JP5687933B2

JP5687933B2 - 通信システム、通信方法および中継基地局

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Publication number: JP5687933B2
Application number: JP2011068059A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎牧
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: JP2012205091A

Description

本発明は、上位基地局および中継基地局にてスケジューリングを行う通信システム、通信方法および中継基地局に関するものである。

基地局と無線端末から構成される通信システムでは、無線区間でのエラーに起因する情報損失を補償するため、データの再送、エラー訂正等の機能を備える必要がある。（例えば、特許文献１）。このような通信システムでは、通信品質の向上および通信エリアの拡大のために、ネットワーク回線に接続される基地局と無線端末との間で送受信されるデータを中継する中継基地局（エントランス基地局）を設けることができる。

特開２００１−３０８９４７号公報

上述した中継基地局でも、データの再送、エラー訂正といった機能の適用を検討する必要がある。ここで、中継基地局に従来のスケジューリング方式を採用すると、無線エラーが発生した場合に、後述するように、効率的なデータの送受信が行われないことになる。かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、無線エラーが発生しても、効率的にデータの送受信を行うことができる通信システム、通信方法および中継基地局を提供することである。

上記目的を達成する通信システムの発明は、
上位基地局と、複数の無線端末と、前記上位基地局と前記無線端末との間で送受信されるデータを中継する中継基地局と、から構成される通信システムであって、
前記上位基地局は、
前記中継基地局とデータを送受信する基地局送受信部と、
前記中継基地局とのデータの送受信を制御する基地局制御部と、
を備え、
前記中継基地局は、
前記上位基地局とデータを送受信する基地局側送受信部と、
前記無線端末とデータを送受信する端末側送受信部と、
前記上位基地局とのデータの送受信および前記無線端末とのデータの送受信を制御する中継制御部と、
を備え、
前記上位基地局、前記複数の無線端末および前記中継基地局は、ＴＤＤ方式によりデータの送受信を行うものであり、
前記基地局制御部は、前記基地局送受信部が、前記複数の無線端末宛のデータを第１スケジューリング間隔で順番に、同一のタイムスロットを用いて、前記中継基地局に送信するように制御し、
前記中継制御部は、前記端末側送受信部が、前記複数の無線端末宛のデータを前記第１スケジューリング間隔より短い第２スケジューリング間隔で順番に、同一のタイムスロットを用いて、前記複数の無線端末に送信するように制御する、
ことを特徴とするものである。

前記無線端末は、
前記中継基地局とデータを送受信する端末送受信部と、
前記中継基地局とのデータの送受信を制御する端末制御部と、
を備え、
前記端末制御部は、前記端末送受信部が、データを第３スケジューリング間隔で前記中継基地局に送信するように制御し、
前記中継制御部は、前記基地局側送受信部が、前記無線端末からのデータを第３スケジューリング間隔より短い第４スケジューリング間隔で前記上位基地局に送信するように制御する、
ことを特徴とするものである。

上記目的を達成する通信方法の発明は、
上位基地局と、複数の無線端末と、前記上位基地局と前記無線端末との間で送受信されるデータを中継する中継基地局と、から構成される通信システムの通信方法であって、
前記上位基地局、前記複数の無線端末および前記中継基地局は、ＴＤＤ方式によりデータの送受信を行うものであり、
前記上位基地局は、前記複数の無線端末宛のデータを第１スケジューリング間隔で順番に、同一のタイムスロットを用いて、前記中継基地局に送信するように制御し、
前記中継基地局は、前記複数の無線端末宛のデータを前記第１スケジューリング間隔より短い第２スケジューリング間隔で順番に、同一のタイムスロットを用いて、前記複数の無線端末に送信するように制御する、
ことを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する中継基地局の発明は、
上位基地局と無線端末との間で送受信されるデータをＴＤＤ方式により中継する中継基地局において、
前記上位基地局とデータを送受信する基地局側送受信部と、
前記無線端末とデータを送受信する端末側送受信部と、
前記上位基地局とのデータの送受信および前記無線端末とのデータの送受信を制御する制御部と、
を備え、
前記上位基地局は、前記複数の無線端末宛のデータを第１スケジューリング間隔で順番に、同一のタイムスロットを用いて前記中継基地局に送信し、
前記制御部は、前記端末側送受信部が、前記複数の無線端末宛のデータを前記第１スケジューリング間隔より短い第２スケジューリング間隔で順番に、同一のタイムスロットを用いて、前記複数の無線端末に送信するように制御するものである。

