JPWO2009050794A1 - 中継局装置、端末局装置、無線通信システムおよび負荷分散方法 - Google Patents

Abstract

中継局において、自局の負荷を測定し、その測定した負荷と、自局が直接接続する基地局もしくは自局と基地局の間で自局が直接接続する他の中継局の負荷に基づいて、自局に直接接続する端末局または自局と端末局の間で自局に直接接続する他の中継局に報知する負荷を算出する。算出された負荷は、中継局から自局の負荷情報として報知される。この中継局に直接接続する端末局または他の中継局は、その上位の中継局から報知される負荷情報に基づいて、接続先を基地局や他の中継局に変更する。

Description

本発明は、中継局装置、端末局装置、無線通信システムおよび負荷分散方法に関するものである。

無線通信システムでは、端末局は、サービスエリアに設置されている複数の基地局のうち、無線回線が最良の無線品質となる基地局に接続する。各端末局は、移動に伴って接続先の基地局を変更するため、各基地局に接続している端末局の数は一定ではなく、変動し得る。従って、各基地局において、接続中の端末局の数や、データ伝送量や、無線回線リソースの使用率などの負荷に偏りが発生し得る。負荷の大きい基地局では、新規の端末局を接続できなかったり、伝送速度が劣化したり、許容時間内にデータを伝送できない、などの問題が発生する。

そこで、基地局同士で負荷情報を交換し、負荷の大きい基地局に接続している端末局にハンドオーバ（接続先の変更）を指示することによって、各基地局の負荷の偏りを解消するという負荷分散の方法が公知である。また、負荷分散の別の方法として、端末局が周辺の基地局から各基地局の負荷情報を取得し、負荷の大きい基地局に接続している端末局が他の基地局にハンドオーバを要求する方法がある。

このような負荷の偏りは、端末局が自律分散的にネットワークを形成するアドホックネットワークにおいても発生する。この場合の負荷分散の方法として、端末局同士で負荷情報を交換し、各端末局の負荷の大きさに基づいて、接続先となる端末局を選択する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊなどの規格において、基地局と端末局の間に１台以上の中継局を配置するシステムが検討されている。このシステムでは、端末局は、直接または１台以上の中継局を介して基地局に接続する。ここで、基地局と端末局との間の無線回線の経路において、端末局から見て基地局側を上位とし、基地局から見て端末局側を下位とする。また、基地局により近い中継局を上位中継局と呼び、端末局により近い中継局を下位中継局と呼ぶことにする。

特開２００５−３０３８２８号公報（［要約］の［解決手段］）

しかしながら、基地局自身が自局の負荷を報知することで負荷分散を行うことができるが、中継局を導入する場合には検討が必要である。即ち、中継局は自身の負荷を測定し報知することとしたとしても、上位の無線基地局又は上位の中継局との間の負荷が高い場合には、負荷分散が有効に図れない。

そこで、端末局と直接無線通信を行う中継局の上位局（無線基地局又は上位の中継局）の負荷を反映した負荷分散を行うことを目的とする。

中継局において、自局の負荷を測定し、その測定した負荷と、自局が直接接続する基地局もしくは上位の中継局の負荷に基づいて、上位局の負荷を反映させた負荷を算出することとする。算出された負荷は、中継局から端末局又は下位の中継局に対して負荷情報として通知される。この中継局に直接接続する端末局またはこの下位の中継局は、通知される負荷情報に基づいて、接続先を基地局や他の中継局に変更する。

従って、中継局から、この中継局が直接接続する基地局もしくはこの中継局の上位の中継局の負荷を反映した負荷情報が通知される。

上位局の負荷を反映した負荷分散を行うことができるという効果を奏する。

図１は、実施例１にかかる無線通信システムを模式的に示す図である。 図２は、実施例１にかかる中継局装置の構成を示す図である。 図３は、実施例１にかかる負荷情報の報知処理手順を説明する図である。 図４は、実施例１にかかる負荷情報の報知例を説明する図である。 図５は、実施例１にかかる負荷情報の別の報知例を説明する図である。 図６は、実施例１にかかる負荷情報の算出処理手順を説明する図である。 図７は、実施例１にかかる負荷分散処理手順を説明する図である。 図８は、実施例２にかかる中継局装置の構成を示す図である。 図９は、通常の無線回線フレームの一例を説明する図である。 図１０は、通常のメッセージフォーマットの一例を説明する図である。 図１１は、中継局における従来の無線回線フレームを説明する図である。 図１２は、中継局における従来のメッセージフォーマットを説明する図である。 図１３は、実施例２にかかる中継局における無線回線フレームを説明する図である。 図１４は、実施例２にかかる中継局におけるメッセージフォーマットを説明する図である。 図１５は、実施例２にかかる中継局における別の無線回線フレームを説明する図である。 図１６は、実施例２にかかる中継局における別のメッセージフォーマットを説明する図である。 図１７は、実施例２にかかる端末局装置の構成を示す図である。 図１８は、実施例２にかかる負荷分散処理手順を説明する図である。

符号の説明

ＢＳ 基地局
ＭＳ 端末局
ＲＳ 中継局
１１，４１ 中継局装置
１６ 負荷収集部
１７ 負荷測定部
１８，８５ 制御部
２０ 負荷算出部
３１ Ｉ／Ｑコンステレーション
３２ 信号点
３６ メッセージ
３７ 情報要素
４２，８４ 負荷推測部
４３ 構成情報調整部
５１ 無線回線フレーム
６１，７２，７５，７８ マップ（ＭＡＰ）のメッセージ
８１ 端末局装置

以下に、本発明にかかる中継局装置、端末局装置、無線通信システムおよび負荷分散方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明において、同様の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１にかかる無線通信システムを模式的に示す図である。図１に示すように、実施例１の無線通信システムは、２台以上の基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）、１台以上の中継局（ＲＳ：Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ）および１台以上の端末局（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）を備えている。特に限定しないが、図示例では、ＢＳ＃１〜ＢＳ＃５の５台の基地局、ＲＳ＃１〜ＲＳ＃４の４台の中継局およびＭＳ＃１〜ＭＳ＃６の６台の端末局が存在する。尚、ＲＳ＃１にとって、ＢＳ＃１は上位局、ＢＲＳ＃１にとって、ＲＳ＃１は下位の中継局であり、ＲＳ＃３にとって、ＲＳ＃４は下位の中継局であり、ＲＳ＃４にとって、ＲＳ＃３は上位の中継局である。

端末局は、自局が位置するエリアに応じて、基地局に直接接続するか（ＭＳ＃１とＢＳ＃１の接続関係）、または中継局を介して基地局に接続する（ＭＳ＃２とＲＳ＃１とＢＳ＃１の接続関係）。中継局は、基地局に直接接続するか（ＲＳ＃１とＢＳ＃１の接続関係）、または他の中継局を介して基地局に接続する（ＲＳ＃４とＲＳ＃３とＢＳ＃５の接続関係）。従って、端末局は、複数の中継局を経由して基地局に接続されることがある（ＭＳ＃５とＢＳ＃５の間の接続関係）。

中継局は、複数の基地局や他の複数の中継局に無線接続可能なエリアに配置されることがある。また、端末局は、その移動によって、複数の基地局や複数の中継局に無線接続可能なエリアに位置することがある。図１には、このような複数の局との接続が可能な様子が示されている。図１において、各局を結ぶ実線は、実際に接続していることを表している。各局を結ぶ破線は、実際には接続していないが、接続可能であることを表す。ここで、各局を結ぶ無線回線の中心周波数や周波数幅などは、同じであってもよいし、異なってもよい。

特に限定しないが、以下の説明では、無線通信システムは、ＩＥＥＥ８０２．１６ ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：直交周波数分割多元接続）システムであるとする。ＩＥＥＥ８０２．１６ ＯＦＤＭＡシステムでは、複数の中継局または端末局が、時間軸および周波数軸から構成される無線回線リソースを共用する。また、特に限定しないが、以下の説明では、複信方式および中継方式は、それぞれ、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ：時分割複信）方式およびＤ＆Ｆ方式であるとする。

