WO2011077807A1 - 無線通信システム、基地局、および無線通信システム制御方法 - Google Patents

無線通信システム、基地局、および無線通信システム制御方法 Download PDF

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WO2011077807A1
WO2011077807A1 PCT/JP2010/067681 JP2010067681W WO2011077807A1 WO 2011077807 A1 WO2011077807 A1 WO 2011077807A1 JP 2010067681 W JP2010067681 W JP 2010067681W WO 2011077807 A1 WO2011077807 A1 WO 2011077807A1
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base station
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wireless
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義和 渡邊
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日本電気株式会社
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    • H04W52/243—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters taking into account interferences
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system including a base station and a relay station.
  • Multi-hop wireless communication system There is a multi-hop wireless communication system as a kind of wireless communication system. Multi-hop communication is also referred to as relay communication.
  • the multi-hop wireless communication system is one in which one or more relay stations are arranged between a base station and a mobile terminal of the wireless communication system for the purpose of coverage expansion, throughput improvement, and dead zone countermeasures.
  • a packet from a base station to a mobile terminal is once transmitted from the base station to the relay station, and then transmitted from the relay station to the mobile terminal.
  • a packet from the mobile terminal to the base station is once transmitted from the mobile terminal to the relay station, and then transmitted from the relay station to the base station.
  • a method of time-dividing a radio frame into an access zone and a relay zone (relay area, relay area).
  • the base station and the relay station each communicate with a mobile terminal under its control.
  • the relay zone the base station communicates with subordinate relay stations and mobile terminals, and the relay station communicates with an upper base station or a relay station (upper station).
  • the relay station also communicates with relay stations under the relay zone in the relay zone.
  • An example of a multi-hop wireless communication system based on a WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) system is illustrated in Patent Document 1.
  • a femto cell radio communication system provides a radio communication service by a femto base station to a range narrower than a cell (called a macro cell) provided by a general base station or relay station.
  • the femto base station is mainly installed in a place such as a building where the radio wave of the macro cell is difficult to reach or outside the macro cell, and is used to supplement the radio communication service by the macro cell.
  • IEEE Std 802.16m "Amendment to IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16: Air Interface for Broadband Wireless Access Systems - Advanced Air Interface” (Draft 3 (D3)) 16.4.11 Interference Avoidance and Interference Mitigation, December 8, 2009
  • the femto base station can be configured to provide a wireless communication service using the same radio frequency as the surrounding macro cell. In such a configuration, interference may occur between the macro cell and the femto cell, and service quality may be degraded.
  • IEEE 802.16m TG which is being studied to increase the speed of WiMAX, it is in the stage of discussing reducing the interference of femtocells (see Non-Patent Document 1).
  • the reason for the interference between the macro cell and the femto cell is that the macro base station and the femto base station are not aware of the radio resources used by the other, so they try to communicate differently using the same radio resources. is there. However, when the macro base station is a relay station, the relay station does not perform communication that causes large interference with the femto base station in the relay area.
  • An object of the present invention is to provide a technique that enables a femto base station in a wireless communication system to consider a relay area used in a surrounding macro cell.
  • the wireless communication system of the present invention includes: In an access area in the radio resource that is different from a relay area for connecting to an upper station or a lower station in a communication path of multihop radio communication and performing radio communication with the upper station or the lower station in a predetermined radio resource.
  • a first communication station that wirelessly communicates with a mobile terminal;
  • a communication path different from the communication path of the multi-hop wireless communication is configured, and it is possible to perform wireless communication with a mobile terminal using the wireless resource, and acquire information indicating the relay area in the wireless resource And a second communication station.
  • the base station of the present invention is connected to an upper station or a lower station in a communication path of multi-hop wireless communication, and is different from a relay area for wireless communication with the upper station or the lower station in a predetermined radio resource,
  • a base station that forms a cell in or near a cell of a communication station that wirelessly communicates with a mobile terminal in an access area within a radio resource, and configures a communication path different from the communication path of the multihop wireless communication,
  • Wireless communication processing means for performing wireless communication with a mobile terminal using the wireless resource;
  • Control means for acquiring information indicating the relay region in the radio resource.
  • the wireless communication system control method of the present invention includes: A first communication station connected to an upper station or a lower station in a communication path of multi-hop wireless communication is different from a relay area for wireless communication with the upper station or the lower station in a predetermined radio resource, Wirelessly communicate with the mobile terminal in the access area within the resource, A second communication station that configures a communication path different from the communication path of the multi-hop wireless communication and is capable of performing wireless communication with a mobile terminal using the wireless resource, sets the relay area in the wireless resource to Information to be obtained is acquired.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a base station 100.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of relay station 200.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a femto base station 300.
  • 2 is a diagram showing a configuration of a wireless NW management server 500.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the radio
  • FIG. 11 is a sequence diagram illustrating an example of an operation of the wireless communication system when the wireless NW management server 500 creates a peripheral station list of the femto base station 300 in the wireless communication system according to the first, second, and third embodiments.
  • FIG. 10 is a sequence diagram illustrating an example of an operation of the wireless communication system when a relay zone for the relay station 200 is determined by the base station 100 in the wireless communication system according to the first, second, and third embodiments.
  • the operation of the wireless communication system when the wireless NW management server 500 notifies the femto base station 300 of information related to the relay zone of the relay station 200 of the femto base station 300. It is a sequence diagram which shows an example.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of operation of the femto base station 300 when the femto base station 300 allocates radio resources for communication to the mobile terminal 400-3 in the wireless communication system according to the first and third embodiments. is there.
  • wireless communications system by 2nd Embodiment an example of operation
  • a WiMAX system based on the IEEE 802.16m standard in which a relay station is arranged between a base station and a mobile terminal and performs multi-hop communication is exemplified.
  • a relay station based on the IEEE 802.16m standard is arranged between a base station based on the IEEE 802.16m standard and a mobile terminal based on the IEEE 802.16m standard to perform multi-hop communication, and IEEE802.
  • a WiMAX system in which femto base stations based on the 16m standard are arranged in a relay station or an area of the base station is exemplified.
  • the term “base station” refers to a base station that is not a femto base station forming a femto cell.
  • a WiMAX system including a base station, a relay station, and a femto base station is basically a system based on the IEEE 802.16m standard.
  • the base station, the relay station, and the femto base station have functions for performing communication according to the embodiment of the present invention. In preparation.
  • femto base stations acquire information about relay zones used by neighboring base stations and relay stations.
  • the femto base station can recognize a relay area where interference is less likely to occur than the access areas of neighboring base stations and relay stations, and can operate in consideration thereof. For example, if the control is performed by distinguishing between the relay zone and the access zone having different levels of interference, the interference can be satisfactorily reduced and the system performance can be improved.
  • a femto base station uses a radio resource area corresponding to a relay zone preferentially over a radio resource area corresponding to an access zone on the basis of the information, so that neighboring base stations and relay stations provide services.
  • Preferential use of the radio resource area corresponding to the relay zone by the femto base station includes preferential scheduling and transmission power allocation to the area.
  • the radio communication system assigns a radio resource preferentially to a radio resource area corresponding to a relay zone to a radio resource used by a femto base station for communication with a mobile terminal under its control. Reduce femtocell interference.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication system according to the first embodiment.
  • the wireless communication system includes a base station 100, a relay station 200, and a femto base station 300.
  • Base station 100, relay station 200, and femto base station 300 form macro cell 1, macro cell 2, and femto cell 3, respectively, and are respectively connected between mobile terminal 400-1, mobile terminal 400-2, and mobile terminal 400-3.
  • Wireless communication is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication system according to the first embodiment.
  • the wireless communication system includes a base station 100, a relay station 200, and a femto base station 300.
  • Base station 100, relay station 200, and femto base station 300 form macro cell 1, macro cell 2, and femto cell 3, respectively, and are respectively connected between mobile terminal 400-1, mobile terminal 400-2, and mobile terminal 400-3.
  • Wireless communication is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication system according to the first embodiment.
  • the base station is also called a BS (Base Station) or an ABS (Advanced Base Station).
  • the relay station is also called RS (Relay Station) or ARS (Advanced Relay Station).
  • the mobile terminal is also referred to as MS (Mobile Station) or AMS (Advanced Mobile Station).
  • a femto base station is also called a femto BS or a femto ABS.
  • the core network 4 is a backbone network for a wireless communication system managed by a wireless communication carrier.
  • the base station 100 is connected to and communicates with the core network 4 through the communication line 6.
  • the relay station 200 establishes a wireless communication line 7 with the base station 100 and communicates with the core network 4 via the base station 100.
  • the security gateway 5 is a network device for establishing a secure communication path between the core network 4 and the femto base station 300 on a general communication line.
  • the security gateway 5 may be, for example, a VPN (Virtual Private Network) server.
  • the femto base station 300 is connected to and communicates with the core network 4 via the communication line 8 and the security gateway 5.
  • a wireless NW (network) management server 500 is connected to the core network 4 and maintains the operating state of devices in the wireless communication system including the base station 100, the relay station 200, and the femto base station 300, and determines operating parameters. This is a server for wireless communication system management that notifies each device.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the base station 100.
  • the base station 100 includes an upper layer processing unit 101, a wireless MAC processing unit 102, a wireless IF unit 103, and a communication unit 104.
  • the upper layer processing unit 101 performs protocol processing for upper layer communication using this wireless communication system.
  • An example of the upper layer communication protocol is IP (Internet Protocol).
  • IP Internet Protocol
  • the upper layer processing unit 101 communicates with the wireless NW management server 500 to notify the wireless NW management server 500 of the operation state of the base station 100, and to set the operation parameters to be used by the base station 100 to the wireless NW management server Or receive from 500.
  • the wireless MAC processing unit 102 performs processing of a MAC (Media Access Control) layer of a base station defined by the IEEE 802.16m standard.
  • the MAC processing performed by the wireless MAC processing unit 102 includes scheduling, conversion from upper layer packet to MAC PDU (Payload Data Unit) and its reverse conversion, connection management, QoS (Quality of Service) control, route control, network entry processing , Retransmission control, transmission queue management, data transfer processing with the relay station 200, determination of setting of a relay zone used for communication with the relay station 200, and the like.
  • MAC PDU Payment Data Unit
  • QoS Quality of Service
  • the wireless IF (interface) unit 103 performs processing of a PHY (Physical) layer of a base station defined by the IEEE 802.16m standard.
  • the wireless IF unit 103 is connected to the relay station 200 via the wireless communication line 7 and performs wireless communication with the relay station 200.
  • the wireless IF unit 103 is connected to the mobile terminal 400-1 in the macro cell 1 and performs wireless communication with the mobile terminal 400-1.
  • the communication unit 104 is connected to the core network 4 via the communication line 6 and communicates with a device connected to the core network 4.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of relay station 200.
  • the relay station 200 includes an upper layer processing unit 201, a wireless MAC processing unit 202, and a wireless IF unit 203.
  • the upper layer processing unit 201 performs protocol processing for upper layer communication using this wireless communication system. Further, the upper layer processing unit 201 communicates with the wireless NW management server 500 to notify the wireless NW management server 500 of the operation state of the relay station 200 and to set the operation parameters to be used by the relay station 200. Or receive from.
  • the wireless MAC processing unit 202 performs processing of the MAC layer of the relay station defined by the IEEE 802.16m standard.
  • the MAC processing performed by the wireless MAC processing unit 202 includes scheduling, conversion from upper layer packet to MAC PDU and its inverse conversion, connection management, QoS control, route control, network entry processing, retransmission control, transmission queue management, base station Data transfer processing with 100 is included.
  • the wireless IF unit 203 performs processing of the PHY layer of the relay station specified by the IEEE 802.16m standard.
  • the wireless IF unit 203 is connected to the base station 100 via the wireless communication line 7 and performs wireless communication with the base station 100.
  • the wireless IF unit 203 is connected to the mobile terminal 400-2 in the macro cell 2 and performs wireless communication with the mobile terminal 400-2.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the femto base station 300.
  • the femto base station 300 includes an upper layer processing unit 301, a wireless MAC processing unit 302, a wireless IF unit 303, an interference reduction processing unit 304, and a communication unit 305.
  • the upper layer processing unit 301 performs protocol processing for upper layer communication using this wireless communication system.
  • the upper layer processing unit 301 connects to the security gateway 5 through the communication line 8 and establishes a safe communication path with the core network 4. Further, the upper layer processing unit 301 communicates with the wireless NW management server 500 to notify the operating state of the femto base station 300 and receive operating parameters to be used by the femto base station 300.
  • the wireless MAC processing unit 302 performs processing on the MAC layer of the femto base station defined by the IEEE 802.16m standard.
  • the MAC processing performed by the wireless MAC processing unit 302 includes scheduling, conversion from upper layer packet to MAC PDU and vice versa, connection management, QoS control, route control, network entry processing, retransmission control, transmission queue management, etc. It is. Further, based on the information about the relay zone of the relay station 200 held by the interference mitigation processing unit 304, the wireless MAC processing unit 302 uses a radio resource for communication with the mobile terminal 400-3 in a radio resource area corresponding to the relay zone. Is preferentially assigned.
  • the wireless IF unit 303 performs processing of the PHY layer of the femto base station defined by the IEEE 802.16m standard.
  • the wireless IF unit 303 is connected to the mobile terminal 400-3 in the femtocell 3 and performs wireless communication with the mobile terminal 400-3.
  • the interference mitigation processing unit 304 acquires and stores information related to relay zones used by neighboring base stations and relay stations. Further, based on the information, the wireless MAC processing unit 302 is instructed to preferentially use the wireless resource area corresponding to the relay zone.