本発明によれば、上位基地局および中継基地局におけるスケジューリング間隔を調整することにより、無線エラーが発生しても、効率的にデータの送受信を行うことができる通信システム、通信方法および中継基地局を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る通信システムの概略構成図である。本発明の第１実施形態に係る通信システムの機能ブロック図である。本発明の第１実施形態に係る通信システムにおけるスケジューリングを説明するための図である。図１の通信システムにおいて、上位基地局および中継基地局に同一のスケジューリングを適用した例を説明するための図である。本発明の第１実施形態に係る通信システムにおけるスケジューリングを説明するための図である。

以下、本発明に係る通信システムの実施形態について、図面を参照して説明する。第１実施形態として、本発明の通信システムにおいて下りデータの送受信を行う場合を説明し、第２実施形態として、上りデータの送受信を行う場合を説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る通信システムの概略構成図である。第１実施形態に係る通信システム１００は、上位基地局１０と、中継基地局２０と、複数の無線端末３０Ａ、３０Ｂと、から構成されている。上位基地局１０は、無線端末３０Ａ、３０Ｂと、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式によりデータの送受信を行う。中継基地局２０は、上位基地局１０と無線端末３０Ａ、３０Ｂとの間のデータの送受信を中継する。中継基地局２０と無線端末３０Ａ、３０Ｂとの間の無線通信をＡｉｒ１と称し、上位基地局１０と中継基地局２０との間の無線通信をＡｉｒ２と称する。無線端末３０Ａ、３０Ｂは、ＰＨＳ端末等である。

図２は、本発明の第１実施形態に係る通信システムの機能ブロック図である。上位基地局１０は、基地局送受信部１１と、基地局制御部１３と、を備える。基地局送受信部１１は有線送受信部１１ａと無線送受信部１１ｂとを含む。有線送受信部１１ａは、回線ネットワークに接続されている。無線送受信部１１ｂは、アンテナＡＮＴを介して、中継基地局２０とデータの送受信を行う。基地局制御部１３は、基地局送受信部１１と中継基地局２０とのデータの送受信（無線通信）を制御する。基地局制御部１３は、上位基地局１０の各機能ブロックをはじめとして上位基地局１０全体を制御および管理している。基地局制御部１３は、ＣＰＵ（中央処理装置）などによって構成されている。

中継基地局２０は、基地局側送受信部２１と、端末側送受信部２２と、中継制御部２３と、中継記憶部２４と、を備える。基地局側送受信部２１は、アンテナＡＮＴを介して、上位基地局１０とデータの送受信を行う。端末側送受信部２２は、アンテナＡＮＴを介して、無線端末３０とデータの送受信を行う。中継制御部２３は、基地局側送受信部２１と上位基地局１０とのデータの送受信、および、端末側送受信部２２と無線端末３０とのデータの送受信を制御する。中継制御部２３は、中継基地局２０の各機能ブロックをはじめとして中継基地局２０全体を制御および管理している。中継制御部２３は、ＣＰＵ（中央処理装置）などによって構成されている。中継記憶部２４は、上位基地局１０から受信したデータを記憶する。中継記憶部２４は、ハードディスクまたはフラッシュメモリなどの記憶媒体などによって構成されている。

無線端末３０は、端末送受信部３１と、端末制御部３３と、を備える。端末送受信部３１は、アンテナＡＮＴを介して、中継基地局２０とデータの送受信を行う。端末制御部３３は、端末送受信部３１と中継基地局２０とのデータの送受信を制御する。端末制御部３３は、無線端末３０の各機能ブロックをはじめとして無線端末３０全体を制御および管理している。無線端末３０は、ＣＰＵ（中央処理装置）などによって構成されている。

