WO2011114839A1 - 中継局及び通信制御方法 - Google Patents

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WO2011114839A1
WO2011114839A1 PCT/JP2011/053705 JP2011053705W WO2011114839A1 WO 2011114839 A1 WO2011114839 A1 WO 2011114839A1 JP 2011053705 W JP2011053705 W JP 2011053705W WO 2011114839 A1 WO2011114839 A1 WO 2011114839A1
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WO
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cell
relay station
station
relay
mobile station
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PCT/JP2011/053705
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English (en)
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高野　裕昭
亮 澤井
欣 郭
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ソニー株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/26—Cell enhancers or enhancement, e.g. for tunnels, building shadow
    • 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
    • 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
    • H04B7/15507—Relay station based processing for cell extension or control of coverage area

Definitions

  • the present invention relates to a relay station and a communication control method.
  • relay communication has attracted attention as one method for expanding the coverage of a wireless communication system (see, for example, Patent Documents 1 and 2 below).
  • a relay station (Relay Station) is located between two communication devices in which it is difficult to directly transmit and receive a radio signal with good quality, and the radio signal is relayed by the relay station.
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE-A Long Term Evolution -Advanced
  • 3GPP Third Generation Partnership Project
  • Relay communication in LTE-A is classified into two types, Type 1 and Type 2.
  • Type 1 is relay communication by a relay station to which a cell ID is assigned.
  • a type 1 relay station is treated like a base station from the viewpoint of a terminal device.
  • type 2 is relay communication corresponding to a repeater operation in wired communication by a relay station to which no cell ID is assigned. The presence of a type 2 relay station is usually not recognized by the terminal device.
  • a relay station that plays a central role in such relay communication can move itself, like a mobile station.
  • 4G fourth generation
  • LTE-A fourth generation
  • the moving speed of the mobile station and relay station up to 500 km / h is allowed.
  • a scene where a movable relay station is used for example, a scene where a relay station is installed on a train or a ship can be considered.
  • passengers and crew members using these trains or ships perform wireless communication via the relay station using a mobile station (for example, a terminal device such as a mobile PC or a smartphone).
  • the mobile station held by the user is substantially connected to a base station located outside such as a train or a ship. Accordingly, frequent handovers can occur. In particular, when there are a large number of passengers, handovers by a large number of mobile stations occur at almost the same timing. Such a situation is not desirable because it adversely affects the throughput of the communication system outside the mobile means as well as the mobile stations inside the mobile means such as trains or ships.
  • a cell ID collision means that two or more base stations or relay stations that provide services to overlapping positions use the same cell ID. Since collision of cell IDs causes a failure due to data interference, it is required to avoid this as much as possible.
  • the present invention seeks to provide a new and improved relay station and communication control method capable of avoiding a cell ID collision while suppressing a decrease in throughput in relay communication by a movable relay station. Is.
  • a relay station that relays a radio signal between a base station and a mobile station, the communication unit that relays the radio signal, and the relay station that moves when the relay station moves
  • a determination unit that determines whether or not to change the cell ID, and when the determination unit determines that the cell ID should be changed
  • a relay station comprising: a control unit that changes a cell ID of a connection destination of a mobile station belonging to the relay station from a first cell ID to a second cell ID.
  • the determination unit may determine the possibility of a cell ID collision from a node that determines the possibility of a cell ID collision based on cell ID data that associates the position of a base station and a cell ID and the position data of the relay station. When it is notified that there is a cell ID, it may be determined that the cell ID should be changed.
  • the relay station further includes a position detection unit that detects the position of the relay station, and a storage unit that stores cell ID data that associates the position of the base station with the cell ID, and the determination unit includes: The cell ID is changed when it is determined that there is a possibility of collision of the cell ID based on the cell ID data stored in the storage unit and the position of the relay station detected by the position detection unit. You may decide that you should.
  • the determination unit may determine whether or not to change the cell ID by monitoring a correlation between a radio signal received from a neighboring base station and a synchronization sequence of one or more cell IDs. .
  • the determination unit determines the first cell ID, which is the cell ID in use, after a predetermined time has elapsed since the correlation value for the synchronization sequence of any cell ID has reached a maximum. It may be determined that the second cell ID should be changed to the cell ID having the maximum correlation value.
  • the control unit causes the communication unit to transmit a synchronization signal in which a synchronization sequence corresponding to the first cell ID and a synchronization sequence corresponding to the second cell ID are multiplexed, and the first A handover command from the cell ID to the second cell ID is transmitted from the communication unit to the mobile station, so that the connection destination cell ID of the mobile station is changed from the first cell ID to the second cell.
  • the ID may be changed.
  • control unit causes the communication unit to relay a radio signal using the second cell ID. May be.
  • a communication control method by a relay station that relays a radio signal between a base station and a mobile station, and the cell ID of the relay station when the relay station moves.
  • the mobile station belonging to the relay station Changing the connection-destination cell ID from the first cell ID to the second cell ID.
  • a relay station that relays a radio signal between a base station and a mobile station, the communication unit capable of transmitting the radio signal to the mobile station, and the first cell ID And a synchronization signal obtained by multiplexing the synchronization sequence corresponding to the second cell ID and the synchronization sequence corresponding to the second cell ID is transmitted from the communication unit to the mobile station belonging to the relay station, and the mobile station transmits the first cell ID. And a control unit that commands a handover from the first cell ID to the second cell ID.
  • a communication control method by a relay station that relays a radio signal between a base station and a mobile station, the synchronization sequence corresponding to the first cell ID and the second Transmitting a synchronization signal multiplexed with a synchronization sequence corresponding to a cell ID from the relay station to a mobile station belonging to the relay station; from the relay station to the mobile station from the first cell ID to the second Ordering a handover to a cell ID of the communication control method.
  • the relay station and the communication control method according to the present invention it is possible to avoid collision of cell IDs while suppressing a decrease in throughput in relay communication by a movable relay station.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a wireless communication system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless communication system 1 includes one or more mobile stations 10a, 10b,... 10n, a relay station 100, and a plurality of base stations 200a and 200b.
  • the mobile station 10 when it is not necessary to distinguish the mobile stations 10a, 10b,... 10n from each other, they are collectively referred to as the mobile station 10 by omitting the alphabet at the end of the reference numerals.
  • the base stations 200a and 200b when it is not necessary to distinguish the base stations 200a and 200b from each other, they are collectively referred to as the base station 200.
  • the mobile station 10 is, for example, a terminal device (UE: User Equipment) held by a passenger or crew member who uses the moving means 3 such as a train or a ship.
  • the mobile station 10 performs radio communication with the relay station 100 or the base station 200 according to a cellular radio communication scheme such as LTE or LTE-A.
  • the relay station 100 is a device that relays radio signals between the mobile station 10 and the base station 200.
  • the relay station 100 is installed inside the moving unit 3. And since the moving means 3 is located in the vicinity of the base station 200a, the relay station 100 is connected to the base station 200a.
  • the relay station 100 relays a signal transmitted from the mobile station 10 to the base station 200a.
  • the relay station 100 relays a signal transmitted from the base station 200a to the mobile station 10, for example.
  • the link between the mobile station 10 and the relay station 100 is referred to as an access link.
  • the link between the relay station 100 and the base station 200 is referred to as a relay link.
  • the base station 200 provides a radio communication service to the mobile station 10 according to a cellular radio communication scheme such as LTE or LTE-A.
  • a cellular radio communication scheme such as LTE or LTE-A.
  • Each base station 200 has a unique cell, and each cell is assigned a cell ID.
  • a base station in LTE or LTE-A is also referred to as eNodeB (Evolved Node B) or eNB.
  • FIG. 2 shows a configuration of communication resources in LTE as an example of a configuration of communication resources in which relay communication is performed.
  • communication resources in LTE are divided into individual radio frames having a length of 10 msec in the time direction. Further, one radio frame includes 10 subframes, and one subframe is composed of two 0.5 ms slots. In addition, one 0.5 ms slot usually includes seven OFDM symbols in the time direction.
  • One unit of communication resources including 7 OFDM symbols in the time direction and 12 subcarriers in the frequency direction is called a resource block.
  • communication resources are allocated to each mobile station for each subframe or resource block in the time direction.
  • a synchronization sequence is inserted in a resource block at a predetermined position in the frequency direction (usually in the center of the band) with a period of 5 ms (for example, inserted in subframes # 0 and # 5).
  • PSS primary synchronization sequence
  • SSS secondary synchronization sequence
  • the primary synchronization sequence is used for detection of a period of 5 ms and identification of a group of cell IDs.
  • a Zadoff-Chu sequence is used as a signal sequence of a synchronization sequence for identifying these cell IDs.
  • the OFDM symbol following the synchronization sequence can be used as a broadcast channel for transmission or reception of system information.
  • the system information on the broadcast channel includes information specific to the system or cell.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an example of the arrangement of reference signals.
  • a reference signal is a signal used for channel estimation.
  • the reference signal is allocated to the first subcarrier and the seventh subcarrier of the first OFDM symbol of each resource block, and the fourth subcarrier and the tenth subcarrier of the fifth OFDM symbol.
  • the mobile station 10 performs channel estimation by receiving these reference signals, and can demodulate the received signal for each subcarrier based on the estimation result.
  • a handover is performed.
  • the predetermined condition is, for example, that the quality of the communication channel of the adjacent cell is better than the quality of the communication channel of the currently connected cell (also referred to as a serving cell).
  • type 1 relay communication not only handover by a mobile station but also handover by a relay station to a base station can be performed.
  • FIG. 4 shows a flow of a handover procedure without relay communication as an example of a general handover procedure.
  • a mobile station UE
  • a source base station Source eNB
  • a target base station Target eNB
  • MME Mobility Management Entity
  • the mobile station reports the channel quality of the communication channel between the mobile station and the source base station to the source base station (step S2).
  • the channel quality report may be periodically performed, or may be performed when the channel quality falls below a predetermined reference value.
  • the source base station determines whether or not measurement is necessary based on the quality report received from the mobile station, and if measurement is necessary, allocates a measurement gap to the mobile station (step S4).
  • the mobile station searches for a downlink channel from a neighboring base station (that is, performs a cell search) during the allocated measurement gap (step S12).
  • the mobile station can know the surrounding base stations to be searched according to a list provided in advance from the source base station.
  • the mobile station when the mobile station acquires synchronization with the downlink channel, the mobile station performs measurement using the reference signal included in the downlink channel (step S14). During this time, the source base station restricts allocation of data communication related to the mobile station so that data transmission by the mobile station does not occur.
  • the mobile station that has finished the measurement transmits a measurement report including the measurement result to the source base station (step S22).
  • the result of the measurement included in the measurement report may be an average value or a representative value of the measurement values over a plurality of measurements. Further, the measurement result may include data for a plurality of frequency bands.
  • the source base station that has received the measurement report determines whether or not to execute handover based on the content of the measurement report. For example, when the channel quality of other base stations in the vicinity is better than a predetermined threshold value than the channel quality of the source base station, it can be determined that a handover is necessary. In that case, the source base station determines to proceed with the handover procedure with the other base station as the target base station, and transmits a handover request message (Handover Request) to the target base station (step S24).
