ステーション−リレー支援ステーションリンクの夾角情報を含んでもよい。

ステップＳ５０５において、目的地ステーションは、ソースステーションからリレーリンクセットアップリクエストフレームを受信する。リレーリンクセットアップリクエストフレームは、ソースステーション、リレーステーション及び敵地ステーションの能力情報、接続ＩＤ情報とリレー送信パラメータを含んでもよい。ここで、リレー送信パラメータは、リレー方式情報、協力通信使用情報、協力通信使用の有無に応じる送信モード情報、リンクスイッチング区間を示すリンク変更区間情報リンクスイッチングにより遅延された時間を示すデータセンシングタイム情報、ソースステーションとリレーステーションの間のフレーム交換区間情報、リレーステーションと目的地ステーションの間のフレーム交換区間情報のいずれか１つ以上を含んでもよい。

ステップＳ５０７において、目的地ステーションは、リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームをソースステーションに送信する。ここで、リレーリンクセットアップリクエストフレーム及びリレーリンクセットアップ応答フレームは、リレー支援ステーションのうちソースステーションによって選択されたリレーステーションを経由する。

一方、本発明に係るリレーリンクセットアップ方法は、目的地ステーションの能力情報をアクセスポイントまたはＰＣＰに送信するステップをさらに含む。ここで、能力情報は、リレー支援情報、リレー利用情報、Ａ／Ｃパワー利用情報、移動性情報、リレー機能選好情報、リレー方式情報、協力通信支援情報のいずれか１つ以上を含んでもよい。

また、本発明に係るリレーリンクセットアップ方法は、リレーリンクを終了するためのリレー終了フレームをソースステーションから受信するステップをさらに含んでもよい。
ここで、リレー終了フレームは、ソースステーション、リレーステーション及び目的地ステーションの接続ＩＤ情報を含んでもよい。

一方、前述された本発明はプロセス観点に基づいて説明されたが、本発明に係る無線通信システムにおいてリレーリンクセットアップ方法を構成する各ステップは装置的な観点に基づいて容易に把握することができる。したがって、本発明に係る無線通信システムにおいて、リレーリンクセットアップ方法に含まれたステップは本発明の原理によってリレーリンクセットアップ装置に含まれた構成要素として理解され得る。

すなわち、本発明に係るリレーリンクセットアップ装置は、アクセスポイントまたはＰＣＰから前記無線通信システムに含まれた少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションの能力情報を受信する第１受信部と、前記ソースステーション、目的地ステーション及び前記リレー支援ステーションの間のビームフォーミング情報及び前記能力情報を用いて、前記リレー支援ステーションのいずれか１つをリレーステーションとして選択する選択部と、前記目的地ステーションにリレーリンクセットアップリクエストフレームを送信する送信部と、リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを前記目的地ステーションから受信する第２受信部を備え、前記リレーリンクセットアップリクエストフレーム及び前記リレーリンクセットアップ応答フレームは前記リレーステーションを経由する。ここで、リレーリンクセットアップ装置は、無線通信システムでリレーリンクセットアップのためのソースステーションであってもよい。

また、本発明に係るリレーリンクセットアップ装置は、ソースステーションとビームフォーミングを行うビームフォーミング部と、前記ソースステーションとのビームフォーミングによるチャネル測定情報を前記ソースステーションに送信する第１送信部と、前記ソースステーションからリレーリンクセットアップリクエストフレームを受信して前記目的地ステーションに送信する第２送信部と、リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを前記目的地ステーションから受信して前記ソースステーションに送信する第３送信部とを備える。ここで、リレーリンクセットアップ装置は、無線通信ステムでリレーリンクセットアップのためのリレーステーションであってもよい。

また、本発明に係るリレーリンクセットアップ装置は、ソースステーション及び少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションとビームフォーミングを行うビームフォーミング部と、前記ソースステーション及び前記リレー支援ステーションとのビームフォーミングによるチャネル測定情報を前記ソースステーションに送信する第１送信部と、前記ソースステーションからリレーリンクセットアップリクエストフレームを受信する受信部と、リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを前記ソースステーションに送信する第２送信部とを備え、前記リレーリンクセットアップリクエストフレーム及び前記リレーリンクセットアップ応答フレームは、前記リレー支援ステーションのうち前記ソースステーションによって選択されたリレーステーションを経由する。ここで、リレーリンクセットアップ装置は無線通信システムでリレーリンクセットアップのための目的地ステーションであってもよい。

一方、前述したような本発明に係るリレーリンクセットアップ方法は、コンピュータプログラムで作成可能である。そして、前記プログラムを構成するコード及びコードセグメントは当該分野のコンピュータプログラマーによって容易に推論されることができる。また、前記作成されたプログラムは、コンピュータが読出すことのできる記録媒体（情報格納媒体）に格納され、コンピュータによって読み出されて実行されることによって本発明の方法を実現する。そして、前記記録媒体はコンピュータが読出すことのできる全ての形態の記録媒体（ＣＤ、ＤＶＤのような有形的媒体のみならず搬送波のような無形的媒体）を含む。

