JP5680948B2 - Wireless communication system and relay control method - Google Patents
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本発明は、中継局を備えた無線通信システム及び中継制御方法に関するものである。 The present invention relates to relay control method in a wireless communication system及beauty with a relay station.
移動局が基地局と通信するためには、移動局は基地局からの無線電波が届く範囲に位置する必要がある。しかし、山岳地帯や高層ビル等が建ち並ぶ市街地では、障害物が多いため無線電波が届きにくい領域が存在する。また、屋外に設置された基地局からは、建物の内部や地下には、電波が届かない領域が多く存在する。このような電波が届かない領域をカバーするため、図6のように移動局601と基地局603との間の無線通信を中継する中継局(リレー局又はリピータ)605が必要となる。
In order for a mobile station to communicate with a base station, the mobile station needs to be located in a range where radio waves from the base station can reach. However, in urban areas where mountainous areas and high-rise buildings are lined up, there are areas where radio waves are difficult to reach due to many obstacles. In addition, there are many areas where radio waves do not reach from the base stations installed outdoors in the building or underground. In order to cover such a region where radio waves do not reach, a relay station (relay station or repeater) 605 that relays wireless communication between the
従来の中継局は、単にRF(Radio Frequency)信号(無線信号)を増幅するだけでなく、信号品質を高めることも可能である(例えば、特許文献1参照)。信号品質を高める方法としては、デジタル信号処理を実施することにより不要な干渉を取り除く方法や、一旦中継局で受信信号を復調して、送信信号を再構築する方法があげられる。しかし、このような方法では、信号のバッファリングや繰り返し処理が必要になる。これにより、基地局と端末とが直接通信する場合に比べ、数フレームから数十フレームの遅延が発生してしまう。 A conventional relay station can not only amplify an RF (Radio Frequency) signal (radio signal) but also improve signal quality (see, for example, Patent Document 1). As a method for improving the signal quality, there are a method of removing unnecessary interference by performing digital signal processing, and a method of demodulating a reception signal at a relay station and reconstructing a transmission signal. However, such a method requires signal buffering and iterative processing. As a result, a delay of several frames to several tens of frames occurs as compared with the case where the base station and the terminal communicate directly.
しかしながら、中継局を介すことにより発生する遅延は、中継局の機能に因るもののみではない。図7のように、中継先の基地局703と通信している移動局が複数存在するとする。移動局の数が多いほど、使用される基地局の無線リソースは多くなり、無線リソースの空きが少なくなる。よって、中継局705を介して基地局703に新たに接続される移動局701aには、十分な無線リソースを割り当てられない恐れがある。無線リソースの不足は、移動局701aの伝送速度の低下、つまり遅延を招くことになる。他の移動局701b〜701eに既に割り当てられた無線リソースを移動局701aの無線リソースに充てることもできるが、この場合、使用できる無線リソースが少なくなった移動局の伝送速度が低下することになる。
However, the delay caused by passing through the relay station is not only due to the function of the relay station. As shown in FIG. 7, it is assumed that there are a plurality of mobile stations communicating with the relay
この遅延により、例えば、LTE(Long Term Evolution)システムで採用されるHARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest:ハイブリッドARQ)の再送要求が間に合わなくなるという恐れがある。 Due to this delay, for example, there is a possibility that a HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) employed in an LTE (Long Term Evolution) system may not be in time.
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、遅延の発生を効率的に抑制して中継できる無線通信システム及び中継制御方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention was made in view of the above problems is to provide a relay control method in a wireless communication system及beauty can be relayed to efficiently suppress the occurrence of delay.
