JP2012514911A - 中継を実施する基地局、中継局、移動端末およびその対応する方法 - Google Patents

Abstract

従来技術における欠点を解消するために、本発明において新規技術方式が提供され、この方式では、多重搬送波の通信に関与するための中継局が導入される。中継局は単に、不良無線伝送特性をもつ搬送波を中継し、こうした中継される搬送波の伝送を、中継される必要がない搬送波を介して制御する。中継される搬送波は概して、高周波搬送波であり、中継される必要がない搬送波は低周波搬送波である。基地局または中継局は、各搬送波のチャネル条件に従って、中継局用の、中継される必要がある搬送波を判定する。本発明によって提供される技術方式では、ＮＬＯＳ（非見通し線）伝送を少なくとも２つのＬＯＳ伝送に分割する。したがって、高周波搬送波をセル・エッジなどに拡げることが容易である。一方、移動端末は、高周波搬送波を伝送するのに、特別な送信電力を必要としないので、端末電池電力の速い消費が回避され、人体への大規模な放射線障害も回避される。今まで中継されていなかったサービス・データおよびシグナリングなどは依然として低周波搬送波中で伝播するので、中継の結果として生じる時間遅延が回避される。

Description

本発明は、無線通信ネットワークに関し、より詳細には、多重搬送波に基づく無線中継ネットワークに関する。

次世代無線通信ネットワークは、高伝送速度をサポートするために、より広い帯域幅を必要とすることになる。しかし、チャネルの性能が良好な低周波リソース、たとえば１ＧＨｚ未満の周波数帯が不足しており、その結果、十分な連続周波数帯を取得するのが困難になる。

追加周波数リソースを取得するために、オペレータは、従来の第３の移動体通信ネットワーク（３Ｇ）では使われない、２．１、２．３、２．５および３．５ＧＨｚなど、比較的高い周波数帯を使うことを検討し始めている。重要な理由の１つは、こうした搬送波と、１ＧＨｚ未満の従来の搬送波との間の明らかな違いである。

図１ａは、多重搬送波に基づく無線通信ネットワークの概略図を示す。ここで、２ＧＨｚの搬送波の信号カバー範囲は、１ＧＨｚの搬送波の有効伝送距離よりはるかに短い。言い換えると、２ＧＨｚの搬送波の減衰は、同じ電力で伝送される２ＧＨｚおよび１ＧＨｚの搬送波が同じ距離を伝播した後の、１ＧＨｚの搬送波の減衰よりはるかに大きい。

このように、高周波搬送波の伝播特性が当然不足するので、セル・エッジ内またはセル・エッジの隣にある移動端末は、基地局と通信するために高周波搬送波を使うことはほとんどできない。また、低周波搬送波が制限されるので、こうした移動端末は通常、高速通信を実施することができず、このことはユーザ体験に影響を与える。

従来技術における上述した欠点を解消するために、本発明は、新規技術方式を提供し、この方式では、多重搬送波の通信に関与するための中継局が導入され、基地局または中継局が、搬送波それぞれのチャネル条件に従って、中継局用の、中継されることが必要とされる搬送波を判定する。

本発明の具体的な実施形態によれば、多重搬送波に基づく無線通信ネットワークにおいて中継を実施する方法が提供され、この方法は、ａ．前記多重搬送波のチャネル条件に従って、それぞれ、基地局によって支配される少なくとも１つの中継局用の、中継される必要がある少なくとも１つの搬送波を判定するステップと、ｂ．前記少なくとも１つの中継局が、それぞれ、中継される必要がある前記判定された少なくとも１つの搬送波に基づいて中継を実施するステップとを含む。

本発明の具体的な実施形態によれば、多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内の基地局が提供され、この基地局は、前記多重搬送波のチャネル条件に従って、それぞれ、前記基地局によって支配される少なくとも１つの中継局用の、中継される必要がある少なくとも１つの搬送波を判定する第１の判定手段を備える。

本発明の別の具体的な実施形態によれば、多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内の中継局が提供され、この中継局は、前記多重搬送波のチャネル条件に従って、前記中継局によって中継される必要がある少なくとも１つの搬送波を判定する第３の判定手段を備える。

本発明の別の具体的な実施形態によれば、多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内の移動端末が提供され、この移動端末は、移動端末が属す中継局によって中継される必要がない少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記中継局によって基地局に中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波のリソース割当て情報を送信する第２の送信手段を備える。

本発明によって提供される技術解決策では、ＮＬＯＳ（非見通し線）伝送を少なくとも２つのＬＯＳ伝送に分割する。したがって、高周波搬送波をセル・エッジなどに拡げることが容易である。一方、移動端末は、高周波搬送波を伝送するのに、特別な送信電力を必要としないので、端末電池電力の速い消費が回避され、人体への大規模な放射線障害も回避される。今まで中継されていなかったサービス・データおよびシグナリングなどは依然として低周波搬送波中で伝播するので、中継の結果として生じる時間遅延が回避される。

