JP2006516840A - リレー通信装置、通信方法、および、該装置および方法によるモバイル通信システム - Google Patents

Abstract

本発明は、リレー通信装置、該装置を用いた通信方法およびモバイル通信システムに関する。リレー通信装置は、主として、ディジタル信号プロセッサを含む汎用コントロールユニット、ＲＦトランシーバと物理層信号処理装置と単一のアンテナおよびフィーダとを含む端末アクセス機能ユニット、および、ＲＦトランシーバと物理層信号処理装置と単一のアンテナおよびフィーダとを含むベースステーション機能ユニット、を有する。モバイル通信によってリレー通信装置とあるベースステーションとの間で、および、リレー通信装置とモバイル端末との間で、無線信号の送受信を実現する。リレー通信装置を用いたモバイル通信システムは、少なくともリレー通信装置を含む。リレー通信装置は、モバイル通信ネットワークによってカバーされない領域内に配置されてもよく、これによって、共通のユーザ端末が当該領域でモバイル通信サービスを確保することができる。リレー通信装置は、サブネットの端末間で情報交換を実現し、また、探索されたベースステーションによってサブネット内部の端末とサブネット外部における端末との間で通信を実現する。

Description

本発明は、モバイル通信システムのリレー通信技術に係り、より詳細には、リレー通信装置、該装置におけるリレー通信方法、および該リレー通信装置を用いたモバイル通信システムに関し、時分割二重通信システム又は周波数分割二重通信システムの分野に属する。

第三世代のモバイル通信システムにおいて、一般的な装置は、コアネットワーク、ベースステーションコントローラ（例えば、ラジオネットワークコントローラ：ＲＮＣ）、ワイヤレスベースステーションおよびユーザ端末などを含む。時分割二重（例えば、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステム）又は周波数分割二重のモバイル通信システムにおいて、ユーザ端末機能又はワイヤレスベースステーション機能を有する装置は、リレー装置と称される。以下のような環境でのリレー装置の使用が重要である：ベースステーションとＲＮＣとの間で光ファイバケーブル又は電線の設置が難しい領域；ベースステーションとＲＮＣとの間で既に設置されているベースステーション又は光ファイバケーブルが、戦争や地震、洪水などの自然災害によって被害を受け、これによって、当該領域のワイヤレスモバイル通信システムが麻痺した場合；電車やバスなど閉鎖された乗り物内でモバイル通信のユーザが外部のモバイル通信システムと通信することが難しい場合；電波の透過力が不十分であり、大きな建物の中に多くのユーザがいて、当該ユーザが外部と通信することが難しい場合。既存のモバイル通信システムにおいては、システムカバーが十分でない領域のカバーを改善するためにリピータが使用される；電車の客車や自動車の中では、問題のいくつかを解決するために、（トラック搭載端末等の）特殊な端末装置が使用される；都市の大きな建物内では、ベースステーションが追加され、リーキングアンテナ(leaking antenna)が設置される。この特殊な端末装置を用いることは、ユーザの所有する端末を用いることができないという制限をユーザに課し、一方、リピータを使用するために電線、光ファイバケーブル又はマイクロ波リンクを設定したり、ベースステーションを追加したり、あるいは、リーキングアンテナを設置したりする必要があるため、柔軟に実施することができない。

本発明の目的は従来の技術の問題点を解消することである。本発明は、リレー通信装置および該装置による通信方法、さらに、該装置および方法を用いたモバイル通信システムを提供する。システムと接続するための電線や光ファイバケーブルの設置を必要とせずに、迅速且つフレキシブルな特性をもって、該リレー通信装置は、ベースステーションのように端末と通信することができ、端末のようにシステムのベースステーションと通信することもできる。

本発明は、以下の技術的なスキームを介して実施され、本発明のリレー通信装置は、主として、独立したアンテナおよびフィーダ、無線周波数トランシーバ、および物理層信号処理装置からなる端末アクセス機能ユニットと、独立したアンテナおよびフィーダ、無線周波数トランシーバ、および物理層信号処理装置からなるベースステーション機能ユニットと、ディジタル信号プロセッサを含む汎用コントロールユニットと、端末アクセス機能ユニットと汎用コントロールユニットとを接続するコントロールバスおよび高速データバスと、ベースステーション機能ユニットと汎用コントロールユニットとを接続するコントロールバスおよび高速データバスと、を備えている。端末アクセス機能ユニットは、リレー装置とモバイル通信ネットワークとの間で無線信号の送受信を実行し、汎用コントロールユニットからのデータをモバイル通信ネットワークへ転送する。物理層信号処理装置および無線周波数トランシーバによって順に処理された後で、データは、無線信号へ変換され、フィーダおよびアンテナを介して、空中へ送られ、モバイル通信ネットワークによって端末アクセス機能ユニットへ転送された無線信号が、アンテナおよびフィーダ、無線周波数トランシーバ、および物理層信号処理装置によって順に処理された後で、ディジタル信号フォーマットで、汎用コントロールユニットへ出力される。ベースステーション機能ユニットが、リレー装置とモバイル端末との間で無線信号の送受信を実行し、汎用コントロールユニットからのデータをモバイル端末へ転送し、物理層信号処理装置、無線周波数トランシーバ、および、アンテナおよびフィーダによって順に処理された後で、データは無線信号へ変換され、空中へ送られる。モバイル端末によってベースステーション機能ユニットへ転送された無線信号が、アンテナおよびフィーダ、無線周波数トランシーバ、および物理層信号処理装置によって順に処理された後で、ディジタル信号フォーマットで、汎用コントロールユニットへ出力される。

