WO2009101817A1

WO2009101817A1 - 無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法

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Publication number: WO2009101817A1
Application number: PCT/JP2009/000577
Authority: WO
Inventors: Seigo Nakao; Ayako Horiuchi; Yoshiko Saito; Kenichi Miyoshi; Yoshikazu Ishii
Original assignee: Panasonic Corporation
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2009-08-20
Also published as: EP2244498A1; JPWO2009101817A1; US20100315956A1; BRPI0908454A2

Abstract

　リソースを効率的に利用すると共に、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制する無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法提供する。端末がリピーターを介して基地局と上り通信を開始する際、ＳＴ４０３において、基地局が端末に初回送信用リソースと再送用リソースとをＧｒａｎｔ１により同時に割り当てる。ＳＴ４０４において、リピーターが端末から送信されたＵＬデータの受信に成功すると、ＳＴ４０６において、リピーターは端末に割り当てられていた再送用リソースを用いて、端末から送信されたＵＬデータを基地局に中継する。

Description

無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法

　本発明は、無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。

　３ＧＰＰ－ＬＴＥ（3rd Generation Partnership Project-Long Term Evolution）では、下り回線（Downlink:ＤＬ）信号の送信にはＯＦＤＭが定義され、上り回線（Uplink:ＵＬ）信号の送信にはＳＣ－ＦＤＭＡ（Single Carrier FDMA）が定義されている。これは、移動体通信では、ＤＬ信号を送信する基地局（ｅＮＢ）には高い消費電力が許容されているが、ＵＬ信号を送信する端末（ＭＳ）には低い消費電力が要求されているため周波数利用効率、コンプレキシティ（Complexity）及びＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）等の観点から、ＤＬ及びＵＬのそれぞれに対して最適化を行った結果である。また、３ＧＰＰ－ＬＴＥでは、通常のセルラーシステムと同様に、全ての周波数スケジューリングを基地局が行っている。

　上記の通り、ｅＮＢの送信電力はＭＳの送信電力に比べて圧倒的に大きくできるため、通常、ＵＬ信号の品質がＤＬ信号の品質に比べて劣化しやすくなる。そこで、ＵＬ信号のみの中継機能を備え、コストを抑えたＵＬ中継器（Relay Node:ＲＮ）の利用が検討されている。図１は、ＵＬ信号を中継するＲＮの概念図を示す。図中のＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）は、ｅＮＢが送信するＤＬデータの割当情報（周波数帯、ＭＣＳ、データサイズ等）又はＭＳのＵＬデータが送信されるべきリソースに関する割当情報（周波数帯、ＭＣＳ、データサイズ等）を含む。なお、ここでのＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）は変調方式と符号化率を示すものとする。

　図１に示すように、ＲＮを含むシステムでは、ｅＮＢがターゲットＭＳに向けて直接ＤＬデータと共に、その割り当てに関する制御情報（ＤＬｇｒａｎｔと呼ぶ）を送信する。ただし、ＵＬデータに関してはＭＳの送信電力に制限があるため、ＭＳからのＵＬデータを一旦ＲＮに受信させ、ＲＮがそれを再生後、ｅＮＢに対して中継する。具体的には、ｅＮＢは上りリソースの割当信号（上り信号の送信許可情報：ＵＬＧｒａｎｔと呼ぶ）をＰＤＣＣＨにて直接ＭＳに送信する。ＭＳは受信したＵＬＧｒａｎｔから自身のＵＬデータを送信するリソースを確定し、ＲＮに向けてＵＬデータを送信する。ＲＮは受信したＵＬデータに対する応答信号（ＡＣＫ又はＮＡＣＫ）をＭＳに返すと共に、ＲＮからｅＮＢへの通信用に割り当てられたリソースを用いてＵＬデータを中継する。

　ここで、ＲＮを含まないシステム（ＭＳ１とｅＮＢが直接通信するシステム）における通信手順について図２及び図３を用いて説明する。図２は、ＭＳ１からｅＮＢへの信号伝送に成功した場合、すなわち、ｅＮＢがＡＣＫを送信する場合を示すシーケンス図であり、図３は、ＭＳ１からｅＮＢへの信号伝送に失敗した場合、すなわち、ｅＮＢがＮＡＣＫを送信する場合を示すシーケンス図である。

　図２及び図３において、ＭＳ１が信号の送信を開始するに際し、ＳＴ１１では、帯域割当要求（Scheduling Request:ＳＲ）をＭＳ１からｅＮＢに送信する。ＳＴ１２では、ＳＲを受け取ったｅＮＢからＭＳ１に帯域割当制御信号（Ｇｒａｎｔ１）をＰＤＣＣＨ等の物理チャネルを介して送信する。ＳＴ１３では、ＭＳ１がＧｒａｎｔ１を受け取ると、そのＧｒａｎｔ１によって指示される時間－周波数リソースを用いて上りデータを送信する。

　図２のＳＴ１４及び図３のＳＴ２１では、ｅＮＢが上りデータを受信すると、そのデータの復号の成否に対応してＡＣＫ又はＮＡＣＫをｅＮＢからＭＳに返す。ｅＮＢがＭＳ１から送信された信号の受信に失敗した場合には、ＭＳ１はシンクロナスＨＡＲＱ（Synchronous HARQ）により一定時間後（図３では８ｍｓ後）に再度信号を送信するため、ｅＮＢは８ｍｓ後に同じリソースを他の端末（ＭＳ２）に割り当てずに確保しておく必要がある。なお、ｅＮＢがＭＳ１から送信された信号の受信に成功した場合には、図２に示すように８ｍｓ後に同一リソースを他のＭＳ２に割り当ててもよい。