  • the communication unit 305 is connected to the core network 4 via the communication line 8 and communicates with a device connected to the core network 4.
  • the mobile terminals 400-1 to 400-3 are mobile terminals conforming to the IEEE 802.16m standard. Therefore, detailed description of the mobile terminals 400-1 to 400-3 is omitted.
  • the mobile terminal 400-1 is connected to the base station 100 using radio resources in the access zone or the relay zone, and communicates with the counterpart device via the core network 4.
  • the mobile terminal 400-2 is connected to the relay station 200 with the radio resource in the access zone.
  • the mobile terminal 400-3 is connected to the femto base station 300.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the wireless NW management server 500.
  • the wireless NW management server 500 includes a network management unit 501 and a communication unit 502.
  • the communication unit 502 is connected to the core network 4 and communicates with the base station 100, the relay station 200, and the femto base station 300 via the core network 4.
  • the network management unit 501 acquires and holds the operation state of each station from the base station 100, the relay station 200, and the femto base station 300 through communication using the communication unit 502. In addition, the network management unit 501 determines operation parameters to be used by the base station 100, the relay station 200, or the femto base station 300 as necessary by communication using the communication unit 502, and notifies each station.
  • the operation state held by the network management unit 501 includes information on relay zones used by the base station 100 and the relay station 200, and a list of base stations or relay stations (peripheral stations) around the femto base station 300 (peripheral stations). List).
  • the network management unit 501 notifies the femto base station 300 of information on peripheral stations of the femto base station 300.
  • the information includes information related to the relay zone used in the peripheral station.
  • the femto base station 300 can know the relay zone used by the peripheral station from the information.
  • the IEEE 802.16m standard uses OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) as a multiple access method.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • FIG. 6 is an example of a configuration of a radio frame that is basic in the IEEE 802.16m standard.
  • the frame structure shown in FIG. 6 is used by the base station and the femto base station.
  • One radio frame has a length of 5 milliseconds and is composed of 8 subframes (Sub Frame, SF).
  • FIG. 6 shows a case of TDD (Time Division Duplication), and a radio frame is composed of a DL (Down Link) subframe and a UL (Up Link) subframe.
  • a preamble is arranged in the first DL subframe
  • an SFH Super Frame Header
  • system information such as a frame configuration
  • an A-MAP Advanced MAP
  • A-MAP includes radio resource allocation information in DL subframes and UL subframes.
  • FIG. 7 is an example of a configuration of a radio frame for the relay station.
  • a relay zone is set in the radio frame in order for the base station and the relay station to communicate.
  • the last two DL subframes are used for the DL relay zone, and the last one UL subframe is used for the UL relay zone.
  • the relay station behaves in the same way as a mobile terminal under the base station. That is, the relay station receives downlink data from the base station in the DL relay zone, and the relay station transmits uplink data to the base station in the UL relay zone.
  • An area other than the relay zone is called an access zone, and the relay station moves in the access zone in the same manner as the base station with respect to the mobile terminals under the relay station.
  • the size and position of the relay zone of the relay station are determined by the base station and notified to the relay station using a control message.
  • the base station may communicate with the relay station in the relay zone and simultaneously with the mobile terminal under its control.
  • the operation of the wireless communication system when the wireless NW management server 500 creates the peripheral station list of the femto base station 300 will be described with reference to the sequence diagram shown in FIG. This operation is performed when the femto base station 300 starts operation, when the femto base station 300 registers itself in the wireless NW management server 500, or when the relay zone setting of the relay station 200 is changed. Or when the wireless NW management server 500 determines that the list needs to be updated.
  • the network management unit 501 of the wireless NW management server 500 transmits a scan request message to the femto base station 300 (step S111).
  • the request may include all or part of the following information.
  • ⁇ Frequency band and frequency to be scanned ⁇ Preamble index set to be scanned ⁇ Type of station to be scanned (all or part of the following) -Base station-Relay station-Femto base station-Parameters to be measured (all or part of the following) -RSSI (Receive Signal Strength Indicator) -SINR (Signal-to-Interference-and-Noise Ratio) -CINR (Carrier-to-Interference-and-Noise Ratio) Note that step S111 may be omitted, and the femto base station 300 may spontaneously start the processing after step S112.
  • the wireless MAC processing unit 302 of the femto base station 300 performs a scan for peripheral stations based on the message received in step S111 (step S112). For scanning, a method defined in the IEEE 802.16m standard may be used, or a method other than that may be used.
  • the upper layer processing unit 301 of the femto base station 300 receives the scan result from the wireless MAC processing unit 302, and transmits the scan result to the wireless NW management server 500 (step S113).
  • the scan result may include all or part of the following information.
  • the network management unit 501 of the wireless NW management server 500 receives in step S113
  • the scanned result of the femto base station 300 is stored as a peripheral station list of the femto base station 300 (step S114).
  • the wireless MAC processing unit 102 of the base station 100 determines a relay zone for the relay station 200 (step S121). At that time, the wireless MAC processing unit 102 may determine the size of the relay zone in consideration of the number of users connected to the base station 100 and the relay station 200 and the load status of the base station 100 and the relay station 200. .
  • the wireless MAC processing unit 102 of the base station 100 notifies the wireless MAC processing unit 202 of the relay station 200 of a new relay zone setting based on the IEEE 802.16m standard (step S122).
  • the wireless MAC processing unit 202 of the relay station 200 starts to operate as a relay station of the IEEE 802.16m standard based on the relay zone setting received in step S122 (step S123). Specifically, the relay station 200 communicates with the upper base station 100 in the newly set relay zone, and communicates with the mobile terminal 400-2 in the newly set access zone.
  • the upper layer processing unit 101 of the base station 100 transmits the relay zone setting for the relay station 200 determined in step S121 to the wireless NW management server 500 (step S124).
  • the transmitted message may include all or part of the following information.
  • -Relay station 200 identifier-Preamble index used by the relay station 200-DL access zone maximum transmission output of the relay station 200-DL access zone transmission output of the relay station 200-UL relay zone maximum transmission output of the relay station 200-Relay station 200 UL relay zone transmission output size and position of relay zone used by relay station 200 R-TTI (Relay Transmit to Receive Transition Interval) used by relay station 200 -R-RTI (Relay Receive to transmit Transition Interval) used by relay station 200
  • the wireless NW management server 500 sends information related to the relay zone of the peripheral station of the femto base station 300 (in this embodiment, the relay station 200) to the femto base station 300.
  • the operation of the wireless communication system when notifying will be described. This operation is performed when the relay zone for the relay station 200 is determined by the base station 100, when the wireless NW management server 500 creates a peripheral list of the femto base station 300, or when the wireless NW management server 500 is operated by the femto base. This is performed when it is determined that it is necessary to notify the station 300 of the information.
  • the network management unit 501 of the wireless NW management server 500 determines whether it is effective for the femto base station 300 to use the relay zone preferentially (step S131).
  • the determination method when a relay station using a relay zone is included in the peripheral station list of the femto base station 300 (in this embodiment, the relay station 200 corresponds to this), the femto base station 300 It may be determined that the preferential use of the relay zone is effective.
  • a relay station using a relay zone is included in the scan result of the femto base station 300, and either or both of RSSI and SINR of the relay station 200 in the femto base station 300 are When exceeding or falling below a preset threshold value, it may be determined that preferential use of the relay zone by the femto base station 300 is effective.
  • the network management unit 501 of the wireless NW management server 500 determines in step S131 that the preferential use of the relay zone by the femto base station 300 is valid, the network management unit 501 transmits parameters related to the relay zone of the peripheral station to the femto base station 300.
  • the parameter transmitted to the femto base station 300 may include all or part of the information stored in step S125 regarding the peripheral station. Note that when there are a plurality of base stations or relay stations using a relay zone in the peripheral station list of the femto base station 300, parameters related to the relay zone transmitted to the femto base station 300 are relays of those multiple stations. It may be a union of zones or a product set. Further, this parameter may be transmitted not only to the femto base station 300 but also to either or one of the base station 100 and the relay station 200.
  • the interference reduction processing unit 304 of the femto base station 300 stores the parameter notified in step S132 (step S133). At that time, the interference mitigation processing unit 304 notifies the wireless MAC processing unit 302 that the relay zone of the peripheral station has been changed.
  • the operation of the femto base station 300 when the femto base station 300 allocates radio resources for communication to the mobile terminal 400-3 will be described with reference to FIG.
  • This operation is performed by the femto base station 300 for radio resource allocation (schedule) of each radio frame.
  • the operation described here is applicable to both uplink and downlink.
  • radio resource allocation for downlink communication will be described as an example.
  • the wireless MAC processing unit 302 of the femto base station 300 confirms whether there is unscheduled data addressed to the mobile terminal 400-3, that is, data to which no wireless resource is allocated (step S141). If there is no such data, the wireless MAC processing unit 302 ends the process.
  • the data is information that is delivered to the mobile terminal 400-3 by consuming radio resources, and includes a control MAC PDU including a control message, a data MAC PDU including user data, and control information.
  • IE Information Element
  • the wireless MAC processing unit 302 selects data to be scheduled when there is unscheduled data in step S141 (step S142). Note that the data selected here is referred to as schedule target data.
  • the wireless MAC processing unit 302 checks whether there is a free wireless resource that can be allocated to the schedule target data in the subframe corresponding to the DL relay zone of the relay station 200 (step S143). At this time, the wireless MAC processing unit 302 acquires the size and position of the relay zone of the relay station 200 from the interference mitigation processing unit 304, and identifies the subframe corresponding to the DL relay zone.
  • the wireless MAC processing unit 302 allocates an empty resource in the subframe corresponding to the DL relay zone of the relay station 200 to the schedule target data (step S144).
  • step S143 the wireless MAC processing unit 302 checks whether there is a free resource that can be allocated to the schedule target data in the subframe corresponding to the DL access zone of the relay station 200 (step S145). ).
  • the wireless MAC processing unit 302 allocates a free resource in a subframe corresponding to the DL access zone of the relay station 200 to the schedule target data (step S146).
  • the wireless MAC processing unit 302 determines that scheduling target data cannot be scheduled for the current wireless frame when there is no free resource in step S145 (step S147).
  • step S144 After execution of step S144, step S146, and step S147, the wireless MAC processing unit 302 repeats the process of step S141.
  • the femto base station 300 acquires the setting information of the relay zone used by the relay station 200 that is a peripheral station, and is indicated in the setting information.
  • the radio resource of the subframe corresponding to the relay zone is preferentially used for communication with the mobile terminal 400-3. Therefore, it is possible to reduce interference between the macro cell 1 by the base station 100, the macro cell 2 by the relay station 200, and the femto cell 3 by the femto base station 300.
  • the relay station 200 is not communicating with the mobile terminal 400-2 because the relay station 200 receives data from the base station 100 in the DL relay zone, and the communication between the femto base station 300 and the mobile terminal 400-3. This is because no interference occurs between the communication between the relay station 200 and the mobile terminal 400-2.
  • relay station 200 is not communicating with mobile terminal 400-2 because it transmits data to base station 100, and communication between femto base station 300 and mobile terminal 400-3; This is because no interference occurs between the relay station 200 and the communication between the mobile terminal 400-2.
  • the amount of radio resources used in the subframe corresponding to the access zone is Since the number of subframes is reduced compared with the case where the subframes are not used preferentially, it is possible to reduce interference in subframes corresponding to the access zone.
  • the example which has one mobile terminal in each of the base station 100, the relay station, and the femto base station 300 was shown as a radio
  • the number of mobile terminals connected to the base station 100, the relay station 200, and the femto base station 300 may be different, and the number may be zero or two or more.
  • the number of relay stations 200 is one, that is, a wireless communication system in which the base station 100 to the mobile terminal are two hops is illustrated.
  • the present invention is not limited to this.
  • the femto base station 300 determines whether it is effective for the femto base station 300 to preferentially use the relay zones of the neighboring base station 100 and the relay station 200.
  • geographical information of the base station 100, the relay station 200, and the femto base station 300 may be used.
  • geographical information the latitude, longitude, altitude, etc. of each station may be used.
  • information on whether it is installed outdoors or indoors, and information on attenuation by a building may be used when indoors.
  • the wireless NW management server 500 calculates the distance between the base station 100 and the relay station 200 and the femto base station 300 based on the geographical information, and the femto base station gives priority to the relay zone by comparing the value with a threshold value. It may be determined whether or not it is effective to use for the above.
  • the wireless NW management server 500 may calculate propagation loss and interference amount between the base station 100 and the relay station 200 and the femto base station 300 based on the geographical information, and compare the value with a threshold value. Good.
  • the threshold value may be given to the wireless NW management server 500 in advance, or may be automatically calculated based on information collected from within the wireless communication system.
  • the geographical information may be given to the wireless NW management server 500 by a system administrator or may be automatically acquired by the wireless NW management server 500.
  • GPS Global Positioning System
  • These pieces of information may be set in each station and notified to the wireless NW management server 500 via the core network 4 or may be set in the wireless NW management server 500 in advance.
  • the femto base station 300 determines whether it is effective for the femto base station 300 to preferentially use the relay zones of the neighboring base station 100 and the relay station 200.
  • An example using scan results was shown.
  • the present invention is not limited to this.
  • the determination criteria may include the type and performance of the antenna used by the neighboring relay station 200 in the relay zone. Examples of antenna types include an omni antenna, a directional antenna, and a sector antenna. Examples of antenna performance include gain and directivity.