図面の非限定的な実施形態に対する以下の説明を参照して、他の特徴、目標および利点がより明らかになるであろう。

多重搬送波に基づく無線通信ネットワークを示す概略図である。 高周波搬送波の有効伝送距離の増大を示す方式図である。 本発明の具体的な実施形態による無線通信ネットワークを示す図である。 本発明の具体的な実施形態による、多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内で中継を実施する方法を示すフローチャートである。 本発明の具体的な実施形態による、図３ａに示すステップＳ３１の具体的なフローを示す図である。 本発明の具体的な実施形態によるフレーム構造を示す概略図である。 図４に基づく、本発明の具体的な実施形態によるフレーム構造を詳しく示す図である。 本発明の具体的な実施形態による搬送波の間の関係をさらに示す図である。 本発明の具体的な実施形態によるフレーム構造における同期のための情報を詳しく示す図である。 本発明の具体的な実施形態による詳細なフローを示す図である。 本発明の具体的な実施形態による、多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内の基地局を示す構造ブロック図である。 本発明の具体的な実施形態による、多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内の中継局を示す構造ブロック図である。 本発明の具体的な実施形態による、多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内の移動端末を示す構造ブロック図である。

図中で、同じまたは類似した参照番号は、同じまたは類似したステップ特徴または手段（モジュール）特徴を指す。

本出願の請求項の保護範囲を理解しやすくし、説明を分かりやすくするために、本出願に現れる重要概念を、次のように解説する。
搬送波：無線通信ネットワークにおいて、伝送されるべき符号、たとえば、位相変調後の符号は通常、搬送波を変調するのに使われるので、伝送されるべき信号は、アンテナを介して取得され伝送される。本出願において、搬送波の周波数範囲は、しばしば言及する二次搬送波と同様に、１つの周波数点でも狭い周波数帯でもよい。好ましくは、搬送波の周波数範囲は、比較的広い周波数帯でも、しばしば言及する周波数帯、たとえば１ＧＨｚ以下、２．１ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ、２Ｇ〜３ＧＨｚであってもよい。

高周波伝播特性には、低周波伝播特性と比較すると、上で言及した欠点があるので、解決策を図１ｂに示すが、ここで、基地局および移動端末が高周波搬送波を伝送するときの送信電力が増大し、その結果、高周波搬送波の有効伝送距離が、低周波搬送波のものに近づき得る。しかし、その方式は、以下によって制限され得る。
ＮＬＯＳ条件：ＮＬＯＳ条件下での高周波電磁波の減衰は非常に深刻であり、したがって送信電力までも増大し、高周波搬送波の有効伝送距離が予想に達しない場合がある。

移動端末の電池電力：移動端末は常に、充電池を電源としてセットするので、信号の一部分の送信電力の大幅な増量が、電池の持続時間に影響を与えることになり、そうすることによって、移動端末が頻繁に充電され、使用が不便になる。

人体の健康：周知のように、移動端末の放射線は人体にとって有害である。また、放射線量は、信号の送信電力に常に正比例し、したがってこの方式はより大きな健康問題を生じることになる。

既に定義されている８０２．１６ｊまたは議論中の８０２．１６ｍでは、中継方式は、単一搬送波に対してのみ適しており、多重搬送波の状況には関連しない。本発明の１つの目標は、多重搬送波の状況において中継を実施することである。

図２の例示的な無線ネットワークを参照し、図３ａ、３ｂのフローチャートを併せ見て、本発明のそれぞれの非限定的な実施形態を、以下のように解説する。ここで、無線ネットワークは、１ＧＨｚ以下、２．１ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ、３ＧＨｚ以上の３つの搬送波に基づく。

本発明の具体的な実施形態によれば、多重搬送波に基づく無線通信ネットワークにおいて、中継を実施する方法が提供される。この方法のフローを図３ａに示すが、このフローは、Ｓ３１：前記多重搬送波のチャネル条件に従って、それぞれ、基地局によって支配される少なくとも１つの中継局用の、中継される必要がある少なくとも１つの搬送波を判定すること、Ｓ３２：前記少なくとも１つの中継局が、それぞれ、中継される必要がある、前記判定された少なくとも１つの搬送波に基づいて中継を実施することを含む。複数の中継局が、１つの基地局によって支配され得るので、こうした複数の中継局の一部は、スループットを増大させるためにのみ、基地局の隣の位置に設置することができるが、高周波搬送波のカバー範囲の拡大には無力であり得る。本発明の実施形態によれば、ステップＳ３１、Ｓ３２は、図２に示す中継局２２のように、基地局から離れた中継局に対してのみ実施することができる。

本発明の具体的な実施形態による、ステップＳ３１のフローを図３ｂに示す。ここで、一般性を失わずに、フローは、搬送波それぞれに対して次々に実行される。この種類の実行は、本発明の保護範囲を限定しないことが理解できよう。基地局または中継局において情報を処理する手段／モジュール／回路が、同期プロセス能力を有するとき、フローは、一方では多重搬送波に対して実行することができる。

基地局２１は、セル内の搬送波それぞれを使って、プリアンブル信号をそれぞれブロードキャストするが、ここで、プリアンブル信号は、ＩＥＥＥ８０２．１６シリーズ標準におけるチャネル推定のための従来の信号の１つである。中継局（ＲＳ）２２がサブステップＳ３１１で信号を受信した後、中継局は、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）、信号対干渉およびノイズ比（ＳＮＩＲ）などを含むが、それに限定されない、信号の信号品質情報を測定する。当然ながら、測定される各信号品質情報は、１つの搬送波に対応する。この例では、一般性を失わずに、ＳＮＲは、例として設定される。実際の適用では、信号品質測定を実施するための信号は、プリアンブル信号に限定されないことが理解できよう。より具体的には、アップリンクまたはダウンリンク・サービス・データの信号品質を測定することができ、ステップＳ３１は、この測定結果に基づく。