端末アクセス機能ユニットは、独立したアンテナおよびフィーダ、一以上の無線周波数トランシーバ、および一以上の物理層信号処理装置を含む。無線周波数トランシーバは、独立したアンテナおよびフィーダに接続され、物理層信号処理装置は、無線周波数トランシーバに接続され、無線周波数トランシーバは、少なくとも一つの搬送波および複数のタイムスロットにより作動することができ、物理層信号処理装置は、特殊用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）およびプログラマブル装置によって構成され、モバイル通信ネットワークの従来のベースステーションと通信しつつ、物理層信号の処理を実行する。

ベースステーション機能ユニットは、独立したアンテナおよびフィーダ、一以上の無線周波数トランシーバ、および一以上の物理層信号処理装置を含む。無線周波数トランシーバは、独立したアンテナおよびフィーダに接続され、リレー装置とローカルサブネットのモバイルユーザ端末（ベースステーション機能ユニットのカバー領域における端末）との間で空中アクセス物理層信号の処理を実行し、物理層信号処理装置は、無線周波数トランシーバに接続され、該無線周波数トランシーバは、少なくとも一つの搬送波と複数のタイムスロットにより作動することができる。物理層信号処理装置は、特殊用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）およびプログラマブル装置によって構成され、ローカルサブネットのモバイルユーザ端末と通信しつつ、物理層信号の処理を実行する。

汎用コントロールユニットは、複数のディジタル信号プロセッサ、コントロールバス、高速データバス、端末音声およびデータインターフェース、およびローカル端末モニタ（ＬＭＴ）インターフェースを含む。汎用コントロールユニットは、端末およびベースステーションの上位層信号を処理し、モバイル通信システムのコマンドに応じて、サブネット内でワイヤレスリソースを管理し、装置全体のオペレーションをモニタしコントロールする。汎用コントロールユニットは、端末アクセスユニットおよびベースステーション機能ユニットに接続されたコントロールバスを所有する。汎用コントロールユニットは、端末アクセスユニットおよびベースステーション機能ユニットに接続された高速データバスを提供する。汎用コントロールユニットが信号切換機能を提供することにより、ローカルサブネット内の通信サービスが、端末アクセス機能ユニットを介してモバイル通信システムと接続することなく、内部サービスを完了させることができ、これによってサブネットのキャパシティが大きくなる（一般に、リレー通信システムは、ベースステーション機能ユニットを介して、実際の端末と通信し、端末機能ユニットを介してサービスデータがモバイル通信システムへ送られ、モバイル通信システムによって返され、ローカルサブネットのサービス通信はその時点で終了する）。汎用コントロールユニットは、端末音声およびデータインターフェースを提供し、これによって、この装置は端末の完全な機能を有する装置となり、ローカルモニタリング端末（ＬＭＴ）をモニタし管理するためのインターフェースを提供する。

端末アクセス機能ユニット内部の物理層信号処理装置およびベースステーション機能ユニット内部の物理層信号処理装置は、独立して実装されてもよいし、組み合わせて実装されてもよい。

ベースステーション機能ユニットは異なるワイヤレスインターフェース仕様を有する端末のアクセスをサポートする。汎用コントロールユニットは端末音声およびデータインターフェースを有し、これにより、当該装置は端末の完全な機能を有する装置となる。汎用コントロールユニットはローカルモニタリング端末（ＬＭＴ）をモニタし管理するインターフェースを含む。ディジタル信号プロセッサは、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、または、特殊用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）である。

本発明のリレー通信装置のための通信方法は、以下のＡ〜Ｃを含む。

Ａ．初期化：リレー通信装置の端末アクセスユニットがベースステーションを発見し、ベースステーションにアクセスリクエストを送る。モバイル通信ネットワークが、ベースステーションのダウンリンクチャネルを介して、端末アクセスユニットへ構成情報を送り、リレー通信装置が構成情報に応じて自身を構成する。

Ｂ．リレー通信装置がサブネットサービスを提供：リレー通信装置が初期化を終了した後、リレー通信装置の端末アクセスユニットが、引き続いて、ベースステーションのブロードキャストチャネルをモニタし、リレー通信装置のベースステーション機能ユニットが、サブネットブロードキャストチャネルおよび他の必要なダウンリンクパブリックチャネルを介して、そのカバー領域内の端末に対してサービスを提供する。

Ｃ．リレー通信装置がサービス終了を行う：当該領域をカバーするためにリレー通信装置が必要とされなくなった場合、リレー通信装置が、端末アクセスユニットを介して、ベースステーションへ情報を送り、リソース解除のプロセスを開始し、サービスを終了し、サブネットを抹消する。

ステップＡを実行する前に、リレー通信装置におけるベースステーション機能ユニットの独立したアンテナおよびフィーダ部分が、リレー通信装置の予測されるカバー領域内に配置され、リレー通信装置における端末アクセスユニットの独立したアンテナおよびフィーダ部分が、モバイル通信ネットワークの地理的カバー領域内に配置される。

ステップＡにおいて、ネットワークが、ベースステーションのダウンリンクチャネルを介して、端末アクセスユニットへ構成情報を転送し、該構成情報が、隣接するベースステーションにサービスを転送するための搬送周波数、最大送信電力、サービスキャパシティ、タイムスロット、又はコードチャネルを含む。