図２は、実施例１にかかる中継局装置の構成を示す図である。図２に示すように、実施例１の中継局装置１１は、アンテナ１２，１３、上位局用の第１無線送受信部１４、下位局用の第２無線送受信部１５、負荷収集部１６、負荷測定部１７、制御部１８、記憶部１９および負荷算出部２０を備えている。

負荷収集部１６は、アンテナ１２および第１無線送受信部１４を介して、接続上位局および周辺上位局から報知される負荷情報を収集する。負荷測定部１７は、自局の負荷を測定する。その際、自局の負荷は、自局に直接接続する端末局もしくは他の下位の中継局の数、データ伝送量、または無線回線リソースの使用率などであってもよいし、あるいは、それらのうちの二つ以上の組み合わせであってもよい。

負荷算出部２０は、負荷収集部１６により収集された負荷情報による負荷と、負荷測定部１７により測定された負荷に基づいて、下位局へ通知（報知）する負荷を算出する。第１無線送受信部１４は、アンテナ１２を介して、接続上位局および周辺上位局からそれぞれ送信されてくる信号を受信し、その受信信号の復調や復号化などを行い、またその受信信号に基づいて上位局に対する無線品質の測定を行う。無線品質は、受信電力でもよいし、信号対干渉雑音電力でもよい。また、第１無線送受信部１４は、接続上位局へ送信する信号の符号化や変調などを行い、アンテナ１２を介して送信する。

第２無線送受信部１５は、アンテナ１３を介して、負荷算出部２０により算出された負荷を自局の負荷情報として通知（報知）する。第２無線送受信部１５は、アンテナ１３を介して、自局に直接接続する下位局から送信されてくる信号を受信し、復調や復号化などの受信処理を行う。また、第２無線送受信部１５は、自局に直接接続する下位局へ送信する信号の符号化や変調などを行い、アンテナ１３を介して送信する。

制御部１８は、第１無線送受信部１４により測定された無線品質、および負荷収集部１６により収集された負荷情報に基づいて、接続上位局を選択する。また、制御部１８は、下位局に対して接続の管理や無線回線の割り当てを行い、上位局に対しては、接続管理する下位局の通知や無線回線の割り当て要求などを行う。記憶部１９は、接続管理する下位局の情報などを保持する。

なお、第１無線送受信部１４と第２無線送受信部１５で、上位局に対する処理と下位局に対する処理を並行して行う代わりに、同一の無線送受信部で上位局に対する処理と下位局に対する処理を時分割で行うようにしてもよい。また、複数個の無線送受信部で上位局に対する処理を行ったり、複数個の無線送受信部で下位局に対する処理を行うようにしてもよい。

図３は、実施例１にかかる負荷情報の報知処理手順を説明する図である。図３に示すように、中継局装置１１において負荷情報の報知処理が開始されると、まず、負荷収集部１６により、上位局から報知される負荷情報を収集する（ステップＳ１１）。次いで、負荷測定部１７により、自局の負荷を測定する（ステップＳ１２）。次いで、負荷算出部２０により、ステップＳ１１で収集した負荷情報から得た上位局の負荷と、ステップＳ１２で測定した自局の負荷に基づいて、下位局に通知（報知）する負荷を算出する（ステップＳ１３）。この負荷情報の算出処理例については、後述する。次いで、第２無線送受信部１５およびアンテナ１３を介して、ステップＳ１３で算出した負荷を自局の負荷情報として通知（報知）し（ステップＳ１４）、一連の通知（報知）処理を終了する。この通知（報知）処理は、周期的に実施される。

図４および図５は、実施例１にかかる負荷情報の報知例を説明する図である。図４に示すように、負荷情報は、例えば、Ｉ／Ｑコンステレーション３１の信号点３２として通知される。予め、Ｉ／Ｑコンステレーション３１の各信号点３２は、負荷の大きさに対応付けられている。中継局装置１１は、負荷算出部２０により算出された負荷の大きさに最も近い信号点を選択して報知する。基地局が報知する負荷情報についても同様である。あるいは、図５に示すように、負荷情報をメッセージとして通知するようにしてもよい。この場合、負荷情報は、例えば、メッセージ３６内の情報要素３７を使用し、数値として通知される。基地局が報知する負荷情報についても同様である。

図６は、実施例１にかかる負荷情報の算出処理手順を説明する図である。図６に示すように、前記ステップＳ１３（図３参照）において負荷情報の算出処理が開始されると、まず、負荷算出部２０は、負荷収集部１６により得た上位局の負荷または負荷測定部１７により得た自局の負荷に対してオフセット値を適用して重み付けを行う（ステップＳ２１）。この重み付け処理は、負荷以外の要素も考慮して下位局に接続上位局を選択させる場合など、必要に応じて実施される。

オフセット値は、固定値であってもよいし、変動値であってもよい。例えば、オフセット値として、上位局からの受信信号の無線品質やハンドオーバの頻度などに基づく動的な値を用いてもよい。また、オフセット値として、中継局を経由することにより生じる遅延などに基づく固定の値を用いてもよい。

次いで、負荷算出部２０は、負荷収集部１６により得た上位局の負荷と負荷測定部１７により得た自局の負荷を比較する（ステップＳ２２）。ステップＳ２１で重み付け処理を行った場合には、オフセット値を適用した値で比較する。上位局の負荷の方が大きい場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、報知する自局の負荷情報として上位局の負荷を選択し（ステップＳ２３）、一連の算出処理を終了する。一方、自局の負荷の方が大きい場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、報知する自局の負荷情報として自局の負荷を選択し（ステップＳ２４）、一連の算出処理を終了する。尚、ここでは負荷の大きい方を選択することで、上位局の負荷を反映することとしたが、負荷を加算して合成負荷を負荷情報とすることで上位局の負荷を反映すること等もできる。

図７は、実施例１にかかる負荷分散処理手順を説明する図である。この負荷分散処理は、図１に示す無線通信システムにおいて下位局となる中継局および端末局で実施される。中継局装置の構成および動作は、図２〜図６を参照しながら説明した通りである。端末局装置の構成については、負荷分散処理を行う機能を備えた従来の装置と同様である。

図７に示すように、下位局において負荷分散処理が開始されると、まず、下位局は、接続上位局および周辺上位局からそれぞれ送られてくる信号を受信し、各受信信号の無線品質を測定する（ステップＳ３１）。次いで、下位局は、ステップＳ３１で測定した各無線品質と、現在の接続上位局から受信した信号の無線品質を比較して、ハンドオーバができるか否かを判定する（ステップＳ３２）。なお、ステップＳ３１で測定した各無線品質を所定の閾値と比較することにより、ハンドオーバの可否を判定してもよい。

ハンドオーバをすることができる上位局が存在しない場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、ステップＳ３１に戻る。ハンドオーバをすることができる上位局が存在する場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、下位局は、そのハンドオーバの対象となり得る上位局が報知する負荷情報を収集する（ステップＳ３３）。その負荷情報から、下位局は、ハンドオーバ対象の上位局の負荷を知ることができる。ここで得たハンドオーバ対象の上位局の負荷には、この上位局のさらに接続上位局の負荷が反映されている。

次いで、下位局は、ハンドオーバ対象の上位局の負荷と現在の接続上位局の負荷を比較して、負荷分散を実施するか否かを判定する（ステップＳ３４）。その判定の結果、そのハンドオーバ対象の上位局にハンドオーバすることによって伝送速度の改善を期待できる場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、現在の接続上位局からそのハンドオーバ対象の上位局へのハンドオーバを実施し（ステップＳ３５）、一連の負荷分散処理を終了する。一方、ハンドオーバ対象の上位局にハンドオーバしても伝送速度の改善を期待できない場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、ステップＳ３１に戻る。

実施例１によれば、中継局装置１１から、この中継局装置１１が直接接続する基地局もしくはこの中継局装置１１と基地局の間でこの中継局装置１１が直接接続する他の中継局の負荷を反映した負荷情報が報知されるので、下位局に対して上位局の負荷を中継することができる。従って、無線通信システムにおいて、下位局は、上位局の負荷を反映した負荷分散を行うことができるので、より効果的な負荷分散を行うことができる。