次いで、方法は、サブステップＳ３１２に続く。ここで、取得されたＳＮＲに従って、上で言及した信号品質が、所定の条件を満足するかどうか判定される。判定プロセスは、いかなる制限もなく、中継局２２において実行することができ、この所定の条件は、ＳＮＲ値がＳＮＲ閾値以上かどうか判定することである。好ましくは、ＳＮＲ閾値は好ましくは、前もって適切に設定され、そうすることによって、ＳＮＲ値がＳＮＲ閾値以上である搬送波は、中継されることなく、基地局２１と中継局２２によって支配される移動端末（たとえば、図２の移動端末２３）との間でこの搬送波を使って通信を実施することができ、許容可能な性能を得ることができる。あるいは、同じ搬送波のＳＮＲ閾値は、中継局の違いにより異なり得る。さらに、異なる搬送波の場合、同じ中継局に対して設定されるＳＮＲ閾値も異なり得る。

閾値は、無線環境条件、隣の基地局の搬送波の使用状況、フィールド・チャネル測定値および支配されるエリアのサービス量推定に従って、オペレータによる中継局のセットアップ・フェーズ中に判定され得ることが理解できよう。また、閾値は、中継局または基地局の構成管理インタフェースを介して設定することができる。

あるいは、中継局２２は、搬送波それぞれにおけるＳＮＲ値を測定した後、基地局２１に測定結果を報告してよい。次いで、サブステップＳ３１２が、基地局２１によって実行される。

この例では、サブステップＳ３１２の判定結果は、次のように設定される。すなわち、１ＧＨｚ以下の搬送波のＳＮＲ値は、対応する閾値以上である。

次に、１ＧＨｚ以下の搬送波は、上で言及した判定結果に従って分類される必要がある。ここで、サブステップＳ３１２が基地局２１によって実行されるそれぞれの実施形態では、この分類動作は、基地局２１によって実行される。ただし、サブステップＳ３１２が中継局２２によって実行される実施形態では、この分類動作は、基地局２１によって実行されるだけでなく、中継局２２によっても実行され得る。以下では、前者の実施形態を例として設定して説明を行う。

１ＧＨｚ以下の搬送波のＳＮＲ値は、対応する閾値以上なので、方法は、サブステップＳ３１３に続く。基地局２１は、この搬送波を、中継局２２によって中継される必要がない搬送波と判定する。

次に、方法は、サブステップＳ３１４に続く。２．１ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの搬送波、３ＧＨｚ以上の搬送波は分類されていないので、方法は、こうした２つの搬送波それぞれに対して上で言及したステップを繰り返す。この例では、２．１ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの搬送波、３ＧＨｚ以上の搬送波は、不良チャネル条件により、中継局２２によって中継される必要がある搬送波と判定され、１ＧＨｚ以下の搬送波は、中継される必要がない搬送波と判定される。

１つの搬送波が、中継される必要がある搬送波と判定された後、基地局２１、中継局２２における関連エンティティは、中継モードに入るように構成されることになる。

次いで、中継局２２は、基地局２１の制御下で、２つの搬送波に対して中継作業を実行する。

上で言及した具体的な実施形態において、基地局２１と中継局２２との間のダウンリンク・チャネルの信号品質は、中継される必要がある搬送波および中継される必要がない搬送波を判定するのに使われる。この手法は、アップリンク・チャネルおよびダウンリンク・チャネルの対称性が高いネットワーク環境に特に適している。アップリンク・チャネルおよびダウンリンクの対称性が低いネットワーク環境では、基地局２１は、中継局２２からのアップリンク信号を使って、アップリンクにおける搬送波それぞれの信号品質を測定すればよく、そうすることによって、中継される必要がある搬送波および中継される必要がない搬送波が、中継局２２用により正確に選択される。ここで、前記アップリンク信号は、たとえば、中継局２２によってアップリンク中継ゾーン内で送信されるシグナリング、またはサービス・データを搬送する信号である。

上で言及したステップＳ３１の実行は、中継局がネットワークにアクセスするときにも、次いで、動作が始まるときにも限定されないことが理解できよう。中継局は、中継作業を実施しているとき、多重搬送波のチャネル条件を定期的に測定し、測定結果を基地局に報告することができる。基地局および移動端末によって前もって直接伝達された搬送波のチャネル条件が悪化したことを基地局が検出すると、この搬送波は、中継局によって中継される必要がある搬送波と判定され得る。反対に、前もって中継局によって中継される必要がある搬送波のチャネル条件が改善したことを基地局が検出すると、この搬送波は、中継局によって中継される必要がない搬送波と判定され得る。

同様に、中継局２２が中継作業を実施しているとき、基地局２１は、基地局２１と中継局２２との間のリンクにおいて搬送波それぞれの信号品質情報を取得することができるだけでなく、中継局２１と中継局２１によって支配される移動端末との間のリンクにおいて搬送波の信号品質情報を取得することもできる。基地局から中継局を介して移動端末までの間に生じる総減衰量と、基地局から直接移動端末までの減衰量との間の比較により、中継によって引き起こされる伝送遅延を考慮して、中継される必要がある搬送波および中継される必要がない搬送波が、最適に選択される。

