JP5184654B2 - Ｆｄｄインバンド・バックホーリングおよびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＦＤＤインバンド・バックホーリングに関し、より具体的には、アクセス基地局とマスター基地局との間の無線送信を確立するための方法に関する。

二重通信システムは、双方向に通信することができる２つの装置から構成されたシステムである。半二重では、通信は同時に双方向に完成されることが不可能であり、装置のうちの１つが信号を受信し、送信側が送信を停止するのを待った上で返信する。全二重では、通信は同時に完成されるが、これは、通常、ＵＭＴＳ、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６）またはロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）などのデジタル移動通信システムに関する場合である。全二重通信は、周波数分割二重（ＦＤＤ）または時分割二重（ＴＤＤ）にさらに分類されることが可能である。時分割二重では、送信側および受信側は、エンドユーザによって認識されない時間分離と共に、それぞれ異なるタイム・スロットを使用する。周波数分割二重（ＦＤＤ）では、送信および受信は、それぞれ異なる動作周波数を使用する。送信信号および受信信号をフィルタリングし、双方の信号間の干渉を回避するために、送信側周波数と受信側周波数の両方の間の周波数オフセットが必要とされる。

デジタル移動通信システムでは、移動局は、アクセスポイントまたはアクセス基地局と通信し、すべてのアクセス基地局からの信号は、１つまたは複数のマスター基地局に送信される。この伝送は、バックホーリングとして知られている。したがって、デジタル・セルラ通信システムにおけるアクセス基地局からマスター基地局への、中継基地局を介したＦＤＤインバンド・バックホーリングの方法、および本発明による方法を実施するように適応されたコンピュータプログラム製品が必要とされる。

本発明は、デジタル・セルラ通信システムにおいて少なくとも１つのアクセス基地局からマスター基地局への無線送信を確立するためのＦＤＤインバンド・バックホーリング方法を提供し、アクセス基地局は少なくとも１つの移動局に結合され、アクセス基地局は中継基地局に結合され、中継基地局はマスター基地局に結合され、マスター基地局はコアネットワークに結合される。本方法は、第１の周波数帯ｆ１を使用して移動局からアクセス基地局によって第１の信号ｓ１を受信するステップと、アクセス基地局によって第１の信号ｓ１の第１の周波数帯ｆ１を第２の周波数帯ｆ２に変換するステップと、第２の周波数帯ｆ２を使用してアクセス基地局から中継基地局に第１の信号ｓ１を送信するステップであって、アクセス基地局は第２の周波数帯ｆ２を使用して送信するように適応される、ステップとを備える。

本方法は、中継基地局によって第１の信号ｓ１の第２の周波数帯ｆ２を第１の周波数帯ｆ１に変換するステップであって、中継基地局は第１の周波数帯ｆ１を使用して送信するように適応される、ステップと、第１の周波数帯ｆ１を使用して中継基地局からマスター基地局に第１の信号ｓ１を送信するステップとをさらに備える。第１の周波数ｆ１から第２の周波数ｆ２へのまたはその逆の信号の周波数帯の変換は、信号の復調および変調、または他のいかなる周波数変換方式によってでも実現されることが可能である。

諸実施形態の利点の１つは、インバンド周波数分割二重（ＦＤＤ）におけるバックホーリングが、高速ネットワーク・ロールアウトを使用し、移動局との通信のために使用された同じ周波数帯を再利用してリモート・ロケーションの拡張カバレッジを可能にすることである。他の利点は、第１の周波数帯が送信のために使用され、第２の周波数帯が他の基地局または移動局からの信号を受信するために使用されるので、基地局は同じ周波数帯を使用して送信および受信する必要がないことである。