ステップＢにおいて、リレー通信装置のカバー領域において、端末がサブネットのダウンリンクパブリックチャネルを発見し、該ダウンリンクパブリックチャネルの信号がリレー通信装置からの信号であり、リレー通信装置のカバー領域の内部で、リレー通信装置のベースステーション機能ユニットによって提供されたワイヤレスリソースを利用することによって、端末が、リレー通信装置とのワイヤレス接続を確立し、保持し、または解除する。端末の通信の宛先が他の端末であり、通信中の二つの端末が同一サブネット内にある場合、リレー通信装置は、これら二つの端末間の信号切換を終了し、リレー通信装置の端末アクセスユニットを介して、課金関連情報がベースステーションへ転送される。端末の通信の宛先がこのサブネット外部のユーザである場合、リレー通信装置は、ベースステーション機能ユニットを介して、端末の信号を受け取り、コントロール情報とサービスデータを再処理した後で、端末アクセスユニットを介して、ベースステーションへ再処理された情報を転送する。一方、リレー通信装置は、端末アクセスユニットを介してベースステーションによって端末へ転送される情報を受け取り、コントロール情報とサービスデータを再処理した後、ベースステーション機能ユニットを介して再処理された情報を端末へ転送する。

本発明のリレー通信装置を用いたモバイル通信システムが、少なくとも一つの端末、少なくとも一つのベースステーション、および少なくとも一つのリレー通信装置を含む。リレー通信装置は、一つの端末アクセスユニットと一つのベースステーション機能ユニットとを少なくとも含み、一定の地理的領域をカバーする。リレー通信装置の端末とベースステーション機能ユニットとが、リレー通信装置の地理的カバー領域において無線信号を相互に送受信し、ベースステーションが、一定の地理的領域をカバーし、リレー通信装置とべースステーションとが、端末アクセスユニットを介して、ベースステーションの地理的カバー領域において無線信号を相互に送受信し、端末が、リレー通信装置の地理的カバー領域でのリレー通信装置とのワイヤレス接続を確立し、保持し、解除し、リレー通信装置が、ベースステーションの地理的カバー領域でのベースステーションとのワイヤレス接続を確立し、保持し、解除する。

端末が、リレー通信装置の地理的カバー領域におけるリレー通信装置によってダウンリンクパブリックチャネルに転送された信号を検出し、該信号が共通のベースステーションによって転送されたと仮定する。端末が、共通のベースステーションとのワイヤレス接続を確立し、保持し、解除する方法を利用することによって、ワイヤレス接続を確立し、保持し、解除することができる。

端末とリレー通信装置とが接続されている期間中、異なる通信宛先に応じて、通信ターゲット端末がサブネット内部にある場合、リレー通信装置は、二つの端末間の信号伝達、データ処理、切換を実行する。通信ターゲット端末がサブネット外部にある場合、リレー通信装置は、端末とベースステーションとの間の信号伝達、データ処理、送信を実行する。

本発明のオペレーションモードは、時分割二重通信システムを用いて、説明される。第三世代モバイル通信の「時分割同期符号分割多重アクセス（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ）」システムは、複数のタイムスロットストラクチャを有する。各タイムスロットのアップリンクとダウンリンクとの両方がシステムによって設定され得る。例えば、ＴＤ−ＳＣＤＭＡスタンダードの場合、このリレー通信装置によって提供されるサブネットは、モバイル通信ネットワークにおけるセルとして考えてもよく、このサブネットとモバイル通信ネットワークとにおけるユーザ端末のオペレーションモードは同じである。リレー通信装置の設置後、隣接ベースステーションが探索され、アクセスが求められる。オペレーションがスタートすると、ベースステーション機能ユニットは、信号を転送できない。まず、端末アクセスユニットは、隣接するベースステーションを探索し、共通の端末のようにアクセスを求め、次に、アクセスを求めながら、該リレー通信装置のオペレーションアプリケーションを提示しなければならない。このアプリケーションがシステムによって受容された後、システムは、このリレー通信装置を構成する。即ち、オペレーション搬送周波数、最大送信電力レベル、サービスキャパシティ、タイムスロットまたは、ベースステーション間の転送サービスに対するコードチャネルなどの必須パラメータを構成する。リレー通信装置が構成を取得した後、サブネットは端末アクセスユニットを用いて作動をスタートし、これによって、リレー通信装置は、ブロードキャストチャネル（ＢＣＣＨ）およびページングチャネル（ＰＣＨ）を介して、ネットワークのベースステーションによって転送された信号を受け取り、ベースステーション機能ユニットの自身のブロードキャストチャネルを介して、チャネルの情報の全て又は一部を送信するか、または、自身のブロードキャスト情報を生成し、ブロードキャストチャネルを介して、この情報を送ることができる。このサブネットのカバー領域における端末に関しては、このサブネット（リレー通信装置）は、共通のベースステーションとして考えられ、サブネットと端末とは全く同様に通信する。切換機能を有するリレー通信装置に関しては、作動モードが以下のように設定され得る。即ち、このサブネット内部の端末間の通信（音声又はデータサービス）がこのリレー通信装置内部で切換えられ、システムのキャパシティを増やすため、サービスデータではなく課金情報のみがシステムに転送される。サブネット内部の端末とサブネット外部の端末との間の通信（音声又はデータサービス）に関しては、リレー通信装置は、送信役割を果たすだけでよく、リレー通信装置と隣接するベースステーションとの間のサービスタイムスロット（コードチャネル）を介して、通信は、隣接するベースステーションへ送信され、隣接するベースステーションを介してシステムに接続される。ここで、作動モードは、共通のサービスを実施する作動モードと同じである。一つの通信が完了した後、システム又はリレー通信装置は、他のユーザの使用のためにリソースを解除する。