上述したように、本出願において言及する搬送波は、比較的一般的な概念である。上で言及した実施形態の変形形態によれば、２．１ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの周波数リソースは、無線ネットワークにおいて使われることが認められている。この点において、２．１ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚは、搬送波と見なすことができ、２．２ＧＨｚ〜２．４ＧＨｚは別の搬送波であり、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚは第３の搬送波である。こうした３つの搬送波から、基地局は、中継局用の、中継される必要がある搬送波および中継される必要がない搬送波を判定する。いくつかのチャネル条件において、２．１ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚの搬送波は、周波数領域が２．２ＧＨｚ〜２．４ＧＨｚの搬送波に近いが、非常に異なるチャネル条件をもつ。この場合、本発明の基本概念に基づいて、中継される必要がある搬送波および中継される必要がない搬送波を選択することが必要である。

ステップＳ３１に適した中継局は複数あってよいので、こうした中継局と基地局２１との間の無線チャネルには、ある程度の違いがあることが理解できよう。したがって、差し当たり、ある搬送波が、ある特定の中継局によって中継される必要がある搬送波と判定されたとき、同じ搬送波が、別の中継局によって中継される必要がない搬送波と判定される場合がある。

上で言及した実施形態の変形形態によれば、搬送波の一部分は、中継される必要がある搬送波および中継される必要がない搬送波として静的に構成され得る。たとえば、時変性が最も悪く、またはチャネル安定性が最良の搬送波は、ある特定の中継局のある特定の搬送波として静的に構成される。たとえば、１ＧＨｚ以下の搬送波は、中継局２２によって中継される必要がない搬送波として構成され得る。

本発明の具体的な実施形態を、以下で詳しく紹介する。

８０２．１６ｍ ＳＤＤ（システム記述ドキュメント）の現行バージョンにおいて、多重搬送波システムの搬送波は、完全構成搬送波および部分構成搬送波として構成され得る。ここで、完全構成搬送波は、同期情報、ブロードキャスト／マルチキャスト／ユニキャスト制御シグナリングを含む、搬送波に関連した制御情報すべてを伝送するための搬送波である。また、部分構成搬送波は、搬送波に関連した制御情報の一部分のみが搬送波によって伝送され、残りの部分は完全構成搬送波によって搬送されるような搬送波である。

各移動端末は、サービス・データおよび物理層およびＭＡＣ層の制御情報を伝送するための一次搬送波をもつ。任意選択で、移動端末は、サービス・データを主に伝送するための少なくとも１つの二次搬送波をもつこともできる。ここで、一次搬送波は完全構成搬送波であり、二次搬送波は、完全構成搬送波でも、部分構成搬送波でもよい。

本発明の具体的な実施形態によれば、システム応答時間を最大限に向上させるために、制御シグナリングが、中継される必要がない搬送波によって可能な限り大量に伝送されるべきである。さらに、基地局は、移動端末と直接シグナリングを伝達するように設定され、こうすることにより、制御機構は、基地局に集中する。したがって、中継局の複雑さがうまく制御され、その結果中継局のコストが削減される。

この具体的な実施形態において、ほぼ未構成の搬送波は、通常は基地局と中継局との間のリンクならびに中継局と移動端末との間のリンク中に現れる搬送波と定義される。一般性を失わずに、ほぼ未構成の搬送波によって搬送される制御シグナリングは、同期情報のみを含む。ほぼ未構成の搬送波と比較して、部分構成搬送波は、制御シグナリングを搬送するだけでなく、リソース割当て情報、たとえば、リソース要求情報およびリソース割当て情報を含む、いくつかのアップリンク制御情報およびダウンリンク制御情報（ＤＬ−ＭＡＰ／ＵＬ−ＭＡＰ）を搬送する必要もある。

図４は、本発明の具体的な実施形態によるフレーム構造の概略図を示す。ここで、横方向は時間領域に対応し、縦方向は周波数領域に対応する。図に示すように、時間領域において、同じ搬送波を、中継ゾーン（基地局と中継局との間のリンクに対応する）内、また、アクセス・ゾーン（基地局と移動端末との間のリンクならびに中継局と移動局との間のリンクに対応する）内で再利用することができる。空間領域の観点から、搬送波は、中継局のカバー・エリアと基地局のカバー・エリアとの間で再利用することができる。やはり図に示すように、基地局のダウンリンク・アクセス・ゾーン内では、中継される必要がある搬送波は、部分的に構成される。また、基地局のダウンリンク中継ゾーン内および中継局のダウンリンク・アクセス・ゾーン内では、同じ搬送波が、ほぼ未構成の搬送波になる。アップリンクの状況も同様である。中継局において、図に示す、中継される必要がある搬送波は、アップリンクおよびダウンリンク・サブフレームにおいてほぼ未構成である。

