WO2013008660A1 - 中継局、無線通信システムおよび送信制御方法 - Google Patents

中継局、無線通信システムおよび送信制御方法 Download PDF

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WO2013008660A1
WO2013008660A1 PCT/JP2012/066864 JP2012066864W WO2013008660A1 WO 2013008660 A1 WO2013008660 A1 WO 2013008660A1 JP 2012066864 W JP2012066864 W JP 2012066864W WO 2013008660 A1 WO2013008660 A1 WO 2013008660A1
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WO
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radio frame
transmission timing
relay station
transmission
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PCT/JP2012/066864
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康史 森岡
萩原　淳一郎
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株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ
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    • H04W84/042—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems
    • H04W84/047—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems using dedicated repeater stations

Definitions

  • the present invention relates to a relay station, a wireless communication system, and a transmission control method.
  • Non-Patent Document 1 Non-Patent Document 1 does not describe that the relay station moves, and for example, inter-cell handover of the relay station is not supported.
  • a mobile relay system in which a relay station is installed in a vehicle (for example, a railway vehicle) that can move while accommodating a large number of user devices, and the relay station relays wireless communication between the accommodated user devices and the base station.
  • a vehicle for example, a railway vehicle
  • Patent Document 1 a mobile relay system
  • the base station (cell) to which the relay station belongs can also change, so it is necessary to support relay station handover.
  • the relay station When the relay station is fixed, various parameters (for example, the type of the synchronization signal) are used so that interference between the downlink signal transmitted from the base station and the downlink signal transmitted from the relay station is reduced. , Signal transmission timing, etc.) can be set in advance.
  • the base station (cell) to which the relay station is connected changes with the movement of the relay station, so the synchronization signal transmitted from the base station that is the handover destination of the relay station and the relay station itself There is a case where the synchronization signal to be transmitted is accidentally overlapped and the quality of wireless communication with the user apparatus is deteriorated.
  • Patent Document 1 when a relay station performs handover, a synchronization signal of a handover source base station and a synchronization signal of a handover destination base station are simultaneously transmitted to a user apparatus (that is, in the same subframe sequence). In this case, the user apparatus is handed over to the synchronization signal of the handover destination base station, thereby solving the problem associated with the synchronization signal duplication.
  • the technique of Patent Document 1 requires a handover of the user apparatus, the amount of signaling (communication volume) between the user apparatus and the relay station increases, which may affect the performance of the entire wireless communication system. .
  • the present invention has been made in view of the above problems, and even when handover between a relay station and a base station is executed as the relay station moves, the quality of radio communication with respect to the user apparatus (mobile station) is improved. It is an object to provide a relay station, a radio system, and a transmission control method that can suppress an increase in the amount of signaling while maintaining the above.
  • the relay station includes a receiving unit that receives a first radio frame transmitted from a base station, and a second radio frame that includes a downlink data signal included in the received first radio frame.
  • a relay station including a transmission unit that transmits to a mobile station located in a cell, the base station corresponding to the handover destination cell in the handover process from the handover source cell to the handover destination cell of the relay station or after completion of the handover
  • a first determination unit that determines whether or not a second identifier that is an identifier of the cell of the relay station itself is included, and transmission timing of the first identifier
  • a second determination unit that determines whether the transmission timing of the second identifier transmitted by the transmission unit matches, the first identifier matches the second identifier, and the first identifier
  • the transmission unit transmits the first identifier and the second identifier so that the transmission timing is different from the transmission timing of the second identifier when it is determined that the transmission timing of the second identifier matches the transmission timing of the second identifier.
  • a time shift unit that shifts the transmission timing of the second radio frame.
  • the first identifier of the cell of the handover destination base station matches the second identifier of the cell of the relay station.
  • the transmission timing of the first identifier matches the transmission timing of the second identifier (that is, when the first identifier and the second identifier collide)
  • the transmission timing of the second radio frame transmitted by the relay station So that interference between the first identifier and the second identifier is avoided. Therefore, the reception quality of the mobile station located in the cell of the relay station is maintained before and after the relay station handover.
  • a time width in which the transmission timing of the second radio frame is shifted is determined so that a radio link failure (Radio Link Failure) occurs after a radio problem is detected. It is less than a predetermined allowable time width until it is determined that the operation has been performed.
  • the shift width of the transmission timing of the second radio frame is limited to less than the time width determined as a radio link failure, it is not determined that a radio link failure has occurred even if transmission timing shift is performed. . Therefore, the connection between the relay station and the mobile station is maintained, and connection operations such as reconnection and cell search are suppressed. Therefore, an increase in the amount of signaling is suppressed.
  • the time shift unit inserts one or more non-transmission subframes not including the downlink data signal and the second identifier before one second radio frame to be transmitted. As a result, the transmission timing of the second radio frame is shifted. According to the above configuration, it is possible to avoid a match between the identifier itself and the transmission timing of the identifier by a simple method of inserting a non-transmission subframe.
  • Each of the first identifier and the second identifier is an individual identifier (Unique Identity) used for initial synchronization.
  • Unique Identity used for initial synchronization.
  • the wireless communication system includes one or more mobile stations, a plurality of base stations each transmitting a first wireless frame, a receiving unit receiving the first wireless frame, and the received first A radio communication system comprising: a relay station including a transmission unit that transmits a second radio frame including a downlink data signal included in a radio frame to the mobile station located in a cell of the relay station itself, wherein the relay The station includes a first identifier included in a first radio frame transmitted by a base station corresponding to the handover destination cell during a handover process from the handover source cell to the handover destination cell of the relay station or after completion of the handover, and the first A detection unit that detects a transmission timing of one identifier, the first identifier, and the medium included in the second radio frame to be transmitted to the mobile station.
  • a first determination unit that determines whether or not a second identifier that is an identifier of a cell of the station matches, a transmission timing of the first identifier, and a transmission timing of the second identifier transmitted by the transmission unit;
  • a second determination unit that determines whether or not match, the first identifier and the second identifier match, and the transmission timing of the first identifier matches the transmission timing of the second identifier
  • a time shift unit that shifts the transmission timing of the second radio frame transmitted by the transmission unit so that the transmission timing of the first identifier and the transmission timing of the second identifier are different when determined.
  • the transmission control method relays a receiving unit that receives a first radio frame transmitted from a base station, and a second radio frame that includes a downlink data signal included in the received first radio frame.
  • a transmission control method in a relay station comprising a transmission unit that transmits to a mobile station located in the station's own cell, in the handover process from the handover source cell to the handover destination cell of the relay station, or after completion of the handover,
  • the first identifier included in the first radio frame transmitted by the base station corresponding to the handover destination cell and the transmission timing of the first identifier are detected, and the first identifier and the first identifier to be transmitted to the mobile station are detected.
  • a second identifier that is an identifier of the cell of the relay station itself included in two radio frames matches, and the transmission identifier of the first identifier And the transmission timing of the second identifier transmitted by the transmission unit is matched, the first identifier and the second identifier match, and the transmission timing of the first identifier And the second radio transmitted by the transmitter so that the transmission timing of the first identifier is different from the transmission timing of the second identifier when it is determined that the transmission timing of the second identifier matches the transmission timing of the second identifier. Shift frame transmission timing.
  • P-SS and S-SS synchronizing signal
  • FIG. 4 is a sequence diagram of synchronization signal collision determination and collision avoidance operation in the wireless communication system.
  • 5 is a flowchart of a synchronization signal collision determination and collision avoidance operation in the wireless communication system.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a wireless communication system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless communication system 1 includes a base station 100, a relay station 200 installed in a movable vehicle 20, and a user device 300 that can be accommodated in the vehicle 20.
  • Each communication element (base station 100, relay station 200, user apparatus 300, etc.) in the wireless communication system 1 performs wireless communication according to a predetermined radio access technology (Radio Access Technology), for example, LTE (Long Term Evolution).
  • Radio Access Technology for example, LTE (Long Term Evolution).
  • the base station 100, the relay station 200, and the user apparatus 300 perform wireless communication by mutually transmitting and receiving wireless frames.
  • the vehicle 20 is a bus, train, tram, or other public transportation vehicle that can accommodate an unspecified number of users, but may be a personal vehicle such as a private car.
  • a mode in which the wireless communication system 1 operates in accordance with LTE will be described as an example, but this is not intended to limit the technical scope of the present invention.
  • the present invention can be applied to other radio access technologies (for example, a public wireless LAN or WiMAX) with necessary design changes.
  • Base station 100 is an eNodeB (evolved Node B) in the LTE system, and can wirelessly communicate with relay station 200 and user apparatus 300 located in the cell of base station 100.
