WO2011021394A1 - 無線通信基地局装置、小規模無線通信基地局装置、無線通信端末装置、無線送信方法、無線中継方法及び無線受信方法 - Google Patents

無線通信基地局装置、小規模無線通信基地局装置、無線通信端末装置、無線送信方法、無線中継方法及び無線受信方法 Download PDF

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Definitions

  • the error correction encoding unit 202 performs error correction encoding on the transmission data output from the transmission data generation unit 201 and outputs the encoded data to the data modulation unit 203.
  • the synchronization unit 212 performs timing synchronization for performing FFT on the reception signal output from the reception RF unit 211, and outputs the reception signal whose timing is synchronized to the GI removal unit 213.
  • the transmission may be performed using another radio frequency.
  • the frequency component of the FSS use band is not included in the radio signal transmitted to terminal B (second terminal)
  • remapping by subcarrier remapping section 106 is unnecessary.
  • the signal up-converted to two different radio frequencies may be directly transmitted simultaneously to the terminal A (first terminal) without going through the relay station, but the terminal A demodulates this. It is necessary to prepare reception RF units for two radio frequencies. If the terminal has a plurality of reception RF units, the price of the terminal becomes expensive and power consumption increases, which is not preferable.
  • a signal transmitted from the base station to the terminal B (second terminal) and a signal transmitted from the base station to the terminal A (first terminal) use different radio frequencies, and the terminal B (second terminal) to the terminal.
  • a (first terminal) the same radio frequency as that used when transmitting from the base station to terminal A (first terminal) is used, so that the terminal can be made inexpensive and the power consumption of the terminal can be reduced. It is done.
  • the handover execution determining unit 501 acquires the reception quality information of the own cell and neighboring cells transmitted from the terminal, determines whether to perform the terminal handover based on the acquired reception quality information, In the case of performing a handover, it is determined to which cell the handover is to be performed. When it is determined that the handover is to be performed, the handover execution determining unit 501 notifies the inter-base station communication unit 502 and the control information generating unit 113 of the handover destination cell. At this time, the handover execution determining unit 501 assumes that the terminal selected as the relay station is notified from the relay station selecting unit 112, and also applies the relay method to the inter-base station communication unit 502. Notice.
  • frequency sharing between the IMT-Advanced system and the FSS system has been described as an example.
  • the present invention is not limited to these systems.
