JP4897653B2

JP4897653B2 - 無線通信システム、無線中継方法、基地局装置および中継局装置

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Publication number: JP4897653B2
Application number: JP2007305686A
Authority: JP
Inventors: 陽平大野; 達也清水; 征士中津川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2027-11-27
Also published as: JP2009130790A

Description

本発明は、基地局と無線端末局が直接または１以上の中継局を介して通信を行う無線通信システム、無線中継方法、基地局装置および中継局装置に関する。以下、基地局をＢＳ、中継局をＲＳ、無線端末局をＳＳと略す。

ＢＳと複数のＳＳによって構成される無線通信システムでは、建物などの電波遮蔽によって通信品質が劣化するエリアが発生することがある。一方、複数のＲＳを用いて、ＢＳとＳＳの通信をマルチホップ中継する無線通信システムでは、電波遮蔽を回避しつつエリア拡張を実現することが期待されている。

複数のＲＳによるマルチホップ中継方式の一つとして、同一周波数帯域を時間的に中継回線とアクセス回線で共有する方法が検討されている（非特許文献１）。このマルチホップ中継方式におけるフレーム構成の一例を図７に示す。

ＢＳと複数のＲＳは、各フレームをＤＬ（ダウンリンク）サブフレームとＵＬ（アップリンク）サブフレームに時分割する。さらに、ＤＬサブフレームは、ＳＳへのデータ送信に用いる「ＤＬアクセス区間」と、ＲＳへのデータ送信に用いる「ＤＬ中継区間」に分割され、ＵＬサブフレームは、ＳＳからのデータ受信に用いる「ＵＬアクセス区間」と、ＲＳからのデータ受信に用いる「ＵＬ中継区間」に分割される。

ＤＬアクセス区間では、ＢＳとＲＳは、ＳＳに制御メッセージＣを送信した後にＤＬデータを送信する。この制御メッセージＣは、各ＳＳとの通信に使用する時間や周波数帯域を通知する手段を含む。ＤＬ中継区間では、ＢＳとＲＳが次ホップのＲＳに制御メッセージＣを送信した後にＤＬ中継データを送信する。この制御メッセージＣは、ＢＳとＲＳ、またはＲＳ間の通信に使用する時間や周波数帯域を通知する手段を含む。

奇数番目のフレームのＤＬ中継区間（時間t2〜t3）では、ＢＳと偶数ホップのＲＳ２が次ホップのＲＳ１，ＲＳ３へＤＬ中継データを送信し、奇数ホップのＲＳ１，ＲＳ３がＢＳまたは前ホップのＲＳ２からＤＬ中継データを受信する。奇数番目のフレームのＵＬ中継区間（時間t4〜t5）では、ＢＳと偶数ホップのＲＳ２が次ホップのＲＳ１，ＲＳ３からＵＬ中継データを受信し、奇数ホップのＲＳ１，ＲＳ３がＢＳまたは前ホップのＲＳ２へＵＬ中継データを送信する。

同様に、偶数番目のフレームのＤＬ中継区間（時間t6〜t7）では、偶数ホップのＲＳ２が前ホップのＲＳ１からＤＬ中継データを受信し、奇数ホップのＲＳ１が次ホップのＲＳ２へＤＬ中継データを送信する。偶数番目のフレームのＵＬ中継区間（時間t8〜t9）では、偶数ホップのＲＳ２が前ホップのＲＳ１へＵＬ中継データを送信し、奇数ホップのＲＳ１が次ホップのＲＳ２からＵＬ中継データを受信する。
IEEE 802.16j-06/026r4

ところで、図７に示す手順では、ＲＳは受信した中継データを送信するまでに、少なくとも１フレームの時間を要する。例えば、奇数番目のフレームのＤＬ中継区間（時間t2〜t3）でＲＳ１が受信したＤＬ中継データは、次の偶数番目のフレームのＤＬ中継区間（時間t6〜t7）でＲＳ２へ中継される。そのため、ホップ数の増加に伴って、ＢＳからＳＳまでのデータ転送の遅延が増大し、音声や映像のような遅延時間に厳しいサービスに対応することが困難になっていた。