  • Handover Request handover request message
  • the target base station that has received the handover request message determines whether or not the mobile station can be accepted according to the availability of the communication service provided by itself. If the mobile station can be accepted, the target base station transmits a handover approval message (Handover Request Confirm) to the source base station (step S26).
  • a handover approval message Handover Request Confirm
  • the source base station that has received the handover approval message transmits a handover command (Handover Command) to the mobile station (step S28). Then, the mobile station acquires synchronization with the downlink channel of the target base station (step S32). Next, the mobile station performs random access to the target base station using a random access channel provided in a predetermined time slot (step S34). During this time, the source base station transfers data that is addressed to the mobile station to the target base station (step S36). When the random access is successful, the mobile station transmits a handover complete message (Handover Complete) to the target base station (step S42).
  • Handover Complete handover complete message
  • the target base station that has received the handover complete message requests the MME to update the route for the mobile station (step S44).
  • the mobile station can communicate with another device via a new base station (that is, a target base station).
  • the target base station transmits an acknowledgment (Acknowledgement) to the mobile station (step S46).
  • Acknowledgement acknowledgment
  • the handover procedure consumes not a few resources of the mobile station, the source base station and the target base station. Therefore, if handovers frequently occur, there is a risk that the overall throughput of the wireless communication system is reduced. Such a risk may be further increased in a scene where the movable relay station 100 such as the wireless communication system 1 illustrated in FIG. 1 is used.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the problems related to the present invention.
  • the relay station 100 moves along the path 104.
  • the relay station 100 is a type 2 relay station
  • a cell ID is not assigned to the relay station 100, so that no cell ID collision occurs.
  • the mobile stations moving together with the relay station 100 must perform handover at the same time at the cell edge. Such simultaneous handover by a large number of mobile stations is undesirable because it adversely affects the throughput of the entire system.
  • the relay station 100 when the relay station 100 is a type 1 relay station, a cell ID is assigned to the relay station 100. A mobile station that moves together with the relay station 100 is directly connected to the relay station 100.
  • the cell ID of the relay station 100 when the cell ID of the relay station 100 is C5, when the relay station 100 reaches the cell C5 or in the vicinity thereof, a cell ID collision occurs.
  • a failure may occur in data communication between the mobile station connected to the relay station 100 and other mobile stations inside the cell C5. Therefore, it is beneficial to introduce a mechanism for avoiding cell ID collisions while suppressing a decrease in the throughput of the entire system, as in the two embodiments of the present invention described in detail in the next section.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the mobile station 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the mobile station 10 includes a communication unit 20, a communication control unit 40, and an upper layer 50.
  • the communication unit 20 is a communication interface for the mobile station 10 to transmit and receive radio signals to and from the relay station 100 or the base station 200.
  • the communication unit 20 includes antennas 22a and 22b, an analog unit 24, an ADC (Analogue to Digital Converter) 26, a DAC (Digital to Analogue Converter) 28, a synchronization unit 32, a decoder 34, and an encoder 38.
  • ADC Analogue to Digital Converter
  • DAC Digital to Analogue Converter
  • the analog unit 24 corresponds to an RF (Radio Frequency) circuit, amplifies and frequency-converts the received signals received via the antennas 22a and 22b, and outputs the amplified signals to the ADC 26.
  • the ADC 26 converts the format of the received signal input from the analog unit 24 from an analog format to a digital format.
  • the synchronization unit 32 detects the primary synchronization sequence and the secondary synchronization sequence by monitoring the correlation between the received signal input from the ADC 26 and the known signal sequence using, for example, a matched filter, and synchronizes the desired cell ID. To win.
  • the decoder 34 demodulates and decodes the data signal included in the channel whose synchronization is acquired by the synchronization unit 32. The data signal decoded by the decoder 34 is output to the upper layer 50.
  • the encoder 38 encodes and modulates the data signal.
  • the data signal modulated by the encoder 38 is output to the DAC 28 as a transmission signal.
  • the DAC 28 converts the format of the transmission signal input from the encoder 38 from a digital format to an analog format.
  • the analog unit 24 amplifies and frequency-converts the transmission signal input from the DAC 28, and transmits the amplified signal via the antennas 22a and 22b.
  • the communication control unit 40 controls the operation of the communication unit 20 described above using a control device such as a CPU (Central Processing Unit) or DSP (Digital Signal Processor) and a storage medium such as a semiconductor memory. For example, when a handover command is received from the relay station 100 or the base station 200, the communication control unit 40 causes the synchronization unit 32 of the communication unit 20 to acquire synchronization for the new cell ID. Then, when the communication control unit 40 succeeds in the handover to the new cell ID, the communication control unit 40 causes the communication unit 20 to transmit a handover completion message. Further, the communication control unit 40 controls the timing of communication with other devices by the communication unit 20 in accordance with scheduling information distributed on the downlink control channel.
  • a control device such as a CPU (Central Processing Unit) or DSP (Digital Signal Processor)
  • a storage medium such as a semiconductor memory.
  • the upper layer 50 performs processing higher than the MAC layer in the protocol stack, for example.
  • the upper layer 50 provides application services such as a voice call service or a data communication service to the user using wireless communication via the communication unit 20.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of the relay station 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the relay station 100 includes a communication unit 120, a correlation detection unit 156, a change determination unit 160, a storage unit 162, a control unit 170, and an insertion unit 172.
  • the communication unit 120 relays radio signals transmitted and received between the mobile station 10 and the base station 200. Further, the communication unit 120 distributes various signals for providing the relay communication service by the relay station 100, such as distribution of synchronization signals (primary synchronization sequence and secondary synchronization sequence) for the cell ID assigned to the relay station 100. Also used for.
  • the communication unit 120 includes antennas 122a and 122b, an analog unit 124, an ADC 126, a DAC 128, a synchronization unit 132, a decoder 134, a buffer 136, and an encoder 138.
  • the analog unit 124 corresponds to an RF circuit, amplifies and frequency-converts the received signal received via the antennas 122a and 122b, and outputs the amplified signal to the ADC 126.
  • the ADC 126 converts the format of the received signal input from the analog unit 124 from an analog format to a digital format.
  • the synchronization unit 132 detects the primary synchronization sequence and the secondary synchronization sequence by monitoring the correlation between the received signal input from the ADC 126 and the known signal sequence using, for example, a matched filter, and synchronizes the desired cell ID. To win.
  • the synchronization unit 32 of the mobile station 10 acquires synchronization for the cell ID of the relay station 100, while the synchronization unit 132 of the relay station 100 acquires synchronization for the cell ID of the neighboring base station 200.
  • the decoder 134 demodulates and decodes the data signal included in the received signal.
  • the data signal decoded by the decoder 34 is output to the buffer 136.
  • the encoder 138 encodes and modulates the data signal buffered in the buffer 136.
  • the data signal modulated by the encoder 138 is output to the DAC 128 as a transmission signal.
  • the DAC 128 converts the format of the transmission signal input from the encoder 138 from a digital format to an analog format.
  • the analog unit 124 amplifies and frequency-converts the transmission signal input from the DAC 128, and then transmits the signal via the antennas 122a and 122b.
  • Correlation detection unit 156 detects a correlation between a radio signal received by communication unit 120 and a synchronization sequence of one or more cell IDs. Then, correlation detection section 156 outputs the detected correlation value for each cell ID to change determination section 160. Note that the correlation detection unit 156 preferably includes a plurality of correlators (for example, matched filters) so that the correlation for a plurality of cell IDs can be detected in parallel as will be described later.
  • the change determination unit 160 determines whether or not to change the cell ID of the relay station 100 in order to avoid a collision between the cell ID of the relay station 100 and the cell ID of the base station 200 due to the movement of the relay station 100. . More specifically, in the present embodiment, the change determination unit 160 determines whether or not to change the cell ID by monitoring the correlation for one or more cell IDs input from the correlation detection unit 156. To do. One or more cell IDs are not necessarily all 504 types of cell IDs. For example, the processing cost required for monitoring is reduced by limiting the monitoring target to the cell ID of the serving cell and one or more neighboring cells included in the system information distributed on the broadcast channel from the base station 200. Can do.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the cell ID change determination process by the change determination unit 160 according to the present embodiment.
  • the relay station 100 moves along the moving path 104 and sequentially passes through the cells C2, C1, and C5.
  • the change determination unit 160 is the cell ID that is in use after a predetermined time has elapsed since the correlation value for the synchronization sequence of any cell ID has reached its maximum. It is determined that one cell ID should be changed to the second cell ID having the maximum correlation value.
  • cell IDs of adjacent fixed cells are assigned in advance so as not to overlap. Therefore, as described with reference to FIG. 8, the cell ID of the cell through which the relay station 100 has passed is used in order to avoid the cell ID of the relay station 100 from colliding with the cell ID of the neighboring base station 200. be able to.
  • the storage unit 162 stores a correlation value for each cell ID output from the correlation detection unit 156 to the change determination unit 160 along a time axis using a storage medium such as a hard disk or a semiconductor memory. Based on the change in the correlation value, the change determination unit 160 recognizes the time when the correlation value for each cell ID is maximized.
  • the control unit 170 controls relay of the radio signal by the communication unit 120 using a control device such as a CPU or DSP and a storage medium such as a semiconductor memory. For example, the control unit 170 temporarily stores the data signal received from the base station 200 in the buffer 136 of the communication unit 120 and then transmits the data signal from the communication unit 120 to the mobile station 10. Further, the control unit 170 temporarily stores the data signal received from the mobile station 10 in the buffer 136 of the communication unit 120, and then transmits the data signal from the communication unit 120 to the base station 200.
  • a control device such as a CPU or DSP and a storage medium such as a semiconductor memory.
  • the control unit 170 temporarily stores the data signal received from the base station 200 in the buffer 136 of the communication unit 120 and then transmits the data signal from the communication unit 120 to the mobile station 10.
  • the control unit 170 sets the connection destination cell ID of the mobile station 10 belonging to the relay station 100 to the first cell ID. To the second cell ID. More specifically, the control unit 170 first causes the insertion unit 172 to generate a synchronization signal obtained by multiplexing the synchronization sequence corresponding to the first cell ID and the synchronization sequence corresponding to the second cell ID. Then, the control unit 170 causes the insertion unit 172 to insert the synchronization signal into the downlink synchronization channel from the communication unit 120 to the mobile station 10. Then, the control unit 170 causes the communication unit 120 to transmit a handover command instructing handover from the first cell ID to the second cell ID to the mobile station 10.
  • the mobile station 10 changes the cell ID of the connection destination from the first cell ID to the second cell ID according to a pseudo handover procedure. Thereafter, for example, when the handover completion message is received from all the mobile stations 10 belonging to the relay station 100, the control unit 170 resumes the relay of the radio signal using the second cell ID. Note that, for example, when a handover completion message is not received from some mobile stations 10, the control unit 170 resumes radio signal relay using the second cell ID after a predetermined timeout period elapses. Also good.
  • the inserting unit 172 inserts a synchronization sequence (primary synchronization sequence and secondary synchronization sequence) corresponding to the cell ID of the relay station 100 into a downlink synchronization channel from the relay station 100 to the mobile station 10.
  • a synchronization sequence primary synchronization sequence and secondary synchronization sequence
  • the insertion unit 172 after the determination of the change of the cell ID by the change determination unit 160 according to the control by the control unit 170, until the completion (or timeout) of the pseudo handover by all the mobile stations 10, A synchronization signal in which synchronization sequences corresponding to two types of cell IDs are multiplexed is inserted into a downlink synchronization channel from the relay station 100 to the mobile station 10.