　このようなシンクロナスＨＡＲＱを用いることによって、ＭＳとｅＮＢ間の通信に再送が発生した場合でも、比較的情報量の大きいＧｒａｎｔ情報を再度作成及び送信することなく、データの再送制御が可能となるため、制御リソースの利用効率を高くすることができる。以下、ＭＳが初回にデータを送信してから、ＮＡＣＫを受け、データを再送するまでの時間（図３では８ｍｓ）をＲＴＴ（Round Trip Time）と呼ぶ。

　図４は、ｅＮＢとＭＳとのＲＮを介した通信手順を示すシーケンス図である。ただし、前述の通りＤＬ信号のカバレッジがＵＬ信号に対して広いため、ここでは、図１と同様、ＵＬ信号のみを中継するＵＬＲＮを仮定する。また、リソース管理を簡素化するため、ｅＮＢが全てのリソースを一元的に管理し、ＭＳに割り当てるものとする。

　ＭＳ１が信号の送信を開始する際には、ＳＴ３１では、ＳＲをＭＳ１からＲＮに送信し、ＳＴ３２では、更にＲＮがＳＲをｅＮＢに中継する。ＳＴ３３では、ＳＲを受け取ったｅＮＢは、例えば、ＰＤＣＣＨ等の物理チャネルを介してＭＳ１に直接Ｇｒａｎｔ１を送信する。ＳＴ３４では、ＭＳ１がＧｒａｎｔ１を受け取ると、その割当情報に従ってＵＬデータを送信する。ただし、ＵＬデータはｅＮＢで直接受信できないため、一旦ＲＮが受信し、復号の成否によってＡＣＫ又はＮＡＣＫをＭＳ１及びｅＮＢに送信するものとする。

　ＲＮがＭＳ１からの信号をエラーなく受信できた場合には、図４に示すように、ＳＴＴ３５において、ＲＮはＡＣＫをＭＳ１及びｅＮＢの双方に送信する。ｅＮＢはＲＮからＡＣＫを受け取ると、ＭＳ１からＲＮへのデータ伝送に成功したと判断し、ＲＮに対して中継を指示する。また、ＭＳ１の再送用リソースは利用されなくなるため、このリソースを例えば他の端末（ＭＳ２）に割り当てる。

　ＭＳ１からＲＮへの信号伝送に失敗した場合には、ＲＮはＭＳ１及びｅＮＢの双方にＮＡＣＫを送信する。ｅＮＢはＲＮからのＮＡＣＫを確認したら、シンクロナスＨＡＲＱによってＵＬデータをＭＳ１から再送させるため、ＭＳ１の再送用のリソースを確保しておく必要がある。

　ここで、ＲＮはＭＳ１がＵＬ周波数帯で送信する信号を受信し、ｅＮＢに対し同じくＵＬ周波数帯で送信しなければならない。このため、ここでは、ＭＳからＲＮへの上りリソース、及び、ＲＮからｅＮＢへの中継に関わる上りリソースは、図５に示すように、時間軸上でＭＳからＲＮへのリソースとＲＮからｅＮＢへのリソースがＴＤＤで使用されており、さらに周波数軸上でのリソース配置はディストリビュート（Distribute）配置されており、このリソースはｅＮＢの集中制御によってＭＳ又はＲＮに割り当てられると仮定する。このように、常に周波数ダイバーシチ効果を得ることができるチャネル配置を用いることによって、ｅＮＢがＭＳ１とＲＮ間のＵＬ伝播路情報、またはＲＮとｅＮＢ間のＵＬ伝播路情報を詳しく知らなくても、問題なくスケジューリングを行うことが可能となる。また、ＲＮから見た受信リソースと送信リソースはＴＤＤにて分けられているので、ＲＮが複数のＲＦを持つ必要がなく、ＲＮの構成が簡易となる。
3GPP TS 36.211 V8.0.0, "Physical Channels and Modulation (Release 8)," Sep. 2007

　前述のＲＮを含むシステムでは、図６に示すように、ＲＮの処理時間の都合により、シンクロナスＨＡＲＱにおけるＲＴＴを大きくする（図の例では１１ｍｓ）必要があり、再送が発生した場合にはデータの伝送遅延が大きくなる。この遅延はＱｏＳを満たさなくなる可能性がある。さらに、ｅＮＢがあるＭＳとＲＮを介して通信すると同時に他のＭＳとＲＮを介さずに通信する状況も考えられる。この場合、ｅＮＢは異なるＲＴＴを持つ複数のＭＳ（ＲＮを介すＭＳ:ＲＴＴ＝１１ｍｓ、ＲＮを介さないＭＳ:ＲＴＴ＝８ｍｓ）を管理することになり、スケジューラの制御が複雑になる。

　そこで、ｅＮＢ配下のＭＳはＲＴＴを一定とするべく、ＭＳがＲＮを介す場合にもＲＴＴを８ｍｓに保つように、ｅＮＢが一度に初回送信用リソースと再送用リソースを確保してＧｒａｎｔ１を送信する方法が挙げられる。この場合、図７及び図８に示すように、ｅＮＢがＲＮを介して通信するＭＳ１にあるリソースを割り当てる際に、ＭＳ１の再送用リソースも併せて確保する。図７及び図８に示すように、ＲＮはＭＳ１から送信された信号の受信の成否に応じてＡＣＫ又はＮＡＣＫを送信し、ｅＮＢがＭＳ１からＲＮへの信号伝送に成功したと認識した時点で、ｅＮＢはＲＮに対して中継用リソースを新たに割り当てる。すなわち、ｅＮＢへのＡＣＫは中継データに対するＳＲの役割も有する。

