WO2008047429A1 - Station de base sans fil, station de relais, système de relais sans fil et procédé de relais sans fil - Google Patents
Station de base sans fil, station de relais, système de relais sans fil et procédé de relais sans fil Download PDFInfo
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- WO2008047429A1 WO2008047429A1 PCT/JP2006/320786 JP2006320786W WO2008047429A1 WO 2008047429 A1 WO2008047429 A1 WO 2008047429A1 JP 2006320786 W JP2006320786 W JP 2006320786W WO 2008047429 A1 WO2008047429 A1 WO 2008047429A1
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/155—Ground-based stations
Definitions
- Wireless base station Wireless base station, relay station, wireless relay system, and wireless relay method
- the present invention relates to a radio base station, a relay station, a radio relay system, and a radio relay method using radio communication. More specifically, the present invention relates to a radio base station or the like that can reduce processing delay and can use radio resources as efficiently as possible.
- IEEE802.16WG as an example of wireless communication system, IEEE for fixed communication applications
- 802.16d for example, Non-Patent Document 1 below
- IEEE802.16e for mobile communication applications
- FIG. 13 is a diagram showing a powerful service image of IEEE 802.16d and IEEE 802.16e. Based on P-MP (Point-to-Mult ipoint) type connection in which multiple terminals MS are connected to one radio base station BS!
- P-MP Point-to-Mult ipoint
- IEEE802.16d and others are based on P-MP connection, so the service area is limited to the cover area (cell) covered by the radio base station BS, and the communication rate is low at the cell edge. was there.
- the IEEE802.16WG has begun studying a relay station that relays communication between a radio base station and a radio terminal (IEEE802.16j).
- FIG. 14 and FIG. 15 are diagrams illustrating an example of a wireless communication system in which a relay station is introduced.
- the radio terminal MS # 2 near the cell edge communicates via the relay station RS.
- the radio terminal MS # 2 communicates directly with the radio base station BS by improving the radio quality between the radio base station BS and the relay station RS and between the relay station RS and the radio terminal MS # 2. Compared with, throughput can be improved.
- the radio base station BS communicates with the radio terminal MS # 2 via the relay station RS for the radio terminal MS # 2 located in an area that the radio base station BS cannot cover. As a result, the service area of the radio base station BS can be expanded.
- the received signal is received without being demodulated or decoded.
- a method of relaying by retransmitting the signal (Amplifier and Forward: AF method) and a method of demodulating and decoding the received signal, obtaining the decoded data, encoding the data again, modulating and transmitting the data (Decode)
- FIG. 16 is an example of data transmission / reception using a radio frame, and is a diagram for explaining an AF method.
- the AF method is used by the relay station RS to demodulate the received signal from the radio base station BS and amplify the transmission power without decoding it to the radio terminal MS # 2 in the area of the relay station RS. Send.
- the relay station RS since the relay station RS does not perform demodulation or decoding on the transmission signal, and further does not perform the modulation on the code, the processing delay is small.
- the relay station RS performs relay to the radio base station BS by retransmitting the received signal without demodulating and decoding the received signal from the radio terminal MS # 2.
- FIG. 17 is an example of data transmission / reception using a radio frame, and is a diagram for explaining the DF method.
- the received signal from the radio base station BS is subjected to demodulation (preferably further decoding) processing in the relay station RS to obtain received data, and the received data is converted into the data.
- the signal is again subjected to modulation processing (preferably encoding processing) and then transmitted in the area of the relay station RS.
- demodulation (decoding) processing is performed, a signal distorted due to the influence of the propagation path can be restored and then relayed, so that transmission quality can be improved.
- the relay station RS obtains data by demodulating (further decoding) the received signal from the radio terminal MS # 2, and performs (encoding and) modulation processing on the data.
- the power is also transmitted to the radio base station BS side.
- Non-Patent Document 1 IEEE Std 802.16-2004
- Non-Patent Document 2 IEEE Std 802.16e- 2005
- NB3 J.N.Laneman, D.Tse.ana G.W.Wornell, ooperative diversity in wire less networks: Efficientprotocols and outage behavior, IEEE Trans .Inform .Theory, vol.50, pp.3062-2084, Dec.2004
- the received signal when relaying, the received signal is reproduced without demodulating and decoding the received signal.
- An object of the present invention is to perform ideal relay by skillfully using these methods.
- the radio terminal in the relay station Or a signal relay area allocated to transmit the reception data from the radio base station to the radio base station or the radio terminal by shifting the data by a predetermined time, and the radio terminal or the radio base station in the relay station
- a radio frame generator for generating a radio frame including a data relay area allocated for transmission to the radio base station or the radio terminal by performing demodulation and decoding, further encoding and modulation processing on the received data from And a transmitter that transmits the generated radio frame to the relay station.
- a radio including a signal relay area and a data relay area
- a receiving unit that receives a frame, and in the signal relay area, the reception data from the radio terminal or the radio base station is shifted by a predetermined time and transmitted to the radio base station or the radio terminal, respectively.
- a distribution processing unit for demodulating and decoding received data from the wireless terminal or the wireless base station, further performing encoding and modulation processing, and transmitting the data to the wireless base station or the wireless terminal, respectively. It is a sign.
- the radio base station includes a radio frame generator that generates a radio frame including a signal relay area and a data relay area, and a transmitter that transmits the generated radio frame to the relay station.
- the relay station receives the radio frame and the reception data from the radio terminal or the radio base station in the signal relay area while shifting the reception data from the radio terminal or the radio base station by a predetermined time to the radio base station or the radio terminal, respectively.
- the received data from the radio terminal or the radio base station is demodulated and decoded, further encoded and modulated, and transmitted to the radio base station or the radio terminal, respectively.
- a distribution processing unit is used to distribute a distribution processing unit.
- the radio base station Generates a radio frame including a signal relay area and a data relay area, transmits the generated radio frame to the relay station, the relay station receives the radio frame, and the signal
- the reception data from the radio terminal or the radio base station is transmitted to the radio base station or the radio terminal with a predetermined time shift, respectively.
- the data relay area the data from the radio terminal or the radio base station is transmitted.
- the received data is demodulated and decoded, further encoded and modulated, and transmitted to the radio base station or the radio terminal, respectively.
- ideal relay can be performed.
- it provides a radio base station, relay station, radio relay system, and radio relay method that can reduce the processing delay for data with severe delays and improve the quality of data that allows delays. can do.
- FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a radio frame.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of data relay in the downlink direction of a radio frame.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of data transmission / reception in the downlink direction.
- FIG. 4 is a diagram showing a sequence example for collecting line quality information.
- FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a radio base station.
- FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing in a radio base station.
- FIG. 7 is a diagram showing a format example of a signal relay area communication message.
- FIG. 8 is a diagram showing an example of burst allocation.
- FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a relay station.
- FIG. 10 is a flowchart showing an example of processing in the relay station.
- FIG. 11 is a diagram showing an example of distribution of signal relay areas and data relay areas.
- FIG. 12 is a diagram showing an example of allocation of the signal relay area and the data relay area.
- FIG. 13 is a diagram showing an example of a service image.
- FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a wireless communication system in which a relay station is introduced.
- FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a wireless communication system in which a relay station is introduced.
- FIG. 16 is a diagram showing an example of data transmission / reception using a radio frame.
- FIG. 17 is a diagram illustrating an example of data transmission / reception using a radio frame.
- Control unit 32 Distribution processing unit
- Distribution determination unit 162 Area determination unit
- MS Wireless terminal RS: Relay station
- Radio base stations S1 to S4 First to fourth signal relay areas
- FIG. 1 (A) shows a radio frame in the downlink direction according to this embodiment (downlink subframe).
- FIG. 1 (B) is a diagram showing a configuration example of a radio frame in the uplink direction (uplink subframe, “UL-Subframe”) according to the present embodiment.
- MMR-Link indicates communication between the radio base station and the relay station
- Access-Link indicates communication between the relay station and the radio base station.
- this wireless relay system is a relay system composed of a wireless terminal via a relay station and a wireless base station.
- the radio frame is divided into radio frames into signal relay areas S1 to S4 for relaying by AF and data relay areas D1 to D4 for relaying by DF.