本発明の好ましい実施形態によれば、中継局によって支配される移動局に送信されるほとんどの制御シグナリングおよび移動局によって送信される制御シグナリングはすべて、中継される必要がない搬送波によって搬送される。一般性を失わずに、中継される必要がない前記搬送波は、低周波搬送波、たとえば、上述したように１ＧＨｚ以下の搬送波である。また、中継される必要がある搬送波、たとえば２．１ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの搬送波、３ＧＨｚ以上の搬送波は、サービス・データおよび絶対に必要な制御情報、たとえば同期情報の伝送に主に使われる。当該分野における絶え間ない技術開発に伴い、ネットワーク装置の間の同期が同期情報の伝送に基づかないとき、中継される必要がある搬送波は、サービス・データを伝送するだけでよく、いかなる制御情報も搬送しなくてよいことが理解できよう。

好ましい実施形態によれば、移動端末のサービス・データのほとんどはすべて、高周波搬送波によって搬送され、希少な低周波搬送波は、中継なしで制御シグナリングを伝送するのに主に使われることになる。したがって、リソース割当て要求、リソース割当て応答などの制御シグナリングは、中継される必要がなくてよいので、最短時間で宛先に届く可能性がある。基地局は、移動局によって送信されるリソース割当て要求を可能な限りすぐに受信し、要求に直ちに応答することができる。また、移動局は、基地局によって移動局に割り当てられるリソースを、サービス・データを伝送する最初の瞬間に知ることもできる。

さらに、たとえば音声サービス、テレビ電話サービスなど、特定のサービスのサービス・データが時間遅延に敏感であることを考慮する。したがって、好ましい実施形態によれば、時間遅延に敏感なサービスのサービス・データは、可能な限り、中継される必要がない搬送波によっても伝送されることになる。具体的な移動端末に関連したある特定のサービスのリソース割当ては、利用可能なリソース割当て方式または将来現れるであろう賢明な方式に基づいて、当業者によって実装され得る。

図５は、図４に基づく、本発明の具体的な実施形態によるフレーム構造を詳しく示す。

ここで、基地局は、高周波搬送波を使って、基地局によって直接支配される移動局と通信する。この時点で、高周波搬送波は、上で言及した部分構成搬送波であり、二次搬送波として使われる。

中継局のアクセス・ゾーン内で、中継局は、上で言及した高周波搬送波を使って、中継局によって支配される移動局と通信する。高周波搬送波は、上で言及したほぼ未構成の搬送波である。

中継ゾーン内では、通信、すなわち迂回通信を実施するのに、高周波搬送波が基地局と中継局との間で使われる。

中継局は、アクセス・ゾーンおよび時間領域が連続する中継ゾーン内で高周波搬送波を再利用するので、この高周波搬送波の物理層エンティティは、アクセス・ゾーンから中継ゾーンに、すなわちダウンリンクにおける送信モードからダウンリンクにおける受信モードに、およびアップリンクにおける受信モードからアップリンクにおける送信モードに切り換わることになる。切換えには一定の時間が必要であり、したがって、好ましくは図５に示すように、中継局内の様々な要素が送信モードから受信モードに確実に、または受信モードから送信モードに切り換わることを保証するために、ＧＡＰと呼ばれるウィンドウが、それぞれアクセス・ゾーンおよび中継ゾーンを分割するように、中継局のアップリンクおよびダウンリンク・サブフレームに含まれ、中継局の物理エンティティによって実施されるモード切換え中に起こるデータ損失を回避する。

本発明の具体的な実施形態によれば、中継局によって中継される必要がある搬送波の情報であって、中継局によって中継される必要がない搬送波において伝送される情報は、リソース割当て情報を含む。より具体的には、基地局によって実施されるリソーススケジュールの後、基地局は、高周波搬送波におけるリソースブロックの割当て結果を、低周波搬送波を介して中継局および中継局によって支配される移動端末に報告する。

中継局によって中継される必要がある搬送波の情報であって、中継局によって中継される必要がない搬送波を介して基地局によって伝送される情報は、リソース割当て情報に限定されないことが理解できよう。たとえば、以下のものがある。
アップリンク
基地局と中継局との間、中継局と移動端末との間、基地局と移動端末との間のチャネル品質情報、
基地局と中継局との間、中継局と移動端末との間のＨＡＲＱ情報、
基地局と中継局との間、中継局と移動端末との間のＭＩＭＯフィードバック情報、
移動端末のリソース割当て要求。

ダウンリンク
システム構成シグナリング、たとえば、ダウンリンクおよびアップリンクにおけるすべての搬送波の帯域幅、ＴＤＤダウンリンク／アップリンク比、アンテナ構成、パイロット構成、測距関連構成など、
通知用制御シグナリング、たとえばページング、
サービス・データ用制御シグナリング、たとえばサービス・データ送信および受信に関連したリソース割当て結果（応答）、電力制御およびダウンリンク肯定応答シグナリング。

図６は、搬送波の間の関係をさらに示す。ここで、高周波搬送波の制御シグナリングは、低周波搬送波によってほとんど搬送されるので、搬送波外制御とも呼ばれる。ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準と同様に、図に示すＤＬ／ＵＬ−ＭＡＰ情報は、各ダウンリンク／アップリンク伝送によって占有される時間周波数リソースブロックのサイズおよび場所を示す。さらに、中継される必要がない搬送波において伝送されるＭＡＰ情報と、中継される必要がある搬送波において伝送される情報との間の関係を、滑らかな曲線を描く点線で図に示す。ここで、後者の伝送の実施は、前者の伝送によって取得される情報に依存する。