本発明は、マルチホップ中継における遅延時間の低減を可能にする無線通信システム、無線中継方法、基地局装置および中継局装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、基地局と無線端末局が直接または１以上の中継局を介して、基地局、無線端末局および中継局が一の周波数帯域を使用して時分割複信によって送受信を切り替え、直交周波数分割多元接続により通信を行う無線通信システムにおいて、基地局は、無線端末局と通信するアクセス区間と、中継局にデータを送信するダウンリンク中継区間と、中継局から送信されたデータを受信するアップリンク中継区間にフレームを時分割し、さらにダウンリンク中継区間およびアップリンク中継区間の各区間ごとにそれぞれ一の周波数帯域を周波数領域で複数の周波数帯域に分割した送受信スケジュールを決定する手段を備え、中継局は、受信データが無線端末局に送信するダウンリンクデータか、次ホップの中継局に送信するダウンリンク中継データか、前ホップの中継局または基地局に送信するアップリンク中継データかを判別して保持する手段と、基地局または前ホップの中継局からの通知によりダウンリンク中継区間およびアップリンク中継区間を分割した複数の周波数帯域を把握する手段と、基地局からの中継回数が奇数ホップの中継局であれば、ダウンリンク中継区間は複数の周波数帯域のそれぞれでダウンリンク中継データおよびアップリンク中継データを受信し、アップリンク中継区間は複数の周波数帯域のそれぞれでアップリンク中継データおよびダウンリンク中継データを送信し、基地局からの中継回数が偶数ホップの中継局であれば、ダウンリンク中継区間は複数の周波数帯域のそれぞれでダウンリンク中継データおよびアップリンク中継データを送信し、アップリンク中継区間は複数の周波数帯域のそれぞれでアップリンク中継データおよびダウンリンク中継データを受信する手段とを備える。

第２の発明は、基地局と無線端末局が直接または１以上の中継局を介して、基地局、無線端末局および中継局が一の周波数帯域を使用して時分割複信によって送受信を切り替え、直交周波数分割多元接続により通信を行う無線中継方法において、基地局は、無線端末局と通信するアクセス区間と、中継局にデータを送信するダウンリンク中継区間と、中継局から送信されたデータを受信するアップリンク中継区間にフレームを時分割し、さらにダウンリンク中継区間およびアップリンク中継区間の各区間ごとにそれぞれ一の周波数帯域を周波数領域で複数の周波数帯域に分割した送受信スケジュールを決定し、中継局は、受信データが無線端末局に送信するダウンリンクデータか、次ホップの中継局に送信するダウンリンク中継データか、前ホップの中継局または基地局に送信するアップリンク中継データかを判別して保持する手順と、基地局または前ホップの中継局からの通知によりダウンリンク中継区間およびアップリンク中継区間を分割した複数の周波数帯域を把握する手順と、基地局からの中継回数が奇数ホップの中継局であれば、ダウンリンク中継区間は複数の周波数帯域のそれぞれでダウンリンク中継データおよびアップリンク中継データを受信し、アップリンク中継区間は複数の周波数帯域のそれぞれでアップリンク中継データおよびダウンリンク中継データを送信し、基地局からの中継回数が偶数ホップの中継局であれば、ダウンリンク中継区間は複数の周波数帯域のそれぞれでダウンリンク中継データおよびアップリンク中継データを送信し、アップリンク中継区間は複数の周波数帯域のそれぞれでアップリンク中継データおよびダウンリンク中継データを受信する手順とを有する。

第３の発明は、基地局と無線端末局が直接または１以上の中継局を介して、基地局、無線端末局および中継局が一の周波数帯域を使用して時分割複信によって送受信を切り替え、直交周波数分割多元接続により通信を行う無線通信システムであり、基地局が、無線端末局と通信するアクセス区間と、中継局にデータを送信するダウンリンク中継区間と、中継局から送信されたデータを受信するアップリンク中継区間にフレームを時分割し、さらにダウンリンク中継区間およびアップリンク中継区間の各区間ごとにそれぞれ一の周波数帯域を周波数領域で複数の周波数帯域に分割した送受信スケジュールを決定する構成である無線通信システムの中継局装置において、受信データが無線端末局に送信するダウンリンクデータか、次ホップの中継局に送信するダウンリンク中継データか、前ホップの中継局または基地局に送信するアップリンク中継データかを判別して保持する手段と、基地局または前ホップの中継局からの通知によりダウンリンク中継区間およびアップリンク中継区間を分割した複数の周波数帯域を把握する手段と、基地局からの中継回数が奇数ホップの中継局であれば、ダウンリンク中継区間は複数の周波数帯域のそれぞれでダウンリンク中継データおよびアップリンク中継データを受信し、アップリンク中継区間は複数の周波数帯域のそれぞれでアップリンク中継データおよびダウンリンク中継データを送信し、基地局からの中継回数が偶数ホップの中継局であれば、ダウンリンク中継区間は複数の周波数帯域のそれぞれでダウンリンク中継データおよびアップリンク中継データを送信し、アップリンク中継区間は複数の周波数帯域のそれぞれでアップリンク中継データおよびダウンリンク中継データを受信する手段とを備える。