  • eNodeB evolved Node B
  • the user apparatus 300 is a UE (User Equipment) in the LTE system and can perform wireless communication using a Uu link set between the base station 100 or the relay station 200. That is, the user apparatus 300 can belong to the base station 100 or the relay station 200. Further, the user apparatus 300 can execute any of handover between a base station and a base station, handover between a base station and a relay station, and handover between a relay station and a relay station.
  • the relay station 200 is an RN (Relay Node) in the LTE system, and can relay wireless communication between the base station 100 and the user apparatus 300 located in the cell of the relay station 200. Like the base station 100, the relay station 200 may have a plurality of cells (sectors). An Un link is set between the relay station 200 and the base station 100.
  • the relay station 200 can be recognized as a user apparatus (UE) from the base station 100, and can be recognized as a base station (eNodeB) from the user apparatus 300. Further, the relay station 200 can execute handover between the base station and the base station.
  • UE user apparatus
  • eNodeB base station
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the relay station 200 according to the embodiment of the present invention.
  • the relay station 200 includes a base station interface 210, a reception unit 220, a transmission unit 230, a user device interface 240, a control unit 250, and a storage unit 260.
  • the base station interface 210 includes an antenna 212 that receives radio waves from the base station 100, and an electric circuit that converts the received radio waves into electrical signals (radio frames) and supplies them to the receiving unit 220.
  • the receiving unit 220 supplies the radio frame supplied from the base station interface 210 to the transmitting unit 230 and the control unit 250.
  • the transmission unit 230 generates a radio frame including a downlink data signal included in the radio frame supplied from the reception unit 220 under the control of the control unit 250 and supplies the radio frame to the user apparatus interface 240.
  • the user device interface 240 includes an electric circuit that converts a radio frame supplied from the transmission unit 230 into radio waves, and an antenna 242 that transmits the converted radio waves to the user device 300.
  • the control unit 250 includes a detection unit 252, a determination unit 254, and a time shift unit 256 as elements. Detailed operations of each element in the control unit 250 will be described later.
  • a radio frame converted from radio waves received from the base station 100 by the base station interface 210 and supplied to the receiving unit 220 may be simply referred to as a received radio frame, and is generated by the transmitting unit 230.
  • a radio frame that is a source of radio waves to be transmitted from the user apparatus interface 240 to the user apparatus 300 may be simply referred to as a transmission radio frame.
  • the reception unit 220, the transmission unit 230, and the control unit 250 (including the included elements (including the detection unit 252, the determination unit 254, and the time shift unit 256)) are not illustrated in the relay station 200 (Central Processing Unit) Is a functional block realized by executing a computer program and functioning according to the computer program.
  • the storage unit 260 is a storage medium that stores the above computer program and various types of information necessary for transmission control according to the present invention, and is, for example, a RAM (Random Access Memory).
  • FIG. 3 is a diagram showing a format of a radio frame F used in the radio communication system 1.
  • One radio frame F includes 10 subframes SF.
  • Each subframe SF includes two slots (not shown) each having a plurality of OFDM symbols. Since the time length of each subframe SF is 1 millisecond, the time length of one radio frame F is 10 milliseconds.
  • Each subframe SF has subframe numbers # 0 to # 9 attached in the order of transmission.
  • the first and sixth subframes (subframe # 0 and subframe # 5) in radio frame F include PCI (Physical Cell Identity). Thus, PCI is transmitted in 5 subframe periods (ie, in 5 millisecond periods).
  • PCI is set for each cell and used for various operations such as synchronization, channel estimation, data scrambling, etc. (see 3GPP TS 36.211 V10.1.0 (2011-03), Chapter 6.11, “Synchronization signals”).
  • the PCI includes a P-SS (Primary Synchronization Signal, a first synchronization signal) indicating an individual ID (Unique Identity) of a cell and an S-SS (Secondary Synchronization Signal, a second synchronization signal) indicating a group ID of the cell.
  • P-SS Primary Synchronization Signal, a first synchronization signal
  • S-SS Secondary Synchronization Signal, a second synchronization signal
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the P-SS and S-SS included in the PCI.
  • P-SS group ID
  • Synchronization is performed in two stages. First, based on a correlation calculation between a reception signal received from a transmission side device (eg, base station 100) and a P-SS replica signal stored in the reception side device itself by a reception side device (eg, user device 300). The P-SS (individual ID) included in the received signal is identified, and the transmission timing (subframe timing) of the P-SS is detected (initial synchronization, Primary Synchronization). Next, the receiving side device descrambles the received signal (including S-SS) scrambled by the P-SS, and the received signal after descrambling and the S-SS replica stored in the receiving side device itself. Based on the correlation calculation with the signal, the S-SS (group ID) included in the received signal is identified, and the transmission timing of the radio frame F is detected (secondary synchronization).
  • a transmission side device eg, base station 100
  • P-SS replica signal stored in the reception side device itself by a reception side device (eg, user device 300).
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state of wireless communication when the relay station 200 and the user apparatus 300 move.
  • the relay station 200 and the user apparatus 300 that were originally located in the cell Ca of the base station 100a move into the cell Cb of the base station 100b as the accommodation vehicle 20 (not shown) moves.
  • the user apparatus 300 is located in the cell Cr of the relay station 200 and performs wireless communication with the Uu link set up with the relay station 200.
  • the relay station 200 since the relay station 200 moves from the cell Ca to the cell Cb as the vehicle 20 moves, the relay station 200 is handed over from the base station 100a corresponding to the cell Ca to the base station 100b corresponding to the cell Cb. It is understood that there is a need.
  • the relay station 200 connected to the base station 100a corresponding to the handover source cell Ca through the Un link performs a handover (Un handover) and establishes an Un link with the base station 100b corresponding to the handover destination cell Cb.
  • a handover Un handover
  • the Uu link between the relay station 200 and the user apparatus 300 is maintained before and after the Un handover.
  • user apparatus 300 after handover of relay station 200 is located in cell Cr of relay station 200 and cell Cb of base station 100b, it receives radio signals from both relay station 200 and base station 100b. .
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship of transmission timings of radio frames F (FRa, FRb, FS) transmitted from the handover source base station 100a, the handover destination base station 100b, and the relay station 200.
  • F radio frames
  • a reception radio frame FRa from the handover source base station 100a (hereinafter sometimes simply referred to as a reception radio frame FRa) and a transmission radio frame FS of the relay station 200.
  • the transmission timing radio frame F (subframe SF # 0) different from the reception radio frame FRa (FIG. 6 (a)) and the transmission radio frame FS (FIG. 6 (c)) starts.
  • the timing at which the PCI is transmitted is also different between the reception radio frame FRa and the transmission radio frame FS. Therefore, even if both PCIs (P-SS and S-SS) match, no collision occurs.
  • a reception radio frame FRb from the handover destination base station 100b (hereinafter sometimes simply referred to as a reception radio frame FRb) and a transmission radio frame FS of the relay station 200 explain.
  • a reception radio frame FRb since the transmission timing of the reception radio frame FRb (FIG. 6 (b)) and the transmission timing of the transmission radio frame FS (FIG. 6 (c)) match, the timing at which the PCI is transmitted is also wireless.
  • the frame FRb matches the transmission radio frame FS. In the above case, if the PCI of the reception radio frame FRb matches the PCI of the transmission radio frame FS, a PCI collision occurs.
  • PCI collision is an event in which a plurality of PCIs match each other and the transmission timings of the plurality of PCIs also match.
  • the above concept can be applied not only to the entire PCI, but also to P-SS and S-SS which are part of PCI.
  • S-SS may not collide and only P-SS may collide.
  • the user apparatus 300 Since the user apparatus 300 identifies the transmission signal (radio frame F) based on the PCI, when the PCI collides, the reception radio frame FRb from the base station 100b and the transmission radio frame FS from the relay station 200 are identified. It becomes impossible to do. Even when the entire PCI does not collide, there are the following problems when the P-SS (individual ID) collides.
  • the P-SS individual ID
  • the PCI transmission timing is the same in the reception radio frame FRb and the transmission radio frame FS, so that the S-SSs are also transmitted at the same transmission timing. Furthermore, since both S-SSs are scrambled by the same P-SS, the scrambled S-SSs are not orthogonal to each other.
  • the S-SS of the reception radio frame FRb and the S-SS of the transmission radio frame FS interfere with each other and the signal quality deteriorates, so that it becomes difficult to descramble the S-SS. Also, even if the S-SS is descrambled, the transmission timing is the same, so whether the decoded S-SS is transmitted from the base station 100b or the relay station 200 is determined. The user device 300 cannot determine.
  • the P-SS is limited to three, the P-SS of the cell Cr corresponding to the relay station 200 and the P-SS of the cell Cb (base station 100b) to which the relay station 200 is to be handed over. Is not likely to match. Since relay station 200 is movable, it is difficult in principle to set the P-SS of relay station 200 (cell Cr) and the P-SS of the handover destination cell to be always different.
