JPWO2011016232A1 - 無線通信装置、信号中継方法、および信号割当方法 - Google Patents

無線通信装置、信号中継方法、および信号割当方法 Download PDF

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Abstract

バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更すること。本発明の無線通信装置は、基地局と移動局間の信号を中継するための無線通信装置であって、前記基地局又は前記移動局から信号を受信する受信部と、前記基地局又は前記移動局へ信号を送信する送信部と、前記基地局又は前記移動局から前記信号を受信する受信モード、或いは前記基地局又は前記移動局へ前記信号を送信する送信モードに切り替える切り替え部とを備え、前記切り替え部は、前記基地局へ再送を要求するＮＡＣＫを送信したサブフレーム以降のサブフレームのうち、自装置がＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、前記送信モードから前記受信モードへ切り換える。

Description

本発明は、無線通信装置、信号中継方法、および信号割当方法に関する。
近年、セルラ移動体通信システムにおいては、情報のマルチメディア化に伴い、音声データのみならず、静止画像データ、動画像データ等の大容量データを伝送することが一般化しつつある。大容量データの伝送を実現するために、高周波の無線帯域を利用して高伝送レートを実現する技術に関して盛んに検討がなされている。しかし、高周波の無線帯域を利用した場合、近距離では高伝送レートを期待できる一方、遠距離になるにしたがい伝送距離による減衰が大きくなる。よって、高周波の無線帯域を利用した移動体通信システムを実際に運用する場合は、無線通信基地局装置（以下、基地局と省略する）のカバーエリアが小さくなり、このため、より多くの基地局を設置する必要が生じる。基地局の設置には相応のコストがかかるため、基地局数の増加を抑制しつつ、高周波の無線帯域を利用した通信サービスを実現するための技術が強く求められている。
このような要求に対し、各基地局のカバーエリアを拡大させるために、図１３に示すように、基地局１０と無線通信移動局装置２（以下、移動局２と省略する）との間に無線通信中継局装置２０（以下、中継局２０と省略する）を設置し、基地局１０と移動局２との間の通信（図１３中、矢印Ｃ、Ｄ）を、中継局２０を介して行う中継送信技術が検討されている。中継技術を用いると、基地局１０と直接通信できない端末（移動局）も、中継局２０を介して通信することができる。
［ＴＤ ｒｅｌａｙの説明］
ＴＤ ｒｅｌａｙでは、下り回線（Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ：ＤＬ）において、基地局１０から中継局２０の送信と、中継局２０から移動局２の送信とを時間で分割する。また、上り回線（Ｕｐ Ｌｉｎｋ：ＵＬ）においても、移動局２から中継局２０の送信と、中継局２０から基地局１０の送信とを時間で分割する。このように基地局と中継局間のバックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）の通信と、中継局２０と移動局２間のアクセスリンク（ａｃｃｅｓｓ ｌｉｎｋ）の通信とを時間軸で分割することで、中継局２０が送信する時間と受信する時間とを分割することができる。したがって、中継局２０は、送信アンテナと受信アンテナ間の回りこみの影響を受けずに、中継することができる。
［ＭＢＳＦＮ サブフレームの利用］
ＬＴＥ−Ａでは、ＬＴＥとの相互互換性を保つために、ＤＬにおいて、基地局から中継局への送信時にＭＢＳＦＮサブフレームを設定することが検討されている。しかしながら、ＬＴＥの移動局は、ＭＢＭＳデータを受信する機能がないので、ＭＢＳＦＮサブフレームでは、制御信号部分のみを受信し、それ以外のデータ部分は無視する。ＭＢＭＳデータは、複数の基地局から送信される可能性がある。そのため、ＬＴＥの移動局は、自局が接続する基地局の受信品質を正しく測定することができない可能性がある。したがって、ＬＴＥの移動局は、ＭＢＳＦＮサブフレームでは受信品質の測定をしない。
そこで、ＬＴＥの移動局は、ＭＢＳＦＮサブフレームのデータ部分を受信しないという特徴を利用して、中継局のセルでは、基地局と通信するサブフレームを、ＭＢＳＦＮサブフレームとして設定する。このようにすると、中継局に接続する移動局が、中継局が基地局から信号を受信するために送信を停止しているサブフレームにおいて、送信がないにもかかわらず受信品質を測定してしまうことを避けることができる。
バックホールに使用されるＭＢＳＦＮサブフレームは、実際にＭＢＭＳデータが送付されるサブフレームや、ＣｏＭＰやポジショニングサポートなど他の目的で使用される以外のＭＢＳＦＮサブフレームを使用する。
次に、図１４を参照して、ＭＢＳＦＮサブフレームの設定例について説明する。図１４に示す移動局１は基地局１０に接続している移動局、移動局２は中継局２０に接続している移動局である。中継局２０は、サブフレーム＃１とサブフレーム＃８とをＭＢＳＦＮサブフレームに設定し、基地局１０から中継局２０への送信に使用している。
図１４に示すように、移動局１はすべてのサブフレームにおいて、基地局１０からの信号を受信可能である。また、移動局２は、ＭＢＳＦＮサブフレームであるサブフレーム＃１及びサブフレーム＃８以外の、サブフレーム＃０、サブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃４、サブフレーム＃５、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７、サブフレーム＃９で、中継局２０からのデータを受信する。さらに、中継局２０は、ＭＢＳＦＮに設定したサブフレーム＃１とサブフレーム＃８とでは、基地局１０からデータを受信し、それ以外のサブフレームで移動局２にデータを送信する。
したがって、バックホールのサブフレーム（サブフレーム＃１とサブフレーム＃８）の数と、中継局２０のアクセスリンクのサブフレーム（サブフレーム＃１及びサブフレーム＃８以外のサブフレーム）の数との比は、２：８となっている。
日本国特開２００８−０２２０８９号公報
しかし、バックホールリンクのサブフレーム数と中継局２０のアクセスリンクのサブフレーム数との比は、設定するＭＢＳＦＮサブフレーム数のうち、バックホールに割当てるサブフレーム数で決定する。そこで、バックホールリンクとアクセスリンクとのトラフィックにあわせて、バックホールに割当てるＭＢＳＦＮサブフレーム数を変更するためには、基地局１０は、上位のコントロール信号で、中継局２０へＭＢＳＦＮサブフレームの位置とバックホールサブフレームの位置を通知しなければならない。そのため、ＭＢＳＦＮサブフレームの変更のタイミングは限定されているという課題がある。特に、３ＧＰＰ ＬＴＥでは、ＳＩＢ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋ）でＭＢＳＦＮサブフレームの位置が通知されるので、ＳＩＢの変更タイミングでしか、バックホールリンクとアクセスリンクとのサブフレーム比を変更できない。
本発明の目的は、バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更する無線通信装置を提供することである。
本発明は、基地局と移動局間の信号を中継するための無線通信装置であって、前記基地局又は前記移動局から信号を受信する受信部と、前記基地局又は前記移動局へ信号を送信する送信部と、前記基地局又は前記移動局から前記信号を受信する受信モード、或いは前記基地局又は前記移動局に前記信号を送信する送信モードに切り替える切り替え部とを備え、前記切り替え部は、前記基地局へ再送を要求するＮＡＣＫを送信したサブフレーム以降のサブフレームのうち、自装置がＭＢＳＦＮサブフレームにおいて、前記送信モードから前記受信モードへ切り換える、無線通信装置を提供する。
また、本発明は、中継局を介して、移動局と通信を行う無線通信装置であって、前記中継局又は前記移動局から信号を受信する受信部と、前記中継局から再送を要求するＮＡＣＫを受信したサブフレーム以降のサブフレームであって、かつ、前記中継局がＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、中継局向けの信号を割り当てる割当部と、を具備する無線通信装置を提供する。
また、本発明は、基地局と移動局間の信号を中継するための信号中継方法であって、前記基地局へ再送を要求するＮＡＣＫを送信したサブフレーム以降のサブフレームのうち、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、前記基地局又は前記移動局へ前記信号を送信する送信モードから前記基地局又は前記移動局から前記信号を受信する受信モードへ切り換える。
また、本発明は、中継局を介して、移動局と通信を行うための信号割当方法であって、前記中継局から再送を要求するＮＡＣＫを受信したサブフレーム以降のサブフレームであって、かつ、前記中継局がＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、前記中継局向けの信号を割り当てる。
本発明に係る無線通信装置、信号中継方法、及び信号割当方法によれば、バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更することができる。
実施の形態１に係る無線中継システムを示す図 図１に示す無線中継システムの下り回線（ＤＬ）におけるサブフレームの設定例を示す図 実施の形態１の中継局１００の構成を示すブロック図 実施の形態２に係る無線中継システムを示す図 図４に示す無線中継システムの下り回線（ＤＬ）におけるサブフレームの設定例 例外処理の一例を示す図 中継局１００Ａの構成を示すブロック図 リンク切り替え判定処理フローを示す図 実施の形態３に係る無線中継システムを示す図 図９に示す無線中継システムの下り回線（ＤＬ）におけるサブフレームの設定例を示す図 中継局１００Ｂの構成を示すブロック図 移動局３３０Ｂの構成を示すブロック図 従来の無線通信中継システムを示す図 従来のＭＢＳＦＮサブフレームの設定例を示す図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
ここで、本実施の形態では、中継局の生成するセルでは、実際にバックホールに使われるサブフレーム数よりも、ＭＢＳＦＮサブフレーム数を多く設定する。このようにすることで、バックホールに選択できるサブフレーム数を増加できる。また、中継局がＭＢＳＦＮサブフレームに設定したが、バックホールとして使用されないサブフレームは、ＬＴＥ−Ａの移動局に割当てる。このようにすることで、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定したサブフレームを有効に利用することができる。
次に、図１から図３を参照して、実施の形態１に係る無線中継について説明する。図１は、実施の形態１に係る無線中継システムを示す図である。図１に示す無線中継システムでは、基地局２００と移動局との間に中継局１００を設置し、基地局２００と移動局３１０、３３０との間の通信（図１中、矢印Ａ、Ｂ、Ｃ）を、中継局１００を介して行う。
なお、図１に示す無線中継システムでは、バックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）の通信と、Ｒｅｌａｙのアクセスリンク（ａｃｃｅｓｓ ｌｉｎｋ）の通信とを時間軸で分割する、時間分割中継（ＴＤ Ｒｅｌａｙ）を想定する。
なお、図１に示す無線中継システムでは、時間分割多重（ＦＤＤ）により通信を行う。
なお、図１に示す無線中継システムでは、基地局２００から中継局１００を介して移動局３１０、３３０へデータを送信する、２ホップの中継を想定する。
なお、図１に示す無線中継システムでは、移動局３２０は、基地局２００に接続する移動局であり、移動局３１０、移動局３３０は、中継局１００に接続する移動局である。移動局３１０は、ＬＴＥの移動局であり、移動局３３０は、ＬＴＥ−Ａの移動局であるとする。
次に、図２を参照して、本実施の形態の中継局１００の動作について説明する。図２は、図１に示す無線中継システムにおけるサブフレームの設定例を示す図である。図２に示すように、無線中継システムにおけるフレームは、サブフレーム＃０〜＃９で構成されている。また、図２に示す矢印の先は、各局から送信される信号の送信先の各局のサブフレームを示す。つまり、図２に矢印で、基地局２００、基地局２００に接続する中継局１００、中継局１００に接続するＬＴＥの移動局３２０、及びＬＴＥ−Ａの移動局３３０の、下り回線（ＤＬ）の送受信の動作を示す。
ここで、中継局１００がＭＢＳＦＮサブフレームに設定するサブフレームは、基地局２００と中継局１００とで、そのサブフレームの位置情報を共有し、基地局２００は中継局１００がＭＢＳＦＮサブフレームに設定したサブフレームの中から、バックホールに使用するサブフレームを中継局１００へ通知する。中継局１００は、基地局２００からバックホールのサブフレームとして使用することを指示されたサブフレームでは基地局２００からの信号を受信し、バックホールとして使用されないＭＢＳＦＮサブフレームでは移動局３３０向けに信号を送信する。
図２に示すように、中継局１００は、ＭＢＳＦＮサブフレームとして、サブフレーム＃１、サブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７、サブフレーム＃８を設定している。そのうち、基地局２００は、バックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）としてサブフレーム＃１とサブフレーム＃８とを設定し、中継局１００に通知している。そのため、中継局１００は、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定していないサブフレーム＃０、サブフレーム＃４、サブフレーム＃５、サブフレーム＃９では、ＬＴＥの移動局である移動局３１０又はＬＴＥ−Ａの移動局である移動局３３０に対して信号を送信することができる。