本発明は実質的に明確な改善をなしており、本発明の装置は、モバイル通信ネットワークによってカバーされていない領域にベースステーション機能部分のアンテナおよびフィーダを配置することができ、これによって、共通のユーザ端末がこの領域でのモバイル通信サービスを確保することができ、本発明の装置はまた、モバイル通信サービスを緊急に必要とする領域に対して迅速にサービスを提供することができる。本発明はまた、システムのカバー状態を大幅に改善することができ、これによって、電車やバスに乗っているモバイル通信のユーザが移動中に自在に通信ができ、大きな建物にいるユーザも便利にサービスを確保できる。

本発明のリレー通信装置のモバイル通信システムにおけるアプリケーションの分散は、図１に示され、２２１、２２２、２２３、…、２２ｎなどのシステムの従来のベースステーションの一部が、ケーブルで、または、ワイヤレスモードで、ベースステーションコントローラ２０に接続され、一定の領域をカバーする。モバイル通信サービスは、これらのカバーされた領域で実施される。しかしながら、２３１、２３２、…、２３ｍなどの他の領域は、従来のベースステーションによってカバーすることができない。このような領域には、２４１、２４２、…、２４ｋなどの本発明のリレー通信装置が適用され、従来のベースステーション２２２、２２３、…、２２ｎのカバーする領域において、これらのリレー通信装置の端末アクセスユニットのアンテナが設定される；一方、リレー通信装置のベースステーション機能ユニットのアンテナが従来のベースステーションによってカバーできない領域を保護することができ、これによって、サブネットが一つずつ設定される。サブネットでカバーされる領域のユーザ端末の作動モードと、従来のベースステーションによってカバーされる領域におけるユーザ端末の作動モードと、は全く同じである。リレー通信装置がモバイル通信ネットワークのカバーを拡大し改善することは明確である。リレー通信装置を電車やバスなどの移動オブジェクトに取り付けることができるので、サブネットを閉鎖された乗り物の内部でも確立することができ、モバイル通信ネットワークのパフォーマンスを改善することができる。図１において、参照番号２１はベースステーションコントローラを示し、参照番号１０はシステムネットワークサイドを示す。

本発明の装置の基本的なフレームワークは、図２に示されるように、端末アクセス機能ユニット１、独立したアンテナおよびフィーダ２、無線周波数トランシーバ３、物理層信号処理装置４、ベースステーション機能ユニット５、独立したアンテナおよびフィーダ６、無線周波数トランシーバ７、物理層信号処理装置８、汎用コントロールユニット９、ディジタル信号プロセッサ１０、コントロールバス１１、および高速データバス１２を主として含む。汎用コントロールユニット９は、高速データバス１２およびコントロールバス１１を介して、端末アクセス機能ユニット１に接続され、高速データバス１２およびコントロールバス１１を介して、ベースステーション機能ユニット５にも接続される。

端末アクセス機能ユニット１は、リレー通信装置とモバイル通信ネットワークとの間で無線信号を送受信し、端末アクセス機能ユニット１は、物理層信号処理装置４、無線周波数トランシーバ３、および独立したアンテナおよびフィーダ２によって処理した後、汎用コントロールユニット９からのデータをモバイル通信ネットワークへ転送し、独立したアンテナおよびフィーダ２、無線周波数トランシーバ３、および物理層信号処理装置４によって処理された後、データは無線信号に変換され、空中へ送られ、モバイル通信ネットワークが端末アクセス機能ユニット１へ転送する無線信号は、ディジタル信号フォーマットで汎用コントロールユニット９へ出力される。

ベースステーション機能ユニット５は、リレー通信装置とモバイル端末との間で無線信号を送受信し、該ベースステーション機能ユニット５は、物理層信号処理装置８、無線周波数トランシーバ７、および独立したアンテナおよびフィーダ６によって処理された後、汎用コントロールユニット９からのデータをモバイル端末へ転送し、独立したアンテナおよびフィーダ６、無線周波数トランシーバ７、および物理層信号処理装置８によって処理された後、該データは無線信号に変換され、空中へ送られ、モバイル端末がベースステーション機能ユニット５へ転送する無線信号は、ディジタル信号フォーマットで汎用コントロールユニット９へ出力される。

端末アクセス機能ユニット１は、独立したアンテナおよびフィーダ２、一以上の無線周波数トランシーバ３、および一以上の物理層信号処理装置４を含み、無線周波数トランシーバ３は独立したアンテナおよびフィーダ２に接続され、物理層信号処理装置４は、無線周波数トランシーバ３に接続され、無線周波数トランシーバ３は、少なくとも一つの搬送波および複数のタイムスロットにより作動することができ、物理層信号処理装置４は、特殊用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）とプログラマブル装置によって構成され、モバイル通信ネットワークの従来のベースステーションと通信しつつ、物理層信号の処理を実行する。

ベースステーション機能ユニット５は、独立したアンテナおよびフィーダ６、一以上の無線周波数トランシーバ７、および一以上の物理層信号処理装置８を含み、無線周波数トランシーバ７は、独立したアンテナおよびフィーダ６に接続され、リレー装置とローカルサブネットのモバイルユーザ端末との間で空中アクセス物理層信号の処理を実行し、物理層信号処理装置８は無線周波数トランシーバ７に接続され、該無線周波数トランシーバは、少なくとも一つの搬送波と複数のタイムスロットとにより作動することができる。物理層信号処理装置８は、特殊用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）とプログラムマブル装置によって構成され、ローカルサブネットのモバイルユーザ端末と通信しつつ、物理層信号の処理を実行する。