  • the relay station 200 determines whether or not the P-SS collides during the inter-cell handover process, and if the P-SS collides, the relay station The transmission timing of the transmission radio frame FS transmitted by the 200 is shifted to avoid a P-SS collision, and thus interference between the reception radio frame FRb and the transmission radio frame FS (particularly interference between S-SSs).
  • FIG. 7 is a diagram illustrating changes in the transmission radio frame FS before and after the transmission timing shift.
  • FIG. 7A shows a transmission radio frame FS before time shift
  • FIG. 7B shows a radio frame FS after time shift
  • FIG. 7C shows a reception radio frame FRa from the handover destination base station 100b. It is.
  • FIGS. 7A and 7B correspond to FIGS. 6B and 6C (collision state). If the control unit 250 of the relay station 200 determines that a P-SS collision has occurred (details of the determination will be described later), as shown in FIG.
  • a non-transmission subframe NSF is inserted before the frame FS, and the transmission timing of the transmission radio frame FS is shifted by the time width SD.
  • the non-transmission subframe NSF is a subframe SF that does not include at least the downlink data signal transmitted from the base station 100b and the PCI of the relay station 200 (cell Cr), and may be a subframe SF in which no signal is transmitted. . It is preferable that # 0 is given as a subframe number for convenience to the non-transmission subframe NSF.
  • the position where the non-transmission subframe NSF is inserted is not limited to before the transmission radio frame FS, but is inserted in the transmission radio frame FS (for example, between the subframe SF # 0 and the subframe SF # 1). May be. In the above case, it is preferable that the inserted non-transmission subframe NSF is given the same subframe number as the subframe SF transmitted immediately after the non-transmission subframe NSF.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of an RLF detection period that can be an allowable value (upper limit) of the time width SD to be shifted (see 3GPP TS 36.300 V10.3.0 (2011-03), Chapter 10.1.6, Radio Link Failure). .
  • step-by-step connection status determination and connection recovery processing are executed.
  • the terminal-side device detects a radio problem, a timer T310 that counts a predetermined time width D1 is started. The terminal side device waits until the timer T310 expires (first phase). If the wireless problem is solved during the first phase, the terminal-side device returns to the normal communication state.
  • the terminal side device detects the occurrence of a radio link failure (Radio Link Failure, RLF), and the timer T311 counts a predetermined time width D2. It is activated. The terminal side device tries to reconnect to the connected cell until the timer T311 expires (second phase). If reconnection is successful during the second phase, the terminal-side device returns to the normal communication state. The terminal side device has a status (that is, RRC connection state (RRC_CONNECTED)) that maintains the connection to the connected cell until the second phase expires.
  • RLF Radio Link Failure
  • the terminal side device stops reconnection and shifts to an idle state (RRC idle state (RRC_IDLE)) (that is, a state in which the wireless connection is disconnected) Becomes).
  • RRC idle state RRC_IDLE
  • the terminal side device does not execute the connection operation (reconnection, cell search, etc.). That is, the system waits while monitoring the detection of the synchronization signals (P-SS and S-SS) received until the wireless problem is detected. Therefore, even if a radio problem (out of synchronization) occurs due to the time shift with respect to the synchronization signal, if the time shift width is less than the time width of the RLF detection period, the reconnection operation before the end of the first phase, that is, the same cell Before the operation is executed, the synchronization signal is detected, the radio problem is solved, and the normal operation can be restored.
  • the time width SD in which the transmission radio frame FS is shifted is set to be less than the time width of the RLF detection period (timer T310). Therefore, the connection operation (reconnection, cell search, etc.) accompanying the time shift is avoided, and the occurrence of signaling between the user apparatus 300 and the relay station 200 is suppressed.
  • the time length of one subframe SF is 1 millisecond
  • the set values of the timer T310 are 0 milliseconds, 50 milliseconds, 100 milliseconds, and 200 milliseconds.
  • the shift time width SD (period in which one or more non-transmission subframes NSF are inserted is set unless the timer T310 is set to 0 milliseconds. ) Can be secured.
  • the set value of the timer T310 may be stored in advance in the storage unit 260 of the relay station 200, or may be notified from the connected base station 100 at any time.
  • FIG. 9 is a sequence diagram of the synchronization signal collision determination and collision avoidance operation
  • FIG. 10 is a flowchart of the synchronization signal collision determination and collision avoidance operation.
  • the detecting unit 252 of the relay station 200 detects the P-SS (handover) included in the received radio frame FRb transmitted by the base station 100b corresponding to the handover destination cell Cb.
  • the P-SS of the destination cell Cb) and the transmission timing (subframe timing) of the P-SS are detected and supplied to the determination unit 254.
  • the determination unit 254 determines whether or not the P-SS of the handover destination cell Cb matches the P-SS of the cell Cr of the relay station 200 itself included in the transmission radio frame FS (Step S100).
  • the P-SS of the cell Cr of the relay station 200 itself can be supplied by any method.
  • the P-SS of the cell Cr of the relay station 200 itself may be stored in the storage unit 260 and supplied to the determination unit 254 at the time of the determination in step S100, or from the transmission unit 230 that transmits the transmission radio frame FS as needed.
  • the P-SS of the cell Cr of the relay station 200 itself may be acquired.
  • step S100 If the P-SSs do not match (step S100: NO), the P-SS collision does not occur and the collision avoidance operation is terminated without being executed. On the other hand, if the P-SSs match (step S100: YES), the determination unit 254 proceeds to step S110 for further determination.
  • step S110 the determination unit 254 determines whether or not the P-SS transmission timing of the handover destination cell Cb matches the P-SS transmission timing of the cell Cr of the relay station 200 itself.
  • the transmission timing of the P-SS of the cell Cr of the relay station 200 can be supplied by an arbitrary method, similarly to the P-SS of the cell Cr of the relay station 200 itself. The same applies to the illustration of the supply method. If the P-SS transmission timings do not match (step S110: NO), the P-SS collision does not occur and the collision avoidance operation is not executed and the process ends.
  • step S110 YES
  • the P-SS of the handover destination cell Cb base station 100b
  • the determination unit 254 instructs the time shift unit 256 to insert a non-transmission subframe NSF.
  • the time shift unit 256 Upon receiving the instruction, the time shift unit 256 will transmit the transmission unit 230 from now on so that the transmission timing of the P-SS of the handover destination cell Cb and the transmission timing of the P-SS of the cell Cr of the relay station 200 itself are different.
  • One or more non-transmission subframes NSF are inserted before one transmission radio frame FS (step S120). By inserting the non-transmission subframe NSF, the transmission timing of the transmission radio frame FS is shifted.
  • the time width SD shifted by the time shift unit 256 that is, the number of inserted non-transmission subframes NSF ⁇ 1 subframe time (1 millisecond) is less than the time width of the radio link failure detection period. Is set.
  • the transmission radio frame FS is time-shifted (the non-transmission subframe NSF is inserted), so that the relay station 200 and the user P-SS and S-SS interference is avoided while the connection with the apparatus 300 is maintained. Therefore, the reception quality of the user apparatus 300 located in the cell Cr of the relay station 200 is maintained before and after handover of the relay station 200. Further, since the shifted time width SD is set to be less than the time width of the radio access failure detection period, the occurrence of the radio access failure is suppressed, and reconnection or cell search between the user apparatus 300 and the relay station 200 is performed. Is suppressed, and an increase in the amount of signaling in the entire system is suppressed.
  • the present embodiment can avoid the collision without changing the PCI (P-SS and S-SS). And the handover of the user apparatus 300 accompanying the PCI change of the relay station 200 is also suppressed, so that an increase in the signaling amount of the entire system is further suppressed.
  • the collision avoidance operation is executed based on a collision between P-SSs (individual IDs).
  • the collision avoidance operation may be executed based on a collision between PCIs. That is, the detection unit 252 of the relay station 200 detects the PCI of the handover destination cell Cb, and the determination unit 254 determines whether or not the PCI of the handover destination cell Cb matches the PCI of the cell Cr of the relay station 200 itself. It is also possible to adopt a configuration in which the coincidence of the PCI transmission timing is determined (step S100) (step S110), and the collision avoiding operation (step S120) is executed based on the above determination. However, if the PCI matches, the P-SS also matches. On the other hand, in order to determine the PCI match, the S-SS decoding process is required, which increases the processing time and processing load. It is possible to execute the collision determination and collision avoidance operation more quickly and efficiently in the configuration based on the above.
  • the collision avoidance operation is executed based on the coincidence of the transmission timings of the P-SS (individual ID). This is because when the transmission timing of the P-SS is the same between the reception radio frame FRb and the transmission radio frame FS but the transmission timing of the P-SS is the same, that is, the subframe SF # 0 of the reception radio frame FRb and the transmission radio frame FS The collision avoidance operation can be executed even when the subframe SF # 5 is transmitted at the same timing. However, the collision avoidance operation may be executed simply based on whether or not the transmission timing of the reception radio frame FRb matches the transmission timing of the transmission radio frame FS.
