JP4494134B2 - 無線通信システム、中継局装置および基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は、基地局装置と、情報の中継を行う中継局装置とを備えると共に、この中継局装置を介して基地局装置と無線通信を行う無線端末装置を備え、一定周期で無線フレームが繰り返されるＩＥＥＥ８０２．１６システム等の無線通信システムに関する。また、この無線通信システムにおいて用いられる中継局装置および基地局装置にも関する。

高速無線データ通信の規格であるＩＥＥＥ８０２．１６（以下、８０２．１６と呼ぶ）においては、通信の形態としてＰ−ＭＰ（ポイント トゥ マルチポイント）形態とメッシュ形態とが規定されている。Ｐ−ＭＰ形態によれば、ＢＳ（基地局）が全てのＳＳ（加入者局）の送受信の機会をスケジューリングすることにより、効率のよい通信かつＱｏＳ（サービス品質）を保証した通信が可能となっている。一方、メッシュ形態によれば、端末間でのマルチホップ通信が可能となっており、送信機会は周囲の端末群が調整している。このように、通信の形態によりスケジューリング等が異なるため、無線フレーム構成もＰ−ＭＰ形態とメッシュ形態とでは大きく異なっている。８０２．１６におけるＯＦＤＭフレームの構成例を図１９、および図２０に示す。

Ｐ−ＭＰ形態においては、図１９に示されるように、無線信号の復調に必要な受信同期処理用のロングプリアンブル、ＦＣＨ（Frame Control Header）に続く１つ目のＤＬ（ダウンリンク）バースト内のブロードキャストメッセージフィールドに含まれるＭＡＰメッセージ（ＤＬ−ＭＡＰ（図１７）、ＵＬ−ＭＡＰ）に、スケジューリング情報（各ＳＳに割り当てられる下りリンク用のスロットおよび上りリンク用のスロットを示す情報）が格納されている。ＭＡＰメッセージを受信することにより、ＳＳは、自分用のデータが届くタイミングと自分が送信してよいタイミングとを知ることができる。なお、以下では、ＦＣＨに続く１つ目のＤＬバースト内のブロードキャストメッセージフィールドに含まれるＭＡＰメッセージを単にＭＡＰメッセージと呼ぶ。８０２．１６に関しては、非特許文献１に記載されている。
「Draft IEEE Standard for Local and metropolitan area networks - Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems」，IEEE P802.16-REVd/D5-2004，May 13，2004.

一般に無線通信においては、送受信アンテナ間におけるビル等の障害物による遮蔽から生じるシャドウイングの影響等により、サービスエリア内にも関わらずＢＳと通信を行うことのできない不感地帯が存在する。高速無線データ通信を行うには高い周波数を用いる必要があるが、波長が短く電波の直進性が増すため、より不感地帯が増加することが予想される。このことは、サービスを面的に展開する場合に重要な問題となる。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、基地局装置と通信を行うことができない不感地帯を減少させ、サービスエリアを拡張することができる無線通信システム、中継局装置および基地局装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、基地局装置と、情報の中継を行う中継局装置とを備えると共に、前記中継局装置を介して前記基地局装置と無線通信を行う無線端末装置を備えた無線通信システムにおいて、前記基地局装置は、情報の送受信のタイミングを通知するスケジューリング情報およびバーストパケットを前記中継局装置へ送信し、前記中継局装置は、前記スケジューリング情報および前記バーストパケットを受信すると共に、自身の配下の前記無線端末装置による受信の同期を制御するためのプリアンブルの送信タイミングを通知する通知情報を生成し、前記スケジューリング情報および前記通知情報を自身の配下の前記無線端末装置へ送信すると共に、前記プリアンブルが付加された前記バーストパケットを自身の配下の前記無線端末装置へ送信することを特徴とする無線通信システムである。

請求項２に記載の発明は、基地局装置と、情報の中継を行う中継局装置とを備えると共に、前記中継局装置を介して前記基地局装置と無線通信を行う無線端末装置を備えた無線通信システムにおいて、前記基地局装置は、自身の配下の前記無線端末装置による受信の同期を制御するためのプリアンブルの送信タイミングを通知する通知情報を生成すると共に、情報の送受信のタイミングを通知する第１のスケジューリング情報および前記通知情報を前記中継局装置および自身の配下の前記無線端末装置へ送信し、前記中継局装置は、前記第１のスケジューリング情報を受信し、該第１のスケジューリング情報に基づいた第２のスケジューリング情報を自身の配下の前記無線端末装置へ送信し、前記基地局装置は、前記中継局装置による前記第２のスケジューリング情報の送信以後において、前記プリアンブルが付加されたバーストパケットを自身の配下の前記無線端末装置へ送信することを特徴とする無線通信システムである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、無線フレーム内における前記スケジューリング情報の送信位置が一定であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、基地局装置と、該基地局と無線通信を行う無線端末装置との間で送受信される情報の中継を行う中継局装置において、前記基地局装置によって送信された、情報の送受信のタイミングを通知するスケジューリング情報およびバーストパケットを受信する受信手段と、自身の配下の前記無線端末装置による受信の同期を制御するためのプリアンブルの送信タイミングを通知する通知情報を生成する情報生成手段と、前記スケジューリング情報および前記通知情報を自身の配下の前記無線端末装置へ送信すると共に、前記プリアンブルが付加された前記バーストパケットを自身の配下の前記無線端末装置へ送信する送信手段とを具備することを特徴とする中継局装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の中継局装置において、情報が送信される無線フレーム内における前記スケジューリング情報の送信位置が一定であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、情報の中継を行う中継局装置を介して、または直接、無線端末装置と無線通信を行う基地局装置において、自身の配下の前記無線端末装置による受信の同期を制御するためのプリアンブルの送信タイミングを通知する通知情報を生成し、情報の送受信のタイミングを通知する第１のスケジューリング情報および前記通知情報を前記中継局装置および自身の配下の前記無線端末装置へ送信すると共に、前記第１のスケジューリング情報を受信した前記中継局装置による配下の前記無線端末装置への第２のスケジューリング情報の送信以後において、前記プリアンブルが付加されたバーストパケットを自身の配下の前記無線端末装置へ送信することを特徴とする基地局装置である。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の基地局装置において、情報が送信される無線フレーム内における前記スケジューリング情報の送信位置が一定であることを特徴とする。