汎用コントロールユニット９は、複数のディジタル信号プロセッサ１０、コントロールバス１１、高速データバス１２、端末音声およびデータインターフェース１３および１４、およびローカル端末モニタ（ＬＭＴ）インターフェース１５を含む。汎用コントロールユニット９は、端末およびベースステーションの上位層信号を処理し、モバイル通信システムのコマンドに応じて、装置を構成し、サブネット内でワイヤレスリソースを管理し、装置の全体オペレーションをモニタしコントロールする。汎用コントロールユニットは、端末アクセスユニット１とベースステーション機能ユニット５とに接続されたコントロールバス１１を所有する。汎用コントロールユニット９は、端末アクセスユニット１とベースステーション機能ユニット５との両方に接続された高速データバス１２を提供する。汎用コントロールユニット９が信号切換機能を提供することによって、ローカルサブネット内の通信サービスは、トランジットする端末アクセス機能ユニットを介してモバイル通信システムと接続せずに、内部サービスを完了させることができ、サブネットのキャパシティを大きくすることができる。即ち、汎用コントロールユニット９に着いた後、ベースステーション機能ユニットからのサービス情報は、切換えられ、端末アクセス機能ユニットとモバイル通信システムとの間の通信サービスデータループコースを飛越して、ベースステーション機能ユニットを介して、直接、目標の端末へ返され、これによって、この部分のワイヤレスリソースは節約される。汎用コントロールユニット９は、端末音声およびデータインターフェース１３および１４を提供し、これによって、この装置は、端末の完全な機能を有し、ローカルモニタリング端末（ＬＭＴ）インターフェース１５をモニタし管理するためのインターフェースを提供する。

本発明のリレー通信装置を用いた通信方法は以下の通りである。

ステップＡ：初期化。リレー通信装置の端末アクセスユニット１がベースステーションを発見し、該ベースステーションにアクセスリクエストを送る。ネットワークが、ベースステーションのダウンリンクチャネルを介して、端末アクセスユニットへ構成情報を送る。ここで、構成情報は、搬送周波数および最大送信電力等を含む。リレー通信装置は、構成情報に応じて、自身を構成する。

ステップＢ：リレー通信装置が、サブネットサービスを提供する。初期化後、リレー通信装置は端末アクセスユニット１を介して、ベースステーションのブロードキャストチャネルのモニタを継続し、ベースステーション機能ユニット５が、サブネットブロードキャストチャネルおよび他の必要なダウンリンクパブリックチャネルを介して、カバー領域内の端末に対してサービスを提供する。

リレー通信装置のカバー領域において、端末は、サブネットのダウンリンクパブリックチャネルを検出することができ、ダウンリンクパブリックチャネルの信号が一つのベースステーションからのものであると仮定する。即ち、端末に関しては、該リレー通信装置は共通のベースステーションである。リレー通信装置のベースステーション機能ユニット５によって提供されるワイヤレスリソースを利用することによって、リレー通信装置のカバー領域において、リレー通信装置とのワイヤレス接続を確立し、保持し、解除する。ここで、端末通信の異なる宛先に応じて、リレー通信装置には二つのオペレーションモードがある。

第１に、端末（ソース端末）の通信の宛先がサブネット内部の端末ユーザ（宛先端末）である。即ち、該宛先端末もリレー通信装置のカバー領域内にあり、リレー通信装置とのワイヤレス接続を保持する。即ち、通信中の二つの端末がともに同一サブネット内にあり、リレー通信装置は、これら二つの端末間の信号切換を実行する。ここで、リレー通信装置のベースステーション機能ユニット５を介して、課金関連情報が、モバイル通信システムのベースステーション（リレー通信装置近傍のベースステーション）へ転送されるが、サービス情報は、モバイル通信システムの当該ベースステーションへ転送されなくてもよい。

第２に、端末（ソース端末）の通信の宛先がサブネット外部の端末ユーザ（宛先端末）であり、リレー通信装置は、ベースステーション機能ユニット５を介してソース端末の信号を受け取り、コントロール情報とサービスデータを再処理した後で、端末アクセスユニット１を介して、モバイル通信システムのベースステーション（リレー通信装置近傍のベースステーション）へ当該情報を転送する。一方、リレー通信装置は、端末アクセスユニット１を介して、ベースステーションが宛先端末へ転送する情報を受け取り、コントロール情報およびサービスデータを再処理した後で、ベースステーション機能ユニット５を介して、宛先端末へ再処理された情報を転送する。

ステップＣ：リレー通信装置がサービスを終了する。このサブネット領域をカバーするためにリレー通信装置がもはや必要とされなくなった場合、リレー通信装置は、端末アクセスユニット１を介して、ベースステーションへ情報を送り、リソース解除プロセスをスタートし、サービスを終了し、サブネットを抹消する。

本発明のリレー通信装置を用いるモバイル通信システムは、少なくとも一つの端末と、少なくとも一つの従来のベースステーションと、少なくとも一つのリレー通信装置と、を含む。該リレー通信装置は、端末アクセスユニットとベースステーション機能ユニットとを少なくとも含み、一定の地理的領域をカバーする。端末とリレー通信装置のベースステーション機能ユニット５は、リレー通信装置の地理的カバー領域において無線信号を相互に送受信する。従来のベースステーションが、一定の地理的領域をカバーすることができ、リレー通信装置と従来のベースステーションとが、端末アクセスユニット１を介して、従来のベースステーションの地理的カバー領域において無線信号を相互に送受信し、端末が、リレー通信装置の地理的カバー領域において、リレー通信装置とのワイヤレス接続を確立し、保持し、解除し、リレー通信装置が、従来のベースステーションの地理的カバー領域において従来のベースステーションとのワイヤレス接続を確立し、保持し、解除する。