上述した諸課題を解決すべく、第1の発明は、
複数の基地局との無線通信が可能であり、前記基地局の一つと移動局との間の無線通信を中継する中継局を備えた無線通信システムであって、
前記基地局は、全ての無線リソースを空きが生じないように接続移動局に分配し、接続移動局数が変動するたびに前記無線リソースを再分配し、
前記中継局は、前記複数の基地局から送信される通信状況に関する情報に基づいて各基地局の通信状況を監視して、前記接続移動局数の最も少ない基地局に新たな移動局を接続させる、ものである。
In order to solve the various problems described above, the first of inventions,
Is capable of wireless communication with multiple base stations, a radio communication system including a relay station that relays wireless communication between the mobile station and one of said base station,
The base station distributes all the radio resources to the connected mobile stations so that there is no vacancy, and redistributes the radio resources each time the number of connected mobile stations fluctuates,
The relay station monitors the communication status of each base station based on information related to a communication environment transmitted from said plurality of base stations, to connect the new mobile station to the fewest base stations of the connection the mobile station number , That is.
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 As described above, the solution of the present invention has been described as an apparatus. However, the present invention can be realized as a method, a program, and a storage medium storing the program, which are substantially equivalent thereto, and the scope of the present invention. It should be understood that these are also included.
例えば、本発明の第1の発明を方法として実現させた中継制御方法は、
複数の基地局との無線通信が可能である中継局が、前記基地局の一つと移動局との間の無線通信を中継する中継制御方法であって、
前記基地局が、全ての無線リソースを空きが生じないように接続移動局に分配し、接続移動局数が変動するたびに前記無線リソースを再分配するステップと、
前記中継局が、前記複数の基地局から送信される通信状況に関する情報に基づいて各基地局の通信状況を監視して、前記接続移動局数の最も少ない基地局に新たな移動局を接続させるステップと
を含むものである。
For example, a relay control method that implements the first invention of the present invention as a method is as follows:
Ru wireless communication can der a plurality of base station-relay station, a relay control method for relaying radio communication between a mobile station and one of said base station,
The base station distributes all radio resources to the connected mobile stations so as not to be free, and redistributes the radio resources each time the number of connected mobile stations changes;
The relay station monitors the communication status of each base station based on information related to the communication status transmitted from the plurality of base stations, and connects a new mobile station to the base station with the smallest number of connected mobile stations Steps.
上記のように構成された本発明によれば、遅延発生を効率的に抑制して、移動局と基地局との間の無線通信を中継できる。 According to the onset bright configured as described above, by effectively suppressing the delay generation can relay radio communication between a mobile station and a base station.
以下、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。無線通信システム11は、移動局101と、複数の基地局103(103a及び103b)と、中継局105とを有する。移動局101は、携帯電話機などの無線通信端末である。基地局103a及び103bは、移動局101と無線通信を行うものであり、例えば、LTE(Long Term Evolution)システムではeNB(evolved Node B)と称されるものである。中継局105は、移動局101と基地局103a又は103bとの間の無線通信を中継する。図1において、領域107は、移動局101の電波が届く範囲を示している。領域109aは、基地局103aのセル(通信可能エリア)を示している。領域109bは、基地局103bのセルを示している。つまり、図1の中継局105は、移動局101と基地局103a及び103bと通信が可能なエリアに位置していることになる。中継局105により、移動局101は、基地局103a及び103bのセルの範囲外に位置していても、基地局103a又は103bと無線通信が可能である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. The wireless communication system 11 includes a
図2は、本発明の一実施形態に係る中継局の概略構成を示す機能ブロック図である。 FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the relay station according to one embodiment of the present invention.
