JP5002650B2 - 移動体通信システムにおける中継局、移動局および中継送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信システムにおける中継局、移動局および中継送信方法に関する。

近年、移動体通信システムにおいては、情報のマルチメディア化に伴い、音声データのみならず、静止画像データ、動画像データ等の大容量データを伝送することが一般化しつつある。大容量データの伝送を実現するために、高周波の無線帯域を使用して高伝送レートを実現する技術に関して検討がなされている。

しかし、高周波の無線帯域を使用した場合、近距離では高伝送レートを期待できる一方、遠距離では伝送距離に従って減衰が大きくなる。よって、高周波の無線帯域を使用した移動体通信システムを運用する場合は、無線通信基地局装置（以下、基地局と省略する）のカバーエリアが小さくなり、よって、サービスエリアの縮小を防ぐためにより多くの基地局を設置する必要が生じる。基地局の設置には相応のコストがかかるため、基地局数の増加を抑制しつつ、高周波の無線帯域を使用した通信サービスを実現するための技術が強く求められている。

このような要求に対し、各基地局のカバーエリアを拡大させるために、基地局と無線通信移動局装置（以下、移動局と省略する）との間に無線通信中継局装置（以下、中継局と省略する）を設置し、基地局と移動局との間の通信を中継局を介して行う中継送信技術が検討されている。

一方で、今後の移動体通信システムにおいては、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access），ＬＴＥ（long-term evolution），ＷＬＡＮ（Wireless LAN），ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）等の様々な無線アクセス技術（Radio Access Technology：ＲＡＴ）が混在し、移動体通信システムのサービスエリアにおいて複数のＲＡＴのカバーエリアが重複するようになるものと考えられる。そして、このような移動通信システムにおいて、移動局は、現在どのＲＡＴのカバーエリアに位置し、どのような通信サービスを享受可能かを検出できることが必要になる。例えば、ＬＴＥのカバーエリアの一部にＷＬＡＮのカバーエリアが含まれる場合に、ＷＬＡＮのカバーエリアに位置する移動局は、ＷＬＡＮのカバーエリアに位置することを検出できなければＷＬＡＮの通信サービスを享受できず、ＬＴＥの通信サービスしか享受できない。

そして、従来、あるＲＡＴ（例えばＬＴＥ）の基地局が各移動局の位置情報に基づいて他のＲＡＴ（例えばＷＬＡＮ）の情報を各移動局へ通知することにより、各移動局が現在どのＲＡＴのカバーエリアに位置しているかを検出できる技術がある（非特許文献１参照）。
3GPP TS 25.331 V5.19.0 (2006-12); Technical Specification3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Radio Resource Control (RRC); Protocol Specification (Release 5)

しかしながら、上記従来技術では、他のＲＡＴの情報を各移動局へ通知するための制御チャネルが必要になる。例えば、ＬＴＥのカバーエリアの一部にＷＬＡＮのカバーエリアが含まれる場合、上記従来技術によれば、ＬＴＥの基地局は、ＷＬＡＮについてのＲＡＴ
情報（ＲＡＴ種別およびＷＬＡＮのカバーエリア情報等）をＬＴＥの制御チャネルを用いて各移動局に通知する必要がある。このため、上記従来技術によれば、ＲＡＴ情報の通知のために、大きな制御チャネル容量が必要になってしまう。今後は混在するＲＡＴの数がさらに増加すると予想されるので、ＲＡＴ情報の通知頻度および情報量が増加して制御チャネル容量が逼迫または不足することが懸念される。

本発明の目的は、複数のＲＡＴが混在する移動体通信システムにおいてＲＡＴ情報の通知のための制御チャネルを不要にして制御チャネル容量の逼迫または不足を防ぐことができる中継局、移動局および中継送信方法を提供することである。

本発明の中継局は、第１無線アクセス技術を用い、かつ、第１カバーエリアを有する基地局からの信号を受信する受信手段と、前記信号に周波数オフセット、時間オフセット、または、電力オフセットのいずれかのオフセットを付加する付加手段と、前記第１カバーエリアに一部または全部が含まれる第２カバーエリアであって、前記第１無線アクセス技術と異なる第２無線アクセス技術を用いるホスト局の前記第２カバーエリアと同一の第３カバーエリアにおいて、前記オフセットの付加後の信号を移動局へ送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

本発明の移動局は、第１無線アクセス技術を用い、かつ、第１カバーエリアを有する基地局が送信した信号を前記第１カバーエリアにおいて受信するとともに、前記第１カバーエリアに一部または全部が含まれる第２カバーエリアであって、前記第１無線アクセス技術と異なる第２無線アクセス技術を用いるホスト局の前記第２カバーエリアと同一の第３カバーエリアにおいて、中継局が中継した信号を受信する受信手段と、受信信号に周波数オフセット、時間オフセット、または、電力オフセットのいずれかのオフセットが付加されているか否かに基づいて、自局が前記第２カバーエリアに位置するか否かを検出する検出手段と、を具備する構成を採る。