本発明によれば、基地局装置と通信を行うことができない不感地帯を減少させ、サービスエリアを拡張することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。本実施形態においては、ＢＳより簡易なＲＳ（中継局）を配置し、ＢＳおよびＳＳ間の電波をＲＳが中継することにより、不感地帯を減少させることを考える。８０２．１６のメッシュ形態を用いることにより中継を行うことは可能であるが、メッシュ形態は制御メッセージのオーバーヘッドが大きいことや、何よりＱｏＳを保証できないこと等の理由から好ましいシステムではない。一方、８０２．１６のＰ−ＭＰ形態においては、ＢＳがＳＳの送受信機会をスケジューリングすることにより、効率のよい通信かつＱｏＳを保証した高速無線データ通信を行うことができるものの、中継を行うことは考えられていない。８０２．１６のＰ−ＭＰ形態を用いて中継を行う際には、ＲＳを考慮した無線フレーム構成を検討する必要がある。

ＲＳを考慮すると、無線フレームの構成は、図１５または図１６に示される構成が考えられる。図１５においては、ＢＳが配下のＳＳやＲＳへＤＬ（下りリンク）バーストパケットを送信し終えてから、ＲＳが配下のＳＳに対して、ＭＡＰメッセージを含む１つ目のＤＬバーストパケットに続けて、ＳＳへの送信データを含むＤＬバーストパケット（データパケット）を送信する。しかし、このシステムにおいては、ＢＳの配下のＳＳやＲＳへのＤＬバーストパケットの送信スロット数が変動すると、それに応じて、ＲＳが送信するＭＡＰメッセージの、フレーム内での送信位置が変化する。本来一定周期で送信されるべきＭＡＰメッセージの送信位置が変化してしまうと、その配下に存在するＳＳは、ＲＳからＭＡＰメッセージが送信されるタイミングがわからなくなり、受信のための同期をとることが困難になる。

また、図１６においては、ＢＳがＭＡＰメッセージを送信した直後に、続けてＲＳがＭＡＰメッセージを送信し、その後にＤＬバーストパケットの送信が開始される。ＤＬバーストパケットの送信に関しては、ＲＳによるＭＡＰメッセージの送信直後にＢＳがＤＬバーストパケットを送信し、ＢＳによるＤＬバーストパケットの送信直後にＲＳがＤＬバーストパケットを送信する。ＲＳがプリアンブル、ＦＣＨ、およびＭＡＰメッセージを含む１つ目のＤＬバーストパケットを送信している間はＢＳは送信を停止しており、ＢＳが２つ目以後のＤＬバーストパケットを送信している間はＲＳは送信を停止している。

このフレーム構成によるシステムは、図１５に示されるフレーム構成によるシステムとは異なり、ＢＳ、ＲＳ共にフレーム内の一定の送信位置でＭＡＰメッセージを送信する。ここで、図１９に示される８０２．１６のフレーム構成においては、ＦＣＨの直前に送信されるロングプリアンブルによって、ＳＳがシステムとの細かい同期をとることが可能となり、それに続くＤＬバーストパケットの正常受信が可能となっている。しかし、フレーム構成が図１６のような場合には、ＢＳおよびＲＳによるＭＡＰメッセージの送信後、しばらくしてから突然プリアンブルのないＤＬバーストパケットの送信が開始されるため、ＳＳは周波数や位相などの同期をとることができず、正常なＤＬバーストパケットの受信ができない。

以下、上記の問題点を考慮した本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態による無線ネットワークの構成を示す概略構成図である。図においてＢＳ１は基地局装置であり、ＲＳ２は、情報を中継する中継局装置である。ＢＳ１およびＲＳ２は固定設置であるが、ＢＳ１が設備等の関係上、容易に移動することができないのに対して、ＲＳ２はＢＳ１よりも小型の装置とすることができ、その設置箇所を移動することができる。ＳＳ３ａ〜ＳＳ３ｄは、無線通信機能を備えた携帯電話端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、固定型あるいは携帯型のＰＣ（Personal Computer）等の無線端末装置である。ＳＳ３ａおよびＳＳ３ｂはＢＳ１と直接接続しており、ＳＳ３ｃおよびＳＳ３ｄは、ＲＳ２を経由してＢＳ１と接続している。

ＢＳ１は、無線信号を送受信するアンテナ、送受信される信号の変調および復調等を行う送受信部、ＲＳ２およびＳＳ３ａ〜ＳＳ３ｄによる情報の送受信のタイミング（スロット）を制御するスケジューリング制御部、図示せぬ他のネットワークとの接続用のインタフェース、および以下で述べるＤＬ−ＭＡＰ ＩＥ内のPreamble Presentビットの設定を行ってＭＡＰメッセージを生成する情報生成部等の構成を備えている。ＲＳ２の構成については後述する。なお、この無線ネットワークの複信方式はＴＤＤ（Time Division Duplex）であるとする。