  • the wireless NW management server 500 sets the relay zone to the femto base station 300 only when the relay station 200 around the femto base station 300 uses a highly directional antenna for communication with the base station 100 in the relay zone. May be determined to be effective to use preferentially.
  • Wireless NW management server 500 estimates the amount of interference in the relay zone between relay station 200 and femto base station 300 by combining the geographical information and information on the antenna used by relay station 200, and the estimation result It may be determined whether it is effective for the femto base station 300 to use the relay zone preferentially.
  • the wireless NW management server 500 determines whether it is effective for the femto base station 300 to preferentially use the relay zones of the neighboring base stations 100 and the relay stations 200.
  • An example to do is shown.
  • the present invention is not limited to this.
  • the determination may be performed by any of the base station 100, the relay station 200, and the femto base station 300, or may be performed by sharing the processing among a plurality of apparatuses. This can be realized by communicating information necessary for determination between the devices.
  • the determination may be performed by a femto gateway (not shown) that is a device that manages the femto base station 300.
  • a femto gateway (not shown) that is a device that manages the femto base station 300. This can be realized by providing the femto gateway with the function of the network management unit 501 of the wireless NW management server 500 and communicating information necessary for determination between the femto gateway and each device.
  • the femto base station 300 may acquire information regarding the relay zones of the surrounding base station 100 and the relay station 200 from the femto gateway.
  • the radio communication system exemplified in the first embodiment has a special condition for selecting the schedule target data in step S142. I have not let it.
  • the present invention is not limited to this.
  • a priority may be given to each type of data, and schedule target data may be selected according to the priority.
  • the wireless MAC processing unit 302 of the femto base station 300 may preferentially select the control MAC PDU or IE.
  • the femto base station 300 allocates radio resources for communication to the mobile terminal 400-3, if it is not allocated to a subframe corresponding to a relay zone.
  • An example of assigning to corresponding subframes is shown.
  • the present invention is not limited to this.
  • the radio resource of the subframe corresponding to the relay zone cannot be allocated to the mobile terminal 400-3, the processing target schedule data cannot be scheduled in the radio frame currently being processed. You may judge.
  • communication between the femto base station 300 and the wireless NW management server 500 is performed using the communication line 8 connected to the core network 4 via the security gateway 5. Is not limited to this.
  • the femto base station 300 may establish a wireless communication link with the base station 100 or the relay station 200 and communicate with the wireless NW management server 500 via the wireless communication link. This can be realized by the femto base station 300 temporarily stopping communication with the mobile terminal 400-3 and communicating with the base station 100 or the relay station 200 during that time. At that time, the femto base station 300 may directly acquire information regarding the base station 100 and the relay station 200 from the base station 100 and the relay station 200 instead of from the wireless NW management server 500. The information includes relay zone information for the relay station 200.
  • the peripheral station 300 determines whether the peripheral station is a base station or a relay station in order to determine whether the information should be acquired from the peripheral station, the peripheral station is a relay station.
  • the relay zone information may be acquired from the relay station.
  • the base station 100 and the relay station 200 may notify which type the own station is.
  • the femto base station 300 may determine the type of the peripheral station based on the identifier of the peripheral station or the preamble index used.
  • a femto base station 300 is a station that reduces interference by preferentially using subframes corresponding to relay zones of neighboring base stations and relay stations.
  • the present invention is not limited to this.
  • a base station 100-2 (not shown) that forms another macro cell in the vicinity of the macro cell 1 or the macro cell 2 and does not have a relay station under its control performs the operation for reducing interference according to the present invention. May be. This is because the base station 100-2 has a function corresponding to the interference mitigation processing unit 304 of the femto base station 300, and the base station 100-2 performs the operation of the femto base station 300 described with reference to FIGS. This can be achieved.
  • the base station 100 determines the size of the relay zone of the relay station 200.
  • the wireless NW management server 500 may determine. This is because the base station 100 and the relay station 200 notify the wireless NW management server 500 of the number of users and the load status, and the network management unit 501 of the wireless NW management server 500 sets the relay zone for the relay station 200 based on such information. This can be realized by determining the size and notifying the base station 100 of the size.
  • the femto base station 300 acquires information related to the relay zone of the relay station 200, and is used for communication with the mobile terminal 400-3 preferentially in a subframe corresponding to the relay zone.
  • An example of allocating resources was given.
  • the present invention is not limited to this.
  • the femto base station 300 may preferentially allocate radio resources used for communication with the mobile terminal 400-3 from a later subframe.
  • the start time of the radio frame used by the femto base station 300 is synchronized with the start time of the radio frame used by the base station 100 and the relay station.
  • the femto base station 300 may set the start position of the relay zone of the relay station 200 as the start position of its own radio frame.
  • the femto base station 300 may use the radio frame start position as the DL relay zone start time or DL access zone end time of the relay station 200.
  • interference between the downlink control signal (preamble, SFH, etc.) transmitted by the femto base station 300 at the beginning of the radio frame and the macro cell 2 can be reduced, and the reception quality of the downlink control signal at the mobile terminal 400-3 can be reduced. Can be improved.
  • the femto base station performs different power control in a subframe corresponding to the access zone and a subframe corresponding to the relay zone. I do.
  • the configuration of the wireless communication system according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
  • the configurations of the base station 100, the relay station 200, the femto base station 300, and the wireless NW management server 500 in the wireless communication system according to the second embodiment are the same as those in the first embodiment shown in FIGS. Is the same.
  • the operation when the wireless NW management server 500 creates the peripheral station list of the femto base station 300 in the wireless communication system according to the second embodiment is the same as the operation of the wireless communication system according to the first embodiment shown in FIG. The same.
  • the operation when the relay zone for the relay station 200 is determined by the base station 100 in the wireless communication system according to the second embodiment is the same as the operation of the wireless communication system according to the first embodiment shown in FIG. .
  • the wireless network management server 500 when the wireless network management server 500 notifies the femto base station 300 of information related to the relay zone of the peripheral station of the femto base station 300 (in this embodiment, the relay station 200). As shown in FIG. 12, the operation is partially different from the operation of the wireless communication system according to the first embodiment shown in FIG.
  • the network management unit 501 of the wireless NW management server 500 selects the following values (A) and (B) to be used by the femto base station 300 (step S134). These values may be given to the network management unit 501 in advance, or may be calculated based on the information collected from the base station 100 and the relay station 200 obtained in step S124.
  • (A) and (B) may be determined so as to suppress interference with the signal to be transmitted. Generally, (B) is set to a value larger than (A).
  • step S135 the network management unit 501 of the wireless NW management server 500 is the transmission power to be used by the femto base station 300 selected in step S134 in addition to the parameter notified in step S132 of the first embodiment.
  • (A) and (B) are also transmitted as parameters to the femto base station 300 (step S135).
  • step S136 the interference reduction processing unit 304 of the femto base station 300 is the transmission power to be used by the femto base station 300 notified in step S135 in addition to the operation in step S133 of the first embodiment (A). And (B) are set in the wireless MAC processing unit 302. Thereafter, the wireless MAC processing unit 302 of the femto base station 300 notifies the transmission output in the subframe corresponding to the DL access zone of the relay station 200 and the transmission output in the subframe corresponding to the DL relay zone of the relay station 200 in step 132.
  • the wireless IF unit 303 is controlled so as to have the values (A) and (B).
  • the femto base station 300 acquires the setting of the relay zone used by the relay station 200 that is a peripheral station, and the sub-corresponding to the access zone.
  • the relay zone used by the relay station 200 that is a peripheral station
  • the sub-corresponding to the access zone By changing the transmission power between the frame and the subframe corresponding to the relay zone, it is possible to reduce interference between the macro cell 1 and the macro cell 2 and the femto cell 3 and to improve the system performance.
  • the transmission power of the femto base station 300 can be increased in consideration of the relatively small influence on the transmission.
  • a higher efficiency MCS Modulation and Coding Scheme
  • System performance can be improved.
  • the femto base station 300 uses different transmission powers in the subframe corresponding to the DL access zone and the subframe corresponding to the DL relay zone.
  • the present invention is not limited to this.
  • the femto base station 300 performs transmission power control of the mobile terminal 400-3 using different estimated interference amounts in a subframe corresponding to the UL access zone and a subframe corresponding to the UL relay zone. Also good. This is because the femto base station 300 calculates the estimated interference amount for each of the subframe corresponding to the UL access zone and the subframe corresponding to the UL relay zone, or uses each preset value. realizable.
  • the transmission power to be used by the femto base station 300 in the subframe corresponding to the DL access zone and the subframe corresponding to the DL relay zone is used as the network management unit 501 of the wireless NW management server 500.
  • An example of selecting is shown. However, the present invention is not limited to this. As another example, the femto base station 300, the base station 100, or the relay station 200 may perform the selection. This can be realized by communicating information necessary for selection between apparatuses.
  • the femto base station when the femto base station operates in the area of the relay station as shown in FIG. 1, the femto base station gives priority to the subframe corresponding to the relay zone for communication with the mobile terminal. Use it to reduce interference.
  • the femto base station when the femto base station operates in the area of the base station as shown in FIG. 13, the femto base station corresponds to a relay zone for communication with the mobile terminal. Interference is reduced by preferentially using the subframe to be used.
  • communication between the femto base station 300 and the mobile terminal 400-3 and communication between the base station 100 and the relay station 200 may interfere with each other in a subframe corresponding to the DL relay zone. Further, there is a possibility that the communication between the femto base station 300 and the mobile terminal 400-3 and the communication between the base station 100 and the mobile terminal 400-1 interfere with each other. Therefore, in the third embodiment, in order to determine whether it is effective for the femto base station to preferentially use the subframe corresponding to the relay zone, in addition to the information used in the determination in the first embodiment, Additional information is needed.
  • the radio communication system according to the third embodiment shown in FIG. 13 is different from the radio communication system according to the first embodiment shown in FIG. 1 in that the femto base station 300 is in the macro cell 1 served by the base station 100. It is a point that is arranged. Since the configuration of the wireless communication system according to the third embodiment other than that point is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the configurations of the base station 100, the relay station 200, the femto base station 300, and the wireless NW management server 500 of the wireless communication system according to the third embodiment are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. It is.
  • the operation when the wireless NW management server 500 creates the peripheral station list of the femto base station 300 in the wireless communication system according to the third embodiment is the same as the operation of the wireless communication system according to the first embodiment shown in FIG. The same.
  • the operation when the relay zone for the relay station 200 is determined by the base station 100 in the wireless communication system according to the third embodiment is the wireless communication system according to the first embodiment shown in FIG. Is the same as the operation.
  • the upper layer processing unit 101 of the base station 100 further includes both or one of the following information in the message transmitted to the wireless NW management server 500. Whether the base station 100 also uses the relay zone for communication with the mobile terminal 400-1 or not. Whether the base station 100 uses interference avoidance technology for communication with the relay station 200 in the relay zone Interference avoidance technology An example of this is beam forming.
  • the wireless NW management server 500 when the wireless NW management server 500 notifies the femto base station 300 of information related to the relay zone of the peripheral station of the femto base station 300 (in this embodiment, the relay station 200).
  • the operation is the same as that of the wireless communication system according to the first embodiment shown in FIG.
  • step S131 the network management unit 501 of the wireless NW management server 500 determines whether or not preferential use of the relay zone by the femto base station 300 is valid (step S131).
  • the femto base station 300 it may be determined that the preferential use of the relay zone is effective.
  • the base station using the relay zone is included in the result of scanning the peripheral stations of the femto base station 300, and the RSSI (Received Signal Strength of the base station 100 in the femto base station 300 is included.
  • Preferential use of the relay zone by the femto base station 300 is effective depending on the result of comparison between one or both of an indicator (Indicator) and SINR (Signal-to-Interference and Noise power Ratio) and a predetermined threshold. It may be determined whether or not there is.
  • the RSSI or SINR exceeds the threshold, it is determined that the preferential use of the relay zone by the femto base station 300 is effective, and the RSSI or SINR. If it is below the threshold value, it may be determined that the preferential use of the relay zone by the femto base station 300 is effective.
  • the network management unit 501 may use as an additional determination condition that the base station 100 does not use the relay zone for communication with the mobile terminal 400-1. For example, if the base station 100 does not use the relay zone for communication with the mobile terminal 400-1, it is considered that interference in the relay zone is unlikely to occur, and therefore the femto base station 300 preferentially uses the relay zone. You may judge that it is effective.
  • the network management unit 501 may use as an additional determination condition that the base station 100 uses an interference avoidance technique such as beamforming for communication with the relay station 200 in the relay zone. For example, if the base station 100 uses an interference avoidance technique such as beamforming for communication with the relay station 200 in the relay zone, it is considered that interference in the relay zone is unlikely to occur, so the relay zone by the femto base station 300 It may be determined that the preferential use of is effective.
  • an interference avoidance technique such as beamforming for communication with the relay station 200 in the relay zone.
  • the wireless MAC processing unit 302 of the femto base station 300 determines channel quality in each of the subframe corresponding to the access zone and the subframe corresponding to the relay zone based on the notified relay zone information. By measuring and comparing the two, it may be confirmed whether the preferential use of the relay zone area is effective. Then, the wireless MAC processing unit 302 of the femto base station 300 determines the wireless resource for the mobile terminal 400-3 described with reference to FIG. 11 only when it is determined that the preferential use of the relay zone area is valid. Allocation processing may be executed.
  • the channel quality measurement may be performed by the radio IF unit 303 of the femto base station 300 or the radio IF unit of the mobile terminal 400-3.