例えば、図１に示す構成の無線システムにおいて、基地局または中継局の負荷が０（最小）から１００（最大）まで変動すると仮定し、ＢＳ＃１の基地局、ＲＳ＃１の中継局およびＢＳ＃２の基地局の負荷を、それぞれ、１００、２５および７５とする。この場合、ＲＳ＃１は、自局の負荷２５と接続上位局であるＢＳ＃１の負荷１００を比較し、大きい方の負荷である１００を選択して、自局の負荷情報として報知する。ＭＳ＃３の端末局は、ＲＳ＃１とＢＳ＃２の基地局のいずれにも接続可能なエリアに位置する場合、ＲＳ＃１から報知される負荷情報による負荷の値１００と、ＢＳ＃２から報知される負荷情報による負荷の値７５を比較して、より小さい方のＢＳ＃２を接続上位局として選択する。

実施例２は、無線回線フレーム内にこのフレームの構成を定義する構成情報を有する無線通信システムに関する。このような無線通信システムにおいて、実施例２では、上位局は、構成情報を利用して、さらにその上位局の負荷を反映した負荷情報を報知する。そして、下位局は、その構成情報から上位局（少なくとも端末に無線送信を行う無線装置）の負荷を推測して負荷分散を行う。

図８は、実施例２にかかる中継局装置の構成を示す図である。図８に示すように、実施例２の中継局装置４１が実施例１の中継局装置１１と異なるのは、負荷収集部１６の代わりに負荷推測部４２が設けられていることと、構成情報調整部４３を備えていることである。負荷推測部４２は、アンテナ１２および第１無線送受信部１４を介して、接続上位局および周辺上位局から通知（報知）される構成情報を受信し、その構成情報に基づいて、それら上位局の負荷を推測する。負荷算出部２０は、負荷推測部４２により推測された負荷と、負荷測定部１７により測定された負荷に基づいて、下位局へ報知する負荷を算出する。

構成情報調整部４３は、中継局装置４１の接続上位局の負荷を反映した負荷を下位局が推測できるように、負荷算出部２０により算出された負荷を自局の構成情報に反映させる。制御部１８は、第１無線送受信部１４により測定された無線品質、および負荷推測部４２により推測された負荷に基づいて、接続上位局を選択する。その他の構成は、実施例１と同様である。次に、図９〜図１６を参照しながら、構成情報を利用して負荷情報を報知する方法について説明する。

図９は、通常の無線回線フレームの一例を説明する図である。図９に示すように、無線回線フレーム５１は、下り回線サブフレーム５２および上り回線サブフレーム５３から構成される。ここで、下り回線は、上位局から下位局への無線回線のことであり、上り回線は、下位局から上位局への無線回線のことである。

下り回線サブフレーム５２には、プリアンブル（Ｐ）、マップ（ＭＡＰ）およびバースト（Ｂ）の各領域が存在する。プリアンブル（Ｐ）は、基地局、中継局および端末局が同期をとるために用いる所定の既知パターンの信号である。マップ（ＭＡＰ）は、無線回線フレーム５１内のバースト位置、バースト規模、バーストの変調方式および符号化種別などのフレーム構造を定義し、それを下位の中継局や端末局に報知するためのメッセージである。このメッセージが構成情報に相当する。バースト（Ｂ）は、下位の中継局や端末局への送信データを送信するブロックである。

図９に示す例では、下り回線において、基地局（ＢＳ＃１）または中継局（ＲＳ＃１）は、中継局（ＲＳ＃１）または端末局（ＭＳ＃１、ＭＳ＃２）に対して、プリアンブル（Ｐ）、マップ（ＭＡＰ）およびバースト（Ｂ）を送信する。中継局（ＲＳ＃１）に対するバースト（Ｂ）には、この中継局（ＲＳ＃１）に対するバーストと、この中継局（ＲＳ＃１）に接続する端末局（ＭＳ＃２）や下位の中継局へのバーストが含まれる。なお、基地局または中継局が、下位の中継局に接続する更に下位の中継局や端末局をマップ（ＭＡＰ）に示して、バーストを送信するようにしてもよい。

中継局（ＲＳ＃１）は、上位の基地局（ＢＳ＃１）または上位の中継局から受信したバースト（Ｂ）のうち、下位の中継局または端末局（ＭＳ＃２）のバースト（Ｂ）を次のフレーム以降で送信する。そのため、中継局（ＲＳ＃１）が送信するマップ（ＭＡＰ）と、この中継局（ＲＳ＃１）の接続上位局（ＢＳ＃１）が送信するマップ（ＭＡＰ）は異なるものとすることができる。

中継局（ＲＳ＃１）に直接接続する下位の中継局や端末局（ＭＳ＃２）は、プリアンブル（Ｐ）を使用して中継局（ＲＳ＃１）と同期をとる。通常、中継局や端末局は、複数の基地局や中継局と接続し得るエリアに位置するとき、プリアンブル（Ｐ）の既知パターンに基づいてそれら複数の基地局や中継局を識別し、無線回線が最良の無線品質となる基地局または中継局を接続先として選択する。

図１０は、通常のメッセージフォーマットの一例を説明する図である。図１０に示すように、マップ（ＭＡＰ）のメッセージ６１は、メッセージ種別６２、このマップ（ＭＡＰ）により定義されるフレーム内にてデータの送受信を行う中継局および端末局の総数（局総数）６３、それら中継局または端末局の識別子（局識別子）６４、それら中継局または端末局に対するそれぞれのバースト位置６５およびバースト規模６６から構成される。従って、同一フレーム内でデータの送受信を行う中継局や端末局の総数が増えると、マップ（ＭＡＰ）が長くなる。なお、図１０では、各バーストの変調方式や符号化種別などの定義が省略されている（図１２、図１４および図１６においても同じ）。

中継局は、上位の基地局または中継局のマップ（ＭＡＰ）の内容を解読する際に、全ての内容を解読する。従って、中継局は、負荷推測部により上位局の負荷を推測することができる。例えば、中継局は、各フレームのマップ（ＭＡＰ）に含まれる局総数やバースト規模の合計、ある一定数のフレームに含まれる、異なる局識別子の数などの要素に基づいて、上位局の負荷を推測することができる。これらの要素は、ある期間の平均でもよい。バースト規模の合計は、無線回線リソース（フレーム規模）に占める割合、すなわち無線回線リソースの使用率として算出することができる。無線回線リソース（フレーム規模）は、フレーム長および周波数帯域幅などから算出することができる。フレームごとの局総数や、ある数のフレームに含まれる、異なる局識別子数は、直接接続する中継局数および端末局数として代用することができる。

図１１および図１２は、それぞれ、中継局における従来の無線回線フレームおよび従来のメッセージフォーマットを説明する図である。これらの図に示すように、従来、中継局は、下り回線サブフレーム７１において、接続上位局から送信されてきたバースト（Ｂ）のうち、自局に直接接続する中継局または端末局（ＭＳ＃２）のバースト（Ｂ）のみを送信し、図１１において破線で示す部分のバーストを送信しない。そのため、マップ（ＭＡＰ）のメッセージ７２に含まれる局総数やバースト規模の合計は、接続上位局と比較して小さくなる。つまり、従来、中継局は、接続上位局の大きい負荷を下位局に報知していない。そこで、実施例２では、中継局は、次のようにして、接続上位局の負荷を下位局に報知する。

図１３および図１４は、それぞれ、実施例２にかかる中継局における無線回線フレームおよびメッセージフォーマットの一例を説明する図である。これらの図に示すように、中継局は、下り回線サブフレーム７４において、接続上位局から送信されてきたバースト（Ｂ）のうち、下位の中継局、端末局（ＭＳ＃２）のバースト（Ｂ）を送信する。しかし、マップ（ＭＡＰ）のメッセージ７５には、架空の中継局または端末局がダミーとして含まれる。中継局装置４１において、構成情報調整部４３は、このようなダミーを含むようにマップ（ＭＡＰ）のメッセージ７５を調整する。ダミーに対するバースト（Ｂ）は、図１３に破線で示す部分であり、送信されない。架空の中継局または端末局は、例えば、エリアに存在しない中継局または端末局のことであるが、上位局の負荷を表現することができる。