- the radio frame in the downlink direction includes the first signal relay area S1 and the first data relay area D1 in which the relay station also receives the radio base station power, A second signal relay area S2 and a second data relay area D2 that the relay station transmits to the wireless terminal are included.
- the second signal relay area S2 and the second data relay area D2 are arranged at positions shifted by a predetermined time slot from the first signal relay area S1 and the first data relay area D1, respectively.
- S2 which retransmits the signal of S1 by AF method is set within the same subframe as shown in the figure. If the predetermined time slot is insufficient, the time difference between S1 and S2 can be maintained at or above the predetermined time slot by switching S2 and D2 in the figure. For example, securing a predetermined time by inserting a data relay area (Dl, D2 in this case) between the signal relay areas S1 and S2 is an example.
- the radio frame in the uplink direction includes the third signal relay area S3 and the third data relay area D3 that the relay station receives from the radio terminal.
- the fourth signal relay area S4 and the fourth data relay area D4 that the relay station transmits to the radio base station are included.
- the fourth signal relay region S4 and the fourth data relay region D4 are arranged at positions shifted by a predetermined time slot from the third signal relay region S3 and the third data relay region D3, respectively.
- an area other than the signal relay areas S1 to S4 is defined as It can also be used for transmission / reception of areas D1 to D4 or relay stations and radio terminals under the radio base station.
- signal relay areas S1 to S4 and data relay areas D1 to D4 are shown as shown in FIG.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of data transmission / reception using a radio frame configured as described above.
- the radio base station BS transmits a signal relay area ("RS- Burst (signal)” in the figure) and a data relay area (“RS- Burst (Data)” in the figure) to the relay station at the Nth frame. )) Is being transmitted.
- RS- Burst signal relay area
- Data data relay area
- Relay station RS receives a signal from radio base station BS in first signal relay area S1, and transmits a received signal to radio terminal MS # 2 in second signal relay area S2 in the same radio frame. To do. At this time, the relay station RS performs necessary signal amplification processing without performing demodulation and modulation processing on the received signal, and then transmits the signal in the second signal relay region S2.
- the relay station RS transmits the signal received from the radio base station BS in the signal relay area (first signal relay area S1) of the MMR-Link of the downlink subframe to the same radio frame.
- first signal relay area S1 the signal relay area of the MMR-Link of the downlink subframe
- second signal relay area S2 the Access-Link signal relay area
- Relays in the first and second signal relay areas Sl and S2 in the relay station RS are performed in the same radio frame. If the delay is within an allowable range, it can be transmitted in the next frame.
- the relay station RS receives a signal from the radio base station BS in the first data relay area D1, performs demodulation (preferably further decoding) processing on the received signal, and then (preferably Performs encoding and modulation processing and transmits the result to radio terminal MS # 2.
- the relay station RS demodulates the signal received from the radio base station BS in the MMR-Link data relay area (first data relay area D1) of the downlink subframe, In the radio frame, the data is transmitted to the radio terminal MS in the Access-Link data relay area (second data relay area D2).
- the signal from the radio terminal MS is wirelessly transmitted in the same radio frame. Transmit to base station BS and data relay area (3rd, 4th data relay area D3, D4) In the meantime, demodulation is performed and transmitted to the radio base station BS.
- the signal relay area The data in S1 to S4 is not demodulated at the relay station RS and can be transmitted to the radio terminal MS, so the processing delay is reduced and the delay is strict, and data (for example, real-time characteristics such as VOIP data is required) Data) requirements.
- the data in the data relay areas D1 to D4 are communicated by the relay station RS using a wireless communication method suitable for each link, so that the quality is improved and the wireless resources are used most efficiently. Can be used.
- the relay station RS transmits the received data to the Accesee-Link data relay area of the subsequent radio frame (second Data relay area D2). In the example of Fig. 2, it is transmitted in the next frame (N + 1).
- N next frame
- M N frames
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of data transmission / reception in the case where a significant processing delay is taken into account.
- the radio base station BS when generating and transmitting MAP data from the radio base station BS in S11, the radio base station BS first transmits the data to the relay station RS (S10). After that, MAP data is transmitted (S11), and data from the radio base station BS is transmitted from the relay station RS to the radio terminal MS (S12).
- the radio base station BS pre-transmits data to the relay station RS.
- the transmission timing of that data is notified to the relay station RS by DL-MAP. Data transmission / reception considering processing delay is exactly the same for the uplink.
- the wireless communication systems (modulation system and code system) used in MMR-Link and Access-Link are the same.
- the signal received by the relay station RS from the transmitting station (wireless base station BS or wireless terminal MS) is received by the receiving station (wireless terminal This is because it is transmitted to the MS or the radio base station BS).
- the wireless communication systems in that area are compared with the line quality (for example, QPSK, 16QAM, etc.) of MMR—Link and Access—Link. U, where quality is low and it is desirable to decide according to the direction. This is because the occurrence of errors in communication between the radio base station BS and the radio terminal MS can be suppressed by matching the channel quality to a lower one.
- FIG. 4 is a diagram showing a sequence example in which the radio base station BS collects channel quality information of each link of MMR-Link and Access-Link.
- the channel quality of the MMR-Link is measured by the radio base station BS
- the channel quality of the Access-Link is measured by the relay station RS.
- relay station RS measures the channel quality of Access-Link by communication with radio terminal MS (S20) (S21). The channel quality can also be measured by causing the radio terminal MS to report the received channel quality to the relay station RS.
- the radio base station BS communicates with the relay station RS (S22), measures the line quality of the MMR-Link, and obtains line quality information (S23).
- the relay station RS transmits the measured Access-Link channel quality information to the radio base station BS (S24).
- the radio communication system in the signal relay areas S1 to S4 is determined according to the lower line quality information ability of both. Information on the determined wireless communication method is included in DL-MAP and UL-MAP, for example, and transmitted to relay station RS. Based on this information, relay station RS communicates with radio terminal MS and radio base station BS.
- the wireless communication scheme in the data relay area (D1 to D4) can be determined according to the channel quality of each of MMR-Link and Access-Link. This is because, as described above, the relay station RS performs demodulation and decoding according to each link, and further performs encoding and modulation processing. Therefore, one link does not need to be aware of the line quality of the other link . Since the wireless communication method for each data relay area is determined according to each line quality, wireless resources can be used efficiently.
- FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the radio base station BS.
- the radio base station BS includes a receiving unit 11, a demodulating unit 12, a decoding unit 13, a control data extracting unit 14, a network interface (IF) unit 15, a MAP information generating unit 16, A data buffer 17, an encoding unit 18, a modulation unit 19, a transmission unit 20, and a control unit 21 are provided. Further, the MAP information generation unit 16 includes a distribution determination unit 161 and a region determination unit 162.
- the receiving unit 11 receives data packets, control messages (band request, ranging, etc.) from the relay station RS and the radio terminal MS. Under the control of the control unit 21, the data packet and the like are demodulated by the demodulation unit 12 and decoded by the decoding unit 13.
- the control data extraction unit 14 outputs a control message to the MAP information generation unit 16, and outputs a data packet to the network IF unit 15.
- the network IF unit 15 outputs the data packet to an upper IP (Internet Protocol) network.
- the MAP information generation unit 16 generates MAP information such as DL-MAP and UL-MAP based on the control message.
- the distribution determination unit 161 of the MAP information generation unit 16 signals which data, etc. The distribution is performed by determining whether to transmit / receive data in the relay areas S1 to S4 or in the data relay areas D1 to D4. Further, the area determining unit 162 determines which area in the radio frame the signal relay areas S1 to S4 and the data relay areas D1 to D4 are to be set. The region is determined by the data amount or signal amount of data or signals.
- the MAP information generation unit 16 performs signal relay areas S1 to S4 and data relay areas D1 to D.
- the MAP information is stored in the data buffer 17 together with other data (transmission data to the relay station, transmission data to the radio terminal MS).