  • a signal transmitted over a wide range such as a DL of a cellular system, does not include the frequency used by another system. Can be avoided.
  • the frequency used by another system is used, but if the distance between the relay terminal and the communicating terminal is close, the transmission output at the time of relay may be small, so interference with other systems Can be reduced.

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Abstract

　周波数帯域を共用する異なる通信システムへの干渉を抑制しつつ、自システムのスループット低下を抑制する。ＳＴ３０２では、基地局が端末Ｂを中継局として選択し、ＳＴ３０５では、基地局がＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号とＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号とに分離し、また、分離したＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号をＦＳＳ使用帯域外のサブキャリアに再マッピングする。ＳＴ３０６では、分離したＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号と、再マッピングしたＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号とを区別して同時に送信する。ＳＴ３０８では、端末Ｂが基地局から送信された信号をＦＳＳ使用帯域内のサブキャリアに再マッピングして、ＳＴ３０９において端末Ａに転送する。ＳＴ３１０では、端末Ｂから転送された信号と、基地局から送信された信号とを端末Ａが合成し、復号する。

Description

無線通信基地局装置、小規模無線通信基地局装置、無線通信端末装置、無線送信方法、無線中継方法及び無線受信方法
　本発明は、周波数帯域を共用する異なる無線通信システムに与える干渉を低減する無線通信基地局装置、小規模無線通信基地局装置、無線通信端末装置、無線送信方法、無線中継方法及び無線受信方法に関する。
　２００７年末に開催された世界無線通信会議（WRC-07）にて、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄの移動通信サービス用に新たな周波数帯の割り当てが行われた。これにより、世界１００カ国以上の国々が３．４～３．６ＧＨｚ帯をＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄのサービスに使用することを表明し、この周波数帯は事実上の移動通信用国際周波数となった。
　この帯域は、Ｃ－ｂａｎｄと呼ばれ、依然として固定衛星通信（FSS: Fixed Satellite Service）において活用されており、主に降雨減衰の激しい赤道直下の国々や広大な国土を有する国々では、テレビ放送や災害時の緊急回線として使用されている。このような国々では、ＦＳＳは重要な通信手段となっている。したがって、ＩＭＴ－ＡｄｖａｎｃｅｄではＦＳＳと同一周波数を共用するにあたり、ＦＳＳへ干渉を与えないようにする必要がある。
　ＦＳＳ地球局は、ＦＳＳ衛星局からの信号を受信するために、その指向性は上方を向いている。そのため、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ移動局からＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局へ電波を送信する上り回線（Uplink: UL）では、下り回線（Downlink: DL）と比べてＦＳＳへの干渉が小さい。また、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄシステムによる送信出力が小さいほど、ＦＳＳへの干渉も低減できる。
　このような周波数帯域を共用する異なる無線通信システム間で、他のシステムに与える干渉を低減する技術として、例えば、特許文献１に開示の技術が知られている。特許文献１には、通信に利用しようとする周波数帯域の一部を、別システムがすでに利用していることを検出した場合、図１に示すように、別システムが利用している周波数成分に対応するサブキャリアにはデータをマッピングしないことにより、別システムへの干渉を回避する方法が開示されている。
特許第２９２０１３１号公報
　しかしながら、特許文献１に開示の技術によってＦＳＳへの干渉を回避する場合、ＦＳＳが利用する周波数成分に対応するサブキャリアにはＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄのデータをマッピングすることができないため、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄのスループットが低下してしまう。
　本発明の目的は、周波数帯域を共用する異なる通信システムへの干渉を抑制しつつ、自システムのスループット低下を抑制する無線通信基地局装置、小規模無線通信基地局装置、無線通信端末装置、無線送信方法、無線中継方法及び無線受信方法を提供することである。
　本発明の無線通信基地局装置は、送信データを所定の第１周波数帯域にマッピングする第１マッピング手段と、マッピングされた前記送信データのうち、異なる無線通信システムが使用する第２周波数帯域にマッピングされた第１送信データと、前記第２周波数帯域以外にマッピングされた第２送信データとを分離する分離手段と、分離された前記第１送信データを前記第２周波数帯域以外に再度マッピングする第２マッピング手段と、再度マッピングされた前記第１送信データと、分離された前記第２送信データとを区別して同時に送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