  • the two types of cell IDs refer to the first and second cell IDs described above.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the base station 200 according to the first embodiment of the present invention.
  • the base station 200 includes a communication unit 220, a control unit 250, a storage unit 262, and an insertion unit 272.
  • the communication unit 220 is a communication interface for the base station 200 to transmit / receive a radio signal to / from the relay station 100 or the mobile station 10.
  • the communication unit 220 includes antennas 222a and 222b, an analog unit 224, an ADC 226, a DAC 228, a decoder 234, and an encoder 238.
  • the analog unit 224 corresponds to an RF circuit, amplifies and frequency-converts the received signal received via the antennas 222a and 222b, and outputs the amplified signal to the ADC 226.
  • the ADC 226 converts the format of the reception signal input from the analog unit 224 from an analog format to a digital format.
  • the decoder 234 demodulates and decodes the data signal included in the reception signal AD-converted by the ADC 226. The data signal decoded by the decoder 234 is output to the control unit 250.
  • the encoder 238 encodes and modulates the data signal.
  • the data signal modulated by the encoder 238 is output to the DAC 228 as a transmission signal.
  • the DAC 228 converts the format of the transmission signal input from the encoder 38 from a digital format to an analog format.
  • the analog unit 224 amplifies and frequency-converts the transmission signal input from the DAC 228, and then transmits the amplified signal via the antennas 222a and 222b.
  • the control unit 250 controls the operation of the communication unit 220 described above using a control device such as a CPU or DSP and a storage medium such as a semiconductor memory. For example, the control unit 250 distributes scheduling information for the mobile station 10 or the relay station 100 on a downlink control channel. In addition, the control unit 250 transfers a data signal received from the mobile station 10 or the relay station 100 to another base station 200 according to route control by the MME. In addition, the control unit 250 controls the handover procedure by the base station 200 in the same manner as the base station in the handover procedure described with reference to FIG.
  • a control device such as a CPU or DSP and a storage medium such as a semiconductor memory.
  • the control unit 250 distributes scheduling information for the mobile station 10 or the relay station 100 on a downlink control channel.
  • the control unit 250 transfers a data signal received from the mobile station 10 or the relay station 100 to another base station 200 according to route control by the MME.
  • the control unit 250 controls the handover procedure by the base station 200 in the same manner as the
  • the storage unit 262 stores a cell ID assigned to the base station 200 using a storage medium such as a hard disk or a semiconductor memory. Then, the insertion unit 272 inserts the synchronization sequence corresponding to the cell ID of the base station 200 into the downlink synchronization channel from the base station 200.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of the flow of the cell ID change determination process included in the communication control process according to the present embodiment.
  • the correlation for the cell ID to be monitored is detected by the correlation detection unit 156 of the relay station 100 (step S102).
  • the cell ID to be monitored may be a cell ID for the serving cell and one or more neighboring cells.
  • the correlation value detected by the correlation detection unit 156 is stored along the time axis by the storage unit 162 for each cell ID (step S104).
  • the change determining unit 160 of the relay station 100 monitors the correlation value for each cell ID.
  • the change determination unit 160 determines whether or not the time T has elapsed from the time when the correlation value for any one of the cell IDs is maximized (step S106). Here, if there is no cell ID for which the time T has elapsed since the correlation value reached the maximum, the process returns to step S102, and the monitoring of the correlation value for each cell ID is continued. Note that the change determination unit 160 may, for example, ignore the timing at which the maximum value is obtained when the correlation value is maximum and the maximum value is smaller than a preset threshold value. As a result, it is possible to prevent the cell ID from being changed at an improper timing due to a minute time variation of the correlation value.
  • step S106 when there is a cell ID for which time T has elapsed from the time when the correlation value is maximized, change determination section 160 determines that the cell ID of relay station 100 should be changed (step S106). S108).
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of the flow of communication control processing according to the present embodiment.
  • the relay station 100 performs the cell ID change determination process described using FIG. 10 (step S202).
  • the subsequent processing is not performed.
  • the communication unit 120 of the relay station 100 starts transmission of a synchronization signal in which two types of synchronization sequences are multiplexed.
  • the two types of synchronization sequences are a synchronization sequence corresponding to the first cell ID being used and a synchronization sequence corresponding to the second cell ID having the maximum correlation value.
  • the control unit 170 of the relay station 100 instructs the mobile station 10 belonging to the relay station 100 to perform a handover from the first cell ID to the second cell ID (step S208). Then, each mobile station 10 detects the synchronization signal from the relay station 100 and acquires synchronization for the second cell ID. Note that two types of synchronization sequences are multiplexed in the synchronization signal from the relay station 100 as described above. However, since the signal sequences of these synchronization sequences are orthogonal to each other, the mobile station 10 can acquire synchronization by separating these two types of synchronization sequences.
  • the connection destination of the mobile station 10 is the relay station 100 before and after the handover by the mobile station 10 in the communication control process of FIG. That is, the handover is only a pseudo handover for changing the cell ID.
  • the second adjustment of the signal transmission timing by the mobile station 10 may be omitted. Therefore, in this case, the mobile station 10 may skip random access in the handover procedure illustrated in FIG. 4 (the relay station 100 corresponds to both the source base station and the target base station in FIG. 4). In addition, measurement by the mobile station 10 is not necessary.
  • control unit 170 of the relay station 100 waits for reception of a handover completion message from the mobile station 10 (step S210).
  • the control unit 170 changes the cell ID for relaying the radio signal to the second cell ID (step) S212).
  • the communication part 120 complete finishes transmission of the synchronizing signal which multiplexed two types of synchronizing sequences (step S214).
  • the relay station 100 when it is determined that the cell ID of the relay station 100 should be changed in order to avoid a collision of cell IDs, the relay station 100 performs a mobile station belonging to the relay station 100 by a pseudo handover procedure.
  • the cell ID of 10 connection destinations is changed from the first cell ID to the second cell ID.
  • the base station 200 outside the mobile means 3 is not involved in the handover procedure, so at least the base station 200 outside the mobile means 3 provides Communication service throughput does not decrease.
  • the handover by the mobile station 10 belonging to the relay station 100 is a pseudo handover in which the connection destination does not change, the cell ID can be changed quickly by omitting a part of the handover procedure (measurement, random access, etc.). Is possible.
  • the relay station 100 monitors whether or not the cell ID should be changed by monitoring the correlation between the radio signal received from the neighboring base station 200 and the synchronization sequence of one or more cell IDs. To decide. Therefore, the present embodiment can be realized at a relatively low cost because the implementation does not affect devices other than the relay station 10.
  • the change determining unit 160 of the relay station 100 uses the cell ID in use after a predetermined time has elapsed since the correlation value for the synchronization sequence of any of the cell IDs has reached a maximum. It is determined that a certain first cell ID should be changed to a second cell ID that is a cell ID having a maximum correlation value. Thereby, it is possible to avoid collision of the cell ID of the relay station 100 with the cell ID of the neighboring base station 200 without predicting the position of the relay station 100.
  • Second Embodiment> In the second embodiment of the present invention, a relay station 300 described below is used instead of the relay station 100 shown in FIG.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of the relay station 300 according to the second embodiment of the present invention.
  • the relay station 300 includes a communication unit 120, a position detection unit 358, a change determination unit 360, a storage unit 362, a control unit 170, and an insertion unit 172.
  • the position detection unit 358 corresponds to position detection means such as a GPS (Global Positioning System) function or a train positioning function in a railway system, and detects the position of the relay station 300. Further, the position detection unit 358 may simply detect the position of the relay station 300 by comparing cell ID data described later with the cell ID of the current relay station 300. Then, position detection section 358 outputs the detected position of relay station 300 to change determination section 360.
  • position detection means such as a GPS (Global Positioning System) function or a train positioning function in a railway system
  • the change determination unit 360 determines whether or not to change the cell ID of the relay station 300 in order to avoid a collision between the cell ID of the relay station 300 and the cell ID of the base station 200 due to the movement of the relay station 300. . More specifically, in this embodiment, the change determination unit 360 determines the possibility of a cell ID collision based on the cell ID data and the movement history of the relay station 300 as illustrated in FIG. If it is determined that there is a possibility of cell ID collision, the change determination unit 360 determines that the cell ID should be changed.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining cell ID change determination processing by the change determining unit 360 according to the present embodiment.
  • a history of the position of the relay station 300 detected by the position detection unit 358 is shown as a movement history along the time axis.
  • the movement history may be stored at regular time intervals, or instead may be stored each time the base station 200 to which the relay station 300 is connected changes.
  • the movement history may further include the moving speed of the relay device 100.
  • the relay station 300 after moving along the path 304, the relay station 300 is located at the position (X tn , Y tn ) and at the inside of the cell C1 at time tn.
  • the cell ID data is data that associates the position of the base station 200 with the cell ID.
  • the cell ID data is held and updated in an upper node such as an MME, for example.
  • the change determination unit 360 acquires the cell ID data and stores it in the storage unit 362.
  • the cell ID data includes the position of the base station 200 and the cell radius for each of the seven cells C1 to C7. Note that, instead of the cell radius, the cell ID data may include a value of maximum transmission power for determining the size of each cell.
  • the change determination unit 360 determines the possibility of a cell ID collision at a future time point (for example, several seconds or minutes later) based on the movement history of the relay station 300 and the cell ID data.
  • a future time point for example, several seconds or minutes later
  • the position of the relay station 300 after the time ⁇ t from the time tn is predicted to be (X tn + ⁇ t , Y tn + ⁇ t ) by extrapolating the movement history. It can be seen from the cell ID data that the position (X tn + ⁇ t , Y tn + ⁇ t ) is inside the cell C5.
  • the change determination unit 360 determines that there is a possibility of a cell ID collision at time tn + ⁇ t.
  • the change determination unit 360 determines that the cell ID should be changed to another cell ID (for example, C3 or C4) that has no possibility of collision. To do.
  • the change determination unit 360 stores, for example, past movement history using the storage unit 362, and collates the current movement route with the past movement history.
  • the position of the future relay station 300 may be predicted.
  • the application of such a prediction process is advantageous in that the accuracy of prediction is particularly improved when the moving means 3 is a train or a ship that repeatedly moves on a certain route.
  • the storage unit 362 stores the cell ID data described using FIG. 13 and the movement history of the relay station 300 using a storage medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • an upper node such as an MME may determine the possibility of a cell ID collision as described with reference to FIG.
  • the relay station 300 periodically reports the position of the relay station 300 detected by the position detection unit 358 to the upper node.
  • the upper node holds the cell ID data illustrated in FIG.
  • the upper node determines that there is a possibility of a cell ID collision
  • the upper node notifies the relay station 300 of this and other cell IDs with no possibility of collision.
  • the change determination unit 360 determines that the cell ID in use (first cell ID) should be changed to the other notified cell ID (second cell ID).
  • FIG. 14 is a flowchart showing an example of the flow of cell ID change determination processing according to the present embodiment.
  • the position detection unit 358 of the relay station 300 detects the position (and speed) of the relay station 300 (step S302).
  • the position (and speed) detected by the position detection unit 358 is stored as a movement history along the time axis.