　このようなシーケンスにより、図７に示すように、ＭＳ１がＲＮとの通信に失敗した場合でも、ＭＳ１は８ｍｓ後にデータを再送することができる。しかしながら、図８に示すように、ＭＳ１がＲＮとの通信に成功した場合には、再送用リソースが使われず、リソースの無駄が発生する。すなわち、リソースの効率的な利用と、データ遅延の抑制及びシステムのコンプレキシティの抑制とはトレードオフの関係にある。

　本発明の目的は、リソースを効率的に利用すると共に、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制する無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供することである。

　本発明の無線通信中継局装置は、無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、前記誤り判定手段によって誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継手段と、を具備する構成を採る。

　本発明の無線通信基地局装置は、無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当手段と、割り当てられた前記初回送信用リソース及び前記再送用リソースを前記無線通信端末装置に送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

　本発明の無線通信システムは、無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当手段と、割り当てられた前記初回送信用リソース及び前記再送用リソースを前記無線通信端末装置に送信する送信手段と、を有する無線通信基地局装置と、割り当てられた初回送信用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から無線通信中継局装置に信号を送信する送信手段を有する無線通信端末装置と、前記無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、前記誤り判定手段によって誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継手段と、を有する無線通信中継局装置と、を具備する構成を採る。

　本発明の無線通信方法は、無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当工程と、割り当てられた初回送信用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から無線通信中継局装置に信号を送信する送信工程と、前記無線通信中継局装置が無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継工程と、を具備するようにした。

　本発明によれば、リソースを効率的に利用すると共に、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制することができる。

ＵＬ信号を中継するＲＮを示す概念図ＲＮを含まないシステムにおける通信手順を示すシーケンス図ＲＮを含まないシステムにおける通信手順を示すシーケンス図ｅＮＢとＭＳとのＲＮを介した通信手順を示すシーケンス図時間－周波数リソースの割り当て例を示す図ＲＴＴを大きくした場合のｅＮＢとＭＳとのＲＮを介した通信手順を示すシーケンス図ｅＮＢが一度に初回送信用リソースと再送用リソースを確保する場合のｅＮＢとＭＳとのＲＮを介した通信手順を示すシーケンス図ｅＮＢが一度に初回送信用リソースと再送用リソースを確保する場合のｅＮＢとＭＳとのＲＮを介した通信手順を示すシーケンス図本発明の実施の形態１に係る基地局の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る端末の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係るリピーターの構成を示すブロック図図９に示した基地局、図１０に示した端末及び図１１に示したリピーターの通信手順を示すシーケンス図図９に示した基地局、図１０に示した端末及び図１１に示したリピーターの通信手順を示すシーケンス図リピーターが端末から送信された信号の受信成否を示す応答信号を基地局に送信しない場合の説明に供する図本発明の実施の形態２に係る基地局、端末及びリピーターの通信手順を示すシーケンス図本発明の実施の形態２に係る基地局、端末及びリピーターの通信手順を示すシーケンス図

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

　（実施の形態１）
　本発明の実施の形態１に係る基地局の構成について、図９を用いて説明する。この基地局において、リソース割当部１０１は、ＵＬデータの初回送信用リソースと再送用リソースとを端末に同時に割り当て、リソース割当結果を制御情報生成部１０２、マッピング部１０５、抽出部１１３及び復号部１１５に出力する。

　制御情報生成部１０２は、リソース割当部１０１から出力されたリソース割当結果を通知する制御情報を端末毎、リピーター（中継局）毎に生成して符号化部１０３に出力する。なお、端末毎及び中継局毎の制御情報には、制御情報の宛先となる端末又は中継局を示すＩＤ情報が含まれる。例えば、制御情報の宛先の端末のＩＤ番号でマスキングされたＣＲＣビットが端末ＩＤ情報として制御情報に含まれる。

　符号化部１０３は、図示せぬ制御部等から入力される符号化率情報に従って、制御情報生成部１０２から出力された制御情報を符号化して変調部１０４に出力し、変調部１０４は、符号化部１０３から出力された制御情報を変調してマッピング部１０５に出力する。

　マッピング部１０５は、ＵＬデータのリソース割当結果に基づいて、変調部１０４から出力された制御情報又は変調部１１８から出力された応答信号を周波数リソース、すなわち、サブキャリアにマッピングし、マッピングした信号をＩＦＦＴ部１０６に出力する。

　ＩＦＦＴ部１０６は、マッピング部１０５から出力された信号に対してＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）を行ってＯＦＤＭシンボルを生成し、ＣＰ付加部１０７に出力する。ＣＰ付加部１０７は、ＩＦＦＴ部１０６から出力されたＯＦＤＭシンボルの後尾部分と同じ信号をＣＰ（Cyclic Prefix）としてＯＦＤＭシンボルの先頭に付加し、無線送信部１０８に出力する。無線送信部１０８は、ＣＰ付加部１０７から出力されたＯＦＤＭシンボルに対してＤ／Ａ変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を行ってアンテナ１０９から端末へ送信する。