　本発明の無線通信端末装置は、無線通信基地局装置から送信された制御情報を受信し、受信した制御情報に基づいて、中継局として動作するか否かを切り替える転送制御手段と、中継局として動作する場合、前記無線通信基地局装置から送信され、異なる無線通信システムが使用する第２周波数帯域以外にマッピングされた第１送信データを、前記第２周波数帯域にマッピングするマッピング手段と、マッピングされた前記第１送信データを転送する転送手段と、中継局として動作しない場合、前記無線通信基地局装置から送信され、前記第２周波数帯域以外にマッピングされた第２送信データと、中継局によって転送され、前記第２周波数帯域にマッピングされた前記第１送信データとを合成する合成手段と、合成された前記第１送信データ及び前記第２送信データを復号する復号手段と、を具備する構成を採る。
　本発明によれば、周波数帯域を共用する異なる無線通信システムへの干渉を抑制しつつ、自システムのスループット低下を抑制することができる。
特許文献１に開示のデータマッピング方法を示す図 本発明の実施の形態１に係るＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局の送信部の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ端末の構成を示すブロック図 図２に示した基地局と図３に示した端末との通信処理手順を示すシーケンス図 サブキャリアのマッピング方法を示す図 本発明の実施の形態１に係るＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局の送信部の他の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ端末の他の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ端末の他の構成を示すブロック図 小規模基地局及びそのサービスエリアを示す模式図 本発明の実施の形態２に係るＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局の送信部の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係る小規模基地局の送信部の構成を示すブロック図
　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。ただし、実施の形態において、同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　（実施の形態１）
　図２は、本発明の実施の形態１に係るＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局（以下、単に「基地局」という）の送信部の構成を示すブロック図である。この図において、送信データ生成部１０１では、送信データを生成して誤り訂正符号化部１０２に出力する。
　誤り訂正符号化部１０２は、送信データ生成部１０１から出力された送信データに誤り訂正符号化を行い、符号化データをデータ変調部１０３に出力する。
　データ変調部１０３は、誤り訂正符号化部１０２から出力された符号化データに対して１次変調を施し、変調データをサブキャリアマッピング部１０４に出力する。
　サブキャリアマッピング部１０４は、データ変調部１０３から出力された変調データを所定のサブキャリア（第１周波数帯域）にマッピングし、ＯＦＤＭ信号として分離部１０５に出力する。
　分離部１０５は、サブキャリアマッピング部１０４から出力されたＯＦＤＭ信号を、ＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号とＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号とに分離する。ＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号はウェイト乗算部１０７に出力され、ＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号はサブキャリア再マッピング部１０６に出力される。
　サブキャリア再マッピング部１０６は、分離部１０５から出力されたＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号を、ＦＳＳ使用帯域外のサブキャリアに再マッピングし、ウェイト乗算部１０７に出力する。ここで、再マッピングするサブキャリアは、分離部１０５から出力されるＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号と重複してよい。
　ウェイト乗算部１０７は、分離部１０５から出力されたＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号のみが後述する通信相手の端末で受信され、サブキャリア再マッピング部１０６から出力された信号のみが後述する中継局となる端末で受信されるようなウェイトを、各入力信号に乗算する。ウェイトを計算するためには、基地局から通信相手の端末までの伝播特性及び基地局から中継局となる端末までの伝播特性、または各端末の方向などの情報が必要となるが、これらは事前に取得済みであるものとする。ウェイト乗算部１０７は、２つの入力信号に対して、各送信アンテナに対応したウェイトを乗算し、各送信アンテナで送信すべき乗算後の信号を合成する。その後、アンテナ１１１－１から送信すべき信号をＩＦＦＴ部１０８－１に出力し、アンテナ１１１－２から送信すべき信号をＩＦＦＴ部１０８－２に出力する。
　ＩＦＦＴ部１０８－１，１０８－２は、ウェイト乗算部１０７から出力された信号を逆フーリエ変換し、ＧＩ（Guard Interval）挿入部１０９－１，１０９－２に出力する。
　ＧＩ挿入部１０９－１，１０９－２は、ＩＦＦＴ部１０８－１，１０８－２から出力された送信データにそれぞれＧＩを挿入して送信ＲＦ部１１０－１，１１０－２に出力する。
　送信ＲＦ部１１０－１，１１０－２は、ＧＩ挿入部１０９－１，１０９－２から出力された信号にデジタルアナログ変換処理、無線周波数帯域へのアップコンバート処理等の所定の無線送信処理を行って、アンテナ１１１－１，１１１－２から無線送信する。
　中継局選択部１１２は、端末から通信開始要求を受けた場合、または端末との通信を開始したい場合、中継局となる端末を選択する。具体的には、例えば、通信相手の端末と同じセクタ内に存在し、通信中ではない端末を選択する。または、各端末が有する位置情報取得機能（ＧＰＳ機能などの測位機能）を用い、基地局が端末の位置情報を収集し、通信相手の端末の最も近くに存在する通信中ではない端末を選択する。選択した端末を示す情報は制御情報生成部１１３に出力される。