  • the position of the future relay station 300 is predicted by the change determination unit 360 (step S304). Note that, as described above, the position of the future relay station 300 may be predicted by an upper node such as the MME instead of the change determination unit 360.
  • the change determination unit 360 determines whether there is a possibility of a cell ID collision at a future relay station 300 position (step S306). If there is no possibility of a cell ID collision, the process returns to step S302. On the other hand, when there is a possibility of cell ID collision, the change determination unit 360 determines that the cell ID of the relay station 300 should be changed to another cell ID (step S308).
  • the cell ID of the relay station 300 When it is determined by such a cell ID change determination process that the cell ID of the relay station 300 should be changed to another cell ID, after that, under the control of the control unit 170 of the relay station 300, The cell ID is changed according to the procedure shown in steps S206 to S214 in FIG.
  • the second embodiment of the present invention has been described with reference to FIGS.
  • the relay station 300 when it is determined that the cell ID of the relay station 300 should be changed in order to avoid the collision of cell IDs, the relay station 300 performs the pseudo handover procedure of the mobile station 10 belonging to the relay station 300.
  • the cell ID of the connection destination is changed from the first cell ID to the second cell ID.
  • the base station 200 outside the mobile means 3 is not involved in the handover procedure, so at least the base station 200 outside the mobile means 3 provides Communication service throughput does not decrease.
  • the handover by the mobile station 10 belonging to the relay station 300 is a pseudo handover in which the connection destination does not change, it is possible to quickly change the cell ID by omitting part of the handover procedure (such as measurement and random access). Is possible.
  • the possibility of a future cell ID collision is determined based on the cell ID data that associates the position of the base station 200 with the cell ID and the position of the relay station 300 detected by the position detection unit 358. Is done. Then, the change determination unit 360 of the relay station 300 determines that the cell ID of the relay station 300 should be changed when it is determined that there is a possibility of a cell ID collision. According to this configuration, it is possible to determine whether the cell ID has been changed without depending on the correlation value for the synchronization sequence received from the nearby base station 200. Accordingly, since the cell ID does not necessarily have to be changed even when the neighboring base station 200 is changed, the frequency of pseudo handover is reduced as compared with the first embodiment, and the throughput of the system is reduced. Can be suppressed.

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Abstract

【課題】移動可能な中継局によるリレー通信において、スループットの低下を抑制しながらセルＩＤの衝突を回避すること。 【解決手段】基地局及び移動局の間で無線信号を中継する中継局であって、無線信号を中継する通信部と、前記中継局が移動することによる前記中継局のセルＩＤと基地局のセルＩＤとの衝突を避けるために、前記中継局の送信するセルＩＤを変更すべきか否かを決定する決定部と、前記決定部がセルＩＤを変更すべきであると決定した場合に、前記中継局に属する移動局の接続先のセルＩＤを前記中継局の第１のセルＩＤから前記中継局の第２のセルＩＤへ変更させる制御部と、を備える中継局を提供する。

Description

中継局及び通信制御方法
　本発明は、中継局及び通信制御方法に関する。
　近年、無線通信システムのカバレッジを拡大するための１つの手法として、リレー通信が注目されている（例えば、下記特許文献１及び２参照）。リレー通信においては、良好な品質をもって直接無線信号を送受信することが困難な２つの通信装置の間に中継局（Relay　Station）が位置し、中継局により無線信号が中継される。例えば、３ＧＰＰ（Third　Generation　Partnership　Project）において検討されている次世代セルラー通信規格であるＬＴＥ（Long　Term　Evolution）－Ａｄｖａｎｃｅｄ（以下、ＬＴＥ－Ａという）では、中継局によるリレー通信を活用してセルエッジにおけるスループットを向上させることが提案されている。
　ＬＴＥ－Ａにおけるリレー通信は、タイプ１とタイプ２の２つの種類に分類される。タイプ１は、セルＩＤが割り当てられる中継局によるリレー通信である。タイプ１の中継局は、端末装置の視点からは、基地局のように扱われる。一方、タイプ２は、セルＩＤが割り当てられない中継局による、有線通信におけるリピータの動作に相当するリレー通信である。タイプ２の中継局の存在は、通常、端末装置によって認識されない。
　このようなリレー通信の中心的役割を担う中継局は、移動局と同様に、それ自体移動し得る。特に、ＬＴＥ－Ａに代表される第４世代（４Ｇ）セルラー無線通信方式においては、最大で５００ｋｍ／ｈまでの移動局及び中継局の移動速度を許容することが想定されている。移動可能な中継局が用いられる場面としては、例えば、列車又は船舶などに中継局が設置される場面が考えられる。この場合、これら列車又は船舶を利用する乗客及び乗務員が、移動局（例えば、モバイルＰＣ又はスマートフォンなどの端末装置）を用いて、当該中継局を介して無線通信を行う。
特開２００７－３１２２４４号公報 特開２００７－２２１５２７号公報
　しかしながら、上述した場面においてタイプ２の中継局が用いられる場合には、ユーザが保持する移動局は実質的には列車又は船舶などの外部に位置する基地局に接続するため、中継局の移動に応じて頻繁にハンドオーバが発生し得る。特に、多数の乗客が存在する場合には、ほぼ同じタイミングで多数の移動局によるハンドオーバが発生する。このような状況は、列車又は船舶などの移動手段の内部の移動局のみならず、当該移動手段の外部の通信システムのスループットにも悪影響を及ぼすことから、望ましくない。
　一方、上述した場面においてタイプ１の中継局が用いられる場合には、移動局は当該中継局と接続するため、必ずしも移動局によるハンドオーバは発生しない。但し、この場合、中継局の移動に応じて、中継局に割り当てられたセルＩＤと近傍の基地局のセルＩＤとの衝突が生じ得ることが課題となる。セルＩＤの衝突とは、重複する位置にサービスを提供する２つ以上の基地局又は中継局が同じセルＩＤを使用することをいう。セルＩＤの衝突はデータの混信による障害を引き起こすため、可能な限りこれを回避することが求められる。
　そこで、本発明は、移動可能な中継局によるリレー通信において、スループットの低下を抑制しながらセルＩＤの衝突を回避することのできる、新規かつ改良された中継局及び通信制御方法を提供しようとするものである。
　本発明のある実施形態によれば、基地局及び移動局の間で無線信号を中継する中継局であって、無線信号を中継する通信部と、上記中継局が移動することによる上記中継局のセルＩＤと基地局のセルＩＤとの衝突を避けるために、セルＩＤを変更すべきか否かを決定する決定部と、上記決定部がセルＩＤを変更すべきであると決定した場合に、上記中継局に属する移動局の接続先のセルＩＤを第１のセルＩＤから第２のセルＩＤへ変更させる制御部と、を備える中継局が提供される。
　また、上記決定部は、基地局の位置とセルＩＤとを関連付けるセルＩＤデータ及び上記中継局の位置データに基づいてセルＩＤの衝突の可能性を判定するノードから、セルＩＤの衝突の可能性があることを通知された場合に、セルＩＤを変更すべきであると決定してもよい。
　また、上記中継局は、上記中継局の位置を検出する位置検出部と、基地局の位置とセルＩＤとを関連付けるセルＩＤデータを記憶している記憶部と、をさらに備え、上記決定部は、上記記憶部により記憶されている上記セルＩＤデータ及び上記位置検出部により検出された上記中継局の位置に基づいてセルＩＤの衝突の可能性があると判定した場合に、セルＩＤを変更すべきであると決定してもよい。
　また、上記決定部は、周辺の基地局から受信される無線信号について１つ以上のセルＩＤの同期シーケンスとの相関を監視することにより、セルＩＤを変更すべきか否かを決定してもよい。