本発明は、ダウンリンク中継区間でダウンリンク中継データの送受信とともにアップリンク中継データの送受信を行い、アップリンク中継区間でアップリンク中継データの送受信とともにダウンリンク中継データの送受信を行うことにより、中継データの受信から送信までの時間を、従来の１フレームから１サブフレームの待機時間に低減させることができる。これにより、基地局と無線端末局との間で中継局を介したデータ転送の遅延時間を大幅に低減させることができる。

（無線通信システムの実施形態）
図１は、本発明の無線通信システムの実施形態を示す。
本実施形態の構成は、簡単のためにＢＳ１０とＳＳ３０がＲＳ２０を中継して通信する場合を示す。ここで、ＢＳ１０とＳＳ３０はＲＳ２０を介して、それぞれ時分割複信（ＴＤＤ）によって送受信を切り替え、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）により通信を行う構成であり、一般には複数のＲＳを中継し、各ＲＳでＤＬ中継区間およびＵＬ中継区間をそれぞれ周波数領域または時間領域で分割し、双方向で用いるところに特徴がある。

図１において、ＢＳ１０のデータバッファ部１１は、バックボーンネットワーク１からＳＳ３０宛のデータを入力する。スケジュール構築部１２は、ＢＳ配下のＳＳ（図示せず）との通信に用いるＤＬアクセス区間およびＵＬアクセス区間と、ＲＳ２０との通信に用いるＤＬ中継区間およびＵＬ中継区間からなる送受信スケジュールを構築し、そのスケジュール情報に基づいてデータバッファ部１１から送信データを取り出す。送信データ生成部１３は、スケジュール構築部１２から入力する送信データと、スケジュール情報から構成される制御メッセージを用いてフレームを作成する。送信部１４は、送信データ生成部１３で作成されたフレームを変調および周波数変換により無線信号に変換し、スケジュール情報に基づいて送受信制御されるＴＤＤスイッチ１５を介してアンテナ１６からＲＳ２０（およびＢＳ配下のＳＳ）に送信する。

また、ＢＳ１０のアンテナ１６に受信する無線信号は、ＴＤＤスイッチ１５を介して受信部１７に入力する。受信部１７は、ＵＬサブフレーム（ＵＬアクセス区間、ＵＬ中継区間）の無線信号を周波数変換および復調し、復調された受信データをデータバッファ部１１に入力し、さらにバックボーンネットワーク１に出力する。

ＲＳ２０は、アンテナ２６に受信する無線信号をＴＤＤスイッチ２５を介して受信部２７に入力する。受信部２７は、ＤＬサブフレームまたはＵＬサブフレームの無線信号を周波数変換および復調する。ＢＳ１０または前ホップのＲＳから送信された制御メッセージはスケジュール構築部２２に入力され、ＢＳ１０、前ホップのＲＳ、次ホップのＲＳとの送受信に用いる周波数および時間を把握する。受信部２７で復調されたＤＬサブフレームまたはＵＬサブフレームの受信データはデータバッファ部２１に入力される。

データバッファ部２１は、図２に示すように、データ分類部２１１、アクセスデータバッファ部２１２、ＤＬ中継データバッファ部２１３、ＵＬ中継データバッファ部２１４から構成される。データ分類部２１１は、受信部２７から入力するデータのヘッダ情報の参照して分類し、ＳＳ３０へ送信するＤＬデータであればアクセスデータバッファ部２１２へ出力し、次ホップのＲＳへ中継するＤＬ中継データであればＤＬ中継データバッファ部２１３へ出力し、ＢＳ１０（または前ホップのＲＳ）へ中継するＵＬ中継データであればＵＬ中継データバッファ部２１４へ出力する。