次に、本実施形態における無線フレームの構成について説明する。図１７は、８０２．１６の Ｐ−ＭＰ形態におけるＤＬ−ＭＡＰ（ＭＡＰメッセージ）のメッセージフォーマットを示している。ＤＬ−ＭＡＰには複数のＤＬ−ＭＡＰ ＩＥ（Information Element）が用意されており、各ＤＬ−ＭＡＰ ＩＥには、ＲＳ２および各ＳＳの送受信のタイミングを通知するスケジューリング情報が格納されている。図１８は、ＤＬ−ＭＡＰ ＩＥのメッセージフォーマットを示している。図示されるように、ＤＬ−ＭＡＰ ＩＥ内にはPreamble Presentというビットが用意されている。このｂｉｔは通常０であるが、これを１にすることにより、そのバーストが、各ＳＳによる受信の同期を制御するためのプリアンブルから送信されることをＳＳに通知することができる。

このフラグを用いて、ＢＳ１によって送信されるＤＬ−ＭＡＰ内のＤＬ−ＭＡＰ ＩＥ、およびＲＳ２によって送信されるＤＬ−ＭＡＰ内のＤＬ−ＭＡＰ ＩＥをそれぞれ図２、図３に示されるようにする。つまり、連続するバーストの先頭のバーストがプリアンブルから送信されるよう、そのバーストに対応するＤＬ−ＭＡＰ ＩＥのPreamble Presentビットを１に設定する。この場合の無線フレーム構成を図４に示す。

図２および図３に示されるＤＬ−ＭＡＰ ＩＥメッセージ中のスタート時間ｔ１〜ｔ７は、図４に示される時刻ｔ１〜ｔ７に対応している。また、図２におけるＲＳ２のコネクション識別子を含んだＤＬ−ＭＡＰ ＩＥは、ＲＳ２がどのタイミングで無線フレーム（ロングプリアンブルおよびＦＣＨで始まるフレーム）を開始したらよいかを示すＲＳ２用のものであり、本実施形態において新たに定義されるものである。このＤＬ−ＭＡＰ ＩＥをＢＳ１から受信したＲＳ２は、それに記載されたタイミング（図２に示される例においてはｔ１）で新たな無線フレームを開始する。

この際、ＲＳ２が送信するＭＡＰメッセージの開始位置が無線フレーム内で一定である必要があるため、ＢＳ１が送信する１つ目のＤＬバーストパケットのサイズは固定する必要がある。このため、１つ目のＤＬバーストパケット内のＭＡＣ ＰＤＵを常に入れ込まない場合には、ＭＡＰメッセージサイズを固定する必要がある。つまり、ＢＳ１が送出するＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰに含まれるＤＬ−ＭＡＰ ＩＥおよびＵＬ−ＭＡＰ ＩＥの大きさの合計を予め設定する必要がある。一方、１つ目のＤＬバーストパケット内にＭＡＣ ＰＤＵを入れ込む場合には、ＭＡＰメッセージサイズは、予め設定された１つ目のＤＬバーストサイズを超えない範囲でなら可変である。ＭＡＰメッセージサイズが小さい場合には、ＭＡＣ ＰＤＵのサイズを調整することにより、一定のＤＬバーストサイズに調整することが可能である。

次に、ＲＳ２の構成について説明する。図５は、ＲＳ２の構成を示すブロック図である。図において受信部２１は、図示せぬアンテナを介して無線信号を受信すると共に、その無線信号に対して復調等の処理を施し、無線信号に基づいた受信データを生成する。ＭＡＰメッセージ再構築部２２は、受信部２１によって受信された受信データに含まれるＭＡＰメッセージを自身の配下のＳＳ用に再構築する。ＭＡＰメッセージ保存部２３は送信済みのＭＡＰメッセージを保存する。

データバッファ部２４は、受信データに含まれるデータを蓄える。端末情報保持部２５は配下ＳＳの識別子等を予め保持する。送信データ生成部２６は、無線フレームを構成する送信データを生成する。送信部２７は、送信データ生成部２６によって生成された送信データに対して変調等の処理を施し、送信データに基づいた無線信号を生成すると共に、その無線信号を図示せぬアンテナを介して送信する。主制御部２８は上記の各部を制御する。なお、図５においては、本実施形態の動作に必要な構成以外は図示を省略している。

図６は、ＭＡＰメッセージ再構築部２２の構成を示すブロック図である。ＭＡＰメッセージ読み込み部２２１は受信部２１によって受信されたＭＡＰメッセージを読み込む。ＭＡＰメッセージ検索部２２２は、端末情報保持部２５によって保持された配下ＳＳの識別子の情報を用いて、ＲＳ２の配下に存在するＳＳに関するＤＬ−ＭＡＰ ＩＥをＭＡＰメッセージの中から検索する。ＭＡＰメッセージ構築部２２３は、配下ＳＳに送信される新たなＭＡＰメッセージを構築し、そのＭＡＰメッセージを送信データ生成部２６へ出力すると共に、ＭＡＰメッセージ保存部２３に保存する。

８０２．１６の仕様においては、ＭＡＰメッセージを毎フレームに設けてもよいし、複数フレームごとに設けてもよい。ＭＡＰメッセージを複数フレームごとに設ける場合には、その最初のフレームに設けられたＭＡＰメッセージにより、他のフレームのＤＬバーストパケットの送信時間（送信順番）が制御される。新たなＭＡＰメッセージをＭＡＰメッセージ保存部２３に保存するのは、ＤＬ−ＭＡＰが毎フレームごとではなく、数フレームごとに無線フレーム内に出現する場合に、ＤＬ−ＭＡＰの出現しないフレームを生成する際のＤＬバーストパケットの送信順序等を確認するためである。