中継局１００は、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定したサブフレーム＃１、サブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７、サブフレーム＃８のうち、バックホールに設定されたサブフレーム＃１と、サブフレーム＃８とでは、基地局２００からの信号を受信する。また、中継局１００は、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定したサブフレーム＃１、サブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７、サブフレーム＃８のうち、バックホールに設定されていないサブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７では、ＬＴＥ−Ａの移動局である移動局３３０向けに信号を送信する。
前述のように、中継局１００に接続する移動局３３０がＬＴＥ−Ａの移動局なので、移動局３３０は、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されたサブフレームのうち、中継局１００がバックホールとして使用していないサブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７でも、中継局１００から信号を受信する可能性がある。そのため、移動局３３０は、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されたサブフレームのうち、中継局１００がバックホールとして使用していないサブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７でも、制御信号を受信し、自局宛の割り当てがあるかどうかを検出し、割り当てがあると信号を受信する。
ここで、基地局２００は、バックホールに使用するサブフレームを変更して、変更後のバックホールに使用するサブフレームの情報を中継局１００に通知する場合、中継局１００がＭＢＳＦＮサブフレームに設定したサブフレーム＃１、サブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７、サブフレーム＃８の中から、変更するサブフレームを選択し、例えば変更するサブフレームの番号を、中継局１００に通知する。中継局１００は、基地局２００から変更するサブフレームの通知を受けると、該当するサブフレームに、ＬＴＥ−Ａの移動局である移動局３３０を割り当てることをやめ、該当するサブフレームをバックホールとして、基地局２００からの信号を受信する。
また、図示していないが、中継局１００はバックホールに使用されるＭＢＳＦＮサブフレームであっても、制御信号部分は中継局１００に接続している移動局３１０又は移動局３３０向けに送信する。中継局１００は、制御信号部分でＬＴＥ−Ａの移動局３３０向けの下り回線（Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ；ＤＬ）の割当て情報を送信することで、ＬＴＥ−Ａの移動局である移動局３３０は、ＭＢＳＦＮサブフレームであっても、自局宛の信号があるかどうかを判断することができる。
ここで、図３を参照して、実施の形態１の中継局１００の構成について説明する。図３は、実施の形態１の中継局１００の構成を示すブロック図である。図３に示す中継局１００は、受信アンテナ１０１と、無線受信部１０２と、復調部１０３と、誤り訂正復号部１０５と、誤り検出部１０７と、リンク切替処理部１０９と、誤り訂正符号化部１１１と、変調部１１３と、無線送信部１１５と、送信アンテナ１１７と、を備える。
無線受信部１０２は、基地局２００からの信号を、受信アンテナ１０１を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を施し復調部１０３へ出力する。
復調部１０３は、無線受信部１０２で無線処理された信号を復調し、誤り訂正復号部１０５へ出力する。
誤り訂正復号部１０５は、復調部１０３で復調処理した信号を復号し、誤り検出部１０７へ出力する。
誤り検出部１０７は、誤り訂正復号部１０５で復号した信号に、誤りがあるかどうかをＣＲＣ等で検出し、その誤り検出結果をリンク切替処理部１０９に出力する。また、誤り検出部１０７は、誤りを検出すると信号を中継するのを中止し、誤りを検出しなければ、信号を誤り訂正符号化部１１１へ出力する。
リンク切替処理部１０９は、基地局２００と共有するＭＢＳＦＮサブフレームに設定するサブフレームの位置情報に基づき、ＭＢＳＦＮサブフレームのうち基地局２００から通知されたサブフレームをバックホールとして使用するために、リンク切り替え処理を行う。また、リンク切り替え処理によりバックホールとして使用したＭＢＳＦＮサブフレームを、基地局２００へ通知するための信号を生成し、無線送信部１１５へ出力する。この切り替え処理により、中継局１００は、基地局２００からバックホールのサブフレームとして使用することを指示されたサブフレームでは基地局２００からの信号を受信し、バックホールとして使用されないＭＢＳＦＮサブフレームでは移動局３３０向けに信号を送信する。したがって、中継局１００は、バックホールとアクセスリンクの比を容易に変更することができる。
誤り訂正符号化部１１１は、信号を誤り訂正符号化し、変調部１１３へ出力する。
変調部１１３は、信号を変調し、無線送信部１１５へ出力する。
無線送信部１１５は、リンク切り替え信号に基づき、変調部１１３で変調処理された信号に対してアップコンバート等の無線処理を施して、送信アンテナ１１７から基地局２００又は移動局３１０へ送信する。
以上、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００は、バックホールとアクセスリンクの比を容易に変更することができる。また、中継局１００は、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定するが、バックホールとして使用されないサブフレームは、ＬＴＥ−Ａの移動局３３０に割当てる。そのため、バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更することができ、かつ、追加シグナリングなしで、バックホールの再送の遅延を短くできる。
なお、中継局１００がＭＢＳＦＮサブフレームに設定するサブフレームは、基地局２００が決定して中継局１００に通知するとして説明したが、これに限らない。中継局１００が決定して基地局２００に報告しても良い。
ところで、上述した実施の形態１に係る無線中継システムでは、中継局１００は、バックホールとアクセスリンクの比を容易に変更することができる。しかしながら、バックホールとアクセスリンクの比の変更を、基地局２００から中継局１００に通知するので、信号の受信誤りで起こる瞬時のトラフィックの変化には対応が難しいという課題がある。
そのため、中継局１００がバックホールで基地局２００からの信号に誤りがあると、中継局１００は基地局２００に対して再送要求を送信する。しかしながら、バックホールに設定されているサブフレームは限られているので、瞬時に再送することができない。バックホールの信号は、複数の移動局宛の信号または、複数のサブフレームで中継局１００が送信する信号がまとめられており、一つの信号に含まれる情報量の大きさが大きくなる可能性が高い。したがって、バックホールの信号の再送が起こると、その分トラフィックの変動に与える影響が大きい。
また、バックホールで中継局１００が受信する信号は、後にアクセスリンクで中継局１００から移動局３１０へ送信する信号なので、バックホールで再送が発生するとその遅延が、次のアクセスリンクへと影響してしまい、基地局２００と移動局３１０との間の遅延に与える影響が大きい。
（実施の形態２）
そこで、実施の形態２として、再送によって瞬時に変わるトラフィックに対応できる無線中継システムについて、図４〜図８を参照して説明する。図４は、実施の形態２に係る無線中継システムを示す図である。図４に示す無線中継システムでは、基地局２００Ａと移動局３１０、３３０との間に中継局１００Ａを設置し、基地局２００Ａと移動局３１０、３３０との間の通信（図４中、矢印Ｅ、Ｆ、Ｇ）を、中継局１００Ａを介して行う。ここで、各移動局は実施の形態１と同じであるため、同じ移動局には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
なお、図４に示す無線中継システムでは、バックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）の通信と、中継局１００Ａのアクセスリンク（ａｃｃｅｓｓ ｌｉｎｋ）の通信とを時間軸で分割する、時間分割中継（ＴＤ Ｒｅｌａｙ）を想定する。
なお、図４に示す無線中継システムでは、時間分割多重（ＦＤＤ）により通信を行う。
なお、図４に示す無線中継システムでは、基地局２００Ａから中継局１００Ａを介して移動局へデータを送信する、２ホップの中継を想定する。
なお、図４に示す無線中継システムで、移動局３２０は、基地局２００Ａに接続する移動局であり、移動局３１０、３３０は、中継局１００Ａに接続する移動局である。移動局３１０は、ＬＴＥの移動局であり、移動局３３０は、ＬＴＥ−Ａの移動局であるとする。
実施の形態２に係る無線中継システムにおいて、中継局１００Ａは、再送信号を受信するために、アクセスリンクでの通信を中止し、バックホールの信号を受信する。そして、基地局２００Ａは、再送要求を受信すると、バックホールに設定していなかったアクセスリンクのサブフレームを使用して、中継局１００Ａに再送信号を中継する。基地局２００Ａが再送信号を中継するのに使用するサブフレームは、実施の形態１で設定したＭＢＳＦＮサブフレームを使用する。
次に、図５を参照して、実施の形態２における中継局１００Ａと基地局２００Ａとの動作について説明する。図５は、図４に示す無線中継システムの下り回線（ＤＬ）におけるサブフレームの設定例を示す図である。
図５に示すように、無線中継システムにおけるフレーム１（図５中、Ｆｒａｍｅ １）、フレーム２（図５中、Ｆｒａｍｅ ２）は、サブフレーム＃０〜サブフレーム＃９で構成されている。また、図５に示す矢印の先は、各局から送信される信号の送信先の各局のサブフレームを示す。つまり、図５に示す矢印で、基地局２００Ａ、基地局２００Ａに接続する中継局１００Ａ、中継局１００Ａに接続するＬＴＥの移動局３２０、及びＬＴＥ−Ａの移動局３３０の、下り回線（ＤＬ）の送受信の動作を示す。
フレーム１のサブフレーム＃８で、中継局１００Ａは、基地局２００Ａからの信号の受信に失敗している（図５中、×印）。そのため、フレーム２のサブフレーム＃２のタイミングで、中継局１００Ａは、ＮＡＣＫを基地局２００Ａに送信する。ただし、ＮＡＣＫは、上り回線（ＵＬ）のバンドで送信される。図５中には、ＮＡＣＫの送信タイミングを矢印で図示しただけであって、フレーム２のサブフレーム＃２においても、中継局１００Ａは、下り回線（ＤＬ）のバンドでは、データを移動局３２０へ送信できる。
次に、フレーム２のサブフレーム＃２で、基地局２００Ａは、中継局１００ＡからＮＡＣＫを受信すると、４サブフレーム後のフレーム２のサブフレーム＃６で、中継局１００Ａに再送信号を送信する。ここで、フレーム２のサブフレーム＃６は、もともとバックホールに設定されていないサブフレームであるが、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されていたサブフレームである。
中継局１００Ａは、フレーム２のサブフレーム＃２で基地局２００ＡにＮＡＣＫを送信すると、その４サブフレーム後のサブフレーム＃６で、基地局２００Ａから再送信号を受信するために、自局に接続しているＬＴＥ−Ａの移動局３３０へ信号を割当てるのを中止する（図５中、破線矢印）。そして、中継局１００Ａは、フレーム２のサブフレーム＃６では、アクセスリンクの送信モードから、バックホールの受信モードに切り替わる。
上述のように、本実施の形態では、中継局１００Ａが基地局２００Ａへ再送を要求するＮＡＣＫをトリガーとして、中継局１００Ａがアクセスリンクの送信モードから、バックホールの受信モードに切り替わることで、再送による瞬時のトラフィック変動にあわせて、バックホールとアクセスリンクのリソースを配分することができる。ただし、基地局２００ＡにＮＡＣＫを送信したサブフレームから４サブフレーム後のサブフレームがＭＢＳＦＮサブフレームに設定されていない場合、中継局１００Ａでは、それ以降のサブフレームのうち、最初にＭＢＳＦＮサブフレームに設定されているサブフレームが、アクセスリンクからバックホールに変更される。
＜例外処理＞
なお、本実施の形態では、アクセスリンクからバックホールリンクに変更するサブフレームとして、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されているサブフレームを例として説明したが、これに限らない。例えば、サブフレームの他の目的として、（１）中継局１００ＡがＣＳＩ−ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）を送信するサブフレーム、（２）中継局１００ＡがＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ用の信号を送信するサブフレーム、として使用されている場合、中継局１００Ａは、例外的に、サブフレームをバックホールに変更せずにアクセスリンクを送信しても良い。そのため、中継局１００Ａの信号を受信する移動局３２０又は移動局３３０が、ＣＳＩ−ＲＳや、Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ用の信号を受信することができる。
また、アクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームとして、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されているサブフレームを例として説明したが、これに限らない。サブフレームがもともとバックホールに設定されているサブフレームであった場合、さらに後方のサブフレームのうち、バックホールに変更できるサブフレームをバックホールに変更してもよい。