図１５および図１６は、それぞれ、実施例２にかかる中継局における無線回線フレームおよびメッセージフォーマットの別の例を説明する図である。これらの図に示すように、中継局は、下り回線サブフレーム７７において、接続上位局から送信されてきたバースト（Ｂ）のうち、下位の中継局、端末局（ＭＳ＃２）のバースト（Ｂ）を送信し、図１５において破線で示す部分のバーストを送信しない。しかし、マップ（ＭＡＰ）のメッセージ７８は、接続上位局から送信されてきたマップ（ＭＡＰ）のメッセージと同じである。中継局装置４１において、構成情報調整部４３は、接続上位局から送信されてきたマップ（ＭＡＰ）のメッセージがそのまま下位局へ送信されるように、マップ（ＭＡＰ）のメッセージ７８を調整する。この方法は、基地局または中継局が、下位の中継局に接続される更に下位の中継局や端末局をマップ（ＭＡＰ）に示す場合に適用できる。

マップ（ＭＡＰ）のメッセージにダミーを含める場合でも、接続上位局のマップ（ＭＡＰ）のメッセージをそのまま送信する場合でも、中継局は、他セルへの干渉を与え得る不要なバースト（Ｂ）を送信することなく、自局に直接接続する下位局に接続上位局の大きい負荷を中継することができる。中継局装置４１の負荷推測部４２は、そのマップ（ＭＡＰ）に含まれる局総数やバースト規模の合計などに基づいて、上位局の負荷を推測することができる。

図１７は、実施例２にかかる端末局装置の構成を示す図である。図１７に示すように、端末局装置８１は、アンテナ８２、無線送受信部８３、負荷推測部８４、制御部８５、マイク部８６、スピーカ部８７、キー入力部８８、画面表示部８９および記憶部９０を備えている。負荷推測部８４は、アンテナ８２および無線送受信部８３を介して、接続上位局および周辺上位局から報知される構成情報を受信し、その構成情報に基づいて、それら上位局の負荷を推測する。無線送受信部８３は、アンテナ８２を介して、接続上位局および周辺上位局からそれぞれ送信されてくる信号を受信し、その受信信号に基づいて上位局に対する無線品質の測定を行う。制御部８５は、無線送受信部８３により測定された無線品質、および負荷推測部８４により推測された負荷に基づいて、接続上位局を選択する。

マイク部８６、スピーカ部８７、キー入力部８８、画面表示部８９および記憶部９０については、周知であるので、説明を省略する。端末局装置８１は、例えば携帯電話機である。また、無線送受信部８３、制御部８５および記憶部９０を備えた無線接続カード等の装置と、キー入力部８８、画面表示部８９および記憶部９０の代わりとして機能するパーソナルコンピュータとを組み合わせて端末局装置８１とすることもできる。

端末局装置８１は、上述した実施例２にかかる中継局装置４１と同様に、上位の基地局または中継局のマップ（ＭＡＰ）の内容を解読する。そして、負荷推測部８４は、そのマップ（ＭＡＰ）の局総数に基づいて、上位局に直接接続する中継局および端末局の数や、そのマップ（ＭＡＰ）のバースト規模の合計に基づいて、上位局との無線回線リソースの使用率などの負荷を推測することができる。

図１８は、実施例２にかかる負荷分散処理手順を説明する図である。この負荷分散処理は、図１に示す無線通信システムにおいて下位局となる中継局および端末局で実施される。中継局装置の構成および動作は、図８〜図１６を参照しながら説明した通りである。端末局装置の構成および動作は、図１７を参照しながら説明した通りである。

図１８に示すように、実施例２にかかる負荷分散処理が実施例１の負荷分散処理と異なるのは、ステップＳ４３において、下位局が、ハンドオーバの対象となり得る上位局からフレームごとに報知される構成情報を受信し、この構成情報に基づいて、ハンドオーバ対象の上位局の負荷を推測することである。無線品質の測定（ステップＳ４１）、ハンドオーバ可否の判定（ステップＳ４２）、負荷分散の実施の判定（ステップＳ４４）およびハンドオーバの実施（ステップＳ４５）は、それぞれ、実施例１のステップＳ３１、ステップＳ３２、ステップＳ３４およびステップＳ３５と同様である。

実施例２によれば、負荷情報を報知するための新規の信号やメッセージを追加することなく、下位局に対して上位局の負荷を中継することができる。従って、無線通信システムにおいて、下位局は、上位局の負荷を反映した負荷分散を行うことができるので、より効果的な負荷分散を行うことができる。

本発明は、中継局装置、端末局装置、無線通信システムおよび負荷分散方法に関するものである。

無線通信システムでは、端末局は、サービスエリアに設置されている複数の基地局のうち、無線回線が最良の無線品質となる基地局に接続する。各端末局は、移動に伴って接続先の基地局を変更するため、各基地局に接続している端末局の数は一定ではなく、変動し得る。従って、各基地局において、接続中の端末局の数や、データ伝送量や、無線回線リソースの使用率などの負荷に偏りが発生し得る。負荷の大きい基地局では、新規の端末局を接続できなかったり、伝送速度が劣化したり、許容時間内にデータを伝送できない、などの問題が発生する。

そこで、基地局同士で負荷情報を交換し、負荷の大きい基地局に接続している端末局にハンドオーバ（接続先の変更）を指示することによって、各基地局の負荷の偏りを解消するという負荷分散の方法が公知である。また、負荷分散の別の方法として、端末局が周辺の基地局から各基地局の負荷情報を取得し、負荷の大きい基地局に接続している端末局が他の基地局にハンドオーバを要求する方法がある。

このような負荷の偏りは、端末局が自律分散的にネットワークを形成するアドホックネットワークにおいても発生する。この場合の負荷分散の方法として、端末局同士で負荷情報を交換し、各端末局の負荷の大きさに基づいて、接続先となる端末局を選択する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊなどの規格において、基地局と端末局の間に１台以上の中継局を配置するシステムが検討されている。このシステムでは、端末局は、直接または１台以上の中継局を介して基地局に接続する。ここで、基地局と端末局との間の無線回線の経路において、端末局から見て基地局側を上位とし、基地局から見て端末局側を下位とする。また、基地局により近い中継局を上位中継局と呼び、端末局により近い中継局を下位中継局と呼ぶことにする。

特開２００５−３０３８２８号公報（［要約］の［解決手段］）

しかしながら、基地局自身が自局の負荷を報知することで負荷分散を行うことができるが、中継局を導入する場合には検討が必要である。即ち、中継局は自身の負荷を測定し報知することとしたとしても、上位の無線基地局又は上位の中継局との間の負荷が高い場合には、負荷分散が有効に図れない。

そこで、端末局と直接無線通信を行う中継局の上位局（無線基地局又は上位の中継局）の負荷を反映した負荷分散を行うことを目的とする。

中継局において、自局の負荷を測定し、その測定した負荷と、自局が直接接続する基地局もしくは上位の中継局の負荷に基づいて、上位局の負荷を反映させた負荷を算出することとする。算出された負荷は、中継局から端末局又は下位の中継局に対して負荷情報として通知される。この中継局に直接接続する端末局またはこの下位の中継局は、通知される負荷情報に基づいて、接続先を基地局や他の中継局に変更する。

従って、中継局から、この中継局が直接接続する基地局もしくはこの中継局の上位の中継局の負荷を反映した負荷情報が通知される。

上位局の負荷を反映した負荷分散を行うことができるという効果を奏する。

実施例１にかかる無線通信システムを模式的に示す図である。 実施例１にかかる中継局装置の構成を示す図である。 実施例１にかかる負荷情報の報知処理手順を説明する図である。 実施例１にかかる負荷情報の報知例を説明する図である。 実施例１にかかる負荷情報の別の報知例を説明する図である。 実施例１にかかる負荷情報の算出処理手順を説明する図である。 実施例１にかかる負荷分散処理手順を説明する図である。 実施例２にかかる中継局装置の構成を示す図である。 通常の無線回線フレームの一例を説明する図である。 通常のメッセージフォーマットの一例を説明する図である。 中継局における従来の無線回線フレームを説明する図である。 中継局における従来のメッセージフォーマットを説明する図である。 実施例２にかかる中継局における無線回線フレームを説明する図である。 実施例２にかかる中継局におけるメッセージフォーマットを説明する図である。 実施例２にかかる中継局における別の無線回線フレームを説明する図である。 実施例２にかかる中継局における別のメッセージフォーマットを説明する図である。 実施例２にかかる端末局装置の構成を示す図である。 実施例２にかかる負荷分散処理手順を説明する図である。