　また、上記決定部は、いずれかのセルＩＤの同期シーケンスについての相関値が極大となった時点から所定の時間が経過した後に、使用中のセルＩＤである上記第１のセルＩＤを、上記相関値が極大となったセルＩＤである上記第２のセルＩＤに変更すべきであると決定してもよい。
　また、上記制御部は、上記第１のセルＩＤに対応する同期シーケンスと上記第２のセルＩＤに対応する同期シーケンスとを多重化した同期信号を上記通信部から送信させ、及び、上記第１のセルＩＤから上記第２のセルＩＤへのハンドオーバ命令を上記通信部から上記移動局へ送信させることにより、上記移動局の接続先のセルＩＤを上記第１のセルＩＤから上記第２のセルＩＤへ変更させてもよい。
　また、上記制御部は、上記移動局による上記第１のセルＩＤから上記第２のセルＩＤへのハンドオーバが終了した後に、上記通信部により上記第２のセルＩＤを用いて無線信号を中継させてもよい。
　また、本発明の別の実施形態によれば、基地局及び移動局の間で無線信号を中継する中継局による通信制御方法であって、上記中継局が移動することによる上記中継局のセルＩＤと基地局のセルＩＤとの衝突を避けるために、セルＩＤを変更すべきか否かを決定するステップと、セルＩＤを変更すべきであると決定した場合に、上記中継局に属する移動局の接続先のセルＩＤを第１のセルＩＤから第２のセルＩＤへ変更させるステップと、を含む、通信制御方法が提供される。
　また、本発明の別の実施形態によれば、基地局及び移動局の間で無線信号を中継する中継局であって、移動局へ無線信号を送信可能な通信部と、第１のセルＩＤに対応する同期シーケンスと第２のセルＩＤに対応する同期シーケンスとを多重化した同期信号を上記通信部から上記中継局に属する移動局へ送信させると共に、上記移動局に上記第１のセルＩＤから上記第２のセルＩＤへのハンドオーバを命令する制御部と、を備える中継局が提供される。
　また、本発明の別の実施形態によれば、基地局及び移動局の間で無線信号を中継する中継局による通信制御方法であって、第１のセルＩＤに対応する同期シーケンスと第２のセルＩＤに対応する同期シーケンスとを多重化した同期信号を上記中継局から上記中継局に属する移動局へ送信するステップと、上記中継局から上記移動局に上記第１のセルＩＤから上記第２のセルＩＤへのハンドオーバを命令するステップと、を含む、通信制御方法が提供される。
　以上説明したように、本発明に係る中継局及び通信制御方法によれば、移動可能な中継局によるリレー通信において、スループットの低下を抑制しながらセルＩＤの衝突を回避することができる。
一実施形態に係る無線通信システムの概要を示す模式図である。 通信リソースの構成の一例について説明するための説明図である。 リファレンス信号の配置の一例について説明するための説明図である。 一般的なハンドオーバ手続の流れを説明するためのシーケンス図である。 本発明に関連する課題について説明するための説明図である。 第１の実施形態に係る移動局の構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る中継局の構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るセルＩＤ変更判定処理について説明するための説明図である。 第１の実施形態に係る基地局の構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るセルＩＤ変更判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る通信制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る中継局の構成の一例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係るセルＩＤ変更判定処理について説明するための説明図である。 第２の実施形態に係るセルＩＤ変更判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を省略する。
　また、以下の順序にしたがって当該「発明を実施するための形態」を説明する。
　　１．無線通信システムの概要
　　　１－１．システムの構成例
　　　１－２．通信リソースの構成
　　　１－３．一般的なハンドオーバ手続
　　　１－４．本発明に関連する課題
　　２．第１の実施形態の説明
　　　２－１．装置の構成例
　　　２－２．処理の流れ
　　　２－３．第１の実施形態のまとめ
　　３．第２の実施形態の説明
　　　３－１．装置の構成例
　　　３－２．処理の流れ
　　　３－３．第２の実施形態のまとめ
　＜１．無線通信システムの概要＞
　まず、図１～図５を用いて、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概要、及び本発明に関連する課題を説明する。
　　［１－１．システムの構成例］
　図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システム１の概要を示す模式図である。図１を参照すると、無線通信システム１は、１つ以上の移動局１０ａ、１０ｂ、…１０ｎ、中継局１００及び複数の基地局２００ａ及び２００ｂを含む。なお、本明細書において、移動局１０ａ、１０ｂ、…１０ｎを互いに区別する必要が無い場合には、符号の末尾のアルファベットを省略することにより、これらを移動局１０と総称する。同様に、基地局２００ａ及び２００ｂを互いに区別する必要が無い場合には、これらを基地局２００と総称する。
　移動局１０は、例えば、列車又は船舶などの移動手段３を利用する乗客又は乗務員が保持する端末装置（ＵＥ：User　Equipment）である。移動局１０は、ＬＴＥ又はＬＴＥ－Ａなどのセルラー無線通信方式に従って、中継局１００又は基地局２００との間で無線通信を行う。
　中継局１００は、移動局１０と基地局２００との間で無線信号を中継する装置である。図１の例において、中継局１００は、移動手段３の内部に設置されている。そして、移動手段３が基地局２００ａの近傍に位置していることにより、中継局１００は、基地局２００ａと接続する。この場合、中継局１００は、例えば、移動局１０から送信される信号を基地局２００ａへ中継する。また、中継局１００は、例えば、基地局２００ａから送信される信号を移動局１０へ中継する。本実施形態において、中継局１００は、上述したタイプ１の中継局であるものとする。即ち、中継局１００には固有のセルＩＤが割り当てられる。図１の例では、中継局１００のセルＩＤ＝“Ｃ５”である。従って、中継局１００によるリレー通信サービスが提供されるセル１０２の内部に位置する移動局１０は、セルＩＤ＝“Ｃ５”に対応する同期シーケンスで中継局１００の同期を獲得することで、中継局１００によるリレー通信サービスを享受することができる。なお、移動局１０と中継局１００との間のリンクを、アクセスリンク（Access　Link）という。これに対し、中継局１００と基地局２００の間のリンクを、リレーリンク（Relay　Link）という。
　基地局２００は、ＬＴＥ又はＬＴＥ－Ａなどのセルラー無線通信方式に従って、移動局１０に無線通信サービスを提供する。個々の基地局２００は固有のセルを有し、各セルにはセルＩＤが割り当てられる。図１の例では、基地局２００ａのセルＩＤ＝“Ｃ２”、基地局２００ｂのセルＩＤ＝“Ｃ１”である。なお、ＬＴＥ又はＬＴＥ－Ａにおける基地局は、ｅＮｏｄｅＢ（Evolved　Node　B）あるいはｅＮＢとも呼ばれる。
　　［１－２．通信リソースの構成］
　図２は、リレー通信が行われる通信リソースの構成の一例として、ＬＴＥにおける通信リソースの構成を示している。図２を参照すると、ＬＴＥにおける通信リソースは、時間方向において、１０ｍｓｅｃの長さを有する個々のラジオフレームに分割される。さらに、１ラジオフレームは１０個のサブフレームを含み、１つのサブフレームは２つの０．５ｍｓスロットから構成される。また、１つの０．５ｍｓスロットは、通常、時間方向において７つのＯＦＤＭシンボルを含む。時間方向において７つのＯＦＤＭシンボル、周波数方向において１２本のサブキャリアを含む通信リソースの１単位を、リソースブロック（Resource　Block）という。ＬＴＥでは、時間方向においてはこのサブフレーム又はリソースブロックごとに各移動局へ通信リソースが割り当てられる。また、時間方向において１つのＯＦＤＭシンボル、周波数方向において１本のサブキャリアに相当する通信リソースの１単位を、リソースエレメント（Resource　Element）という。即ち、１リソースブロックは７×１２＝８４リソースエレメントに相当する。同じ帯域幅、同じ時間長の中では、より多くのリソースブロックがデータ通信のために割り当てられるほど、データ通信のスループットは大きくなる。
　また、周波数方向の所定の位置（通常は帯域の中央）のリソースブロックには、５ｍｓの周期で同期シーケンス（Synchronization　Sequence）が挿入される（例えば、サブフレーム＃０及び＃５に挿入される）。同期シーケンスには、プライマリ同期シーケンス（ＰＳＳ）とセカンダリ同期シーケンス（ＳＳＳ）の２種類が存在する。プライマリ同期シーケンスは、５ｍｓの周期の検出、及びセルＩＤのグループの識別のために使用される。一方、セカンダリ同期シーケンスは、識別されたグループ内でのセルＩＤの識別のために使用される。例えば、セルＩＤのグループが３種類、１つのグループ当たりのセルＩＤが１６８種類存在する場合には、合計で３×１６８＝５０４種類のセルＩＤが利用可能である。通常、これらセルＩＤを識別するための同期シーケンスの信号系列として、Ｚａｄｏｆｆ－Ｃｈｕ系列が用いられる。また、同期シーケンスの後に続くＯＦＤＭシンボルは、システム情報の送信又は受信のためのブロードキャストチャネルとして使用され得る。ブロードキャストチャネル上のシステム情報には、システム又はセルに固有の情報が含まれる。
　図３は、リファレンス信号の配置の一例について説明するための説明図である。リファレンス信号とは、チャネル推定のために使用される信号である。図３の例では、リファレンス信号は、各リソースブロックの第１ＯＦＤＭシンボルの第１サブキャリア及び第７サブキャリア、並びに第５ＯＦＤＭシンボルの第４サブキャリア及び第１０サブキャリアに配置されている。移動局１０は、これらリファレンス信号を受信することによりチャネル推定を行い、その推定結果に基づいてサブキャリアごとの受信信号を復調することができる。ここで、リファレンス信号の配置のパターンは、セルＩＤの種類と同じ数（例えば５０４パターン）存在する。そして、セルＩＤの異なる隣接セル間で異なるリファレンス信号の配置を用いることにより、データの混信が防止される。
　また、リファレンス信号を受信することにより測定される通信チャネルの品質が所定の条件を満たした場合には、ハンドオーバが行われる。所定の条件とは、例えば、現在接続しているセル（サービングセルともいう）の通信チャネルの品質よりも隣接セルの通信チャネルの品質が良好であることなどである。特にタイプ１のリレー通信においては、移動局によるハンドオーバが行われるだけでなく、中継局による基地局に対するハンドオーバも行われ得る。
　　［１－３．一般的なハンドオーバ手続］
　図４は、一般的なハンドオーバ手続の一例として、リレー通信の介在しないハンドオーバ手続の流れを示している。ここでは、ハンドオーバ手続に、移動局（ＵＥ）、ソース基地局（Source　eNB）、ターゲット基地局（Target　eNB）及びＭＭＥ（Mobility　Management　Entity（移動性管理エンティティ））が関与する。
　ハンドオーバの前段階として、まず、移動局は、移動局とソース基地局との間の通信チャネルのチャネル品質をソース基地局にレポートする（ステップＳ２）。チャネル品質のレポートは定期的に行われてもよく、又は予め決定された基準値をチャネル品質が下回ったことを契機として行われてもよい。
　次に、ソース基地局は、移動局から受信した品質レポートに基づいてメジャメントの要否を判定し、メジャメントが必要である場合には、移動局にメジャメントギャップを割り当てる（ステップＳ４）。次に、移動局は、割り当てられたメジャメントギャップの期間に、周辺の基地局からのダウンリンクチャネルを探索する（即ち、セルサーチを行う）（ステップＳ１２）。なお、移動局は、予めソース基地局から提供されるリストに従って、探索すべき周辺の基地局を知ることができる。