ここで、図６を参照して、上述した例外処理の一例を説明する。図６に示すように、本実施の形態の無線中継システムにおけるフレーム１（図６中、Ｆｒａｍｅ １）及びフレーム２（図６中、Ｆｒａｍｅ ２）は、サブフレーム＃０〜サブフレーム＃９で構成されている。また、図６に示す矢印の先は、各局から送信される信号の送信先の各局のサブフレームを示す。つまり、図６に示す矢印で、基地局２００Ａ、基地局２００Ａに接続する中継局１００Ａ、中継局１００Ａに接続するＬＴＥの移動局３１０、ＬＴＥ−Ａの移動局３３０の、下り回線（ＤＬ）の送受信の動作を示す。
図６に示すように、フレーム１のサブフレーム＃３で、中継局１００Ａが信号の受信に失敗している（図６中、×印）。そのため、フレーム１のサブフレーム＃７のタイミングで、中継局１００Ａは、ＮＡＣＫを基地局２００Ａに送信する。ただし、ＮＡＣＫは、上り回線（ＵＬ）のバンドで送信される。図６中には、ＮＡＣＫの送信タイミングを矢印で図示しただけであって、フレーム１のサブフレーム＃７においても、中継局１００Ａは、下り回線（ＤＬ）のバンドでは、データを移動局３２０へ送信できる。
次に、フレーム１のサブフレーム＃７で、基地局２００Ａは、中継局１００ＡからＮＡＣＫを受信すると、ＮＡＣＫを受信してから４サブフレーム後のフレーム２のサブフレーム＃１を、バックホールに切り替えようとするが、フレーム２のサブフレーム＃１はもともとバックホールに設定されていたサブフレームである。そのため、基地局２００Ａは、次候補であるフレーム２のサブフレーム＃２で、中継局１００Ａへ信号を送信する。中継局１００Ａも同様の計算を行い、フレーム２のサブフレーム＃２をバックホールに切り替える（図６中、再送ｂａｃｋｈａｕｌと記載）。
ここで、図７を参照して、実施の形態２の中継局１００Ａの構成について説明する。図７は、中継局１００Ａの構成を示すブロック図である。図７に示す中継局１００Ａは、受信アンテナ１０１と、無線受信部１０２と、復調部１０３と、誤り訂正復号部１０５と、誤り検出部１０７と、リンク切替部１０９Ａと、誤り訂正符号化部１１１と、変調部１１３と、無線送信部１１５と、送信アンテナ１１７と、を備える。ここで、図７に示す中継局１００Ａが、図３に示す中継局１００と異なる点は、リンク切替部１０９Ａである。
無線受信部１０２は、基地局２００Ａからの信号を、受信アンテナ１０１を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を施し復調部１０３へ出力する。
復調部１０３は、無線受信部１０２で無線処理された信号を復調し、誤り訂正復号部１０５へ出力する。
誤り訂正復号部１０５は、復調部１０３で復調処理した信号を復号し、誤り検出部１０７へ出力する。
誤り検出部１０７は、誤り訂正復号部１０５で復号した信号に、誤りがあるかどうかをＣＲＣ等で検出し、その誤り検出結果をリンク切替部１０９Ａに出力する。また、誤り検出部１０７は、誤りを検出すると信号を中継するのを中止し、誤りを検出しなければ、信号を誤り訂正符号化部１１１へ出力する。
リンク切替部１０９Ａは、後述するリンク切り替え判定処理フローに従って、リンク切り替え判定を行い、アクセスリンクとバックホールとを切り替えためのリンク切り替え信号を無線送信部１１５へ出力する。
＜リンク切替判定処理フロー＞
図８を参照して、リンク切替部１０９Ａのリンク切り替え判定処理フローについて説明する。図８は、リンク切替部１０９Ａのリンク切り替え判定処理フローを示す図である。
Ｓｔｅｐ１では、バックホールで再送が発生するとＳｔｅｐ２へ、発生しなければＳｔｅｐ３へ遷移する。
Ｓｔｅｐ２では、中継局１００Ａが、サブフレーム＃ＮでＮＡＣＫを基地局２００Ａへ送信する。再送候補サブフレーム＃ＭをＭ＝Ｎ＋４とし、Ｓｔｅｐ４へ遷移する。なお、Ｍとは、再送候補サブフレーム＃Ｍのサブフレーム番号であり、Ｎとはサブフレーム＃Ｎのサブフレーム番号である。
Ｓｔｅｐ３では、中継局１００Ａが、サブフレーム＃ＮでＮＡＣＫを基地局２００Ａへ送信して、リンク切り替え判定処理フローを終了する。
Ｓｔｅｐ４では、再送候補サブフレームであるサブフレーム＃Ｍのサブフレーム番号Ｍが、Ｎ+Ｔｈよりも大きいか否かを判定する。そして、ＭがＮ+Ｔｈよりも大きい場合（Ｙｅｓの場合）、言い換えると、再送候補サブフレーム＃Ｍが、ＮよりもＴｈ以上後方のサブフレームの場合、アクセスリンクとバックホールの変更を中止する。そして、リンク切り替え判定処理フローを終了する。
また、再送候補サブフレームであるサブフレーム＃Ｍのサブフレーム番号Ｍが、Ｎ+Ｔｈよりも小さい場合（Ｎｏの場合）、Ｓｔｅｐ５へ遷移する。
Ｓｔｅｐ５では、再送候補サブフレームであるサブフレーム＃Ｍが、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されているか否かを判定する。再送候補サブフレーム＃Ｍが、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されている場合、Ｓｔｅｐ６へ遷移する。再送候補サブフレーム＃Ｍが、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されていない場合、再送候補サブフレームであるサブフレーム＃Ｍのサブフレーム番号Ｍを１増加し、Ｓｔｅｐ４へ遷移する。
Ｓｔｅｐ６では、再送候補サブフレーム＃Ｍが、（１）バックホールに設定されているサブフレーム、（２）ＣＳＩ−ＲＳの送信に設定されているサブフレーム、（３）Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔに設定されているサブフレームのいずれかのサブフレームである場合、再送候補サブフレームであるサブフレーム＃Ｍのサブフレーム番号Ｍを１増加し、Ｓｔｅｐ４へ遷移する。再送候補サブフレーム＃Ｍが、上記（１）〜（３）のいずれのサブフレームにも該当しなければＳｔｅｐ７へ遷移する。
Ｓｔｅｐ７では、中継局１００Ａはアクセスリンクをバックホールに変更する。
図７に戻り、実施の形態２の中継局１００Ａの構成について説明する。誤り訂正符号化部１１１は、信号を誤り訂正符号化し、変調部１１３へ出力する。
変調部１１３は、信号を変調し、無線送信部１１５へ出力する。
無線送信部１１５は、リンク切り替え信号に基づき、変調部１１３で変調処理された信号に対してアップコンバート等の無線処理を施して、送信アンテナ１１７から基地局２００Ａ又は移動局３１０へ送信する。
以上、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ａは、バックホールとアクセスリンクの比を容易に変更することができる。また、中継局１００Ａは、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定するが、バックホールとして使用されないサブフレームは、ＬＴＥ−Ａの移動局３３０に割当てる。そのため、バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更することができ、かつ、追加シグナリングなしで、バックホールの再送の遅延を短くできる。
また、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ａが基地局２００Ａへ再送を要求するＮＡＣＫをトリガーとして、中継局１００Ａがアクセスリンクの送信モードから、バックホールの受信モードに切り替わることで、再送による瞬時のトラフィック変動にあわせて、バックホールとアクセスリンクのリソースを配分することができる。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００ＡがＮＡＣＫを送信してから４サブフレーム後に、基地局２００Ａが再送信号を送信するが、これに限らない。例えば、中継局１００ＡがＮＡＣＫを送信してから、５サブフレーム、３サブフレーム、又は２サブフレーム後に、基地局２００Ａが再送信号を送信すると規定しても良い。ただし、何サブフレーム後に再送することを基準とするかについて、あらかじめ基地局２００Ａと中継局１００Ａとの間で情報を共有する。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、２度目またそれ以上の再送から、中継局１００ＡがＮＡＣＫを送信してから４サブフレーム後に、基地局２００Ａが再送信号を送信してもよい。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ａは、アクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームにおいて基地局２００Ａは必ずしも、再送信号を送信する必要はない。つまり、中継局１００Ａは、アクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームにおいて、自局宛の割当てがあれば受信し、自局宛の割当てがなければ受信しない。また、基地局２００Ａは、自局に接続している移動局３１０や、中継局１００Ａ以外の他の中継局へ送信する信号への優先度から、再送信号をアクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームで送信するかどうかを決定する。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ａが再送信号を送信したサブフレームから切り替えをするサブフレームの間に、バックホール用のサブフレームが存在する場合、そのサブフレームにおいて再送信号を送信し、切り替えたサブフレームにおいて、新規信号を送信しても良い。
（実施の形態３）
次に、図９〜図１２を参照し、本発明の実施の形態３に係る無線中継システムについて説明する。図９は、実施の形態３に係る無線中継システムを示す図である。図９に示す無線中継システムでは、基地局２００Ｂと移動局との間に中継局１００Ｂを設置し、基地局２００Ｂと移動局３１０Ｂ、３３０Ｂとの間の通信（図９中、矢印Ｈ、Ｉ、Ｊ）を、中継局１００Ｂを介して行う。
なお、図９に示す無線中継システムでは、バックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）の通信と、中継局１００Ｂのアクセスリンク（ａｃｃｅｓｓ ｌｉｎｋ）の通信とを時間軸で分割する、時間分割中継（ＴＤ Ｒｅｌａｙ）を想定する。
なお、図９に示す無線中継システムでは、時間分割多重（ＦＤＤ）により通信を行う。
なお、図９に示す無線中継システムでは、基地局２００Ｂから中継局１００Ｂを介して移動局へデータを送信する、２ホップの中継を想定する。
なお、図９に示す無線中継システムで、移動局３２０Ｂは、基地局２００Ｂに接続する移動局であり、移動局３１０Ｂ、３３０Ｂは、中継局１００Ｂに接続する移動局である。移動局３１０Ｂは、ＬＴＥの移動局であり、移動局３３０Ｂは、ＬＴＥ−Ａの移動局である
とする。
実施の形態３に係る無線中継システムでは、中継局１００Ｂが、アクセスリンクからバックホールへ切り替える際に、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂにリンク切り替えを通知する。そのため、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、切り替えの通知を受信することで、バックホールに割り当てがないことを認識することができる。
中継局１００Ｂは、実施の形態２と同様、アクセスリンクからバックホールへの切り替えが発生することがわかると、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂに対して、リンク切り替えを通知する。
そして、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、リンク切り替えの通知を受信すると、リンクが変更されるサブフレームで 、以下の動作（１）〜（５）のいずれかの動作を行う。動作（１）として、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、中継局１００Ｂのセルの回線品質を測定することを中止する。動作（２）として、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、ＤＬ信号の割当て情報の受信動作を停止（ブラインド判定を停止）する。動作（３）として、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、接続している中継局１００Ｂ以外のセルの回線を測定する。動作（４）として、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、接続している中継局１００Ｂ以外のセルの受信タイミングを測定し、位置測定用の信号を生成する。動作（５）として、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、受信を中止し、スリープ状態となる。
中継局１００Ｂが、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂへ送信するリンク切り替え信号は、中継局１００Ｂが移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂへ送信する制御信号用領域に割当てて送信する。制御信号用領域は、サブフレーム中のＯＦＤＭシンボル＃０〜＃２、又は、バンド幅によってＯＦＤＭシンボルの＃０〜＃３までのこともある。
ここで、中継局１００Ｂは、特に、ＰＨＩＣＨを送信する領域（通常はＵＬ用のＡＣＫ／ＮＡＣＫを送信するための領域）を使用して、リンク切り替え信号送信してもよい。また、共通制御信号の領域にリンク切り替え信号を送信してもよい。いずれの場合も、リンク切り替え信号が送信される領域を、中継局１００Ｂと移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂであらかじめ共通に定めておく。
次に、図１０を参照して、実施の形態３における中継局１００Ｂと基地局２００Ｂとの動作について説明する。図１０は、図９に示す無線中継システムの下り回線（ＤＬ）におけるサブフレームの設定例を示すである。