図７は、送信データ生成部２６の構成を示すブロック図である。送信データ生成部２６には、ＭＡＰメッセージ再構築部２２によって再構築されたＭＡＰメッセージと、データバッファ部２４によって蓄えられたデータとが入力される。データ順照合部２６１は、入力されたデータを、対応するＭＡＰメッセージに適合するように並べる。この際、データの入れ替え等を行う場合には、バッファ２６２を用いる。送信データ構築部２６３は、ＭＡＰメッセージと、データ順照合部２６１によって並べられたデータとに基づいて、無線フレームを構成する送信データを生成する。

次に、本実施形態によるＲＳ２の動作について説明する。ＢＳ１は、図４における時刻ｔ１およびｔ２をシステムの仕様として予め知っており、自身およびＲＳ２の配下に存在するＳＳに応じてｔ３〜ｔ５を決定する。続いてＢＳ１は、ロングプリアンブル、ＦＣＨ、およびＭＡＰメッセージを含む最初のＤＬバーストパケットに基づいた無線信号をＲＳ２、ＳＳ３ａ、およびＳＳ３ｂへ送信する。このＭＡＰメッセージ内のＤＬ−ＭＡＰ ＩＥにおけるPreamble Presentビットは、図２に示されるように設定されている。ＲＳ２の受信部２１はアンテナを介して無線信号を受信し、復調処理等を施した後、無線信号に基づいた受信データを生成し、ＭＡＰメッセージ再構築部２２およびデータバッファ部２４へ出力する。データバッファ部２４は、受信データに含まれるロングプリアンブル、ＦＣＨ、およびＤＬバーストパケットに含まれるＭＡＣ ＰＤＵ等を保持する。

ＭＡＰメッセージ再構築部２２においてＭＡＰメッセージ読み込み部２２１は、受信データに含まれるＭＡＰメッセージを読み込み、読み込んだ情報（ＤＬ−ＭＡＰ ＩＥの内容等）をＭＡＰメッセージ検索部２２２および主制御部２８に通知する。ＭＡＰメッセージ検索部２２２は端末情報保持部２５から配下ＳＳの識別子の情報を読み出して参照し、ＳＳ３ｃおよびＳＳ３ｄのＤＬ−ＭＡＰ ＩＥを検索し、検索の結果およびＭＡＰメッセージ読み込み部２２１によって読み込まれた情報をＭＡＰメッセージ構築部２２３に通知する。

ＭＡＰメッセージ構築部２２３は、ＳＳ３ｃおよびＳＳ３ｄに送信される新たなＭＡＰメッセージを構築する。すなわち、ＭＡＰメッセージ構築部２２３は、ＤＬ−ＭＡＰ ＩＥに記載された、配下のＳＳ３ｃおよびＳＳ３ｄのＤＬバーストパケットの先頭位置（ｔ４およびｔ５）と、ＤＬバーストパケットおよびプリアンブルの長さとに基づいて、配下のＳＳ３ｃおよびＳＳ３ｄのＤＬバーストパケットの先頭位置（ｔ６およびｔ７）を決定し、それらの先頭位置を示すＭＡＰメッセージを生成する。このとき、ＭＡＰメッセージ構築部２２３は、図３に示されるように、ＳＳ３ｃに対応したＤＬ−ＭＡＰ ＩＥ内のPreamble Presentビットを１とする。ＭＡＰメッセージ構築部２２３は、生成したＭＡＰメッセージを送信データ生成部２６へ出力すると共に、ＭＡＰメッセージ保存部２３に保存する。各ＤＬバーストパケットの先頭位置は主制御部２８に通知される。

送信データ生成部２６において、データバッファ部２４に蓄えられたロングプリアンブル、ＦＣＨおよびＭＡＣ ＰＤＵ等がデータ順照合部２６１に入力される。データ順照合部２６１はこれらのデータを送信データ構築部２６３へ出力する。送信データ構築部２６３はロングプリアンブル、ＦＣＨを送信部２７へ出力する。このとき、例えば、ＢＳ１からのＦＣＨに含まれるＢＳ１の識別子をＲＳ２の識別子に変更する等の処理が行われる。これに続けて送信データ構築部２６３は、ＭＡＰメッセージ構築部２２３によって構築されたＭＡＰメッセージおよびＭＡＣ ＰＤＵを含むＤＬバーストパケットを生成し、送信部２７へ出力する。送信部２７は、ロングプリアンブル、ＦＣＨ、およびＭＡＰメッセージを含むＤＬバーストパケットに対して変調等の処理を施し、それらに基づいた無線信号を生成すると共に、その無線信号をアンテナを介してＳＳ３ｃおよびＳＳ３ｄへ送信する。

続いて、ＢＳ１は、時刻ｔ２においてプリアンブル付きのＤＬバーストパケットを無線信号により送信し、時刻ｔ３、ｔ４、およびｔ５のそれぞれにおいてＤＬバーストパケットを無線信号により送信する。ＲＳ２の受信部２１はこれらのＤＬバーストパケットを受信し、データバッファ部２４へ出力する。受信されたプリアンブルが示す情報は主制御部２８に通知される。データバッファ部２４は、受信されたデータを蓄え、所定のタイミングで送信データ生成部２６へ出力する。送信データ生成部２６は、主制御部２８の制御により、時刻ｔ６およびｔ７においてＤＬバーストパケットを送信データとして送信部２７へ出力する。このとき、送信データ生成部２６において、データ順照合部２６１は、入力されたＤＬバーストパケットを、ＭＡＰメッセージ再構築部２２によって生成されたＭＡＰメッセージに対応する順に並べて送信データ構築部２６３へ出力する。