中継局105は、基地局側アンテナ121と、移動局側アンテナ123と、チルト制御部を構成するチルト機構部125と、通信部(RF部)127と、ベースバンド部129と、制御部131とを備えている。
The
基地局側アンテナ121は、基地局103と無線通信する。基地局側アンテナ121は、半値幅(半値角)が比較的大きい指向性を有するものであり、指向性の主軸(半値幅の二等分線)をある基地局に向けた場合でも、他の基地局からの信号を受信できるものである。従って、本実施形態では、基地局側アンテナ121は、当該アンテナ121の指向性の主軸が基地局103a又は103bのどちらかが存在する方向に向いても、双方の基地局から信号を受信できる。なお、基地局側アンテナ121を送受信用一体型のアンテナで構成することに限定されるわけではなく、別個の送信用アンテナと受信用アンテナで実現することもできる点に留意すべきである。
The
移動局側アンテナ123は、移動局101と無線通信する。移動局側アンテナ123は、基地局103がカバーできないエリアに電波を放射できるように、指向性を有することができる。なお、移動局側アンテナ123は、指向性を有することに限定されるわけではなく、移動局側アンテナ123を無指向性のアンテナで実現することもできる。
The mobile
チルト機構部125は、基地局側アンテナ121の指向性の主軸を基地局103a又は103bが存在する方向に向けるものであり、例えば、アンテナローテータで構成される。なお、本実施形態では、基地局103a及び103bが存在する方向は既知であるものとする。
The
通信部127は、基地局側アンテナ121又は移動局側アンテナ123を介して受信された信号をIF(Intermediate Frequency:中間周波数)信号にダウンコンバートし、増幅する。また、通信部127は、基地局側アンテナ121又は移動局側アンテナ123を介して信号を送信するために、ベースバンド部129で変調された信号をRF信号にアップコンバートし、増幅する。
The
通信部127が、基地局側アンテナ121を介して受信する信号には、例えば、基地局103の通信状況に関する情報が含まれる。基地局103の通信状況に関する情報とは、基地局103が現在通信接続している移動局の数(接続移動局数)や基地局103の有する無線リソースの使用状況(基地局103の有する周波数帯域の空き状況)に関する情報である。無線通信システム11がLTEシステムの場合、通信状況に関する情報はPDCCH(Physical Downlink Control CHannel:物理ダウンリンク制御チャネル)で基地局103から送られてくる。
The signal received by the
ベースバンド部129は、基地局側アンテナ121又は移動局側アンテナ123を介して受信された信号を復調し、デジタル処理を行う。そして、ベースバンド部129は、移動局側アンテナ123又は基地局側アンテナ121を介して信号を送信するために、デジタル処理された信号を変調する。デジタル処理として、誤り訂正復号及び誤り検出等が行われることにより、不要な干渉を取り除くことが可能である。また、ベースバンド部129は、3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTEで規定されているPDCCH(Physical Downlink Control CHannel)に含まれる通信状況に関する情報を取り出す。
The
制御部131は、中継局105の各機能ブロックをはじめとして中継局105の全体を制御及び管理する。ここで、制御部131は、CPU(中央処理装置)等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ(例えばDSP(デジタルシグナルプロセッサ))によって構成したりすることもできる。
The
制御部131についてより詳細に説明する。制御部131は、複数の基地局103a及び103bから送信される通信状況に関する情報に基づいて各基地局の通信状況を監視し、通信状況が最も良い基地局を中継先に決定する。通信状況の良い基地局とは、通信状況に関する情報が接続移動局数に関するものである場合、接続移動局数の最も少ない基地局である。接続移動局数が少ないほど、基地局の有する無線リソースに空きが多い可能性が高いことを意味する。よって、接続移動局数の最も少ない基地局は、新たに基地局に接続されることになる移動局に、所望の伝送速度を実現するために必要な無線リソースを割り当てることができる。また、通信状況に関する情報が無線リソースの使用状況に関するものである場合、通信状況の最も良い基地局とは、無線リソースに最も空きがある基地局である。無線リソースに最も空きがある基地局は、新たに基地局に接続されることになる移動局に、所望の伝送速度を実現するために必要な無線リソースを割り当てることができる。以下、本実施形態では、通信状況に関する情報とは接続移動局数に関するものであるとする。
The
続いて、中継局による中継先の基地局の決定方法について、図3、図4及び図5を参照して説明する。図3は、本発明の一実施形態に係る移動局、基地局及び中継局の位置関係を示す図である。図4は、本発明の一実施形態に係る中継局の処理を示すフローチャートである。図5は、本発明の一実施形態に係る基地局が有する無線リソースの使用状況を示す図である。 Next, a method for determining a relay destination base station by the relay station will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. FIG. 3 is a diagram illustrating a positional relationship among a mobile station, a base station, and a relay station according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart showing processing of the relay station according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating a usage state of radio resources included in a base station according to an embodiment of the present invention.