本発明の中継送信方法は、第１無線アクセス技術を用い、かつ、第１カバーエリアを有する基地局から受信された信号に周波数オフセット、時間オフセット、または、電力オフセットのいずれかのオフセットを付加するステップと、前記第１カバーエリアに一部または全部が含まれる第２カバーエリアであって、前記第１無線アクセス技術と異なる第２無線アクセス技術を用いるホスト局の前記第２カバーエリアと同一の第３カバーエリアにおいて、前記オフセットの付加後の信号を移動局へ送信するステップと、を具備するようにした。

本発明によれば、複数のＲＡＴが混在する移動体通信システムにおいてＲＡＴ情報の通知のための制御チャネルを不要にして制御チャネル容量の逼迫または不足を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１に本発明の各実施の形態に係る移動体通信システムの構成を示す。図１に示すように、以下の各実施の形態における移動体通信システムでは、ＬＴＥのカバーエリア１１（広域通信システムのカバーエリア）の一部にＷＬＡＮのカバーエリア２１（狭域通信システムのカバーエリア）の全部が含まれる。つまり、ＬＴＥのカバーエリア１１の一部とＷＬＡＮのカバーエリア２１の全部とが重複（オーバーラップ）する。

ＬＴＥの基地局（ＬＴＥ基地局）１０はカバーエリア１１を有し、このカバーエリア１１において信号を送信する。この信号はＬＴＥの中継局（ＬＴＥ中継局）３０および移動局４０によって受信される。ＬＴＥ中継局３０は、ＷＬＡＮのホスト局（ＷＬＡＮホスト局）２０が有するカバーエリア２１と同一のカバーエリア３１を有し、ＬＴＥ基地局１０から受信した信号をこのカバーエリア３１において移動局４０へ中継送信する。つまり、ＬＴＥ中継局３０は、ＷＬＡＮのカバーエリア２１内でのみＬＴＥの信号を中継する。よって、移動局４０は、ＬＴＥ基地局１０が送信した信号をカバーエリア１１において直接受信するとともに、ＬＴＥ中継局３０が中継した信号をカバーエリア３１（すなわちカバーエリア２１）において受信する。

なお、カバーエリア３１をカバーエリア２１と同一にするために、ＬＴＥ中継局３０をＷＬＡＮホスト局２０と同一の場所に設置するのが好ましい。

また、ＬＴＥ中継局３０は、自局からの中継信号を受信する移動局４０がＷＬＡＮのカバーエリア２１に位置することを示すための情報を中継信号に付加する。より具体的には、ＬＴＥ中継局３０は、ＬＴＥ基地局１０から受信された信号に周波数オフセット、時間オフセット、または、電力オフセットのいずれかのオフセットを上記情報として付加し、オフセットの付加後の信号をカバーエリア３１（すなわちカバーエリア２１）に位置する移動局４０へ送信する。なお、このオフセットの付加処理はレイヤ１より低いレイヤで行われる。

よって、移動局４０は、受信信号に上記いずれかのオフセットが付加されているか否かに基づいて、自局がＷＬＡＮのカバーエリア２１に位置するか否かを検出することができる。よって、移動局４０は、カバーエリア１１内のカバーエリア２１に位置する場合、ＷＬＡＮの通信サービスを享受することができる。

（実施の形態１）
本実施の形態では、中継される信号に周波数オフセットを付加する場合について説明する。

本実施の形態では、図２に示すように、ＬＴＥ基地局１０は中心周波数ｆ_Ｃの信号を送信する。

ＬＴＥ中継局３０は、ＬＴＥ基地局１０からの信号を受信して移動局４０へ中継する際に、ＬＴＥ基地局１０からの信号に周波数オフセットΔｆを付加して中心周波数をｆ_Ｒにシフトする。このΔｆの大きさは、ＬＴＥ中継局３０のカバーエリア３１と同一のカバーエリアを有するＲＡＴ毎に異なる。例えば、図１に示すようにＬＴＥ中継局３０のカバーエリア３１をＷＬＡＮのカバーエリア２１と同一にする場合、図３に示すようにΔｆを３０ｋＨｚとする。また例えば、ＬＴＥ中継局３０のカバーエリア３１をＷｉＭＡＸのカバーエリアと同一にする場合、図３に示すようにΔｆを６０ｋＨｚとする。そして、ＬＴＥ中継局３０は、中心周波数ｆ_Ｒの信号を移動局４０へ中継送信する。

移動局４０は、受信信号にΔｆの周波数オフセットが付加されているか否かに基づいて、自局がどのＲＡＴのカバーエリアに位置するかを検出する。

ＬＴＥのカバーエリア１１と他のＲＡＴのカバーエリアとの重複部分に位置する移動局４０は、ＬＴＥ基地局１０が送信した中心周波数ｆ_Ｃの信号およびＬＴＥ中継局３０が中継送信した中心周波数ｆ_Ｒの信号の双方を受信する。よって、ＬＴＥのカバーエリア１１と他のＲＡＴのカバーエリアとの重複部分に位置する移動局４０では、ＬＴＥ中継局３０によって付加された周波数オフセットΔｆ＝｜ｆ_Ｒ−ｆ_Ｃ｜を検出することができる。例えば、図４に示すように、移動局４０は受信信号に２９〜３１ｋＨｚの範囲のΔｆが付加されている場合、自局がＷＬＡＮのカバーエリア２１に位置してＷＬＡＮの通信サービスおよびＬＴＥの通信サービスの双方を享受できることを検出する。また例えば、図４に示すように、移動局４０は受信信号に５９〜６１ｋＨｚの範囲のΔｆが付加されている場合、自局がＷｉＭＡＸのカバーエリアに位置してＷｉＭＡＸの通信サービスおよびＬＴＥの通信サービスの双方を享受できることを検出する。