送信データ構築部２６３は、時刻ｔ６において、その時刻に対応するＤＬバーストパケットに対してプリアンブルを付加し、プリアンブル付きのＤＬバーストパケットを送信部２７へ出力する。また、送信データ構築部２６３は、時刻ｔ７において、その時刻に対応するＤＬバーストパケットを送信部２７へ出力する。送信部２７は、各ＤＬバーストパケットに基づいた無線信号を各時刻においてＳＳ３ｃおよびＳＳ３ｄへ送信する。

なお、本実施形態においては、複信方式としてＴＤＤを用いたが、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）を用いてもよい。また、ＢＳ１がＭＡＰメッセージを構築して送信するための構成、およびプリアンブル付きのＤＬバーストパケットを送信するための構成とその動作はＲＳ２と同様である。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態においてＢＳ１は、ＭＡＰメッセージに続いてＤＬバーストパケットを送信する。本実施形態に限っては、複信方式としてＦＤＤのみを用いる場合にのみ実施可能である。図８は、本実施形態における無線フレームの構成を示している。ＢＳ１は従来と同様に、ロングプリアンブル、ＦＣＨ、およびＭＡＰメッセージを含むＤＬバーストパケットに続いて残りのＤＬバーストパケットを送信する。

この場合、図８に示されるように、ＲＳ２から送信されるＭＡＰメッセージは、常にフレームの最終部になるよう固定される。また、ＲＳ２から送信されるＭＡＰメッセージにおいては、常に次フレーム以後のスケジュールのみが指定される。つまり、次フレーム以後の連続したＤＬバーストパケットの最初のバーストに対応したＤＬ−ＭＡＰ ＩＥ内のPreamble Presentビットが１になる。図８において、ＲＳ２からＳＳ３ｃおよびＳＳ３ｄに送信されているＤＬバーストパケットは、その直前にＲＳ２がＢＳ１から受信したＤＬバーストパケットではなく、その１つ前以前のフレームにおいてＢＳ１から受信したＤＬバーストパケットとなっているのである。

本実施形態において、ＢＳ１が送信する1つ目のＤＬバーストパケットのサイズは固定する必要はないが、ＲＳ２が送信する１つ目のＤＬバーストパケットのサイズは固定する必要がある。このため、ＲＳ２が送信する１つ目のＤＬバーストパケット内のＭＡＣ ＰＤＵを常に入れ込まない場合には、ＭＡＰメッセージサイズを固定する必要がある。つまり、ＢＳ１が送出するＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰに含まれるＤＬ−ＭＡＰ ＩＥおよびＵＬ−ＭＡＰ ＩＥの大きさの合計を予め設定する必要がある。一方、１つ目のＤＬバーストパケット内にＭＡＣ ＰＤＵを入れ込む場合には、ＭＡＰメッセージサイズは、予め設定された１つ目のＤＬバーストサイズを超えない範囲でなら可変である。ＭＡＰメッセージサイズが小さい場合には、ＭＡＣ ＰＤＵのサイズを調整することにより、一定のＤＬバーストサイズに調整することが可能である。

上述したように、無線フレームの最後尾において、ＲＳ２がＭＡＰメッセージを送信し、そのＭＡＰメッセージに対応したＤＬバーストパケットおよびプリアンブルを、ＭＡＰメッセージを送信したフレーム以降のフレームにおけるＭＡＰメッセージの直前に送信することにより、ＢＳ１は、本実施形態における新たなプリアンブルを送信する必要がない。従って、第１の実施形態と比較して、無線リソースをより有効に利用することができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態においては、ＢＳ１およびＲＳ２が送信する１つ目のＤＬバーストパケットの大きさを共に固定する必要がない。つまり、ＲＳ２が送信するＤＬ-ＭＡＰ ＩＥおよびＵＬ−ＭＡＰ ＩＥの大きさはダイナミックに指定可能である。

この場合、図９に示されるように、ＲＳ２から送信されるＭＡＰメッセージの送信位置は、常に、ＢＳ１から見た無線フレームの途中の所定位置に予め設定される。ＢＳ１は、ＲＳ２が送信するＭＡＰメッセージのタイミングと重ならないようにＤＬバーストパケットの送信を行う。そのため、ＢＳ１が送信するＤＬバーストパケットの送信が完了する前に、ＲＳ２が送信するＭＡＰメッセージのタイミングが到来する場合には、ＲＳ２がＭＡＰメッセージを送信した後に、ＢＳ１はプリアンブル付きのＤＬバーストパケットからＤＬバーストパケットの送信を再開する。

すなわち、ＢＳ１は、自身が送信しようとしているＤＬパケットの量とＲＳ２によるＭＡＰメッセージの送信タイミングとに基づいて、ＭＡＰメッセージの送信タイミングの到来前に送信するＤＬバーストパケットと、ＲＳ２によるＭＡＰメッセージの送信後に送信するＤＬバーストパケットとを識別し、ＲＳ２によるＭＡＰメッセージの送信後に送信する最初のＤＬバーストパケットに対応したＤＬ−ＭＡＰ ＩＥ内のPreamble Presentビットを１にする。ＲＳ２によるＭＡＰメッセージの送信前に全てのＤＬバーストパケットを送信することが可能な場合には、ＤＬ−ＭＡＰ ＩＥ内のPreamble Presentビットを１にする必要はない。