本発明の一実施形態によれば、本方法は、第２の周波数帯ｆ２を使用してマスター基地局から中継基地局によって第２の信号ｓ２を受信するステップと、中継基地局によって第２の信号ｓ２の第２の周波数帯ｆ２を第１の周波数帯ｆ１に変換するステップと、第１の周波数帯ｆ１を使用して中継基地局からアクセス基地局に第２の信号ｆ２を送信するステップとをさらに備える。本方法は、アクセス基地局によって第２の信号ｓ２の第１の周波数帯ｆ１を第２の周波数帯ｆ２に変換するステップと、第２の周波数帯ｆ２を使用してアクセス基地局から移動局に第２の信号ｓ２を送信するステップとをさらに備える。

本発明の一実施形態によれば、デジタル・セルラ通信システムは、ＩＥＥＥ８０２．１６および／またはロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）規格に準拠する。本発明の一実施形態によれば、基地局は、信号送信到達範囲を拡大するために指向性アンテナをさらに備える。

他の態様では、本発明は、コンピュータ使用可能媒体上に格納されたコンピュータプログラム製品に関し、本コンピュータプログラム製品は、コンピュータ上で実行されたとき、コンピュータに添付の特許請求の範囲の請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法を実施させるためのコンピュータ可読プログラム手段を備える。

他の態様では、本発明は、デジタル・セルラ通信システムにおける第１の中継基地局に関し、セルラ通信システムは第１の中継基地局に結合されたアクセス基地局をさらに備え、第１の中継基地局は第２の基地局に結合される。第１の中継基地局は、第２の周波数帯ｆ２を使用してアクセス基地局から第１の信号ｓ１を受信するための手段であって、第１の中継基地局は第２の周波数帯ｆ２を使用して受信するように適応される、手段と、第１の信号ｓ１の第２の周波数帯ｆ２を第１の周波数帯ｆ１に変換するための手段であって、第１の中継基地局は第１の周波数帯ｆ１を使用して送信するように適応される、手段とを備える。

本方法は、第１の周波数帯ｆ１を使用して第２の基地局に第１の信号ｓ１を送信するための手段と、第２の周波数帯ｆ２を使用して第２の基地局から第２の信号ｓ２を受信するための手段と、第２の信号ｓ２の第２の周波数帯ｆ２を第１の周波数帯ｆ１に変換するための手段と、第１の周波数帯ｆ１を使用してアクセス基地局に第２の信号ｓ２を送信するための手段とをさらに備える。

諸実施形態の利点は、アクセス基地局およびマスター基地局のために使用されるほとんどのハードウェアは中継基地局（ＢＳ）のためにも使用されることが可能なので、完全に別の中継基地局を設計する必要がないことである。中継ＢＳは、送信搬送波周波数と受信搬送波周波数を逆転するか、または代替として、別の送受信ハードウェアを使用することを必要とするだけである。

他の好ましい実施形態では、第２の基地局はマスター基地局であり、マスター基地局はコアネットワークに結合され、マスター基地局はデジタル・セルラ通信システムの中の複数のアクセス基地局からの通信に適応される。

本発明の一実施形態によれば、第２の基地局は第３の中継基地局に結合され、第３の中継基地局はマスター基地局に結合され、マスター基地局はデジタル・セルラ通信システムの中の複数のアクセス基地局から通信を受信するように適応され、第２の基地局は複数の移動局と通信するように適応され、第３の中継基地局は本発明の諸実施形態に記載の第１の中継基地局である。

以降では、本発明の好ましい諸実施形態について、図面を参照しながら、例としてのみ、より詳細に説明する。

本発明の一実施形態によるデジタル・セルラ通信システムのブロック図である。 本発明の他の実施形態によるデジタル・セルラ通信システムの第２のブロック図である。 他の実施形態による中継基地局を示す図である。 他の実施形態による流れ図である。

図１は、アクセス基地局１０２に結合された少なくとも１つの移動局１０１を備えるデジタル・セルラ通信システム３００のブロック図を示し、アクセス基地局１０２は中継基地局１０３に結合され、中継基地局１０３はマスター基地局１０４に結合され、マスター基地局１０４はコアネットワーク１０５に結合される。