図３を参照して、本発明におけるスケジューリング（タイムスロットの割り当て）について説明する。本発明の通信システム１００では、１フレームは、上りと下りのそれぞれに、４つのタイムスロットに均等に区分されている。下りのタイムスロット２〜タイムスロット４は、他の無線端末に使用中であり、タイムスロット１を無線端末３０Ａ、３０Ｂに交互に（順番に）使用するものとする。この場合、下りのデータに関して、基地局送受信部１１は、無線端末３０Ａ、３０Ｂ宛のデータを交互に、同一のタイムスロット１を用いて中継基地局２０に送信することになる。

図４を参照して、図１の通信システム１００において、上位基地局１０および中継基地局２０に同一のスケジューリングを適用する場合を検討する。すなわち、上位基地局１０および中継基地局２０のスケジューリング間隔は、例えば、１パケット分の時間で同一である。図４（ａ）は、上位基地局１０のスケジューリングを示し、図４（ｂ）は、中継基地局２０のスケジューリングを示している。

時刻ｔ０において、上位基地局１０は、中継基地局２０を中継して、無線端末３０Ａと通信中であるとする。図４（ａ）に示すように、上位基地局１０の基地局制御部１３は、無線端末３０Ａに対してタイムスロット１を割り当てている。ここで、上位基地局１０の有線送受信部１１ａが、ネットワーク回線ＮＥＴを介して無線端末３０Ｂ宛の下りデータを受信すると、所定の切り替え時間ｓ（図示例では、０．２５パケット分の時間）を経て、時刻ｔ２において、基地局制御部１３は、無線端末３０Ｂに対してタイムスロット１を割り当てる。以降、基地局制御部１３は、所定の切り替え時間ｓを介して、無線端末３０Ａと無線端末３０Ｂとに対して交互に、タイムスロット１を割り当てる。

図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において、中継基地局２０の基地局側送受信部２１が、無線端末３０Ａ宛のデータを受信すると、中継基地局２０の中継制御部２３は、無線端末３０Ａに対してタイムスロット１を割り当てる。以降、中継制御部２３は、所定の切り替え時間ｓを介して、無線端末３０Ａと無線端末３０Ｂとに対して交互に、タイムスロット１を割り当てる。

時刻ｔ３において、基地局制御部１３が無線端末３０Ｂに対してタイムスロット１を割り当てている間にＡｉｒ２にて無線エラーが発生すると、基地局制御部１３は、時刻ｔ４から所定時間後（図示例では０．２５パケット分の時間の後）の時刻ｔ５において、再び無線端末３０Ｂに対してタイムスロット１を割り当て、基地局送受信部１１がデータの再送を行うように制御する。無線エラーが発生しなければ、時刻ｔ４において、基地局側送受信部２１は無線端末３０Ｂ宛のデータを受信するので、中継制御部２３は、無線端末３０Ｂに対してタイムスロット１を割り当てる予定であった。しかしながら、無線エラーが発生したため、基地局側送受信部２１がデータを受信するまで、中継制御部２３はアイドル状態となる。すなわち、時刻ｔ４から時刻ｔ６までの１．２５パケット分の時間の間、中継制御部２３は、スケジューリングを行わず、アイドル状態となる。

そこで、中継制御部２３がアイドル状態となることを防止するために、本実施例では、基地局制御部１３は、基地局送受信部１１が、無線端末３０Ａ、３０Ｂ宛のデータを第１スケジューリング間隔で中継基地局２０に送信するように制御し、中継制御部２３は、端末側送受信部２２が、無線端末３０Ａ、３０Ｂ宛のデータを第１スケジューリング間隔より短い第２スケジューリング間隔で無線端末３０Ａ、３０Ｂに送信するように制御している。図５を参照して、これを詳細に説明する。

図５（ａ）は、上位基地局１０のスケジューリングを示し、図５（ｂ）は、中継基地局２０のスケジューリングを示している。上位基地局１０の第１スケジューリング間隔は、例えば、２パケット分の時間であるのに対して、中継基地局２０の第２スケジューリング間隔は、例えば、１パケット分の時間である。