　次に、移動局は、ダウンリンクチャネルとの同期を獲得すると、当該ダウンリンクチャネルに含まれるリファレンス信号を用いて、メジャメントを行う（ステップＳ１４）。この間、ソース基地局は、移動局によるデータ伝送が発生しないように、当該移動局に関連するデータ通信の割り当てを制限する。
　メジャメントを終えた移動局は、メジャメントの結果を含むメジャメントレポートをソース基地局へ送信する（ステップＳ２２）。メジャメントレポートに含まれるメジャメントの結果は、複数回のメジャメントにわたっての測定値の平均値又は代表値などであってもよい。また、メジャメントの結果には、複数の周波数帯についてのデータが含まれてもよい。
　メジャメントレポートを受信したソース基地局は、メジャメントレポートの内容に基づいて、ハンドオーバを実行すべきか否かを判定する。例えば、ソース基地局のチャネル品質よりも周辺の他の基地局のチャネル品質が予め決定された閾値以上に良好である場合には、ハンドオーバが必要であると判定され得る。その場合、ソース基地局は、当該他の基地局をターゲット基地局としてハンドオーバ手続を進めることを決定し、ハンドオーバ要求メッセージ（Handover　Request）をターゲット基地局へ送信する（ステップＳ２４）。
　ハンドオーバ要求メッセージを受信したターゲット基地局は、自ら提供している通信サービスの空き状況などに応じて、移動局を受入れることが可能か否かを判定する。そして、移動局を受入れることが可能である場合には、ターゲット基地局は、ハンドオーバ承認メッセージ（Handover　Request　Confirm）をソース基地局へ送信する（ステップＳ２６）。
　ハンドオーバ承認メッセージを受信したソース基地局は、移動局にハンドオーバ命令（Handover　Command）を送信する（ステップＳ２８）。そうすると、移動局は、ターゲット基地局のダウンリンクチャネルとの同期を獲得する（ステップＳ３２）。次に、移動局は、所定の時間スロットに設けられるランダムアクセスチャネルを使用して、ターゲット基地局にランダムアクセスを行う（ステップＳ３４）。この間、ソース基地局は、移動局宛てに届くデータをターゲット基地局へ転送する（ステップＳ３６）。そして、移動局は、ランダムアクセスが成功すると、ハンドオーバ完了メッセージ（Handover　Complete）をターゲット基地局へ送信する（ステップＳ４２）。
　ハンドオーバ完了メッセージを受信したターゲット基地局は、ＭＭＥに移動局についてのルート更新を要求する（ステップＳ４４）。ＭＭＥがユーザデータのルートを更新することにより、移動局が新たな基地局（即ち、ターゲット基地局）を介して他の装置と通信をすることが可能となる。そして、ターゲット基地局は、移動局に確認応答（Acknowledgement）を送信する（ステップＳ４６）。それにより、一連のハンドオーバ手続が終了する。
　　［１－４．本発明に関連する課題］
　上述した説明から理解されるように、ハンドオーバ手続は、移動局、ソース基地局及びターゲット基地局の少なくないリソースを消費する。従って、ハンドオーバが頻繁に発生すると、無線通信システムの全体のスループットが低下するリスクが生じる。このようなリスクは、図１に示した無線通信システム１のような移動可能な中継局１００が用いられる場面において、より拡大する恐れがある。
　図５は、本発明に関連する課題について説明するための説明図である。図５を参照すると、セルＩＤ＝Ｃ１～Ｃ７である７つのセルが、基地局を中心とする楕円でそれぞれ示されている。このようなセルの配置において、例えば、中継局１００は、経路１０４に沿って移動する。この場合、中継局１００は、セルＩＤ＝Ｃ２であるセル（以下、セルＣ２などという）、セルＣ１、セルＣ５を順に通過する。
　ここで、仮に中継局１００がタイプ２の中継局であれば、中継局１００にはセルＩＤは割り当てられないため、セルＩＤの衝突は生じない。しかし、その場合、中継局１００と共に移動する移動局は、セルエッジにおいて一斉にハンドオーバをしなければならない。そのような多数の移動局による一斉のハンドオーバは、システム全体のスループットに悪影響を及ぼすことから望ましくない。
　一方、中継局１００がタイプ１の中継局である場合には、中継局１００にセルＩＤが割り当てられる。そして、中継局１００と共に移動する移動局は、直接的には中継局１００に接続する。ここで、図５の例において、中継局１００のセルＩＤがＣ５である場合、中継局１００がセルＣ５内又はその近傍に到達すると、セルＩＤの衝突が生じる。その結果、中継局１００に接続している移動局、及びセルＣ５の内部の他の移動局によるデータ通信に障害が生じる恐れがある。そこで、次節より詳しく説明する本発明の２つの実施形態のように、システム全体のスループットの低下を抑制しながら、セルＩＤの衝突を未然に回避する仕組みを導入することが有益である。
　＜２．第１の実施形態の説明＞
　　［２－１．装置の構成例］
　　　（移動局）
　図６は、本発明の第１の実施形態に係る移動局１０の構成の一例を示すブロック図である。図６を参照すると、移動局１０は、通信部２０、通信制御部４０及び上位レイヤ５０を備える。
　通信部２０は、移動局１０が中継局１００又は基地局２００との間で無線信号を送受信するための通信インタフェースである。通信部２０は、アンテナ２２ａ及び２２ｂ、アナログ部２４、ＡＤＣ（Analogue　to　Digital　Converter）２６、ＤＡＣ（Digital　to　Analogue　Converter）２８、同期部３２、デコーダ３４並びにエンコーダ３８を有する。
　アナログ部２４は、ＲＦ（Radio　Frequency）回路に相当し、アンテナ２２ａ及び２２ｂを介して受信された受信信号を増幅及び周波数変換した後、ＡＤＣ２６へ出力する。ＡＤＣ２６は、アナログ部２４から入力される受信信号の形式をアナログ形式からデジタル形式に変換する。同期部３２は、ＡＤＣ２６から入力される受信信号と既知の信号シーケンスとの相関を例えばマッチドフィルタを用いて監視することにより、プライマリ同期シーケンス及びセカンダリ同期シーケンスを検出し、所望のセルＩＤについての同期を獲得する。デコーダ３４は、同期部３２により同期が獲得されたチャネルに含まれるデータ信号を復調及び復号する。デコーダ３４により復号されたデータ信号は、上位レイヤ５０へ出力される。
　また、上位レイヤ５０からデータ信号が入力されると、エンコーダ３８は、当該データ信号を符号化及び変調する。エンコーダ３８により変調されたデータ信号は、送信信号としてＤＡＣ２８へ出力される。ＤＡＣ２８は、エンコーダ３８から入力される送信信号の形式をデジタル形式からアナログ形式に変換する。そして、アナログ部２４は、ＤＡＣ２８から入力される送信信号を増幅及び周波数変換した後、アンテナ２２ａ及び２２ｂを介して送信する。
　通信制御部４０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）又はＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）などの制御装置と半導体メモリなどの記憶媒体とを用いて、上述した通信部２０の動作を制御する。例えば、通信制御部４０は、中継局１００又は基地局２００からハンドオーバ命令が受信されると、通信部２０の同期部３２に新たなセルＩＤについての同期を獲得させる。そして、通信制御部４０は、新たなセルＩＤへのハンドオーバに成功すると、通信部２０からハンドオーバ完了メッセージを送信させる。また、通信制御部４０は、ダウンリンクの制御チャネル上で配信されるスケジューリング情報に従って、通信部２０による他の装置との間の通信のタイミングを制御する。
　上位レイヤ５０は、例えばプロトコルスタックにおけるＭＡＣ層よりも上位の処理を行う。例えば、移動局１０がスマートフォンである場合には、上位レイヤ５０は、通信部２０を介する無線通信を利用してユーザに音声通話サービス又はデータ通信サービスなどのアプリケーションサービスを提供する。
　　　（中継局）
　図７は、本発明の第１の実施形態に係る中継局１００の構成の一例を示すブロック図である。図７を参照すると、中継局１００は、通信部１２０、相関検出部１５６、変更決定部１６０、記憶部１６２、制御部１７０及び挿入部１７２を備える。
　通信部１２０は、移動局１０と基地局２００との間で送受信される無線信号を中継する。また、通信部１２０は、中継局１００に割り当てられるセルＩＤについての同期信号（プライマリ同期シーケンス及びセカンダリ同期シーケンス）の配信など、中継局１００によるリレー通信サービスの提供のための様々な信号の配信のためにも使用される。通信部１２０は、アンテナ１２２ａ及び１２２ｂ、アナログ部１２４、ＡＤＣ１２６、ＤＡＣ１２８、同期部１３２、デコーダ１３４、バッファ１３６並びにエンコーダ１３８を有する。
　アナログ部１２４は、ＲＦ回路に相当し、アンテナ１２２ａ及び１２２ｂを介して受信された受信信号を増幅及び周波数変換した後、ＡＤＣ１２６へ出力する。ＡＤＣ１２６は、アナログ部１２４から入力される受信信号の形式をアナログ形式からデジタル形式に変換する。同期部１３２は、ＡＤＣ１２６から入力される受信信号と既知の信号シーケンスとの相関を例えばマッチドフィルタを用いて監視することにより、プライマリ同期シーケンス及びセカンダリ同期シーケンスを検出し、所望のセルＩＤについての同期を獲得する。リレー通信においては、移動局１０の同期部３２が中継局１００のセルＩＤについての同期を獲得する一方、中継局１００の同期部１３２は近傍の基地局２００のセルＩＤについての同期を獲得する。デコーダ１３４は、受信信号に含まれるデータ信号を復調及び復号する。デコーダ３４により復号されたデータ信号は、バッファ１３６へ出力される。
　エンコーダ１３８は、バッファ１３６においてバッファリングされるデータ信号を符号化及び変調する。エンコーダ１３８により変調されたデータ信号は、送信信号としてＤＡＣ１２８へ出力される。ＤＡＣ１２８は、エンコーダ１３８から入力される送信信号の形式をデジタル形式からアナログ形式に変換する。そして、アナログ部１２４は、ＤＡＣ１２８から入力される送信信号を増幅及び周波数変換した後、アンテナ１２２ａ及び１２２ｂを介して送信する。
　相関検出部１５６は、通信部１２０により受信される無線信号について１つ以上のセルＩＤの同期シーケンスとの相関を検出する。そして、相関検出部１５６は、検出したセルＩＤごとの相関値を、変更決定部１６０へ出力する。なお、相関検出部１５６は、複数の相関器（例えばマッチドフィルタ）を有することにより、後述するように複数のセルＩＤについての相関を並列的に検出可能とするのが好適である。
　変更決定部１６０は、中継局１００が移動することによる中継局１００のセルＩＤと基地局２００のセルＩＤとの衝突を避けるために、中継局１００のセルＩＤを変更すべきか否かを決定する。より具体的には、本実施形態において、変更決定部１６０は、相関検出部１５６から入力される１つ以上のセルＩＤについての相関を監視することにより、セルＩＤを変更すべきか否かを決定する。なお、１つ以上のセルＩＤとは、必ずしも５０４種類の全てのセルＩＤでなくてよい。例えば、基地局２００からのブロードキャストチャネル上で配信されるシステム情報に含まれるサービングセル及び１つ以上の隣接セルについてのセルＩＤに監視の対象を限定することにより、監視に要する処理コストを低減することができる。
　図８は、本実施形態に係る変更決定部１６０によるセルＩＤ変更判定処理について説明するための説明図である。図８を参照すると、一例として、中継局１００は、移動経路１０４に沿って移動することにより、セルＣ２、Ｃ１及びＣ５を順に通過する。この場合、まず、中継局１００の相関検出部１５６から出力されるセルＩＤ＝Ｃ２についての相関値が、セルＣ２の基地局２００の近傍において極大を迎える。次に、セルＩＤ＝Ｃ１についての相関値が、セルＣ１の基地局２００の近傍において極大を迎える。次に、セルＩＤ＝Ｃ５についての相関値が、セルＣ５の基地局２００の近傍において極大を迎える。