  • the relay station 200 performs the collision determination / collision avoidance operation in the process of Un handover from the handover source cell Ca to the handover destination cell Cb. May be executed.
  • the time shift unit 256 time-shifts the transmission radio frame FS in units of subframes SF, but time shift in units of slots or units of radio frames F (that is, insertion of non-transmission slots or non-transmission frames) ) May be performed. Furthermore, the time shift may be performed with an arbitrary time width without depending on a predetermined transmission unit such as a subframe. However, according to the configuration of the above embodiment, it is possible to avoid PCI (P-SS and S-SS) collisions by a simple method of inserting non-transmission subframe NSF (subframe number shift). Therefore, it is more preferable.
  • PCI P-SS and S-SS
  • the time width SD in which the transmission radio frame FS is shifted is set to be less than the time width of the radio access failure detection period (the duration of the timer T310). May be set. This is because such a configuration can also avoid PCI (P-SS and S-SS) collisions.
  • the time width SD is less than the time width of the radio access failure detection period as in the embodiment.
  • Each function executed by the CPU in the relay station 200 may be executed by hardware instead of the CPU, or executed by a programmable logic device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or a DSP (Digital Signal Processor). May be.
  • a programmable logic device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or a DSP (Digital Signal Processor). May be.

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Abstract

　中継局が、基地局から送信される第１無線フレームを受信する受信部と、受信した第１無線フレームに含まれる下りデータ信号を含む第２無線フレームを、中継局自身のセルに在圏する移動局へ送信する送信部とを備える。第１無線フレームに含まれるハンドオーバ先セルの第１識別子と、第２無線フレームに含まれる中継局自身のセルの第２識別子とが一致し、かつ、第１識別子の送信タイミングと、第２識別子の送信タイミングとが一致すると判定された場合に、中継局の時間シフト部は、第１識別子の送信タイミングと第２識別子の送信タイミングとを相違させるように、送信部が送信する第２無線フレームの送信タイミングをシフトさせる。

Description

中継局、無線通信システムおよび送信制御方法
　本発明は、中継局、無線通信システムおよび送信制御方法に関する。
　移動体通信システムの標準化に関する第３世代パートナーシッププロジェクト（Third Generation Partnership Project，３ＧＰＰ）において、基地局（evolved Node B，ｅＮｏｄｅＢ）とユーザ装置（User Equipment，ＵＥ）との無線通信の中継を行う中継局（リレー基地局（Relay Node，ＲＮ））が規定されている（非特許文献１）。非特許文献１では、中継局が移動することは記載されておらず、例えば、中継局のセル間ハンドオーバはサポートされていない。
　一方、多数のユーザ装置を収容しつつ移動可能な乗物（例えば、鉄道車両）に中継局を設置し、収容されたユーザ装置と基地局との無線通信を中継局が中継するモバイルリレーシステムが提案されている（例えば、特許文献１）。モバイルリレーシステムにおいては、中継局が移動するとその中継局が帰属する基地局（セル）も変化し得るため、中継局のハンドオーバがサポートされる必要がある。
特開２０１１－３５７８３号公報
3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 10), 3GPP TS 36.300 V10.3.0 (2011-03), Section 4.7, Support for relaying
　中継局が固定されている場合には、基地局から送信される下りリンク信号と中継局から送信される下りリンク信号との干渉が低減されるように、各種のパラメータ（例えば、同期信号の種類、信号の送信タイミング等）をあらかじめ設定しておくことが可能である。他方、モバイルリレーシステムにおいては、中継局の移動に伴いその中継局の接続先の基地局（セル）が変化するため、中継局のハンドオーバ先の基地局から送信される同期信号と中継局自身から送信される同期信号とが偶発的に重複し、ユーザ装置に対する無線通信の品質が低下する場合がある。
　特許文献１の技術では、中継局がハンドオーバする際に、ハンドオーバ元基地局の同期信号とハンドオーバ先基地局の同期信号とをユーザ装置に対して同時に（すなわち、同一のサブフレーム系列で）送信し、ユーザ装置をハンドオーバ先基地局の同期信号へハンドオーバさせることで同期信号の重複に伴う問題を解消している。しかしながら、特許文献１の技術では、ユーザ装置のハンドオーバが必要であるため、ユーザ装置－中継局間のシグナリング量（通信量）が増大し、無線通信システム全体のパフォーマンスに影響を及ぼす可能性がある。
　本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、中継局の移動に伴って中継局－基地局間のハンドオーバが実行される場合であっても、ユーザ装置（移動局）に対する無線通信の品質を維持しつつ、シグナリング量の増加を抑制することが可能な中継局、無線システム、および送信制御方法を提供することを目的とする。
　本発明に係る中継局は、基地局から送信される第１無線フレームを受信する受信部と、受信した前記第１無線フレームに含まれる下りデータ信号を含む第２無線フレームを、中継局自身のセルに在圏する移動局へ送信する送信部とを備える中継局であって、前記中継局のハンドオーバ元セルからハンドオーバ先セルへのハンドオーバ過程において又はハンドオーバ完了後に、前記ハンドオーバ先セルに対応した基地局が送信する第１無線フレームに含まれる第１識別子と、前記第１識別子の送信タイミングとを検出する検出部と、前記第１識別子と、前記移動局へ送信すべき前記第２無線フレームに含まれる、前記中継局自身のセルの識別子である第２識別子とが一致するか否かを判定する第１判定部と、前記第１識別子の送信タイミングと、前記送信部が送信する前記第２識別子の送信タイミングとが一致するか否かを判定する第２判定部と、前記第１識別子と前記第２識別子とが一致し、かつ、前記第１識別子の送信タイミングと前記第２識別子の送信タイミングとが一致すると判定された場合に、前記第１識別子の送信タイミングと前記第２識別子の送信タイミングとを相違させるように、前記送信部が送信する前記第２無線フレームの送信タイミングをシフトさせる時間シフト部とを備える。
　以上の構成によれば、中継局のハンドオーバの際（すなわち、ハンドオーバ過程中またはハンドオーバ完了後）に、ハンドオーバ先基地局のセルの第１識別子と中継局のセルの第２識別子とが一致し、かつ、第１識別子の送信タイミングと第２識別子の送信タイミングとが一致する場合（すなわち、第１識別子と第２識別子とが衝突する場合）に、中継局が送信する第２無線フレームの送信タイミングがシフトされるので、第１識別子と第２識別子との干渉が回避される。したがって、中継局のハンドオーバ前後で、中継局のセルに在圏する移動局の受信品質が維持される。