現行の８０２．１６ｅおよび８０２．１６ｊと比較して、図６に示すフレーム構造は、中継局と制御シグナリングとの間の新規搬送波、リンクおよび関係を定義する。こうした、チャネル・レベルを目標とするシグナリングのために、搬送波ＩＤ、リンクＩＤまたは中継局ＩＤが追加される必要があるので、中継局、移動端末は、制御シグナリングがどの搬送波、どのリンク、どの中継局を目標とするかを知る。たとえば、シグナリングは、ダウンリンク・チャネル記述子（ＤＣＤ）であり、この記述子は、８０２．１６ｅにおいて定義されるダウンリンク物理チャネルのパラメータ用に主に使われる。本発明の具体的な実施形態によれば、シグナリングは、以下の形を有する。
DCD_Message_Format(){
Management message Type ;８０２．１６ｅにおける旧項目
Carrier ID ;４ビット、新規項目
Link ID ;２ビット; =0:BS→RS link;
=1:RS→MS link; =2:RS→BS link; =3:MS→RS
link; 新規項目
RS ID ;４ビット、新規項目
Configuration Change Count ;８０２．１６ｅにおける旧項目
TLV Encoded information for the overall channel ;８０２．１６ｅにおける旧項目
Begin PHY-specific section{
For(i=1;i<=n;i++){
Downlin_Burst_Profile ;８０２．１６ｅにおける旧項目
}
}
}

ＤＬ、ＵＬ−ＭＡＰなど接続を目標とするシグナリング用に、ＭＡＣ層で接続ＩＤ（ＣＩＤ）が定義され、各ＣＩＤは、セル内部で一意的である。接続が確立されると、基地局は、接続に搬送波を割り当て、対応する移動端末および中継局に知らせる。したがって、この種類のシグナリングは、搬送波ＩＤ、リンクＩＤまたは中継局ＩＤを含まない。基地局、中継局および移動端末は、表１に示すように、接続ＣＩＤと搬送波ＩＤ／リンクＩＤ／中継局ＩＤとの間のマッピング表を維持するだけでよい。

これに基づいて、移動端末または中継局は、ＣＩＤおよび予め格納されたマッピング情報に基づくＤＬ／ＵＬ−ＭＡＰ情報を受信すると、ＤＬ／ＵＬ−ＭＡＰ情報から独自の制御情報を抽出することができる。

８０２．１６ｍ要件によれば、同期チャネルは、時間、周波数およびフレーム同期、ＲＳＳＩ推定、チャネル推定および基地局識別のための基準信号を与える必要がある。上記要件を満たすために、低周波搬送波および高周波搬送波は、図７に示すように、分離した同期チャネルをもつ必要がある。

ここで、中継局の低周波物理エンティティは、基地局によって低周波搬送波において送信されるプリアンブル信号を使用して、シグナリング伝送を実施するために基地局と同期をとることになる。中継ゾーン内で、中継局の高周波物理エンティティは、基地局によって高周波搬送波において送信されるプリアンブル信号を使用して、サービス・データの迂回中継を実施するために基地局と同期をとることになる。さらに、中継局も、プリアンブル信号を各フレーム・ヘッドに入れて高周波搬送波を介して送信し、こうしたプリアンブル信号は、ＦＤＭ／ＣＤＭにより基地局によって同じ搬送波上で送信されるプリアンブル信号から分離される。

移動端末は、低周波搬送波において基地局との同期を直接実施して、シグナリングの直接伝送を実施する。また、移動端末は、高周波搬送波において中継局との同期を実施して、データ・サービスの伝送を実施する。分離した同期により、各物理エンティティに対する精密なタイミングおよびチャネル推定を保証することができる。

上記の本発明の各具体的な実施形態に関する詳細説明に基づき、完全なフローを用いて本発明を要約する。図８は、本発明の具体的な実施形態による詳細なフローを示す。

中継局は、電源が入り、ネットワークに参加した後、基地局と同期をとることを試み、チャネル条件が最良の搬送波をその一次搬送波として選択することになる。一般性を失わずに、一次搬送波は低周波搬送波である。この搬送波により、基地局は、他の搬送波すべてに対する初期化を含む、中継局の構成および制御を行うことができる。

次に、中継局は、他の搬送波のチャネル品質を測定して、どの搬送波が中継される必要があり、どの搬送波が中継される必要がないか判定する。

ある搬送波が、中継局によって中継される必要がある搬送波と判定されると、基地局は、その搬送波を、基地局のアクセス・ゾーン内では部分構成搬送波として構成し、中継ゾーン内ではほぼ未構成の搬送波として構成することになる。同時に、基地局は、その搬送波を、中継局のアクセス・ゾーン内ではほぼ未構成の搬送波として構成することになる。

次いで、基地局および中継局は、その高周波搬送波のフレームを開始する。図８に示すように、基地局および中継局の高周波搬送波のフレームは、移動端末の同期のために送信されるプリアンブルから始まる。本発明の具体的な実施形態によれば、基地局および中継局によって送信されるプリアンブルは、異なるランダム・シーケンスである。