　一方、無線受信部１１０は、リピーターから送信されたＵＬデータをアンテナ１０９を介して受信し、ＵＬデータに対しダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を行い、ＣＰ除去部１１１に出力する。

　ＣＰ除去部１１１は、無線受信部１１０から出力されたＵＬデータに付加されているＣＰを除去してＦＦＴ部１１２に出力し、ＦＦＴ部１１２は、ＣＰ除去部１１１から出力されたＵＬデータに対しＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行って、抽出部１１３に出力する。

　抽出部１１３は、リソース割当部１０１からのリソース割り当て情報に従って、ＦＦＴ部１１２から出力された信号のうち、リピーターに割り当てた周波数成分を抽出して等化部１１４に出力し、等化部１１４は、抽出部１１３から出力されたＵＬデータを等化し、復号部１１５に出力する。

　復号部１１５は、リソース割当部１０１から出力されたＵＬデータのリソース割当結果に基づいて、等化部１１４から出力されたＵＬデータを復号してＣＲＣ部１１６に出力し、ＣＲＣ部１１６は、復号部１１５から出力されたＵＬデータのＣＲＣ演算を行う。ＣＲＣ部１１６は、ＣＲＣ演算の結果、誤り無しであればＡＣＫを、誤りがあった場合にはＮＡＣＫを符号化部１１７に出力する。

　符号化部１１７は、ＣＲＣ部１１６から出力された応答信号（ＡＣＫ又はＮＡＣＫ）を符号化して変調部１１８に出力し、変調部１１８は、符号化部１１７から出力された応答信号を変調してマッピング部１０５に出力する。

　次に、本発明の実施の形態１に係る端末の構成について、図１０を用いて説明する。この端末において、無線受信部２０２は、図９に示した基地局からの制御情報、またはリピーターからの応答信号を含むＯＦＤＭシンボルをアンテナ２０１を介して受信し、ＯＦＤＭシンボルに対しダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を行い、ＣＰ除去部２０３に出力する。ＣＰ除去部２０３は、無線受信部２０２から出力されたＯＦＤＭシンボルに付加されているＣＰを除去してＦＦＴ部２０４に出力する。

　ＦＦＴ部２０４は、ＣＰ除去部２０３から出力されたＯＦＤＭシンボルに対してＦＦＴを行って複数のサブキャリアにマッピングされている制御情報又はリピーターからの応答信号を得て、それらを抽出部２０５に出力する。抽出部２０５は、ＦＦＴ部２０４から出力された複数のサブキャリアから制御情報又は応答信号を抽出し、制御情報を復調部２０６に出力し、応答信号を復調部２１０に出力する。

　復調部２０６は、抽出部２０５から出力された制御情報を復調して復号部２０７に出力し、復号部２０７は、復調部２０６から出力された制御情報を復号して判定部２０８に出力する。

　判定部２０８は、復号部２０７から出力された制御情報が自局宛の制御情報であるか否かをブラインド判定する。例えば、判定部２０８は、自局のＩＤ番号でＣＲＣビットをデマスキングすることによりＣＲＣ＝ＯＫ（誤り無し）となった制御情報を自局宛の制御情報であると判定する。判定部２０８は、自局宛の制御情報、すなわち、自局に対するＵＬデータのリソース割当結果を制御部２０９に出力する。また、判定部２０８は、自局に対するＵＬデータのリソースに一対一で対応付けられ、ＲＮからの応答信号に関するリソース情報を抽出部２０５に出力する。

　制御部２０９は、判定部２０８から出力された自局宛の制御情報に基づいて、周波数マッピング部２１８にＵＬデータを送信すべきリソースを指示すると共に、符号化部２１４及び変調部２１６に対しＭＣＳを指示する。また、制御部２０９は、ＵＬデータの再送が発生した場合、前回のＵＬデータ送信からＲＴＴ後のタイミングで、再送制御部２１５に対しＵＬデータを再送するように指示する。

　復調部２１０は、抽出部２０５から出力された応答信号を復調して復号部２１１に出力し、復号部２１１は、復調部２１０から出力された応答信号を復号して判定部２１２に出力する。

　判定部２１２は、復号部２１１から出力された応答信号がＡＣＫかＮＡＣＫかを判定し、判定結果を再送制御部２１５に出力する。

　送信データ生成部２１３は、基地局に送信する送信データ（ＵＬデータ）を生成して符号化部２１４に出力し、符号化部２１４は、制御部２０９から出力されたＭＣＳ（符号化率）に従って、送信データ生成部２１３から出力されたＵＬデータを符号化し、再送制御部２１５に出力する。

　再送制御部２１５は、初回送信時には、符号化部２１４から出力されたＵＬデータを保持すると共に変調部２１６に出力する。再送制御部２１５は、判定部２１２からＡＣＫが通知されるまでＵＬデータを保持し、ＡＣＫが通知されると保持していたＵＬデータを破棄する。また、再送制御部２１５は、判定部２１２からＮＡＣＫが通知された場合、保持したＵＬデータのうち、そのＮＡＣＫに対応するＵＬデータを制御部２０９から指示されたタイミング（前回のＵＬデータ送信からＲＴＴ後）で変調部２１６に出力する。

　変調部２１６は、制御部２０９から出力されたＭＣＳ（変調方式）に従って、再送制御部２１５から出力されたＵＬデータを変調してＦＦＴ部２１７に出力し、ＦＦＴ部２１７は、変調部２１６から出力されたＵＬデータにＦＦＴを行って、時間領域のＵＬデータを周波数領域に変換し、周波数マッピング部２１８に出力する。