　本発明の好適な態様において、前記第２無線フレームの前記送信タイミングがシフトされる時間幅は、無線問題（Radio Problem。例えば同期外れ）が検出された後に無線リンク障害（Radio Link Failure）が発生したと判定されるまでの所定の許容時間幅未満である。
　以上の構成によれば、第２無線フレームの送信タイミングのシフト幅を無線リンク障害と判定される時間幅未満に制限するので、送信タイミングシフトを行っても無線リンク障害が発生したとは判定されない。そのため、中継局と移動局との接続が維持され、再接続、セルサーチ等の接続動作が抑制される。したがって、シグナリング量の増加が抑制される。
　本発明の好適な態様において、前記時間シフト部は、前記下りデータ信号および前記第２識別子を含まない１以上の無送信サブフレームを、送信しようとする１つの第２無線フレームの前に挿入することにより、前記第２無線フレームの前記送信タイミングをシフトさせる。
　以上の構成によれば、無送信サブフレームの挿入という簡易な方法によって、識別子自体および識別子の送信タイミングの一致を回避することが可能である。
　前記第１識別子および前記第２識別子の各々は、初期同期に用いられる個別識別子（Unique Identity）である。
　以上の構成によれば、初期同期に用いられる個別識別子の一致・不一致に基づいて衝突回避動作の要否を判定するから、個別識別子を含むより上位の識別子（例えば、物理セル識別子）の全体の一致・不一致に基づいて衝突動作の要否を判定する構成と比較して、信号処理に要する時間及び負荷が抑制される。
　また、本発明に係る無線通信システムは、１以上の移動局と、各々が第１無線フレームを送信する複数の基地局と、前記第１無線フレームを受信する受信部と、受信した前記第１無線フレームに含まれる下りデータ信号を含む第２無線フレームを、中継局自身のセルに在圏する前記移動局へ送信する送信部とを備える中継局とを備える無線通信システムであって、前記中継局は、前記中継局のハンドオーバ元セルからハンドオーバ先セルへのハンドオーバ過程において又はハンドオーバ完了後に、前記ハンドオーバ先セルに対応した基地局が送信する第１無線フレームに含まれる第１識別子と、前記第１識別子の送信タイミングとを検出する検出部と、前記第１識別子と、前記移動局へ送信すべき前記第２無線フレームに含まれる、前記中継局自身のセルの識別子である第２識別子とが一致するか否かを判定する第１判定部と、前記第１識別子の送信タイミングと、前記送信部が送信する前記第２識別子の送信タイミングとが一致するか否かを判定する第２判定部と、前記第１識別子と前記第２識別子とが一致し、かつ、前記第１識別子の送信タイミングと前記第２識別子の送信タイミングとが一致すると判定された場合に、前記第１識別子の送信タイミングと前記第２識別子の送信タイミングとが相異なるように、前記送信部が送信する前記第２無線フレームの送信タイミングをシフトさせる時間シフト部とを備える。
　また、本発明に係る送信制御方法は、基地局から送信される第１無線フレームを受信する受信部と、受信した前記第１無線フレームに含まれる下りデータ信号を含む第２無線フレームを、中継局自身のセルに在圏する移動局へ送信する送信部とを備える中継局における送信制御方法であって、前記中継局のハンドオーバ元セルからハンドオーバ先セルへのハンドオーバ過程において又はハンドオーバ完了後に、前記ハンドオーバ先セルに対応した基地局が送信する第１無線フレームに含まれる第１識別子と、前記第１識別子の送信タイミングとを検出し、前記第１識別子と、前記移動局へ送信すべき前記第２無線フレームに含まれる、前記中継局自身のセルの識別子である第２識別子とが一致するか否かを判定し、前記第１識別子の送信タイミングと、前記送信部が送信する前記第２識別子の送信タイミングとが一致するか否かを判定し、前記第１識別子と前記第２識別子とが一致し、かつ、前記第１識別子の送信タイミングと前記第２識別子の送信タイミングとが一致すると判定された場合に、前記第１識別子の送信タイミングと前記第２識別子の送信タイミングとを相違させるように、前記送信部が送信する前記第２無線フレームの送信タイミングをシフトさせる。
本発明の実施形態に係る無線通信システムを示す図である。 本発明の実施形態に係る中継局の構成を示すブロック図である。 前記無線通信システムにて使用される無線フレームのフォーマットを示す図である。 前記無線通信システムにて使用される同期信号（Ｐ－ＳＳおよびＳ－ＳＳ）の構成を示す図である。 前記中継局およびユーザ装置が移動した場合の無線通信の様子を示す図である。 前記無線フレームの送信タイミングの関係を示す図である。 前記送信タイミングのシフトの前後における無線フレームの変化を示す図である。 前記無線通信システムにおける無線リンク障害（ＲＬＦ）検出期間の説明図である。 前記無線通信システムにおける同期信号衝突判定および衝突回避動作のシーケンス図である。 前記無線通信システムにおける同期信号衝突判定および衝突回避動作のフローチャートである。
　図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１を示す概略図である。無線通信システム１は、基地局１００と、移動可能な乗物２０に設置された中継局２００と、乗物２０に収容され得るユーザ装置３００とを備える。無線通信システム１内の各通信要素（基地局１００、中継局２００、ユーザ装置３００等）は所定の無線アクセス技術（Radio Access Technology）、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）に従って無線通信を行う。具体的には、基地局１００、中継局２００、およびユーザ装置３００は、無線フレームを相互に送受信することによって無線通信を行う。乗物２０は、不特定かつ複数のユーザを収容し得るバス、列車、トラム、その他の公共交通機関の乗物であるが、自家用車等の個人用の乗物であってもよい。
　なお、以下の実施形態では、無線通信システム１がＬＴＥに従って動作する形態を例示して説明するが、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。本発明は、必要な設計上の変更を施した上で、他の無線アクセス技術（例えば、公衆無線ＬＡＮまたはＷｉＭＡＸ）にも適用可能である。
　基地局１００は、ＬＴＥシステムにおけるｅＮｏｄｅＢ（evolved Node B）であり、その基地局１００のセルに在圏する中継局２００およびユーザ装置３００と無線通信可能である。以下では、基地局１００が１つのセルを有する構成のみについて開示するが、基地局１００が複数のセル（セクタ）を有する構成が採用され得ることは当然に理解される。
　ユーザ装置３００は、ＬＴＥシステムにおけるＵＥ（User Equipment）であり、基地局１００または中継局２００との間に設定されるＵｕリンクを用いて無線通信可能である。すなわち、ユーザ装置３００は、基地局１００に帰属することも、中継局２００に帰属することも可能である。また、ユーザ装置３００は、基地局－基地局間のハンドオーバ、基地局－中継局間のハンドオーバ、中継局－中継局間のハンドオーバのいずれをも実行可能である。
　中継局２００は、ＬＴＥシステムにおけるＲＮ（Relay Node）であり、基地局１００と、その中継局２００のセルに在圏するユーザ装置３００との無線通信を中継可能である。基地局１００同様、中継局２００も複数のセル（セクタ）を有していてもよい。中継局２００と基地局１００との間にはＵｎリンクが設定される。中継局２００は、基地局１００からはユーザ装置（ＵＥ）であると認識されることが可能であるとともに、ユーザ装置３００からは基地局（ｅＮｏｄｅＢ）であると認識されることが可能である。また、中継局２００は、基地局－基地局間のハンドオーバを実行することが可能である。
　図２は、本発明の実施形態に係る中継局２００の構成を示すブロック図である。中継局２００は、基地局インタフェース２１０と、受信部２２０と、送信部２３０と、ユーザ装置インタフェース２４０と、制御部２５０と、記憶部２６０とを含む。
　基地局インタフェース２１０は、基地局１００からの電波を受信するアンテナ２１２と、受信した電波を電気信号（無線フレーム）に変換して受信部２２０に供給する電気回路とを備える。受信部２２０は、基地局インタフェース２１０から供給された無線フレームを、送信部２３０および制御部２５０へ供給する。送信部２３０は、制御部２５０の制御の下、受信部２２０から供給された無線フレームに含まれる下りデータ信号を含む無線フレームを生成して、ユーザ装置インタフェース２４０に供給する。ユーザ装置インタフェース２４０は、送信部２３０から供給された無線フレームを電波に変換する電気回路と、変換した電波をユーザ装置３００へ送信するアンテナ２４２とを備える。制御部２５０は、検出部２５２と、判定部２５４と、時間シフト部２５６とを要素として内包する。制御部２５０内の各要素の詳細な動作は後述される。