リレー通信装置の地理的カバー領域において、端末はリレー通信装置のダウンリンクパブリックチャネルへ転送された信号を検出し、信号が共通のベースステーションによって転送されたと仮定する。端末は、共通のベースステーションとのワイヤレス接続を確立し、保持し、解除する方法を利用することによって、ワイヤレス接続を確立し、保持し、解除することができる。

端末とリレー通信装置とが接続されている期間中、異なる通信の宛先に応じて、通信ターゲット端末がサブネット内部にある場合、リレー通信装置は、二つの端末間での信号伝達、データ処理、切換を実行し、通信ターゲット端末がサブネット内部にない場合、リレー通信装置は、端末とベースステーションとの間の信号伝達、データ処理、情報の送信を実行する。

本発明のリレー通信装置の作動モードは、図３に示される。該作動モードは、例えば、本発明の時分割二重通信システムを用いて示される。第三世代モバイル通信ＴＤ−ＳＣＤＭＡでは、タイムスロットは複数のストラクチャのタイムスロットであり、各タイムスロットのアップリンクとダウンリンクとがシステムによって設定され得る。例えば、ＴＤ−ＳＣＤＭＡスタンダードの場合、このリレー通信装置によって提供されるサブネットは、モバイル通信ネットワークにおけるセルとして考えてもよく、このサブネットにおけるユーザ端末の作動モードとモバイル通信ネットワークにおけるユーザ端末の作動モードとは同じである。

ステップ４１： リレー通信装置が設置された後、隣接するベースステーションが探索され、アクセスが求められる。オペレーションがスタートすると、ベースステーション機能ユニットは、信号を転送することができず、まず端末アクセスユニットは、隣接するベースステーションを探索し、共通の端末のようにアクセスを求め、次に、アクセスを求めながら、このリレー通信装置のオペレーションアプリケーションを提示する。

ステップ４２： このアプリケーションがシステムによって受容された後、システムは、このリレー通信装置を構成する。即ち、オペレーション搬送周波数、最大送信電力レベル、サービスキャパシティ、タイムスロット、または、隣接ベースステーション間の転送サービスに対するコードチャネルなどの必須パラメータを構成する。

ステップ４３： リレー通信装置が該構成を取得した後、サブネットは、端末アクセスユニットを用いて作動をスタートし、これによって、リレー通信装置は、ブロードキャストチャネル（ＢＣＣＨ）およびページングチャネル（ＰＣＨ）を介して、ネットワークの隣接ベースステーションによって転送された信号を受け取り、ベースステーション機能ユニットを用いた自身のブロードキャストチャネルを介して、チャネルの情報の全て又は一部を送信してもよいし、自身のブロードキャスト情報を生成し、ブロードキャストチャネルを介して、該情報を送信してもよい。

ステップ４４： このサブネットのカバー領域における端末に関しては、このサブネット（リレー通信装置）は、共通のベースステーションとして考えられ、サブネットと端末とは全く同様に通信する。二種類の状態があってよい。

ステップ４５： 切換機能を有するリレー通信装置に関しては、作動モードが以下のように設定され得る。即ち、このサブネット内部の端末との通信（音声又はデータサービス）がこのリレー通信装置内部で切換えられ、システムのキャパシティを増やすために、サービスデータではなく課金情報のみがシステムに転送される。

ステップ４６： サブネット内部の端末とサブネット外部の端末との通信（音声又はデータサービス）に関しては、リレー通信装置は、送信役を果たすだけでよく、サービスタイムスロット（コードチャネル）を介して、通信は、隣接するベースステーションへ送信され、隣接するベースステーションを介してシステムに接続される。ここで、作動モードは、共通のサービスを実施する作動モードと同じである。

ステップ４７： 一つの通信が完了した後、システム又はリレー通信装置は、他のユーザの使用のためにリソースを解除する。

本発明では、時分割二重通信のモバイル通信システムに関し、第３世代モバイル通信スタンダードＴＤ−ＳＣＤＭＳの一つを例に採り、リレー通信装置に関する技術的な特性が説明されている。適切に且つ等価に変換されることによって、本発明の技術的特性は、他の時分割二重通信や周波数分割二重通信モバイル通信スタンダードにも適用することが可能である。

リレー通信装置をモバイル通信ネットワークに対して如何に設定するかを示すフローチャートである。 本発明のリレー通信装置ストラクチャを示すフレームワークである。 本発明のリレー通信装置の基本的オペレーションを示すフローチャートである。

Claims (16)