以下に、本発明にかかる中継局装置、端末局装置、無線通信システムおよび負荷分散方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明において、同様の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１にかかる無線通信システムを模式的に示す図である。図１に示すように、実施例１の無線通信システムは、２台以上の基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）、１台以上の中継局（ＲＳ：Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ）および１台以上の端末局（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）を備えている。特に限定しないが、図示例では、ＢＳ＃１〜ＢＳ＃５の５台の基地局、ＲＳ＃１〜ＲＳ＃４の４台の中継局およびＭＳ＃１〜ＭＳ＃６の６台の端末局が存在する。尚、ＲＳ＃１にとって、ＢＳ＃１は上位局、ＢＲＳ＃１にとって、ＲＳ＃１は下位の中継局であり、ＲＳ＃３にとって、ＲＳ＃４は下位の中継局であり、ＲＳ＃４にとって、ＲＳ＃３は上位の中継局である。

端末局は、自局が位置するエリアに応じて、基地局に直接接続するか（ＭＳ＃１とＢＳ＃１の接続関係）、または中継局を介して基地局に接続する（ＭＳ＃２とＲＳ＃１とＢＳ＃１の接続関係）。中継局は、基地局に直接接続するか（ＲＳ＃１とＢＳ＃１の接続関係）、または他の中継局を介して基地局に接続する（ＲＳ＃４とＲＳ＃３とＢＳ＃５の接続関係）。従って、端末局は、複数の中継局を経由して基地局に接続されることがある（ＭＳ＃５とＢＳ＃５の間の接続関係）。

中継局は、複数の基地局や他の複数の中継局に無線接続可能なエリアに配置されることがある。また、端末局は、その移動によって、複数の基地局や複数の中継局に無線接続可能なエリアに位置することがある。図１には、このような複数の局との接続が可能な様子が示されている。図１において、各局を結ぶ実線は、実際に接続していることを表している。各局を結ぶ破線は、実際には接続していないが、接続可能であることを表す。ここで、各局を結ぶ無線回線の中心周波数や周波数幅などは、同じであってもよいし、異なってもよい。

特に限定しないが、以下の説明では、無線通信システムは、ＩＥＥＥ８０２．１６ ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：直交周波数分割多元接続）システムであるとする。ＩＥＥＥ８０２．１６ ＯＦＤＭＡシステムでは、複数の中継局または端末局が、時間軸および周波数軸から構成される無線回線リソースを共用する。また、特に限定しないが、以下の説明では、複信方式および中継方式は、それぞれ、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ：時分割複信）方式およびＤ＆Ｆ方式であるとする。

図２は、実施例１にかかる中継局装置の構成を示す図である。図２に示すように、実施例１の中継局装置１１は、アンテナ１２，１３、上位局用の第１無線送受信部１４、下位局用の第２無線送受信部１５、負荷収集部１６、負荷測定部１７、制御部１８、記憶部１９および負荷算出部２０を備えている。

負荷収集部１６は、アンテナ１２および第１無線送受信部１４を介して、接続上位局および周辺上位局から報知される負荷情報を収集する。負荷測定部１７は、自局の負荷を測定する。その際、自局の負荷は、自局に直接接続する端末局もしくは他の下位の中継局の数、データ伝送量、または無線回線リソースの使用率などであってもよいし、あるいは、それらのうちの二つ以上の組み合わせであってもよい。

負荷算出部２０は、負荷収集部１６により収集された負荷情報による負荷と、負荷測定部１７により測定された負荷に基づいて、下位局へ通知（報知）する負荷を算出する。第１無線送受信部１４は、アンテナ１２を介して、接続上位局および周辺上位局からそれぞれ送信されてくる信号を受信し、その受信信号の復調や復号化などを行い、またその受信信号に基づいて上位局に対する無線品質の測定を行う。無線品質は、受信電力でもよいし、信号対干渉雑音電力でもよい。また、第１無線送受信部１４は、接続上位局へ送信する信号の符号化や変調などを行い、アンテナ１２を介して送信する。

第２無線送受信部１５は、アンテナ１３を介して、負荷算出部２０により算出された負荷を自局の負荷情報として通知（報知）する。第２無線送受信部１５は、アンテナ１３を介して、自局に直接接続する下位局から送信されてくる信号を受信し、復調や復号化などの受信処理を行う。また、第２無線送受信部１５は、自局に直接接続する下位局へ送信する信号の符号化や変調などを行い、アンテナ１３を介して送信する。

制御部１８は、第１無線送受信部１４により測定された無線品質、および負荷収集部１６により収集された負荷情報に基づいて、接続上位局を選択する。また、制御部１８は、下位局に対して接続の管理や無線回線の割り当てを行い、上位局に対しては、接続管理する下位局の通知や無線回線の割り当て要求などを行う。記憶部１９は、接続管理する下位局の情報などを保持する。

なお、第１無線送受信部１４と第２無線送受信部１５で、上位局に対する処理と下位局に対する処理を並行して行う代わりに、同一の無線送受信部で上位局に対する処理と下位局に対する処理を時分割で行うようにしてもよい。また、複数個の無線送受信部で上位局に対する処理を行ったり、複数個の無線送受信部で下位局に対する処理を行うようにしてもよい。

図３は、実施例１にかかる負荷情報の報知処理手順を説明する図である。図３に示すように、中継局装置１１において負荷情報の報知処理が開始されると、まず、負荷収集部１６により、上位局から報知される負荷情報を収集する（ステップＳ１１）。次いで、負荷測定部１７により、自局の負荷を測定する（ステップＳ１２）。次いで、負荷算出部２０により、ステップＳ１１で収集した負荷情報から得た上位局の負荷と、ステップＳ１２で測定した自局の負荷に基づいて、下位局に通知（報知）する負荷を算出する（ステップＳ１３）。この負荷情報の算出処理例については、後述する。次いで、第２無線送受信部１５およびアンテナ１３を介して、ステップＳ１３で算出した負荷を自局の負荷情報として通知（報知）し（ステップＳ１４）、一連の通知（報知）処理を終了する。この通知（報知）処理は、周期的に実施される。

図４および図５は、実施例１にかかる負荷情報の報知例を説明する図である。図４に示すように、負荷情報は、例えば、Ｉ／Ｑコンステレーション３１の信号点３２として通知される。予め、Ｉ／Ｑコンステレーション３１の各信号点３２は、負荷の大きさに対応付けられている。中継局装置１１は、負荷算出部２０により算出された負荷の大きさに最も近い信号点を選択して報知する。基地局が報知する負荷情報についても同様である。あるいは、図５に示すように、負荷情報をメッセージとして通知するようにしてもよい。この場合、負荷情報は、例えば、メッセージ３６内の情報要素３７を使用し、数値として通知される。基地局が報知する負荷情報についても同様である。

図６は、実施例１にかかる負荷情報の算出処理手順を説明する図である。図６に示すように、前記ステップＳ１３（図３参照）において負荷情報の算出処理が開始されると、まず、負荷算出部２０は、負荷収集部１６により得た上位局の負荷または負荷測定部１７により得た自局の負荷に対してオフセット値を適用して重み付けを行う（ステップＳ２１）。この重み付け処理は、負荷以外の要素も考慮して下位局に接続上位局を選択させる場合など、必要に応じて実施される。

オフセット値は、固定値であってもよいし、変動値であってもよい。例えば、オフセット値として、上位局からの受信信号の無線品質やハンドオーバの頻度などに基づく動的な値を用いてもよい。また、オフセット値として、中継局を経由することにより生じる遅延などに基づく固定の値を用いてもよい。