図１０に示すように、無線中継システムにおけるフレーム１（図１０中、Ｆｒａｍｅ １）及びフレーム２（図１０中、Ｆｒａｍｅ ２）は、サブフレーム＃０〜＃９で構成されている。また、図１０に示す矢印の先は、各局から送信される信号の送信先の各局のサブフレームを示す。つまり、図１０に示す矢印で、基地局２００Ｂと基地局２００Ｂに接続する中継局１００Ｂ、中継局１００Ｂに接続するＬＴＥの移動局３１０ＢとＬＴＥ−Ａの移動局３３０Ｂの、下り回線（ＤＬ）の送受信の動作を示す。
フレーム１のサブフレーム＃８で、中継局１００Ｂは、基地局２００Ｂからの信号の受信に失敗している（図１０中、×印）。そのため、フレーム２のサブフレーム＃２のタイミングで、中継局１００Ｂは、ＮＡＣＫを基地局２００Ｂに送信する。ただし、ＮＡＣＫは、上り回線（ＵＬ）のバンドで送信される。図１０中には、ＮＡＣＫの送信タイミングを矢印で図示しただけであって、フレーム２のサブフレーム＃２においても、中継局１００Ｂは、下り回線（ＤＬ）のバンドでは、データを移動局３３０Ｂへ送信できる。
次に、フレーム２のサブフレーム＃２で、基地局２００Ｂは、中継局１００ＢからＮＡＣＫを受信すると、４サブフレーム後のフレーム２のサブフレーム＃６で、中継局１００Ｂに再送信号を送信する。ここで、フレーム２のサブフレーム＃６は、もともとバックホールに設定されていないサブフレームであるが、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されていたサブフレームである。
中継局１００Ｂは、フレーム２のサブフレーム＃２で、基地局２００ＢにＮＡＣＫを送信すると、その４サブフレーム後のサブフレーム＃６で、基地局２００Ｂから再送信号を受信するために、自局に接続しているＬＴＥ−Ａの移動局３３０Ｂへ信号を割当てるのを中止する（図１０中、破線矢印）。そして、中継局１００Ａは、フレーム２のサブフレーム＃６では、アクセスリンクの送信モードから、バックホールの受信モードに切り替わる。
中継局１００Ｂは、フレーム２のサブフレーム＃２において、中継局１００Ｂに再送要求を送信した同じサブフレームで、移動局３３０Ｂにリンク切り替えを通知する。
リンク切り替えの通知を受けた移動局３３０Ｂは、フレーム２のサブフレーム＃６がバックホールに変更されたことを認識する。なお、本実施の形態では、中継局１００Ｂは基地局２００Ｂに再送要求を送信するサブフレームと同じサブフレームで移動局３３０Ｂへリンク切り替えを通知を送信しているが、これに限らない。
また、切り替えるサブフレーム＃Ｍのサブフレーム番号Ｍを通知する方法がある。切り替えるサブフレーム＃Ｍを通知する場合、切り替え信号で、切り替えるサブフレーム番号Ｍを通知する。この場合、切り替え信号を送信するサブフレーム番号は特に限定されない。さらに、移動局３３０Ｂは例外処理等を考慮して、切り替えが行われるサブフレームを計算せずに、切り替えられるサブフレームがわかる。
また、切り替えるサブフレーム番号＃Ｍを通知しない場合、切り替えの何サブフレーム前に切り替え信号を送信すると規定する方法（前者）と、例で示したように、基地局２００Ｂへ再送信号を送信するタイミングで、移動局３３０Ｂへ切り替え信号を送信する方法（後者）とがある。前者の場合、切り替え信号を受信した移動局３３０Ｂは、定められたサブフレーム後に中継局１００Ｂからの信号がないことを認識する。後者の場合、移動局３３０Ｂは、中継局１００Ｂおよび基地局２００Ｂの計算と同様の計算をして、何サブフレーム後方のサブフレームに、中継局１００Ｂからの信号がないかを把握する。
次に、図１１を参照して、中継局１００Ｂの構成について説明する。図１１は、中継局１００Ｂの構成を示すブロック図である。図１１に示す中継局１００Ｂは、受信アンテナ１０１と、無線受信部１０２と、復調部１０３と、誤り訂正復号部１０５と、誤り検出部１０７と、リンク切替部１０９Ａと、誤り訂正符号化部１１１と、変調部１１３と、無線送信部１１５と、送信アンテナ１１７と、切替信号生成部２１９と、を備える。
ここで、図１１に示す中継局１００Ｂが、図７に示す中継局１００Ａと異なるのは、切替信号生成部２１９を新たに設けた点であり、これ以外の構成については共通のため、その詳細な説明を省略する。
切替信号生成部２１９は、リンク切替部１０９Ａで判定した結果が入力され、その判定結果により、アクセスリンクからバックホールへ切り替えることが決定すると、移動局３３０Ｂ宛に、どのサブフレームでリンクが切り替わったかを通知するリンク切り替え信号を生成し、無線送信部１１５へ出力する。そして、無線送信部１１５は、リンク切り替え信号を、移動局３３０Ｂへ送信アンテナ１１７を介して送信する。
次に、図１２を参照して、移動局３３０Ｂの構成について説明する。図１２は、移動局３３０Ｂの構成を示すブロック図である。図１２に示す移動局３３０Ｂは、受信アンテナ３０１と、無線受信部３０２と、信号分離部３０３と、復調部３０５と、誤り訂正復号部３０７と、切替信号受信部３０９と、誤り検出部３１１と、誤り訂正符号化部３１３と、変調部３１５と、無線送信部３１７と、送信アンテナ３１９とを備える。
無線受信部３０２は、基地局２００Ｂ又は中継局１００Ｂからの信号を、受信アンテナ１０１を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を施し、信号分離部３０３へ出力する。
信号分離部３０３は、中継局１００Ｂから受信するデータとリンク切替信号とを分離し、受信データを復調部３０５へ出力し、リンク切替信号を切替信号受信部３０９へ出力する。
切替信号受信部３０９は、リンク切り替え信号に基づき、サブフレームの切替を指示を受信すると、無線受信部３０２に概サブフレームがアクセスリンク用サブフレームからバックホール用サブフレームに変更になることを通知する。
復調部３０５は、信号分離部３０３で分離処理された中継局１００Ｂからのデータを復調し、誤り訂正復号部３０７へ出力する。
誤り訂正復号部３０７は、復調部３０５で復調処理したデータを復号し、誤り検出部３１１へ出力する。
誤り検出部３１１は、誤り訂正復号部３０７で復号した信号に、誤りがあるかどうかをＣＲＣ等で検出する。
誤り訂正符号化部３１３は、信号を誤り訂正符号化し、変調部３１５へ出力する。
変調部３１５は、信号を変調し、無線送信部３１７へ出力する。
無線送信部３１７は、変調部１１３で変調処理された信号に対してアップコンバート等の無線処理を施して、送信アンテナ１１７から基地局２００Ｂ又は中継局１００Ｂへ送信する。
以上、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ｂは、バックホールとアクセスリンクの比を容易に変更することができる。また、中継局１００Ｂは、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定するが、バックホールとして使用されないサブフレームは、ＬＴＥ−Ａの移動局３３０Ｂに割当てる。そのため、バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更することができ、かつ、追加シグナリングなしで、バックホールの再送の遅延を短くできる。
また、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ｂが基地局２００Ｂへ再送を要求するＮＡＣＫをトリガーとして、中継局１００Ｂがアクセスリンクの送信モードから、バックホールの受信モードに切り替わることで、再送による瞬時のトラフィック変動にあわせて、バックホールとアクセスリンクのリソースを配分することができる。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００ＢがＮＡＣＫを送信してから４サブフレーム後に、基地局２００Ｂが再送信号を送信するが、これに限らない。例えば、中継局１００ＢがＮＡＣＫを送信してから、５サブフレーム、３サブフレーム、又は２サブフレーム後に、基地局２００Ｂが再送信号を送信すると規定しても良い。ただし、何サブフレーム後に再送することを基準とするかについて、あらかじめ基地局２００Ｂと中継局１００Ｂとの間で情報を共有する。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、２度目またそれ以上の再送から、中継局１００ＡがＮＡＣＫを送信してから４サブフレーム後に、基地局２００Ｂが再送信号を送信してもよい。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ｂは、アクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームにおいて基地局２００Ｂは必ずしも、再送信号を送信する必要はない。つまり、中継局１００Ｂは、アクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームにおいて、自局宛の割当てがあれば受信し、なければ受信しない。また、基地局２００Ｂは、自局に接続している移動局３２０や、中継局１００Ｂ以外の他の中継局へ送信する信号への優先度から、再送信号をアクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームで送信するかどうかを決定する。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ｂが再送信号を送信したサブフレームから切り替えをするサブフレームの間に、バックホール用のサブフレームが存在する場合、そのサブフレームにおいて再送信号を送信し、切り替えたサブフレームにおいて、新規信号を送信しても良い。
なお、実施の形態２のリンク切り替え方法、及び実施の形態３で説明したリンク切り替え方法のいずれの方法を適用するかは、データの特性で決定してもよい。データの特性として、データ量や遅延許容量などがある。
ここで、データの特性としてのデータ量は、ＴＢＳ（Ｔｒａｎｓ ｂｌｏｃｋ ｓｉｚｅ）、割当てられたＲＢ数を基準にすれば良い。しきい値を定め、しきい値以上のＴＢＳまたはＲＢ数であれば適用し、しきい値未満なら適用しないとして運用できる。このようにすると、不必要な切り替えを制限できるので、切り替え回数を削減できる。また、ＴＢＳやＲＢ数が小さい場合、次にバックホールに割当てられているサブフレームで再送できる確率が高いので、受信に切り替える必要がないからである。
ここで、データの特性としての遅延許容量は、ＱｏＳを基準にすればよい。遅延量が小さいデータの場合、実施の形態２または３を適用し、大きいデータの場合適用しないとして運用できる。具体的には、ＱｏＳを示す信号であるＱＣＩ（ＱｏＳ Ｃｌａｓｓ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ） ９種類（３ＧＰＰ ＴＳ２３．２０３ Ｔａｂｌｅ ６．１．７）によって、切り替えることが可能である。この場合もデータ量と同様にしきい値を設け、しきい値以上のＱｏＳが求められていれば適用し、しきい値未満のＱｏＳであれば、適用しないとできる。また、データの種類がわかるＢｅａｒｅｒ ＩＤ によって切り替えることも可能である。このようにすると、不必要な切り替えを制限できるので、優先度に合わせて制御することができる。
さらに、データの特性で用いる閾値の値は、あらかじめデフォルト値を設定しておき、閾値に変更があるときのみ、基地局から中継局へ通知するように制御することもできる。
なお、上記実施の形態ではアンテナとして説明したが、アンテナポートでも同様に適用できる。アンテナポート（ａｎｔｅｎｎａ ｐｏｒｔ）とは、１本または複数の物理アンテナから構成される、論理的なアンテナを指す。すなわち、アンテナポートは必ずしも１本の物理アンテナを指すとは限らず、複数のアンテナから構成されるアレイアンテナ等を指すことがある。例えばＬＴＥにおいては、アンテナポートが何本の物理アンテナから構成されるかは規定されず、基地局が異なるＲｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌを送信できる最小単位として規定されている。また、アンテナポートはＰｒｅｃｏｄｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒの重み付けを乗算する最小単位として規定されることもある。
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
本出願は、２００９年８月５日出願の日本特許出願（特願２００９−１８２５２７）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明に係る無線通信装置、信号中継方法、及び信号割当方法は、バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更でき、無線通信装置、無線通信方法等として有用である。
１００、１００Ａ、１００Ｂ 中継局
１０１ 受信アンテナ
１０３ 復調部
１０５ 誤り訂正復号部
１０７ 誤り検出部
１０９ リンク切替処理部
１０９Ａ リンク切替部
１１１ 誤り訂正符号化部
１１３ 変調部
１１５ 無線送信部
１１７ 送信アンテナ
２００、２００Ａ、２００Ｂ 基地局
２１９ 切替信号生成部
３０１ 受信アンテナ
３０３ 信号分離部
３０５ 復調部
３０７ 誤り訂正復号部
３０９ 切替信号受信部
３１０、３１０Ｂ 移動局（ＬＴＥ）
３１１ 誤り検出部
３１３ 誤り訂正符号化部
３１５ 変調部
３１７ 無線送信部
３１９ 送信アンテナ
３２０、３２０Ｂ 移動局
３３０、３３０Ｂ 移動局（ＬＴＥ−Ａ）
本発明は、無線通信装置、信号中継方法、および信号割当方法に関する。
近年、セルラ移動体通信システムにおいては、情報のマルチメディア化に伴い、音声データのみならず、静止画像データ、動画像データ等の大容量データを伝送することが一般化しつつある。大容量データの伝送を実現するために、高周波の無線帯域を利用して高伝送レートを実現する技術に関して盛んに検討がなされている。しかし、高周波の無線帯域を利用した場合、近距離では高伝送レートを期待できる一方、遠距離になるにしたがい伝送距離による減衰が大きくなる。よって、高周波の無線帯域を利用した移動体通信システムを実際に運用する場合は、無線通信基地局装置（以下、基地局と省略する）のカバーエリアが小さくなり、このため、より多くの基地局を設置する必要が生じる。基地局の設置には相応のコストがかかるため、基地局数の増加を抑制しつつ、高周波の無線帯域を利用した通信サービスを実現するための技術が強く求められている。