1. 汎用コントロールユニット（９）とベースステーション機能ユニット（５）とを含む、モバイル通信システムに用いるリレー通信装置であって、
   前記ベースステーション機能ユニット（５）が、独立したアンテナおよびフィーダ（６）を含み、
   前記汎用コントロールユニット（９）が、高速データバス（１２）およびコントロールバス（１１）を介して、前記ベースステーション機能ユニット（５）に接続され、
   前記リレー通信装置が、端末アクセス機能ユニット（１）をさらに含み、
   前記端末アクセス機能ユニット（１）が、独立したアンテナおよびフィーダ（２）を含み、
   前記汎用コントロールユニット（９）が、前記高速データバス（１２）および前記コントロールバス（１１）を介して、前記端末アクセス機能ユニット（１）に接続され、
   該端末アクセス機能ユニット（１）が、前記リレー装置とモバイル通信ネットワークとの間で無線信号の送受信を実行し、
   前記端末アクセス機能ユニット（１）が、前記汎用コントロールユニット（９）からのデータを無線信号に変換し、該信号を、前記独立したアンテナおよびフィーダ（２）を介して、モバイル通信ネットワークへ転送し、
   前記端末アクセス機能ユニット（１）はまた、モバイル通信ネットワークから送られ前記独立したアンテナおよびフィーダ（２）によって受け取られた前記無線信号を、ディジタル信号へ変換し、該信号を前記汎用コントロールユニット（９）へ転送し、
   前記ベースステーション機能ユニット（５）が、前記リレー装置と前記モバイル通信ネットワークとの間で前記無線信号の送受信を実行し、
   前記ベースステーション機能ユニット（５）が、前記汎用コントロールユニット（９）からのデータを無線信号へ変換し、前記独立したアンテナおよびフィーダ（６）を介して該信号をモバイル端末へ転送し、
   前記ベースステーション機能ユニット（５）はまた、モバイル端末から送られ前記独立したアンテナおよびフィーダ（６）によって受け取られた前記無線信号を、ディジタル信号へ変換し、該信号を前記汎用コントロールユニット（９）へ転送する、
   モバイル通信システムに用いるリレー通信装置。
2. 前記端末アクセス機能ユニット（１）が、一以上の無線周波数トランシーバ（３）と一以上の物理層信号処理装置（４）とを含み、
   前記無線周波数トランシーバ（３）が、前記独立したアンテナおよびフィーダ（２）に接続され、
   前記物理層信号処理装置（４）が、前記無線周波数トランシーバ（３）に接続され、
   前記無線周波数トランシーバ（３）が、少なくとも一つの搬送波および複数のタイムスロットにより作動することができ、
   前記物理層信号処理装置（４）が、モバイル通信ネットワークにおける従来のベースステーションと通信しつつ、物理層信号処理を実行し、
   前記汎用コントロールユニット（９）からのデータが、前記物理層信号処理装置（４）と前記無線周波数トランシーバ（３）とによって無線信号として順次処理され、前記独立したフィーダおよびアンテナ（２）を介して、空中へ送られ、
   前記独立したアンテナおよびフィーダ（２）によって受け取られたデータが、前記無線周波数トランシーバ（３）と前記物理層信号処理装置（４）とによってディジタル信号として順次処理され、前記汎用コントロールユニット（９）へ転送される、
   請求項１に記載のモバイル通信システムに用いるリレー通信装置。
3. 前記ベースステーション機能ユニット（５）が、一以上の無線周波数トランシーバ（７）と一以上の物理層信号処理装置（８）とを含み、
   前記無線周波数トランシーバ（７）が、前記独立したアンテナおよびフィーダ（６）に接続され、
   前記物理層信号処理装置（８）が、前記無線周波数トランシーバ（７）に接続され、
   前記無線周波数トランシーバ（７）が、少なくとも一つの搬送波と複数のタイムスロットにより作動することができ、
   前記物理層信号処理装置（８）が、ローカルサブネットにおけるモバイルのユーザの端末と通信しつつ、物理層信号処理を実行し、
   前記汎用コントロールユニット（９）からのデータが、前記物理層信号処理装置（８）と前記無線周波数トランシーバ（７）とによって無線信号として順次処理され、前記独立したフィーダおよびアンテナ（６）を介して、空中へ送られ、
   前記独立したフィーダおよびアンテナ（６）によって受け取られたデータが、前記無線周波数トランシーバ（７）と前記物理層信号処理装置（８）によってディジタル信号として順次処理され、次に、前記汎用コントロールユニット（９）へ転送される、
   請求項１に記載のモバイル通信システムに用いるリレー通信装置。
4. 前記汎用コントロールユニット（９）が、端末およびベースステーションの上位レベル信号を処理する一以上のディジタル信号プロセッサ（１０）を含み、前記リレー通信装置を構成し、モバイル通信システムのコマンドに応じて、サブネット内でワイヤレスリソースを管理し、リレー通信装置全体のオペレーションをモニタしコントロールし、該サブネット内の端末間における通信サービスデータ切換を提供し、該サブネットの内部および外部の両方の端末間の前記通信サービスデータを送信する、請求項１に記載のモバイル通信システムに用いるリレー通信装置。
5. 前記汎用コントロールユニット（９）が、端末音声およびデータインターフェース（１３、１４）をさらに含み、これによって、前記リレー通信装置が端末の完全な機能を有する、請求項４に記載のモバイル通信システムに用いるリレー通信装置。
6. 前記汎用コントロールユニット（９）が、ローカル端末をモニタし管理するＬＭＴインターフェース（１５）をさらに含む、請求項４に記載のモバイル通信システムに用いるリレー通信装置。
7. 前記ディジタル信号プロセッサ（１０）が、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、または、特殊用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）である、請求項４に記載のモバイル通信システムに用いるリレー通信装置。
8. 前記ベースステーション機能ユニット（５）が、異なるワイヤレスインターフェース仕様の端末アクセスをサポートする、請求項１に記載のモバイル通信システムに用いるリレー通信装置。