以下、図3のように、中継局105は、移動局101aと基地局103a及び103bと無線通信が可能なエリアに位置し、移動局101aは、中継局105を介してのみ基地局103a及び103bと無線通信可能な場所に位置しているとする。また、基地局103aは、移動局101b〜101eと無線通信し、基地局103bは、移動局101fと無線通信しているものとする。
Hereinafter, as shown in FIG. 3, the
中継局105の通信部127は、基地局側アンテナ121を介して、基地局103a及び103bのそれぞれから接続移動局数に関する情報を受信し、各基地局の通信状況を監視する(ステップS101)。つまり、基地局103aからは、接続移動局数は4であるという情報を、基地局103bからは、接続移動局数は1であるという情報を受信する。例えば、移動局101b〜101eによる無線リソースの使用状況は、図5(a)であり、移動局101fによる無線リソースの使用状況は、図5(b)である。範囲141bは、移動局101bによって使用されている無線リソースを意味する。範囲141cは、移動局101cによって使用されている無線リソースを意味する。範囲141dは、移動局101dによって使用されている無線リソースを意味する。範囲141eは、移動局101eによって使用されている無線リソースを意味する。範囲141fは、移動局101fによって使用されている無線リソースを意味する。範囲141aaは、移動局101aに割り当てることが可能な基地局103aの無線リソースを意味する。範囲141abは、移動局101aに割り当てることが可能な基地局103bの無線リソースを意味する。これより、接続移動局数が少ない基地局ほど、無線リソースが多く空いている可能性が高い。
The
そして、中継局105の制御部131は、接続移動局数に関する情報から、接続移動局数の最も少ない基地局を特定する(ステップS102)。本実施形態では、基地局103bが特定される。
And the
続いて、制御部131は、基地局側アンテナ121又は移動局側アンテナ123を介して受信される信号を基に、中継を必要とする移動局があるかを判断する(ステップS103)。中継を必要とする移動局が存在しない場合(ステップS103のNo)、ステップS101及びS102の処理は繰り返され、接続移動局数の最も少ない基地局は更新されていくことになる。
Subsequently, the
本実施形態では、中継を必要とする移動局101aが存在するので(ステップS103のYes)、制御部131は、移動局101aと基地局103bとの間の無線通信を中継するために、チルト機構部125を介して基地局側アンテナ121の指向性の主軸を基地局103bが存在する方向に向ける(ステップS104)。制御部131は、移動局101aとステップS102で特定された基地局103bとの中継を開始する(ステップS105)。つまり、中継局105は、移動局101aから受信した信号を基地局103bに送信し、基地局103bから受信した信号を移動局101aに送信する。なお、中継局105は、移動局101aを既に基地局103b以外の基地局に中継している場合は、当該中継を切断し、移動局101aを基地局103bに接続させる。
In the present embodiment, since there is a
このように本実施形態では、中継局105の制御部131は、複数の基地局103a及び103bから送信される接続移動局数に関する情報に基づいて各基地局の通信状況を監視し、接続移動局数が最も少ない基地局を中継先に決定する。接続移動局数が少ない基地局ほど、当該基地局の有する無線リソースに空きが多い可能性が高いことを意味する。よって、中継局105は、接続移動局数が最も少ない基地局に新たな移動局101aを接続させることにより、空いている無線リソースを有効に使用することができる。無線リソースに空きがあるほど、新たな移動局101aに所望の伝送速度を実現するために必要な無線リソースを割り当てることができるため、遅延を効率的に抑制して、移動局101aと基地局103bとの間の無線通信を中継できる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、チルト機構部125は、移動局101aと中継先として決定された基地局103bとの間の無線通信を中継する際に、基地局103bが存在する方向に基地局側アンテナ121の指向性の主軸を向けることができる。指向性の主軸方向に最も強い電波が放射されることになるので、中継局105は、中継先の基地局103bと安定した無線通信を行うことが可能になる。
Further, in the present embodiment, the
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。 Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention.
例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 For example, functions included in each member, each means, each step, etc. can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of means, steps, etc. can be combined or divided into one. Is possible.