　制御情報生成部１１３は、中継局選択部１１２から出力された情報に基づいて、中継局として選択された端末に宛てて、通信相手の端末との通信の中継局に選択したこと、及び、中継に必要な情報（どのサブキャリアからどのサブキャリアにマッピングするかを示す情報や転送に使用する無線周波数や時間などのリソース情報）等を含む制御情報を生成する。また、通信相手の端末に宛てて、中継局として選択された端末を介した通信の開始、及び、中継によって生じる遅延の情報等を含む制御情報を生成する。生成された各制御情報は送信処理部１１４に出力される。
　送信処理部１１４は、制御情報生成部１１３から出力された信号に誤り訂正符号化、データの一次変調、サブキャリアマッピングなどの送信処理を行い、送信処理を行った信号をウェイト乗算部１０７を介して、それぞれの端末へ向けて送信する。ここで、制御情報の送信には、ＦＳＳ使用帯域外のサブキャリアを使用するものとする。また、各端末へ宛てた制御情報が両方の端末へ届いてもよい場合（例えば、端末共通の制御情報とする場合）には、ウェイト乗算部１０７を介さずに直接ＩＦＦＴ部１０８－１へ入力し、単一のアンテナ１１１－１のみを用いて送信してもよい。
　図３は、本発明の実施の形態１に係るＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ端末（以下、単に「端末」という）の構成を示すブロック図である。この図において、送信データ生成部２０１では、送信データを生成して誤り訂正符号化部２０２に出力する。
　誤り訂正符号化部２０２は、送信データ生成部２０１から出力された送信データに誤り訂正符号化を行い、符号化データをデータ変調部２０３に出力する。
　データ変調部２０３は、誤り訂正符号化部２０２から出力された符号化データに対して１次変調を施し、変調データを第１切替部２０４に出力する。
　第１切替部２０４は、後述する転送制御部２１５の制御を受けて、データ変調部２０３とサブキャリアマッピング部２０５とを接続するか、第２切替部２１６を介してＦＦＴ部２１４とサブキャリアマッピング部２０５とを接続するかを切り替える。
　サブキャリアマッピング部２０５は、第１切替部２０４から出力された信号を、後述する転送制御部２１５の制御に基づいてサブキャリアにマッピングし、ＩＦＦＴ部２０６に出力する。
　ＩＦＦＴ部２０６は、サブキャリアマッピング部２０５から出力された信号を逆フーリエ変換してＧＩ挿入部２０７に出力する。
　ＧＩ挿入部２０７は、ＩＦＦＴ部２０６から出力された送信データにＧＩを挿入して送信ＲＦ部２０８に出力する。
　送信ＲＦ部２０８は、デジタルアナログ変換処理、無線周波数帯域へのアップコンバート処理等の所定の無線送信処理を行って、アンテナ２０９から無線送信する。
　受信ＲＦ部２１１は、基地局から送信された信号をアンテナ２１０を介して受信し、受信した信号にアナログデジタル変換処理、ベースバンド帯域へのダウンコンバート処理等の所定の無線受信処理を行い、同期部２１２に出力する。
　同期部２１２は、受信ＲＦ部２１１から出力された受信信号をＦＦＴするためのタイミング同期が取られ、タイミングが同期された受信信号をＧＩ除去部２１３に出力する。
　ＧＩ除去部２１３は、同期部２１２から出力された受信信号から同期タイミングに応じてＧＩを除去し、ＧＩを除去したデータをＦＦＴ部２１４に出力する。
　ＦＦＴ部２１４は、ＧＩ除去部２１３から出力されたデータをフーリエ変換して第２切替部２１６に出力される。
　転送制御部２１５は、基地局から送信された制御情報に基づいて、端末が中継局として動作する場合、ＦＦＴ部２１４とサブキャリアマッピング部２０５とを接続するように第１切替部２０４及び第２切替部２１６を制御し、サブキャリアマッピング部２０５に対してＦＦＴ部２１４からのデータをＦＳＳ使用帯域内のサブキャリアに再マッピングするよう制御する。また、基地局から送信された制御情報に基づいて、端末が中継局として動作しない場合、データ変調部２０３とサブキャリアマッピング部２０５とを接続するように第１切替部２０４を制御し、また、ＦＦＴ部２１４とサブキャリアデマッピング部２１７とを接続するように第２切替部２１６を制御する。
　第２切替部２１６は、転送制御部２１５の制御を受けて、ＦＦＴ部２１４とサブキャリアデマッピング部２１７とを接続するか、第１切替部２０４を介してＦＦＴ部２１４とサブキャリアマッピング部２０５とを接続するかを切り替える。
　サブキャリアデマッピング部２１７は、第２切替部２１６から出力された信号をパラレルシリアル変換し、データ復調部２１８に出力する。ただし、サブキャリアデマッピング部２１７は、基地局から送信された制御情報が図示せぬ上位レイヤから入力されると、制御情報に含まれる中継によって生じる遅延の情報に基づいて、第２切替部２１６から出力された基地局から直接到来した信号を一時記憶し、記憶した信号と、第２切替部２１６から出力された中継局から到来した信号とを時間の整合をとって合成し、パラレルシリアル変換する。なお、ここで、直接到来した信号とは、基地局から送信された信号を、中継局を経由せずに受信することを意味し、直接到来した信号と中継局から到来した信号との区別は、ＦＳＳ使用帯域内のサブキャリアか否かで判断する。また、ここでは、ＦＦＴ又はＤＦＴを用いるＯＦＤＭ等の通信方式を想定しているため、中継によって生じる遅延は、ＯＦＤＭシンボルなどＦＦＴ又はＤＦＴを実施する時間単位の整数倍であるものとする。
　データ復調部２１８は、サブキャリアデマッピング部２１７から出力された信号を復調し、誤り訂正復号化部２１９に出力する。なお、前述したような、基地局から直接到来した信号と中継局から到来した信号との時間の整合をとる合成処理は、データ復調部２１８が復調後の信号に対して実施してもよい。
　誤り訂正復号化部２１９は、データ復調部２１８から出力された信号を誤り訂正復号し、出力データを得る。
　次に、基地局の配下に複数の端末が存在し、基地局と通信を行う端末を端末Ａ、基地局と端末Ａとの通信を中継する端末を端末Ｂとし、これらの通信処理手順について図４を用いて説明する。図４において、ＳＴ３０１では、基地局との通信を希望する端末Ａが基地局に通信開始要求を行う。ここで、基地局側が端末Ａとの通信を希望する場合は、この処理は基地局からの通信要求に対する応答処理に変わる。ＳＴ３０２では、端末Ａから通信開始要求（または応答）を受けた基地局が中継局選択部１１２において中継局を選択する。ここでは、端末Ａの近く（例えば、端末Ａと同じセクタ内）に位置し、通信中ではない端末Ｂを中継局とする。
　ＳＴ３０３では、基地局は、端末Ｂを中継局とする通信の開始、及び、中継によって生じる遅延の情報等を含む制御情報を端末Ａに送信し、また、端末Ａとの通信の中継局に選択したこと、及び、中継に必要な情報（どのサブキャリアからどのサブキャリアにマッピングするかを示す情報）等を含む制御情報を端末Ｂに送信する。