ＲＳ２０のスケジュール構築部２２は、ＳＳ３０との通信に用いるＤＬアクセス区間およびＵＬアクセス区間と、ＢＳ１０（または前ホップのＲＳ、次ホップのＲＳ）との通信に用いるＤＬ中継区間およびＵＬ中継区間に時分割し、さらに後述するようにＤＬ中継区間およびＵＬ中継区間を周波数領域または時間領域で分割して送受信スケジュールを構築する。そして、そのスケジュール情報に基づいて、データバッファ部２１のアクセスデータバッファ部２１２、ＤＬ中継データバッファ部２１３、ＵＬ中継データバッファ部２１４から送信データを取り出す。送信データ生成部２３は、スケジュール構築部２２から入力する送信データと、スケジュール情報から構成される制御メッセージを用いてフレームを作成する。送信部２４は、送信データ生成部２３で作成されたフレームを変調および周波数変換により無線信号に変換し、スケジュール情報に基づいて送受信制御されるＴＤＤスイッチ２５を介してアンテナ２６からＢＳ１０またはＳＳ３０（または前ホップのＲＳまたは次ホップのＲＳ）に送信する。

ＳＳ３０は、アンテナ３１を介してＲＳ２０が送信するスケジュール情報を参照し、ＤＬアクセス区間およびＵＬアクセス区間において送受信を行う。

（ＤＬ中継区間およびＵＬ中継区間の周波数帯域分割例）
図３は、ＤＬ中継区間およびＵＬ中継区間の周波数帯域分割例を示す。
図３において、ＤＬサブフレームはＤＬアクセス区間（時間t1〜t2）およびＤＬ中継区間（時間t2〜t3）に時分割され、ＵＬサブフレームはＵＬアクセス区間（時間t3〜t4）およびＵＬ中継区間（時間t4〜t5）に時分割されるところは従来と同様である。本周波数帯域分割例では、ＤＬ中継区間に２つの周波数帯域f1，f2を割り当て、ＵＬ中継区間に２つの周波数帯域f3，f4を割り当てる。そして、各周波数帯域を次のように使用する。なお、周波数帯域f1，f2が互いに異なり、周波数帯域f3，f4が互いに異なればよい。

ＤＬ中継区間の周波数帯域f1は、ＢＳおよび中継回数が偶数ホップのＲＳが次ホップのＲＳへそれぞれ制御メッセージＣとＤＬ中継データを送信し、中継回数が奇数ホップのＲＳがそれを受信する。ＤＬ中継区間の周波数帯域f2は、中継回数が偶数ホップのＲＳが前ホップのＲＳへＵＬ中継データを送信し、中継回数が奇数ホップのＲＳがそれを受信する。ここが第１のポイントである。ＵＬ中継区間の周波数帯域f3は、中継回数が奇数ホップのＲＳが前ホップのＢＳ，ＲＳへそれぞれＵＬ中継データを送信し、ＢＳおよび中継回数が偶数ホップのＲＳがそれを受信する。ＵＬ中継区間の周波数帯域f4は、中継回数が奇数ホップのＲＳが次ホップのＲＳへ制御メッセージＣとＤＬ中継データを送信し、中継回数が偶数ホップのＲＳがそれを受信する。ここが第２のポイントである。

これにより、ＤＬ中継区間（時間t2〜t3）でＢＳからＲＳ₁へ中継されたＤＬ中継データおよびスケジュール情報Ｃは、ＵＬ中継区間（時間t4〜t5）でＲＳ₁からＲＳ₂へフレームを跨がずに中継される。また、ＤＬ中継区間（時間t2〜t3）でＲＳ₂からＲＳ₁へ中継されたＵＬ中継データは、ＵＬ中継区間（時間t4〜t5）でＲＳ₁からＢＳへ中継される。すなわち、従来は１フレーム（時間t1〜t5）の間に、１つの中継データが１つの中継区間で伝送されていたが、本実施形態では２つの中継区間の伝送が可能になり、遅延が低減できる。

図３に示すＤＬ中継区間およびＵＬ中継区間の周波数帯域分割例に対応するＲＳ２０のスケジュール構築部２２の処理手順の一例を図４に示す。

まず、ＤＬサブフレームのＤＬアクセス区間にアクセスデータの送信を割り当て（S101) 、ＵＬサブフレームのＵＬアクセス区間にアクセスデータの受信を割り当てる（S102) 。