移動局１０１がアクセス基地局１０２と通信するときは、移動局１０１はアップリンク方向で第１の周波数帯ｆ１を使用し、アクセス基地局１０２がダウンリンク方向で移動局１０１に通信するときは、アクセス基地局１０２は第２の周波数帯ｆ２を使用する。移動局１０１が第１の周波数帯を使用してアクセス基地局１０２に第１の信号を送信する場合は、アクセス基地局１０２が第２の周波数帯ｆ２を使用して中継基地局１０３に第１の信号を送信することができるように、信号を第２の周波数帯に変換する。復調および変調、または他のいかなる方式の周波数変換でも使用されることが可能である。移動局１０１からアクセス基地局１０２に送信される信号はすべて変換され、第２の周波数帯を使用して中継基地局１０３に送信される。中継基地局１０３は、アクセス基地局１０２から来る信号を受信し、マスター基地局１０４に信号を伝達し送信するために、第１の周波数ｆ１を搬送波周波数として使用して信号を変換する。マスター基地局１０４はコアネットワーク１０５に結合されているので、信号は、例えば別のアクセス基地局にある別の移動局のような最終宛先に到達する。

第２の信号がマスター基地局から送信され、その最終宛先が移動局１０１の場合は、マスター基地局１０４は、最初、第２の周波数帯ｆ２を使用して中継基地局１０３と通信し、中継基地局１０３は、アクセス基地局１０２に信号を伝達し送信するために、信号を変換し、搬送波周波数を第１の周波数帯ｆ１に変える。アクセス基地局１０２は、移動局がダウンリンク方向において第２の信号ｆ２を受信するように、第２の信号を第２の周波数帯ｆ２に変換する。中継基地局１０３は、第１の周波数帯ｆ１を使用して送信し、第２の周波数帯ｆ２を使用して受信するので、移動局がアップリンク周波数とダウンリンク周波数を逆転するように適応されていない限り、中継基地局１０３またはいかなる中継基地局も、移動局１０１のような移動局と通信することはできない。

諸実施形態の主な利点は、周波数分割二重バックホーリングが、過疎エリアの拡張カバレッジを可能にし、例えば光ファイバのような費用のかかる物理層を配備することなく、リモート・アクセス基地局とマスター基地局との間の通信を可能にすることである。他の利点は、基地局が同じ周波数で送信し、やはり同じ周波数帯で受信し、非常に複雑で実施するのに費用のかかる方式である同じ無線周波数での同時送受信を回避することである。他の利点は、アクセス基地局およびマスター基地局において使用されるほとんどのハードウェアはまた、中継基地局を構築するように適応されることが可能なので、完全に別の中継基地局を設計する必要がないことである。送信搬送波周波数と受信搬送波周波数を逆転すること、または、代替として、別の送受信ハードウェアを使用することが必要とされるだけである。他の利点は、中継基地局を使用するインバンド・バックホーリングは、高速ネットワーク・ロールアウトを可能にし、固定インフラストラクチャのないエリアに容易に配備されることが可能であることである。

図２は、本発明の一実施形態によるＦＤＤインバンド・バックホーリングの第２の実施例を示す。移動通信システム２００は、第１のアクセス基地局２０２に結合された移動局２０１を備え、アクセス基地局２０２は中継基地局２０３に結合され、中継基地局２０３は第２のアクセス基地局２０４に結合され、第２のアクセス基地局２０４は中継基地局２０５および第１の移動局２０８に結合され、中継基地局２０５はマスター基地局２０６に結合され、マスター基地局２０６はコアネットワーク２０７および第２の移動局２０９に結合される。

第１の基地局２０２のような基地局が、マスター基地局からの、またはコアネットワークへの接続からの過疎エリアに配置されている場合は、アクセス基地局によって受信された情報および送信された情報をバックホールするために、１つまたは複数の中継基地局が必要とされる可能性がある。移動通信システム２００には、アクセス基地局２０２とコアネットワーク２０７との間のリモート接続を可能にする２つの中継基地局２０３、２０５がある。両方の中継基地局の間には、第２の移動局２０８の場合のように、中継局２０３のエリアと中継局２０５のエリアとの間にある移動局がコアネットワークとも通信することができるようにする第２のアクセス基地局２０４がある。