  • the radio IF unit of the mobile terminal 400-3 measures the channel quality
  • the radio MAC processing unit 302 of the femto base station 300 transmits a measurement instruction message specifying the measurement target area to the mobile terminal 400-3, and the result is displayed. By receiving it, the channel quality can be known.
  • the operation of the femto base station 300 when the femto base station 300 allocates radio resources for communication to the mobile terminal 400-3 in the radio communication system according to the third embodiment is as shown in FIG.
  • the operation is the same as that of the wireless communication system according to the embodiment.
  • the femto base station 300 even when the femto base station 300 exists in the area of the base station 100, the femto base station 300 has subframes corresponding to the relay zone.
  • the femto base station 300 By preferentially using radio resources for communication with the mobile terminal 400-3, it is possible to reduce interference between the macro cell 1, the macro cell 2, and the femto cell 3.
  • the femto base station 300 preferentially uses the radio resource of the subframe corresponding to the relay zone for communication with the mobile terminal 400-3.
  • the invention is not limited to this.
  • the femto base station 300 may perform different transmission power control in a subframe corresponding to the access zone and a subframe corresponding to the relay zone.
  • the relay station 200 exists and the relay zone is set and used between the base station 100 and the relay station 200 as a radio
  • the base station 100 may virtually set a relay zone. According to this, even when the relay station 200 does not exist under the control of the base station 100, the femtocell 3 preferentially uses the relay zone as shown in each embodiment of the present invention, so that the macrocell 1 and the femto Interference between the cells 3 can be reduced.
  • the base station 100 to which the relay station 200 is not connected constitutes a virtual relay zone and notifies the wireless NW management server 500 (step S124).
  • the base station 100 may additionally notify information indicating that the relay zone is virtual.
  • the network management unit 501 of the wireless NW management server 500 may use, as an additional determination condition, the base station 100 that the relay zone is virtual.
  • the base station 100 preferentially allocates radio resources used for communication with the mobile terminal 400-1 within an area (virtual access zone) other than the virtual relay zone.
  • the present invention is not limited to this, and may be applied to a wireless communication system based on other standards.
  • the present invention may be applied to a wireless communication system standardized by 3GPP (Third Generation Partnership Project).
  • the wireless communication system according to the fourth embodiment has the following correspondence relationship with the configuration of the first embodiment shown in FIG.
  • NodeB 1 is an NB (NodeB), an eNodeB (eNB), a macro NB, or a macro eNB in FIG.
  • the relay station 200 in FIG. 1 is an RN (Relay Node) in this embodiment.
  • the femto base station 300 in FIG. 1 is a home NB or a home eNB in this embodiment.
  • the mobile terminals 400-1 to 3 in FIG. 1 are UE (User Equipment) in this embodiment.
  • the security gateway 5 in FIG. 1 is a femto gateway in this embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14 shows an example in which the technology applied to the first embodiment is applied to 3GPP LTE.
  • the wireless communication system according to the present embodiment includes an NB 100, an RN 200, and a home NB 300.
  • the NB 100, the RN 200, and the home NB 300 form a macro cell 1, a macro cell 2, and a femto cell 3, respectively, and perform bidirectional wireless communication between the mobile terminal 400-1, the mobile terminal 400-2, and the mobile terminal 400-3, respectively. .
  • the relay zone for the relay station 200 in the first embodiment is a subframe used by the RN 200 to communicate with the NB 100 in the wireless communication system according to the fourth embodiment.
  • the subframe may be, for example, an MBMS (Multimedia Broadcast and Multicast Service) Single Frequency Network (MBSFN) subframe of the base station 100.
  • MBMS Multimedia Broadcast and Multicast Service
  • MMSFN Single Frequency Network
  • the operation of the wireless communication system according to the fourth embodiment is the same as the operation of the wireless communication system according to the first embodiment described with reference to FIGS.
  • the correspondence between each device is as described above.
  • the wireless communication system according to the fourth embodiment may perform the following.
  • the wireless communication system uses RSRP (Reference Signal Received Power) and RSRQ (Reference Signal Received Quality) as measurement parameters used when the wireless NW management server 500 creates a peripheral station list of the home NB 300. May be used.
  • RSRP Reference Signal Received Power
  • RSRQ Reference Signal Received Quality

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

　第１の通信局は、マルチホップ無線通信の通信路において上位局あるいは下位局と接続し、所定の無線リソース内の上位局あるいは下位局と無線通信するためのリレー領域とは異なる、その無線リソース内のアクセス領域で移動端末と無線通信する。第２の通信局は、そのマルチホップ無線通信の通信路とは異なる通信路を構成し、無線リソースを使って移動端末と無線通信を行うことが可能であり、その無線リソース内のリレー領域を示す情報を取得する。

Description

無線通信システム、基地局、および無線通信システム制御方法
　本発明は基地局および中継局を含む無線通信システムに関する。
　無線通信システムの一種としてマルチホップ無線通信システムがある。マルチホップによる通信はリレーによる通信とも言われる。
　マルチホップ無線通信システムは、カバレッジ拡大やスループット向上および不感地対策を目的として、無線通信システムの基地局と移動端末の間に１つまたは複数の中継局を配置したものである。マルチホップ無線通信システムでは、基地局から移動端末へのパケットは、基地局からいったん中継局へ送信され、その後、中継局から移動端末へ送信される。同様に、移動端末から基地局へのパケットは、移動端末からいったん中継局へ送信され、その後、中継局から基地局へ送信される。
　マルチホップ無線通信システムによるデータ中継を実現するための方法の一つとして、無線フレームをアクセスゾーンとリレーゾーン（リレー領域、中継領域）に時分割する方法がある。アクセスゾーンにおいては、基地局および中継局はそれぞれ自局配下の移動端末と通信を行う。一方、リレーゾーンにおいては、基地局は配下の中継局および移動端末と通信を行い、中継局は上位の基地局もしくは中継局（上位局）と通信を行う。また、基地局と移動端末の間に中継局が２つ以上存在する場合には、リレーゾーンにおいては、中継局はその配下の中継局との通信も行う。ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ　Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ａｃｃｅｓｓ）システムに基づくマルチホップ無線通信システムの一例が、特許文献１に例示されている。
　近年、無線通信システムにおいてフェムトセル（Ｆｅｍｔｏ　Ｃｅｌｌ）が利用されつつある。フェムトセルによる無線通信システムは、一般的な基地局や中継局が提供するセル（マクロセルと呼ぶ）よりも狭い範囲に対して、フェムト基地局により無線通信サービスを提供する。フェムト基地局は、主にビル内などのマクロセルの電波が届きにくい場所やマクロセルの外に設置され、マクロセルによる無線通信サービスを補完するために用いられる。
特開２００８－１１８６５９号公報
　フェムト基地局は、周辺のマクロセルと同じ無線周波数を用いて無線通信サービスを提供するよう構成されうる。そのような構成の場合、マクロセルとフェムトセルの間で干渉が発生し、サービス品質が低下する恐れがある。ＷｉＭＡＸを高速化するための検討が行われているＩＥＥＥ８０２．１６ｍ　ＴＧにおいては、フェムトセルの干渉を低減することが議論されている段階である（非特許文献１参照）。
　マクロセルとフェムトセルの間で干渉が発生する原因は、マクロ基地局およびフェムト基地局がそれぞれ他方が使用している無線リソースを認識しないため、同じ無線リソースを使って異なる通信を行おうとするからである。ただし、マクロ基地局が中継局である場合、当該中継局はリレー領域においてはフェムト基地局と大きな干渉の発生するような通信を行わない。
　本発明の目的は、無線通信システムにおいてフェムト基地局が周辺のマクロセルで使用されるリレー領域を考慮することを可能にする技術を提供することである。
　上記目的を達成するために、本発明の無線通信システムは、
　マルチホップ無線通信の通信路において上位局あるいは下位局と接続し、所定の無線リソース内の前記上位局あるいは前記下位局と無線通信するためのリレー領域とは異なる、該無線リソース内のアクセス領域で移動端末と無線通信する第１の通信局と、
　前記マルチホップ無線通信の通信路とは異なる通信路を構成し、前記無線リソースを使って移動端末と無線通信を行うことが可能であり、該無線リソース内の前記リレー領域を示す情報を取得する第２の通信局と、を有している。
　本発明の基地局は、マルチホップ無線通信の通信路において上位局あるいは下位局と接続し、所定の無線リソース内の前記上位局あるいは前記下位局と無線通信するためのリレー領域とは異なる、該無線リソース内のアクセス領域で移動端末と無線通信する通信局のセル内または近隣にセルを形成し、前記マルチホップ無線通信の通信路とは異なる通信路を構成する基地局であって、
　前記無線リソースを使って移動端末と無線通信を行う無線通信処理手段と、
　前記無線リソース内の前記リレー領域を示す情報を取得する制御手段と、を有している。
　本発明の無線通信システム制御方法は、
　マルチホップ無線通信の通信路において上位局あるいは下位局と接続する第１の通信局が、所定の無線リソース内の前記上位局あるいは前記下位局と無線通信するためのリレー領域とは異なる、該無線リソース内のアクセス領域で移動端末と無線通信し、