次に、ＲＳ２０について、ＢＳ１０からの中継回数が奇数ホップか偶数ホップを判断する（S103) 。ＲＳ２０の中継回数が奇数ホップである場合、ＤＬ中継区間では、前ホップのＲＳまたはＢＳから制御メッセージＣで通知された周波数帯域f1で、前ホップのＲＳまたはＢＳから送信されるＤＬ中継データの受信を割り当てる（S104）。さらに、前ホップのＲＳまたはＢＳからの受信に使用しない周波数帯域f2で、次ホップのＲＳから送信されるＵＬ中継データの受信を割り当てる（S105）。ＵＬ中継区間では、前ホップのＲＳまたはＢＳから制御メッセージＣで通知された周波数帯域f3で、前ホップのＲＳまたはＢＳへ送信するＵＬ中継データの送信を割り当てる（S106）。さらに、前ホップのＲＳまたはＢＳへの送信に使用しない周波数帯域f4で、次ホップのＲＳへ送信する制御メッセージＣとＤＬ中継データの送信を割り当てる（S107）。

ＲＳ２０の中継回数が偶数ホップである場合、ＤＬ中継区間では、前ホップのＲＳから前フレームの制御メッセージＣで通知された周波数帯域f2で、前ホップのＲＳへ送信するＵＬ中継データの送信を割り当てる（S108）。さらに、前ホップのＲＳへの送信に使用しない周波数帯域f1で、次ホップのＲへ送信する制御メッセージＣとＤＬ中継データの送信を割り当てる（S109）。ＵＬ中継区間では、前ホップのＲＳから前フレームの制御メッセージＣで通知された周波数帯域f4で、前ホップのＲＳから送信されるるＤＬ中継データの受信を割り当てる（S110）。さらに、前ホップのＲＳからの受信に使用しない周波数帯域f3で、次ホップのＲＳから送信されるＵＬ中継データの受信を割り当てる（S111）。

以上のスケジュール構築部２２の処理手順に基づくフレーム構成について、図３を参照して説明する。

ＤＬアクセス区間（時間t1〜t2）では、ＢＳとＲＳ₁〜ＲＳ₃は、それぞれ配下のＳＳへ制御メッセージＣを送信した後にアクセスデータを送信する。ＤＬ中継区間（時間t2〜t3）では、ＢＳは周波数帯域f1でＲＳ₁へ制御メッセージＣとＤＬ中継データを送信する。ＲＳ₁は、周波数帯域f1でＢＳが送信するＤＬ中継データを受信し、周波数帯域f2でＲＳ₂が送信するＵＬ中継データを受信する。ＲＳ₂は、周波数帯域f2でＲＳ₁へＵＬ中継データを送信し、周波数帯域f1でＲＳ₃へ制御メッセージＣとＤＬ中継データを送信する。このＵＬ中継データは前フレームでＲＳ₃からＲＳ₂へ中継され、ＤＬ中継データは前フレームでＲＳ₁からＲＳ₂へ中継されたものである。

ＵＬアクセス区間（時間t3〜t4）では、ＢＳとＲＳ₁〜ＲＳ₃は、それぞれ配下のＳＳが送信するアクセスデータを受信する。ＵＬ中継区間（時間t4〜t5）では、ＢＳは周波数帯域f3でＲＳ₁が送信するＵＬ中継データを受信する。ＲＳ₁は、周波数帯域f3でＢＳへＵＬ中継データを送信し、周波数帯域f4でＲＳ₂へ制御メッセージＣとＤＬ中継データを送信する。このＵＬ中継データはＤＬ中継区間（時間t2〜t3）でＲＳ₂からＲＳ₁へ中継され、ＤＬ中継データはＤＬ中継区間（時間t2〜t3）でＢＳからＲＳ₁へ中継されたものである。ＲＳ₂は、周波数帯域f3でＲＳ₃が送信するＵＬ中継データを受信し、周波数帯域f4でＲＳ₁が送信するＤＬ中継データを受信する。ＲＳ₃は、周波数帯域f3でＲＳ₂へＵＬ中継データを送信する。

次のフレームのＤＬアクセス区間（時間t5〜t6）では、ＢＳとＲＳ₁〜ＲＳ₃は、それぞれ配下のＳＳへ制御メッセージＣを送信した後にアクセスデータを送信する。ＤＬ中継区間（時間t6〜t7）では、ＲＳ₁は、周波数帯域f2でＲＳ₂が送信するＵＬ中継データを受信する。ＲＳ₂は、周波数帯域f1でＲＳ₃へＤＬ中継データを送信し、周波数帯域f2でＲＳ₁へＵＬ中継データを送信する。このＵＬ中継データは、前フレームのＵＬ中継区間（時間t4〜t5）でＲＳ₃からＲＳ₂へ中継され、ＤＬ中継データは、前フレームのＵＬ中継区間（時間t4〜t5）でＲＳ₁からＲＳ₂へ中継されたものである。