セルラ通信システム２００では、アップリンク帯域とダウンリンク帯域との間の周波数帯の変換または逆転は、例えば、コアネットワーク２０７およびマスター基地局２０６からダウンリンク方向に、第２の周波数帯ｆ２を使用する信号が、周波数帯を逆転し第１の周波数帯ｆ１を使用して第２のアクセス基地局２０４と通信する中継局２０５に送信されるやり方で実行される。同じプロセスが、第１の中継基地局２０３への第２の周波数帯を使用する信号を混合するためにアクセス基地局２０４において繰り返される。このプロセスは中継基地局２０３とアクセス基地局２０２との間で繰り返され、アクセス基地局２０２と通信するために第１の周波数帯ｆ１がこの第１の信号の搬送波周波数として使用される。最後に、アクセス基地局２０２が第２の周波数帯ｆ２を使用して移動局２０１とダウンリンクにおいて通信する。

セルラ通信システム２００では、アクセス基地局２０２、第２のアクセス基地局２０４、ならびにマスター基地局２０６は、移動局２０１、２０８および２０９と通信することができる。基地局と移動局との間では、アップリンクおよびダウンリンクにおいて使用される周波数帯は、移動局が基地局と通信するために使用するのと同じ周波数帯にある。図２から分かるように、アクセス基地局およびマスター基地局と通信するすべての移動局は、周波数帯ｆ１を有するアップリンクおよび周波数帯ｆ２を有するダウンリンクを使用する。中継基地局、アクセス基地局およびマスター基地局を含めてすべての基地局では、送信は１つの周波数帯だけを使用する。例えば、アクセス基地局２０４は、第２の周波数帯ｆ２を使用して中継基地局２０３と２０５の両方に送信し、第１の周波数帯ｆ１だけを使用して前記中継基地局から受信する。

周波数帯の構成は、送信および受信が常に、ｆ１およびｆ２の場合のように、それぞれ異なる周波数帯を使用して完成されるので、基地局が同時に同じ周波数帯を使用して送信および受信することを必要としないので、大きな利点を有する。これは、インバンド・バックホーリングに属するすべての基地局についても言える。他の利点は、基地局間の通信のために追加の周波数帯が何も必要とされないように、移動局と通信するために使用されるのと同じ周波数帯が、データをアクセス基地局からコアネットワークに伝送するために使用されることである。これは、中程度の密度量の加入者を有し未使用の接続容量を含む通信システムのための特別の利点である。

図３は、マスター基地局またはアクセス基地局に第１の周波数帯ｆ１で第１の信号ｓ１または第２の信号ｓ２を送信するための手段３０１と、第２の基地局および第３の基地局から第２の周波数帯ｆ２を使用して第１の信号ｓ１または第２の信号ｓ２を受信するための手段３０２であって、第２の基地局および第３の基地局はマスター基地局、アクセス基地局、または別の中継基地局でよい、手段３０２とを備える中継基地局３００のブロック図を示す。中継基地局３００は、第１の信号ｓ１または第２の信号ｓ２の第２の周波数帯ｆ２を第１の周波数帯ｆ１に変換するための手段をさらに備える。マスター基地局およびアクセス基地局から受信される信号は、同じ周波数帯を使用するので、別の領域、例えば、時間領域（フレーム）、副搬送波領域（ＯＦＤＭＡ）または符号領域（ＣＤＭＡ）に分離されなければならない。