時刻ｔ０において、上位基地局１０は、中継基地局２０を中継して、無線端末３０Ａと通信中であるとする。図５（ａ）に示すように、上位基地局１０の基地局制御部１３は、無線端末３０Ａに対してタイムスロット１を割り当てている。ここで、上位基地局１０の有線送受信部１１ａが、ネットワーク回線ＮＥＴを介して無線端末３０Ｂへの下りデータを受信すると、基地局制御部１３は、無線端末３０Ａに対してタイムスロット１を、第１スケジューリング間隔である２パケット分の時間割り当て、所定の切り替え時間ｓを経て、時刻ｔ２において、無線端末３０Ｂに対してタイムスロット１を、第１スケジューリング間隔である２パケット分の時間割り当てる。以降、基地局制御部１３は、所定の切り替え時間ｓを介して、無線端末３０Ａと無線端末３０Ｂとに対して交互に、第１スケジューリング間隔である２パケット分の時間ずつ、タイムスロット１を割り当てる。

図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において、中継基地局２０の基地局側送受信部２１が、無線端末３０Ａへのデータを受信すると、中継基地局２０の中継制御部２３は、無線端末３０Ａに対してタイムスロット１を、第２スケジューリング間隔である１パケット分の時間割り当てる。以降、中継制御部２３は、所定の切り替え時間ｓを介して、無線端末３０Ａと無線端末３０Ｂとに対して交互に、第２スケジューリング間隔である１パケット分の時間ずつ、タイムスロット１を割り当てる。

時刻ｔ３において、基地局制御部１３が無線端末３０Ｂに対してタイムスロット１を割り当てている間にＡｉｒ２にて無線エラーが発生すると、基地局制御部１３は、時刻ｔ４から所定時間後（図示例では０．２５パケット分の時間の後）の時刻ｔ５において、再び無線端末３０Ｂに対してタイムスロット１を割り当て、基地局送受信部１１がデータの再送を行うように制御する。無線エラーが発生しなければ、基地局側送受信部２１は無線端末３０Ｂ宛のデータを受信するので、中継制御部２３は、時刻ｔ６において、無線端末３０Ｂに対してタイムスロット１を割り当てる予定であった。しかしながら、無線エラーが発生したため、基地局側送受信部２１がデータを受信するまで、中継制御部２３はアイドル状態となる。すなわち、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの０．７５パケット分の時間の間、中継制御部２３は、スケジューリングを行わず、アイドル状態となる。

上位基地局１０および中継基地局２０が同一のスケジューリング間隔でタイムスロット１の割り当てを行う図４の場合では、中継基地局２０が１．２５パケット分の時間の間アイドル状態となるのに対して、図５に示す本実施形態では、中継基地局２０は０．７５パケット分の時間の間アイドル状態となり、データの送受信が行われない時間であるアイドル状態の時間が短縮されていることが分かる。また、図５では、４パケット目に無線通信エラーが発生する場合を説明したが、例えば、１２パケット目に無線通信エラーが発生する場合は、基地局送受信部１１が１２パケット目の無線端末３０Ｂ宛のデータの再送を行っている間、基地局側送受信部２１は、１１パケット目の無線端末３０Ｂ宛のデータを送信しているので、中継制御部２３がアイドル状態になることはない。

このように、第１実施形態に係る通信システムでは、中継制御部２３が、第２スケジューリング間隔を第１スケジューリング間隔より短く設定することにより、中継記憶部２４に無線端末３０Ａ、３０Ｂ宛のデータが蓄積されているので、Ａｉｒ２にて無線通信エラーが発生した場合でも、中継基地局２０がアイドル状態にならない、あるいは、アイドル状態になる時間を短縮し、効率的にデータの送受信を行うことができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る通信システムの概略構成図および機能ブロック図は、第１実施形態に係る通信システムのそれと同一なので説明を省略する。第２実施形態では、上りデータの送受信を行う際に、Ａｉｒ１でエラーが発生する場合を検討する。本実施形態では、端末制御部３３は、端末送受信部３１が、データを第３スケジューリング間隔で中継基地局２０に送信するように制御し、中継制御部２３は、基地局側送受信部２１が、無線端末３０Ａ、３０Ｂからのデータを第３スケジューリング間隔より短い第４スケジューリング間隔で上位基地局１０に送信するように制御している。これにより、中継記憶部２４に無線端末３０Ａ、３０Ｂからのデータが蓄積されるので、Ａｉｒ１にて無線通信エラーが発生した場合でも、中継基地局２０がアイドル状態にならない、あるいは、アイドル状態になる時間を短縮し、効率的にデータの送受信を行うことができる。