多重搬送波に基づく移動端末は、こうした２つのプリアンブルの信号電力を受信し測定し、測定結果を、低周波搬送波を介して基地局に報告する。報告されるシグナリングは、新規ＤＣＤの紹介において上述したように、搬送波ＩＤ／リンクＩＤ／中継局ＩＤについての情報を含む。この報告に基づいて、基地局は、移動端末が、中継局のカバー範囲内または基地局のカバー範囲内にあると判断することができる。言い換えると、基地局は、移動端末が、中継局によって支配され、またはそれ自体によって直接支配されるべきであると判断することができる。

移動局が中継局によって直接支配される必要がある場合、基地局は、移動端末を支配するために中継局に高周波リソースを割り当てる。高周波リソースは、上述したように、中継される必要がある搬送波と判定された搬送波に属す。この例では、上記高周波リソースの割当ては、上で言及した低周波搬送波において遂行される。

本発明の方法態様を、上で詳しく記載した。以下では、本発明の機器態様を手短に紹介する。本出願において言及するどの機器も、ハードウェア・モードでのみ、ソフトウェア・モードでのみ、またはハードウェアとソフトウェアを組み合わせたモードで実装することができ、これらはすべて、例外なく本出願に伴う請求項の保護範囲内に置かれることが当業者には理解できよう。

図９は、多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内の基地局の構造ブロック図を示す。基地局は、図２に示すような基地局２１である。ここで、基地局は、それぞれ、前記多重搬送波のチャネル条件に従って、前記基地局によって支配される少なくとも１つの中継局用の、中継される必要がある少なくとも１つの搬送波を判定する第１の判定手段９１を含む。

前記第１の判定手段９１は、前記多重搬送波それぞれの信号品質情報を取得する信号品質情報取得手段９１１と、取得された信号品質情報に従って、各前記中継局用の、中継される必要がある少なくとも１つの搬送波を判定する第２の判定手段９１２とを備える。

好ましくは、基地局２１は、前記中継局によって中継される必要がない少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波のリソース割当て応答を、前記中継局および前記中継局によって支配される少なくとも１つの移動端末に送信するプロセスを、前記少なくとも１つの中継局それぞれに対して実行する第１の送信手段９２をさらに含む。

好ましくは、基地局２１は、前記中継局によって中継される必要がない少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記中継局によって支配される少なくとも１つの移動端末から、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波のリソース割当て要求を受信するプロセスを、前記少なくとも１つの中継局それぞれに対して実行する第１の受信手段９３をさらに含む。

好ましくは、基地局２１は、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記中継局に第１の同期情報を送信するプロセスを、前記少なくとも１つの中継局それぞれに対して実行する第１の同期情報送信手段９４をさらに含み、前記第１の同期情報は、中継局が、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波において基地局と同期をとるのに使われる。

好ましくは、基地局２１は、前記中継局によって中継される必要がない少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記中継局および前記中継局によって支配される少なくとも１つの移動端末に第２の同期情報を送信するプロセスを、前記少なくとも１つの中継局それぞれに対して実行する第２の同期情報送信手段９５をさらに含み、前記第２の同期情報は、中継局および前記中継局によって支配される少なくとも１つの移動端末が、前記中継局によって中継される必要がない前記少なくとも１つの搬送波において基地局と同期をとるのに使われる。

図１０は、図２に示す中継局２２としての、多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内の中継局の構造ブロック図を示す。ここで、中継局は、前記多重搬送波のチャネル条件に従って、前記中継局によって中継される必要がある少なくとも１つの搬送波を判定する第３の判定手段１０１を含む。

ここで、第３の判定手段１０１は、前記多重搬送波の信号品質情報を取得するように、前記多重搬送波に関するチャネル推定を実施するチャネル推定手段１０１１と、取得された信号品質情報に従って、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波を判定する第４の判定手段１０１２とを備える。

好ましくは、中継局２２は、前記中継局によって中継される必要がない少なくとも１つの搬送波を使うことによって、基地局から、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波のリソース割当て応答を受信する第２の受信手段１０２をさらに含む。

好ましくは、中継局２２は、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記基地局から第１の同期情報を受信する第１の同期情報受信手段１０３をさらに含み、前記第１の同期情報は、中継局が、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波において基地局と同期をとるのに使われる。

好ましくは、中継局２２は、前記中継局によって中継される必要がない少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記基地局から第２の同期情報を受信する第２の同期情報受信手段１０４をさらに含み、前記第２の同期情報は、中継局が、前記中継局によって中継される必要がない前記少なくとも１つの搬送波において基地局と同期をとるのに使われる。

好ましくは、中継局２２は、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記中継局によって支配される少なくとも１つの移動端末に第３の同期情報を送信する第３の同期情報送信手段１０５をさらに含み、前記第３の同期情報は、前記少なくとも１つの移動端末が、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波において中継局と同期をとるのに使われる。

図１１は、多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内の移動端末の構造ブロック図を示す。移動端末は、図２に示すような移動端末２３である。ここで、移動端末は、移動端末が属す中継局によって中継される必要がない少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波の情報、すなわちリソース割当て情報、チャネル品質インジケータのいずれかを基地局に送信する第２の送信手段１１１を含む。

好ましくは、移動端末２３は、移動端末が属す中継局によって中継される必要がない少なくとも１つの搬送波を使うことによって、基地局から、移動端末が属す中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波のリソース割当て応答を受信する第３の受信手段１１２をさらに含む。