図４は、デジタル・セルラ通信システムにおいて少なくとも１つのアクセス基地局からマスター基地局への無線通信を確立するためのＦＤＤインバンド・バックホーリング方法の流れ図を示す。本方法の第１のステップ４０１は、第１の周波数帯ｆ１を使用して移動局からアクセス基地局によって第１の信号ｓ１を受信する。第２のステップ４０２は、アクセス基地局によって第１の信号ｓ１の第１の周波数帯ｆ１を第２の周波数帯ｆ２に変換する。第３のステップ４０３は、第２の周波数帯ｆ２を使用してアクセス基地局から中継基地局に第１の信号ｓ１を送信し、アクセス基地局は、第２の周波数帯ｆ２を使用して送信するように設計される。第４のステップ４０４は、中継基地局によって第１の信号ｓ１の第２の周波数帯ｆ２を第１の周波数帯ｆ１に変換し、中継基地局は、第１の周波数帯ｆ１を使用して送信するように設計される。最後に、第５のステップ４０５は、第１の周波数帯ｆ１を使用して中継基地局からマスター基地局に第１の信号ｓ１を送信する。

１００ ブロック図
１０１ 移動局
１０２ アクセス基地局
１０３ 中継基地局
１０４ マスター基地局
１０５ コアネットワーク
２００ ブロック図
２０１ 移動局
２０２ 第１のアクセス基地局
２０３ 第１の中継基地局
２０４ 第２のアクセス基地局
２０５ 第２の中継基地局
２０６ マスター基地局
２０７ コアネットワーク
２０８ 第２の移動局
２０９ 第３の移動局
３００ 中継基地局
３０１ 受信するための手段
３０２ 変換するための手段
３０３ 送信するための手段
４００ 流れ図
４０１ 第１のステップ
４０２ 第２のステップ
４０３ 第３のステップ
４０４ 第４のステップ
４０５ 第５のステップ

Claims (7)