このような要求に対し、各基地局のカバーエリアを拡大させるために、図１３に示すように、基地局１０と無線通信移動局装置２（以下、移動局２と省略する）との間に無線通信中継局装置２０（以下、中継局２０と省略する）を設置し、基地局１０と移動局２との間の通信（図１３中、矢印Ｃ、Ｄ）を、中継局２０を介して行う中継送信技術が検討されている。中継技術を用いると、基地局１０と直接通信できない端末（移動局）も、中継局２０を介して通信することができる。
［ＴＤ ｒｅｌａｙの説明］
ＴＤ ｒｅｌａｙでは、下り回線（Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ：ＤＬ）において、基地局１０から中継局２０の送信と、中継局２０から移動局２の送信とを時間で分割する。また、上り回線（Ｕｐ Ｌｉｎｋ：ＵＬ）においても、移動局２から中継局２０の送信と、中継局２０から基地局１０の送信とを時間で分割する。このように基地局と中継局間のバックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）の通信と、中継局２０と移動局２間のアクセスリンク（ａｃｃｅｓｓ ｌｉｎｋ）の通信とを時間軸で分割することで、中継局２０が送信する時間と受信する時間とを分割することができる。したがって、中継局２０は、送信アンテナと受信アンテナ間の回りこみの影響を受けずに、中継することができる。
［ＭＢＳＦＮ サブフレームの利用］
ＬＴＥ−Ａでは、ＬＴＥとの相互互換性を保つために、ＤＬにおいて、基地局から中継局への送信時にＭＢＳＦＮサブフレームを設定することが検討されている。しかしながら、ＬＴＥの移動局は、ＭＢＭＳデータを受信する機能がないので、ＭＢＳＦＮサブフレームでは、制御信号部分のみを受信し、それ以外のデータ部分は無視する。ＭＢＭＳデータは、複数の基地局から送信される可能性がある。そのため、ＬＴＥの移動局は、自局が接続する基地局の受信品質を正しく測定することができない可能性がある。したがって、ＬＴＥの移動局は、ＭＢＳＦＮサブフレームでは受信品質の測定をしない。
そこで、ＬＴＥの移動局は、ＭＢＳＦＮサブフレームのデータ部分を受信しないという特徴を利用して、中継局のセルでは、基地局と通信するサブフレームを、ＭＢＳＦＮサブフレームとして設定する。このようにすると、中継局に接続する移動局が、中継局が基地局から信号を受信するために送信を停止しているサブフレームにおいて、送信がないにもかかわらず受信品質を測定してしまうことを避けることができる。
バックホールに使用されるＭＢＳＦＮサブフレームは、実際にＭＢＭＳデータが送付されるサブフレームや、ＣｏＭＰやポジショニングサポートなど他の目的で使用される以外のＭＢＳＦＮサブフレームを使用する。
次に、図１４を参照して、ＭＢＳＦＮサブフレームの設定例について説明する。図１４に示す移動局１は基地局１０に接続している移動局、移動局２は中継局２０に接続している移動局である。中継局２０は、サブフレーム＃１とサブフレーム＃８とをＭＢＳＦＮサブフレームに設定し、基地局１０から中継局２０への送信に使用している。
図１４に示すように、移動局１はすべてのサブフレームにおいて、基地局１０からの信号を受信可能である。また、移動局２は、ＭＢＳＦＮサブフレームであるサブフレーム＃１及びサブフレーム＃８以外の、サブフレーム＃０、サブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃４、サブフレーム＃５、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７、サブフレーム＃９で、中継局２０からのデータを受信する。さらに、中継局２０は、ＭＢＳＦＮに設定したサブフレーム＃１とサブフレーム＃８とでは、基地局１０からデータを受信し、それ以外のサブフレームで移動局２にデータを送信する。
したがって、バックホールのサブフレーム（サブフレーム＃１とサブフレーム＃８）の数と、中継局２０のアクセスリンクのサブフレーム（サブフレーム＃１及びサブフレーム＃８以外のサブフレーム）の数との比は、２：８となっている。
日本国特開２００８−０２２０８９号公報
しかし、バックホールリンクのサブフレーム数と中継局２０のアクセスリンクのサブフレーム数との比は、設定するＭＢＳＦＮサブフレーム数のうち、バックホールに割当てるサブフレーム数で決定する。そこで、バックホールリンクとアクセスリンクとのトラフィックにあわせて、バックホールに割当てるＭＢＳＦＮサブフレーム数を変更するためには、基地局１０は、上位のコントロール信号で、中継局２０へＭＢＳＦＮサブフレームの位置とバックホールサブフレームの位置を通知しなければならない。そのため、ＭＢＳＦＮサブフレームの変更のタイミングは限定されているという課題がある。特に、３ＧＰＰ ＬＴＥでは、ＳＩＢ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋ）でＭＢＳＦＮサブフレームの位置が通知されるので、ＳＩＢの変更タイミングでしか、バックホールリンクとアクセスリンクとのサブフレーム比を変更できない。
本発明の目的は、バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更する無線通信装置を提供することである。
本発明は、基地局と移動局間の信号を中継するための無線通信装置であって、前記基地局又は前記移動局から信号を受信する受信部と、前記基地局又は前記移動局へ信号を送信する送信部と、前記基地局又は前記移動局から前記信号を受信する受信モード、或いは前記基地局又は前記移動局に前記信号を送信する送信モードに切り替える切り替え部とを備え、前記切り替え部は、前記基地局へ再送を要求するＮＡＣＫを送信したサブフレーム以降のサブフレームのうち、自装置がＭＢＳＦＮサブフレームにおいて、前記送信モードから前記受信モードへ切り換える、無線通信装置を提供する。
また、本発明は、中継局を介して、移動局と通信を行う無線通信装置であって、前記中継局又は前記移動局から信号を受信する受信部と、前記中継局から再送を要求するＮＡＣＫを受信したサブフレーム以降のサブフレームであって、かつ、前記中継局がＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、中継局向けの信号を割り当てる割当部と、を具備する無線通信装置を提供する。
また、本発明は、基地局と移動局間の信号を中継するための信号中継方法であって、前記基地局へ再送を要求するＮＡＣＫを送信したサブフレーム以降のサブフレームのうち、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、前記基地局又は前記移動局へ前記信号を送信する送信モードから前記基地局又は前記移動局から前記信号を受信する受信モードへ切り換える。
また、本発明は、中継局を介して、移動局と通信を行うための信号割当方法であって、前記中継局から再送を要求するＮＡＣＫを受信したサブフレーム以降のサブフレームであって、かつ、前記中継局がＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、前記中継局向けの信号を割り当てる。
本発明に係る無線通信装置、信号中継方法、及び信号割当方法によれば、バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更することができる。
実施の形態１に係る無線中継システムを示す図 図１に示す無線中継システムの下り回線（ＤＬ）におけるサブフレームの設定例を示す図 実施の形態１の中継局１００の構成を示すブロック図 実施の形態２に係る無線中継システムを示す図 図４に示す無線中継システムの下り回線（ＤＬ）におけるサブフレームの設定例を示す図 例外処理の一例を示す図 中継局１００Ａの構成を示すブロック図 リンク切り替え判定処理フローを示す図 実施の形態３に係る無線中継システムを示す図 図９に示す無線中継システムの下り回線（ＤＬ）におけるサブフレームの設定例を示す図 中継局１００Ｂの構成を示すブロック図 移動局３３０Ｂの構成を示すブロック図 従来の無線通信中継システムを示す図 従来のＭＢＳＦＮサブフレームの設定例を示す図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
ここで、本実施の形態では、中継局の生成するセルでは、実際にバックホールに使われるサブフレーム数よりも、ＭＢＳＦＮサブフレーム数を多く設定する。このようにすることで、バックホールに選択できるサブフレーム数を増加できる。また、中継局がＭＢＳＦＮサブフレームに設定したが、バックホールとして使用されないサブフレームは、ＬＴＥ−Ａの移動局に割当てる。このようにすることで、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定したサブフレームを有効に利用することができる。
次に、図１から図３を参照して、実施の形態１に係る無線中継について説明する。図１は、実施の形態１に係る無線中継システムを示す図である。図１に示す無線中継システムでは、基地局２００と移動局との間に中継局１００を設置し、基地局２００と移動局３１０、３３０との間の通信（図１中、矢印Ａ、Ｂ、Ｃ）を、中継局１００を介して行う。
なお、図１に示す無線中継システムでは、バックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）の通信と、Ｒｅｌａｙのアクセスリンク（ａｃｃｅｓｓ ｌｉｎｋ）の通信とを時間軸で分割する、時間分割中継（ＴＤ Ｒｅｌａｙ）を想定する。
なお、図１に示す無線中継システムでは、周波数分割多重（ＦＤＤ）により通信を行う。
なお、図１に示す無線中継システムでは、基地局２００から中継局１００を介して移動局３１０、３３０へデータを送信する、２ホップの中継を想定する。
なお、図１に示す無線中継システムでは、移動局３２０は、基地局２００に接続する移動局であり、移動局３１０、移動局３３０は、中継局１００に接続する移動局である。移動局３１０は、ＬＴＥの移動局であり、移動局３３０は、ＬＴＥ−Ａの移動局であるとする。
次に、図２を参照して、本実施の形態の中継局１００の動作について説明する。図２は、図１に示す無線中継システムにおけるサブフレームの設定例を示す図である。図２に示すように、無線中継システムにおけるフレームは、サブフレーム＃０〜＃９で構成されている。また、図２に示す矢印の先は、各局から送信される信号の送信先の各局のサブフレームを示す。つまり、図２に矢印で、基地局２００、基地局２００に接続する中継局１００、中継局１００に接続するＬＴＥの移動局３２０、及びＬＴＥ−Ａの移動局３３０の、下り回線（ＤＬ）の送受信の動作を示す。
ここで、中継局１００がＭＢＳＦＮサブフレームに設定するサブフレームは、基地局２００と中継局１００とで、そのサブフレームの位置情報を共有し、基地局２００は中継局１００がＭＢＳＦＮサブフレームに設定したサブフレームの中から、バックホールに使用するサブフレームを中継局１００へ通知する。中継局１００は、基地局２００からバックホールのサブフレームとして使用することを指示されたサブフレームでは基地局２００からの信号を受信し、バックホールとして使用されないＭＢＳＦＮサブフレームでは移動局３３０向けに信号を送信する。
図２に示すように、中継局１００は、ＭＢＳＦＮサブフレームとして、サブフレーム＃１、サブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７、サブフレーム＃８を設定している。そのうち、基地局２００は、バックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）としてサブフレーム＃１とサブフレーム＃８とを設定し、中継局１００に通知している。そのため、中継局１００は、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定していないサブフレーム＃０、サブフレーム＃４、サブフレーム＃５、サブフレーム＃９では、ＬＴＥの移動局である移動局３１０又はＬＴＥ−Ａの移動局である移動局３３０に対して信号を送信することができる。
中継局１００は、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定したサブフレーム＃１、サブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７、サブフレーム＃８のうち、バックホールに設定されたサブフレーム＃１と、サブフレーム＃８とでは、基地局２００からの信号を受信する。また、中継局１００は、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定したサブフレーム＃１、サブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７、サブフレーム＃８のうち、バックホールに設定されていないサブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７では、ＬＴＥ−Ａの移動局である移動局３３０向けに信号を送信する。
前述のように、中継局１００に接続する移動局３３０がＬＴＥ−Ａの移動局なので、移動局３３０は、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されたサブフレームのうち、中継局１００がバックホールとして使用していないサブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７でも、中継局１００から信号を受信する可能性がある。そのため、移動局３３０は、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されたサブフレームのうち、中継局１００がバックホールとして使用していないサブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７でも、制御信号を受信し、自局宛の割り当てがあるかどうかを検出し、割り当てがあると信号を受信する。
ここで、基地局２００は、バックホールに使用するサブフレームを変更して、変更後のバックホールに使用するサブフレームの情報を中継局１００に通知する場合、中継局１００がＭＢＳＦＮサブフレームに設定したサブフレーム＃１、サブフレーム＃２、サブフレーム＃３、サブフレーム＃６、サブフレーム＃７、サブフレーム＃８の中から、変更するサブフレームを選択し、例えば変更するサブフレームの番号を、中継局１００に通知する。中継局１００は、基地局２００から変更するサブフレームの通知を受けると、該当するサブフレームに、ＬＴＥ−Ａの移動局である移動局３３０を割り当てることをやめ、該当するサブフレームをバックホールとして、基地局２００からの信号を受信する。