（ＤＬ中継区間およびＵＬ中継区間の時間領域分割例）
図５は、ＤＬ中継区間およびＵＬ中継区間の時間領域分割例を示す。
図５において、ＤＬサブフレームはＤＬアクセス区間（時間t1〜t2）およびＤＬ中継区間（時間t2〜t3）に時分割され、ＵＬサブフレームはＵＬアクセス区間（時間t3〜t4）およびＵＬ中継区間（時間t4〜t5）に時分割されるところは従来と同様である。本時間分割例では、ＤＬ中継区間を２つの時間d1，d2に分け、ＵＬ中継区間を２つの時間d3，d4に分ける。そして、各時間を次のように使用する。

ＤＬ中継区間の時間d1は、ＢＳおよび中継回数が偶数ホップのＲＳが次ホップのＲＳへそれぞれ制御メッセージＣとＤＬ中継データを送信し、中継回数が奇数ホップのＲＳがそれを受信する。ＤＬ中継区間の時間d2は、中継回数が偶数ホップのＲＳが前ホップのＲＳへＵＬ中継データを送信し、中継回数が奇数ホップのＲＳがそれを受信する。ここが第１のポイントである。ＵＬ中継区間の時間d3は、中継回数が奇数ホップのＲＳが前ホップのＢＳ，ＲＳへそれぞれＵＬ中継データを送信し、ＢＳおよび中継回数が偶数ホップのＲＳがそれを受信する。ＵＬ中継区間の時間d4は、中継回数が奇数ホップのＲＳが次ホップのＲＳへ制御メッセージＣとＤＬ中継データを送信し、中継回数が偶数ホップのＲＳがそれを受信する。ここが第２のポイントである。

図５に示すＤＬ中継区間およびＵＬ中継区間の時間分割例に対応するＲＳ２０のスケジュール構築部２２の処理手順の一例を図６に示す。

まず、ＤＬサブフレームのＤＬアクセス区間にアクセスデータの送信を割り当て（S201) 、ＵＬサブフレームのＵＬアクセス区間にアクセスデータの受信を割り当てる（S202) 。

次に、ＲＳ２０について、ＢＳ１０からの中継回数が奇数ホップか偶数ホップを判断する（S203) 。ＲＳ２０の中継回数が奇数ホップである場合、ＤＬ中継区間では、前ホップのＲＳまたはＢＳから制御メッセージＣで通知された時間d1で、前ホップのＲＳまたはＢＳから送信されるＤＬ中継データの受信を割り当てる（S204）。さらに、前ホップのＲＳまたはＢＳからの受信に使用しない時間d2で、次ホップのＲＳから送信されるＵＬ中継データの受信を割り当てる（S205）。ＵＬ中継区間では、前ホップのＲＳまたはＢＳから制御メッセージＣで通知された時間d3で、前ホップのＲＳまたはＢＳへ送信するＵＬ中継データの送信を割り当てる（S206）。さらに、前ホップのＲＳまたはＢＳへの送信に使用しない時間d4で、次ホップのＲＳへ送信する制御メッセージＣとＤＬ中継データの送信を割り当てる（S207）。

ＲＳ２０の中継回数が偶数ホップである場合、ＤＬ中継区間では、前ホップのＲＳから前フレームの制御メッセージＣで通知された時間d2で、前ホップのＲＳへ送信するＵＬ中継データの送信を割り当てる（S208）。さらに、前ホップのＲＳへの送信に使用しない時間d1で、次ホップのＲへ送信する制御メッセージＣとＤＬ中継データの送信を割り当てる（S209）。ＵＬ中継区間では、前ホップのＲＳから前フレームの制御メッセージＣで通知された時間d4で、前ホップのＲＳから送信されるるＤＬ中継データの受信を割り当てる（S210）。さらに、前ホップのＲＳからの受信に使用しない時間d3で、次ホップのＲＳから送信されるＵＬ中継データの受信を割り当てる（S211）。