- the area determination unit 162 may determine only the signal relay areas S1 to S4 and set the other areas as the data relay areas D1 to D4. Furthermore, the distribution determination unit 161 and the region determination unit 162 create MAC information specifying the signal relay regions S1 to S4 and the data relay regions D1 to D4. Less than, Create a signal relay area notification message).
- the MAP information stored in the data buffer 17 is transmitted to the relay station RS and the radio terminal MS via the encoder 18, the modulator 19, and the transmitter 20 together with other data.
- the signal transmitted in that area is encoded according to the lower line quality of MMR-Link and Accesee-Link.
- the unit 18 performs the sign signal and the modulation unit 19 performs the modulation.
- the demodulator 12 demodulates and decodes in accordance with the lower line quality of each link. Decoding is performed by the unit 13.
- the control unit 21 performs powerful demodulation and the like by controlling the demodulation unit 12, the decoding unit 13, the encoding unit 18, the modulation unit 19, and the like.
- FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing in the radio base station BS.
- FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing in the radio base station BS. In this example
- the MAP information generation unit 16 performs region determination processing (S31).
- a signal relay area notification message specifying the changed signal relay areas S1 to S4 is generated by the MAP information generation unit 16 ( S33), and transmitted via the MMR-Link under the control of the control unit 21 (S34). Then, the process ends (S35).
- the signal relay area notification message can be stored and transmitted in the data relay area, for example. This is because it is more convenient to transmit in the data area in order to obtain the processing time for acquiring the message at the relay station RS. However, since this message does not need to be sent to the radio terminal MS, it is desirable to exclude it from relaying.
- the signal relay areas S1 to S4 are changed by, for example, manual operation by an operator when the data amount changes.
- This information is acquired by the control unit 21 and M This is executed by notifying the AP information generation unit 16 to that effect.
- the signal relay notification message notifies the boundary between the signal relay area and the data relay area in the transmission area of the signal (signal transmitted via the MMR-Link) from the radio base station BS to the relay station RS. Yes, it also notifies the boundary between the signal relay area and the data relay area in the access link transmission area. The same goes for the uphill.
- FIG. 7 shows a format example of a signal relay area notification message
- FIG. 8 shows an example of area allocation of a radio frame configured by such a message.
- the start point of the first signal relay area S1 (or the third signal relay area S3) shown in FIG. 8 is determined by “Symbol Offset” and “3111 ⁇ 11 & 111161 Offset” in FIG.
- “No. OFDMA Symbols” in FIG. 7 determines the width (number of symbols) in the time axis direction in the first signal relay area SI etc. shown in FIG. 8, and “No. Subchannels” in FIG.
- the width in the frequency axis direction in the first signal relay region S1 shown in FIG. 8 is determined.
- the second signal relay area S2 (or the fourth signal) from the start point of the first signal relay area S1 and the like toward the time axis direction.
- the number of symbols up to the start point of relay area S4) is defined as “No. Symbols”, that is, “No. Symbols” is the number of symbols (or time) shifted by the received data. Define what to send.
- the second signal relay area S2 can be used to transmit data and the like from the relay station RS to the radio terminal MS.
- data or the like can be transmitted from the relay station RS to the radio base station BS.
- the signal relay areas S1 to S4 may be determined according to the amount of data transmitted and received in the areas. If the amount of data is large, for example, the first signal relay region S1 and the second signal relay region S2 may be secured in accordance with the data amount.
- the area determination unit 162 may determine these signal relay areas S1 to S4 according to the amount of data.
- the relay station RS includes a receiving unit 31, a distribution processing unit 32, a holding memory 33, a demodulation and decoding processing unit 34, an encoding and modulation processing unit 35, a data relay memory 36, a signal A relay memory 37, a read processing unit 38, and a transmission unit 39 are provided. It should be noted that decoding and encoding can be omitted.
- the receiving unit 31 receives a control message, MAP information (or a signal relay area notification message) from the radio base station BS, other data, and the like.
- the control message and MAP information are demodulated and decoded by the demodulation and decoding processing unit 34 via the distribution processing unit 32 and stored in the holding memory 33.
- the distribution processing unit 32 distributes data received by the reception unit 31 based on control data (signal relay notification message) or MAP information stored in the holding memory 33.
- the distribution processing unit 32 outputs the data received in the first and third signal relay areas Sl and S4 to the signal relay memory 37 and the data received in the first and third data relay areas Dl and D3. Is output to the demodulation and decoding processing unit 34.
- the demodulation and decoding processing unit 34 performs demodulation and decoding processing on the data from the distribution processing unit 32, and performs modulation and decoding based on the MAP information stored in the holding memory 33. Encoding process is performed. Demodulation or the like is performed in advance by a method such as demodulation set in advance between the radio base station BS and the relay station RS, and between the relay station RS and the radio terminal MS.
- the encoding and modulation processing unit 35 performs encoding and modulation on the data and the like from the demodulation and decoding processing unit 34. Again, this is done based on MAP information. Modulation or the like is performed using the optimum modulation scheme and code scheme between the relay station RS and the radio base station BS, and between the relay station RS and the radio terminal MS.
- the data relay memory 36 temporarily stores data from the encoding / modulation processing unit 35 and the like.
- the signal relay memory 37 temporarily stores data from the distribution processing unit 32.
- the read processing unit 38 reads data and the like from the signal relay memory 37 at the timing of the signal relay area (second signal relay area S2, fourth signal relay area S4) of the radio frame. The Further, the read processing unit 38 reads data and the like from the data relay memory 36 at the timing of the data relay area (second data relay area D2 and fourth data relay area D4) of the radio frame. The read data and the like are transmitted to the radio terminal MS and the radio base station BS via the transmitter 39.
- the positions of the signal relay areas S1 to S4 are described in the MAP information and the signal relay area notification message, and the signal relay areas S1 to S4 and the relay station RS match the MAP information and the like.
- Performing relay processing by changing the data relay areas D1 to D4 for each radio frame is not preferable from the viewpoint of processing delay. Therefore, it is desirable to switch the signal relay areas S1 to S4 in units of several frames.
- the radio base station BS needs to notify the relay station RS of the switching timing, signal relay areas S1 to S4, and the like in advance. For example, in the flowchart shown in FIG.
- the radio base station BS changes the signal relay area (S 32) every several frames, and transmits MAP information and a signal relay area notification message to the relay station RS. This can be implemented by making the distribution processing unit 32 perform distribution based on the information stored in the RS holding memory 33.
- FIG. 10 is a flowchart showing an example of processing in the relay station RS.
- the reception unit 31 performs a reception process (S42).
- the distribution processing unit 32 determines whether or not the signal relay region (first or third signal relay region Sl, S3) is strong with reference to the control data ZMAP information, and performs data distribution. (S42).
- the received data or the like is data in the signal relay area (Yes), it is stored in the signal relay memory 37 (S43). Then, it is read at the timing of the second or fourth signal relay area S2 or S4 (S44) and transmitted (S45), and a series of processing is completed (S46).
- the received data or the like is not the signal relay area data or the like (No in S42)
- the received data or the like is demodulated (and further decoded if necessary) (S47).
- the demodulated and decoded data or the like is not control data or MAP information (No in S48)
- the demodulated data or the like is subjected to (sign code) and modulation processing (S49).
- FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams showing an example of distribution of the signal relay areas S1 to S4 and the data relay areas D1 to D4.
- FIG. 11 is an example of allocating the area to be used for each QoS (Quality of Service) class.
- BE Best F Auto
- ftp File Transfer Protocol
- the radio base station BS has signal relay areas S1 to S4 and a data relay area D1.
- MAP information divided into ⁇ D4 is transmitted (S60, S64), and the relay station RS receives UGS data in the first signal relay area S1 (S61, S65), and in the first data area D1. Receives BE data (S62, S66).
- the relay station RS transmits UGS data in the second signal relay area S2 (S63), and the BE data received in the previous frame in the second data area D2 in the next frame. Is transmitted (S68).
- nrtPS Non-ReaK Time Collating Services
- FIG. 12 is an example in which a response to HARQ data is relayed using signal relay areas S1 to S4. If an error occurs during transmission of HARQ data, immediate retransmission is required. For this reason, the response to the HARQ data is immediately returned to the transmission source using the signal relay areas S1 to S4.