また、図示していないが、中継局１００はバックホールに使用されるＭＢＳＦＮサブフレームであっても、制御信号部分は中継局１００に接続している移動局３１０又は移動局３３０向けに送信する。中継局１００は、制御信号部分でＬＴＥ−Ａの移動局３３０向けの下り回線（Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ；ＤＬ）の割当て情報を送信することで、ＬＴＥ−Ａの移動局である移動局３３０は、ＭＢＳＦＮサブフレームであっても、自局宛の信号があるかどうかを判断することができる。
ここで、図３を参照して、実施の形態１の中継局１００の構成について説明する。図３は、実施の形態１の中継局１００の構成を示すブロック図である。図３に示す中継局１００は、受信アンテナ１０１と、無線受信部１０２と、復調部１０３と、誤り訂正復号部１０５と、誤り検出部１０７と、リンク切替処理部１０９と、誤り訂正符号化部１１１と、変調部１１３と、無線送信部１１５と、送信アンテナ１１７と、を備える。
無線受信部１０２は、基地局２００からの信号を、受信アンテナ１０１を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を施し復調部１０３へ出力する。
復調部１０３は、無線受信部１０２で無線処理された信号を復調し、誤り訂正復号部１０５へ出力する。
誤り訂正復号部１０５は、復調部１０３で復調処理した信号を復号し、誤り検出部１０７へ出力する。
誤り検出部１０７は、誤り訂正復号部１０５で復号した信号に、誤りがあるかどうかをＣＲＣ等で検出し、その誤り検出結果をリンク切替処理部１０９に出力する。また、誤り検出部１０７は、誤りを検出すると信号を中継するのを中止し、誤りを検出しなければ、信号を誤り訂正符号化部１１１へ出力する。
リンク切替処理部１０９は、基地局２００と共有するＭＢＳＦＮサブフレームに設定するサブフレームの位置情報に基づき、ＭＢＳＦＮサブフレームのうち基地局２００から通知されたサブフレームをバックホールとして使用するために、リンク切り替え処理を行う。また、リンク切り替え処理によりバックホールとして使用したＭＢＳＦＮサブフレームを、基地局２００へ通知するための信号を生成し、無線送信部１１５へ出力する。この切り替え処理により、中継局１００は、基地局２００からバックホールのサブフレームとして使用することを指示されたサブフレームでは基地局２００からの信号を受信し、バックホールとして使用されないＭＢＳＦＮサブフレームでは移動局３３０向けに信号を送信する。したがって、中継局１００は、バックホールとアクセスリンクの比を容易に変更することができる。
誤り訂正符号化部１１１は、信号を誤り訂正符号化し、変調部１１３へ出力する。
変調部１１３は、信号を変調し、無線送信部１１５へ出力する。
無線送信部１１５は、リンク切り替え信号に基づき、変調部１１３で変調処理された信号に対してアップコンバート等の無線処理を施して、送信アンテナ１１７から基地局２００又は移動局３１０へ送信する。
以上、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００は、バックホールとアクセスリンクの比を容易に変更することができる。また、中継局１００は、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定するが、バックホールとして使用されないサブフレームは、ＬＴＥ−Ａの移動局３３０に割当てる。そのため、バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更することができ、かつ、追加シグナリングなしで、バックホールの再送の遅延を短くできる。
なお、中継局１００がＭＢＳＦＮサブフレームに設定するサブフレームは、基地局２００が決定して中継局１００に通知するとして説明したが、これに限らない。中継局１００が決定して基地局２００に報告しても良い。
ところで、上述した実施の形態１に係る無線中継システムでは、中継局１００は、バックホールとアクセスリンクの比を容易に変更することができる。しかしながら、バックホールとアクセスリンクの比の変更を、基地局２００から中継局１００に通知するので、信号の受信誤りで起こる瞬時のトラフィックの変化には対応が難しいという課題がある。
そのため、中継局１００がバックホールで基地局２００からの信号に誤りがあると、中継局１００は基地局２００に対して再送要求を送信する。しかしながら、バックホールに設定されているサブフレームは限られているので、瞬時に再送することができない。バックホールの信号は、複数の移動局宛の信号または、複数のサブフレームで中継局１００が送信する信号がまとめられており、一つの信号に含まれる情報量の大きさが大きくなる可能性が高い。したがって、バックホールの信号の再送が起こると、その分トラフィックの変動に与える影響が大きい。
また、バックホールで中継局１００が受信する信号は、後にアクセスリンクで中継局１００から移動局３１０へ送信する信号なので、バックホールで再送が発生するとその遅延が、次のアクセスリンクへと影響してしまい、基地局２００と移動局３１０との間の遅延に与える影響が大きい。
（実施の形態２）
そこで、実施の形態２として、再送によって瞬時に変わるトラフィックに対応できる無線中継システムについて、図４〜図８を参照して説明する。図４は、実施の形態２に係る無線中継システムを示す図である。図４に示す無線中継システムでは、基地局２００Ａと移動局３１０、３３０との間に中継局１００Ａを設置し、基地局２００Ａと移動局３１０、３３０との間の通信（図４中、矢印Ｅ、Ｆ、Ｇ）を、中継局１００Ａを介して行う。ここで、各移動局は実施の形態１と同じであるため、同じ移動局には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
なお、図４に示す無線中継システムでは、バックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）の通信と、中継局１００Ａのアクセスリンク（ａｃｃｅｓｓ ｌｉｎｋ）の通信とを時間軸で分割する、時間分割中継（ＴＤ Ｒｅｌａｙ）を想定する。
なお、図４に示す無線中継システムでは、周波数分割多重（ＦＤＤ）により通信を行う。
なお、図４に示す無線中継システムでは、基地局２００Ａから中継局１００Ａを介して移動局へデータを送信する、２ホップの中継を想定する。
なお、図４に示す無線中継システムで、移動局３２０は、基地局２００Ａに接続する移動局であり、移動局３１０、３３０は、中継局１００Ａに接続する移動局である。移動局３１０は、ＬＴＥの移動局であり、移動局３３０は、ＬＴＥ−Ａの移動局であるとする。
実施の形態２に係る無線中継システムにおいて、中継局１００Ａは、再送信号を受信するために、アクセスリンクでの通信を中止し、バックホールの信号を受信する。そして、基地局２００Ａは、再送要求を受信すると、バックホールに設定していなかったアクセスリンクのサブフレームを使用して、中継局１００Ａに再送信号を中継する。基地局２００Ａが再送信号を中継するのに使用するサブフレームは、実施の形態１で設定したＭＢＳＦＮサブフレームを使用する。
次に、図５を参照して、実施の形態２における中継局１００Ａと基地局２００Ａとの動作について説明する。図５は、図４に示す無線中継システムの下り回線（ＤＬ）におけるサブフレームの設定例を示す図である。
図５に示すように、無線中継システムにおけるフレーム１（図５中、Ｆｒａｍｅ １）、フレーム２（図５中、Ｆｒａｍｅ ２）は、サブフレーム＃０〜サブフレーム＃９で構成されている。また、図５に示す矢印の先は、各局から送信される信号の送信先の各局のサブフレームを示す。つまり、図５に示す矢印で、基地局２００Ａ、基地局２００Ａに接続する中継局１００Ａ、中継局１００Ａに接続するＬＴＥの移動局３２０、及びＬＴＥ−Ａの移動局３３０の、下り回線（ＤＬ）の送受信の動作を示す。
フレーム１のサブフレーム＃８で、中継局１００Ａは、基地局２００Ａからの信号の受信に失敗している（図５中、×印）。そのため、フレーム２のサブフレーム＃２のタイミングで、中継局１００Ａは、ＮＡＣＫを基地局２００Ａに送信する。ただし、ＮＡＣＫは、上り回線（ＵＬ）のバンドで送信される。図５中には、ＮＡＣＫの送信タイミングを矢印で図示しただけであって、フレーム２のサブフレーム＃２においても、中継局１００Ａは、下り回線（ＤＬ）のバンドでは、データを移動局３２０へ送信できる。
次に、フレーム２のサブフレーム＃２で、基地局２００Ａは、中継局１００ＡからＮＡＣＫを受信すると、４サブフレーム後のフレーム２のサブフレーム＃６で、中継局１００Ａに再送信号を送信する。ここで、フレーム２のサブフレーム＃６は、もともとバックホールに設定されていないサブフレームであるが、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されていたサブフレームである。
中継局１００Ａは、フレーム２のサブフレーム＃２で基地局２００ＡにＮＡＣＫを送信すると、その４サブフレーム後のサブフレーム＃６で、基地局２００Ａから再送信号を受信するために、自局に接続しているＬＴＥ−Ａの移動局３３０へ信号を割当てるのを中止する（図５中、破線矢印）。そして、中継局１００Ａは、フレーム２のサブフレーム＃６では、アクセスリンクの送信モードから、バックホールの受信モードに切り替わる。
上述のように、本実施の形態では、中継局１００Ａが基地局２００Ａへ再送を要求するＮＡＣＫをトリガーとして、中継局１００Ａがアクセスリンクの送信モードから、バックホールの受信モードに切り替わることで、再送による瞬時のトラフィック変動にあわせて、バックホールとアクセスリンクのリソースを配分することができる。ただし、基地局２００ＡにＮＡＣＫを送信したサブフレームから４サブフレーム後のサブフレームがＭＢＳＦＮサブフレームに設定されていない場合、中継局１００Ａでは、それ以降のサブフレームのうち、最初にＭＢＳＦＮサブフレームに設定されているサブフレームが、アクセスリンクからバックホールに変更される。
＜例外処理＞
なお、本実施の形態では、アクセスリンクからバックホールリンクに変更するサブフレームとして、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されているサブフレームを例として説明したが、これに限らない。例えば、サブフレームの他の目的として、（１）中継局１００ＡがＣＳＩ−ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）を送信するサブフレーム、（２）中継局１００ＡがＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ用の信号を送信するサブフレーム、として使用されている場合、中継局１００Ａは、例外的に、サブフレームをバックホールに変更せずにアクセスリンクを送信しても良い。そのため、中継局１００Ａの信号を受信する移動局３２０又は移動局３３０が、ＣＳＩ−ＲＳや、Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ用の信号を受信することができる。
また、アクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームとして、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されているサブフレームを例として説明したが、これに限らない。サブフレームがもともとバックホールに設定されているサブフレームであった場合、さらに後方のサブフレームのうち、バックホールに変更できるサブフレームをバックホールに変更してもよい。
ここで、図６を参照して、上述した例外処理の一例を説明する。図６に示すように、本実施の形態の無線中継システムにおけるフレーム１（図６中、Ｆｒａｍｅ １）及びフレーム２（図６中、Ｆｒａｍｅ ２）は、サブフレーム＃０〜サブフレーム＃９で構成されている。また、図６に示す矢印の先は、各局から送信される信号の送信先の各局のサブフレームを示す。つまり、図６に示す矢印で、基地局２００Ａ、基地局２００Ａに接続する中継局１００Ａ、中継局１００Ａに接続するＬＴＥの移動局３１０、ＬＴＥ−Ａの移動局３３０の、下り回線（ＤＬ）の送受信の動作を示す。
図６に示すように、フレーム１のサブフレーム＃３で、中継局１００Ａが信号の受信に失敗している（図６中、×印）。そのため、フレーム１のサブフレーム＃７のタイミングで、中継局１００Ａは、ＮＡＣＫを基地局２００Ａに送信する。ただし、ＮＡＣＫは、上り回線（ＵＬ）のバンドで送信される。図６中には、ＮＡＣＫの送信タイミングを矢印で図示しただけであって、フレーム１のサブフレーム＃７においても、中継局１００Ａは、下り回線（ＤＬ）のバンドでは、データを移動局３２０へ送信できる。
次に、フレーム１のサブフレーム＃７で、基地局２００Ａは、中継局１００ＡからＮＡＣＫを受信すると、ＮＡＣＫを受信してから４サブフレーム後のフレーム２のサブフレーム＃１を、バックホールに切り替えようとするが、フレーム２のサブフレーム＃１はもともとバックホールに設定されていたサブフレームである。そのため、基地局２００Ａは、次候補であるフレーム２のサブフレーム＃２で、中継局１００Ａへ信号を送信する。中継局１００Ａも同様の計算を行い、フレーム２のサブフレーム＃２をバックホールに切り替える（図６中、再送ｂａｃｋｈａｕｌと記載）。
ここで、図７を参照して、実施の形態２の中継局１００Ａの構成について説明する。図７は、中継局１００Ａの構成を示すブロック図である。図７に示す中継局１００Ａは、受信アンテナ１０１と、無線受信部１０２と、復調部１０３と、誤り訂正復号部１０５と、誤り検出部１０７と、リンク切替部１０９Ａと、誤り訂正符号化部１１１と、変調部１１３と、無線送信部１１５と、送信アンテナ１１７と、を備える。ここで、図７に示す中継局１００Ａが、図３に示す中継局１００と異なる点は、リンク切替部１０９Ａである。