　前記マルチホップ無線通信の通信路とは異なる通信路を構成し、前記無線リソースを使って移動端末と無線通信を行うことが可能な第２の通信局が、該無線リソース内の前記リレー領域を示す情報を取得するものである。
本発明の第１および第２の実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。 基地局１００の構成を示すブロック図である。 中継局２００の構成を示すブロック図である。 フェムト基地局３００の構成を示す図である。 無線ＮＷ管理サーバ５００の構成を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格において基地局およびフェムト基地局が使用する無線フレーム構成の一例を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格において基地局および中継局が使用する無線フレーム構成の一例を示す図である。 第１、第２および第３の実施形態による無線通信システムにおいて、無線ＮＷ管理サーバ５００がフェムト基地局３００の周辺局リストを作成する際の、無線通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。 第１、第２および第３の実施形態による無線通信システムにおいて、中継局２００に対するリレーゾーンが基地局１００により決定された際の、無線通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。 第１および第３の実施形態による無線通信システムにおいて、無線ＮＷ管理サーバ５００がフェムト基地局３００の中継局２００のリレーゾーンに関する情報をフェムト基地局３００に通知する際の、無線通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。 第１および第３の実施形態による無線通信システムにおいて、フェムト基地局３００が移動端末４００－３に対し通信のための無線リソース割り当てを行う際の、フェムト基地局３００の動作の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態による無線通信システムにおいて、無線ＮＷ管理サーバ５００がフェムト基地局３００の中継局２００のリレーゾーンに関する情報をフェムト基地局３００に通知する際の、無線通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。 本発明の第３の実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。
　本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
　本実施形態としては基地局と移動端末の間に中継局を配置してマルチホップ通信を行うＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格に基づくＷｉＭＡＸシステムが例示される。
　まず、本発明の各実施形態に共通する構成および動作の概要について説明する。
　本発明の実施形態としては、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格に基づく基地局とＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格に基づく移動端末の間に、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格に基づく中継局を配置してマルチホップ通信を行うとともに、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格に基づくフェムト基地局が中継局もしくは基地局のエリア内に配置されたＷｉＭＡＸシステムが例示される。なお、本実施形態において基地局と言った場合は、フェムトセルを形成するフェムト基地局ではない基地局を指す。
　基地局、中継局およびフェムト基地局を含むＷｉＭＡＸシステムは基本的にはＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格のシステムであるが、本発明の実施形態による通信を行うための機能を基地局、中継局およびフェムト基地局に備えている。
　本システムでは、フェムト基地局は周辺の基地局や中継局が使用しているリレーゾーンに関する情報を取得する。これにより、フェムト基地局は周辺の基地局や中継局のアクセス領域に比べて干渉が生じにくいリレー領域を認識でき、それを考慮した動作が可能になる。例えば、干渉の生じる程度が異なるリレーゾーンとアクセスゾーンを区別した制御を行えば、干渉を良好に軽減してシステムの性能を向上させることができる。
　例えば、フェムト基地局は、当該情報を基にリレーゾーンに相当する無線リソース領域をアクセスゾーンに相当する無線リソース領域よりも優先的に使用することで、周辺の基地局や中継局がサービスを提供しているマクロセルとの干渉を軽減する。フェムト基地局によるリレーゾーンに相当する無線リソース領域の優先的利用には、当該領域への優先的なスケジューリングや送信電力割り当てが含まれる。
　以上説明した技術を実際のＷｉＭＡＸシステムに適用しようとした場合、様々な実施形態を採用することができる。以下、その中のいくつかの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
　（第１の実施形態）
　第１の実施形態による無線通信システムは、フェムト基地局が配下の移動端末との通信に使用する無線リソースの割り当てをリレーゾーンに相当する無線リソース領域に対して優先的に行うことで、マクロセルとフェムトセルの干渉を軽減する。
　まず、第１の実施形態の構成について説明する。
　図１は、第１の実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。図１を参照すると、無線通信システムは、基地局１００と中継局２００とフェムト基地局３００とを有する。基地局１００と中継局２００とフェムト基地局３００はそれぞれマクロセル１とマクロセル２とフェムトセル３を形成し、それぞれ移動端末４００－１と移動端末４００－２と移動端末４００－３との間で双方向の無線通信を行う。
　基地局はＢＳ（Ｂａｓｅ　Ｓｔａｔｉｏｎ）もしくはＡＢＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｂａｓｅ　Ｓｔａｔｉｏｎ）とも呼ばれる。中継局はＲＳ（Ｒｅｌａｙ　Ｓｔａｔｉｏｎ）もしくはＡＲＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｒｅｌａｙ　Ｓｔａｔｉｏｎ）とも呼ばれる。移動端末はＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ　Ｓｔａｔｉｏｎ）もしくはＡＭＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｓｔａｔｉｏｎ）とも呼ばれる。フェムト基地局はフェムトＢＳもしくはフェムトＡＢＳとも呼ばれる。
　コアネットワーク４は無線通信事業者により管理される無線通信システムのためのバックボーンネットワークである。基地局１００は通信回線６を通じてコアネットワーク４と接続し通信する。中継局２００は、基地局１００との間に無線通信回線７を確立し、基地局１００を介してコアネットワーク４と通信する。セキュリティゲートウェイ５は、一般の通信回線上でコアネットワーク４とフェムト基地局３００との間に安全な通信経路を確立するためのネットワーク装置である。セキュリティゲートウェイ５は、例えばＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）サーバであってもよい。フェムト基地局３００は、通信回線８およびセキュリティゲートウェイ５を介して、コアネットワーク４と接続し通信する。
　無線ＮＷ（ネットワーク）管理サーバ５００はコアネットワーク４に接続され、基地局１００と中継局２００とフェムト基地局３００とを含む無線通信システム内の装置の動作状態を保持したり、動作パラメータを決定して各装置に通知したりする無線通信システム管理用のサーバである。
　図２は、基地局１００の構成を示すブロック図である。基地局１００は、上位レイヤ処理部１０１と、無線ＭＡＣ処理部１０２と、無線ＩＦ部１０３と、通信部１０４と、を具備している。
　上位レイヤ処理部１０１は、本無線通信システムを用いた上位レイヤ通信のプロトコル処理を行う。上位レイヤ通信プロトコルの例としては、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が挙げられる。また、上位レイヤ処理部１０１は、無線ＮＷ管理サーバ５００と通信を行い、基地局１００の動作状態を無線ＮＷ管理サーバ５００に通知したり、基地局１００が使用すべき動作パラメータを無線ＮＷ管理サーバ５００から受信したりする。
　無線ＭＡＣ処理部１０２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格で規定される基地局のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）層の処理を行う。無線ＭＡＣ処理部１０２が行うＭＡＣ処理には、スケジューリング、上位レイヤパケットからＭＡＣ　ＰＤＵ（Ｐａｙｌｏａｄ　Ｄａｔａ　Ｕｎｉｔ）への変換およびその逆変換、コネクション管理、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御、経路制御、ネットワークエントリ処理、再送制御、送信キュー管理、中継局２００との間のデータ転送処理、中継局２００との通信に使用するリレーゾーンの設定の決定等が含まれる。
　無線ＩＦ（インタフェース）部１０３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格で規定される基地局のＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ）層の処理を行う。無線ＩＦ部１０３は、無線通信回線７を介して中継局２００と接続され、中継局２００と無線通信を行う。また、無線ＩＦ部１０３は、マクロセル１内の移動端末４００－１と接続され、移動端末４００－１と無線通信を行う。
　通信部１０４は、通信回線６を介してコアネットワーク４に接続され、コアネットワーク４に接続された装置と通信する。
　図３は、中継局２００の構成を示すブロック図である。中継局２００は、上位レイヤ処理部２０１と、無線ＭＡＣ処理部２０２と、無線ＩＦ部２０３と、を具備している。
　上位レイヤ処理部２０１は、本無線通信システムを用いた上位レイヤ通信のプロトコル処理を行う。また、上位レイヤ処理部２０１は、無線ＮＷ管理サーバ５００と通信を行い、中継局２００の動作状態を無線ＮＷ管理サーバ５００通知したり、中継局２００が使用すべき動作パラメータを無線ＮＷ管理サーバ５００から受信したりする。
　無線ＭＡＣ処理部２０２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格で規定される中継局のＭＡＣ層の処理を行う。無線ＭＡＣ処理部２０２が行うＭＡＣ処理には、スケジューリング、上位レイヤパケットからＭＡＣ　ＰＤＵへの変換およびその逆変換、コネクション管理、ＱｏＳ制御、経路制御、ネットワークエントリ処理、再送制御、送信キュー管理、基地局１００との間のデータ転送処理等が含まれる。
　無線ＩＦ部２０３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格で規定される中継局のＰＨＹ層の処理を行う。無線ＩＦ部２０３は、無線通信回線７を介して基地局１００と接続され、基地局１００と無線通信を行う。また、無線ＩＦ部２０３は、マクロセル２内の移動端末４００－２と接続され、移動端末４００－２と無線通信を行う。
　図４は、フェムト基地局３００の構成を示すブロック図である。フェムト基地局３００は、上位レイヤ処理部３０１と、無線ＭＡＣ処理部３０２と、無線ＩＦ部３０３と、干渉軽減処理部３０４と、通信部３０５と、を具備している。
　上位レイヤ処理部３０１は、本無線通信システムを用いた上位レイヤ通信のプロトコル処理を行う。また、上位レイヤ処理部３０１は、通信回線８を介してセキュリティゲートウェイ５に接続し、コアネットワーク４との間に安全な通信路を確立する。さらに、上位レイヤ処理部３０１は、無線ＮＷ管理サーバ５００と通信を行い、フェムト基地局３００の動作状態を通知したり、フェムト基地局３００が使用すべき動作パラメータを受信したりする。
　無線ＭＡＣ処理部３０２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格で規定されるフェムト基地局のＭＡＣ層の処理を行う。無線ＭＡＣ処理部３０２が行うＭＡＣ処理には、スケジューリング、上位レイヤパケットからＭＡＣ　ＰＤＵへの変換およびその逆変換、コネクション管理、ＱｏＳ制御、経路制御、ネットワークエントリ処理、再送制御、送信キュー管理等が含まれる。さらに、無線ＭＡＣ処理部３０２は、干渉軽減処理部３０４が保持する中継局２００のリレーゾーンに関する情報に基づき、リレーゾーンに相当する無線リソース領域に移動端末４００－３との通信のための無線リソースを優先的に割り当てる。
　無線ＩＦ部３０３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格で規定されるフェムト基地局のＰＨＹ層の処理を行う。無線ＩＦ部３０３は、フェムトセル３内の移動端末４００－３と接続され、移動端末４００－３と無線通信を行う。
　干渉軽減処理部３０４は、周辺の基地局および中継局が使用しているリレーゾーンに関する情報を取得し、記憶する。また、当該情報に基づき、無線ＭＡＣ処理部３０２に対しリレーゾーンに相当する無線リソース領域を優先的に使用するよう指示をする。
　通信部３０５は、通信回線８を介してコアネットワーク４に接続され、コアネットワーク４に接続された装置と通信する。
　移動端末４００－１～３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格準拠の移動端末である。そのため、移動端末４００－１～３についての詳細な説明は省略する。例えば、移動端末４００－１はアクセスゾーンもしくはリレーゾーンの無線リソースで基地局１００と接続し、コアネットワーク４経由で相手側装置との通信を行う。移動端末４００－２はアクセスゾーンの無線リソースで中継局２００と接続する。また、移動端末４００－３はフェムト基地局３００と接続する。
　図５は、無線ＮＷ管理サーバ５００の構成を示すブロック図である。無線ＮＷ管理サーバ５００は、ネットワーク管理部５０１と、通信部５０２と、を具備している。
　通信部５０２は、コアネットワーク４に接続され、コアネットワーク４を介して基地局１００、中継局２００およびフェムト基地局３００と通信する。
　ネットワーク管理部５０１は、通信部５０２を用いた通信により、基地局１００と中継局２００とフェムト基地局３００から各局の動作状態を取得し保持する。また、ネットワーク管理部５０１は、通信部５０２を用いた通信により、必要に応じて基地局１００、中継局２００、またはフェムト基地局３００が使用すべき動作パラメータを決定し、各局に通知する。
　ネットワーク管理部５０１が保持する動作状態には、基地局１００および中継局２００が使用するリレーゾーンの情報、およびフェムト基地局３００の周辺にある基地局あるいは中継局（周辺局）のリスト（周辺局リスト）が含まれる。また、ネットワーク管理部５０１はフェムト基地局３００の周辺局の情報をフェムト基地局３００に通知する。当該情報には、当該周辺局で使用されているリレーゾーンに関する情報も含まれる。フェムト基地局３００は、周辺局が使用しているリレーゾーンを当該情報から知ることができる。
　次に、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格で規定され、基地局１００と中継局２００とフェムト基地局３００が使用する無線フレームの構成について説明する。なお、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格は多元接続方式としてＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）を使用する。
　図６は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格において基本となる無線フレームの構成の一例である。図６に示されるフレーム構成は、基地局およびフェムト基地局により使用される。１無線フレームは、長さが５ミリ秒であり、８つのサブフレーム（Ｓｕｂ　Ｆｒａｍｅ、ＳＦ）により構成される。