　上述したような移動経路上で、変更決定部１６０は、いずれかのセルＩＤの同期シーケンスについての相関値が極大となった時点から所定の時間が経過した後に、使用中のセルＩＤである第１のセルＩＤを、相関値が極大となった第２のセルＩＤに変更すべきであると決定する。図８の例では、セルＩＤ＝Ｃ２についての相関値が極大となった時点から時間Ｔが経過したタイミングで、中継局１００のセルＩＤがＣ５からＣ２へ変更されている。また、セルＩＤ＝Ｃ１についての相関値が極大となった時点から時間Ｔが経過したタイミングで、中継局１００のセルＩＤがＣ２からＣ１へ変更されている。
　一般的に、セルラー無線通信方式において、隣接する固定的なセルのセルＩＤは重複しないように予め割り当てられる。そのため、図８を用いて説明したように、中継局１００が通過したセルのセルＩＤを順に使用することにより、中継局１００のセルＩＤが近傍の基地局２００のセルＩＤと衝突することを避けることができる。
　記憶部１６２は、ハードディスク又は半導体メモリなどの記憶媒体を用いて、相関検出部１５６から変更決定部１６０へ出力されるセルＩＤごとの相関値を、時間軸に沿って記憶する。変更決定部１６０は、かかる相関値の変化に基づいて、各セルＩＤについての相関値が極大となった時点を認識する。
　制御部１７０は、ＣＰＵ又はＤＳＰなどの制御装置と半導体メモリなどの記憶媒体とを用いて、通信部１２０による無線信号の中継を制御する。例えば、制御部１７０は、基地局２００から受信されるデータ信号を通信部１２０のバッファ１３６に一時的に蓄積させた後、当該データ信号を通信部１２０から移動局１０へ送信させる。また、制御部１７０は、移動局１０から受信されるデータ信号を通信部１２０のバッファ１３６に一時的に蓄積させた後、当該データ信号を通信部１２０から基地局２００へ送信させる。
　また、制御部１７０は、変更決定部１６０が中継局１００のセルＩＤを変更すべきであると決定した場合に、中継局１００に属する移動局１０の接続先のセルＩＤを第１のセルＩＤから第２のセルＩＤへ変更させる。より具体的には、制御部１７０は、まず、第１のセルＩＤに対応する同期シーケンスと第２のセルＩＤに対応する同期シーケンスとを多重化した同期信号を挿入部１７２に生成させる。そして、制御部１７０は、挿入部１７２に当該同期信号を通信部１２０から移動局１０へのダウンリンクの同期チャネルに挿入させる。そして、制御部１７０は、第１のセルＩＤから第２のセルＩＤへのハンドオーバを指示するハンドオーバ命令を、通信部１２０から移動局１０へ送信させる。それにより、移動局１０は、擬似的なハンドオーバ手続に従って、接続先のセルＩＤを第１のセルＩＤから第２のセルＩＤへ変更する。その後、制御部１７０は、例えば、中継局１００に属する全ての移動局１０からハンドオーバ完了メッセージが受信されると、第２のセルＩＤを用いて無線信号の中継を再開する。なお、制御部１７０は、例えば、一部の移動局１０からハンドオーバ完了メッセージが受信されない場合には、所定のタイムアウト時間の経過後に、第２のセルＩＤを用いた無線信号の中継を再開してもよい。
　挿入部１７２は、中継局１００のセルＩＤに対応する同期シーケンス（プライマリ同期シーケンス及びセカンダリ同期シーケンス）を、中継局１００から移動局１０へのダウンリンクの同期チャネルに挿入する。また、挿入部１７２は、制御部１７０による制御に応じて、変更決定部１６０によるセルＩＤの変更の決定の後、全ての移動局１０による擬似的なハンドオーバの完了（又はタイムアウト）までの間、２種類のセルＩＤに対応する同期シーケンスを多重化した同期信号を、中継局１００から移動局１０へのダウンリンクの同期チャネルに挿入する。２種類のセルＩＤとは、上述した第１及び第２のセルＩＤを指す。
　　（基地局）
　図９は、本発明の第１の実施形態に係る基地局２００の構成の一例を示すブロック図である。図９を参照すると、基地局２００は、通信部２２０、制御部２５０、記憶部２６２及び挿入部２７２を備える。
　通信部２２０は、基地局２００が中継局１００又は移動局１０との間で無線信号を送受信するための通信インタフェースである。通信部２２０は、アンテナ２２２ａ及び２２２ｂ、アナログ部２２４、ＡＤＣ２２６、ＤＡＣ２２８、デコーダ２３４並びにエンコーダ２３８を有する。
　アナログ部２２４は、ＲＦ回路に相当し、アンテナ２２２ａ及び２２２ｂを介して受信された受信信号を増幅及び周波数変換した後、ＡＤＣ２２６へ出力する。ＡＤＣ２２６は、アナログ部２２４から入力される受信信号の形式をアナログ形式からデジタル形式に変換する。デコーダ２３４は、ＡＤＣ２２６によりＡＤ変換された受信信号に含まれるデータ信号を復調及び復号する。デコーダ２３４により復号されたデータ信号は、制御部２５０へ出力される。
　また、制御部２５０からデータ信号が入力されると、エンコーダ２３８は、当該データ信号を符号化及び変調する。エンコーダ２３８により変調されたデータ信号は、送信信号としてＤＡＣ２２８へ出力される。ＤＡＣ２２８は、エンコーダ３８から入力される送信信号の形式をデジタル形式からアナログ形式に変換する。そして、アナログ部２２４は、ＤＡＣ２２８から入力される送信信号を増幅及び周波数変換した後、アンテナ２２２ａ及び２２２ｂを介して送信する。
　制御部２５０は、ＣＰＵ又はＤＳＰなどの制御装置と半導体メモリなどの記憶媒体とを用いて、上述した通信部２２０の動作を制御する。例えば、制御部２５０は、ダウンリンクの制御チャネル上で移動局１０又は中継局１００のためのスケジューリング情報を配信する。また、制御部２５０は、移動局１０又は中継局１００から受信されるデータ信号を、ＭＭＥによるルート制御に従って他の基地局２００へ転送する。このほか、制御部２５０は、図４を用いて説明したハンドオーバ手続における基地局と同様に、基地局２００によるハンドオーバ手続を制御する。
　記憶部２６２は、ハードディスク又は半導体メモリなどの記憶媒体を用いて、基地局２００に割り当てられたセルＩＤを記憶している。そして、挿入部２７２は、基地局２００のセルＩＤに対応する同期シーケンスを、基地局２００からのダウンリンクの同期チャネルに挿入する。
　　［２－２．処理の流れ］
　以下、図１０及び図１１を用いて、本実施形態におけるリレー通信に際しての通信制御処理の流れを説明する。図１０は、本実施形態に係る通信制御処理に含まれるセルＩＤ変更判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　図１０を参照すると、まず、中継局１００の相関検出部１５６により、監視対象のセルＩＤについての相関が検出される（ステップＳ１０２）。監視対象のセルＩＤとは、サービングセル及び１つ以上の隣接セルについてのセルＩＤであってよい。次に、相関検出部１５６により検出された相関値が、セルＩＤごとに記憶部１６２により時間軸に沿って記憶される（ステップＳ１０４）。中継局１００の変更決定部１６０は、かかるセルＩＤごとの相関値を監視する。
　次に、変更決定部１６０は、いずれかのセルＩＤについての相関値が極大となった時点から時間Ｔが経過したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、相関値が極大となった時点から時間Ｔが経過したセルＩＤが存在しない場合には、処理はステップＳ１０２へ戻り、セルＩＤごとの相関値の監視が継続される。なお、変更決定部１６０は、例えば、相関値が極大となった場合であって、極大値が予め設定される閾値よりも小さいときには、当該極大となったタイミングを無視してもよい。それにより、相関値の微細な時間変動を原因とする不適切なタイミングでのセルＩＤの変更を防止することができる。
　ステップＳ１０６において、相関値が極大となった時点から時間Ｔが経過したセルＩＤが存在する場合には、変更決定部１６０は、中継局１００のセルＩＤを変更すべきであると決定する（ステップＳ１０８）。
　図１１は、本実施形態に係る通信制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１１を参照すると、まず、中継局１００により、図１０を用いて説明したセルＩＤ変更判定処理が行われる（ステップＳ２０２）。次に、中継局１００により、セルＩＤ変更判定処理の結果としてセルＩＤを変更すべきであると決定されたか否かが判定される（ステップＳ２０４）。ここで、セルＩＤを変更すべきであると決定されていない場合には、後続の処理は行われない。
　セルＩＤ変更判定処理の結果としてセルＩＤを変更すべきであると決定された場合には、中継局１００の通信部１２０により、２種類の同期シーケンスを多重化した同期信号の送信が開始される（ステップＳ２０６）。２種類の同期シーケンスとは、上述したように、使用中の第１のセルＩＤに対応する同期シーケンス、及び相関値が極大となった第２のセルＩＤに対応する同期シーケンスである。
　次に、中継局１００の制御部１７０は、第１のセルＩＤから第２のセルＩＤへのハンドオーバを、中継局１００に属している移動局１０に命令する（ステップＳ２０８）。そうすると、各移動局１０は、中継局１００からの同期信号を検出し、第２のセルＩＤについての同期を獲得する。なお、中継局１００からの同期信号には、上述したように２種類の同期シーケンスが多重化されている。しかし、これら同期シーケンスの信号系列は互いに直交関係にあるため、移動局１０は、これら２種類の同期シーケンスを分離して同期を獲得することができる。
　ここで、図１１の通信制御処理における移動局１０によるハンドオーバの前後にわたって、移動局１０の接続先は中継局１００である。即ち、当該ハンドオーバは、セルＩＤの変更のための擬似的なハンドオーバに過ぎない。このような擬似的なハンドオーバに際して、移動局１０の接続先が変化しないことから、移動局１０による信号の送信タイミングの再度の調整は省略されてもよい。従って、この場合、移動局１０は、図４に例示したようなハンドオーバ手続におけるランダムアクセスをスキップしてもよい（中継局１００が図４におけるソース基地局及びターゲット基地局の双方に相当する）。また、移動局１０によるメジャメントも不要である。
　次に、中継局１００の制御部１７０は、移動局１０からのハンドオーバ完了メッセージの受信を待ち受ける（ステップＳ２１０）。そして、全ての移動局１０からのハンドオーバ完了メッセージが受信されると（又はタイムアウトを契機として）、制御部１７０は、無線信号の中継のためのセルＩＤを第２のセルＩＤに変更する（ステップＳ２１２）。そして、通信部１２０は、２種類の同期シーケンスを多重化した同期信号の送信を終了する（ステップＳ２１４）。
　　［２－３．第１の実施形態のまとめ］
　ここまで、図６～図１１を用いて、本発明の第１の実施形態について説明した。本実施形態によれば、セルＩＤの衝突を避けるために中継局１００のセルＩＤを変更すべきであると決定すると、中継局１００は、擬似的なハンドオーバ手続により、中継局１００に属する移動局１０の接続先のセルＩＤを第１のセルＩＤから第２のセルＩＤへ変更させる。この場合、中継局１００に属する各移動局１０によるハンドオーバは行われるものの、移動手段３の外部の基地局２００は当該ハンドオーバ手続に関与しないため、少なくとも移動手段３の外部の基地局２００が提供する通信サービスのスループットは低下しない。また、中継局１００に属する移動局１０によるハンドオーバは接続先の変わらない擬似的なハンドオーバであるため、ハンドオーバ手続の一部（メジャメント及びランダムアクセスなど）を省略することにより、迅速なセルＩＤの変更が可能である。
　また、本実施形態において、中継局１００は、周辺の基地局２００から受信される無線信号について１つ以上のセルＩＤの同期シーケンスとの相関を監視することにより、セルＩＤを変更すべきか否かを決定する。従って、本実施形態は、その実装が中継局１０以外の装置にインパクトを与えないため、比較的小さいコストでの実現が可能である。
　また、本実施形態において、中継局１００の変更決定部１６０は、いずれかのセルＩＤの同期シーケンスについての相関値が極大となった時点から所定の時間が経過した後に、使用中のセルＩＤである第１のセルＩＤを、相関値が極大となったセルＩＤである第２のセルＩＤに変更すべきであると決定する。それにより、中継局１００のセルＩＤが近傍の基地局２００のセルＩＤと衝突することを、中継局１００の位置の予測をすることなく避けることができる。
　＜３．第２の実施形態の説明＞
　本発明の第２の実施形態では、図１に示した中継局１００の代わりに、以下に説明する中継局３００が使用される。
　　［３－１．装置の構成例］
　　　（中継局）