- HARQ data is transmitted from the radio base station BS to the radio terminal MS via the relay station RS using the data relay areas D1 to D4 (S71, S72). That HAR The Q data response signal or response message (ACKZNACK) is returned to the radio base station BS using the third and fourth signal relay areas S3 and S4 (S76, S77).
- ACKZNACK Q data response signal or response message
- control system information such as control signals or control messages transmitted and received in the signal relay areas S1 to S4 and user data transmitted and received in the data relay areas D1 to D4 If you want to distribute data information.
- the distribution is performed by the distribution determination unit 161.
- FAST FEEDBACK data that transmits channel information and retransmission request information related to the radio terminal MS to the radio base station BS is relayed using the signal relay areas S 1 to S 4.
- control signal should be neutralized using the signal relay areas S1 to S4 in the entire radio terminal MS.
- transmission / reception may be performed in the data relay areas D1 to D4 in the downlink direction, and transmission / reception may be performed in the signal relay areas S1 to S4 in the uplink direction.
- the present invention is suitable for application to wireless communication between a wireless terminal and a wireless base station via a relay station.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Description
明 細 書
無線基地局、中継局、無線中継システム、及び無線中継方法
技術分野
[0001] 本発明は、無線通信を利用した無線基地局、中継局、無線中継システム、及び無 線中継方法に関する。詳しくは、処理遅延を少なくするとともに、無線リソースを最大 限効率的に使用できるようにした無線基地局等に関する。
背景技術
[0002] IEEE802. 16WGでは、無線通信システムの例として固定通信用途向けの IEEE
802. 16d (例えば、以下の非特許文献 1)と、移動通信用途向けの IEEE802. 16e
(例えば、以下の非特許文献 2)を規定している。
[0003] 図 13は、力力る IEEE802. 16dと IEEE802. 16eのサービスイメージを示す図で ある。 1つの無線基地局 BSに、複数の端末 MSが接続される P— MP (Point-to-Mult ipoint)型接続を基本として!/、る。
[0004] このように IEEE802. 16d等は、 P— MP型接続を基本とするため、サービスエリア が無線基地局 BSのカバーするカバーエリア(セル)に制限され、セルエッジでは通信 レートが低くなる問題があった。
[0005] この問題を解消するため、 IEEE802. 16WGでは、無線基地局と無線端末の間で 通信を中継する中継局にっ 、て検討を開始して 、る (IEEE802. 16j)。
[0006] 図 14及び図 15は、中継局を導入した無線通信システムの例を示す図である。
[0007] 図 14に示すように、セルエッジ付近の無線端末 MS # 2は、中継局 RSを介して通 信を行う。無線基地局 BSと中継局 RSとの間、及び中継局 RSと無線端末 MS # 2と の間の無線品質を向上させることで、無線端末 MS # 2が無線基地局 BSと直接通信 を行う場合と比較して、スループットを向上させることができる。
[0008] また、図 15に示すように、無線基地局 BSがカバーできないエリアに位置する無線 端末 MS # 2に対して、無線基地局 BSが中継局 RSを介して無線端末 MS # 2と通信 を行うことで、無線基地局 BSのサービスエリアを拡大させることができる。
[0009] 一方、中継局 RSにおける中継方式としては、受信信号を復調、復号をせずに受信
信号を再送信することにより中継する方式 (Amplifier and Forward : AF方式)と、受信 信号を復調、復号し、復号データを得てからデータを再度符号化し、変調して送信 する中継する方式 (Decode
and Forward : DF方式)とがある(例えば、以下の非特許文献 3)。
[0010] 図 16は、無線フレームによるデータ送受信の例であり、 AF方式を説明するための 図である。同図に示すように、 AF方式は、中継局 RSにおいて無線基地局 BSからの 受信信号を復調、復号せず送信電力を増幅して力 中継局 RSのエリア内の無線端 末 MS # 2に送信する。この場合、中継局 RSは伝送信号に対して復調ゃ復号化、さ らに符号ィ匕ゃ変調の処理を行わないため処理遅延が小さい。アップリンク方向も同 様に、中継局 RSは、無線端末 MS # 2からの受信信号を復調、復号をせずに受信信 号を再送信することにより無線基地局 BSに対する中継が実行される。
[0011] 図 17は、無線フレームによるデータ送受信の例であり、 DF方式を説明するための 図である。同図に示すように、 DF方式は、無線基地局 BSからの受信信号に対して 中継局 RSにお 、てー且復調 (好ましくは更に復号)処理を施して受信データを得、 そのデータに対して再度 (好ましくは符号化処理及び)変調処理を施してから中継局 RSのエリア内に送信する。この場合、復調 (復号)処理が行われるため、伝搬路の影 響により歪んだ信号を元に戻してから中継できるため、伝送品質の向上を図ることが できる。アップリンクも同様で、中継局 RSは無線端末 MS # 2からの受信信号を、一 且復調(更に復号)してデータを得て、そのデータに対して (符号化及び)変調処理 を施して力も無線基地局 BS側へ送信することになる。
非特許文献 1: IEEE Std 802.16-2004
非特許文献 2 : IEEE Std 802.16e- 2005
特干文献 3 :J.N.Laneman, D.Tse.ana G.W.Wornell, し ooperative diversity in wire less networks: Efficientprotocols and outage behavior, IEEE Trans .Inform . Theory, vol.50,pp.3062-2084, Dec.2004
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] 先に示したように、中継を行う際に、受信信号を復調、復号をせずに受信信号を再
送信する方式と、受信信号を一旦復調及び復号処理を施して受信データを得、その データに対してし再度符号化及び変調処理を施してから再送信する方式がある。
[0013] し力し、処理遅延の面では後者が不利であるものの、品質面では前者が不利であり
、処理遅延を抑えつつ、品質の向上を図ることは難しい。
[0014] 本発明では、これらの方式を巧みに利用して理想的な中継を行うようにすることを 目的の 1つとする。
課題を解決するための手段