一方、ＬＴＥのカバーエリア１１内の上記重複部分以外に位置する移動局４０は、ＬＴＥ基地局１０が送信した中心周波数ｆ_Ｃの信号のみを受信する。よって、ＬＴＥのカバーエリア１１内の上記重複部分以外に位置する移動局４０では、図４に示す範囲の周波数オフセットΔｆを検出することができない。例えば、移動局４０は、受信信号に図４に示す範囲のΔｆが付加されていない場合、自局がＷＬＡＮのカバーエリア２１およびＷｉＭＡＸのカバーエリアに位置しておらずＬＴＥの通信サービスのみを享受できることを検出する。つまり、移動局４０は、受信信号に周波数オフセットΔｆが付加されていない場合、自局が狭域通信システムのカバーエリア外に位置することを検出できる。

次いで、周波数オフセットΔｆの最適値について説明する。

ＬＴＥでは、下り回線の最大キャリア周波数が２６９０ＭＨｚ、移動局の最大移動速度が３５０ｋｍ／ｈ、カバーエリア検出時（初期同期引き込み時）の移動局での水晶誤差による最大周波数誤差が例えば±５ｐｐｍと想定される。なお、この最大周波数誤差は、移動局が有する水晶の初期状態における誤差であり、よって、同期引き込みがなされる前の誤差である。よって、フェージングによる最大ドップラーシフトは８７２Ｈｚ、水晶誤差による最大周波数誤差は１３４５０Ｈｚとなる。よって、最大周波数誤差ｆ_{ｅｒｒｏｒ_ｍａｘ}＝（フェージングによる最大ドップラーシフト＋水晶誤差による最大周波数誤差）＝１４３２２Ｈｚ≒１４ｋＨｚとなる。よって、ＬＴＥ中継局３０が付加する周波数オフセットΔｆの値は、移動局４０において検出可能な範囲ｆ_{ｄｅｔｅｃｔ}内の値であって、かつ、最大周波数誤差ｆ_{ｅｒｒｏｒ_ｍａｘ}≒１４ｋＨｚと分離可能な値である必要がある。つまりΔｆの値は、検出容易なように、条件（１）Δｆ≦ｆ_{ｄｅｔｅｃｔ}−ｆ_{ｅｒｒｏｒ_ｍａｘ}および条件（２）Δｆ＞２＊ｆ_{ｅｒｒｏｒ_ｍａｘ}の双方を満たすものにするのが好ましい。そこで、本実施の形態では、図３に示すように、ＷＬＡＮの場合のΔｆを３０ｋＨｚとし、ＷｉＭＡＸの場合のΔｆを６０ｋＨｚとした。

次いで、本実施の形態に係るＬＴＥ中継局３０の構成について説明する。図５に本実施の形態に係るＬＴＥ中継局３０の構成を示す。

図５に示すＬＴＥ中継局３０において、無線受信部３０２は、ＬＴＥ基地局１０からの信号をアンテナ３０１を介して受信し、受信信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を施して周波数オフセット付加部３０４に出力する。

オフセット決定部３０３は、上記図３に示すテーブルを有し、入力されるＲＡＴ種別情報に従って図３に示すテーブルを参照して周波数オフセットΔｆを決定する。例えば、ＲＡＴ種別がＷＬＡＮである場合、Δｆ＝３０ｋＨｚに決定される。また例えば、ＲＡＴ種別がＷｉＭＡＸである場合、Δｆ＝６０ｋＨｚに決定される。なお、ＬＴＥ中継局３０が自局のカバーエリアと同一のカバーエリアを有する狭域通信システムのホスト局（図１におけるＷＬＡＮホスト局２０）と有線接続される場合、ＬＴＥ中継局３０は、そのホスト局からＲＡＴ種別情報を得る。オフセット決定部３０３で決定されたΔｆは周波数オフセット付加部３０４に入力される。

周波数オフセット付加部３０４は、無線受信部３０２から入力される信号にオフセット決定部３０３で決定されたΔｆを付加し、周波数オフセット付加後の信号を無線送信部３０５に出力する。

無線送信部３０５は、周波数オフセット付加後の信号にＤ／Ａ変換、アップコンバート等の送信処理を施して、アンテナ３０１から移動局４０へ中継送信する。

次いで、本実施の形態に係る移動局４０の構成について説明する。図６に本実施の形態に係る移動局４０の構成を示す。

図６に示す移動局４０において、無線受信部４０２は、ＬＴＥ基地局１０からの信号のみ、または、ＬＴＥ基地局１０からの信号およびＬＴＥ中継局３０からの信号をアンテナ４０１を介して受信し、受信信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を施して周波数誤差補償部４０３、周波数誤差検出部４０４および周波数オフセット検出部４０５に出力する。