　なお、以降の部分において、基地局１００から受信した電波を基地局インタフェース２１０が変換して受信部２２０に供給する無線フレームを単に受信無線フレームと称する場合があり、送信部２３０にて生成される、ユーザ装置インタフェース２４０からユーザ装置３００へ送信されるべき電波の元となる無線フレームを単に送信無線フレームと称する場合がある。
　受信部２２０、送信部２３０、および制御部２５０（内包される各要素（検出部２５２、判定部２５４、時間シフト部２５６）を含む）は、中継局２００内の図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）がコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することにより実現される機能ブロックである。記憶部２６０は、以上のコンピュータプログラムおよび本発明の送信制御に必要な各種の情報を記憶する記憶媒体であり、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）である。
　図３は、無線通信システム１にて使用される無線フレームＦのフォーマットを示す図である。１つの無線フレームＦは１０個のサブフレームＳＦを含む。各サブフレームＳＦは、各々が複数のＯＦＤＭシンボルを有する２つのスロット（不図示）を含む。各サブフレームＳＦの時間長は１ミリ秒であるから、１つの無線フレームＦの時間長は１０ミリ秒である。各サブフレームＳＦは、送信順に付される＃０から＃９までのサブフレーム番号を有する。図示の通り、無線フレームＦ内において１番目および６番目に位置するサブフレーム（サブフレーム＃０およびサブフレーム＃５）がＰＣＩ（Physical Cell Identity，物理セル識別子）を含む。したがって、ＰＣＩは５サブフレーム周期で（すなわち５ミリ秒周期で）に送信される。
　ＰＣＩはセル毎に設定され、同期、チャネル推定、データのスクランブル等の種々の動作に利用される（3GPP TS 36.211 V10.1.0 (2011-03), Chapter 6.11, Synchronization signals参照）。ＰＣＩは、セルの個別ＩＤ（Unique Identity）を示すＰ－ＳＳ（Primary Synchronization Signal，第１同期信号）およびセルのグループＩＤを示すＳ－ＳＳ（Secondary Synchronization Signal，第２同期信号）を含む。
　図４は、ＰＣＩに含まれるＰ－ＳＳおよびＳ－ＳＳの構成を示す図である。Ｐ－ＳＳ（個別ＩＤ）は３通り存在し、Ｓ－ＳＳ（グループＩＤ）は１６８通り存在する。図４に示すように、各Ｓ－ＳＳについて３通りのＰ－ＳＳが存在するから、５０４通り（＝１６８×３）のＰＣＩが存在する。
　ここで、ＰＣＩを用いた同期の概略を以下に説明する。同期は２段階で実行される。まず、受信側装置（例えばユーザ装置３００）が、送信側装置（例えば基地局１００）から受信した受信信号と受信側装置自身に記憶されているＰ－ＳＳのレプリカ信号との相関演算に基づいて、受信信号に含まれるＰ－ＳＳ（個別ＩＤ）を同定し、Ｐ－ＳＳの送信タイミング（サブフレームタイミング）を検出する（初期同期，Primary Synchronization）。次いで、受信側装置が、Ｐ－ＳＳでスクランブルされている受信信号（Ｓ－ＳＳを含む）をデスクランブルし、デスクランブル後の受信信号と受信側装置自身に記憶されているＳ－ＳＳのレプリカ信号との相関演算に基づいて、受信信号に含まれるＳ－ＳＳ（グループＩＤ）を同定し、無線フレームＦの送信タイミングを検出する（２次同期，Secondary Synchronization）。
　図５は、中継局２００およびユーザ装置３００が移動した場合の無線通信の様子を示す図である。図５においては、当初、基地局１００ａのセルＣａ内に位置していた中継局２００およびユーザ装置３００が、収容先の乗物２０（不図示）の移動に伴って基地局１００ｂのセルＣｂ内へと移動する場合を考える。ユーザ装置３００は、中継局２００のセルＣｒに在圏し、中継局２００との間に設定されたＵｕリンクで無線通信を行っている。
　以上の場合、中継局２００は、乗物２０が移動するのに伴ってセルＣａからセルＣｂへと移動するので、セルＣａに対応する基地局１００ａからセルＣｂに対応する基地局１００ｂへとハンドオーバする必要があると理解される。
　当初、ハンドオーバ元セルＣａに対応する基地局１００ａとＵｎリンクで接続していた中継局２００は、ハンドオーバ（Ｕｎハンドオーバ）を実行して、ハンドオーバ先セルＣｂに対応する基地局１００ｂとのＵｎリンクを確立する。一方、中継局２００とユーザ装置３００との間のＵｕリンクは、Ｕｎハンドオーバの前後において維持される。
　ここで、中継局２００がハンドオーバした後のユーザ装置３００は、中継局２００自身のセルＣｒおよび基地局１００ｂのセルＣｂに位置するから、中継局２００および基地局１００ｂの双方から無線信号を受信する。そのため、セルＣｒとセルＣｂとでＰＣＩ（特に、個別ＩＤ）が衝突すると、ユーザ装置３００の同期性能が劣化する、すなわち、中継局２００が送信する無線フレームと基地局１００ｂが送信する無線フレームとが干渉して判別困難になることによりユーザ装置３００における同期が困難になるという問題がある。以下、図６を参照して具体的に説明する。
　図６は、ハンドオーバ元基地局１００ａ、ハンドオーバ先基地局１００ｂ、および中継局２００の各々が送信する無線フレームＦ（ＦＲａ，ＦＲｂ，ＦＳ）の送信タイミングの関係を示す図である。
　まず、ＰＣＩの衝突が生じないケース、すなわち、ハンドオーバ元基地局１００ａからの受信無線フレームＦＲａ（以下、単に受信無線フレームＦＲａと称する場合がある）と中継局２００の送信無線フレームＦＳとの関係について説明する。図６に示すように、受信無線フレームＦＲａ（図６(a)）と送信無線フレームＦＳ（図６(c)）とは相異なる送信タイミング（無線フレームＦ（サブフレームＳＦ＃０）が開始するタイミング）を有するので、ＰＣＩが送信されるタイミングも受信無線フレームＦＲａと送信無線フレームＦＳとで相違する。したがって、仮に両者のＰＣＩ（Ｐ－ＳＳおよびＳ－ＳＳ）が一致したとしても、衝突（Collision）は生じない。
　次いで、ＰＣＩの衝突が生じ得るケース、すなわち、ハンドオーバ先基地局１００ｂからの受信無線フレームＦＲｂ（以下、単に受信無線フレームＦＲｂと称する場合がある）と中継局２００の送信無線フレームＦＳとの関係について説明する。図６に示すように、受信無線フレームＦＲｂ（図６(b)）の送信タイミングと送信無線フレームＦＳ（図６(c)）の送信タイミングとが一致するので、ＰＣＩが送信されるタイミングも無線フレームＦＲｂと送信無線フレームＦＳとで一致する。以上の場合に、受信無線フレームＦＲｂのＰＣＩと送信無線フレームＦＳのＰＣＩとが一致すると、ＰＣＩの衝突が発生する。
　すなわち、ＰＣＩの衝突という概念は、複数のＰＣＩ同士が互いに一致し、かつ、それら複数のＰＣＩの送信タイミングも一致する事象であると理解できる。以上の概念は、ＰＣＩ全体のみならず、ＰＣＩの一部であるＰ－ＳＳおよびＳ－ＳＳにも適用され得る。例えば、Ｓ－ＳＳは衝突せずにＰ－ＳＳのみが衝突する場合も生じ得る。
　なお、受信無線フレームＦＲｂと送信無線フレームＦＳとでフレーム送信タイミングは相違するがＰＣＩ送信タイミングが一致する場合、例えば、受信無線フレームＦＲｂのサブフレームＳＦ＃０と送信無線フレームＦＳのサブフレームＳＦ＃５とが同じタイミングで送信される場合にもＰＣＩの衝突が生じ得ることは、当然に理解される。
　ユーザ装置３００はＰＣＩに基づいて送信信号（無線フレームＦ）を識別するから、ＰＣＩが衝突する場合には、基地局１００ｂからの受信無線フレームＦＲｂと中継局２００からの送信無線フレームＦＳとを識別することが不可能になる。
　また、ＰＣＩ全体が衝突しない場合であっても、Ｐ－ＳＳ（個別ＩＤ）が衝突する場合には以下のような問題がある。Ｐ－ＳＳが衝突する場合には、受信無線フレームＦＲｂと送信無線フレームＦＳとでＰＣＩ送信タイミングが同一となるため、Ｓ－ＳＳ同士も同じ送信タイミングで送信される。さらに、同一のＰ－ＳＳで双方のＳ－ＳＳがスクランブルされるから、スクランブル後のＳ－ＳＳ同士は直交しない。そのため、受信無線フレームＦＲｂのＳ－ＳＳと送信無線フレームＦＳのＳ－ＳＳとが干渉して信号品質が劣化するので、Ｓ－ＳＳをデスクランブルすることが困難になる。また、仮にＳ－ＳＳがデスクランブルされたとしても、送信タイミングが同一であるから、復号されたＳ－ＳＳが基地局１００ｂから送信されたものなのか中継局２００から送信されたものなのかをユーザ装置３００が判断できない。
　前述の通り、Ｐ－ＳＳは３通りに限られているため、中継局２００に対応するセルＣｒのＰ－ＳＳと、中継局２００がハンドオーバしようとするセルＣｂ（基地局１００ｂ）のＰ－ＳＳとが一致する可能性は低くない。また、中継局２００は移動可能であるから、中継局２００（セルＣｒ）のＰ－ＳＳとハンドオーバ先セルのＰ－ＳＳとが常に相違するように設定することは原理上困難である。