　図１２は、本発明の第２の実施形態に係る中継局３００の構成の一例を示すブロック図である。図１２を参照すると、中継局３００は、通信部１２０、位置検出部３５８、変更決定部３６０、記憶部３６２、制御部１７０及び挿入部１７２を備える。
　位置検出部３５８は、例えばＧＰＳ（Global　Positioning　System）機能又は鉄道システムにおける列車測位機能などの位置検出手段に相当し、中継局３００の位置を検出する。また、位置検出部３５８は、後に説明するセルＩＤデータと現在の中継局３００のセルＩＤとを対比することにより、簡易的に中継局３００の位置を検出してもよい。そして、位置検出部３５８は、検出した中継局３００の位置を、変更決定部３６０へ出力する。
　変更決定部３６０は、中継局３００が移動することによる中継局３００のセルＩＤと基地局２００のセルＩＤとの衝突を避けるために、中継局３００のセルＩＤを変更すべきか否かを決定する。より具体的には、本実施形態において、変更決定部３６０は、図１３に例示するようなセルＩＤデータ及び中継局３００の移動履歴に基づいて、セルＩＤの衝突の可能性を判定する。変更決定部３６０は、セルＩＤの衝突の可能性があると判定される場合には、セルＩＤを変更すべきであると決定する。
　図１３は、本実施形態に係る変更決定部３６０によるセルＩＤ変更判定処理について説明するための説明図である。図１３の左上には、位置検出部３５８により検出される中継局３００の位置の履歴が、時間軸に沿った移動履歴として示されている。移動履歴は、一定の時間間隔で記憶されてもよく、その代わりに中継局３００の接続先の基地局２００が変化するごとに記憶されてもよい。また、移動履歴にさらに中継装置１００の移動速度が含まれてもよい。図１３の例では、中継局３００は、経路３０４に沿って移動した後、時刻ｔｎにおいて、位置（Ｘｔｎ，Ｙｔｎ）に位置すると共に、セルＣ１の内部に位置している。
　一方、図１３の左下には、セルＩＤデータの一例が示されている。本明細書において、セルＩＤデータとは、基地局２００の位置とセルＩＤとを関連付けるデータである。セルＩＤデータは、例えば、ＭＭＥなどの上位ノードにおいて保持及び更新される。変更決定部３６０は、かかるセルＩＤデータを取得し、記憶部３６２に記憶させる。図１３の例において、セルＩＤデータは、７つのセルＣ１～Ｃ７のそれぞれについての基地局２００の位置及びセルの半径を含む。なお、セルの半径の代わりに、各セルの大きさを決定するための最大送信電力の値などがセルＩＤデータに含まれてもよい。
　変更決定部３６０は、このような中継局３００の移動履歴とセルＩＤデータとに基づいて、（例えば数秒後又は数分後などの）未来の時点におけるセルＩＤの衝突の可能性を判定する。図１３の例においては、例えば、時刻ｔｎから時間Δｔ後の中継局３００の位置は、移動履歴を外挿することにより、（Ｘｔｎ＋Δｔ，Ｙｔｎ＋Δｔ）であると予測される。位置（Ｘｔｎ＋Δｔ，Ｙｔｎ＋Δｔ）は、セルＩＤデータから、セルＣ５の内部であることが分かる。そして、中継局３００は、現在セルＩＤ＝Ｃ５を使用している。即ち、この場合、時刻ｔｎ＋Δｔにおいて、セルＩＤの衝突の可能性があると判定される。変更決定部３６０は、このようにセルＩＤの衝突の可能性があると判定すると、セルＩＤを衝突の可能性がない他のセルＩＤ（例えばＣ３又はＣ４など）に変更すべきであると決定する。
　なお、変更決定部３６０は、移動履歴を外挿する代わりに、例えば、過去の移動履歴を記憶部３６２を用いて蓄積しておき、現在の移動経路と過去の移動履歴とを照合することにより、未来の中継局３００の位置を予測してもよい。このような予測処理の適用は、移動手段３が一定の経路上を繰返し移動する列車又は船舶などであるような場合に、特に予測の精度が高められる点で有益である。
　記憶部３６２は、ハードディスク又は半導体メモリなどの記憶媒体を用いて、図１３を用いて説明したセルＩＤデータ及び中継局３００の移動履歴を記憶する。
　なお、中継局３００の代わりに、ＭＭＥなどの上位のノードが、図１３を用いて説明したようなセルＩＤの衝突の可能性の判定を行ってもよい。その場合には、中継局３００は、位置検出部３５８により検出される中継局３００の位置を上位ノードへ定期的に報告する。当該上位ノードは、図１３に例示したセルＩＤデータを保持している。そして、当該上位ノードは、セルＩＤの衝突の可能性があると判定すると、その旨及び衝突の可能性がない他のセルＩＤを中継局３００へ通知する。変更決定部３６０は、かかる通知を受けると、使用中のセルＩＤ（第１のセルＩＤ）を通知された他のセルＩＤ（第２のセルＩＤ）に変更すべきであると決定する。
　　［３－２．処理の流れ］
　図１４は、本実施形態に係るセルＩＤ変更判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　図１４を参照すると、まず、中継局３００の位置検出部３５８により、中継局３００の位置（及び速度）が検出される（ステップＳ３０２）。位置検出部３５８により検出された位置（及び速度）は、時間軸に沿った移動履歴として記憶される。次に、変更判定部３６０により、未来の中継局３００の位置が予測される（ステップＳ３０４）。なお、上述したように、未来の中継局３００の位置の予測は、変更判定部３６０の代わりにＭＭＥなどの上位ノードが行ってもよい。次に、変更判定部３６０は、未来の中継局３００の位置においてセルＩＤの衝突の可能性があるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。ここで、セルＩＤの衝突の可能性がない場合には、処理はステップＳ３０２へ戻る。一方、セルＩＤの衝突の可能性がある場合には、変更判定部３６０は、中継局３００のセルＩＤを他のセルＩＤに変更すべきであると決定する（ステップＳ３０８）。
　このようなセルＩＤ変更判定処理により、中継局３００のセルＩＤを他のセルＩＤに変更すべきであると決定された場合には、その後、中継局３００の制御部１７０による制御の下で、図１１のステップＳ２０６～Ｓ２１４に示したような手順に沿って、セルＩＤの変更が行われる。
　　［３－３．第２の実施形態のまとめ］
　ここまで、図１２～図１４を用いて、本発明の第２の実施形態について説明した。本実施形態において、セルＩＤの衝突を避けるために中継局３００のセルＩＤを変更すべきであると決定すると、中継局３００は、擬似的なハンドオーバ手続により、中継局３００に属する移動局１０の接続先のセルＩＤを第１のセルＩＤから第２のセルＩＤへ変更させる。この場合、中継局３００に属する各移動局１０によるハンドオーバは行われるものの、移動手段３の外部の基地局２００は当該ハンドオーバ手続に関与しないため、少なくとも移動手段３の外部の基地局２００が提供する通信サービスのスループットは低下しない。また、中継局３００に属する移動局１０によるハンドオーバは接続先の変わらない擬似的なハンドオーバであるため、ハンドオーバ手続の一部（メジャメント及びランダムアクセスなど）を省略することにより、迅速なセルＩＤの変更が可能である。
　また、本実施形態において、基地局２００の位置とセルＩＤとを関連付けるセルＩＤデータ及び位置検出部３５８により検出される中継局３００の位置に基づいて、未来のセルＩＤの衝突の可能性が判定される。そして、中継局３００の変更決定部３６０は、セルＩＤの衝突の可能性があると判定される場合に、中継局３００のセルＩＤを変更すべきであると決定する。かかる構成によれば、近傍の基地局２００から受信される同期シーケンスについての相関値に依存することなく、セルＩＤの変更の判定を行うことができる。それにより、近傍の基地局２００が変わった場合にも必ずしもセルＩＤを変更しなくてよいため、第１の実施形態と比較して擬似的なハンドオーバの頻度を減少させ、システムのスループットの低下を抑制することができる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　１　　　　　　　　無線通信システム
　１０　　　　　　　移動局
　１００，３００　　中継局
　１２０　　　　　　通信部
　１６０，３６０　　変更決定部（決定部）
　１６２，３６２　　記憶部
　１７０　　　　　　制御部
　２００　　　　　　基地局
 

Claims (10)

  1. 　基地局及び移動局の間で無線信号を中継する中継局であって：
    　無線信号を中継する通信部と；
    　前記中継局が移動することによる前記中継局のセルＩＤと基地局のセルＩＤとの衝突を避けるために、セルＩＤを変更すべきか否かを決定する決定部と；
    　前記決定部がセルＩＤを変更すべきであると決定した場合に、前記中継局に属する移動局の接続先のセルＩＤを第１のセルＩＤから第２のセルＩＤへ変更させる制御部と；
    　を備える中継局。
  2. 　前記決定部は、基地局の位置とセルＩＤとを関連付けるセルＩＤデータ及び前記中継局の位置データに基づいてセルＩＤの衝突の可能性を判定するノードから、セルＩＤの衝突の可能性があることを通知された場合に、セルＩＤを変更すべきであると決定する、請求項１に記載の中継局。
  3. 　前記中継局は、
    　前記中継局の位置を検出する位置検出部と、
    　基地局の位置とセルＩＤとを関連付けるセルＩＤデータを記憶している記憶部と、
    　をさらに備え、
    　前記決定部は、前記記憶部により記憶されている前記セルＩＤデータ及び前記位置検出部により検出された前記中継局の位置に基づいてセルＩＤの衝突の可能性があると判定した場合に、セルＩＤを変更すべきであると決定する、
    　請求項１に記載の中継局。
  4. 　前記決定部は、周辺の基地局から受信される無線信号について１つ以上のセルＩＤの同期シーケンスとの相関を監視することにより、セルＩＤを変更すべきか否かを決定する、請求項１に記載の中継局。
  5. 　前記決定部は、いずれかのセルＩＤの同期シーケンスについての相関値が極大となった時点から所定の時間が経過した後に、使用中のセルＩＤである前記第１のセルＩＤを、前記相関値が極大となったセルＩＤである前記第２のセルＩＤに変更すべきであると決定する、請求項４に記載の中継局。
  6. 　前記制御部は、前記第１のセルＩＤに対応する同期シーケンスと前記第２のセルＩＤに対応する同期シーケンスとを多重化した同期信号を前記通信部から送信させ、及び、前記第１のセルＩＤから前記第２のセルＩＤへのハンドオーバ命令を前記通信部から前記移動局へ送信させることにより、前記移動局の接続先のセルＩＤを前記第１のセルＩＤから前記第２のセルＩＤへ変更させる、請求項１に記載の中継局。
  7. 　前記制御部は、前記移動局による前記第１のセルＩＤから前記第２のセルＩＤへのハンドオーバが終了した後に、前記通信部により前記第２のセルＩＤを用いて無線信号を中継させる、請求項６に記載の中継局。
  8. 　基地局及び移動局の間で無線信号を中継する中継局による通信制御方法であって：
    　前記中継局が移動することによる前記中継局のセルＩＤと基地局のセルＩＤとの衝突を避けるために、セルＩＤを変更すべきか否かを決定するステップと；
    　セルＩＤを変更すべきであると決定した場合に、前記中継局に属する移動局の接続先のセルＩＤを第１のセルＩＤから第２のセルＩＤへ変更させるステップと；
    　を含む、通信制御方法。
  9. 　基地局及び移動局の間で無線信号を中継する中継局であって：
    　移動局へ無線信号を送信可能な通信部と；
    　第１のセルＩＤに対応する同期シーケンスと第２のセルＩＤに対応する同期シーケンスとを多重化した同期信号を前記通信部から前記中継局に属する移動局へ送信させると共に、前記移動局に前記第１のセルＩＤから前記第２のセルＩＤへのハンドオーバを命令する制御部と；
    　を備える中継局。
  10. 　基地局及び移動局の間で無線信号を中継する中継局による通信制御方法であって：
    　第１のセルＩＤに対応する同期シーケンスと第２のセルＩＤに対応する同期シーケンスとを多重化した同期信号を前記中継局から前記中継局に属する移動局へ送信するステップと；
    　前記中継局から前記移動局に前記第１のセルＩＤから前記第２のセルＩＤへのハンドオーバを命令するステップと；
    　を含む、通信制御方法。
     
     
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