[0015] 上記目的を達成するために、本発明の一実施態様によれば、中継局を介して無線 端末と通信を行う無線基地局にお 、て、前記中継局にお 、て前記無線端末又は前 記無線基地局からの受信データを所定時間ずらして夫々前記無線基地局又は前記 無線端末に送信するために割当てられた信号中継領域と、前記中継局において前 記無線端末又は前記無線基地局からの受信データを復調と復号化、更に符号化と 変調処理を行い夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信するために割当て られたデータ中継領域とを含む無線フレームを生成する無線フレーム生成部と、前 記生成した無線フレームを前記中継局に送信する送信部とを備えることを特徴とする
[0016] また、上記目的を達成するために、本発明の他の実施態様によれば、無線端末と 無線基地局の通信を中継する中継局において、信号中継領域とデータ中継領域と を含む無線フレームを受信する受信部と、前記信号中継領域において、前記無線端 末又は前記無線基地局からの受信データを所定時間ずらして夫々前記無線基地局 又は前記無線端末に送信し、前記データ中継領域において、前記無線端末又は前 記無線基地局からの受信データを復調と復号化、更に符号化と変調処理を行い夫 々前記無線基地局又は前記無線端末に送信する振り分け処理部とを備えることを特 徴とする。
[0017] 更に、上記目的を達成するために、本発明の他の実施態様によれば、中継局を介 して無線端末と無線基地局とで通信を行う無線中継システムにお 、て、前記無線基 地局は、信号中継領域とデータ中継領域とを含む無線フレームを生成する無線フレ ーム生成部と、前記生成した無線フレームを前記中継局に送信する送信部とを備え
、前記中継局は、前記無線フレームを受信する受信部と、前記信号中継領域におい て、前記無線端末又は前記無線基地局からの受信データを所定時間ずらして夫々 前記無線基地局又は前記無線端末に送信し、前記データ中継領域において、前記 無線端末又は前記無線基地局からの受信データを復調と復号化、更に符号化と変 調処理を行!、夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信する振り分け処理部と を備えることを特徴とする。
[0018] 更に、上記目的を達成するために、本発明の他の実施態様によれば、中継局を介 して無線端末と無線基地局とで通信を行う無線中継方法において、前記無線基地 局は、信号中継領域とデータ中継領域とを含む無線フレームを生成し、前記生成し た無線フレームを前記中継局に送信し、前記中継局は、前記無線フレームを受信す る受信部と、前記信号中継領域において、前記無線端末又は前記無線基地局から の受信データを所定時間ずらして夫々前記無線基地局又は前記無線端末に送信し 、前記データ中継領域において、前記無線端末又は前記無線基地局からの受信デ ータを復調と復号化、更に符号化と変調処理を行い夫々前記無線基地局又は前記 無線端末に送信することを特徴とする。
発明の効果
[0019] 本発明によれば、理想的な中継を行うことができる。また、遅延に厳しいデータに対 して処理遅延を少なくするとともに、遅延が許されるデータに対して品質向上を図るこ とができる無線基地局、中継局、無線中継システム、及び無線中継方法を提供する ことができる。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]図 1は無線フレームの構成例を示す図である。
[図 2]図 2は無線フレームのダウンリンク方向のデータの中継例を示す図である。
[図 3]図 3はダウンリンク方向のデータの送受信の例を示す図である。
[図 4]図 4は回線品質情報を収集するシーケンス例を示す図である。
[図 5]図 5は無線基地局の構成例を示す図である。
[図 6]図 6は無線基地局における処理の例を示すフローチャートである。
[図 7]図 7は信号中継領域通信メッセージのフォーマット例を示す図である。
[図 8]図 8はバーストの割当て例を示す図である。
[図 9]図 9は中継局の構成例を示す図である。
[図 10]図 10は中継局における処理の例を示すフローチャートである。
[図 11]図 11は信号中継領域とデータ中継領域の振り分け例を示す図である。
圆 12]図 12は信号中継領域とデータ中継領域の振り分け例を示す図である。
[図 13]図 13はサービスイメージの例を示す図である。
[図 14]図 14は中継局を導入した無線通信システムの例を示す図である。
[図 15]図 15は中継局を導入した無線通信システムの例を示す図である。
[図 16]図 16は無線フレームによるデータ送受信の例を示す図である。
[図 17]図 17は無線フレームによるデータ送受信の例を示す図である。
符号の説明
[0021] 12:復調部 13:復号化部
16: MAP情報生成部 18:符号化部
19:変調部 20:送信部
21:制御部 32:振り分け処理部
33:保持メモリ 34:復調及び復号化処理部
35:符号化及び変調処理部 36:データ中継用メモリ
37:信号中継用メモリ 38:読み込み処理部
161:振り分け決定部 162:領域決定部
MS:無線端末 RS:中継局
BS:無線基地局 S1〜S4:第 1〜第 4の信号中継領域
D 1〜D4:第 1〜第 4のデータ中継領域
発明を実施するための最良の形態
[0022] この実施例では、無線基地局 BSと無線端末 MSとの間で送受信されるデータの中 には遅延に厳しいデータ(例えば、リアルタイム性が求められる VoIPのデータなど)と 、遅延にそれほど厳しくないデータが存在することに着目した。
[0023] 本発明を実施するための最良の形態について以下説明する。
[0024] 図 1 (A)は本実施例によるダウンリンク方向の無線フレーム (ダウンリンクサブフレー
ム、「DL— Subframe」)の構成例、図 1 (B)は本実施例によるアップリンク方向の無 線フレーム(アップリンクサブフレーム、「UL—Subframe」)の構成例を示す図であ る。 MMR— Linkは無線基地局と中継局間の通信を示し、 Access— Linkは中継局 と無線基地局間の通信を示す。尚、本無線中継システムは、中継局を介した無線端 末と無線基地局から構成される中継システムである。
[0025] 本実施例においては、無線フレームを AF方式で中継する信号中継領域 S1〜S4 と、 DF方式で中継するデータ中継領域 D1〜D4に無線フレームに分割することとし た。
[0026] 図 1 (A)に示すように、ダウンリンク方向の無線フレームには、中継局が無線基地局 力も受信する第 1の信号中継領域 S1と第 1のデータ中継領域 D1が含まれ、中継局 が無線端末に送信する第 2の信号中継領域 S2と第 2のデータ中継領域 D2が含まれ る。
[0027] 第 2の信号中継領域 S2と第 2のデータ中継領域 D2は、夫々、第 1の信号中継領域 S1と第 1のデータ中継領域 D1から所定時間スロット分ずらした位置に配置される。
[0028] 尚、 S1の信号を AF方式で再送信する S2は図のように同じサブフレーム内に設定 する。所定時間スロットが不足する場合は、図において、 S2と D2を入れ替えるフォー マットとすることで、 S1と S2との間の時間差を所定時間スロット以上に保つことができ る。例えば、信号中継領域 S1と S2の間にデータ中継領域 (ここでは Dl、 D2)をはさ みこむことで、所定時間を確保することも一例として挙げられる。
[0029] 一方、図 1 (B)に示すように、アップリンク方向の無線フレームには、中継局が無線 端末力 受信する第 3の信号中継領域 S3と第 3のデータ中継領域 D3が含まれ、中 継局が無線基地局に送信する第 4の信号中継領域 S4と第 4のデータ中継領域 D4 が含まれる。
[0030] 第 4の信号中継領域 S4と第 4のデータ中継領域 D4は、夫々、第 3の信号中継領域 S3と第 3のデータ中継領域 D3から所定時間スロット分ずらした位置に配置される。
[0031] ダウンリンクの説明の再に説明した所定時間確保の手法は、ここでも利用できる。 S 1、 S2を S3、 S4【こ読み替え、 Dl、 D2を D3、 D4【こ読み替えれ ί よ!ヽ。
[0032] 尚、無線フレームにおいて、信号中継領域 S1〜S4以外の領域を、データ中継領
域 D1〜D4あるいは、無線基地局配下の中継局および無線端末の送受信用に使用 することもできる。本実施例では、説明の簡単化のため、図 1 (A)等に示すように、信 号中継領域 S 1〜S4とデータ中継領域 D 1〜D4のみ示す。
[0033] 図 2は、このように構成された無線フレームによるデータの送受信の例を示す図で ある。
[0034] 無線基地局 BSは、 Nフレーム目で中継局に対して信号中継領域(図中、「RS— B urst (signal)」)とデータ中継領域(図中、「RS— Burst (Data)」)に分割された無線 フレームを送信している。
[0035] 中継局 RSは第 1の信号中継領域 S1にて無線基地局 BSから信号を受信し、同一 無線フレーム中の第 2の信号中継領域 S2にて無線端末 MS # 2に受信信号を送信 する。このとき、中継局 RSは、受信信号を復調、変調の処理を行わずに必要な信号 増幅処理を行ってから第 2の信号中継領域 S2にて送信する。