　周波数マッピング部２１８は、ＦＦＴ部２１７から出力された周波数領域のＵＬデータを制御部２０９から出力されたリソース（帯域）にマッピングし、ＩＦＦＴ部２１９に出力する。ＩＦＦＴ部２１９は、周波数マッピング部２１８から出力された信号にＩＦＦＴを行い、周波数領域の信号を時間領域に変換してＣＰ付加部２２０に出力する。

　ＣＰ付加部２２０は、ＩＦＦＴ部２１９から出力された信号にＣＰを付加して無線送信部２２１に出力し、無線送信部２２１は、ＣＰ付加部２２０から出力された信号にＤ／Ａ変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ２０１からリピーターへＵＬ信号を送信する。

　次に、本発明の実施の形態１に係るリピーターの構成について、図１１を用いて説明する。無線受信部（ＤＬ周波数）３０２は、図９に示した基地局から送信された制御信号又はリピーターに対する応答信号を含むＯＦＤＭシンボルをアンテナ３０１を介して受信し、受信したＯＦＤＭシンボルにダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を行って、ＣＰ除去部３０３に出力する。ＣＰ除去部３０３は、無線受信部３０２から出力されたＯＦＤＭシンボルに付加されているＣＰを除去してＦＦＴ部３０４に出力する。

　ＦＦＴ部３０４は、ＣＰ除去部３０３から出力されたＯＦＤＭシンボルにＦＦＴを行って、複数のサブキャリアにマッピングされている制御情報又は応答信号を得て、それらを抽出部３０５に出力する。抽出部３０５は、ＦＦＴ部３０４から出力された複数のサブキャリアから制御情報又は応答信号を抽出し、制御情報を復調部３０６に出力し、応答信号を復調部３１０に出力する。

　復調部３０６は、抽出部３０５から出力された制御情報を復調して復号部３０７に出力し、復号部３０７は、復調部３０６から出力された制御情報を復号して判定部３０８に出力する。

　判定部３０８は、復号部３０７から出力された制御情報が自局の配下に存在する端末宛の制御情報であるかまたは自局宛の制御情報であるかをブラインド判定する。例えば、判定部３０８は、自局の配下に存在する端末のＩＤ番号でＣＲＣビットをデマスキングすることによりＣＲＣ＝ＯＫ（誤り無し）となった制御情報を自局の配下に存在する端末宛の制御情報であると判定し、自局のＩＤ番号でＣＲＣビットをデマスキングすることによりＣＲＣ＝ＯＫ（誤り無し）となった制御情報を自局宛の制御情報であると判定する。判定部３０８は、自局の配下に存在する端末宛の制御情報、すなわち、自局の配下の端末に対するＵＬデータのリソース割当結果（リピーターが端末から受信すべきリソース）及び自局に対するＵＬデータのリソース割当結果（リピーターが端末からのデータを中継すべきリソース）を制御部３０９に出力する。また、判定部３０８は、自局の配下の端末に対するＵＬデータのリソースに一対一で対応付けられ、自局が送信すべき応答信号に関するリソース情報をマッピング部３２２に出力すると共に、自局に対するＵＬデータのリソースに一対一で対応付けられ、基地局からの応答信号に関するリソース情報を抽出部３０５に出力する。

　制御部３０９は、自局の配下に存在する端末宛の制御情報の内容から、端末がＵＬデータを送信するであろうリソース情報及びＭＣＳ情報を抽出し、リソース情報を抽出部３１６に出力し、ＭＣＳ情報を復号部３１８に出力する。また、制御部３０９は、判定部３０８から出力された自局宛の制御情報に基づいて、周波数マッピング部３３１にＵＬデータを送信すべきリソースを指示すると共に、符号化部３２７及び変調部３２９にＭＣＳを指示する。また、制御部３０９は、ＵＬ中継データの再送が発生した場合、再送制御部３２８に対しＵＬ中継データを再送するタイミングを指示する。

　一方、復調部３１０は、抽出部３０５から出力された応答信号、すなわち、上り中継信号に対する基地局からの応答信号を復調して復号部３１１に出力し、復号部３１１は、復調部３１０から出力された応答信号を復号して判定部３１２に出力する。

　判定部３１２は、復号部３１１から出力された応答信号がＡＣＫかＮＡＣＫかを判定し、判定結果を再送制御部３２８に出力する。

　無線受信部（ＵＬ周波数）３１３は、図１０に示した端末から送信されたＵＬデータをアンテナ３０１を介して受信し、受信したＵＬデータにダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を行って、ＣＰ除去部３１４に出力する。

　ＣＰ除去部３１４は、無線受信部３１３から出力されたＵＬデータに付加されているＣＰを除去してＦＦＴ部３１５に出力し、ＦＦＴ部３１５は、ＣＰ除去部３１４から出力されたＵＬデータにＦＦＴを行って、抽出部３１６に出力する。

　抽出部３１６は、制御部３０９から出力されたリソース情報に従って、ＦＦＴ部３１５から出力されたＵＬデータのうち、自局の配下の端末に割り当てられた周波数成分を抽出して等化部３１７に出力し、等化部３１７は、抽出部３１６から出力されたＵＬデータを等化し、復号部３１８に出力する。