無線受信部１０２は、基地局２００Ａからの信号を、受信アンテナ１０１を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を施し復調部１０３へ出力する。
復調部１０３は、無線受信部１０２で無線処理された信号を復調し、誤り訂正復号部１０５へ出力する。
誤り訂正復号部１０５は、復調部１０３で復調処理した信号を復号し、誤り検出部１０７へ出力する。
誤り検出部１０７は、誤り訂正復号部１０５で復号した信号に、誤りがあるかどうかをＣＲＣ等で検出し、その誤り検出結果をリンク切替部１０９Ａに出力する。また、誤り検出部１０７は、誤りを検出すると信号を中継するのを中止し、誤りを検出しなければ、信号を誤り訂正符号化部１１１へ出力する。
リンク切替部１０９Ａは、後述するリンク切り替え判定処理フローに従って、リンク切り替え判定を行い、アクセスリンクとバックホールとを切り替えためのリンク切り替え信号を無線送信部１１５へ出力する。
＜リンク切替判定処理フロー＞
図８を参照して、リンク切替部１０９Ａのリンク切り替え判定処理フローについて説明する。図８は、リンク切替部１０９Ａのリンク切り替え判定処理フローを示す図である。
Ｓｔｅｐ１では、バックホールで再送が発生するとＳｔｅｐ２へ、発生しなければＳｔｅｐ３へ遷移する。
Ｓｔｅｐ２では、中継局１００Ａが、サブフレーム＃ＮでＮＡＣＫを基地局２００Ａへ送信する。再送候補サブフレーム＃ＭをＭ＝Ｎ＋４とし、Ｓｔｅｐ４へ遷移する。なお、Ｍとは、再送候補サブフレーム＃Ｍのサブフレーム番号であり、Ｎとはサブフレーム＃Ｎのサブフレーム番号である。
Ｓｔｅｐ３では、中継局１００Ａが、サブフレーム＃ＮでＮＡＣＫを基地局２００Ａへ送信して、リンク切り替え判定処理フローを終了する。
Ｓｔｅｐ４では、再送候補サブフレームであるサブフレーム＃Ｍのサブフレーム番号Ｍが、Ｎ+Ｔｈよりも大きいか否かを判定する。そして、ＭがＮ+Ｔｈよりも大きい場合（Ｙｅｓの場合）、言い換えると、再送候補サブフレーム＃Ｍが、ＮよりもＴｈ以上後方のサブフレームの場合、アクセスリンクとバックホールの変更を中止する。そして、リンク切り替え判定処理フローを終了する。
また、再送候補サブフレームであるサブフレーム＃Ｍのサブフレーム番号Ｍが、Ｎ+Ｔｈよりも小さい場合（Ｎｏの場合）、Ｓｔｅｐ５へ遷移する。
Ｓｔｅｐ５では、再送候補サブフレームであるサブフレーム＃Ｍが、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されているか否かを判定する。再送候補サブフレーム＃Ｍが、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されている場合、Ｓｔｅｐ６へ遷移する。再送候補サブフレーム＃Ｍが、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されていない場合、再送候補サブフレームであるサブフレーム＃Ｍのサブフレーム番号Ｍを１増加し、Ｓｔｅｐ４へ遷移する。
Ｓｔｅｐ６では、再送候補サブフレーム＃Ｍが、（１）バックホールに設定されているサブフレーム、（２）ＣＳＩ−ＲＳの送信に設定されているサブフレーム、（３）Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔに設定されているサブフレームのいずれかのサブフレームである場合、再送候補サブフレームであるサブフレーム＃Ｍのサブフレーム番号Ｍを１増加し、Ｓｔｅｐ４へ遷移する。再送候補サブフレーム＃Ｍが、上記（１）〜（３）のいずれのサブフレームにも該当しなければＳｔｅｐ７へ遷移する。
Ｓｔｅｐ７では、中継局１００Ａはアクセスリンクをバックホールに変更する。
図７に戻り、実施の形態２の中継局１００Ａの構成について説明する。誤り訂正符号化部１１１は、信号を誤り訂正符号化し、変調部１１３へ出力する。
変調部１１３は、信号を変調し、無線送信部１１５へ出力する。
無線送信部１１５は、リンク切り替え信号に基づき、変調部１１３で変調処理された信号に対してアップコンバート等の無線処理を施して、送信アンテナ１１７から基地局２００Ａ又は移動局３１０へ送信する。
以上、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ａは、バックホールとアクセスリンクの比を容易に変更することができる。また、中継局１００Ａは、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定するが、バックホールとして使用されないサブフレームは、ＬＴＥ−Ａの移動局３３０に割当てる。そのため、バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更することができ、かつ、追加シグナリングなしで、バックホールの再送の遅延を短くできる。
また、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ａが基地局２００Ａへ再送を要求するＮＡＣＫをトリガーとして、中継局１００Ａがアクセスリンクの送信モードから、バックホールの受信モードに切り替わることで、再送による瞬時のトラフィック変動にあわせて、バックホールとアクセスリンクのリソースを配分することができる。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００ＡがＮＡＣＫを送信してから４サブフレーム後に、基地局２００Ａが再送信号を送信するが、これに限らない。例えば、中継局１００ＡがＮＡＣＫを送信してから、５サブフレーム、３サブフレーム、又は２サブフレーム後に、基地局２００Ａが再送信号を送信すると規定しても良い。ただし、何サブフレーム後に再送することを基準とするかについて、あらかじめ基地局２００Ａと中継局１００Ａとの間で情報を共有する。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、２度目またそれ以上の再送から、中継局１００ＡがＮＡＣＫを送信してから４サブフレーム後に、基地局２００Ａが再送信号を送信してもよい。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ａは、アクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームにおいて基地局２００Ａは必ずしも、再送信号を送信する必要はない。つまり、中継局１００Ａは、アクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームにおいて、自局宛の割当てがあれば受信し、自局宛の割当てがなければ受信しない。また、基地局２００Ａは、自局に接続している移動局３１０や、中継局１００Ａ以外の他の中継局へ送信する信号への優先度から、再送信号をアクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームで送信するかどうかを決定する。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ａが再送信号を送信したサブフレームから切り替えをするサブフレームの間に、バックホール用のサブフレームが存在する場合、そのサブフレームにおいて再送信号を送信し、切り替えたサブフレームにおいて、新規信号を送信しても良い。
（実施の形態３）
次に、図９〜図１２を参照し、本発明の実施の形態３に係る無線中継システムについて説明する。図９は、実施の形態３に係る無線中継システムを示す図である。図９に示す無線中継システムでは、基地局２００Ｂと移動局との間に中継局１００Ｂを設置し、基地局２００Ｂと移動局３１０Ｂ、３３０Ｂとの間の通信（図９中、矢印Ｈ、Ｉ、Ｊ）を、中継局１００Ｂを介して行う。
なお、図９に示す無線中継システムでは、バックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）の通信と、中継局１００Ｂのアクセスリンク（ａｃｃｅｓｓ ｌｉｎｋ）の通信とを時間軸で分割する、時間分割中継（ＴＤ Ｒｅｌａｙ）を想定する。
なお、図９に示す無線中継システムでは、周波数分割多重（ＦＤＤ）により通信を行う。
なお、図９に示す無線中継システムでは、基地局２００Ｂから中継局１００Ｂを介して移動局へデータを送信する、２ホップの中継を想定する。
なお、図９に示す無線中継システムで、移動局３２０Ｂは、基地局２００Ｂに接続する移動局であり、移動局３１０Ｂ、３３０Ｂは、中継局１００Ｂに接続する移動局である。移動局３１０Ｂは、ＬＴＥの移動局であり、移動局３３０Ｂは、ＬＴＥ−Ａの移動局であるとする。
実施の形態３に係る無線中継システムでは、中継局１００Ｂが、アクセスリンクからバックホールへ切り替える際に、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂにリンク切り替えを通知する。そのため、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、切り替えの通知を受信することで、バックホールに割り当てがないことを認識することができる。
中継局１００Ｂは、実施の形態２と同様、アクセスリンクからバックホールへの切り替えが発生することがわかると、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂに対して、リンク切り替えを通知する。
そして、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、リンク切り替えの通知を受信すると、リンクが変更されるサブフレームで 、以下の動作（１）〜（５）のいずれかの動作を行う。動作（１）として、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、中継局１００Ｂのセルの回線品質を測定することを中止する。動作（２）として、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、ＤＬ信号の割当て情報の受信動作を停止（ブラインド判定を停止）する。動作（３）として、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、接続している中継局１００Ｂ以外のセルの回線を測定する。動作（４）として、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、接続している中継局１００Ｂ以外のセルの受信タイミングを測定し、位置測定用の信号を生成する。動作（５）として、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂは、受信を中止し、スリープ状態となる。
中継局１００Ｂが、移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂへ送信するリンク切り替え信号は、中継局１００Ｂが移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂへ送信する制御信号用領域に割当てて送信する。制御信号用領域は、サブフレーム中のＯＦＤＭシンボル＃０〜＃２、又は、バンド幅によってＯＦＤＭシンボルの＃０〜＃３までのこともある。
ここで、中継局１００Ｂは、特に、ＰＨＩＣＨを送信する領域（通常はＵＬ用のＡＣＫ／ＮＡＣＫを送信するための領域）を使用して、リンク切り替え信号送信してもよい。また、共通制御信号の領域にリンク切り替え信号を送信してもよい。いずれの場合も、リンク切り替え信号が送信される領域を、中継局１００Ｂと移動局３１０Ｂ又は移動局３３０Ｂであらかじめ共通に定めておく。
次に、図１０を参照して、実施の形態３における中継局１００Ｂと基地局２００Ｂとの動作について説明する。図１０は、図９に示す無線中継システムの下り回線（ＤＬ）におけるサブフレームの設定例を示すである。
図１０に示すように、無線中継システムにおけるフレーム１（図１０中、Ｆｒａｍｅ １）及びフレーム２（図１０中、Ｆｒａｍｅ ２）は、サブフレーム＃０〜＃９で構成されている。また、図１０に示す矢印の先は、各局から送信される信号の送信先の各局のサブフレームを示す。つまり、図１０に示す矢印で、基地局２００Ｂと基地局２００Ｂに接続する中継局１００Ｂ、中継局１００Ｂに接続するＬＴＥの移動局３１０ＢとＬＴＥ−Ａの移動局３３０Ｂの、下り回線（ＤＬ）の送受信の動作を示す。
フレーム１のサブフレーム＃８で、中継局１００Ｂは、基地局２００Ｂからの信号の受信に失敗している（図１０中、×印）。そのため、フレーム２のサブフレーム＃２のタイミングで、中継局１００Ｂは、ＮＡＣＫを基地局２００Ｂに送信する。ただし、ＮＡＣＫは、上り回線（ＵＬ）のバンドで送信される。図１０中には、ＮＡＣＫの送信タイミングを矢印で図示しただけであって、フレーム２のサブフレーム＃２においても、中継局１００Ｂは、下り回線（ＤＬ）のバンドでは、データを移動局３３０Ｂへ送信できる。
次に、フレーム２のサブフレーム＃２で、基地局２００Ｂは、中継局１００ＢからＮＡＣＫを受信すると、４サブフレーム後のフレーム２のサブフレーム＃６で、中継局１００Ｂに再送信号を送信する。ここで、フレーム２のサブフレーム＃６は、もともとバックホールに設定されていないサブフレームであるが、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定されていたサブフレームである。
中継局１００Ｂは、フレーム２のサブフレーム＃２で、基地局２００ＢにＮＡＣＫを送信すると、その４サブフレーム後のサブフレーム＃６で、基地局２００Ｂから再送信号を受信するために、自局に接続しているＬＴＥ−Ａの移動局３３０Ｂへ信号を割当てるのを中止する（図１０中、破線矢印）。そして、中継局１００Ａは、フレーム２のサブフレーム＃６では、アクセスリンクの送信モードから、バックホールの受信モードに切り替わる。
中継局１００Ｂは、フレーム２のサブフレーム＃２において、中継局１００Ｂに再送要求を送信した同じサブフレームで、移動局３３０Ｂにリンク切り替えを通知する。
リンク切り替えの通知を受けた移動局３３０Ｂは、フレーム２のサブフレーム＃６がバックホールに変更されたことを認識する。なお、本実施の形態では、中継局１００Ｂは基地局２００Ｂに再送要求を送信するサブフレームと同じサブフレームで移動局３３０Ｂへリンク切り替えを通知を送信しているが、これに限らない。