また、ＲＳ２は、第１の実施形態と同様に、配下のＳＳ３ｃおよびＳＳ３ｄへ送信するＤＬバーストパケットの最初のバーストに対応したＤＬ−ＭＡＰ ＩＥ内のPreamble Presentビットを１にする。ＢＳ１が、ＲＳ２によるＭＡＰメッセージの送信に続いて残りのＤＬバーストパケットを送信する場合には、ＲＳ２は、ＢＳ１による残りのＤＬバーストパケットの送信に続いて、プリアンブル付きのＤＬバーストパケットを含む配下ＳＳ用のＤＬバーストパケットを送信する。一方、BＳ１、がＲＳ２によるＭＡＰメッセージの送信前に全てのＤＬバーストパケットを送信し終えた場合には、ＲＳ２は、ＭＡＰメッセージを含むＤＬバーストパケットに続けて残りのＤＬバーストパケットを送信する。ＢＳ１によって送信されたＭＡＰメッセージには、上記のいずれの場合においても、ＢＳ１が送信するＤＬバーストパケットの受信スロットの情報が格納されているので、ＲＳ２は、上記の各場合に応じて、自身が送信するＤＬバーストパケットの受信スロットを決定することができる。

なお、ＢＳ１およびＲＳ２によるＤＬバーストパケットの送信は以下のようであってもよい。すなわち、図１０に示されるように、ＲＳ２から送信されるＭＡＰメッセージの送信位置は、図９と同様に常に、ＢＳ１から見た無線フレームの途中の所定位置に予め設定される。ＢＳ１は、ＲＳ２が送信するＭＡＰメッセージのタイミングと重ならないようにＤＬバーストパケットの送信を行う。一方、ＲＳ２は、ＭＡＰメッセージの送信に続いて残りの全ＤＬバーストパケットを送信する。ＢＳ１において、送信すべきＤＬバーストパケットが残っている場合には、ＢＳ１はプリアンブル付きのＤＬバーストパケットを含む残りのバーストパケットを送信する。これにより、図９と比較して、ＲＳ２はプリアンブルを送信する必要がなくなり、無線リソースをより有効に利用することができる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１１は、本実施形態による無線ネットワークの構成を示す概略構成図である。この無線ネットワークにおいては、ＲＳ２ａおよびＲＳ２ｂが多段で接続されている。本実施形態による無線フレームの構成は図１２〜図１４に示されている。

図１２は、第１の実施形態に対応する無線フレームの構成を示している。この場合、ＢＳ１によるロングプリアンブル、ＦＣＨ、およびＭＡＰメッセージを含むＤＬバーストパケットの送信後、ＲＳ２ａがロングプリアンブル、ＦＣＨ、およびＭＡＰメッセージを含むＤＬバーストパケットを送信し、続いてＲＳ２ｂがロングプリアンブル、ＦＣＨ、およびＭＡＰメッセージを含むＤＬバーストパケットを送信する。続いて、ＢＳ１がプリアンブル付きのＤＬバーストパケットを含むＤＬバーストパケットを送信し、続いてＲＳ２ａがプリアンブル付きのＤＬバーストパケットを含むＤＬバーストパケットを送信し、続いてＲＳ２ｂがプリアンブル付きのＤＬバーストパケットを含むＤＬバーストパケットを送信する。

図１３は、第２の実施形態に対応する無線フレームの構成を示している。この場合、ＢＳ１は従来どおりにＤＬバーストパケットを送信する。ＲＳ２ｂは、フレームの最後尾において、ＭＡＰメッセージを含むＤＬバーストパケットを送信する。ＲＳ２ａは、ＲＳ２ｂによって送信されるロングプリアンブルの直前において、ＭＡＰメッセージを含むＤＬバーストパケットを送信する。ＲＳ２ａによって送信されるＭＡＰメッセージのフレーム内での送信位置は固定されている。

ＲＳ２ｂは、ＲＳ２ａによって送信されるロングプリアンブルの直前において、プリアンブル付きのＤＬバーストパケットを含むＤＬバーストパケットを送信し、ＲＳ２ａは、ＲＳ２ｂによって送信されるプリアンブル付きのＤＬバーストパケットの直前において、プリアンブル付きのＤＬバーストパケットを含むＤＬバーストパケットを送信する。ＲＳ２ａによって送信される、プリアンブル付きのＤＬバーストパケットを含むＤＬバーストパケットは、ＲＳ２ａによって送信されるフレームよりも前のフレームにおいてＢＳ１から受信されたものである。また、ＲＳ２ｂによって送信される、プリアンブル付きのＤＬバーストパケットを含むＤＬバーストパケットは、ＲＳ２ｂによって送信されるフレームよりも前のフレームにおいてＲＳ２ａから受信されたものである。

図１４は、第３の実施形態に対応する無線フレームの構成を示している。この場合、ＲＳ２ａおよびＲＳ２ｂによって送信されるＭＡＰメッセージの送信位置は、無線フレームの途中の所定位置に固定される。ＢＳ１は、ＲＳ２ａによって送信されるＭＡＰメッセージの送信タイミングと重ならないようにＤＬバーストパケットを送信する。続いて、無線フレームの所定位置において、ＲＳ２ａはロングプリアンブル、ＦＣＨ、およびＭＡＰメッセージを含むＤＬバーストパケットを送信する。続いて、ＢＳ１は、ＲＳ２ｂによって送信されるＭＡＰメッセージの送信タイミングと重ならないように残りのＤＬパケットを送信する。