　復号部３１８は、等化部３１７から出力されたＵＬデータを復号してＣＲＣ部３１９に出力し、ＣＲＣ部３１９は、復号部３１８から出力されたＵＬデータのＣＲＣ演算を行う。ＣＲＣ部３１９は、ＣＲＣ演算の結果、誤り無しであればＡＣＫを、誤りがあった場合にはＮＡＣＫを符号化部３２０及び中継制御部３２６に出力する。また、ＣＲＣ部３１９は、ＵＬデータに誤り無しと判定した場合、ＵＬデータを中継制御部３２６に出力する。

　符号化部３２０は、ＣＲＣ部３１９から出力された応答信号（ＡＣＫ又はＮＡＣＫ）を符号化して変調部３２１に出力し、変調部３２１は、符号化部３２０から出力された応答信号を変調してマッピング部３２２に出力する。

　マッピング部３２２は、変調部３２１から出力された応答信号を判定部３０８から指示された周波数リソース、すなわち、サブキャリアにマッピングし、マッピングした信号をＩＦＦＴ部３２３に出力し、ＩＦＦＴ部３２３は、マッピング部３２２から出力された信号にＩＦＦＴを行って、ＣＰ付加部３２４に出力する。

　ＣＰ付加部３２４は、ＩＦＦＴ部３２３から出力された信号にＣＰを付加して無線送信部（ＤＬ周波数）３２５に出力し、無線送信部（ＤＬ周波数）３２５は、ＣＰ付加部３２４から出力された信号にＤ／Ａ変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ３０１から端末へ送信する。

　中継制御部３２６は、ＣＲＣ部３１９からＡＣＫ及びＵＬデータを受けると、ＵＬデータを保持する。また、制御部３０９からの指示により、保持したＵＬデータを符号化部３２７に出力する。

　符号化部３２７は、制御部３０９から出力されたＭＣＳ（符号化率）に従って、ＵＬ中継データを符号化して再送制御部３２８に出力する。

　再送制御部３２８は、初回ＵＬデータ中継送信時には、符号化部３２７から出力されたＵＬデータを保持すると共に、変調部３２９に出力する。再送制御部３２８は、判定部３１２からＡＣＫが通知されるまでＵＬデータを保持し、ＡＣＫが通知されると保持していたＵＬデータを破棄する。また、再送制御部３２８は、判定部３１２からＮＡＣＫが通知された場合、保持したＵＬ中継データのうち、そのＮＡＣＫに対応するＵＬ中継データを制御部３０９から指示されたタイミングで変調部３２９に出力する。

　変調部３２９は、制御部３０９から出力されたＭＣＳ（変調方式）に従って、再送制御部３２８から出力されたＵＬ中継データを変調してＦＦＴ部３３０に出力し、ＦＦＴ部３３０は、変調部３２９から出力されたＵＬ中継データにＦＦＴを行って、時間領域のＵＬ中継データを周波数領域に変換し、周波数マッピング部３３１に出力する。

　周波数マッピング部３３１は、ＦＦＴ部３３０から出力された周波数領域のＵＬ中継データを制御部３０９から出力されたリソース（帯域）にマッピングし、ＩＦＦＴ部３３２に出力する。

　ＩＦＦＴ部３３２は、周波数マッピング部３３１から出力された信号にＩＦＦＴを行って、ＣＰ付加部３３３に出力する。

　ＣＰ付加部３３３は、ＩＦＦＴ部３３２から出力された信号にＣＰを付加して無線送信部（ＵＬ周波数）３３４に出力し、無線送信部（ＵＬ周波数）３３４は、ＣＰ付加部３３３から出力された信号にＤ／Ａ変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ３０１から基地局へ送信する。

　次に、上述した基地局、端末及びリピーターの通信手順について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２及び図１３において、端末が信号の送信を開始するに際し、ＳＴ４０１では、帯域割当要求（Scheduling Request:ＳＲ）が端末からリピーターに送信され、ＳＴ４０２では、リピーターはＳＲを基地局に中継する。

　ＳＴ４０３では、ＳＲを受け取った基地局は、端末に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当て、この割り当てを示すＧｒａｎｔ１を端末に直接送信する。このとき、基地局から送信されたＧｒａｎｔ１がリピーターに捕捉され、リピーターはＧｒａｎｔ１の内容を認識するものとする。ＳＴ４０４では、Ｇｒａｎｔ１を受け取った端末がその割当情報に従ってＵＬデータをリピーターに送信する。

　リピーターは、端末から送信されたＵＬデータを誤りなく受信できた場合には、図１２のＳＴ４０５に示すように、端末及び基地局の双方にＡＣＫを送信する。リピーターからＡＣＫを受けた端末は再送を行わず、この再送用のリソースはリピーターによって使用される。すなわち、リピーターが端末から送信されたＵＬデータの受信に成功した場合（ＣＲＣ＝ＯＫの場合）、ＳＴ４０６では、端末からの信号を受けた同一のリソース（基地局から送信されたＧｒａｎｔ１を捕捉し、Ｇｒａｎｔ１から認識した情報）を用いて、８ｍｓ後に基地局にＵＬデータを中継する。この際、自局の配下の端末から受けたＭＣＳと同一のＭＣＳを用いる。

　また、基地局は、端末からリピーターへの通信に対応するＡＣＫをリピーターから受け取った場合、端末の再送用に確保しておいたリソースがリピーターによって使用されると判断し、リピーターからの中継信号を受信する。