次いで、負荷算出部２０は、負荷収集部１６により得た上位局の負荷と負荷測定部１７により得た自局の負荷を比較する（ステップＳ２２）。ステップＳ２１で重み付け処理を行った場合には、オフセット値を適用した値で比較する。上位局の負荷の方が大きい場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、報知する自局の負荷情報として上位局の負荷を選択し（ステップＳ２３）、一連の算出処理を終了する。一方、自局の負荷の方が大きい場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、報知する自局の負荷情報として自局の負荷を選択し（ステップＳ２４）、一連の算出処理を終了する。尚、ここでは負荷の大きい方を選択することで、上位局の負荷を反映することとしたが、負荷を加算して合成負荷を負荷情報とすることで上位局の負荷を反映すること等もできる。

図７は、実施例１にかかる負荷分散処理手順を説明する図である。この負荷分散処理は、図１に示す無線通信システムにおいて下位局となる中継局および端末局で実施される。中継局装置の構成および動作は、図２〜図６を参照しながら説明した通りである。端末局装置の構成については、負荷分散処理を行う機能を備えた従来の装置と同様である。

図７に示すように、下位局において負荷分散処理が開始されると、まず、下位局は、接続上位局および周辺上位局からそれぞれ送られてくる信号を受信し、各受信信号の無線品質を測定する（ステップＳ３１）。次いで、下位局は、ステップＳ３１で測定した各無線品質と、現在の接続上位局から受信した信号の無線品質を比較して、ハンドオーバができるか否かを判定する（ステップＳ３２）。なお、ステップＳ３１で測定した各無線品質を所定の閾値と比較することにより、ハンドオーバの可否を判定してもよい。

ハンドオーバをすることができる上位局が存在しない場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、ステップＳ３１に戻る。ハンドオーバをすることができる上位局が存在する場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、下位局は、そのハンドオーバの対象となり得る上位局が報知する負荷情報を収集する（ステップＳ３３）。その負荷情報から、下位局は、ハンドオーバ対象の上位局の負荷を知ることができる。ここで得たハンドオーバ対象の上位局の負荷には、この上位局のさらに接続上位局の負荷が反映されている。

次いで、下位局は、ハンドオーバ対象の上位局の負荷と現在の接続上位局の負荷を比較して、負荷分散を実施するか否かを判定する（ステップＳ３４）。その判定の結果、そのハンドオーバ対象の上位局にハンドオーバすることによって伝送速度の改善を期待できる場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、現在の接続上位局からそのハンドオーバ対象の上位局へのハンドオーバを実施し（ステップＳ３５）、一連の負荷分散処理を終了する。一方、ハンドオーバ対象の上位局にハンドオーバしても伝送速度の改善を期待できない場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、ステップＳ３１に戻る。

実施例１によれば、中継局装置１１から、この中継局装置１１が直接接続する基地局もしくはこの中継局装置１１と基地局の間でこの中継局装置１１が直接接続する他の中継局の負荷を反映した負荷情報が報知されるので、下位局に対して上位局の負荷を中継することができる。従って、無線通信システムにおいて、下位局は、上位局の負荷を反映した負荷分散を行うことができるので、より効果的な負荷分散を行うことができる。

例えば、図１に示す構成の無線システムにおいて、基地局または中継局の負荷が０（最小）から１００（最大）まで変動すると仮定し、ＢＳ＃１の基地局、ＲＳ＃１の中継局およびＢＳ＃２の基地局の負荷を、それぞれ、１００、２５および７５とする。この場合、ＲＳ＃１は、自局の負荷２５と接続上位局であるＢＳ＃１の負荷１００を比較し、大きい方の負荷である１００を選択して、自局の負荷情報として報知する。ＭＳ＃３の端末局は、ＲＳ＃１とＢＳ＃２の基地局のいずれにも接続可能なエリアに位置する場合、ＲＳ＃１から報知される負荷情報による負荷の値１００と、ＢＳ＃２から報知される負荷情報による負荷の値７５を比較して、より小さい方のＢＳ＃２を接続上位局として選択する。

実施例２は、無線回線フレーム内にこのフレームの構成を定義する構成情報を有する無線通信システムに関する。このような無線通信システムにおいて、実施例２では、上位局は、構成情報を利用して、さらにその上位局の負荷を反映した負荷情報を報知する。そして、下位局は、その構成情報から上位局（少なくとも端末に無線送信を行う無線装置）の負荷を推測して負荷分散を行う。

図８は、実施例２にかかる中継局装置の構成を示す図である。図８に示すように、実施例２の中継局装置４１が実施例１の中継局装置１１と異なるのは、負荷収集部１６の代わりに負荷推測部４２が設けられていることと、構成情報調整部４３を備えていることである。負荷推測部４２は、アンテナ１２および第１無線送受信部１４を介して、接続上位局および周辺上位局から通知（報知）される構成情報を受信し、その構成情報に基づいて、それら上位局の負荷を推測する。負荷算出部２０は、負荷推測部４２により推測された負荷と、負荷測定部１７により測定された負荷に基づいて、下位局へ報知する負荷を算出する。

構成情報調整部４３は、中継局装置４１の接続上位局の負荷を反映した負荷を下位局が推測できるように、負荷算出部２０により算出された負荷を自局の構成情報に反映させる。制御部１８は、第１無線送受信部１４により測定された無線品質、および負荷推測部４２により推測された負荷に基づいて、接続上位局を選択する。その他の構成は、実施例１と同様である。次に、図９〜図１６を参照しながら、構成情報を利用して負荷情報を報知する方法について説明する。

図９は、通常の無線回線フレームの一例を説明する図である。図９に示すように、無線回線フレーム５１は、下り回線サブフレーム５２および上り回線サブフレーム５３から構成される。ここで、下り回線は、上位局から下位局への無線回線のことであり、上り回線は、下位局から上位局への無線回線のことである。

下り回線サブフレーム５２には、プリアンブル（Ｐ）、マップ（ＭＡＰ）およびバースト（Ｂ）の各領域が存在する。プリアンブル（Ｐ）は、基地局、中継局および端末局が同期をとるために用いる所定の既知パターンの信号である。マップ（ＭＡＰ）は、無線回線フレーム５１内のバースト位置、バースト規模、バーストの変調方式および符号化種別などのフレーム構造を定義し、それを下位の中継局や端末局に報知するためのメッセージである。このメッセージが構成情報に相当する。バースト（Ｂ）は、下位の中継局や端末局への送信データを送信するブロックである。

図９に示す例では、下り回線において、基地局（ＢＳ＃１）または中継局（ＲＳ＃１）は、中継局（ＲＳ＃１）または端末局（ＭＳ＃１、ＭＳ＃２）に対して、プリアンブル（Ｐ）、マップ（ＭＡＰ）およびバースト（Ｂ）を送信する。中継局（ＲＳ＃１）に対するバースト（Ｂ）には、この中継局（ＲＳ＃１）に対するバーストと、この中継局（ＲＳ＃１）に接続する端末局（ＭＳ＃２）や下位の中継局へのバーストが含まれる。なお、基地局または中継局が、下位の中継局に接続する更に下位の中継局や端末局をマップ（ＭＡＰ）に示して、バーストを送信するようにしてもよい。

中継局（ＲＳ＃１）は、上位の基地局（ＢＳ＃１）または上位の中継局から受信したバースト（Ｂ）のうち、下位の中継局または端末局（ＭＳ＃２）のバースト（Ｂ）を次のフレーム以降で送信する。そのため、中継局（ＲＳ＃１）が送信するマップ（ＭＡＰ）と、この中継局（ＲＳ＃１）の接続上位局（ＢＳ＃１）が送信するマップ（ＭＡＰ）は異なるものとすることができる。

中継局（ＲＳ＃１）に直接接続する下位の中継局や端末局（ＭＳ＃２）は、プリアンブル（Ｐ）を使用して中継局（ＲＳ＃１）と同期をとる。通常、中継局や端末局は、複数の基地局や中継局と接続し得るエリアに位置するとき、プリアンブル（Ｐ）の既知パターンに基づいてそれら複数の基地局や中継局を識別し、無線回線が最良の無線品質となる基地局または中継局を接続先として選択する。