9. 請求項１に記載のモバイル通信システムに用いるリレー通信装置の通信方法であって、
   Ａ．初期化し：すなわち、前記リレー通信装置の端末アクセスユニットがベースステーションを発見し、該ベースステーションへアクセスリクエストを送り、モバイル通信ネットワークが、前記ベースステーションのダウンリンクチャネルを介して、前記端末アクセスユニットへ構成情報を送り、前記リレー通信装置が、前記構成情報に応じて自身を構成し、
   Ｂ．前記リレー通信装置が、サブネットサービスを提供し：すなわち、前記リレー通信装置が前記初期化を終了した後、前記端末アクセスユニットが、引き続いて、前記ベースステーションのブロードキャストチャネルをモニタし、前記ベースステーション機能ユニットが、サブネットブロードキャストチャネルと他の必要なダウンリンクパブリックチャネルとを介して、カバー領域内の端末に対してサービスを提供し、
   Ｃ．前記リレー通信装置がサービスを終了し：すなわち、前記領域をカバーするために前記リレー通信装置がもはや必要とされなくなった場合、該リレー通信装置が、前記端末アクセスユニットを介して、前記ベースステーションへ情報を送り、リソース解除の処理をスタートし、前記サービスを終了し、前記サブネットを抹消する、
   モバイル通信システムに用いるリレー通信装置の通信方法。
10. ステップＡを実行する前に、
    前記リレー通信装置における前記ベースステーション機能ユニットの前記独立したアンテナおよびフィーダ部分が、リレー通信装置の予測されるカバー領域内に配置され、
    前記リレー通信装置における前記端末アクセスユニットの前記独立したアンテナおよびフィーダ部分が、モバイル通信ネットワークの地理的カバー領域内に配置される、
    請求項９に記載のモバイル通信システムに用いるリレー通信装置の通信方法。
11. ステップＡにおいて、
    ネットワークが、前記ベースステーションのダウンリンクチャネルを介して、前記端末アクセスユニットへ構成情報を転送し、
    該構成情報が、隣接するベースステーションにサービスを転送するための搬送周波数、最大送信電力、サービスキャパシティ、タイムスロット、または、コードチャネルを含む、
    請求項９に記載のモバイル通信システムに用いるリレー通信装置の通信方法。
12. ステップＢにおいて、前記リレー通信装置のカバー領域において端末に提供されるサービスが、
    前記端末が、前記サブネットのダウンリンクパブリックチャネルを発見し、
    該ダウンリンクパブリックチャネルの信号が、前記リレー通信装置から送られ、
    前記端末が、前記リレー通信装置の前記ベースステーション機能ユニットによって提供されたワイヤレスリソースを利用することによって、前記リレー通信装置とのワイヤレス接続を確立し、保持し、または解除し、
    前記端末の通信宛先が他の端末であり、通信中の二つの端末が、同一サブネット内にある場合、前記リレー通信装置は、当該二つの端末間の信号切換を終了し、課金関連情報が、前記リレー通信装置の前記端末アクセスユニットを介して、前記ベースステーションへ転送され、
    前記端末の通信宛先が当該サブネット外部のユーザ端末である場合、前記リレー通信装置が、前記ベースステーション機能ユニットを介して、前記端末の信号を受け取り、前記コントロール情報およびサービスデータを再処理した後で、前記端末アクセスユニットを介して、前記ベースステーションへ前記再処理された情報を転送する一方、前記リレー通信装置が、前記端末アクセスユニットを介して、前記ベースステーションによって端末へ転送された情報を受け取り、前記コントロール情報およびサービスデータを再処理した後で、前記ベースステーション機能ユニットを介して、前記端末へ前記再処理された情報を転送する、
    ことを含む、
    請求項９に記載のモバイル通信システムに用いるリレー通信装置の通信方法。
13. 請求項１に記載のリレー通信装置を用いたモバイル通信システムであって、
    少なくとも一つの端末と少なくとも一つのベースステーションとを含み、
    該システムが、少なくとも一つのリレー通信装置をさらに含み、
    前記リレー通信装置が、少なくとも一つの端末アクセスユニットと一つのベースステーション機能ユニットとを含み、地理的領域をカバーし、
    前記リレー通信装置の前記端末と前記ベースステーション機能ユニットとが、前記リレー通信装置の前記地理的カバー領域において無線信号を相互に送受信し、
    前記リレー通信装置と隣接するベースステーションとが、前記端末アクセスユニットを介して、前記隣接するベースステーションの前記地理的カバー領域において、無線信号を相互に送受信し、
    前記端末が、前記リレー通信装置の前記地理的カバー領域での前記リレー通信装置とのワイヤレス接続を確立し、保持し、解除し、
    前記リレー通信装置が、前記隣接するベースステーションの前記地理的カバー領域での前記隣接するベースステーションとのワイヤレス接続を確立し、保持し、解除する、
    リレー通信装置を用いたモバイル通信システム。
14. 前記端末が、前記リレー通信装置の前記地理的カバー領域における前記リレー通信装置によってダウンリンクパブリックチャネルに転送された信号を検出し、該信号が共通のベースステーションによって転送されたと仮定する、請求項１３に記載のリレー通信装置を用いたモバイル通信システム。
15. 前記端末が、共通のベースステーションとのワイヤレス接続を確立し、保持し、解除する方法を利用することによって、前記ワイヤレス接続を確立し、保持し、解除することができる、請求項１３に記載のリレー通信装置を用いたモバイル通信システム。
16. 前記端末と前記リレー通信装置とが接続されている期間中、前記通信ターゲット端末と前記端末とが同一サブネット内にある場合、前記リレー通信装置は、二つの端末間での信号伝達、データ処理、切換を実行し、前記通信ターゲット端末と前記端末とが同一サブネット内にない場合、リレー通信装置は、前記端末と前記ベースステーションとの間の信号伝達、データ処理、送信を実行する、請求項１３に記載のリレー通信装置を用いたモバイル通信システム。

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