　一方、リピーターは、端末から送信されたＵＬデータに誤りがあった場合には、図１３のＳＴ５０１に示すように、端末及び基地局の双方にＮＡＣＫを送信する。ＳＴ５０２では、リピーターからＮＡＣＫを受けた端末が、最初のデータを送信してから８ｍｓ後に同一周波数リソースを用いて上りデータを再送し、リピーターはその信号を受信する。また、端末からリピーターへの通信に対応するＮＡＣＫを基地局がリピーターから受け取った場合、このＵＬデータに対して３回目の送信（２回目の再送）が発生する可能性を考慮し、３回目（１６ｍｓ後）の同一上りリソースを確保しておく。

　なお、基地局は、リピーターから送信されたＵＬデータ（中継データ）の受信成否に応じてＤＬチャネルにてＡＣＫ又はＮＡＣＫを送信し、リピーターは無線受信部（ＤＬ周波数）を介して基地局からＡＣＫ又はＮＡＣＫを受信する。これにより、リピーターと基地局との間の再送制御を行う。

　このように実施の形態１によれば、端末がリピーターを介して基地局と上り通信を開始する際、基地局が端末に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当て、リピーターが端末から送信されたＵＬデータの受信に成功すると、リピーターは端末に割り当てられていた再送用リソースを用いて、端末から送信されたＵＬデータを基地局に中継することにより、再送が行われない場合でも再送用リソースを中継用に用いるので、リソースを効率的に利用することができ、また、リピーターを介しているか否かにかかわらず端末毎にＲＴＴを変える必要がないので、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制することができる。

　なお、リピーターは端末から送信された信号の受信成否を示す応答信号（ＡＣＫ又はＮＡＣＫ）を基地局に送信しなくてもよい。この場合について、図１４を用いて説明する。リピーターが端末から送信された信号の受信に成功すると、リピーターは端末に対してＡＣＫを返すと共に、端末から信号を受けた８ｍｓ後にＵＬデータを中継する。リピーターが端末からの信号受信に失敗すると、リピーターは端末に対してＮＡＣＫを送信する。

　基地局は、端末による送信から８ｍｓ後の同一リソースが端末に利用されたのか、リピーターに利用されたのかを受信時に判定することによって、端末とリピーター間の通信が成功したかどうかを判断する。すなわち、端末からリピーターへの通信の成否に関連するＡＣＫ又はＮＡＣＫが暗示的に基地局に伝達される。

　この基地局でのＡＣＫ／ＮＡＣＫ判定は、例えば、基地局側での受信電力による判定（リピーターが送信した場合の電力＞端末が送信した場合の電力）、またはＰＤＣＣＨと同様の方法（ＣＲＣに対してＩＤによるマスキングを行う方法）でも実現できる。これにより、リピーターが基地局に送信する応答信号（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を削減でき、リソース使用効率をさらに向上させることができる。

　なお、本実施の形態では、リピーターが端末の再送用リソースを使って、基地局に中継する場合、端末が用いたＭＣＳと同一のＭＣＳを使って信号を中継すると説明したが、リピーターと基地局の間の伝播路状況が、端末とリピーターの間の伝播路状況に対して良好な場合には、リピーターの判断で端末が用いたＭＣＳと異なるＭＣＳをリピーターが用いてもよい。このとき、基地局は、リピーターが用いたＭＣＳをブラインド判定する。例えば、基地局は複数のＭＣＳ候補を用いてリピーターからの信号を復号し、ＣＲＣ＝ＯＫとなったときに当該ＭＣＳが用いられていると判断する。

　また、本実施の形態では、データの再送と表記したが、これは同一データを送信することを指すだけではなく、例えば、１回目にデータとパリティービットの一部を送信し、２回目には１回目と異なるパリティービットを送信するような再送制御方法も含む。すなわち、本発明は再送制御方法に限定されるものではない。

　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２に係る基地局、端末及びリピーターの構成は、実施の形態１の図９、図１０及び図１１に示した構成とそれぞれ同様であるので、図９～図１１を援用し、その詳細な説明は省略する。

　本発明の実施の形態２に係る基地局、端末及びリピーターの通信手順について、図１５及び図１６を用いて説明する。図１５及び図１６のＳＴ４０５に示すように、端末がリピーターからＵＬ信号に関するＡＣＫを受け取った場合には、この端末が再送用に確保されたリソースを用いて、基地局との新たなシグナリングを介することなく新たなデータを送信する。

　端末がリピーターからＮＡＣＫを受け取った場合には、シンクロナスＨＡＲＱにより８ｍｓ後にデータを再送するが、端末がリピーターからＡＣＫを受け取った場合には、８ｍｓ後の再送用リソースが空きになると判断できるため、ＳＴ７０１では、端末はＳＴ４０４において送信したＵＬデータとは異なる他のデータ（例えば、新規データ、他のＨＡＲＱプロセス番号を持つ再送データ）を送信する。これにより、信号送信前に必要とするＳＲを削減することができる。

　リピーターは、端末にＡＣＫを送信した時点で、端末がＵＬデータを送信した８ｍｓ後に他のデータを送信することが予想できるため、その他のデータを受信することができる。ただし、図１６に示すように、リピーターがＳＴ７０１の他のＵＬデータの受信に失敗し、ＳＴ８０１においてリピーターから端末にＮＡＣＫが送信された場合、端末がリピーターに向けて送った他のＵＬデータに対して、基地局は再送用リソースを確保していないため、端末はシンクロナスＨＡＲＱによる再送は行わず、次の割り当て信号を待つ。これにより、端末の信号伝送効率を向上させることができる。