また、切り替えるサブフレーム＃Ｍのサブフレーム番号Ｍを通知する方法がある。切り替えるサブフレーム＃Ｍを通知する場合、切り替え信号で、切り替えるサブフレーム番号Ｍを通知する。この場合、切り替え信号を送信するサブフレーム番号は特に限定されない。さらに、移動局３３０Ｂは例外処理等を考慮して、切り替えが行われるサブフレームを計算せずに、切り替えられるサブフレームがわかる。
また、切り替えるサブフレーム番号＃Ｍを通知しない場合、切り替えの何サブフレーム前に切り替え信号を送信すると規定する方法（前者）と、例で示したように、基地局２００Ｂへ再送信号を送信するタイミングで、移動局３３０Ｂへ切り替え信号を送信する方法（後者）とがある。前者の場合、切り替え信号を受信した移動局３３０Ｂは、定められたサブフレーム後に中継局１００Ｂからの信号がないことを認識する。後者の場合、移動局３３０Ｂは、中継局１００Ｂおよび基地局２００Ｂの計算と同様の計算をして、何サブフレーム後方のサブフレームに、中継局１００Ｂからの信号がないかを把握する。
次に、図１１を参照して、中継局１００Ｂの構成について説明する。図１１は、中継局１００Ｂの構成を示すブロック図である。図１１に示す中継局１００Ｂは、受信アンテナ１０１と、無線受信部１０２と、復調部１０３と、誤り訂正復号部１０５と、誤り検出部１０７と、リンク切替部１０９Ａと、誤り訂正符号化部１１１と、変調部１１３と、無線送信部１１５と、送信アンテナ１１７と、切替信号生成部２１９と、を備える。
ここで、図１１に示す中継局１００Ｂが、図７に示す中継局１００Ａと異なるのは、切替信号生成部２１９を新たに設けた点であり、これ以外の構成については共通のため、その詳細な説明を省略する。
切替信号生成部２１９は、リンク切替部１０９Ａで判定した結果が入力され、その判定結果により、アクセスリンクからバックホールへ切り替えることが決定すると、移動局３３０Ｂ宛に、どのサブフレームでリンクが切り替わったかを通知するリンク切り替え信号を生成し、無線送信部１１５へ出力する。そして、無線送信部１１５は、リンク切り替え信号を、移動局３３０Ｂへ送信アンテナ１１７を介して送信する。
次に、図１２を参照して、移動局３３０Ｂの構成について説明する。図１２は、移動局３３０Ｂの構成を示すブロック図である。図１２に示す移動局３３０Ｂは、受信アンテナ３０１と、無線受信部３０２と、信号分離部３０３と、復調部３０５と、誤り訂正復号部３０７と、切替信号受信部３０９と、誤り検出部３１１と、誤り訂正符号化部３１３と、変調部３１５と、無線送信部３１７と、送信アンテナ３１９とを備える。
無線受信部３０２は、基地局２００Ｂ又は中継局１００Ｂからの信号を、受信アンテナ１０１を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を施し、信号分離部３０３へ出力する。
信号分離部３０３は、中継局１００Ｂから受信するデータとリンク切替信号とを分離し、受信データを復調部３０５へ出力し、リンク切替信号を切替信号受信部３０９へ出力する。
切替信号受信部３０９は、リンク切り替え信号に基づき、サブフレームの切替を指示を受信すると、無線受信部３０２に概サブフレームがアクセスリンク用サブフレームからバックホール用サブフレームに変更になることを通知する。
復調部３０５は、信号分離部３０３で分離処理された中継局１００Ｂからのデータを復調し、誤り訂正復号部３０７へ出力する。
誤り訂正復号部３０７は、復調部３０５で復調処理したデータを復号し、誤り検出部３１１へ出力する。
誤り検出部３１１は、誤り訂正復号部３０７で復号した信号に、誤りがあるかどうかをＣＲＣ等で検出する。
誤り訂正符号化部３１３は、信号を誤り訂正符号化し、変調部３１５へ出力する。
変調部３１５は、信号を変調し、無線送信部３１７へ出力する。
無線送信部３１７は、変調部１１３で変調処理された信号に対してアップコンバート等の無線処理を施して、送信アンテナ１１７から基地局２００Ｂ又は中継局１００Ｂへ送信する。
以上、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ｂは、バックホールとアクセスリンクの比を容易に変更することができる。また、中継局１００Ｂは、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定するが、バックホールとして使用されないサブフレームは、ＬＴＥ−Ａの移動局３３０Ｂに割当てる。そのため、バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更することができ、かつ、追加シグナリングなしで、バックホールの再送の遅延を短くできる。
また、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ｂが基地局２００Ｂへ再送を要求するＮＡＣＫをトリガーとして、中継局１００Ｂがアクセスリンクの送信モードから、バックホールの受信モードに切り替わることで、再送による瞬時のトラフィック変動にあわせて、バックホールとアクセスリンクのリソースを配分することができる。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００ＢがＮＡＣＫを送信してから４サブフレーム後に、基地局２００Ｂが再送信号を送信するが、これに限らない。例えば、中継局１００ＢがＮＡＣＫを送信してから、５サブフレーム、３サブフレーム、又は２サブフレーム後に、基地局２００Ｂが再送信号を送信すると規定しても良い。ただし、何サブフレーム後に再送することを基準とするかについて、あらかじめ基地局２００Ｂと中継局１００Ｂとの間で情報を共有する。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、２度目またそれ以上の再送から、中継局１００ＡがＮＡＣＫを送信してから４サブフレーム後に、基地局２００Ｂが再送信号を送信してもよい。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ｂは、アクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームにおいて基地局２００Ｂは必ずしも、再送信号を送信する必要はない。つまり、中継局１００Ｂは、アクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームにおいて、自局宛の割当てがあれば受信し、なければ受信しない。また、基地局２００Ｂは、自局に接続している移動局３２０や、中継局１００Ｂ以外の他の中継局へ送信する信号への優先度から、再送信号をアクセスリンクからバックホールに変更するサブフレームで送信するかどうかを決定する。
なお、本実施の形態に係る無線中継システムでは、中継局１００Ｂが再送信号を送信したサブフレームから切り替えをするサブフレームの間に、バックホール用のサブフレームが存在する場合、そのサブフレームにおいて再送信号を送信し、切り替えたサブフレームにおいて、新規信号を送信しても良い。
なお、実施の形態２のリンク切り替え方法、及び実施の形態３で説明したリンク切り替え方法のいずれの方法を適用するかは、データの特性で決定してもよい。データの特性として、データ量や遅延許容量などがある。
ここで、データの特性としてのデータ量は、ＴＢＳ（Ｔｒａｎｓ ｂｌｏｃｋ ｓｉｚｅ）、割当てられたＲＢ数を基準にすれば良い。しきい値を定め、しきい値以上のＴＢＳまたはＲＢ数であれば適用し、しきい値未満なら適用しないとして運用できる。このようにすると、不必要な切り替えを制限できるので、切り替え回数を削減できる。また、ＴＢＳやＲＢ数が小さい場合、次にバックホールに割当てられているサブフレームで再送できる確率が高いので、受信に切り替える必要がないからである。
ここで、データの特性としての遅延許容量は、ＱｏＳを基準にすればよい。遅延量が小さいデータの場合、実施の形態２または３を適用し、大きいデータの場合適用しないとして運用できる。具体的には、ＱｏＳを示す信号であるＱＣＩ（ＱｏＳ Ｃｌａｓｓ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ） ９種類（３ＧＰＰ ＴＳ２３．２０３ Ｔａｂｌｅ ６．１．７）によって、切り替えることが可能である。この場合もデータ量と同様にしきい値を設け、しきい値以上のＱｏＳが求められていれば適用し、しきい値未満のＱｏＳであれば、適用しないとできる。また、データの種類がわかるＢｅａｒｅｒ ＩＤ によって切り替えることも可能である。このようにすると、不必要な切り替えを制限できるので、優先度に合わせて制御することができる。
さらに、データの特性で用いる閾値の値は、あらかじめデフォルト値を設定しておき、閾値に変更があるときのみ、基地局から中継局へ通知するように制御することもできる。
なお、上記実施の形態ではアンテナとして説明したが、アンテナポートでも同様に適用できる。アンテナポート（ａｎｔｅｎｎａ ｐｏｒｔ）とは、１本または複数の物理アンテナから構成される、論理的なアンテナを指す。すなわち、アンテナポートは必ずしも１本の物理アンテナを指すとは限らず、複数のアンテナから構成されるアレイアンテナ等を指すことがある。例えばＬＴＥにおいては、アンテナポートが何本の物理アンテナから構成されるかは規定されず、基地局が異なるＲｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌを送信できる最小単位として規定されている。また、アンテナポートはＰｒｅｃｏｄｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒの重み付けを乗算する最小単位として規定されることもある。
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
本出願は、２００９年８月５日出願の日本特許出願（特願２００９−１８２５２７）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明に係る無線通信装置、信号中継方法、及び信号割当方法は、バックホールリンクとアクセスリンクのサブフレームを柔軟に変更でき、無線通信装置、無線通信方法等として有用である。
１００、１００Ａ、１００Ｂ 中継局
１０１ 受信アンテナ
１０３ 復調部
１０５ 誤り訂正復号部
１０７ 誤り検出部
１０９ リンク切替処理部
１０９Ａ リンク切替部
１１１ 誤り訂正符号化部
１１３ 変調部
１１５ 無線送信部
１１７ 送信アンテナ
２００、２００Ａ、２００Ｂ 基地局
２１９ 切替信号生成部
３０１ 受信アンテナ
３０３ 信号分離部
３０５ 復調部
３０７ 誤り訂正復号部
３０９ 切替信号受信部
３１０、３１０Ｂ 移動局（ＬＴＥ）
３１１ 誤り検出部
３１３ 誤り訂正符号化部
３１５ 変調部
３１７ 無線送信部
３１９ 送信アンテナ
３２０、３２０Ｂ 移動局
３３０、３３０Ｂ 移動局（ＬＴＥ−Ａ）

Claims (7)

  1. 基地局と移動局間の信号を中継するための無線通信装置であって、
    前記基地局又は前記移動局から信号を受信する受信部と、
    前記基地局又は前記移動局へ信号を送信する送信部と、
    前記基地局又は前記移動局から前記信号を受信する受信モード、或いは前記基地局又は前記移動局へ前記信号を送信する送信モードに切り替える切り替え部とを備え、
    前記切り替え部は、
    前記基地局へ再送を要求するＮＡＣＫを送信したサブフレーム以降のサブフレームのうち、自装置がＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、前記送信モードから前記受信モードへ切り換える、
    無線通信装置。
  2. 請求項１に記載の無線通信装置は、
    前記基地局に再送を要求するＮＡＣＫを送信した前記サブフレームで、前記移動局に対してデータ 割り当てがないサブフレームを、前記基地局に通知する、
    無線通信装置。
  3. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
    前記切り替え部は、
    前記基地局へ再送を要求するＮＡＣＫを送信した前記サブフレーム以降のサブフレームのうち、自装置がＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、前記基地局から送信されるデータ量が所定の閾値よりも大きい場合に、前記送信モードから前記受信モードへ切り換える、
    無線通信装置。
  4. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
    前記切り替え部は、
    前記基地局へ再送を要求するＮＡＣＫを送信した前記サブフレーム以降のサブフレームのうち、自装置がＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、前記基地局から送信されるデータの許容遅延量が所定の閾値よりも小さい場合に、前記送信モードから前記受信モードへ切り換える、
    無線通信装置。
  5. 中継局を介して、移動局と通信を行う無線通信装置であって、
    前記中継局又は前記移動局から信号を受信する受信部と、
    前記中継局から再送を要求するＮＡＣＫを受信したサブフレーム以降のサブフレームであって、かつ、前記中継局がＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、前記中継局向けの信号を割り当てる割当部と、を具備する、
    無線通信装置。
  6. 基地局と移動局間の信号を中継するための信号中継方法であって、
    前記基地局へ再送を要求するＮＡＣＫを送信したサブフレーム以降のサブフレームのうち、ＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、前記基地局又は前記移動局へ前記信号を送信する送信モードから前記基地局又は前記移動局から前記信号を受信する受信モードへ切り換える、
    信号中継方法。
  7. 中継局を介して、移動局と通信を行うための信号割当方法であって、
    前記中継局から再送を要求するＮＡＣＫを受信したサブフレーム以降のサブフレームであって、かつ、前記中継局がＭＢＳＦＮサブフレームに設定しているサブフレームにおいて、前記中継局向けの信号を割り当てる、
    信号割当方法。
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