本発明は、限定された実施形態と図面によって説明されたが、本発明は、これにより限定されることなく本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等な範囲内で多様な修正及び変形が可能であることはもちろんである。

Claims (20)

1. 無線通信システムでソースステーションのリレーリンクセットアップ方法において、
   アクセスポイントまたはＰＣＰから前記無線通信システムに含まれた少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションの能力情報を受信するステップと、
   前記ソースステーション、目的地ステーション及び前記リレー支援ステーションの間のチャネル測定情報及び前記能力情報を用いて、前記リレー支援ステーションのいずれか１つをリレーステーションとして選択するステップと、
   前記目的地ステーションにリレーリンクセットアップリクエストフレーム送信するステップと、
   リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを前記目的地ステーションから受信するステップと、
   を含み、
   前記リレーリンクセットアップリクエストフレーム及び前記リレーリンクセットアップ応答フレームは前記リレーステーションを経由することを特徴とするリレーリンクセットアップ方法。
2. 前記ソースステーションの能力情報を前記アクセスポイントまたは前記ＰＣＰに送信するステップをさらに含み、
   前記能力情報は、リレー支援情報、リレー利用情報、Ａ/Ｃパワー利用情報、移動性情報、リレー機能選好情報、リレー方式情報、協力通信支援情報のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載のリレーリンクセットアップ方法。
3. 前記リレー支援ステーションの能力情報を受信するステップは、
   前記リレー支援ステーションの能力情報をリクエストするためのリレー検索リクエストフレームを前記アクセスポイントまたは前記ＰＣＰに送信するステップと、
   前記リレー支援ステーションの能力情報を含むリレー検索応答フレームを前記アクセスポイントまたはＰＣＰから受信するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のリレーリンクセットアップ方法。
4. 前記チャネル測定情報は、予め設定されたセクタ単位のスキャンを通したビームフォーミングによって測定されたことを特徴とする請求項１に記載のリレーリンクセットアップ方法。
5. 前記目的地ステーションは、前記リレー支援ステーション及び前記ソースステーションとビームフォーミングを行い、前記リレー支援ステーションのいずれか１つをリレーステーションとして選択するステップは、
   前記ビームフォーミングによるチャネル測定情報をリクエストするための、マルチ−リレーチャネル測定リクエストフレームを前記目的地ステーションに送信するステップと、
   前記チャネル測定情報を含むマルチ−リレーチャネル測定応答フレームを前記目的地ステーションから受信するステップと、
   前記チャネル測定情報及び前記能力情報を用いて前記リレーステーションを選択するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載のリレーリンクセットアップ方法。
6. 前記チャネル測定情報は、
   前記ソースステーションと前記リレー支援ステーションの間のチャネル測定情報と、
   前記リレー支援ステーションと前記目的地ステーションの間のチャネル測定情報と、
   前記ソースステーション−前記目的地ステーションリンクと前記目的地ステーション−前記リレー支援ステーションリンクの夾角情報と、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載のリレーリンクセットアップ方法。
7. 前記リレーリンクセットアップリクエストフレームは、前記ソースステーション、前記リレーステーション及び前記目的地ステーションの能力情報、接続ＩＤ情報とリレー送信パラメータを含み、
   前記リレー送信パラメータは、リレー方式情報、協力通信使用情報、協力通信使用の有無に応じる送信モード情報、リンクスイッチング区間を示すリンク変更区間情報、リンクスイッチングにより遅延された時間を示すデータセンシングタイム情報、前記ソースステーションと前記リレーステーションの間のフレーム交換区間情報、前記リレーステーションと前記目的地ステーションの間のフレーム交換区間情報のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載のリレーリンクセットアップ方法。
8. 前記リレーリンクセットアップ結果情報によってリレーリンクセットアップの成功情報を含む通知フレームを前記アクセスポイントまたは前記ＰＣＰに送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のリレーリンクセットアップ方法。
9. リレーリンクを終了するためのリレー終了フレームを前記リレーステーション、前記目的地ステーション及び前記アクセスポイントまたはＰＣＰに送信するステップをさらに含み、
   前記リレー終了フレームは、前記ソースステーション、前記リレーステーション及び前記目的地ステーションの接続ＩＤ情報を含むことを特徴とする請求項１に記載のリレーリンクセットアップ方法。
10. 無線通信システムでリレーステーションのリレーリンクセットアップ方法において、
    ソースステーションとビームフォーミングを行うステップと、
    前記ソースステーションとのビームフォーミングによるチャネル測定情報を前記ソースステーションに送信するステップと、
    前記ソースステーションからリレーリンクセットアップリクエストフレームを受信して前記目的地ステーションに送信するステップと、
    リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを前記目的地ステーションから受信して前記ソースステーションに送信するステップと、
    を含むことを特徴とするリレーリンクセットアップ方法。
11. 前記リレーステーションの能力情報をアクセスポイントまたはＰＣＰに送信するステップをさらに含み、
    前記能力情報は、リレー支援情報、リレー利用情報、Ａ／Ｃパワー利用情報、移動性情報、リレー機能選好情報、リレー方式情報、協力通信支援情報のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１０に記載のリレーリンクセットアップ方法。
12. 前記ソースステーションとビームフォーミングを行うステップは、予め設定されたセクタ単位のスキャンによってビームフォーミングを行うことを特徴とする請求項１０に記載のリレーリンクセットアップ方法。
13. 前記リレーリンクセットアップリクエストフレームは、前記ソースステーション、前記リレーステーション及び前記目的地ステーションの能力情報、接続ＩＤ情報とリレーリンクに対するリレー送信パラメータを含み、
    前記リレー送信パラメータは、リレー方式情報、協力通信使用情報、協力通信使用の有無に応じる送信モード情報、リンクスイッチング区間を示すリンク変更区間情報、リンクスイッチングにより遅延された時間を示すデータセンシングタイム情報、前記ソースステーションと前記リレーステーションの間のフレーム交換区間情報、前記リレーステーションと前記目的地ステーションの間のフレーム交換区間情報のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１０に記載のリレーリンクセットアップ方法。
14. リレーリンクを終了するためのリレー終了フレームを前記ソースステーションから受信するステップと、
    前記リレー終了フレームを前記目的地ステーションに送信するステップと、
    を含み、
    前記リレー終了フレームは、前記ソースステーション、前記リレーステーション及び前記目的地ステーションの接続ＩＤ情報を含むことを特徴とする請求項１０に記載のリレーリンクセットアップ方法。
15. 無線通信システムで目的地ステーションのリレーリンクセットアップ方法において、
    ソースステーション及び少なくとも１つ以上のリレー支援ステーションとビームフォーミングを行うステップと、
    前記ソースステーション及び前記リレー支援ステーションとのビームフォーミングによるチャネル測定情報を前記ソースステーションに送信するステップと、
    前記ソースステーションからリレーリンクセットアップリクエストフレームを受信するステップと、
    リレーリンクセットアップ結果情報を含むリレーリンクセットアップ応答フレームを前記ソースステーションに送信するステップと、
    を含み、
    前記リレーリンクセットアップリクエストフレーム及び前記リレーリンクセットアップ応答フレームは、前記リレー支援ステーションのうち前記ソースステーションによって選択されたリレーステーションを経由することを特徴とするリレーリンクセットアップ方法。
16. 前記目的地ステーションの能力情報をアクセスポイントまたはＰＣＰに送信するステップをさらに含み、
    前記能力情報は、リレー支援情報、リレー利用情報、Ａ／Ｃパワー利用情報、移動性情報、リレー機能選好情報、リレー方式情報、協力通信支援情報のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１５に記載のリレーリンクセットアップ方法。
17. 前記ビームフォーミングを行うステップは、予め設定されたセクタ単位のスキャンによってビームフォーミングを行うことを特徴とする請求項１５に記載のリレーリンクセットアップ方法。
18. 前記チャネル測定情報を前記ソースステーションに送信するステップは、
    前記ビームフォーミングによるチャネル測定情報をリクエストするための、マルチ−リレーチャネル測定リクエストフレームを前記ソースステーションから受信するステップと、
    前記チャネル測定情報を含むマルチ−リレーチャネル測定応答フレームを前記ソースステーションに送信するステップと、
    を含み、
    前記チャネル測定情報は、
    前記ソースステーションと前記リレー支援ステーションの間のチャネル測定情報と、
    前記リレー支援ステーションと前記目的地ステーションの間のチャネル測定情報と、
    前記ソースステーション−前記目的地ステーションリンクと前記目的地ステーション−前記リレー支援ステーションリンクの夾角情報と、
    を含むことを特徴とする請求項１５に記載のリレーリンクセットアップ方法。
19. 前記リレーリンクセットアップリクエストフレームは、前記ソースステーション、前記リレーステーション及び前記目的地ステーションの能力情報接続ＩＤ情報とリレー送信パラメータを含み、
    前記リレー送信パラメータは、リレー方式情報、協力通信使用情報、協力通信使用の有無に応じる送信モード情報、リンクスイッチング区間を示すリンク変更区間情報、リンクスイッチングにより遅延された時間を示すデータセンシングタイム情報、前記ソースステーションと前記リレーステーションの間のフレーム交換区間情報、前記リレーステーションと前記目的地ステーションの間のフレーム交換区間情報のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１５に記載のリレーリンクセットアップ方法。
20. リレーリンクを終了するためのリレー終了フレームを前記ソースステーションから受信するステップをさらに含み、
    前記リレー終了フレームは、前記ソースステーション、前記リレーステーション及び前記目的地ステーションの接続ＩＤ情報を含むことを特徴とする請求項１５に記載のリレーランクセットアップ方法。

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