上述した本発明の実施形態の説明では、基地局側アンテナ121は、指向性のアンテナを想定して説明したが、基地局側アンテナ121を無指向性のアンテナやアダプティブアレイアンテナで実現することもできる。基地局側アンテナ121が複数のアンテナにより構成されるアダプティブアレイアンテナの場合、チルト制御部により、当該アダプティブアレイアンテナの指向性の主軸の方向を、各アンテナから発信される電波の位相を調整することにより決定すればよい。
In the above description of the embodiment of the present invention, the base
また、上述した本発明の実施形態の説明では、基地局の無線リソースが接続されている移動局により全て使用されないことを想定して説明したが、基地局は、全ての無線リソースを接続移動局に空きが生じないように分配し、接続移動局数が変動するたびに再分配することもできる。この場合、接続移動局数は無線リソースの空き状況を直接示すものではなくなるが、接続移動局数は少ないほど、各移動局に分配される無線リソースは多くなるので、接続移動局数の最も少ない基地局は、新たに接続される移動局に多くの無線リソースを割り当てられることを意味する。そのため、中継局は、接続移動局数の最も少ない基地局に新たな移動局を接続させることにより、新たな移動局は、他の基地局に接続される場合よりも多くの無線リソースを利用でき、速い伝送速度で通信することができる。その結果、遅延を抑制することができる。 In the description of the embodiment of the present invention described above, it is assumed that the radio resources of the base station are not used by all connected mobile stations. However, the base station connects all radio resources to the connected mobile station. Can be redistributed every time the number of connected mobile stations fluctuates. In this case, the number of connected mobile stations does not directly indicate the availability of radio resources, but the smaller the number of connected mobile stations, the more radio resources are distributed to each mobile station, so the number of connected mobile stations is the smallest. This means that a base station can allocate many radio resources to a newly connected mobile station. Therefore, the relay station connects a new mobile station to the base station with the smallest number of connected mobile stations, so that the new mobile station can use more radio resources than when connected to another base station. , Can communicate at high transmission speed. As a result, delay can be suppressed.
11 無線通信システム
101、101a〜101f 移動局
103a、103b 基地局
105 中継局
107、109a、109b 領域
121 基地局側アンテナ
123 移動局側アンテナ
125 チルト機構部
127 通信部
129 ベースバンド部
131 制御部
141aa、141ab、141b、141c、141d、141e、141f 範囲
11
Claims (2)
前記基地局は、全ての無線リソースを空きが生じないように接続移動局に分配し、接続移動局数が変動するたびに前記無線リソースを再分配し、
前記中継局は、前記複数の基地局から送信される通信状況に関する情報に基づいて各基地局の通信状況を監視して、前記接続移動局数の最も少ない基地局に新たな移動局を接続させる、無線通信システム。 A wireless communication system comprising a relay station capable of wireless communication with a plurality of base stations and relaying wireless communication between one of the base stations and a mobile station,
The base station distributes all the radio resources to the connected mobile stations so that there is no vacancy, and redistributes the radio resources each time the number of connected mobile stations fluctuates,
The relay station monitors the communication status of each base station based on information related to the communication status transmitted from the plurality of base stations, and connects a new mobile station to the base station with the smallest number of connected mobile stations. Wireless communication system.
前記基地局が、全ての無線リソースを空きが生じないように接続移動局に分配し、接続移動局数が変動するたびに前記無線リソースを再分配するステップと、
前記中継局が、前記複数の基地局から送信される通信状況に関する情報に基づいて各基地局の通信状況を監視して、前記接続移動局数の最も少ない基地局に新たな移動局を接続させるステップと
を含む中継制御方法。 Ru wireless communication can der a plurality of base station-relay station, a relay control method for relaying radio communication between a mobile station and one of said base station,
The base station distributes all radio resources to the connected mobile stations so as not to be free, and redistributes the radio resources each time the number of connected mobile stations changes;
The relay station monitors the communication status of each base station based on information related to the communication status transmitted from the plurality of base stations, and connects a new mobile station to the base station with the smallest number of connected mobile stations A relay control method including steps.
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