　ＳＴ３０４では、端末Ｂが転送制御部２１５において中継モードに切り替え、基地局から送信された端末Ａ宛ての信号を中継する設定を行い、ＳＴ３０５では、図５Ａに示すように、基地局が分離部１０５においてＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号とＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号とに分離し、また、サブキャリア再マッピング部１０６において、分離したＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号をＦＳＳ使用帯域外のサブキャリアに再マッピングする。
　ＳＴ３０６では、ＳＴ３０５において分離したＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号と、ＳＴ３０５において再マッピングした信号とを同時に送信する。ここで、基地局から送信される信号には、ＦＳＳ使用帯域内の周波数成分が含まれないため、ＦＳＳ地球局への干渉を回避することができる。
　ＳＴ３０７では、図５Ｂに示すように、端末Ｂのサブキャリアマッピング部２０５が、基地局から端末Ｂに送信された信号をＦＳＳ使用帯域内のサブキャリアに再びマッピングして、ＳＴ３０８において端末Ａに転送する。転送に使用する無線周波数は、基地局から端末Ａに送信される信号と同様である。ここで、端末Ｂから端末Ａに転送される信号にはＦＳＳ使用帯域内の周波数成分が含まれるが、端末Ｂからの送信は上り送信と同様であり、指向性が上方を向いたＦＳＳ地球局にはほとんど干渉がない。また、端末Ａと端末Ｂは近くに存在するため、端末Ｂの出力は小さくてよく、これにより、ＦＳＳ地球局への干渉をさらに小さくすることができる。
　上記のような処理により、図５Ｃに示すように、基地局から端末Ａに送信される信号と、端末Ｂから端末Ａへ転送される信号とが合成されて、端末Ａのアンテナで受信される。
　ＳＴ３０９では、端末Ａが、基地局から送信された信号をサブキャリアデマッピング部２１７において一時記憶する。
　ＳＴ３１０では、端末Ｂから転送された信号と、ＳＴ３０９において記憶した信号とを端末Ａのサブキャリアデマッピング部２１７において合成（中継による遅延時間の同期）し、合成した信号をデータ復調部２１８及び誤り訂正復号化部２１９において復号する。
　なお、図示しないが、通信を始める前に、各端末の位置情報の取得や、基地局から各端末までの伝播特性の推定処理又は各端末の方向推定処理が必要となる。
　上記のような通信処理手順をとることにより、ＦＳＳへの干渉を回避しつつ、ＦＳＳ使用帯域を含む全帯域を用いた通信を実現することができるため、スループットの低下を抑制することができる。また、ＦＳＳ側での処理が必要なく、ＩＭＴ側の処理のみで周波数共用を実現することができる。
　なお、端末Ａにおいて、基地局から直接到来する信号と中継局である端末Ｂから到来する信号とを正しく合成するため、端末Ｂによる中継処理によって生じる遅延がＧＩ内に収まるようにシステムを設計してもよい。この場合は、中継に要する遅延を考慮した合成処理は不要となる。または、端末Ｂから到来する信号は、基地局から直接到来する信号に比べて、常にｎ×ＯＦＤＭシンボル（ｎは正の整数）だけ遅れて端末Ａで受信されるにようする。
　このように実施の形態１によれば、基地局がＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号とＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号とに分離し、また、分離したＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号をＦＳＳ使用帯域外のサブキャリアに再マッピングし、分離したＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号を通信相手である第１端末へ向けて送信すると共に、再マッピングしたＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号を中継局として選択された第２端末へ向けて同時に送信し、第２端末が受信したサブキャリア信号をＦＳＳ帯域内にマッピングしなおして第１端末に転送し、第１端末が第２端末から転送された信号と基地局から直接送信された信号とを合成して復号することにより、ＦＳＳへの干渉を回避しつつ、ＦＳＳ使用帯域を用いた通信を実現することができるため、スループットの低下を抑制することができる。
　なお、本実施の形態では、端末のサブキャリアデマッピング部２１７が基地局から直接到来した信号と中継局から到来した信号とを合成する合成手段として説明したが、データ復調部２１８を合成手段としてもよい。
　また、本実施の形態では、基地局から端末Ａ（第１端末）及び端末Ｂ（第２端末）へ同時送信する際、空間分離して送信したが、基地局で空間分離せずにＭＩＭＯの別ストリームとして送信してもよい。
　また、基地局から端末Ａ（第１端末）及び端末Ｂ（第２端末）へ同時送信する際に、別の無線周波数を用いて送信してもよい。この場合、端末Ｂ（第２端末）へ送信する無線信号にＦＳＳ使用帯域の周波数成分が含まれなければ、サブキャリア再マッピング部１０６による再マッピングは不要である。ここで、わざわざ中継局を介さずに、２つの異なる無線周波数へアップコンバートした信号を、直接、端末Ａ（第１端末）へ同時に送信してもよいが、端末Ａがこれを復調するには、受信ＲＦ部を２つの無線周波数分だけ用意する必要がある。端末が複数の受信ＲＦ部を持つと、端末の価格が高価になるほか、消費電力も大きくなるため好ましくない。したがって、基地局から端末Ｂ（第２端末）へ送信する信号と、基地局から端末Ａ（第１端末）へ送信する信号とは別な無線周波数を用い、端末Ｂ（第２端末）から端末Ａ（第１端末）へ転送する際には基地局から端末Ａ（第１端末）へ送信する場合と同じ無線周波数を用いることで、端末を安価にし、端末の消費電力を低減する効果が得られる。
　上記の通りいくつかの方法について説明したが、要は、分離したＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号と、再マッピングしたＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号とを受信側で区別できるように同時送信できればよい。
　本実施の形態では、基地局の送信部は図２に示す構成として示したが、図６に示す構成であってもよい。図６に示す構成では、端末Ａへの送信信号と端末Ｂへの送信信号を基地局が空間分離せずにＭＩＭＯ送信する場合を示している。