以上のスケジュール構築部２２の処理手順に基づくフレーム構成について、図５を参照して説明する。

ＤＬアクセス区間（時間t1〜t2）では、ＢＳとＲＳ₁〜ＲＳ₃は、それぞれ配下のＳＳへ制御メッセージＣを送信した後にアクセスデータを送信する。ＤＬ中継区間（時間t2〜t3）では、ＢＳは時間d1でＲＳ₁へ制御メッセージＣとＤＬ中継データを送信する。ＲＳ₁は、時間d1でＢＳが送信するＤＬ中継データを受信し、時間d2でＲＳ₂が送信するＵＬ中継データを受信する。ＲＳ₂は、時間d2でＲＳ₁へＵＬ中継データを送信し、時間d1でＲＳ₃へ制御メッセージＣとＤＬ中継データを送信する。このＵＬ中継データは前フレームでＲＳ₃からＲＳ₂へ中継され、ＤＬ中継データは前フレームでＲＳ₁からＲＳ₂へ中継されたものである。

ＵＬアクセス区間（時間t3〜t4）では、ＢＳとＲＳ₁〜ＲＳ₃は、それぞれ配下のＳＳが送信するアクセスデータを受信する。ＵＬ中継区間（時間t4〜t5）では、ＢＳは時間d3でＲＳ₁が送信するＵＬ中継データを受信する。ＲＳ₁は、時間d3でＢＳへＵＬ中継データを送信し、時間d4でＲＳ₂へ制御メッセージＣとＤＬ中継データを送信する。このＵＬ中継データはＤＬ中継区間（時間t2〜t3）でＲＳ₂からＲＳ₁へ中継され、ＤＬ中継データはＤＬ中継区間（時間t2〜t3）でＢＳからＲＳ₁へ中継されたものである。ＲＳ₂は、時間d3でＲＳ₃が送信するＵＬ中継データを受信し、時間d4でＲＳ₁が送信するＤＬ中継データを受信する。ＲＳ₃は、時間d3でＲＳ₂へＵＬ中継データを送信する。

次のフレームのＤＬアクセス区間（時間t5〜t6）では、ＢＳとＲＳ₁〜ＲＳ₃は、それぞれ配下のＳＳへ制御メッセージＣを送信した後にアクセスデータを送信する。ＤＬ中継区間（時間t6〜t7）では、ＲＳ₁は、時間d2でＲＳ₂が送信するＵＬ中継データを受信する。ＲＳ₂は、時間d1でＲＳ₃へＤＬ中継データを送信し、時間d2でＲＳ₁へＵＬ中継データを送信する。このＵＬ中継データは、前フレームのＵＬ中継区間（時間t4〜t5）でＲＳ₃からＲＳ₂へ中継され、ＤＬ中継データは、前フレームのＵＬ中継区間（時間t4〜t5）でＲＳ₁からＲＳ₂へ中継されたものである。

本発明の無線通信システムの実施形態を示す図。データバッファ部２１の構成例を示す図。ＤＬ中継区間およびＵＬ中継区間の周波数帯域分割例を示す図。ＲＳのスケジュール構築部２２の処理手順(1) を示すフローチャート。ＤＬ中継区間およびＵＬ中継区間の時間領域分割例を示す図。ＲＳのスケジュール構築部２２の処理手順(2) を示すフローチャート。従来のフレーム構成例を示す図。

符号の説明

１バックボーンネットワーク
１０基地局（ＢＳ）
２０中継局（ＲＳ）
１１，２１データバッファ部
１２，２２スケジュール構築部
１３，２３送信データ生成部
１４，２４送信部
１５，２５ＴＤＤスイッチ
１６，２６アンテナ
１７，２７受信部
３０無線端末局（ＳＳ）
３１アンテナ