[0036] つまり、中継局 RSは、例えば、ダウンリンクサブフレームの MMR— Linkの信号中 継領域 (第 1の信号中継領域 S1)において無線基地局 BSから受信した信号を、同 一の無線フレーム内において Access— Linkの信号中継領域 (第 2の信号中継領域 S2)で、無線端末 MSに送信する。中継局 RSにおける第 1及び第 2の信号中継領域 Sl、 S2での中継は同一無線フレーム内で行われる。遅延が許容できる範囲内であ れば、次のフレーム等で送信することもできる。
[0037] 一方、中継局 RSは、第 1のデータ中継領域 D1にて無線基地局 BSからの信号を受 信し、受信信号について復調 (好ましくは更に復号化)処理を施した後、(好ましくは 符号化及び)変調処理を施して無線端末 MS # 2に送信する。
[0038] つまり、中継局 RSは、例えば、ダウンリンクサブフレームの MMR— Linkのデータ 中継領域 (第 1のデータ中継領域 D1)で無線基地局 BSから受信した信号に対して 復調等行 、、無線フレームにお 、て Access— Linkのデータ中継領域 (第 2のデー タ中継領域 D2)で、無線端末 MSに送信する。
[0039] 尚、アップリンクの場合も、同様に中継局 RSにおいて、信号中継領域 (第 3、第 4の 信号中継領域 S3、 S4)において無線端末 MSからの信号を同一無線フレーム内に て無線基地局 BSに送信し、データ中継領域 (第 3、第 4のデータ中継領域 D3、 D4)
にお ヽて復調等を行 ヽ無線基地局 BSに送信する。
[0040] このように、本実施例では、信号中継領域 S1〜S4とデータ中継領域 D1〜D4を含 む無線フレームを構成してデータや信号の送受信を行うようにしたので、信号中継領 域 S1〜S4内のデータ等は中継局 RSにて復調等が行われず、無線端末 MSに送信 することができるため処理遅延を少なくして遅延に厳 、データ (例えば VOIPデータ 等のリアルタイム性が要求されるデータ)の要求を満たすことができる。また、データ 中継領域 D 1〜D4内のデータ等は中継局 RSにて各リンクに適合した無線通信方式 により通信が行われるため、品質の向上が図られ、無線リソースを最大限効率的に使 用することができる。
[0041] ここで、 DF方式では同一無線フレーム内で中継は行わず、図 2に示すように、中継 局 RSは受信したデータをそれ以降の無線フレームの Accesee— Linkのデータ中継 領域 (第 2のデータ中継領域 D2)で送信する。図 2の例では、次のフレーム (N+ 1) で送信している。もちろん、復調、復号等にさらに時間を要する場合は、更に遅れた フレームで送信することもできる。要するに、信号中継の場合に Mフレーム後に送信 を行うのであれば、データ中その場合には、 Nフレーム(Mく N)後に送信するように することが望ましい。
[0042] 信号中継について、データ中継に対してリアルタイム性を確保するためである。
[0043] 図 3は、力かる処理遅延を考慮した場合のデータ送受信の例を示す図である。同図 に示すように、無線基地局 BSから S 11で MAPデータを生成して送信する場合に、 無線基地局 BSはまずデータを中継局 RSに送信(S10)する。そして、その後 MAP データを送信して(S 11)、中継局 RSから無線基地局 BSからのデータを無線端末 M Sに送信する(S 12)ようにする。中継局 RSにおける処理遅延を考慮して、無線基地 局 BSは中継局 RSへデータの事前送信を行っている。尚、 S10の Dataの送信の際 には、もちろん DL— MAPによりそのデータの送信タイミングが中継局 RSに通知され ている。処理遅延を考慮したデータ送受信は、アップリンクの場合も全く同様である。
[0044] ところで、信号中継領域 S1〜S4において、 MMR— Linkと Access— Linkで使用 する無線通信方式 (変調方式と符号ィ匕方式)は同じである。 AF方式では、中継局 R Sが送信局 (無線基地局 BSや無線端末 MS)から受信した信号を受信局 (無線端末
MSや無線基地局 BS)に送信するためである。信号中継領域 S1〜S4をデータの送 受信として使用する場合、その領域における無線通信方式は、 MMR— Linkと Acc ess— Linkの夫々の回線品質(例えば、 QPSK、 16QAMなど)を比較し、回線品質 の低 、方で合わせて決定することが望ま U、。回線品質を低 、方に合わせることで、 無線基地局 BSと無線端末 MS間の通信における誤り発生を抑えることができるから である。
[0045] 図 4は、無線基地局 BSが、 MMR— Linkと Access—Linkの各リンクの回線品質 情報を収集するシーケンス例を示す図である。回線品質を低 、方に合わせて決定す るには、各リンクの回線品質を比較する必要がある。本実施例では、 MMR— Linkの 回線品質は無線基地局 BSが主導で測定し、 Access— Linkの回線品質は中継局 R Sが主導で測定する。
[0046] 図 4に示すように、中継局 RSは無線端末 MSとの通信により(S20)、 Access -Lin kの回線品質を測定する(S21)。尚、無線端末 MSから受信回線品質を中継局 RS に報告させることで、回線品質を測定することもできる。無線基地局 BSは中継局 RS との通信により(S22)、 MMR— Linkの回線品質を測定し回線品質情報を取得する (S23)。中継局 RSは測定した Access— Linkの回線品質情報を無線基地局 BS 送信する(S24)。無線基地局 BSでは、両者の回線品質情報力 回線品質の低い方 に合わせて、信号中継領域 S1〜S4における無線通信方式を決定する。決定した無 線通信方式の情報は、例えば、 DL— MAPや UL— MAPに含めて中継局 RSに送 信される。中継局 RSではこの情報に基づ 、て無線端末 MSや無線基地局 BSと通信 を行う
尚、信号中継領域 S1〜S4で使用する無線通信方式について、無線端末 MS全体 で同一の信号(BPSK (Binary Phase Shift Keying : 2位相偏移変調)などのロバストな 信号)を使用する場合には回線品質の測定や比較を行わなくともよい。
[0047] 一方、データ中継領域(D1〜D4)における無線通信方式は、 MMR— Linkと Acc ess— Linkのそれぞれの回線品質に合わせて決定することもできる。上述したように 、中継局 RSでは、各リンクに合わせた復調と復号化、更に符号化と変調の処理を行 うからである。従って、一方のリンクは他方のリンクの回線品質を意識する必要はない
。各々の回線品質に合わせて各々のデータ中継領域の無線通信方式が決定される ため、無線リソースを効率的に使用できる。
[0048] 次に、無線基地局 BSの構成と動作について図 5乃至図 8を参照して説明する。図 5は、無線基地局 BSの構成例を示す図である。
[0049] 無線基地局 BSは、受信部 11と、復調部 12と、復号ィ匕部 13と、制御データ抽出部 1 4と、ネットワークインターフェース(IF)部 15と、 MAP情報生成部 16と、データバッフ ァ 17と、符号化部 18と、変調部 19と、送信部 20と、制御部 21を備える。更に、 MAP 情報生成部 16は、振り分け決定部 161と、領域決定部 162を備える。
[0050] 受信部 11は、中継局 RSや無線端末 MSからのデータパケットや制御メッセージ( 帯域要求、レンジング等)等を受信する。制御部 21の制御により、データパケット等を 復調部 12で復調し、復号化部 13で復号化する。
[0051] 制御データ抽出部 14は、制御メッセージを MAP情報生成部 16に出力し、データ パケットをネットワーク IF部 15に出力する。ネットワーク IF部 15は、データパケットを 上位の IP (Internet Protocol)ネットワークに出力する。
[0052] MAP情報生成部 16は、制御メッセージに基づいて DL— MAPや UL— MAPなど の MAP情報を生成するが、 MAP情報生成部 16の振り分け決定部 161は、どのデ 一タ等を信号中継領域 S 1〜S4で送受信するカゝ、ある、はデータ中継領域 D 1〜D4 で送受信するかを決定することで、振り分けを行う。また、領域決定部 162では、信号 中継領域 S1〜S4とデータ中継領域 D1〜D4とを無線フレーム中のどの領域にする かを決定する。領域の決定は、データや信号のデータ量や信号量などで決定する。
[0053] そして、 MAP情報生成部 16は、信号中継領域 S1〜S4やデータ中継領域 D1〜D