周波数誤差検出部４０４は、受信信号の周波数誤差ｆ_{ｅｒｒｏｒ}＝（フェージングによるドップラーシフト＋水晶誤差による周波数誤差）を検出し、検出された周波数誤差を周波数誤差補償部４０３および周波数オフセット検出部４０５に出力する。

周波数誤差補償部４０３は、受信信号の周波数誤差ｆ_{ｅｒｒｏｒ}を補償して、周波数誤差補償後の信号を復調部４０７および周波数オフセット補償部４０８に出力する。

復調部４０７は、周波数誤差補償後の信号を復調してダイバーシチ合成部４１０に出力する。

周波数オフセット検出部４０５は、受信信号に付加されている周波数オフセットΔｆ＝｜ｆ_Ｒ−ｆ_Ｃ｜を検出する。検出されたΔｆは、ＲＡＴ検出部４０６および周波数オフセット補償部４０８に入力される。

周波数オフセット補償部４０８は、周波数誤差補償後の信号の周波数オフセットΔｆをさらに補償して、周波数オフセット補償後の信号を復調部４０９に出力する。

復調部４０９は、周波数誤差補償後および周波数オフセット補償後の信号を復調してダイバーシチ合成部４１０に出力する。

ダイバーシチ合成部４１０は、復調部４０７から入力される信号と復調部４０９から入力される信号とをダイバーシチ合成して合成信号を出力する。

ＲＡＴ検出部４０６は、上記図４に示すテーブルを有し、周波数オフセット検出部４０５によって検出されたΔｆに従って図４に示すテーブルを参照して、移動局４０がどのＲＡＴのカバーエリアに位置しているかを上記のようにして検出する。そしてＲＡＴ検出部４０６は、ＲＡＴ検出結果を出力する。

（実施の形態２）
本実施の形態では、中継される信号に時間オフセットを付加する場合について説明する。

本実施の形態では、図７に示すように、ＬＴＥ中継局３０は時刻ｔ_０にピークを有する信号をＬＴＥ基地局１０から受信する。

ＬＴＥ中継局３０は、ＬＴＥ基地局１０からの信号を受信して移動局４０へ中継する際に、ＬＴＥ基地局１０からの信号に時間オフセットΔＴを付加して時刻ｔ_１にピークを有する信号を生成する。このΔＴの大きさは、ＬＴＥ中継局３０のカバーエリア３１と同一のカバーエリアを有するＲＡＴ毎に異なる。例えば、図１に示すようにＬＴＥ中継局３０のカバーエリア３１をＷＬＡＮのカバーエリア２１と同一にする場合、図８に示すようにΔＴを５サンプルとする。また例えば、ＬＴＥ中継局３０のカバーエリア３１をＷｉＭＡＸのカバーエリアと同一にする場合、図８に示すようにΔＴを１０サンプルとする。そして、ＬＴＥ中継局３０は、時間オフセットΔＴを付加されて時刻ｔ_１にピークを有する信号を移動局４０へ中継送信する。

移動局４０は、受信信号にΔＴの時間オフセットが付加されているか否かに基づいて、自局がどのＲＡＴのカバーエリアに位置するかを検出する。

ＬＴＥのカバーエリア１１と他のＲＡＴのカバーエリアとの重複部分に位置する移動局４０は、ＬＴＥ基地局１０が送信した時刻ｔ_０にピークを有する信号およびＬＴＥ中継局３０が中継送信した時刻ｔ_１にピークを有する信号の双方を受信する。よって、ＬＴＥのカバーエリア１１と他のＲＡＴのカバーエリアとの重複部分に位置する移動局４０では、ＬＴＥ中継局３０によって付加された時間オフセットΔＴ＝｜ｔ_１−ｔ_０｜を検出することができる。例えば、図９に示すように、移動局４０は受信信号に３〜７サンプルの範囲のΔＴが付加されている場合、自局がＷＬＡＮのカバーエリア２１に位置してＷＬＡＮの通信サービスおよびＬＴＥの通信サービスの双方を享受できることを検出する。また例えば、図９に示すように、移動局４０は受信信号に８〜１２サンプルの範囲のΔＴが付加されている場合、自局がＷｉＭＡＸのカバーエリアに位置してＷｉＭＡＸの通信サービスおよびＬＴＥの通信サービスの双方を享受できることを検出する。

一方、ＬＴＥのカバーエリア１１内の上記重複部分以外に位置する移動局４０は、ＬＴＥ基地局１０が送信した時刻ｔ_０にピークを有する信号のみを受信する。よって、ＬＴＥのカバーエリア１１内の上記重複部分以外に位置する移動局４０では、図９に示す範囲の時間オフセットΔＴを検出することができない。例えば、移動局４０は、受信信号に図９に示す範囲のΔＴが付加されていない場合、自局がＷＬＡＮのカバーエリア２１およびＷｉＭＡＸのカバーエリアに位置しておらずＬＴＥの通信サービスのみを享受できることを検出する。つまり、移動局４０は、受信信号に時間オフセットΔＴが付加されていない場
合、自局が狭域通信システムのカバーエリア外に位置することを検出できる。