　また、リピーターは、図１５のＳＴ７０２に示すように、端末がＳＴ７０１において送ってきた他のＵＬデータの受信に成功すれば、中継のためのリピーター用ＳＲを基地局に送信し、他のＵＬデータの受信に失敗すれば、このデータの再送のため、端末用ＳＲを基地局に送信してもよい。

　このように実施の形態２によれば、端末がリピーターを介して基地局と上り通信を開始する際、基地局が端末に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当て、リピーターが端末から送信されたＵＬデータの受信に成功すると、端末は割り当てられていた再送用リソースを用いて、新たなデータを送信することにより、再送が行われない場合でも再送用リソースを新規データ送信用に用いるので、リソースを効率的に利用することができ、また、リピーターを介しているか否かにかかわらず端末毎にＲＴＴを変える必要がないので、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制することができる。

　なお、本実施の形態では、端末が独自に異なるデータを送るとしたが、当該リソースを用いて、この異なるデータに対するＳＲを送信してもよい。これにより、当該リソースをＳＲ送信のために有効利用でき、かつ、基地局での再送指示を簡易に保つことができる。

　（実施の形態３）
　本発明の実施の形態３では、実施の形態１に示した動作と実施の形態２に示した動作とを切り替える場合について説明する。

　本発明の実施の形態３に係る基地局、端末及びリピーターの構成は、実施の形態１の図９、図１０及び図１１に示した構成とそれぞれ同様であるので、図９～図１１を援用し、その詳細な説明は省略する。ただし、端末の制御部２０９及びリピーターの中継制御部３２６には、端末からリピーターへの通信に成功した場合に、用意されていた再送用リソースをリピーターの中継に用いるように指示を受けたのか、端末からの新しいデータ送信に用いるように指示を受けたのかが保持されている。

　用意されていた再送用リソースをリピーターの中継に用いるように指示されていた場合、リピーターの中継制御部３２６は、端末からの受信に成功した際に、用意されていた再送用リソースを使って中継送信するように制御する。

　一方、用意されていた再送用リソースを端末からの新しいデータ送信に用いるように指示されていた場合、リピーターの中継制御部３２６は、端末からの受信に成功した際に、再送用リソースを取り出すように抽出部３１６に指示し、端末からの受信を行えるように動作すると同時に、ＡＣＫを端末に送信する。また、端末は、リピーターからＡＣＫを受け取ると、制御部２０９が送信データ生成部２１３に対し、新たなデータを生成するよう指示し、新たなＵＬデータが送信される。

　このように実施の形態３によれば、基地局からの指示によって、再送用リソースを中継に用いるか、端末からの新しいデータ送信に用いるか切り替えることにより、システムの効率を向上させることができる。

　なお、本実施の形態では、基地局からの指示によって再送用リソースの用い方が決定されている場合について説明したが、端末とリピーターの状況によって再送用リソースの用い方を切り替えるようにしてもよい。

　なお、上記各実施の形態では、再送に用いられる時間・周波数リソース及びＭＣＳが初回送信と同一（Non adaptive HARQ）としたが、再送時に異なるリソース及びＭＣＳを用いてもよい（Adaptive HARQ）。この場合は、基地局側で再送用リソースを明示的に示す必要があるが、この再送用リソース情報は、例えば、基地局が送信するＧｒａｎｔ１に合わせて送信される。

　また、上記各実施の形態では、基地局からのリソース割り当ての制御情報（Ｇｒａｎｔ１）が直接端末に届くとしたが、リピーターがＧｒａｎｔの中継を行ってもよい。これにより、下り制御信号の品質が改善できる。

　なお、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

　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、一部又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、専用回路又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・プロセッサを利用してもよい。

　さらには、半導体技術の進歩又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。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

　２００８年２月１４日出願の特願２００８－０３３５５２の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

　本発明にかかる無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法は、リソースを効率的に利用すると共に、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制することができ、例えば、移動通信システム等に適用できる。

Claims

　無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、
　前記誤り判定手段によって誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継手段と、
　を具備する無線通信中継局装置。
　前記中継手段は、前記誤り判定手段によって誤りなしと判定された場合、前記無線通信基地局装置へのＡＣＫの送信を省略する請求項１に記載の無線通信中継局装置。
　無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当手段と、
　割り当てられた前記初回送信用リソース及び前記再送用リソースを前記無線通信端末装置に送信する送信手段と、
　を具備する無線通信基地局装置。
　前記リソース割当手段は、無線通信中継局装置から誤りありを示す通知を受けた場合、前記無線通信端末装置に再送用リソースをさらに割り当てる請求項３に記載の無線通信基地局装置。
　無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当手段と、
　割り当てられた前記初回送信用リソース及び前記再送用リソースを前記無線通信端末装置に送信する送信手段と、
　を有する無線通信基地局装置と、
　割り当てられた初回送信用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から無線通信中継局装置に信号を送信する送信手段を有する無線通信端末装置と、
　前記無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、
　前記誤り判定手段によって誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継手段と、
　を有する無線通信中継局装置と、
　を具備する無線通信システム。
　無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当工程と、
　割り当てられた初回送信用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から無線通信中継局装置に信号を送信する送信工程と、
　前記無線通信中継局装置が前記無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、
　誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継工程と、
　を具備する無線通信方法。