4を含む無線フレームを考慮した MAP情報(UL— MAPや DL— MAP)を生成する 。 MAP情報は他のデータ(中継局への送信データ、無線端末 MSへの送信データ) とともにデータバッファ 17にて蓄積される。
[0054] 尚、領域決定部 162では、信号中継領域 S1〜S4のみ決定し、それ以外の領域を データ中継領域 D1〜D4としてもよい。更に、振り分け決定部 161と領域決定部 162 では、信号中継領域 S 1〜S4やデータ中継領域 D 1〜D4を指定した MAP情報を作 成するのはなぐこれらの領域を指定した MAC Management Massege (以下、
信号中継領域通知メッセージ)を作成するようにしてもょ 、。
[0055] データバッファ 17に蓄積された MAP情報は、他のデータとともに、符号化部 18、 変調部 19、送信部 20を介して中継局 RSや無線端末 MSに送信される。
[0056] ただし、信号中継領域 Sl、 S2において送信を行う場合 (ダウンリンク)、その領域で 送信される信号は、 MMR—Linkと Accesee—Linkの回線品質の低い方に合わせ て、符号ィ匕部 18にて符号ィ匕を行い、変調部 19にて変調が行われる。
[0057] 勿論、第 3及び第 4の信号中継領域 S3、 S4において受信を行う場合 (アップリンク) も、各リンクの回線品質の低い方に合わせて、復調部 12にて復調し、復号化部 13に て復号化を行う。制御部 21は、復調部 12や復号化部 13、符号化部 18や変調部 19 等を制御することで、力かる復調等が行われる。
[0058] 図 6は、無線基地局 BSにおける処理の例を示すフローチャートである。この例では
、信号中継領域 S 1〜S4やデータ中継領域 D 1〜D4の指定を信号中継領域通知メ ッセージで行う例である。 MAP情報による場合も同様である。
[0059] 処理が開始されると(S30)、 MAP情報生成部 16にて領域決定処理を行い(S31)
、信号中継領域 S1〜S4とデータ中継領域 D1〜D4を指定した信号中継領域通知メ ッセージが生成される。
[0060] 次いで、信号中継領域 S1〜S4を変更する必要があるとき(S32で Yes)、変更した 信号中継領域 S1〜S4を指定した信号中継領域通知メッセージが MAP情報生成部 16で生成され(S33)、制御部 21の制御により MMR— Linkを介して送信される(S3 4)。そして、処理が終了する(S35)。尚、信号中継領域通知メッセージは、例えば、 データ中継領域内に格納して送信することができる。中継局 RSにおいてメッセージ を取得する処理時間を得るには、データ領域で送信される方が都合がよいからであ る。ただし、このメッセージは無線端末 MSに送信する必要はないので、中継の対象 外とすることが望ましい。
[0061] 一方、信号中継領域 S1〜S4に変更がないときは(S32で No)、領域決定処理(S3 1)で生成した領域を変更する必要がないため、そのまま処理が終了する(S35)。
[0062] 信号中継領域 S1〜S4の変更は、例えば、データ量の変化があった場合ゃォペレ ータによるマニュアル操作等により行われる。これらの情報を制御部 21が取得し、 M
AP情報生成部 16にその旨を通知することで実行される。
[0063] 尚、本フローチャートでは、信号中継領域 S1〜S4のみ変更が生じた場合を想定し ているが、これは信号中継領域 S1〜S4を決定すれば残りの領域はデータ中継領域 D1〜D4であることを前提としている力もである。即ち、信号中継通知メッセージは、 無線基地局 BSから中継局 RSへの信号 (MMR— Linkを介して送信する信号)の送 信領域のうち信号中継領域とデータ中継領域の境界を通知するものであり、また、ァ クセスリンクの送信領域のうち信号中継領域とデータ中継領域の境界を通知するもの である。上りも同様である。
[0064] 図 7は信号中継領域通知メッセージのフォーマット例を示し、図 8はかかるメッセ一 ジによる構成された無線フレームの領域割当て例を示す図である。
[0065] 図 7の「Symbol Offset」と「3111^11&111161 Offset」により、図 8に示す第 1の信号 中継領域 S1 (または第 3の信号中継領域 S3)の開始点が決定される。また、図 7の「 No. OFDMA Symbols」により、図 8に示す第 1の信号中継領域 SI等における時 間軸方向の幅(シンボル数)が決定され、図 7の「No. Subchannels」により、図 8に 示す第 1の信号中継領域 S1等における周波数軸方向の幅が決定される。
[0066] 更に、本実施例では、信号中継領域通知メッセージ中に、第 1の信号中継領域 S1 等の開始点から、時間軸方向に向けて第 2の信号中継領域 S2 (または第 4の信号中 継領域 S4)の開始点までのシンボル数が「No. Symbols]として定義されて 、る。つ まり、「No. Symbols」は、受信したデータ等をどのくらいのシンボル数(または時間) ずらして送信するかを定義して 、る。このシンボル数を信号中継領域通知メッセージ として中継局 RSに通知することで、第 2の信号中継領域 S2を使用して中継局 RS力 ら無線端末 MSにデータ等を送信することができ、第 4の信号中継領域 S4を使用し て中継局 RSから無線基地局 BSにデータ等を送信することができる。
[0067] 尚、信号中継領域 S1〜S4は、当該領域で送受信するデータのデータ量に応じて 決定すればよい。データ量が多いと、例えば第 1の信号中継領域 S1と第 2の信号中 継領域 S2をデータ量に合わせて大きな領域を確保するようにすればよい。領域決定 部 162にお 、てデータ量に応じて、これらの信号中継領域 S 1〜S4を決定すればよ い。
[0068] 次に、中継局 RSの構成と動作について、図 9及び図 10を参照して説明する。図 9 は中継局 RSの構成例を示す図である。
[0069] 中継局 RSは、受信部 31と、振り分け処理部 32と、保持メモリ 33と、復調及び復号 化処理部 34と、符号化及び変調処理部 35と、データ中継用メモリ 36と、信号中継用 メモリ 37と、読み込み処理部 38と、送信部 39とを備える。尚、復号化、符号化は省略 することちでさる。
[0070] 受信部 31は、無線基地局 BSからの制御メッセージや MAP情報 (又は信号中継領 域通知メッセージ)、それ以外のデータ等を受信する。制御メッセージや MAP情報 は、振り分け処理部 32を介して復調及び復号化処理部 34にて復調及び復号化処 理が行われ、保持メモリ 33で記憶される。
[0071] 振り分け処理部 32は、保持メモリ 33に記憶される制御データ (信号中継通知メッセ ージ)あるいは MAP情報に基づいて、受信部 31により受信したデータ等を振り分け る。振り分け処理部 32は、第 1及び第 3の信号中継領域 Sl、 S4で受信したデータ等 を信号中継用メモリ 37に出力し、第 1及び第 3のデータ中継領域 Dl、 D3で受信した データ等を復調及び復号化処理部 34に出力する。
[0072] 復調及び復号化処理部 34は、振り分け処理部 32からのデータ等に対して復調及 び復号化処理を行 ヽ、保持メモリ 33に記憶された MAP情報に基づ 、て変調及び復 号化処理を行う。予め、無線基地局 BSと中継局 RS、中継局 RSと無線端末 MSとの 夫々の間で設定された復調等の方式で復調等が行われる。
[0073] 符号化及び変調処理部 35は、復調及び復号化処理部 34からのデータ等に対して 符号化及び変調を行う。この場合も、 MAP情報に基づいて行う。中継局 RSと無線基 地局 BS、中継局 RSと無線端末 MSとの夫々の間における最適な変調方式、符号ィ匕 方式を用いて変調等が行われる。
[0074] データ中継用メモリ 36は、符号化及び変調処理部 35からのデータ等を一時記憶 する。また、信号中継用メモリ 37は振り分け処理部 32からのデータ等を一時記憶す る。
[0075] 読み込み処理部 38は、無線フレームの信号中継領域 (第 2の信号中継領域 S2、 第 4の信号中継領域 S4)のタイミングで信号中継用メモリ 37からデータ等を読み出
す。また、読み込み処理部 38は、無線フレームのデータ中継領域 (第 2のデータ中 継領域 D2、第 4のデータ中継領域 D4)のタイミングでデータ中継用メモリ 36からデ 一タ等を読み出す。読み出されたデータ等は送信部 39を介して、無線端末 MSや無 線基地局 BSに送信される。
[0076] ところで、 MAP情報や信号中継領域通知メッセージに信号中継領域 S1〜S4の位 置を記載し、中継局 RSにお 、てその MAP情報等に合わせて信号中継領域 S 1〜S 4やデータ中継領域 D1〜D4を無線フレームごとに変えて中継処理を行うことは、処 理遅延の観点力 好ましいことではない。このため、信号中継領域 S1〜S4は数フレ ーム単位で切替えることが望ましい。この場合、無線基地局 BSは中継局 RSに対して 、切り替えタイミングや信号中継領域 S1〜S4等を事前に通知する必要がある。例え ば、無線基地局 BSは、図 6に示すフローチャートにおいて、信号中継領域の変更(S 32)を数フレームおきに行い、 MAP情報や信号中継領域通知メッセージを中継局 R Sに送信し、中継局 RSの保持メモリ 33に記憶されたこれらの情報等に基づいて、振 り分け処理部 32で振り分けるようにすれば実施可能である。