　ここでは、２つの送信ＲＦ部の無線周波数は同一で、端末Ａへの送信信号と端末Ｂへの送信信号がそれぞれ別のアンテナから送信される。この結果、各端末では、端末Ａへの送信信号と端末Ｂへの送信信号とが混在した信号が受信されることになる。そのため、各端末は、自分宛の信号のみを分離抽出するために、各々２つ以上のアンテナを備え、所定の分離処理を行う必要がある。なお、各端末へ宛てた制御情報が両方の端末へ届いてもよい場合（例えば、端末共通の制御情報とする場合）には、共通の制御情報信号をＩＦＦＴ部１０８－１へ入力し、単一のアンテナ１１１－１のみを用いて送信してもよい。
　また、本実施の形態では、端末は図３に示す構成として示したが、図７及び図８に示す構成であってもよい。図７に示す構成では、端末が中継局として動作する場合、サブキャリアデマッピング部２１７の出力がサブキャリアマッピング部２０５へと入力されるように、転送制御部２１５が第１切替部２０４及び第２切替部２１６を制御する。また、転送制御部２１５は、サブキャリアデマッピング部２１７に対して、ＦＳＳ使用帯域外の特定のサブキャリアにのみマッピングされているデータを抽出するように制御する。さらに、転送制御部２１５は、サブキャリアマッピング部２０５に対して、入力データをＦＳＳ使用帯域内のサブキャリアにマッピングするように制御する。
　一方、端末が中継局として動作しない場合、転送制御部２１５は、サブキャリアデマッピング部２１７の出力がデータ復調部２１８へと入力されるように、第２切替部２１６を制御する。また、転送制御部２１５は、データ変調部２０３の出力がサブキャリアマッピング部２０５へと入力されるように、第１切替部２０４を制御する。
　また、図８に示す構成では、端末が中継局として動作する場合、誤り訂正復号化部２１９からの出力が誤り訂正符号化部２０２へと入力されるように、転送制御部２１５が第１切替部２０４及び第２切替部２１６を制御する。また、転送制御部２１５は、サブキャリアデマッピング部２１７に対して、ＦＳＳ使用帯域外の特定のサブキャリアにのみマッピングされているデータを抽出するように制御する。さらに、転送制御部２１５は、サブキャリアマッピング部２０５に対して、入力データをＦＳＳ使用帯域内のサブキャリアにマッピングするように制御する。
　一方、端末が中継局として動作しない場合、転送制御部２１５は、送信データ生成部２０１からの出力が誤り訂正符号化部２０２へと入力されるように、第１切替部２０４を制御する。また、転送制御部２１５は、誤り訂正復号化部２１９の出力がそのまま出力データとなるように、第２切替部２１６を制御する。
　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２では、カバーエリアが数メートル～数十メートル程度と非常に小さい小規模基地局が宅内などに設けられた場合について説明する。ここで、小規模基地局とは、ピコセルやフェムトセル、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ、Ｒｅｌａｙ Ｎｏｄｅなどといった、セル半径が小さく、建物内や移動体（乗り物）内、または大規模セル内にスポット的に設けられた小規模なセルを実現する基地局を示している。小規模基地局のカバーエリア（小規模セル）は、図９に示すように非常に小さいため、小規模セル内では、ＦＳＳ使用帯域をＤＬに使用してもＦＳＳ地球局への干渉がほとんどなく、全てのシステム帯域を使用することができる。すなわち、実施の形態１で説明した中継方式を使用する必要は無い。
　ここで、小規模セルのエリア外において、実施の形態１で説明した中継方式（以下、単に「中継方式」という）によって通信中の端末が小規模セルにソフトハンドオーバーする場合、または小規模セルから中継方式を実施する別のＩＭＴ-Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局へソフトハンドオーバーする場合について考えてみる。中継方式によって通信中の端末は、中継局として動作する端末を経由したＦＳＳ使用帯域の信号を受信するが、この信号はＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局から直接到来した信号よりｎ×ＯＦＤＭシンボル遅れて端末に届く。ソフトハンドオーバー時は、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局と小規模基地局とは同期しているため、これらの基地局から直接端末に到来する信号に対して、中継局として動作する端末を経由したＦＳＳ使用帯域の信号はｎ×ＯＦＤＭシンボル遅延して届くことになる。このため、小規模セルと中継方式を適用したセルとの間でソフトハンドオーバーを行う場合、ｎ×ＯＦＤＭシンボル遅延して端末に到来するＦＳＳ使用帯域内信号を上手く処理する必要がある。
　本発明の実施の形態２に係る端末は、実施の形態１の図３、図７または図８に示した構成と同様であるため、この構成については例として図３を援用して説明する。図３において、サブキャリアデマッピング部２１７は、図示せぬ上位レイヤからＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局又は小規模基地局が送信した制御情報を受信する。
　受信した制御情報が中継方式を適用しないことを示す場合、サブキャリアデマッピング部２１７は、第２切替部２１６を経由してＦＦＴ部２１４から出力された信号に遅延を加えず、パラレルシリアル変換してデータ復調部２１８に出力する。一方、受信した制御情報が中継方式を適用することを示す場合、または、中継方式を適用しているＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局へのハンドオーバーを指示している場合、サブキャリアデマッピング部２１７は、第２切替部２１６を経由してＦＦＴ部２１４から出力された信号のうちＦＳＳ使用帯域外の信号に中継によって生じる遅延量（ｎ×ＯＦＤＭシンボル）を加え、パラレルシリアル変換してデータ復調部２１８に出力する。
　なお、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局又は小規模基地局が送信した制御情報が中継方式を適用することを示す場合、または中継方式を適用しているＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局へのハンドオーバーを示す場合として、ＦＳＳ使用帯域にマッピングされた送信データをＦＳＳ使用帯域外に再度マッピングすることを示していてもよい。
　図１０は、本発明の実施の形態２に係るＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局の送信部の構成を示すブロック図である。図１０が図２と異なる点は、ハンドオーバー実施判定部５０１及び基地局間通信部５０２を追加した点である。