続いて、無線フレームの所定位置において、ＲＳ２ｂはロングプリアンブル、ＦＣＨ、およびＭＡＰメッセージを含むＤＬバーストパケットを送信する。続いて、ＲＳ２ａはプリアンブル付きのＤＬバーストパケットを含むＤＬバーストパケットを送信し、ＲＳ２ａによるＤＬバーストパケットの送信後、ＲＳ２ｂはプリンアンブル付きのＤＬバーストパケットを含むＤＬバーストパケットを送信する。

なお、上述した各実施形態においては、プリアンブルの送信位置を通知する情報をＭＡＰメッセージ内のPreamble Presentビットに格納するようにしているが、ＭＡＰメッセージとは独立したデータ領域に格納してもよい。

上述したように、各実施形態においてＲＳ２は、無線端末装置による受信の同期を制御するためのプリアンブルの送信位置（送信タイミング）を通知する情報をＭＡＰメッセージ内のPreamble Presentビットに格納し、ＭＡＰメッセージを配下のＳＳ３ｃおよびＳＳ３ｄへ送信する。また、ＲＳ２は、データ送信用の最初のＤＬバーストパケットに対してプリアンブルを付加して配下のＳＳ３ｃおよびＳＳ３ｄへ送信する。これにより、ＳＳ３ｃおよびＳＳ３ｄが、ＲＳ２から送信されるＤＬバーストパケットを受信することができるようになるので、基地局と無線通信端末との間で送受信される情報を中継することができるようになり、基地局と通信を行うことができない不感地帯を減少させ、サービスエリアを拡張することができる。また、ＱｏＳ保証が可能でオーバーヘッドの少ないＰ−ＭＰ形態の８０２．１６システムをマルチホップ拡張することも可能となる。

また、ＢＳ１のサービスエリア内における電波不感地帯の減少を目的とする場合には、ＲＳ２はＢＳ１ほどの送信電力を必要とせず、したがって、ＲＳ２の設備の規模をＢＳ１よりも小さくし、設備コストを削減することができる。さらに、ＢＳ１にはネットワークとの接続用の光ファイバ等の回線の引き込みが必要であるが、ＲＳ２は無線信号により中継を行うので、回線の引き込みが不要となり、設備コストを削減することができる。

また、受信感度等の性能の高いアンテナを無線信号の送受信に用い、無線信号の変調方式として、多値変調による高度な変調方式を用いれば、データの伝送レートを向上させることができる。

また、ＲＳ２を固定設置（同一箇所に定常的に設置する場合）とし、商用電源等の安定した電源から駆動電力を供給すれば、一度確立した通信経路を長く使用することができる。さらに、固定設置であるＢＳ１とＲＳ２との間で確立した通信経路は変動しないため、絶えず移動する可能性がある携帯電話端末等の無線通信端末のみを経由して情報を中継するマルチホップ形態と比較して、ＲＳ２を設けることにより通信経路の変動を抑制し、より安定した通信を行うことができる。

また、図１１に示されるＲＳ２ａおよびＲＳ２ｂのように、ＲＳを多段となるように設置することにより、ＢＳ１のサービスエリアをより拡張することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の第１の実施形態による無線ネットワークの構成を示す概略構成図である。 同第１の実施形態におけるＤＬ−ＭＡＰ ＩＥの構成を示す参考図である。 同第１の実施形態におけるＤＬ−ＭＡＰ ＩＥの構成を示す参考図である。 同第１の実施形態における無線フレームの構成を示す参考図である。 同第１の実施形態による中継局装置の構成を示すブロック図である。 同第１の実施形態による中継局装置が備えるＭＡＰメッセージ再構築部の構成を示すブロック図である。 同第１の実施形態による中継局装置が備える送信データ生成部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における無線フレームの構成を示す参考図である。 本発明の第３の実施形態における無線フレームの構成を示す参考図である。 本発明の第３の実施形態における無線フレームの他の構成を示す参考図である。 本発明の第４の実施形態による無線ネットワークの構成を示す概略構成図である。 同第４の実施形態における無線フレームの構成を示す参考図である。 同第４の実施形態における無線フレームの他の構成を示す参考図である。 同第４の実施形態における無線フレームの他の構成を示す参考図である。 Ｐ−ＭＰ形態による中継方式における無線フレームの構成例を示す参考図である。 Ｐ−ＭＰ形態による中継方式における無線フレームの他の構成例を示す参考図である。 ＩＥＥＥ８０２．１６のＰ−ＭＰ形態におけるＤＬ−ＭＡＰの構成を示す参考図である。 ＩＥＥＥ８０２．１６のＰ−ＭＰ形態におけるＤＬ−ＭＡＰ ＩＥの構成を示す参考図である。 ＩＥＥＥ８０２．１６のＰ−ＭＰ形態における無線フレームの構成を示す参考図である。 ＩＥＥＥ８０２．１６のメッシュ形態における無線フレームの構成を示す参考図である。

符号の説明

１・・・ＢＳ、２，２ａ，２ｂ・・・ＲＳ、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ・・・ＳＳ、２１・・・受信部（受信手段）、２２・・・ＭＡＰメッセージ再構築部（情報生成手段）、２３・・・ＭＡＰメッセージ保存部、２４・・・データバッファ部、２５・・・端末情報保持部、２６・・・送信データ生成部、２７・・・送信部（送信手段）、２２１・・・ＭＡＰメッセージ読み込み部、２２２・・・ＭＡＰメッセージ検索部、２２３・・・ＭＡＰメッセージ構築部、２６１・・・データ順照合部、２６２・・・バッファ、２６３・・・送信データ構築部。

Claims (7)