　図６はＴＤＤ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｉｃａｔｉｏｎ）の場合を示しており、無線フレームはＤＬ（Ｄｏｗｎ　Ｌｉｎｋ）サブフレームとＵＬ（Ｕｐ　Ｌｉｎｋ）サブフレームから構成される。最初のＤＬサブフレームにはプリアンブルが配置され、さらに４無線フレームごとにフレーム構成等のシステム情報を含むＳＦＨ（Ｓｕｐｅｒ　Ｆｒａｍｅ　Ｈｅａｄｅｒ）が当該ＤＬサブフレームに配置される。また、各ＤＬサブフレームには制御情報を含むＡ－ＭＡＰ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　ＭＡＰ）が配置される。Ａ－ＭＡＰは、ＤＬサブフレームおよびＵＬサブフレーム内の無線リソースの割り当て情報を含む。移動端末は、Ａ－ＭＡＰを参照することで自局に対する下りおよび上りの無線リソース割り当ての有無を知り、割り当てがある場合には指定された無線リソースを使用してデータの受信および送信を行う。
　図７は、中継局のための無線フレームの構成の一例である。中継局が存在する場合、基地局と中継局が通信するために、リレーゾーンと呼ばれる領域が無線フレーム内に設定される。図７の例においては、最後の２つのＤＬサブフレームがＤＬリレーゾーンに使われており、最後の１つのＵＬサブフレームがＵＬリレーゾーンに使われている。リレーゾーンにおいて中継局は基地局に対して当該基地局配下の移動端末と同様に振る舞う。すなわち、ＤＬリレーゾーンにおいて中継局は基地局から下りデータを受信し、ＵＬリレーゾーンにおいて中継局は基地局に上りデータを送信する。リレーゾーン以外の領域はアクセスゾーンと呼ばれ、中継局はアクセスゾーンにおいて当該中継局配下の移動端末に対し、基地局と同様の動きをする。なお、中継局のリレーゾーンの大きさおよび位置は、基地局により決定され、制御メッセージを用いて中継局へ通知される。なお、基地局はリレーゾーンにおいて中継局と通信すると同時に自局配下の移動端末と通信してもよい。
　続いて、図８～図１１を参照して、第１の実施形態による無線通信システムの動作について説明する。
　まず、図８に示されるシーケンス図を参照して、無線ＮＷ管理サーバ５００がフェムト基地局３００の周辺局リストを作成する際の、無線通信システムの動作について説明する。なお、この動作は、フェムト基地局３００が動作を開始した際や、フェムト基地局３００が無線ＮＷ管理サーバ５００へ自身を登録した際や、中継局２００のリレーゾーンの設定に変更があった際や、無線ＮＷ管理サーバ５００が当該リストの更新が必要と判断した際等に、行われる。
　無線ＮＷ管理サーバ５００のネットワーク管理部５０１は、フェムト基地局３００に対しスキャン要求のメッセージを送信する（ステップＳ１１１）。その際、当該要求には、以下の情報の全てもしくは一部が含まれてよい。
・スキャンすべき周波数帯および周波数
・スキャンすべきプリアンブルインデックスの集合
・スキャンすべき局の種別（以下の全てもしくは一部）
　－基地局
　－中継局
　－フェムト基地局
・測定すべきパラメータ（以下の全てもしくは一部）
　－ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）
　－ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ－ａｎｄ－Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）
　－ＣＩＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ－ｔｏ－Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ－ａｎｄ－Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）
　なお、ステップＳ１１１が省略され、フェムト基地局３００が自発的にステップＳ１１２以降の処理を開始してもよい。
　フェムト基地局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は、ステップＳ１１１で受信したメッセージに基づき周辺局のスキャンを実行する（ステップＳ１１２）。スキャンは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格で規定される方法を用いてもよいし、それ以外の方法を用いてもよい。
　フェムト基地局３００の上位レイヤ処理部３０１は、無線ＭＡＣ処理部３０２からスキャン結果を受け取り、無線ＮＷ管理サーバ５００へ当該スキャン結果を送信する（ステップＳ１１３）。スキャン結果には以下の情報の全てもしくは一部が含まれてよい。
・周辺局の識別子
・周辺局が使用するプリアンブルインデックス
・周辺局が使用する周波数
・周辺局の種別
・周辺局を対象とした測定結果
　無線ＮＷ管理サーバ５００のネットワーク管理部５０１は、ステップＳ１１３で受信したフェムト基地局３００のスキャン結果をフェムト基地局３００の周辺局リストとして記憶する（ステップＳ１１４）。
　次に、図９に示されるシーケンス図を参照して、中継局２００に対するリレーゾーンが基地局１００により決定された際の、無線通信システムの動作について説明する。なお、この動作は、中継局２００が動作開始時に基地局１００に接続した際や、基地局１００がリレーゾーンの変更が必要と判断した際等に、行われる。
　基地局１００の無線ＭＡＣ処理部１０２は中継局２００に対するリレーゾーンを決定する（ステップＳ１２１）。その際、無線ＭＡＣ処理部１０２は、基地局１００および中継局２００に接続しているユーザの数や基地局１００および中継局２００の負荷状況を考慮してリレーゾーンの大きさを決定してよい。
　基地局１００の無線ＭＡＣ処理部１０２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格に基づき、中継局２００の無線ＭＡＣ処理部２０２に新しいリレーゾーンの設定を通知する（ステップＳ１２２）。
　中継局２００の無線ＭＡＣ処理部２０２は、ステップＳ１２２で受信したリレーゾーンの設定に基づいて、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格の中継局としての動作を開始する（ステップＳ１２３）。具体的には、中継局２００は、新たに設定されたリレーゾーンで上位の基地局１００と通信し、新たに設定されたアクセスゾーンで移動端末４００－２と通信する。
　基地局１００の上位レイヤ処理部１０１は、ステップＳ１２１で決定された中継局２００に対するリレーゾーンの設定を無線ＮＷ管理サーバ５００に送信する（ステップＳ１２４）。その際、送信されるメッセージには以下の情報の全てもしくは一部が含まれてよい。
・中継局２００の識別子
・中継局２００が使用するプリアンブルインデックス
・中継局２００のＤＬアクセスゾーン最大送信出力
・中継局２００のＤＬアクセスゾーン送信出力
・中継局２００のＵＬリレーゾーン最大送信出力
・中継局２００のＵＬリレーゾーン送信出力
・中継局２００が使用するリレーゾーンの大きさおよび位置
・中継局２００が使用するＲ－ＴＴＩ（Ｒｅｌａｙ　Ｔｒａｎｓｍｉｔ　ｔｏ　ｒｅｃｅｉｖｅ　Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　Ｉｎｔｅｒｖａｌ）
・中継局２００が使用するＲ－ＲＴＩ（Ｒｅｌａｙ　Ｒｅｃｅｉｖｅ　ｔｏ　ｔｒａｎｓｍｉｔ　Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　Ｉｎｔｅｒｖａｌ）
・中継局２００が接続している上位局（本実施形態においては基地局１００）の識別子
・中継局２００が接続している上位局（本実施形態においては基地局１００）が使用するプリアンブルインデックス
・中継局２００が接続している上位局（本実施形態においては基地局１００）のＤＬアクセスゾーン最大送信出力
・中継局２００が接続している上位局（本実施形態においては基地局１００）のＤＬアクセスゾーン送信出力
・中継局２００が接続している上位局（本実施形態においては基地局１００）のＤＬリレーゾーン最大送信出力
・中継局２００が接続している上位局（本実施形態においては基地局１００）のＤＬリレーゾーン送信出力
　無線ＮＷ管理サーバ５００のネットワーク管理部５０１は、ステップＳ１２４において通知された情報を記憶する（ステップＳ１２５）。
　次に、図１０に示されるシーケンス図を参照して、無線ＮＷ管理サーバ５００がフェムト基地局３００の周辺局（本実施形態の場合、中継局２００）のリレーゾーンに関する情報をフェムト基地局３００に通知する際の、無線通信システムの動作について説明する。なお、この動作は、中継局２００に対するリレーゾーンが基地局１００により決定されたときや、無線ＮＷ管理サーバ５００がフェムト基地局３００の周辺リストを作成したときや、無線ＮＷ管理サーバ５００がフェムト基地局３００に当該情報を通知する必要があると判断したとき等に、行われる。
　無線ＮＷ管理サーバ５００のネットワーク管理部５０１は、フェムト基地局３００がリレーゾーンを優先的に利用することが有効であるかどうか判定する（ステップＳ１３１）。当該判定方法の一例として、フェムト基地局３００の周辺局リストにリレーゾーンを使用している中継局（本実施形態においては中継局２００がこれに該当する）が含まれる場合に、フェムト基地局３００によるリレーゾーンの優先的な利用が有効であると判定することとしてよい。また、別の判定方法の一例として、フェムト基地局３００のスキャン結果にリレーゾーンを使用している中継局が含まれ、かつフェムト基地局３００における中継局２００のＲＳＳＩとＳＩＮＲのいずれかもしくは両方が事前に設定された閾値を超えるもしくは下回る場合に、フェムト基地局３００によるリレーゾーンの優先的な利用が有効であると判定してもよい。
　無線ＮＷ管理サーバ５００のネットワーク管理部５０１は、ステップＳ１３１においてフェムト基地局３００によるリレーゾーンの優先的な利用が有効であると判定した場合、フェムト基地局３００に周辺局のリレーゾーンに関するパラメータを送信する（ステップＳ１３２）。フェムト基地局３００に送信されるパラメータには、周辺局に関するステップＳ１２５において記憶された情報の全てもしくは一部が含まれてよい。なお、フェムト基地局３００の周辺局リスト内に、リレーゾーンを使用している基地局もしくは中継局が複数存在する場合、フェムト基地局３００に送信されるリレーゾーンに関するパラメータは、それら複数局のリレーゾーンの和集合であってもよいし積集合であってもよい。また、このパラメータは、フェムト基地局３００だけでなく、更に基地局１００と中継局２００の両方あるいは一方に送られてもよい。
　フェムト基地局３００の干渉軽減処理部３０４は、ステップＳ１３２において通知されたパラメータを記憶する（ステップＳ１３３）。その際、干渉軽減処理部３０４は無線ＭＡＣ処理部３０２に周辺局のリレーゾーンが変更されたことを通知する。
　次に、図１１を参照して、フェムト基地局３００が移動端末４００－３に対し通信のための無線リソース割り当てを行う際のフェムト基地局３００の動作を説明する。この動作は、各無線フレームの無線リソース割り当て（スケジュール）のためにフェムト基地局３００により行われる。なお、ここで説明する動作は、上りおよび下りのいずれに対しても適用可能である。ここでは、下りの通信のための無線リソース割り当てを例にとり説明する。
　フェムト基地局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は、移動端末４００－３宛の未スケジュールのデータすなわち無線リソースが割り当てられていないデータがあるかどうか確認する（ステップＳ１４１）。そのようなデータがない場合、無線ＭＡＣ処理部３０２は処理を終了する。なお、ここでデータとは、無線リソースを消費して移動端末４００－３に届けられる情報であり、その中には、制御メッセージを含む制御ＭＡＣ　ＰＤＵ、ユーザデータを含むデータＭＡＣ　ＰＤＵ、および制御情報を含むＩＥ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｅｌｅｍｅｎｔ）が含まれる。
　無線ＭＡＣ処理部３０２は、ステップＳ１４１において未スケジュールのデータが存在した場合、スケジュール対象のデータを選択する（ステップＳ１４２）。なお、ここで選択された当該データをスケジュール対象データと呼ぶ。
　続いて、無線ＭＡＣ処理部３０２は、中継局２００のＤＬリレーゾーンに相当するサブフレーム内に、スケジュール対象データへの割り当てが可能な空き無線リソースがあるかどうか確認する（ステップＳ１４３）。このとき、無線ＭＡＣ処理部３０２は、干渉軽減処理部３０４から中継局２００のリレーゾーンの大きさおよび位置を取得し、ＤＬリレーゾーンに相当するサブフレームを特定する。
　無線ＭＡＣ処理部３０２は、ステップＳ１４３において空きリソースがあった場合、スケジュール対象データに、中継局２００のＤＬリレーゾーンに相当するサブフレーム内の空きリソースを割り当てる（ステップＳ１４４）。
　無線ＭＡＣ処理部３０２は、ステップＳ１４３において空きリソースが無い場合、中継局２００のＤＬアクセスゾーンに相当するサブフレーム内にスケジュール対象データへの割り当てが可能な空きリソースがあるかどうか確認する（ステップＳ１４５）。
　無線ＭＡＣ処理部３０２は、ステップＳ１４５において空きリソースがある場合、スケジュール対象データに、中継局２００のＤＬアクセスゾーンに相当するサブフレーム内の空きリソースを割り当てる（ステップＳ１４６）。
　無線ＭＡＣ処理部３０２は、ステップＳ１４５において空きリソースが無い場合、現在の無線フレームに対してスケジュール対象データをスケジュールすることができない判定する（ステップＳ１４７）。
　ステップＳ１４４、ステップＳ１４６、およびステップＳ１４７の実行後、無線ＭＡＣ処理部３０２はステップＳ１４１の処理を繰り返す。
　以上説明したように、第１の実施形態による無線通信システムによれば、フェムト基地局３００が周辺局である中継局２００が使用するリレーゾーンの設定情報を取得し、当該設定情報に示されたリレーゾーンに相当するサブフレームの無線リソースを移動端末４００－３との通信に優先的に使用する。したがって、基地局１００によるマクロセル１および中継局２００によるマクロセル２と、フェムト基地局３００によるフェムトセル３との干渉を軽減することが可能である。
　これは、ＤＬリレーゾーンにおいて中継局２００は基地局１００からデータを受信しているために移動端末４００－２と通信しておらず、フェムト基地局３００と移動端末４００－３の間の通信と、中継局２００と移動端末４００－２間の通信との間で干渉が発生しないためである。
　同様に、ＵＬリレーゾーンにおいて中継局２００は基地局１００へデータを送信しているために移動端末４００－２と通信しておらず、フェムト基地局３００と移動端末４００－３間の通信と、中継局２００と移動端末４００－２の間の通信との間で干渉が発生しないためである。
　また、アクセスゾーンに相当するサブフレームがフェムト基地局３００と移動端末４００－３の間の通信に使用されたとしても、アクセスゾーンに相当するサブフレーム内で使用される無線リソース量は、リレーゾーン相当のサブフレームを優先的に使用しない場合に比べ減少するため、アクセスゾーンに相当するサブフレームにおける干渉も軽減することが可能である。
　なお、第１の実施形態による無線通信システムとして、移動端末が基地局１００、中継局、フェムト基地局３００のそれぞれに１台ずつである例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。基地局１００、中継局２００、およびフェムト基地局３００に接続する移動端末の数はそれぞれ異なってよく、またその数は０台であっても２台以上であってもよい。
　第１の実施形態による無線通信システムとして、中継局２００が１台である例、つまり基地局１００から移動端末までが２ホップである無線通信システムを例示した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。中継局２００が複数台、つまり基地局１００から移動端末までが３ホップ以上であってもよい。
　第１の実施形態による無線通信システムとして、周辺の基地局１００および中継局２００のリレーゾーンをフェムト基地局３００が優先的に利用することが有効であるかどうかの判定に、フェムト基地局３００によるスキャン結果を用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、基地局１００、中継局２００、およびフェムト基地局３００の地理的情報を使用してもよい。地理的情報として、各局の緯度や経度、高度等を使用してもよい。さらに、屋外への設置か、屋内への設置かの情報や、屋内の場合には建物による減衰の情報を使用してもよい。無線ＮＷ管理サーバ５００は、地理的情報を基に基地局１００および中継局２００とフェムト基地局３００との距離を計算し、その値と閾値を比較することでリレーゾーンをフェムト基地局が優先的に利用することが有効であるかどうか判定を判定してよい。