図１０は、通常のメッセージフォーマットの一例を説明する図である。図１０に示すように、マップ（ＭＡＰ）のメッセージ６１は、メッセージ種別６２、このマップ（ＭＡＰ）により定義されるフレーム内にてデータの送受信を行う中継局および端末局の総数（局総数）６３、それら中継局または端末局の識別子（局識別子）６４、それら中継局または端末局に対するそれぞれのバースト位置６５およびバースト規模６６から構成される。従って、同一フレーム内でデータの送受信を行う中継局や端末局の総数が増えると、マップ（ＭＡＰ）が長くなる。なお、図１０では、各バーストの変調方式や符号化種別などの定義が省略されている（図１２、図１４および図１６においても同じ）。

中継局は、上位の基地局または中継局のマップ（ＭＡＰ）の内容を解読する際に、全ての内容を解読する。従って、中継局は、負荷推測部により上位局の負荷を推測することができる。例えば、中継局は、各フレームのマップ（ＭＡＰ）に含まれる局総数やバースト規模の合計、ある一定数のフレームに含まれる、異なる局識別子の数などの要素に基づいて、上位局の負荷を推測することができる。これらの要素は、ある期間の平均でもよい。バースト規模の合計は、無線回線リソース（フレーム規模）に占める割合、すなわち無線回線リソースの使用率として算出することができる。無線回線リソース（フレーム規模）は、フレーム長および周波数帯域幅などから算出することができる。フレームごとの局総数や、ある数のフレームに含まれる、異なる局識別子数は、直接接続する中継局数および端末局数として代用することができる。

図１１および図１２は、それぞれ、中継局における従来の無線回線フレームおよび従来のメッセージフォーマットを説明する図である。これらの図に示すように、従来、中継局は、下り回線サブフレーム７１において、接続上位局から送信されてきたバースト（Ｂ）のうち、自局に直接接続する中継局または端末局（ＭＳ＃２）のバースト（Ｂ）のみを送信し、図１１において破線で示す部分のバーストを送信しない。そのため、マップ（ＭＡＰ）のメッセージ７２に含まれる局総数やバースト規模の合計は、接続上位局と比較して小さくなる。つまり、従来、中継局は、接続上位局の大きい負荷を下位局に報知していない。そこで、実施例２では、中継局は、次のようにして、接続上位局の負荷を下位局に報知する。

図１３および図１４は、それぞれ、実施例２にかかる中継局における無線回線フレームおよびメッセージフォーマットの一例を説明する図である。これらの図に示すように、中継局は、下り回線サブフレーム７４において、接続上位局から送信されてきたバースト（Ｂ）のうち、下位の中継局、端末局（ＭＳ＃２）のバースト（Ｂ）を送信する。しかし、マップ（ＭＡＰ）のメッセージ７５には、架空の中継局または端末局がダミーとして含まれる。中継局装置４１において、構成情報調整部４３は、このようなダミーを含むようにマップ（ＭＡＰ）のメッセージ７５を調整する。ダミーに対するバースト（Ｂ）は、図１３に破線で示す部分であり、送信されない。架空の中継局または端末局は、例えば、エリアに存在しない中継局または端末局のことであるが、上位局の負荷を表現することができる。

図１５および図１６は、それぞれ、実施例２にかかる中継局における無線回線フレームおよびメッセージフォーマットの別の例を説明する図である。これらの図に示すように、中継局は、下り回線サブフレーム７７において、接続上位局から送信されてきたバースト（Ｂ）のうち、下位の中継局、端末局（ＭＳ＃２）のバースト（Ｂ）を送信し、図１５において破線で示す部分のバーストを送信しない。しかし、マップ（ＭＡＰ）のメッセージ７８は、接続上位局から送信されてきたマップ（ＭＡＰ）のメッセージと同じである。中継局装置４１において、構成情報調整部４３は、接続上位局から送信されてきたマップ（ＭＡＰ）のメッセージがそのまま下位局へ送信されるように、マップ（ＭＡＰ）のメッセージ７８を調整する。この方法は、基地局または中継局が、下位の中継局に接続される更に下位の中継局や端末局をマップ（ＭＡＰ）に示す場合に適用できる。

マップ（ＭＡＰ）のメッセージにダミーを含める場合でも、接続上位局のマップ（ＭＡＰ）のメッセージをそのまま送信する場合でも、中継局は、他セルへの干渉を与え得る不要なバースト（Ｂ）を送信することなく、自局に直接接続する下位局に接続上位局の大きい負荷を中継することができる。中継局装置４１の負荷推測部４２は、そのマップ（ＭＡＰ）に含まれる局総数やバースト規模の合計などに基づいて、上位局の負荷を推測することができる。

図１７は、実施例２にかかる端末局装置の構成を示す図である。図１７に示すように、端末局装置８１は、アンテナ８２、無線送受信部８３、負荷推測部８４、制御部８５、マイク部８６、スピーカ部８７、キー入力部８８、画面表示部８９および記憶部９０を備えている。負荷推測部８４は、アンテナ８２および無線送受信部８３を介して、接続上位局および周辺上位局から報知される構成情報を受信し、その構成情報に基づいて、それら上位局の負荷を推測する。無線送受信部８３は、アンテナ８２を介して、接続上位局および周辺上位局からそれぞれ送信されてくる信号を受信し、その受信信号に基づいて上位局に対する無線品質の測定を行う。制御部８５は、無線送受信部８３により測定された無線品質、および負荷推測部８４により推測された負荷に基づいて、接続上位局を選択する。

マイク部８６、スピーカ部８７、キー入力部８８、画面表示部８９および記憶部９０については、周知であるので、説明を省略する。端末局装置８１は、例えば携帯電話機である。また、無線送受信部８３、制御部８５および記憶部９０を備えた無線接続カード等の装置と、キー入力部８８、画面表示部８９および記憶部９０の代わりとして機能するパーソナルコンピュータとを組み合わせて端末局装置８１とすることもできる。

端末局装置８１は、上述した実施例２にかかる中継局装置４１と同様に、上位の基地局または中継局のマップ（ＭＡＰ）の内容を解読する。そして、負荷推測部８４は、そのマップ（ＭＡＰ）の局総数に基づいて、上位局に直接接続する中継局および端末局の数や、そのマップ（ＭＡＰ）のバースト規模の合計に基づいて、上位局との無線回線リソースの使用率などの負荷を推測することができる。

図１８は、実施例２にかかる負荷分散処理手順を説明する図である。この負荷分散処理は、図１に示す無線通信システムにおいて下位局となる中継局および端末局で実施される。中継局装置の構成および動作は、図８〜図１６を参照しながら説明した通りである。端末局装置の構成および動作は、図１７を参照しながら説明した通りである。

図１８に示すように、実施例２にかかる負荷分散処理が実施例１の負荷分散処理と異なるのは、ステップＳ４３において、下位局が、ハンドオーバの対象となり得る上位局からフレームごとに報知される構成情報を受信し、この構成情報に基づいて、ハンドオーバ対象の上位局の負荷を推測することである。無線品質の測定（ステップＳ４１）、ハンドオーバ可否の判定（ステップＳ４２）、負荷分散の実施の判定（ステップＳ４４）およびハンドオーバの実施（ステップＳ４５）は、それぞれ、実施例１のステップＳ３１、ステップＳ３２、ステップＳ３４およびステップＳ３５と同様である。

実施例２によれば、負荷情報を報知するための新規の信号やメッセージを追加することなく、下位局に対して上位局の負荷を中継することができる。従って、無線通信システムにおいて、下位局は、上位局の負荷を反映した負荷分散を行うことができるので、より効果的な負荷分散を行うことができる。

上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）自局の負荷を測定する負荷測定部と、
前記負荷測定部により測定された自局の負荷、および自局が直接接続する上位の基地局もしくは上位の中継局の負荷とに基づいて、上位局の負荷を反映させた負荷を算出する負荷算出部と、
算出した該負荷を負荷情報として端末局又は下位の中継局に通知する通知部と、
を備えたことを特徴とする中継局装置。