上述した実施形態では、上位基地局１０と無線端末３０Ａ、３０Ｂとの間で、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式によりデータの送受信を行う場合を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、ＴＤＭＡ／ＦＤＤ方式によりデータの送受信を行うこともできる。また、上述した実施形態では、基地局送受信部１１は、２台の無線端末３０Ａ、３０Ｂ宛のデータを交互に、同一のタイムスロット１を用いて中継基地局２０に送信する場合を説明したが、３台以上の無線端末宛のデータを順番に、同一のタイムスロット１を用いて中継基地局２０に送信することもできる。

１０上位基地局
１１基地局送受信部
１１ａ有線送受信部
１１ｂ無線送受信部
１３基地局制御部
２０中継基地局
２１基地局側送受信部
２２端末側送受信部
２３中継制御部
２４中継記憶部
３０無線端末
３０Ａ無線端末
３０Ｂ無線端末

Claims

上位基地局と、複数の無線端末と、前記上位基地局と前記無線端末との間で送受信されるデータを中継する中継基地局と、から構成される通信システムであって、
前記上位基地局は、
前記中継基地局とデータを送受信する基地局送受信部と、
前記中継基地局とのデータの送受信を制御する基地局制御部と、
を備え、
前記中継基地局は、
前記上位基地局とデータを送受信する基地局側送受信部と、
前記無線端末とデータを送受信する端末側送受信部と、
前記上位基地局とのデータの送受信および前記無線端末とのデータの送受信を制御する中継制御部と、
を備え、
前記上位基地局、前記複数の無線端末および前記中継基地局は、ＴＤＤ方式によりデータの送受信を行うものであり、
前記基地局制御部は、前記基地局送受信部が、前記複数の無線端末宛のデータを第１スケジューリング間隔で順番に、同一のタイムスロットを用いて、前記中継基地局に送信するように制御し、
前記中継制御部は、前記端末側送受信部が、前記複数の無線端末宛のデータを前記第１スケジューリング間隔より短い第２スケジューリング間隔で順番に、同一のタイムスロットを用いて、前記複数の無線端末に送信するように制御する、
ことを特徴とする通信システム。
前記無線端末は、
前記中継基地局とデータを送受信する端末送受信部と、
前記中継基地局とのデータの送受信を制御する端末制御部と、
を備え、
前記端末制御部は、前記端末送受信部が、データを第３スケジューリング間隔で前記中継基地局に送信するように制御し、
前記中継制御部は、前記基地局側送受信部が、前記無線端末からのデータを第３スケジューリング間隔より短い第４スケジューリング間隔で前記上位基地局に送信するように制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
上位基地局と、複数の無線端末と、前記上位基地局と前記無線端末との間で送受信されるデータを中継する中継基地局と、から構成される通信システムの通信方法であって、
前記上位基地局、前記複数の無線端末および前記中継基地局は、ＴＤＤ方式によりデータの送受信を行うものであり、
前記上位基地局は、前記複数の無線端末宛のデータを第１スケジューリング間隔で順番に、同一のタイムスロットを用いて、前記中継基地局に送信するように制御し、
前記中継基地局は、前記複数の無線端末宛のデータを前記第１スケジューリング間隔より短い第２スケジューリング間隔で順番に、同一のタイムスロットを用いて、前記複数の無線端末に送信するように制御する、
ことを特徴とする通信方法。
上位基地局と無線端末との間で送受信されるデータをＴＤＤ方式により中継する中継基地局において、
前記上位基地局とデータを送受信する基地局側送受信部と、
前記無線端末とデータを送受信する端末側送受信部と、
前記上位基地局とのデータの送受信および前記無線端末とのデータの送受信を制御する制御部と、
を備え、
前記上位基地局は、前記複数の無線端末宛のデータを第１スケジューリング間隔で順番に、同一のタイムスロットを用いて前記中継基地局に送信し、
前記制御部は、前記端末側送受信部が、前記複数の無線端末宛のデータを前記第１スケジューリング間隔より短い第２スケジューリング間隔で順番に、同一のタイムスロットを用いて、前記複数の無線端末に送信するように制御する中継基地局。