　以上の事情に鑑み、本実施形態の中継局２００（制御部２５０）は、セル間ハンドオーバの過程においてＰ－ＳＳが衝突するか否かを判定し、Ｐ－ＳＳが衝突する場合には中継局２００が送信する送信無線フレームＦＳの送信タイミングをシフトさせて、Ｐ－ＳＳの衝突、ひいては受信無線フレームＦＲｂと送信無線フレームＦＳとの干渉（特にＳ－ＳＳ同士の干渉）を回避する。
　図７は、送信タイミングのシフトの前後における送信無線フレームＦＳの変化を示す図である。図７(a)は時間シフト前の送信無線フレームＦＳであり、図７(b)は時間シフト後の無線フレームＦＳであり、図７(c)はハンドオーバ先基地局１００ｂからの受信無線フレームＦＲａである。図７(a)および(b)が、図６(b)および(c)（衝突状態）に対応する。
　中継局２００の制御部２５０は、Ｐ－ＳＳの衝突が生じていると判定すると（判定の詳細は後述される）、図７(c)に示すように、これから送信しようとする１つの送信無線フレームＦＳの前に無送信サブフレームＮＳＦを挿入して、送信無線フレームＦＳの送信タイミングを時間幅ＳＤだけ時間シフトさせる。そのため、時間シフト後の無線フレームＦＳは、時間シフト前の送信無線フレームＦＳと比較して、サブフレーム番号が後にずれることとなる。無送信サブフレームＮＳＦは、基地局１００ｂから送信される下りデータ信号および中継局２００（セルＣｒ）のＰＣＩを少なくとも含まないサブフレームＳＦであり、いかなる信号も送信されないサブフレームＳＦであってもよい。無送信サブフレームＮＳＦにはサブフレーム番号として便宜的に＃０が付与されると好適である。
　なお、無送信サブフレームＮＳＦが挿入される位置は、送信無線フレームＦＳの前に限られず、送信無線フレームＦＳ中（例えば、サブフレームＳＦ＃０とサブフレームＳＦ＃１との間）に挿入されてもよい。以上の場合、挿入される無送信サブフレームＮＳＦには、無送信サブフレームＮＳＦの直後に送信されるサブフレームＳＦと同じサブフレーム番号が付与されると好適である。
　図８は、シフトされる時間幅ＳＤの許容値（上限値）となり得るＲＬＦ検出期間の説明図である（3GPP TS 36.300 V10.3.0 (2011-03), Chapter 10.1.6, Radio Link Failure参照）。
　無線通信中に無線問題（Radio Problem）が発生した場合、段階的な接続状況判定および接続回復処理が実行される。端末側装置が無線問題を検出すると、所定の時間幅Ｄ1をカウントするタイマＴ３１０が起動される。端末側装置はタイマＴ３１０が満了するまで待機する（第１フェーズ）。第１フェーズ中に無線問題が解消されれば、端末側装置は通常の通信状態に復帰する。他方、第１フェーズ中に無線問題が解消されずタイマＴ３１０が満了すると、端末側装置は無線リンク障害（Radio Link Failure，ＲＬＦ）の発生を検出し、所定の時間幅Ｄ2をカウントするタイマＴ３１１が起動される。端末側装置は、タイマＴ３１１が満了するまでの間、接続していたセルへの再接続を試行する（第２フェーズ）。第２フェーズ中に再接続が成功すれば、端末側装置は通常の通信状態に復帰する。端末側装置は、第２フェーズが満了するまでは、接続していたセルへの接続を維持しているステータス（すなわち、ＲＲＣ接続状態（RRC_CONNECTED））を有する。他方、第２フェーズ中に再接続が成功せずタイマＴ３１１が満了すると、端末側装置は再接続を中止してアイドル状態（ＲＲＣアイドル状態（RRC_IDLE））へ移行する（すなわち、無線接続断の状態となる）。
　ＲＬＦ検出期間が満了するまで（すなわち、タイマＴ３１０が満了するまで）は、端末側装置は接続動作（再接続、セルサーチ等）を実行しない。すなわち、無線問題が検出されるまでに受信していた同期信号（Ｐ－ＳＳおよびＳ－ＳＳ）が検出されるのをモニタしつつ待機する。したがって、同期信号に対する時間シフトにより無線問題（同期外れ）が生じても、その時間シフト幅がＲＬＦ検出期間の時間幅未満であれば、第１フェーズ終了前に、すなわち同一セルへの再接続動作が実行される前に、同期信号が検出されて無線問題が解消され、通常動作に復帰できる。
　以上の事情に鑑み、本実施形態では、送信無線フレームＦＳがシフトされる時間幅ＳＤをＲＬＦ検出期間（タイマＴ３１０）の時間幅未満に設定する。したがって、時間シフトに伴う接続動作（再接続、セルサーチ等）が回避され、ユーザ装置３００－中継局２００間におけるシグナリングの発生が抑制される。
　ここで、前述の通り、１つのサブフレームＳＦ（無送信サブフレームＮＳＦ）の時間長は１ミリ秒である一方、タイマＴ３１０の設定値は０ミリ秒、５０ミリ秒、１００ミリ秒、２００ミリ秒、５００ミリ秒、１０００ミリ秒、２０００ミリ秒のいずれかから選択されるので、タイマＴ３１０に０ミリ秒が設定されない限り、シフト時間幅ＳＤ（１以上の無送信サブフレームＮＳＦを挿入する期間）を確保することが可能である。タイマＴ３１０の設定値は、中継局２００の記憶部２６０に予め記憶されていてもよいし、接続中の基地局１００から随時に通知されてもよい。
　図９および図１０を参照して、本実施形態の同期信号衝突判定および衝突回避動作の詳細を説明する。図９は同期信号衝突判定および衝突回避動作のシーケンス図であり、図１０は同期信号衝突判定および衝突回避動作のフローチャートである。
　乗物２０の移動に伴い中継局２００のＵｎハンドオーバが開始すると、中継局２００の検出部２５２は、ハンドオーバ先セルＣｂに対応した基地局１００ｂが送信する受信無線フレームＦＲｂに含まれるＰ－ＳＳ（ハンドオーバ先セルＣｂのＰ－ＳＳ）と、そのＰ－ＳＳの送信タイミング（サブフレームタイミング）とを検出して、判定部２５４に供給する。
　判定部２５４は、ハンドオーバ先セルＣｂのＰ－ＳＳと、送信無線フレームＦＳに含まれる中継局２００自身のセルＣｒのＰ－ＳＳとが一致するか否かを判定する（ステップＳ１００）。なお、中継局２００自身のセルＣｒのＰ－ＳＳは任意の方法により供給され得る。例えば、中継局２００自身のセルＣｒのＰ－ＳＳが記憶部２６０に記憶され、ステップＳ１００の判定の際に判定部２５４に供給されてもよく、送信無線フレームＦＳを送信する送信部２３０から随時に中継局２００自身のセルＣｒのＰ－ＳＳが取得されても良い。
　Ｐ－ＳＳが一致しない場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、Ｐ－ＳＳの衝突は発生しないから衝突回避動作は実行されずに終了する。他方、Ｐ－ＳＳが一致する場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、判定部２５４は更なる判定のためにステップＳ１１０に進む。
　ステップＳ１１０において、判定部２５４は、ハンドオーバ先セルＣｂのＰ－ＳＳの送信タイミングと中継局２００自身のセルＣｒのＰ－ＳＳの送信タイミングとが一致するか否かを判定する。なお、中継局２００自身のセルＣｒのＰ－ＳＳの送信タイミングは、中継局２００自身のセルＣｒのＰ－ＳＳと同様に、任意の方法により供給され得る。供給方法の例示についても同様である。
　Ｐ－ＳＳの送信タイミングが一致しない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、Ｐ－ＳＳの衝突は発生しないから衝突回避動作は実行されずに終了する。他方、Ｐ－ＳＳの送信タイミングが一致する場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ハンドオーバ先セルＣｂ（基地局１００ｂ）のＰ－ＳＳと中継局２００自身のセルＣｒのＰ－ＳＳとが衝突するので、判定部２５４は、時間シフト部２５６に無送信サブフレームＮＳＦの挿入を指示する。
　指示を受けた時間シフト部２５６は、ハンドオーバ先セルＣｂのＰ－ＳＳの送信タイミングと中継局２００自身のセルＣｒのＰ－ＳＳの送信タイミングとを相違させるように、送信部２３０がこれから送信しようとする１つの送信無線フレームＦＳの前に、１以上の無送信サブフレームＮＳＦを挿入する（ステップＳ１２０）。無送信サブフレームＮＳＦの挿入により、送信無線フレームＦＳの送信タイミングがシフトされる。前述のように、時間シフト部２５６によりシフトされる時間幅ＳＤ（すなわち、無送信サブフレームＮＳＦの挿入数×１サブフレーム時間（１ミリ秒））は、無線リンク障害検出期間の時間幅未満に設定される。
　以上に説明した実施の形態によれば、Ｐ－ＳＳが衝突すると判定された場合に、送信無線フレームＦＳが時間シフトされる（無送信サブフレームＮＳＦが挿入される）ので、中継局２００とユーザ装置３００との接続が維持されたままＰ－ＳＳおよびＳ－ＳＳの干渉が回避される。したがって、中継局２００のハンドオーバ前後で、中継局２００のセルＣｒに在圏するユーザ装置３００の受信品質が維持される。また、シフトされる時間幅ＳＤは無線アクセス障害検出期間の時間幅未満に設定されるので、無線アクセス障害の発生が抑制されてユーザ装置３００と中継局２００との間での再接続やセルサーチが抑制され、システム全体のシグナリング量の増加が抑制される。さらに、ＰＣＩの衝突を回避するために中継局２００のＰＣＩを変更する構成と比較して、本実施形態ではＰＣＩ（Ｐ－ＳＳおよびＳ－ＳＳ）を変更せずに衝突を回避できるので、システムの構成がより簡易となるし、中継局２００のＰＣＩ変更に伴うユーザ装置３００のハンドオーバも抑制されるから、システム全体のシグナリング量の増加がより抑制される。