　ハンドオーバー実施判定部５０１は、端末から送信された自セル及び周辺セルの受信品質情報を取得し、取得したこれらの受信品質情報に基づいて、端末のハンドオーバーを行うか否かを判定し、ハンドオーバーを行う場合には、いずれのセルにハンドオーバーするかを決定する。ハンドオーバー実施判定部５０１は、ハンドオーバーを行うと判定した場合には、ハンドオーバー先のセルを基地局間通信部５０２及び制御情報生成部１１３に通知する。このとき、ハンドオーバー実施判定部５０１は、中継局として選択された端末が中継局選択部１１２から通知されているものとし、中継方式を適用していることも併せて基地局間通信部５０２に通知する。ここで、端末から取得した受信品質情報を図示しない別の基地局装置又は基地局制御装置へ通知し、この基地局装置又は基地局制御装置がハンドオーバーの実施とハンドオーバー先を判定してもよい。この場合、別の基地局装置又は基地局制御装置は、その旨を基地局間通信部５０２経由でハンドオーバー先とハンドオーバー元の基地局へ通知する。
　また、ハンドオーバー実施判定部５０１は、他セルからハンドオーバーしてくる端末があることを基地局間通信部５０２から通知されると、中継方式を適用していることを基地局間通信部５０２に通知する。
　制御情報生成部１１３は、ハンドオーバー実施判定部５０１から通知されたハンドオーバー先のセルを端末に通知する制御情報を生成する。
　基地局間通信部５０２は、他のＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局及び小規模基地局と接続され、ハンドオーバー実施判定部５０１から通知されたハンドオーバー先のセル及び中継方式を適用していることをハンドオーバー先の基地局へ通知する。また、基地局間通信部５０２は、接続している他のＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局又は小規模基地局からハンドオーバーする端末があることが通知されると、その旨をハンドオーバー実施判定部５０１に通知する。その結果、ハンドオーバー実施判定部５０１から中継方式を適用していることが通知されると、その旨をハンドオーバー元のＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局又は小規模基地局に通知する。
　図１１は、本発明の実施の形態２に係る小規模基地局の送信部の構成を示すブロック図である。図１１が図２と異なる点は、基地局間通信部６０１、制御部６０２及び遅延部６０３を追加し、サブキャリア再マッピング部１０６、ウェイト乗算部１０７、ＩＦＦＴ部１０８－２、ＧＩ挿入部１０９－２、送信ＲＦ部１１０－２、中継局選択部１１２、制御情報生成部１１３及び送信処理部１１４を削除した点である。
　基地局間通信部６０１は、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局と接続され、接続されているＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局からハンドオーバーする端末があり、かつ、その端末が中継方式を適用していることが通知された場合、その旨を制御部６０２に通知する。また、基地局間通信部６０１は、接続しているＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局へハンドオーバーする端末があることが制御部６０２から通知された場合、その旨を接続されているＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局に通知する。その結果、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局から中継方式を適用していることが通知されると、その旨を制御部に６０２に通知する。
　制御部６０２は、基地局間通信部６０１からハンドオーバー相手の基地局が中継方式を適用していることが通知されると、分離部１０５に対して、サブキャリアマッピング部１０４から出力されたＯＦＤＭ信号を、ＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号とＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号とに分離して、分離したＦＳＳ使用帯域内の信号を遅延部６０３に出力させる。また、制御部６０２は、遅延部６０３に対して、分離部１０５から出力されたＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号を中継によって生じる遅延分（ｎ×ＯＦＤＭシンボル）遅らせるようにそれぞれ制御する。ＩＦＦＴ部１０８－１は、遅延を含まないＦＳＳ使用帯域外のサブキャリア信号と、遅延されたＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号とを合成し、逆フーリエ変換する。
　また、制御部６０２は、基地局間通信部６０１からハンドオーバー相手の基地局が中継方式を適用していることが通知されなければ、分離部１０５に対して、サブキャリアマッピング部１０４から出力されたＯＦＤＭ信号を分離することなく、ＩＦＦＴ部１０８－１のみに出力するように制御する。
　このように実施の形態２によれば、中継方式を適用したＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局と小規模基地局との間でソフトハンドオーバーを行う場合、小規模基地局がＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号を中継によって生じる遅延分（ｎ×ＯＦＤＭシンボル）遅らせて送信することにより、ソフトハンドオーバーを行う端末は、中継局として動作する端末を経由するＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号と同期して、小規模基地局からＦＳＳ使用帯域内のサブキャリア信号を受信することができる。
　なお、上記各実施の形態では、ＩＭＴ－ＡｄｖａｎｃｅｄシステムとＦＳＳシステムとの間での周波数共用を例に説明したが、本発明はこれらのシステムに限定されるものではない。ある通信システムが他の通信システムと周波数を共用する場合、本発明を使用すれば、セルラーシステムのＤＬのように広範囲に送信を行う信号には他システムが使用する周波数が含まれないため、干渉を回避することができる。また、中継・転送の際には、他システムが使用する周波数を用いるが、中継端末と通信中の端末との距離が近ければ、中継時の送信出力は小さくてよいため、他システムへの干渉を小さくすることができる。