　さらに、無線ＮＷ管理サーバ５００は地理的情報を基に、基地局１００および中継局２００とフェムト基地局３００との間の伝播損失や干渉量を計算し、その値を閾値と比較することとしてもよい。前記閾値は、あらかじめ無線ＮＷ管理サーバ５００に与えられてもよいし、無線通信システム内から収集した情報に基づき自動的に算出されてもよい。前記地理的情報はシステム管理者によって無線ＮＷ管理サーバ５００に与えられても、無線ＮＷ管理サーバ５００が自動的に取得してもよい。
　緯度等の自動的な取得には、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）を使用してもよい。これらの情報は各局に設定されて無線ＮＷ管理サーバ５００にコアネットワーク４経由で通知されてもよいし、あらかじめ無線ＮＷ管理サーバ５００に設定されてもよい。
　第１の実施形態による無線通信システムとして、周辺の基地局１００および中継局２００のリレーゾーンをフェムト基地局３００が優先的に利用することが有効であるかどうかの判定に、フェムト基地局３００によるスキャン結果を用いる例を示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、周辺の中継局２００がリレーゾーンにおいて使用するアンテナの種別や性能も判定基準に含めてよい。アンテナの種別の一例としては、オムニアンテナ、指向性アンテナ、セクタアンテナ等がある。また、アンテナの性能の一例としては、利得や指向性等がある。例えば、無線ＮＷ管理サーバ５００は、フェムト基地局３００の周辺にある中継局２００がリレーゾーンにおける基地局１００との通信に指向性の強いアンテナを使用する場合に限り、リレーゾーンをフェムト基地局３００が優先的に利用することが有効であると判定してもよい。また、無線ＮＷ管理サーバ５００は、前記地理的情報および中継局２００が使用するアンテナの情報を合わせて、中継局２００とフェムト基地局３００の間のリレーゾーンにおける干渉量を推定し、その推定結果に基づきリレーゾーンをフェムト基地局３００が優先的に利用することが有効であるかどうかを判定してもよい。
　第１の実施形態による無線通信システムとして、周辺の基地局１００および中継局２００のリレーゾーンをフェムト基地局３００が優先的に利用することが有効であるかどうかの判定を、無線ＮＷ管理サーバ５００が行う例を示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、当該判定を、基地局１００、中継局２００、フェムト基地局３００のいずれかで行ってもよいし、複数の装置で処理を分担して行ってもよい。これは、判定に必要な情報を各装置間で通信するようにすることで実現できる。
　さらに、別の例として、当該判定をフェムト基地局３００の管理を行う装置であるフェムトゲートウェイ（図示しない）が行ってもよい。これは、フェムトゲートウェイに無線ＮＷ管理サーバ５００のネットワーク管理部５０１の機能を持たせ、フェムトゲートウェイと各装置間で判定に必要な情報を通信するようにすることで実現できる。フェムト基地局３００は、周辺の基地局１００および中継局２００のリレーゾーンに関する情報をフェムトゲートウェイから取得してもよい。
　第１の実施形態に例示した無線通信システムは、フェムト基地局３００が移動端末４００－３に対して通信のための無線リソースを割り当てるとき、ステップＳ１４２においてスケジュール対象データの選択に特別な条件を持たせていない。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、データの種別ごとに優先度を付与しておき、その優先度に従ってスケジュール対象データを選択することとしてもよい。例えば、ステップＳ１４２においてスケジュール対象データを選択する際、フェムト基地局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は制御ＭＡＣ　ＰＤＵもしくはＩＥを優先的に選択してもよい。
　第１の実施形態による無線通信システムとして、フェムト基地局３００が移動端末４００－３に対して通信のための無線リソースを割り当てるとき、リレーゾーンに相当するサブフレームに割り当てられなければ、アクセスゾーンに相当するサブフレームに割り当てる例を示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、リレーゾーンに相当するサブフレームの無線リソースを移動端末４００－３に対して割り当てられなければ、現在処理中の無線フレームにおいて、処理中のスケジュール対象データをスケジュールすることはできないと判断してもよい。
　第１の実施形態による無線通信システムとして、フェムト基地局３００と無線ＮＷ管理サーバ５００との通信を、セキュリティゲートウェイ５経由でコアネットワーク４に接続する通信回線８によって行う例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。
　他の例として、フェムト基地局３００は基地局１００もしくは中継局２００と無線通信リンクを確立し、当該無線通信リンクを介して無線ＮＷ管理サーバ５００と通信してもよい。これは、フェムト基地局３００が移動端末４００－３との通信を一時的に停止し、その間に基地局１００もしくは中継局２００と通信することで実現できる。その際、フェムト基地局３００は、基地局１００および中継局２００に関する情報を無線ＮＷ管理サーバ５００からではなく、基地局１００および中継局２００から直接取得してもよい。当該情報には、中継局２００に対するリレーゾーンの情報も含まれる。なお、フェムト基地局３００は当該情報を周辺局から取得すべきかどうかを判定するために、周辺局が基地局であるか中継局であるかの判定を行い、周辺局が中継局であった場合に当該中継局からリレーゾーンの情報を取得することとしてもよい。基地局であるか中継局であるかの判定を可能とするために、基地局１００および中継局２００は自局がいずれの種別であるかを報知してもよい。もしくは、フェムト基地局３００は周辺局の識別子もしくは使用しているプリアンブルインデックスを基に当該周辺局の種別を判定してもよい。
　第１の実施形態による無線通信システムとして、周辺の基地局および中継局のリレーゾーンに相当するサブフレームを優先的に使用することで干渉を軽減する局がフェムト基地局３００である例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、マクロセル１もしくはマクロセル２の近隣に別のマクロセルを形成し、かつ中継局を配下に持たない基地局１００－２（図示しない）が、本発明による干渉軽減のための動作を行ってもよい。これは、基地局１００－２がフェムト基地局３００の干渉軽減処理部３０４に相当する機能を備え、図８～図１１を用いて説明したフェムト基地局３００の動作を基地局１００－２が行うことで実現できる。
　第１の実施形態による無線通信システムとして、中継局２００のリレーゾーンの大きさを基地局１００が決定する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、無線ＮＷ管理サーバ５００が決定してもよい。これは、基地局１００および中継局２００がユーザ数や負荷状況を無線ＮＷ管理サーバ５００に通知し、無線ＮＷ管理サーバ５００のネットワーク管理部５０１がそれらの情報を基に中継局２００に対するリレーゾーンの大きさを決定し、基地局１００に通知することで実現できる。
　第１の実施形態による無線通信システムとして、フェムト基地局３００が中継局２００のリレーゾーンに関する情報を取得し、リレーゾーンに相当するサブフレームに優先的に移動端末４００－３との通信に用いる無線リソースを割り当てる例を示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、フェムト基地局３００は周辺局が中継局であれば、移動端末４００－３との通信に用いる無線リソースを、より後ろのサブフレームから優先的に割り当てることとしてもよい。
　第１の実施形態による無線通信システムとして、フェムト基地局３００が使用する無線フレームの開始時刻と基地局１００および中継局が使用する無線フレームの開始時刻が同期している例を示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、フェムト基地局３００は、中継局２００のリレーゾーンの開始位置を自身の無線フレームの開始位置としてもよい。例えば、フェムト基地局３００は無線フレーム開始位置を、中継局２００のＤＬリレーゾーンの開始時刻もしくはＤＬアクセスゾーンの終了時刻としてもよい。これにより、フェムト基地局３００が無線フレームの先頭部分において送信する下り制御信号（プリアンブル、ＳＦＨ等）とマクロセル２の干渉を軽減することができ、移動端末４００－３における下り制御信号の受信品質を改善することができる。
　（第２の実施形態）
　第２の実施形態では、上述した第１の実施形態の変形例について説明する。
　第２の実施形態による無線通信システムは、第１の実施形態による無線通信システムと同様の動作に加え、フェムト基地局がアクセスゾーンに相当するサブフレームとリレーゾーンに相当するサブフレームで異なる電力制御を行う。これにより第２の実施形態では、マクロセルとフェムトセルの干渉を軽減するとともに無線通信システムの性能が向上する。
　第２の実施形態による無線通信システムの構成は、図１に示した第１の実施形態のものと同一である。また、第２の実施形態による無線通信システムの基地局１００、中継局２００、フェムト基地局３００、および無線ＮＷ管理サーバ５００の構成は、図２から図５に示した第１の実施形態のものと同一である。
　第２の実施形態による無線通信システムにおける、無線ＮＷ管理サーバ５００がフェムト基地局３００の周辺局リストを作成する際の動作は、図８で示される第１の実施形態による無線通信システムの動作と同じである。
　第２の実施形態による無線通信システムにおける、中継局２００に対するリレーゾーンが基地局１００により決定された際の動作は、図９で示される第１の実施形態による無線通信システムの動作と同じである。
　第２の実施形態による無線通信システムにおける、無線ＮＷ管理サーバ５００がフェムト基地局３００の周辺局（本実施形態の場合、中継局２００）のリレーゾーンに関する情報をフェムト基地局３００に通知する際の動作は、図１２に示すように、図１０に示した第１の実施形態による無線通信システムの動作とは一部が異なる。
　以下、図１２を参照し、第２の実施形態における第１の実施形態と異なる点について説明する。
　ステップＳ１３１の次に、無線ＮＷ管理サーバ５００のネットワーク管理部５０１は、フェムト基地局３００が使用すべき以下の（Ａ）と（Ｂ）の値を選択する（ステップＳ１３４）。これらの値は、あらかじめネットワーク管理部５０１に与えられていてもよいし、ステップＳ１２４で得られた基地局１００および中継局２００から収集した情報を基に算出されてもよい。
　（Ａ）　中継局２００のＤＬアクセスゾーンに相当するサブフレームにおける送信出力
　（Ｂ）　中継局２００のＤＬリレーゾーンに相当するサブフレームにおける送信出力
　具体的には、ステップＳ１２４で送信されるメッセージに、上述したような、中継局２００およびその上位局である基地局１００のアクセスゾーンあるいはリレーゾーンでの送信出力が含まれていれば、それらの値を用いて、中継局２００または基地局１００が送信する信号との干渉を抑えるように（Ａ）と（Ｂ）を決定すればよい。一般的に（Ｂ）は（Ａ）より大きい値に設定される。
　ステップＳ１３５において、無線ＮＷ管理サーバ５００のネットワーク管理部５０１は、第１の実施形態のステップＳ１３２において通知されるパラメータに加えて、ステップＳ１３４で選択したフェムト基地局３００が使用すべき送信電力である（Ａ）および（Ｂ）もパラメータとしてフェムト基地局３００に送信する（ステップＳ１３５）。
　ステップＳ１３６において、フェムト基地局３００の干渉軽減処理部３０４は、第１の実施形態のステップＳ１３３による動作に加え、ステップＳ１３５で通知されたフェムト基地局３００が使用すべき送信電力である（Ａ）および（Ｂ）を無線ＭＡＣ処理部３０２に設定する。以降、フェムト基地局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は、中継局２００のＤＬアクセスゾーンに相当するサブフレームにおける送信出力と中継局２００のＤＬリレーゾーンに相当するサブフレームにおける送信出力がステップ１３２で通知された（Ａ）と（Ｂ）の値となるよう無線ＩＦ部３０３を制御する。
　以上説明したように、第２の実施形態による無線通信システムによれば、フェムト基地局３００が、周辺局である中継局２００が使用するリレーゾーンの設定を取得し、当該アクセスゾーンに相当するサブフレームとリレーゾーンに相当するサブフレームとで送信電力を変えることで、マクロセル１およびマクロセル２とフェムトセル３との干渉を軽減するとともにシステムの性能を向上させることが可能である。
　これは、ＤＬアクセスゾーンに相当するサブフレームにおいてはマクロセル１およびマクロセル２への干渉が少なくなるようフェムト基地局３００の送信電力を抑え、ＤＬリレーゾーンに相当するサブフレームにおいてはマクロセル１およびマクロセル２への影響が比較的少ないことを考慮してフェムト基地局３００の送信電力を増大させることができるためである。ＤＬリレーゾーンに相当するサブフレームにおいてフェムト基地局３００の送信電力を上げることで、フェムト基地局３００と移動端末４００－３の間で、より高い効率のＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｄｉｎｇ　Ｓｃｈｅｍｅ）を使用でき、システムの性能を向上させることができる。
　なお、第２の実施形態による無線通信システムとして、ＤＬアクセスゾーンに相当するサブフレームとＤＬリレーゾーンに相当するサブフレームで異なる送信電力をフェムト基地局３００が使用する例を示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、フェムト基地局３００は、ＵＬアクセスゾーンに相当するサブフレームとＵＬリレーゾーンに相当するサブフレームとで異なる推定干渉量を使用して移動端末４００－３の送信電力制御を行ってもよい。これは、フェムト基地局３００が、ＵＬアクセスゾーンに相当するサブフレームおよびＵＬリレーゾーンに相当するサブフレームのそれぞれについて推定干渉量を計算したり、あらかじめ設定されたそれぞれの値を用いたりすることで実現できる。
　第２の実施形態による無線通信システムとして、ＤＬアクセスゾーンに相当するサブフレームとＤＬリレーゾーンに相当するサブフレームでフェムト基地局３００が使用すべき送信電力を無線ＮＷ管理サーバ５００のネットワーク管理部５０１が選択する例を示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、フェムト基地局３００もしくは基地局１００もしくは中継局２００がその選択を行ってもよい。これは、選択に必要な情報を装置間で通信することで実現できる。
　（第３の実施形態）
　第３の実施形態では、上述した第１の実施形態の変形例について説明する。
　第１の実施形態では、図１に示したようにフェムト基地局が中継局のエリア内で動作している場合に、フェムト基地局が移動端末との通信にリレーゾーンに相当するサブフレームを優先的に使用することで干渉を軽減する。
　一方、第３の実施形態による無線通信システムは、図１３に示すようにフェムト基地局が基地局のエリア内で動作している場合に、フェムト基地局が移動端末との通信にリレーゾーンに相当するサブフレームを優先的に使用することで干渉を軽減する。
　この場合、ＤＬリレーゾーンに相当するサブフレームにおいて、フェムト基地局３００と移動端末４００－３の間の通信と、基地局１００と中継局２００の間の通信とが干渉しあう可能性がある。また、フェムト基地局３００と移動端末４００－３の間の通信と、基地局１００と移動端末４００－１との間の通信が干渉しあう可能性もある。そのため、第３の実施形態では、フェムト基地局がリレーゾーンに相当するサブフレームを優先的に使うことが有効かどうかの判断には、第１の実施形態での判断に用いた情報の他に追加の情報が必要である。
　図１３に示した第３の実施形態による無線通信システムにおいて、図１で示した第１の実施形態による無線通信システムと異なるのは、フェムト基地局３００が基地局１００がサービスするマクロセル１内に配置されている点である。その点以外の第３の実施形態による無線通信システムの構成については第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
　第３の実施形態による無線通信システムの基地局１００、中継局２００、フェムト基地局３００、および無線ＮＷ管理サーバ５００の構成は、図２から図５に示した第１の実施形態のものと同一である。