なお、ＬＴＥでは、通常、マルチパスの最大遅延時間Ｔ_{ｄｅｌａｙ_ｍａｘ}を考慮して、数十サンプルから数百サンプルのガードインターバルＴ_{ｇｕａｒｄ}が設定される。よって、ＬＴＥ中継局３０によって付加される時間オフセットΔＴの値は、検出容易なように、条件ΔＴ≦Ｔ_{ｇｕａｒｄ}−Ｔ_{ｄｅｌａｙ_ｍａｘ}を満たすものにするのが好ましい。

次いで、本実施の形態に係るＬＴＥ中継局３０の構成について説明する。図１０に本実施の形態に係るＬＴＥ中継局３０の構成を示す。なお、図１０において図５（実施の形態１）と同一の構成部分には同一符号を付し説明を省略する。

図１０に示すＬＴＥ中継局３０において、オフセット決定部３０６は、上記図８に示すテーブルを有し、入力されるＲＡＴ種別情報に従って図８に示すテーブルを参照して時間オフセットΔＴを決定する。例えば、ＲＡＴ種別がＷＬＡＮである場合、ΔＴ＝５サンプルに決定される。また例えば、ＲＡＴ種別がＷｉＭＡＸである場合、ΔＴ＝１０サンプルに決定される。なお、ＬＴＥ中継局３０が自局のカバーエリアと同一のカバーエリアを有する狭域通信システムのホスト局（図１におけるＷＬＡＮホスト局２０）と有線接続される場合、ＬＴＥ中継局３０は、そのホスト局からＲＡＴ種別情報を得る。オフセット決定部３０６で決定されたΔＴは時間オフセット付加部３０７に入力される。

時間オフセット付加部３０７は、無線受信部３０２から入力される信号にオフセット決定部３０６で決定されたΔＴを付加し、時間オフセット付加後の信号を無線送信部３０５に出力する。

次いで、本実施の形態に係る移動局４０の構成について説明する。図１１に本実施の形態に係る移動局４０の構成を示す。なお、図１１において図６（実施の形態１）と同一の構成部分には同一符号を付し説明を省略する。

図１１に示す移動局４０において、無線受信部４０２は、ＬＴＥ基地局１０からの信号のみ、または、ＬＴＥ基地局１０からの信号およびＬＴＥ中継局３０からの信号をアンテナ４０１を介して受信し、受信信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を施して時間誤差補償部４１１、時間誤差検出部４１２および時間オフセット検出部４１３に出力する。

時間誤差検出部４１２は、受信信号の伝搬路における時間誤差を検出し、検出された時間誤差を時間誤差補償部４１１および時間オフセット検出部４１３に出力する。

時間誤差補償部４１１は、受信信号の伝搬路における時間誤差を補償して、時間誤差補償後の信号を復調部４１５および時間オフセット補償部４１６に出力する。

復調部４１５は、時間誤差補償後の信号を復調してダイバーシチ合成部４１０に出力する。

時間オフセット検出部４１３は、受信信号に付加されている時間オフセットΔＴ＝｜ｔ_１−ｔ_０｜を検出する。検出されたΔＴは、ＲＡＴ検出部４１４および時間オフセット補償部４１６に入力される。

時間オフセット補償部４１６は、時間誤差補償後の信号の時間オフセットΔＴをさらに補償して、時間オフセット補償後の信号を復調部４１７に出力する。

復調部４１７は、時間誤差補償後および時間オフセット補償後の信号を復調してダイバーシチ合成部４１０に出力する。

ダイバーシチ合成部４１０は、復調部４１５から入力される信号と復調部４１７から入力される信号とをダイバーシチ合成して合成信号を出力する。

ＲＡＴ検出部４１４は、上記図９に示すテーブルを有し、時間オフセット検出部４１３によって検出されたΔＴに従って図９に示すテーブルを参照して、移動局４０がどのＲＡＴのカバーエリアに位置しているかを上記のようにして検出する。そしてＲＡＴ検出部４１４は、ＲＡＴ検出結果を出力する。

（実施の形態３）
本実施の形態では、中継される信号に電力オフセットを付加する場合について説明する。

本実施の形態では、図１２に示すように、ＬＴＥ基地局１０は電力Ｐ_０を有する信号を送信する。

ＬＴＥ中継局３０は、ＬＴＥ基地局１０からの信号を受信して移動局４０へ中継する際に、ＬＴＥ基地局１０からの信号の一部に電力オフセットΔＰを付加して電力Ｐ_０および電力Ｐ_１を有する信号を生成する。このΔＰの大きさは、ＬＴＥ中継局３０のカバーエリア３１と同一のカバーエリアを有するＲＡＴ毎に異なる。例えば、図１に示すようにＬＴＥ中継局３０のカバーエリア３１をＷＬＡＮのカバーエリア２１と同一にする場合、図１３に示すようにΔＰを−３ｄＢとする。また例えば、ＬＴＥ中継局３０のカバーエリア３１をＷｉＭＡＸのカバーエリアと同一にする場合、図１３に示すようにΔＰを＋５ｄＢとする。そして、ＬＴＥ中継局３０は、電力オフセットΔＰを付加された信号を移動局４０へ中継送信する。