＜変形例＞
　以上の実施の形態は多様に変形される。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は相互に矛盾しない限り適宜に併合され得る。
（１）変形例１
　以上の実施の形態では、Ｐ－ＳＳ（個別ＩＤ）同士の衝突に基づいて衝突回避動作を実行するが、ＰＣＩ同士の衝突に基づいて衝突回避動作を実行してもよい。すなわち、中継局２００の検出部２５２がハンドオーバ先セルＣｂのＰＣＩを検出し、判定部２５４がハンドオーバ先セルＣｂのＰＣＩと中継局２００自身のセルＣｒのＰＣＩとが一致するか否かを判定し（ステップＳ１００）、ＰＣＩの送信タイミングの一致を判定し（ステップＳ１１０）、以上の判定に基づいて衝突回避動作（ステップＳ１２０）を実行する構成も採用しうる。ただし、ＰＣＩが一致するならばＰ－ＳＳも一致する一方、ＰＣＩの一致を判定するにはＳ－ＳＳの復号処理等が必要になり処理時間・処理負荷が増大するから、Ｐ－ＳＳの衝突に基づく構成の方が迅速かつ効率よく衝突判定および衝突回避動作を実行することが可能である。
（２）変形例２
　以上の実施の形態では、Ｐ－ＳＳ（個別ＩＤ）の送信タイミングの一致に基づいて衝突回避動作を実行する。これは、受信無線フレームＦＲｂと送信無線フレームＦＳとでフレーム送信タイミングは相違するがＰ－ＳＳの送信タイミングが一致する場合、すなわち、受信無線フレームＦＲｂのサブフレームＳＦ＃０と送信無線フレームＦＳのサブフレームＳＦ＃５とが同じタイミングで送信される場合にも衝突回避動作を実行可能とするものである。しかしながら、単純に、受信無線フレームＦＲｂの送信タイミングと送信無線フレームＦＳの送信タイミングとが一致するか否かに基づいて、衝突回避動作を実行してもよい。
（３）変形例３
　以上の実施の形態では、中継局２００がハンドオーバ元セルＣａからハンドオーバ先セルＣｂへのＵｎハンドオーバの過程において衝突判定・衝突回避動作を実行するが、Ｕｎハンドオーバの完了後に衝突判定・衝突回避動作を実行してもよい。
（４）変形例４
　以上の実施の形態では、時間シフト部２５６がサブフレームＳＦ単位で送信無線フレームＦＳを時間シフトさせるが、スロット単位または無線フレームＦ単位での時間シフト（すなわち、無送信スロットまたは無送信フレームの挿入）を行ってもよい。さらに、サブフレーム等の所定の送信単位に依らずに、任意の時間幅で時間シフトを行ってもよい。ただし、以上の実施の形態の構成によれば、無送信サブフレームＮＳＦの挿入（サブフレーム番号のシフト）という簡易な方法によってＰＣＩ（Ｐ－ＳＳおよびＳ－ＳＳ）の衝突を回避することが可能となるのでより好適である。
（５）変形例５
　以上の実施の形態では、送信無線フレームＦＳがシフトされる時間幅ＳＤが無線アクセス障害検出期間の時間幅（タイマＴ３１０の継続時間）未満に設定されるが、無線アクセス障害検出期間の時間幅以上に設定されてもよい。斯かる構成によってもＰＣＩ（Ｐ－ＳＳおよびＳ－ＳＳ）の衝突を回避できるからである。しかし、中継局２００とユーザ装置３００との無線接続の維持という観点からは、実施形態のように時間幅ＳＤを無線アクセス障害検出期間の時間幅未満とすることがより好適である。
（６）変形例６
　中継局２００においてＣＰＵが実行する各機能は、ＣＰＵの代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。
　１……無線通信システム、１００（１００ａ，１００ｂ）……基地局、２０……乗物、２００……中継局、２１０……基地局インタフェース、２１２……アンテナ、２２０……受信部、２３０……送信部、２４０……ユーザ装置インタフェース、２４２……アンテナ、２５０……制御部、２５２……検出部、２５４……判定部、２５６……時間シフト部、２６０……記憶部、３００……ユーザ装置、Ｃ（Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｒ）……セル、Ｆ……無線フレーム、ＦＲ……受信無線フレーム、ＦＳ……送信無線フレーム、ＮＳＦ……無送信サブフレーム、ＳＤ……時間幅、ＳＦ……サブフレーム。

Claims (6)

  1. 　基地局から送信される第１無線フレームを受信する受信部と、
    　受信した前記第１無線フレームに含まれる下りデータ信号を含む第２無線フレームを、中継局自身のセルに在圏する移動局へ送信する送信部と
    　を備える中継局であって、
    　前記中継局のハンドオーバ元セルからハンドオーバ先セルへのハンドオーバ過程において又はハンドオーバ完了後に、前記ハンドオーバ先セルに対応した基地局が送信する第１無線フレームに含まれる第１識別子と、前記第１識別子の送信タイミングとを検出する検出部と、
    　前記第１識別子と、前記移動局へ送信すべき前記第２無線フレームに含まれる、前記中継局自身のセルの識別子である第２識別子とが一致するか否かを判定する第１判定部と、
    　前記第１識別子の送信タイミングと、前記送信部が送信する前記第２識別子の送信タイミングとが一致するか否かを判定する第２判定部と、
    　前記第１識別子と前記第２識別子とが一致し、かつ、前記第１識別子の送信タイミングと前記第２識別子の送信タイミングとが一致すると判定された場合に、前記第１識別子の送信タイミングと前記第２識別子の送信タイミングとを相違させるように、前記送信部が送信する前記第２無線フレームの送信タイミングをシフトさせる時間シフト部と
    　を備える中継局。
  2. 　前記第２無線フレームの前記送信タイミングがシフトされる時間幅は、無線問題（Radio Problem）が検出された後に無線リンク障害（Radio Link Failure）が発生したと判定されるまでの所定の許容時間幅未満である
    　請求項１の中継局。
  3. 　前記時間シフト部は、前記下りデータ信号および前記第２識別子を含まない１以上の無送信サブフレームを、送信しようとする１つの第２無線フレームの前に挿入することにより、前記第２無線フレームの前記送信タイミングをシフトさせる
    　請求項２の中継局。
  4. 　前記第１識別子および前記第２識別子の各々は、初期同期に用いられる個別識別子（Unique Identity）である
    　請求項３の中継局。
  5. 　１以上の移動局と、
    　各々が第１無線フレームを送信する複数の基地局と、
    　前記第１無線フレームを受信する受信部と、受信した前記第１無線フレームに含まれる下りデータ信号を含む第２無線フレームを、中継局自身のセルに在圏する前記移動局へ送信する送信部とを備える中継局と
    　を備える無線通信システムであって、
    　前記中継局は、
    　前記中継局のハンドオーバ元セルからハンドオーバ先セルへのハンドオーバ過程において又はハンドオーバ完了後に、前記ハンドオーバ先セルに対応した基地局が送信する第１無線フレームに含まれる第１識別子と、前記第１識別子の送信タイミングとを検出する検出部と、
    　前記第１識別子と、前記移動局へ送信すべき前記第２無線フレームに含まれる、前記中継局自身のセルの識別子である第２識別子とが一致するか否かを判定する第１判定部と、
    　前記第１識別子の送信タイミングと、前記送信部が送信する前記第２識別子の送信タイミングとが一致するか否かを判定する第２判定部と、
    　前記第１識別子と前記第２識別子とが一致し、かつ、前記第１識別子の送信タイミングと前記第２識別子の送信タイミングとが一致すると判定された場合に、前記第１識別子の
    送信タイミングと前記第２識別子の送信タイミングとが相異なるように、前記送信部が送信する第２無線フレームの前記送信タイミングをシフトさせる時間シフト部と
    　を備える無線通信システム。
  6. 　基地局から送信される第１無線フレームを受信する受信部と、
    　受信した前記第１無線フレームに含まれる下りデータ信号を含む第２無線フレームを、中継局自身のセルに在圏する移動局へ送信する送信部と
    　を備える中継局における送信制御方法であって、
    　前記中継局のハンドオーバ元セルからハンドオーバ先セルへのハンドオーバ過程において又はハンドオーバ完了後に、前記ハンドオーバ先セルに対応した基地局が送信する第１無線フレームに含まれる第１識別子と、前記第１識別子の送信タイミングとを検出し、
    　前記第１識別子と、前記移動局へ送信すべき前記第２無線フレームに含まれる、前記中継局自身のセルの識別子である第２識別子とが一致するか否かを判定し、
    　前記第１識別子の送信タイミングと、前記送信部が送信する前記第２識別子の送信タイミングとが一致するか否かを判定し、
    　前記第１識別子と前記第２識別子とが一致し、かつ、前記第１識別子の送信タイミングと前記第２識別子の送信タイミングとが一致すると判定された場合に、前記第１識別子の送信タイミングと前記第２識別子の送信タイミングとを相違させるように、前記送信部が送信する前記第２無線フレームの送信タイミングをシフトさせる
    　送信制御方法。
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