1. 基地局装置と、情報の中継を行う中継局装置とを備えると共に、前記中継局装置を介して、または直接、前記基地局装置と無線通信を行う無線端末装置を備え、前記基地局装置と前記中継局装置は同一のチャネルを使用し、前記基地局装置は、前記中継局装置による送信の間は送信を停止し、前記中継局装置は、前記基地局装置による送信の間は送信を停止するポイント トゥ マルチポイント形態の無線通信システムにおいて、
   前記基地局装置は、
   自身の配下の無線端末装置による受信の同期を制御するための第１のプリアンブルの送信タイミングをシステムの仕様に基づいて決定し、前記第１のプリアンブルの送信タイミングと、情報の送受信の際に無線通信システム内の各装置に割り当てられるスロットとを通知する第１のＭＡＰメッセージを生成する第1の情報生成手段と、
   前記第1のＭＡＰメッセージを自身の配下の前記無線端末装置および前記中継局装置へ送信し、さらに、自身の配下および前記中継局装置の配下の前記無線端末装置へのデータを含み、前記第１のプリアンブルが付加されたバーストパケットを自身の配下の前記無線端末装置および前記中継局装置へ送信する第１の送信手段と、を具備し、
   前記中継局装置は、
   前記第１のＭＡＰメッセージおよび前記バーストパケットを受信する受信手段と、
   前記第１のＭＡＰメッセージに基づいて、自身の配下の前記無線端末装置に割り当てられるスロットを通知する第２のＭＡＰメッセージを生成する第２の情報生成手段と、
   前記第２のＭＡＰメッセージおよび前記バーストパケットを自身の配下の前記無線端末装置へ送信する第２の送信手段と、
   を具備し、
   前記基地局装置の配下の前記無線端末装置が、前記第１のＭＡＰメッセージの示す送信タイミングで受信する前記第１のプリアンブルに基づいて受信の同期を制御する
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第２の情報生成手段は、自身の配下の前記無線端末装置による受信の同期を制御するための第２のプリアンブルの送信タイミングを前記第１のＭＡＰメッセージに基づいて決定し、前記第２のプリアンブルの送信タイミングと、自身の配下の前記無線端末装置に割り当てられるスロットとを通知する第２のＭＡＰメッセージを生成し、
   前記第２の送信手段は、前記第２のＭＡＰメッセージを自身の配下の前記無線端末装置へ送信し、さらに、前記第２のプリアンブルが付加された前記バーストパケットを自身の配下の前記無線端末装置へ送信し、
   前記中継局装置の配下の前記無線端末装置が、前記第２のＭＡＰメッセージの示す送信タイミングで受信する前記第２のプリアンブルに基づいて受信の同期を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 無線フレーム内における前記第１、第２のＭＡＰメッセージの送信位置が一定であることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 基地局装置と、情報の中継を行う中継局装置とを備えると共に、前記中継局装置を介して、または直接、前記基地局装置と無線通信を行う無線端末装置を備え、前記基地局装置と前記中継局装置は同一のチャネルを使用し、前記基地局装置は、前記中継局装置による送信の間は送信を停止し、前記中継局装置は、前記基地局装置による送信の間は送信を停止するポイント トゥ マルチポイント形態の無線通信システムで使用される中継局装置において、
   前記基地局装置によって送信された、前記基地局装置の配下の無線端末装置による受信の同期を制御するための第１のプリアンブルの送信タイミングと、情報の送受信の際に無線通信システム内の各装置に割り当てられるスロットとを通知する第１のＭＡＰメッセージと、前記基地局装置の配下および前記中継局装置の配下の前記無線端末装置へのデータを含み、前記第１のプリアンブルが付加されたバーストパケットを受信する受信手段と、
   自身の配下の前記無線端末装置による受信の同期を制御するための第２のプリアンブルの送信タイミングを前記第１のＭＡＰメッセージに基づいて決定し、前記第２のプリアンブルの送信タイミングと、自身の配下の前記無線端末装置に割り当てられるスロットとを通知する第２のＭＡＰメッセージを生成する情報生成手段と、
   前記第２のＭＡＰメッセージを自身の配下の前記無線端末装置へ送信し、さらに、前記第２のプリアンブルが付加された前記バーストパケットを自身の配下の前記無線端末装置へ送信する送信手段と、
   を具備することを特徴とする中継局装置。
5. 情報が送信される無線フレーム内における前記第１、第２のＭＡＰメッセージの送信位置が一定であることを特徴とする請求項４に記載の中継局装置。
6. 基地局装置と、情報の中継を行う中継局装置とを備えると共に、前記中継局装置を介して、または直接、前記基地局装置と無線通信を行う無線端末装置を備え、前記基地局装置と前記中継局装置は同一のチャネルを使用し、前記基地局装置は、前記中継局装置による送信の間は送信を停止し、前記中継局装置は、前記基地局装置による送信の間は送信を停止するポイント トゥ マルチポイント形態の無線通信システムで使用される基地局装置において、
   自身の配下の無線端末装置による受信の同期を制御するためのプリアンブルの送信タイミングをシステムの仕様に基づいて決定し、前記プリアンブルの送信タイミングと、情報の送受信の際に無線通信システム内の各装置に割り当てられるスロットとを通知するＭＡＰメッセージを生成する情報生成手段と、
   前記ＭＡＰメッセージを自身の配下の前記無線端末装置および前記中継局装置へ送信し、さらに、自身の配下および前記中継局装置の配下の前記無線端末装置へのデータを含み、前記プリアンブルが付加されたバーストパケットを自身の配下の前記無線端末装置および前記中継局装置へ送信する送信手段と、
   を具備することを特徴とする基地局装置。
7. 情報が送信される無線フレーム内における前記ＭＡＰメッセージの送信位置が一定であることを特徴とする請求項６に記載の基地局装置。

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