　２００９年８月１９日出願の特願２００９－１８９９９２及び２０１０年１月１２日出願の特願２０１０－００４１１９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基地局装置、小規模無線通信基地局装置、無線通信端末装置、無線送信方法、無線中継方法及び無線受信方法は、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄシステム等の他、他の無線通信システムとの間で周波数を共用する必要がある場合に適用できる。
　１０１、２０１　送信データ生成部
　１０２、２０２　誤り訂正符号化部
　１０３、２０３　データ変調部
　１０４、２０５　サブキャリアマッピング部
　１０５　分離部
　１０６　サブキャリア再マッピング部
　１０７　ウェイト乗算部
　１０８－１、１０８－２、２０６　ＩＦＦＴ部
　１０９－１、１０９－２、２０７　ＧＩ挿入部
　１１０－１、１１０－２、２０８　送信ＲＦ部
　１１１－１、１１１－２、２０９、２１０　アンテナ
　１１２　中継局選択部
　１１３　制御情報生成部
　１１４　送信処理部
　２０４　第１切替部
　２１１　受信ＲＦ部
　２１２　同期部
　２１３　ＧＩ除去部
　２１４　ＦＦＴ部
　２１５　転送制御部
　２１６　第２切替部
　２１７　サブキャリアデマッピング部
　２１８　データ復調部
　２１９　誤り訂正復号化部
　４０１　ウェイト乗算部
　５０１　ハンドオーバー実施判定部
　５０２、６０１　基地局間通信部
　６０２　制御部
　６０３　遅延部

Claims (8)

  1. 　送信データを所定の第１周波数帯域にマッピングする第１マッピング手段と、
    　マッピングされた前記送信データのうち、異なる無線通信システムが使用する第２周波数帯域にマッピングされた第１送信データと、前記第２周波数帯域以外にマッピングされた第２送信データとを分離する分離手段と、
    　分離された前記第１送信データを前記第２周波数帯域以外に再度マッピングする第２マッピング手段と、
    　再度マッピングされた前記第１送信データと、分離された前記第２送信データとを区別して同時に送信する送信手段と、
    　を具備する無線通信基地局装置。
  2. 　自装置と通信中の無線通信端末装置がセル半径の小さい小規模無線通信基地局装置との間でハンドオーバーを行うか否かを判定する判定手段と、
    　前記ハンドオーバーを行うと判定された場合、ハンドオーバーの相手側である小規模無線通信基地局装置に宛てて、前記第２周波数帯域にマッピングされた前記第１送信データを前記第２周波数帯域以外に再度マッピングすることを示す制御情報を生成する制御情報生成手段と、
    　を具備する請求項１に記載の無線通信基地局装置。
  3. 　自装置と通信中の無線通信端末装置がハンドオーバーを行う相手側の無線通信基地局装置が、所定の第１周波数帯域にマッピングした送信データのうち、異なる無線通信システムが使用する第２周波数帯域にマッピングした第１送信データを前記第２周波数帯域以外に再度マッピングして送信する場合、前記送信データを所定の第１周波数帯域にマッピングする第１マッピング手段と、
    　マッピングされた前記送信データのうち、異なる無線通信システムが使用する第２周波数帯域にマッピングされた第１送信データと、前記第２周波数帯域以外にマッピングされた第２送信データとを分離する分離手段と、
    　前記無線通信基地局装置とのハンドオーバー中は分離された前記第１送信データを所定時間分遅延させ、遅延させた前記第１送信データ及び分離された前記第２送信データを同時に送信する送信手段と、
    　を具備する小規模無線通信基地局装置。
  4. 　ハンドオーバー先の無線通信基地局装置が、所定の第１周波数帯域にマッピングした送信データのうち、異なる無線通信システムが使用する第２周波数帯域にマッピングした第１送信データを前記第２周波数帯域以外に再度マッピングして送信する場合、ハンドオーバーを行う無線通信端末装置に宛てて、前記分離された第１送信データを所定時間分遅延させることを示す制御情報を生成する制御情報生成手段と、
    　を具備する請求項３に記載の小規模無線通信基地局装置。
  5. 　無線通信基地局装置から送信された制御情報を受信し、受信した制御情報に基づいて、中継局として動作するか否かを切り替える転送制御手段と、
    　中継局として動作する場合、前記無線通信基地局装置から送信され、異なる無線通信システムが使用する第２周波数帯域以外にマッピングされた第１送信データを、前記第２周波数帯域にマッピングするマッピング手段と、
    　マッピングされた前記第１送信データを転送する転送手段と、
    　中継局として動作しない場合、前記無線通信基地局装置から送信され、前記第２周波数帯域以外にマッピングされた第２送信データと、中継局によって転送され、前記第２周波数帯域にマッピングされた前記第１送信データとを合成する合成手段と、
    　合成された前記第１送信データ及び前記第２送信データを復号する復号手段と、
    　を具備する無線通信端末装置。
  6. 　送信データを所定の第１周波数帯域にマッピングする第１マッピング工程と、
    　マッピングされた前記送信データのうち、異なる無線通信システムが使用する第２周波数帯域にマッピングされた第１送信データと、前記第２周波数帯域以外にマッピングされた第２送信データとを分離する分離工程と、
    　分離された前記第１送信データを前記第２周波数帯域以外に再度マッピングする第２マッピング工程と、
    　再度マッピングされた前記第１送信データと、分離された前記第２送信データとを区別して同時に送信する送信工程と、
    　を具備する無線送信方法。
  7. 　無線通信基地局装置から送信され、異なる無線通信システムが使用する第２周波数帯域以外にマッピングされた第１送信データを、前記第２周波数帯域にマッピングするマッピング工程と、
    　マッピングされた前記第１送信データを転送する転送工程と、
    　を具備する無線中継方法。
  8. 　無線通信基地局装置から送信され、異なる無線通信システムが使用する第２周波数帯域以外にマッピングされた第２送信データと、中継局によって転送され、前記第２周波数帯域にマッピングされた第１送信データとを合成する合成工程と、
    　合成された前記第１送信データ及び前記第２送信データを復号する復号工程と、
    　を具備する無線受信方法。
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