移動局４０は、受信信号にΔＰの時間オフセットが付加されているか否かに基づいて、自局がどのＲＡＴのカバーエリアに位置するかを検出する。

ＬＴＥのカバーエリア１１と他のＲＡＴのカバーエリアとの重複部分に位置する移動局４０は、ＬＴＥ基地局１０が送信した電力Ｐ_０を有する信号およびＬＴＥ中継局３０が中継送信した電力Ｐ_０および電力Ｐ_１を有する信号の双方を受信する。よって、ＬＴＥのカバーエリア１１と他のＲＡＴのカバーエリアとの重複部分に位置する移動局４０では、ＬＴＥ中継局３０によって付加された電力オフセットΔＰ＝｜Ｐ_１−Ｐ_０｜を検出することができる。例えば、図１４に示すように、移動局４０は受信信号に−５〜−１ｄＢの範囲のΔＰが付加されている場合、自局がＷＬＡＮのカバーエリア２１に位置してＷＬＡＮの通信サービスおよびＬＴＥの通信サービスの双方を享受できることを検出する。また例えば、図１４に示すように、移動局４０は受信信号に＋３〜＋７ｄＢの範囲のΔＰが付加されている場合、自局がＷｉＭＡＸのカバーエリアに位置してＷｉＭＡＸの通信サービスおよびＬＴＥの通信サービスの双方を享受できることを検出する。

一方、ＬＴＥのカバーエリア１１内の上記重複部分以外に位置する移動局４０は、ＬＴＥ基地局１０が送信した電力Ｐ_０を有する信号のみを受信する。よって、ＬＴＥのカバーエリア１１内の上記重複部分以外に位置する移動局４０では、図１４に示す範囲の電力オフセットΔＰを検出することができない。例えば、移動局４０は、受信信号に図１４に示す範囲のΔＰが付加されていない場合、自局がＷＬＡＮのカバーエリア２１およびＷｉＭＡＸのカバーエリアに位置しておらずＬＴＥの通信サービスのみを享受できることを検出する。つまり、移動局４０は、受信信号に電力オフセットΔＰが付加されていない場合、
自局が狭域通信システムのカバーエリア外に位置することを検出できる。

なお、ＬＴＥでは、通常、フェージング変動で想定されるダイナミックレンジＰ_{ｆａｄｉｎｇ}にマージンを加味して受信ダイナミックレンジＰ_{ｔｏｔａｌ}が設定される。よって、ＬＴＥ中継局３０によって付加される電力オフセットΔＰの値は、検出容易なように、条件ΔＰ≦Ｐ_{ｔｏｔａｌ}−Ｐ_{ｆａｄｉｎｇ}を満たすものにするのが好ましい。

次いで、本実施の形態に係るＬＴＥ中継局３０の構成について説明する。図１５に本実施の形態に係るＬＴＥ中継局３０の構成を示す。なお、図１５において図５（実施の形態１）と同一の構成部分には同一符号を付し説明を省略する。

図１５に示すＬＴＥ中継局３０において、オフセット決定部３０８は、上記図１３に示すテーブルを有し、入力されるＲＡＴ種別情報に従って図１３に示すテーブルを参照して電力オフセットΔＰを決定する。例えば、ＲＡＴ種別がＷＬＡＮである場合、ΔＰ＝−３ｄＢに決定される。また例えば、ＲＡＴ種別がＷｉＭＡＸである場合、ΔＰ＝＋５ｄＢに決定される。なお、ＬＴＥ中継局３０が自局のカバーエリアと同一のカバーエリアを有する狭域通信システムのホスト局（図１におけるＷＬＡＮホスト局２０）と有線接続される場合、ＬＴＥ中継局３０は、そのホスト局からＲＡＴ種別情報を得る。オフセット決定部３０８で決定されたΔＰは電力オフセット付加部３０９に入力される。

電力オフセット付加部３０９は、無線受信部３０２から入力される信号の一部にオフセット決定部３０８で決定されたΔＰを付加し、電力オフセット付加後の信号を無線送信部３０５に出力する。

次いで、本実施の形態に係る移動局４０の構成について説明する。図１６に本実施の形態に係る移動局４０の構成を示す。なお、図１６において図６（実施の形態１）と同一の構成部分には同一符号を付し説明を省略する。

図１６に示す移動局４０において、無線受信部４０２は、ＬＴＥ基地局１０からの信号のみ、または、ＬＴＥ基地局１０からの信号およびＬＴＥ中継局３０からの信号をアンテナ４０１を介して受信し、受信信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を施して電力オフセット検出部４１８、復調部４２０および電力オフセット補償部４２１に出力する。