（付記２）基地局または他の中継局の負荷情報を収集する負荷収集部、をさらに備え、
前記負荷算出部は、自局が直接接続する上位の基地局または上位の中継局の負荷を、前記負荷収集部により収集された負荷情報から得ることを特徴とする付記１に記載の中継局装置。

（付記３）前記負荷算出部は、前記負荷測定部により測定された自局の負荷と、自局が直接接続する上位の基地局もしくは上位の中継局の負荷を比較し、大きい方の負荷を、通知する負荷として選択することを特徴とする付記２に記載の中継局装置。

（付記４）前記負荷情報は、Ｉ／Ｑコンステレーションの信号点として報知され、該Ｉ／Ｑコンステレーションの各信号点は、予め負荷の大きさに対応付けられていることを特徴とする付記３に記載の中継局装置。

（付記５）前記負荷情報は、メッセージ内に情報要素として格納されて報知されることを特徴とする付記３に記載の中継局装置。

（付記６）無線回線フレームの構成を定義する構成情報に基づいて基地局または他の中継局の負荷を推測する負荷推測部と、
無線回線フレームの構成を定義する構成情報に前記負荷算出部により算出された負荷を反映させる構成情報調整部と、
をさらに備え、
前記負荷算出部は、自局が直接接続する上位の基地局または上位の中継局の負荷を、前記負荷推測部が推測した負荷から得ることを特徴とする付記１に記載の中継局装置。

（付記７）前記構成情報調整部は、自局に直接接続する端末局または下位の中継局と、架空の中継局または架空の端末局を、自局に接続する局とする構成情報に調整することを特徴とする付記６に記載の中継局装置。

（付記８）前記構成情報調整部は、自局が直接接続する上位の基地局または上位の中継局から通知される構成情報を含む構成情報に調整することを特徴とする付記６に記載の中継局装置。

（付記９）無線回線フレームの構成を定義する構成情報に、自局が直接接続する上位の基地局または上位の中継局の負荷が反映されており、該構成情報に基づいて上位局の負荷を推測する負荷推測部、を備えることを特徴とする端末局装置。

（付記１０）前記負荷推測部により推測された負荷に基づいて、自局が直接接続する基地局または自局が直接接続する中継局を変更する手段、を備えることを特徴とする付記９に記載の端末局装置。

（付記１１）自局の負荷情報を通知する基地局と、
自局の負荷を測定し、測定した自局の前記負荷、および自局が直接接続する上位の基地局もしくは上位の中継局の負荷とに基づいて、上位局の負荷を反映させた負荷を算出し、算出した前記負荷を端末局又は下位の中継局に通知する中継局と、
前記基地局または前記中継局から通知される負荷情報に基づいて、自局が直接接続する基地局または自局が直接接続する中継局を変更する端末局と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。

（付記１２）前記中継局は、前記基地局または他の中継局から報知される負荷情報に基づいて、自局が直接接続する基地局または自局が直接接続する中継局を変更することを特徴とする付記１１に記載の無線通信システム。

（付記１３）中継局の負荷を測定し、測定した前記中継局の負荷、および前記中継局が直接接続する上位の基地局もしくは上位の中継局の負荷とに基づいて、上位局の負荷を反映させた負荷を算出し、算出した該負荷を負荷情報として端末局又は下位の中継局に通知することを特徴とする負荷分散方法。

（付記１４）前記基地局または前記中継局から通知される前記負荷情報に基づいて、端末局または中継局は、自局が直接接続する基地局または自局が直接接続する中継局を変更することを特徴とする付記１３に記載の負荷分散方法。

ＢＳ 基地局
ＭＳ 端末局
ＲＳ 中継局
１１，４１ 中継局装置
１６ 負荷収集部
１７ 負荷測定部
１８，８５ 制御部
２０ 負荷算出部
３１ Ｉ／Ｑコンステレーション
３２ 信号点
３６ メッセージ
３７ 情報要素
４２，８４ 負荷推測部
４３ 構成情報調整部
５１ 無線回線フレーム
６１，７２，７５，７８ マップ（ＭＡＰ）のメッセージ
８１ 端末局装置

Claims (14)

1. 自局の負荷を測定する負荷測定部と、
   前記負荷測定部により測定された自局の負荷、および自局が直接接続する上位の基地局もしくは上位の中継局の負荷とに基づいて、上位局の負荷を反映させた負荷を算出する負荷算出部と、
   算出した該負荷を負荷情報として端末局又は下位の中継局に通知する通知部と、
   を備えたことを特徴とする中継局装置。
2. 基地局または他の中継局の負荷情報を収集する負荷収集部、をさらに備え、
   前記負荷算出部は、自局が直接接続する上位の基地局または上位の中継局の負荷を、前記負荷収集部により収集された負荷情報から得ることを特徴とする請求項１に記載の中継局装置。
3. 前記負荷算出部は、前記負荷測定部により測定された自局の負荷と、自局が直接接続する上位の基地局もしくは上位の中継局の負荷を比較し、大きい方の負荷を、通知する負荷として選択することを特徴とする請求項２に記載の中継局装置。
4. 前記負荷情報は、Ｉ／Ｑコンステレーションの信号点として報知され、該Ｉ／Ｑコンステレーションの各信号点は、予め負荷の大きさに対応付けられていることを特徴とする請求項３に記載の中継局装置。
5. 前記負荷情報は、メッセージ内に情報要素として格納されて報知されることを特徴とする請求項３に記載の中継局装置。
6. 無線回線フレームの構成を定義する構成情報に基づいて基地局または他の中継局の負荷を推測する負荷推測部と、
   無線回線フレームの構成を定義する構成情報に前記負荷算出部により算出された負荷を反映させる構成情報調整部と、
   をさらに備え、
   前記負荷算出部は、自局が直接接続する上位の基地局または上位の中継局の負荷を、前記負荷推測部が推測した負荷から得ることを特徴とする請求項１に記載の中継局装置。
7. 前記構成情報調整部は、自局に直接接続する端末局または下位の中継局と、架空の中継局または架空の端末局を、自局に接続する局とする構成情報に調整することを特徴とする請求項６に記載の中継局装置。
8. 前記構成情報調整部は、自局が直接接続する上位の基地局または上位の中継局から通知される構成情報を含む構成情報に調整することを特徴とする請求項６に記載の中継局装置。
9. 無線回線フレームの構成を定義する構成情報に、自局が直接接続する上位の基地局または上位の中継局の負荷が反映されており、該構成情報に基づいて上位局の負荷を推測する負荷推測部、を備えることを特徴とする端末局装置。
10. 前記負荷推測部により推測された負荷に基づいて、自局が直接接続する基地局または自局が直接接続する中継局を変更する手段、を備えることを特徴とする請求項９に記載の端末局装置。
11. 自局の負荷情報を通知する基地局と、
    自局の負荷を測定し、測定した自局の前記負荷、および自局が直接接続する上位の基地局もしくは上位の中継局の負荷とに基づいて、上位局の負荷を反映させた負荷を算出し、算出した前記負荷を端末局又は下位の中継局に通知する中継局と、
    前記基地局または前記中継局から通知される負荷情報に基づいて、自局が直接接続する基地局または自局が直接接続する中継局を変更する端末局と、
    を備えることを特徴とする無線通信システム。
12. 前記中継局は、前記基地局または他の中継局から報知される負荷情報に基づいて、自局が直接接続する基地局または自局が直接接続する中継局を変更することを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
13. 中継局の負荷を測定し、測定した前記中継局の負荷、および前記中継局が直接接続する上位の基地局もしくは上位の中継局の負荷とに基づいて、上位局の負荷を反映させた負荷を算出し、算出した該負荷を負荷情報として端末局又は下位の中継局に通知することを特徴とする負荷分散方法。
14. 前記基地局または前記中継局から通知される前記負荷情報に基づいて、端末局または中継局は、自局が直接接続する基地局または自局が直接接続する中継局を変更することを特徴とする請求項１３に記載の負荷分散方法。

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