Claims

基地局と無線端末局が直接または１以上の中継局を介して、基地局、無線端末局および中継局が一の周波数帯域を使用して時分割複信によって送受信を切り替え、直交周波数分割多元接続により通信を行う無線通信システムにおいて、
前記基地局は、前記無線端末局と通信するアクセス区間と、前記中継局にデータを送信するダウンリンク中継区間と、前記中継局から送信されたデータを受信するアップリンク中継区間にフレームを時分割し、さらにダウンリンク中継区間およびアップリンク中継区間の各区間ごとにそれぞれ前記一の周波数帯域を周波数領域で複数の周波数帯域に分割した送受信スケジュールを決定する手段を備え、
前記中継局は、
受信データが前記無線端末局に送信するダウンリンクデータか、次ホップの中継局に送信するダウンリンク中継データか、前ホップの中継局または前記基地局に送信するアップリンク中継データかを判別して保持する手段と、
前記基地局または前ホップの中継局からの通知により前記ダウンリンク中継区間および前記アップリンク中継区間を分割した前記複数の周波数帯域を把握する手段と、
前記基地局からの中継回数が奇数ホップの中継局であれば、前記ダウンリンク中継区間は前記複数の周波数帯域のそれぞれで前記ダウンリンク中継データおよび前記アップリンク中継データを受信し、前記アップリンク中継区間は前記複数の周波数帯域のそれぞれで前記アップリンク中継データおよび前記ダウンリンク中継データを送信し、前記基地局からの中継回数が偶数ホップの中継局であれば、前記ダウンリンク中継区間は前記複数の周波数帯域のそれぞれで前記ダウンリンク中継データおよび前記アップリンク中継データを送信し、前記アップリンク中継区間は前記複数の周波数帯域のそれぞれで前記アップリンク中継データおよび前記ダウンリンク中継データを受信する手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
基地局と無線端末局が直接または１以上の中継局を介して、基地局、無線端末局および中継局が一の周波数帯域を使用して時分割複信によって送受信を切り替え、直交周波数分割多元接続により通信を行う無線中継方法において、
前記基地局は、前記無線端末局と通信するアクセス区間と、前記中継局にデータを送信するダウンリンク中継区間と、前記中継局から送信されたデータを受信するアップリンク中継区間にフレームを時分割し、さらにダウンリンク中継区間およびアップリンク中継区間の各区間ごとにそれぞれ前記一の周波数帯域を周波数領域で複数の周波数帯域に分割した送受信スケジュールを決定し、
前記中継局は、
受信データが前記無線端末局に送信するダウンリンクデータか、次ホップの中継局に送信するダウンリンク中継データか、前ホップの中継局または前記基地局に送信するアップリンク中継データかを判別して保持する手順と、
前記基地局または前ホップの中継局からの通知により前記ダウンリンク中継区間および前記アップリンク中継区間を分割した前記複数の周波数帯域を把握する手順と、
前記基地局からの中継回数が奇数ホップの中継局であれば、前記ダウンリンク中継区間は前記複数の周波数帯域のそれぞれで前記ダウンリンク中継データおよび前記アップリンク中継データを受信し、前記アップリンク中継区間は前記複数の周波数帯域のそれぞれで前記アップリンク中継データおよび前記ダウンリンク中継データを送信し、前記基地局からの中継回数が偶数ホップの中継局であれば、前記ダウンリンク中継区間は前記複数の周波数帯域のそれぞれで前記ダウンリンク中継データおよび前記アップリンク中継データを送信し、前記アップリンク中継区間は前記複数の周波数帯域のそれぞれで前記アップリンク中継データおよび前記ダウンリンク中継データを受信する手順と
を有することを特徴とする無線中継方法。
基地局と無線端末局が直接または１以上の中継局を介して、基地局、無線端末局および中継局が一の周波数帯域を使用して時分割複信によって送受信を切り替え、直交周波数分割多元接続により通信を行う無線通信システムであり、前記基地局が、前記無線端末局と通信するアクセス区間と、前記中継局にデータを送信するダウンリンク中継区間と、前記中継局から送信されたデータを受信するアップリンク中継区間にフレームを時分割し、さらにダウンリンク中継区間およびアップリンク中継区間の各区間ごとにそれぞれ前記一の周波数帯域を周波数領域で複数の周波数帯域に分割した送受信スケジュールを決定する構成である無線通信システムの中継局装置において、
受信データが前記無線端末局に送信するダウンリンクデータか、次ホップの中継局に送信するダウンリンク中継データか、前ホップの中継局または前記基地局に送信するアップリンク中継データかを判別して保持する手段と、
前記基地局または前ホップの中継局からの通知により前記ダウンリンク中継区間および前記アップリンク中継区間を分割した前記複数の周波数帯域を把握する手段と、
前記基地局からの中継回数が奇数ホップの中継局であれば、前記ダウンリンク中継区間は前記複数の周波数帯域のそれぞれで前記ダウンリンク中継データおよび前記アップリンク中継データを受信し、前記アップリンク中継区間は前記複数の周波数帯域のそれぞれで前記アップリンク中継データおよび前記ダウンリンク中継データを送信し、前記基地局からの中継回数が偶数ホップの中継局であれば、前記ダウンリンク中継区間は前記複数の周波数帯域のそれぞれで前記ダウンリンク中継データおよび前記アップリンク中継データを送信し、前記アップリンク中継区間は前記複数の周波数帯域のそれぞれで前記アップリンク中継データおよび前記ダウンリンク中継データを受信する手段と
を備えたことを特徴とする中継局装置。