復調部４２０は、受信信号を復調してダイバーシチ合成部４１０に出力する。

電力オフセット検出部４１８は、受信信号に付加されている電力オフセットΔＰ＝｜Ｐ_１−Ｐ_０｜を検出する。検出されたΔＰは、ＲＡＴ検出部４１９および電力オフセット補償部４２１に入力される。

電力オフセット補償部４２１は、受信信号の電力オフセットΔＰを補償して、電力オフセット補償後の信号を復調部４２２に出力する。

復調部４２２は、電力オフセット補償後の信号を復調してダイバーシチ合成部４１０に出力する。

ダイバーシチ合成部４１０は、復調部４２０から入力される信号と復調部４２２から入力される信号とをダイバーシチ合成して合成信号を出力する。

ＲＡＴ検出部４１９は、上記図１４に示すテーブルを有し、電力オフセット検出部４１
８によって検出されたΔＰに従って図１４に示すテーブルを参照して、移動局４０がどのＲＡＴのカバーエリアに位置しているかを上記のようにして検出する。そしてＲＡＴ検出部４１９は、ＲＡＴ検出結果を出力する。

以上、本発明の実施の形態１〜３について説明した。

このように、実施の形態１〜３によれば、ＬＴＥ等の広域通信システムの中継局は、ＷＬＡＮ、ＷｉＭＡＸ等の狭域通信システムのカバーエリアと同一のカバーエリアを有する。そして、広域通信システムの中継局は、自局からの中継信号を受信する移動局が狭域通信システムのカバーエリアに位置することを示すための情報として、広域通信システムの基地局から受信された信号に周波数オフセット、時間オフセット、または、電力オフセットのいずれかのオフセットを付加して中継送信する。よって、実施の形態１〜３によれば、複数のＲＡＴが混在する移動体通信システムにおいてＲＡＴ情報の通知のための制御チャネルを不要にすることができ、制御チャネル容量の逼迫または不足を防ぐことができる。

また、実施の形態１〜３によれば、移動局は、広域通信システムにおける中継信号を用いて狭域通信システムのカバーエリアを検出することができるため、移動局は各ＲＡＴのカバーエリアの検出にあたり、制御チャネルの通信および狭域通信システムの通信を行う必要がない。つまり、実施の形態１〜３によれば、移動局は制御チャネルへの通信の切替および狭域通信システムの通信への切替を行うことなく狭域通信システムのカバーエリアを検出することができる。よって、実施の形態１〜３によれば、移動局では狭域通信システムのカバーエリアの検出処理によって消費される電力を抑えることができる。また、移動局では狭域通信システムのカバーエリアを検出するまでの時間を短縮することができる。

さらに、実施の形態１〜３によれば、移動局では、広域通信システムの基地局から直接受信される信号と広域通信システムの中継局からの中継信号とをダイバーシチ合成できるため、ダイバーシチ効果を得ることができる。よって、実施の形態１〜３によれば、移動局の受信性能を高めることができる。

（実施の形態４）
上記実施の形態１〜３において、ＬＴＥ基地局１０は、狭域通信システムのカバーエリアを検出した移動局４０がどのような情報をＬＴＥ基地局１０に通知する必要があるのかを予め報知チャネルを用いて移動局４０に報知する。移動局４０が狭域通信システムのカバーエリアを検出したときにＬＴＥ基地局１０への通知を要求される情報としては、例えば、移動局ＩＤ，ＲＡＴ検出結果，移動局４０の通信状況等がある。

移動局４０は、広域通信システムにおける中継信号を用いて狭域通信システムのカバーエリアを検出したとき、ＬＴＥ基地局１０から予め要求された情報をＬＴＥ基地局１０へ通知する。

これにより、ＬＴＥ基地局１０は、狭域通信システムのカバーエリアに位置する移動局４０から逐次必要な情報が通知されるので、広域通信システムのカバーエリアの情報のみでなく、狭域通信システムのカバーエリアの情報も用いてトラヒック制御を行うことができる。例えば、トラヒックの多い広域通信システムで通信中の移動局４０がトラヒックの少ない狭域通信システムのカバーエリアに位置する場合には、ＬＴＥ基地局１０はその移動局４０を狭域通信システムへハンドオーバさせる。よって、本実施の形態によれば、ＬＴＥ基地局１０は広域通信システムおよび狭域通信システム双方にトラヒックを分散させて自局のカバーエリア全体のトラヒックを最適に制御することができる。 また、移動局
４０では、狭域通信システムへのハンドオーバ指示がＬＴＥ基地局１０からあるまで、キャリア周波数の切替および狭域通信システムのパワー測定等が不要となるので、移動局４０の処理負荷を軽減することができる。

また、上記のように実施の形態１〜３によれば移動局４０では狭域通信システムのカバーエリアを検出するまでの時間を短縮することができるため、本実施の形態によれば、移動局４０からＬＴＥ基地局１０への情報通知が迅速に行われるので、ＬＴＥ基地局１０でのトラヒック制御の追従性を向上させることができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。