1. デジタル・セルラ通信システムにおいて、第１の周波数帯（ｆ１）を受信のために使用し第２の周波数帯（ｆ２）を送信のために使用し、移動局と通信するように適応された少なくとも１つのアクセス基地局（１０２）と、第１の周波数帯（ｆ１）を受信のために使用し第２の周波数帯（ｆ２）を送信のために使用し、移動局と通信するように適応されたマスター基地局（１０４）との間の無線通信を確立するための周波数分割二重（ＦＤＤ）インバンド・バックホーリング方法であって、該アクセス基地局（１０２）は、該第１の周波数帯（ｆ１）を送信のために使用し該第２の周波数帯（ｆ２）を受信のために使用する少なくとも１つの該移動局（１０１）に結合され、該アクセス基地局（１０２）は該第１の周波数帯（ｆ１）を送信のために使用し該第２の周波数帯（ｆ２）を受信のために使用し、該移動局とは該アクセス基地局又は該マスター基地局を介して通信するように適応された中継基地局（１０３）に結合され、該中継基地局（１０３）は該マスター基地局（１０４）に結合され、該マスター基地局（１０４）はコアネットワーク（１０５）に結合される方法において、
   − 該第１の周波数帯（ｆ１）を使用して該移動局（１０１）から該アクセス基地局（１０２）によって第１の信号（ｓ１）を受信するステップと、
   − 該アクセス基地局（１０２）によって該第１の信号（ｓ１）の該第１の周波数帯（ｆ１）を該第２の周波数帯（ｆ２）に変換するステップと、
   − 該第２の周波数帯（ｆ２）を使用して該アクセス基地局（１０２）から該中継基地局（１０３）に該第１の信号（ｓ１）を送信するステップであって、該アクセス基地局（１０２）は該第２の周波数帯（ｆ２）を使用して送信するように適応される、ステップと、
   − 該中継基地局（１０３）によって該第１の信号（ｓ１）の該第２の周波数帯（ｆ２）を該第１の周波数帯（ｆ１）に変換するステップであって、該中継基地局（１０３）は該第１の周波数帯（ｆ１）を使用して送信するように適応される、ステップと、
   − 該第１の周波数帯（ｆ１）を使用して該中継基地局（１０３）から該マスター基地局（１０４）に該第１の信号（ｓ１）を送信するステップと、
   − 該マスター基地局（１０４）から該コアネットワーク（１０５）に該第１の信号（ｓ１）を送信するステップと、
   を備え、それにより、
   − 該コアネットワーク（１０５）から該マスター基地局（１０４）によって第２の信号（ｓ２）を受信し、
   − 該第２の周波数帯（ｆ２）を使用して該マスター基地局（１０４）から該中継基地局（１０３）によって第２の信号（ｓ２）を受信し、
   − 該中継基地局（１０３）によって該第２の信号（ｓ２）の該第２の周波数帯（ｆ２）を該第１の周波数帯（ｆ１）に変換し、
   − 該第１の周波数帯（ｆ１）を使用して該中継基地局（１０３）から該アクセス基地局（１０２）に該第２の信号（ｓ２）を送信し、
   − 該アクセス基地局（１０２）によって該第２の信号（ｓ２）の該第１の周波数帯（ｆ１）を該第２の周波数帯（ｆ２）に変換し、
   − 該第２の周波数帯（ｆ２）を使用して該アクセス基地局（１０２）から該移動局（１０１）に該第２の信号（ｓ２）を送信する方法。
2. 請求項１に記載の方法において、該デジタル・セルラ通信システムは、ＩＥＥＥ８０２．１６及び／又はロング・ターム・エボリューション規格に準拠する方法。
3. 請求項１に記載の方法において、該基地局は、信号送信到達範囲を拡大するために指向性アンテナをさらに備える方法。
4. コンピュータ使用可能媒体上に格納されたコンピュータプログラムであって、コンピュータ上で実行されたとき、該コンピュータに請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法を実施させるためのコンピュータプログラム。
5. デジタル・セルラ通信システムにおける、移動局とはアクセス基地局又はマスター基地局を介して通信するように適応された第１の中継基地局であって、該セルラ通信システムは、該第１の中継基地局に結合された該アクセス基地局と、該第１の中継基地局に結合された第２の基地局とをさらに備え、該第２の基地局はコアネットワークに結合されており、該アクセス基地局及び該第２の基地局は複数の移動局と通信するように適応され、該複数の移動局は、第１の周波数帯（ｆ１）を送信のために使用し第２の周波数帯（ｆ２）を受信のために使用し、該アクセス基地局及び該第２の基地局は、該第１の周波数帯（ｆ１）を受信のために使用し該第２の周波数帯（ｆ２）を送信のために使用する第１の中継基地局において、
   − 該第２の周波数帯（ｆ２）を使用して該アクセス基地局から第１の信号（ｓ１）を受信するための手段であって、第１の中継基地局は該第２の周波数帯（ｆ２）を使用して受信するように適応される、手段と、
   − 該第１の信号（ｓ１）の該第２の周波数帯（ｆ２）を該第１の周波数帯（ｆ１）に変換するための手段であって、第１の中継基地局は該第１の周波数帯（ｆ１）を使用して送信するように適応される、手段と、
   − 該第１の周波数帯（ｆ１）を使用して該第２の基地局に該第１の信号（ｓ１）を送信するための手段と、
   − 該第２の周波数帯（ｆ２）を使用して該第２の基地局から第２の信号（ｓ２）を受信するための手段と、
   − 該第２の信号（ｓ２）の該第２の周波数帯（ｆ２）を該第１の周波数帯（ｆ１）に変換するための手段と、
   − 該第１の周波数帯（ｆ１）を使用して該アクセス基地局に該第２の信号（ｓ２）を送信するための手段とを備える第１の中継基地局。
6. 請求項５に記載の第１の中継基地局において、該第２の基地局はマスター基地局であり、該マスター基地局は、該デジタル・セルラ通信システムの中の複数のアクセス基地局からの通信に適応される第１の中継基地局。
7. 請求項５に記載の第１の中継基地局において、該第２の基地局は該アクセス基地局であって第３の中継基地局に結合され、該第３の中継基地局はマスター基地局に結合され、該マスター基地局は、通信を、該デジタル・セルラ通信システムの中の複数のアクセス基地局から受信し、それらに送信するように適応され、該マスター基地局は複数の移動局と通信するように適応され、該第３の中継基地局は請求項５に記載の第１の中継基地局である、第１の中継基地局。

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