[0077] 図 10は、中継局 RSにおける処理の例を示すフローチャートである。
[0078] まず、処理が開始されると(S40)、受信部 31で受信処理を行う(S42)。
[0079] 次いで、振り分け処理部 32において、信号中継領域 (第 1又は第 3の信号中継領 域 Sl、 S3)力否かを制御データ ZMAP情報を参照して判断し、データの振り分けを 行う。(S42)。
[0080] 受信したデータ等が信号中継領域のデータ等であれば (Yes)、信号中継用メモリ 3 7に格納される(S43)。そして、第 2または第 4の信号中継領域 S2、 S4のタイミングで 読み出されて(S44)、送信され (S45)、一連の処理が終了する(S46)。
[0081] 一方、受信したデータ等が信号中継領域のデータ等でないとき(S42で No)、受信 したデータ等に対して復調 (必要であれば更に復号化)処理を行う (S47)。
[0082] 復調 (復号化)したデータ等が制御データや MAP情報のとき(S48で Yes)、保持メ モリ 33に制御データ等を保持し (S51)、処理が終了する(46)。
[0083] 一方、復調及び復号化したデータ等が制御データや MAP情報でな ヽとき(S48で No)、復調等したデータ等に対して、(符号ィ匕及び)変調処理を行い(S49)、データ
中継用メモリ 36に格納する(S50)。そして、第 2または第 4のデータ中継領域 D2、 D 4のタイミングで読み出されて、送信され、一連の処理が終了する(S44〜S46)。
[0084] 図 11と図 12は、信号中継領域 S1〜S4とデータ中継領域 D1〜D4の振り分け例を 示す図である。
[0085] 図 11は、 QoS (Quality of Service)クラス別に使用する領域を振り分ける例である。
QoSクラスのうち、 UGS (Unsolicited
Grant Services)は、 VoIP (Voice Over IP)などリアルタイム性が要求されるクラスであ る。そのため、 UGSのデータは、即時中継可能な信号中継領域 S1〜S4を使用して 中継する。
[0086] 一方、 BE (ベストエフオート)は、遅延が多少許される Webや ftp (File Transfer Prot ocol)などで使用されるクラスである。そのため、無線リソースを効率的に使用するた めに、データ中継領域 D 1〜D4を使用した中継を行う。
[0087] 図 11に示すように、無線基地局 BSは信号中継領域 S1〜S4とデータ中継領域 D1
〜D4に分割された MAP情報を送信し(S60、 S64)、中継局 RSでは、第 1の信号中 継領域 S1で UGSのデータを受信し(S61、 S65)、第 1のデータ領域 D1で BEのデ ータを受信する(S62、 S66)。
[0088] そして、中継局 RSは、第 2の信号中継領域 S2で UGSのデータを送信し(S63)、 次のフレームにおける第 2のデータ領域 D2において、前フレームで受信した BEのデ ータを送信する(S68)。
[0089] 例えば、 Qosクラスのうち、 rtPS (Real-Timing
Polling Services)のデータは信号中継領域 S1〜S4で、 nrtPS (Non- ReaKTime Polli ng Services)のデータはデータ中継領域 D1〜D4で送受信するようにしてもよい。
[0090] 図 12は、 HARQデータに対する応答を、信号中継領域 S1〜S4を使用して中継し ている例である。 HARQデータの送信中に誤りが発生した場合、即時再送が必要で ある。このため、 HARQデータに対する応答を、信号中継領域 S1〜S4を使用して 即時に送信元に返すようにする。
[0091] 図 12に示すように、 HARQデータは、データ中継領域 D1〜D4を使用して無線基 地局 BSから中継局 RSを介して無線端末 MSに送信される(S71、 S72)。その HAR
Qデータの応答信号あるいは応答メッセージ (ACKZNACK)は、第 3及び第 4の信 号中継領域 S3、 S4を使用して無線基地局 BSに返される(S76、 S77)。
[0092] データ系情報と制御系情報の種別により、信号中継領域 S1〜S4で送受信される 制御信号あるいは制御メッセージなどの制御系情報と、データ中継領域 D1〜D4で 送受信されるユーザデータなどのデータ系情報とを振り分けるようにすればょ 、。振 り分けは、振り分け決定部 161により行われる。
[0093] これにより、すべての中継をデータ中継領域 D1〜D4で行う場合と比較して、再送 にかかる時間を短縮できる。
[0094] これ以外にも、例えば、無線端末 MSに関するチャネル情報や再送要求情報など を無線基地局 BSに送信する FAST FEEDBACKのデータについて信号中継領 域 S 1〜S4を使用して中継するようにしてもよ!、。
[0095] また、無線端末 MS全体で同一の制御信号を信号中継領域 S1〜S4を使用して中 ϋするようにしてちょい。
[0096] 更に、ダウンリンク方向については全てデータ中継領域 D1〜D4により送受信を行 い、アップリンク方向については全て信号中継領域 S1〜S4により送受信を行うように してちよい。
産業上の利用可能性
[0097] 本発明は、中継局を介して無線端末と無線基地局との間における無線通信に適用 して好適である。
Claims
[1] 中継局を介して無線端末と通信を行う無線基地局において、
中継局において復調、変調せずに送信される信号を含む信号中継領域と、中継局 にお ヽて復調、変調してから送信される信号を含むデータ中継領域を含む無線フレ ームを生成する無線フレーム生成部と、
前記生成した無線フレームを前記中継局に送信する送信部と
を備えることを特徴とする無線基地局。
[2] 前記信号中継領域における無線通信方式として、該無線基地局と該中継局との間 の回線品質と、該中継局と、該中継局力 の中継信号の受信先の無線端末との間の 回線品質のうち回線品質の低い方に従った無線通信方式が選択されることを特徴と する請求項 1記載に無線基地局。
[3] 前記データ中継領域における無線通信方式として、該無線基地局と該中継局との 間の回線品質に従った無線通信方式が選択されることを特徴とする請求項 1記載の 無線基地局。
[4] 前記無線フレーム生成部は、前記信号中継領域に振り分けるデータを決定する振 り分け決定部と、前記無線フレーム内における前記信号中継領域を決定する領域決 定部とを備えることを特徴とする請求項 1記載の無線基地局。
[5] 前記振り分け決定部は、制御系情報とデータ系情報の種別及び QoSクラスの種別 に応じて前記データを振り分けることを特徴とする請求項 4記載の無線基地局。
[6] 無線端末と無線基地局の通信を中継する中継局において、
信号中継領域とデータ中継領域とを含む無線フレームを受信する受信部と、 前記信号中継領域において受信した受信信号は、復調、変調せずに、送信し、前記 データ中継領域において受信した受信信号は、復調、変調してから送信する送信部 と、
を備えることを特徴とする中継局。
[7] 前記信号中継領域では同一無線フレームで前記受信データを送信し、前記データ 中継領域では後続する別の無線フレームで前記受信データを送信することを特徴と する請求項 7記載の中継局。
[8] 中継局を介して無線端末と無線基地局とで通信を行う無線中継システムにお 、て 前記無線基地局は、信号中継領域とデータ中継領域とを含む無線フレームを生成 する無線フレーム生成部と、前記生成した無線フレームを前記中継局に送信する送 信部とを備え、
前記中継局は、前記無線フレームを受信する受信部と、前記信号中継領域におい て受信した受信信号は、復調、変調せずに、送信し、前記データ中継領域において 受信した受信信号は、復調、変調してから送信する送信部とを備えた、
ことを特徴とする無線中継システム。
[9] 中継局を介して無線端末と無線基地局とで通信を行う無線中継方法において、 前記無線基地局において信号中継領域とデータ中継領域とを含む無線フレームを 生成し、該無線フレームを前記中継局に送信し、
前記中継局において、前記無線フレームを受信し、前記信号中継領域において受 信した受信信号は、復調、変調せずに、送信し、前記データ中継領域において受信 した受信信号は、復調、変調してから送信する、ことを特徴とする無線中継方法。
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