なお、上記各実施の形態を適宜組み合わせて実施することも可能である。

また、上記各実施の形態では、広域通信システムのＲＡＴの一例としてＬＴＥを挙げ、狭域通信システムのＲＡＴの一例としてＷＬＡＮおよびＷｉＭＡＸを挙げた。しかし、本発明において、広域通信システムのＲＡＴはＬＴＥに限られない。例えば、広域通信システムの他のＲＡＴとしてＷ−ＣＤＭＡ、ＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄまたはＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ以降の通信システムがある。また、本発明において、狭域通信システムのＲＡＴはＷＬＡＮおよびＷｉＭＡＸに限られない。例えば、狭域通信システムの他のＲＡＴとして、ホットスポット（Hot Spot）のようにして使用される、ＬＴＥ、ＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄまたはＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ以降の通信システムがある。

また、上記各実施の形態では、広域通信システムのカバーエリアの一部に狭域通信システムのカバーエリアの全部が含まれ、広域通信システムのカバーエリアの一部と狭域通信システムのカバーエリアの全部とが重複（オーバーラップ）する場合について説明した。しかし、広域通信システムのカバーエリアの一部に狭域通信システムのカバーエリアの一部が含まれ、広域通信システムのカバーエリアの一部と狭域通信システムのカバーエリアの一部とが重複（オーバーラップ）する場合においても上記同様にして本発明を実施可能である。

また、上記各実施の形態における基地局はNode B、移動局はUEと表されることがある。また、上記各実施の形態における中継局は、リピータ、簡易基地局、クラスタヘッド等と呼ばれることもある。

また、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

２００７年７月１９日出願の特願２００７−１８８５７２および２００７年１２月２１日出願の特願２００７−３３０８３７の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明は、移動局や基地局等の無線通信装置が中継局を介して無線通信を行う通信システム（例えば、マルチホップシステム）等に適用することができる。

本発明の各実施の形態に係る移動体通信システムの構成を示す図 本発明の実施の形態１に係る信号送受信例 本発明の実施の形態１に係る中継局が有する参照テーブル 本発明の実施の形態１に係る移動局が有する参照テーブル 本発明の実施の形態１に中継局の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に移動局の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係る信号送受信例 本発明の実施の形態２に係る中継局が有する参照テーブル 本発明の実施の形態２に係る移動局が有する参照テーブル 本発明の実施の形態２に中継局の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に移動局の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る信号送受信例 本発明の実施の形態３に係る中継局が有する参照テーブル 本発明の実施の形態３に係る移動局が有する参照テーブル 本発明の実施の形態３に中継局の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に移動局の構成を示すブロック図

Claims (4)

1. 第１無線アクセス技術を用い、かつ、第１カバーエリアを有する基地局からの信号を受信する受信手段と、
   前記信号に周波数オフセット、時間オフセット、または、電力オフセットのいずれかのオフセットを付加する付加手段と、
   前記第１カバーエリアに一部または全部が含まれる第２カバーエリアであって、前記第１無線アクセス技術と異なる第２無線アクセス技術を用いるホスト局の前記第２カバーエリアと同一の第３カバーエリアにおいて、前記オフセットの付加後の信号を移動局へ送信する送信手段と、
   を具備する中継局。
2. 第１無線アクセス技術を用い、かつ、第１カバーエリアを有する基地局が送信した信号を前記第１カバーエリアにおいて受信するとともに、
   前記第１カバーエリアに一部または全部が含まれる第２カバーエリアであって、前記第１無線アクセス技術と異なる第２無線アクセス技術を用いるホスト局の前記第２カバーエリアと同一の第３カバーエリアにおいて、中継局が中継した信号を受信する受信手段と、
   受信信号に周波数オフセット、時間オフセット、または、電力オフセットのいずれかのオフセットが付加されているか否かに基づいて、自局が前記第２カバーエリアに位置するか否かを検出する検出手段と、
   を具備する移動局。
3. 第１無線アクセス技術を用い、かつ、第１カバーエリアを有する基地局と、
   前記第１カバーエリアに一部または全部が含まれる第２カバーエリアを有し、前記第１無線アクセス技術と異なる第２無線アクセス技術を用いるホスト局と、
   前記第２カバーエリアと同一の第３カバーエリアを有し、前記基地局から受信された信号に周波数オフセット、時間オフセット、または、電力オフセットのいずれかのオフセットを付加し、前記オフセットの付加後の信号を前記第３カバーエリアに位置する移動局へ送信する中継局と、
   受信信号に前記オフセットが付加されているか否かに基づいて、自局が前記第２カバーエリアに位置するか否かを検出する移動局と、
   を具備する移動体通信システム。
4. 第１無線アクセス技術を用い、かつ、第１カバーエリアを有する基地局から受信された信号に周波数オフセット、時間オフセット、または、電力オフセットのいずれかのオフセットを付加するステップと、
   前記第１カバーエリアに一部または全部が含まれる第２カバーエリアであって、前記第１無線アクセス技術と異なる第２無線アクセス技術を用いるホスト局の前記第２カバーエリアと同一の第３カバーエリアにおいて、前記オフセットの付加後の信号を移動局へ送信するステップと、
   を具備する中継送信方法。

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