好ましくは、移動端末２３は、前記中継局によって中継される必要がない少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記基地局から第２の同期情報を受信する第３の同期情報受信手段１１３をさらに含み、前記第２の同期情報は、移動端末が、前記中継局によって中継される必要がない前記少なくとも１つの搬送波において基地局と同期をとるのに使われる。

好ましくは、移動端末２３は、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記中継局から第３の同期情報を受信する第４の同期情報受信手段１１４をさらに含み、第３の同期情報は、移動端末が、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波において前記中継局と同期をとるのに使われる。

以上、本発明の具体的な実施形態について述べた。本発明は、上で言及した具体的な実施形態に限定されないことが理解できよう。当業者は、様々な変形または変更を、請求項の保護範囲内で実施することができる。

Claims (15)

1. 多重搬送波に基づく無線通信ネットワークにおいて中継を実施する方法であって、
   ａ．前記多重搬送波のチャネル条件に従って、それぞれ、基地局によって支配される少なくとも１つの中継局用の、中継される必要がある少なくとも１つの搬送波を判定するステップと、
   ｂ．前記少なくとも１つの中継局が、それぞれ、中継される必要がある前記判定された少なくとも１つの搬送波に基づいて中継を実施するステップとを含む方法。
2. 前記ステップａが、すべての前記中継局に対して、
   ａ１．前記搬送波それぞれの信号品質情報を取得するプロセスと、
   ａ２．前記搬送波それぞれの前記取得された信号品質情報に従って、予め定義された条件に適合する少なくとも１つの搬送波を、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波として判定するプロセスとを実施するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記搬送波それぞれの前記信号品質情報が、
   前記基地局と前記中継局との間のチャネルの品質、
   前記基地局と前記中継局によって支配される少なくとも１つの移動端末との間のチャネルの品質、
   前記中継局と前記中継局によって支配される少なくとも１つの移動端末との間のチャネルの品質の少なくとも１つを示す、請求項２に記載の方法。
4. 前記信号品質情報が、受信信号強度インジケータ、信号対ノイズ比、信号対干渉およびノイズ比のいずれか１つを含む、請求項２または請求項３に記載の方法。
5. 前記ステップａの後で、前記少なくとも１つの中継局それぞれに対して、
   前記中継局によって中継される必要がない少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記基地局が、前記中継局および前記中継局によって支配される少なくとも１つの移動端末とともに、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波の情報、すなわち
   リソース割当て情報、
   チャネル品質インジケータのいずれかの伝送を実施するプロセスを実行するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記リソース割当て情報が、リソース割当て要求および／またはリソース割当て応答を含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記ステップａの後で、
   前記基地局が、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記中継局に第１の同期情報を送信するプロセスであって、前記第１の同期情報が、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波において前記中継局が前記基地局と同期をとるのに使われるプロセスを、前記少なくとも１つの中継局それぞれに対して実行するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記ステップａの後で、
   前記基地局が、前記中継局によって中継される必要がない少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記中継局および前記中継局によって支配される少なくとも１つの移動端末に第２の同期情報を送信するプロセスであって、前記第２の同期情報が、前記中継局によって中継される必要がない前記少なくとも１つの搬送波において前記中継局および前記中継局によって支配される前記少なくとも１つの移動端末が前記基地局と同期をとるのに使われるプロセスを、前記少なくとも１つの中継局それぞれに対して実行するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記中継局が、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波を使って、前記中継局によって支配される前記少なくとも１つの移動端末に第３の同期情報を送信し、前記第３の同期情報が、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波において前記少なくとも１つの移動端末が前記中継局と同期をとるのに使われる、請求項１に記載の方法。
10. 中継される必要がない少なくとも１つの搬送波と比較して、中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波が、より高い周波数またはより悪い無線伝播特性をもつ、請求項２に記載の方法。
11. 多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内の基地局であって、
    前記多重搬送波のチャネル条件に従って、それぞれ、前記基地局によって支配される少なくとも１つの中継局用の、中継される必要がある少なくとも１つの搬送波を判定する第１の判定手段を備える基地局。
12. 前記第１の判定手段が、
    前記多重搬送波それぞれの信号品質情報を取得する信号品質情報取得手段と、
    前記多重搬送波それぞれの前記取得された信号品質情報に従って、予め定義された条件と適合する少なくとも１つの搬送波を、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波と判定する第２の判定手段とを備える、請求項１１に記載の基地局。
13. 多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内の中継局であって、
    前記多重搬送波のチャネル条件に従って、前記中継局によって中継される必要がある少なくとも１つの搬送波を判定する第３の判定手段を備える中継局。
14. 前記第３の判定手段が、
    前記多重搬送波の信号品質情報を取得するように、前記多重搬送波に対するチャネル推定を実施するチャネル推定手段と、
    前記取得された信号品質情報に従って、前記中継局によって中継される必要がある前記少なくとも１つの搬送波を判定する第４の判定手段とを備える、請求項１３に記載の中継局。
15. 多重搬送波に基づく無線通信ネットワーク内の移動端末であって、
    前記移動端末が属す中継局によって中継される必要がない少なくとも１つの搬送波を使うことによって、前記中継局によって基地局に中継される必要がある前記少なくとも搬送波の情報、すなわち
    リソース割当て情報、
    チャネル品質インジケータのいずれかを送信する第２の送信手段を備える移動端末。

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