　第３の実施形態による無線通信システムにおける、無線ＮＷ管理サーバ５００がフェムト基地局３００の周辺局リストを作成する際の動作は、図８で示される第１の実施形態による無線通信システムの動作と同じである。
　第３の実施形態による無線通信システムにおける、中継局２００に対するリレーゾーンが基地局１００により決定された際の動作は、後述する点を除き、図９で示される第１の実施形態による無線通信システムの動作と同じである。
　ステップＳ１２４において、基地局１００の上位レイヤ処理部１０１は、無線ＮＷ管理サーバ５００に送信するメッセージに更に以下の情報の両方あるいは一方を含めるものとする。
・基地局１００はリレーゾーンを移動端末４００－１との通信にも利用するか否か
・基地局１００はリレーゾーンにおける中継局２００との通信に干渉回避技術を使用するか否か
　干渉回避技術の例としてはビームフォーミングがある。
　第３の実施形態による無線通信システムにおける、無線ＮＷ管理サーバ５００がフェムト基地局３００の周辺局（本実施形態の場合、中継局２００）のリレーゾーンに関する情報をフェムト基地局３００に通知する際の動作は、後述する点を除き、図１０で示される第１の実施形態による無線通信システムの動作と同じである。
　ステップＳ１３１において、無線ＮＷ管理サーバ５００のネットワーク管理部５０１は、フェムト基地局３００によるリレーゾーンの優先的な利用が有効であるかどうか判定する（ステップＳ１３１）。
　当該判定方法の一例として、フェムト基地局３００の周辺局リストにリレーゾーンを使用している基地局（本実施形態においては基地局１００がこれに該当する）が含まれる場合に、フェムト基地局３００によるリレーゾーンの優先的な利用が有効であると判定することとしてよい。
　また、別の判定方法の一例として、フェムト基地局３００の周辺局をスキャンした結果にリレーゾーンを使用している基地局が含まれ、かつフェムト基地局３００における基地局１００のＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）とＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｎｏｉｓｅ　ｐｏｗｅｒ　Ｒａｔｉｏ）のいずれかもしくは両方と予め定められた閾値との比較の結果に応じて、フェムト基地局３００によるリレーゾーンの優先的な利用が有効であるか否か判定してもよい。
　なお、本実施形態の構成および動作を適用するシステムにより、ＲＳＳＩあるいはＳＩＮＲが閾値を超えていたらフェムト基地局３００によるリレーゾーンの優先的な利用が有効であると判断すべき場合と、ＲＳＳＩあるいはＳＩＮＲが閾値を下回っていたらフェムト基地局３００によるリレーゾーンの優先的な利用が有効であると判断すべき場合とがあり得る。
　さらに、ネットワーク管理部５０１は、基地局１００がリレーゾーンを移動端末４００－１との通信に利用しないことを追加的な判定条件として使用してもよい。例えば、基地局１００がリレーゾーンを移動端末４００－１との通信に利用しないのであれば、リレーゾーンでの干渉が生じにくいと考えられるので、フェムト基地局３００によるリレーゾーンの優先的な利用が有効であると判断してもよい。
　また、ネットワーク管理部５０１は、基地局１００がリレーゾーンにおける中継局２００との通信にビームフォーミング等の干渉回避技術を使用することを追加的な判定条件として使用してもよい。例えば、基地局１００がリレーゾーンにおける中継局２００との通信にビームフォーミング等の干渉回避技術を使用するのであれば、リレーゾーンでの干渉が生じにくいと考えられるので、フェムト基地局３００によるリレーゾーンの優先的な利用が有効であると判断してもよい。
　また、ステップＳ１３３の実行後、フェムト基地局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は、通知されたリレーゾーンの情報に基づきアクセスゾーンに相当するサブフレームおよびリレーゾーンに相当するサブフレームのそれぞれにおいてチャネル品質を測定し、両者を比較することで、リレーゾーン領域の優先的な利用が有効であるかどうかを確認してよい。そして、フェムト基地局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は、確認の結果リレーゾーン領域の優先的な利用が有効と判定された場合に限り、図１１を用いて説明した移動端末４００－３に対する無線リソース割り当ての処理を実行することとしてもよい。
　なお、チャネル品質の測定は、フェムト基地局３００の無線ＩＦ部３０３が行ってもよいし、移動端末４００－３の無線ＩＦ部が行ってもよい。移動端末４００－３の無線ＩＦ部がチャネル品質を測定する場合、フェムト基地局３００の無線ＭＡＣ処理部３０２は測定対象領域を指定した測定指示メッセージを移動端末４００－３に送信し、その結果を受信することでチャネル品質を知ることができる。
　第３の実施形態による無線通信システムにおける、フェムト基地局３００が移動端末４００－３に対し通信のための無線リソース割り当てを行う際のフェムト基地局３００の動作は、図１１で示される第１の実施形態による無線通信システムの動作と同じである。
　以上説明したように、第３の実施形態による無線通信システムによれば、フェムト基地局３００が基地局１００のエリア内に存在する場合においても、フェムト基地局３００がリレーゾーンに相当するサブフレームの無線リソースを移動端末４００－３との通信に優先的に使用することで、マクロセル１およびマクロセル２とフェムトセル３との干渉を軽減することが可能である。
　なお、第３の実施形態による無線通信システムとして、フェムト基地局３００がリレーゾーンに相当するサブフレームの無線リソースを移動端末４００－３との通信に優先的に使用する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、第２の実施形態と同様、更に、フェムト基地局３００がアクセスゾーンに相当するサブフレームとリレーゾーンに相当するサブフレームとで異なる送信電力制御を行うことにしてもよい。
　また、第３の実施形態による無線通信システムとして、中継局２００が存在し、基地局１００および中継局２００の間でリレーゾーンが設定され使用される例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、中継局２００が存在しない場合において、基地局１００が仮想的にリレーゾーンを設定することにしてもよい。これによれば、中継局２００が基地局１００の配下に存在しない場合においても、本発明の各実施形態に示したようにフェムトセル３でリレーゾーンを優先的に利用することによってマクロセル１とフェムトセル３の間の干渉を軽減することが可能となる。
　これは以下のようにすることで実現できる。中継局２００が接続されていない基地局１００が仮想的なリレーゾーンを構成し、無線ＮＷ管理サーバ５００に通知する（ステップＳ１２４）。
　その際、基地局１００は当該リレーゾーンが仮想的なものであることを示す情報を付加的に通知してよい。その場合、ステップＳ１３１において、無線ＮＷ管理サーバ５００のネットワーク管理部５０１は、基地局１００がリレーゾーンが仮想的であることを追加的な判定条件として使用してもよい。
　基地局１００は、移動端末４００－１との通信に使用する無線リソースを、仮想的なリレーゾーン以外の領域（仮想的なアクセスゾーン）内に優先的に割り当てる。
　（第４の実施形態）
　第１から第３の実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格に基づくＷｉＭＡＸシステムに対し本発明を適用する例を示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、他の規格に基づく無線通信システムに適用されてもよい。例えば、３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ）が標準化している無線通信システムに本発明を適用してもよい。
　第４の実施形態では、第１の実施形態に適用した技術を３ＧＰＰのＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）システムもしくはＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄシステムに適用した場合について説明する。
　第４の実施形態による無線通信システムは、図１に示した第１の実施形態の構成に対し、以下のような対応関係を有する構成である。
　図１の基地局１００は、図１４ではＮＢ（ＮｏｄｅＢ）またはｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）またはマクロＮＢまたはマクロｅＮＢである。
　図１の中継局２００は、本実施形態ではＲＮ（Ｒｅｌａｙ　Ｎｏｄｅ）である。
　図１のフェムト基地局３００は、本実施形態ではホームＮＢまたはホームｅＮＢである。
　図１の移動端末４００－１～３は、本実施形態ではＵＥ（Ｕｓｅｒ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）である。
　図１のセキュリティゲートウェイ５は、本実施形態ではフェムトゲートウェイである。
　図１４は、第４の実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。図１４には、第１の実施形態に適用した技術を３ＧＰＰのＬＴＥに適用した例が示されている。本実施形態の無線通信システムはＮＢ１００とＲＮ２００とホームＮＢ３００とを有する。ＮＢ１００とＲＮ２００とホームＮＢ３００はそれぞれマクロセル１とマクロセル２とフェムトセル３を形成し、それぞれ移動端末４００－１と移動端末４００－２と移動端末４００－３との間で双方向の無線通信を行う。
　第１の実施形態における中継局２００に対するリレーゾーンは、第４の実施形態による無線通信システムでは、ＲＮ２００がＮＢ１００と通信するために使用するサブフレームである。当該サブフレームは、例えば、基地局１００のＭＢＭＳ（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔ　ａｎｄ　Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＭＢＳＦＮ）サブフレームであってよい。
　第４の実施形態による無線通信システムの動作は、図８～図１１を用いて説明した第１の実施形態による無線通信システムの動作と同様である。各装置の対応関係は上述した通りである。
　また、第４の実施形態による無線通信システムは、第１の実施形態の動作に加えて、以下のことを行ってもよい。
　第４の実施形態による無線通信システムは、無線ＮＷ管理サーバ５００がホームＮＢ３００の周辺局リストを作成する際に使用する測定パラメータとして、ＲＳＲＰ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｐｏｗｅｒ）およびＲＳＲＱ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｒｅｃｅｐｖｅｄ　Ｑｕａｌｉｔｙ）を使用してもよい。
　以上、本発明の各実施形態について述べてきたが、本発明は、これらの実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において、これらの実施形態を組み合わせて使用したり、一部の構成を変更したりしてもよい。
　この出願は、２００９年１２月２５日に出願された日本出願特願２００９－２９５１５３を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
 

Claims (23)

  1. 　マルチホップ無線通信の通信路において上位局あるいは下位局と接続し、所定の無線リソース内の前記上位局あるいは前記下位局と無線通信するためのリレー領域とは異なる、該無線リソース内のアクセス領域で移動端末と無線通信する第１の通信局と、
    　前記マルチホップ無線通信の通信路とは異なる通信路を構成し、前記無線リソースを使って移動端末と無線通信を行うことが可能であり、該無線リソース内の前記リレー領域を示す情報を取得する第２の通信局と、
    を有する無線通信システム。
  2. 　前記第２の通信局は前記アクセス領域よりも前記リレー領域を優先的に使用する、
    請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 　前記第２の通信局は前記アクセス領域よりも前記リレー領域を優先的に使って移動端末と無線通信する、
    請求項２に記載の無線通信システム。
  4. 　前記第２の通信局は前記アクセス領域よりも前記リレー領域が優先的に使用されるような電力制御を行う、
    請求項２または３に記載の無線通信システム。
  5. 　前記第２の通信局は前記第１の通信局の周辺に配置された通信局である、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
  6. 　前記第１の通信局と前記第２の通信局を管理する管理サーバを更に有し、
    　前記管理サーバが、前記第２の通信局に、前記リレー領域を示す情報を通知する、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
  7. 　前記第２の通信局が、自局の周辺に存在する第１の通信局を検知して前記管理サーバに通知し、
    　前記第１の通信局または該第１の通信局の上位局が、該第１の通信局におけるリレー領域を示す情報を前記管理サーバに通知し、
    　前記管理サーバが、周辺に第１の通信局が存在する第２の通信局に、該第１の通信局におけるリレー領域を示す情報を通知する、
    請求項６に記載の無線通信システム。
  8. 　前記第１の通信局であるかまたは該第１の通信局の上位局である基地局が、該第１の通信局におけるリレー領域とアクセス領域と決定し、該リレー領域を示す情報を前記管理サーバに通知する、
    請求項７に記載の無線通信システム。
  9. 　前記管理サーバが、前記第２の通信局が前記リレー領域に用いる送信電力の値と前記アクセス領域に用いる送信電力の値とを該第２の通信局に更に通知し、
    　前記第２の通信局は、前記リレー領域および前記アクセス領域の送信電力を前記管理サーバから通知された前記値に制御する、
    請求項６から８のいずれか１項に記載の無線通信システム。
  10. 　前記第２の通信局は、スケジュール対象のデータがあるとき、フレームにおけるリレー領域に空きがあれば該リレー領域に該データを配し、該リレー領域に空きがなくかつ前記フレームのアクセス領域に空きがあれば該データを該アクセス領域に配し、該リレー領域および該アクセス領域のいずれにも空きがなければ該データを前記フレームに配しない、
    請求項３に記載の無線通信システム。
  11. 　前記第１の通信局は、第１のセルを形成して移動端末と無線通信する基地局、または基地局とリレー領域で無線接続し、第２のセルを形成して移動端末と無線接続する中継局であり、
    　前記第２の通信局は、前記第１のセルまたは前記第２のセルの内部もしくは近隣に第３のセルを形成するフェムト基地局である、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の無線通信システム。
  12. 　マルチホップ無線通信の通信路において上位局あるいは下位局と接続し、所定の無線リソース内の前記上位局あるいは前記下位局と無線通信するためのリレー領域とは異なる、該無線リソース内のアクセス領域で移動端末と無線通信する通信局のセル内または近隣にセルを形成し、前記マルチホップ無線通信の通信路とは異なる通信路を構成する基地局であって、
    　前記無線リソースを使って移動端末と無線通信を行う無線通信処理手段と、
    　前記無線リソース内の前記リレー領域を示す情報を取得する制御手段と、
    を有する基地局。
  13. 　前記制御手段は、前記無線通信処理手段に前記アクセス領域よりも前記リレー領域を優先的に使用させる、
    請求項１２に記載の基地局。
  14. 　前記制御手段は、前記無線通信処理手段に、前記アクセス領域よりも前記リレー領域を優先的に使って移動端末と無線通信を行わせる、
    請求項１３に記載の基地局。
  15. 　前記制御手段は、前記アクセス領域よりも前記リレー領域が優先的に使用されるような電力制御を行う、
    請求項１３または１４に記載の基地局。
  16. 　前記通信局の周辺に配置されている、
    請求項１２から１５のいずれか１項に記載の基地局。
  17. 　前記通信局と前記基地局を管理する管理サーバが存在し、
    　前記管理サーバから、前記基地局に、前記リレー領域を示す情報が通知される、
    請求項１２から１６のいずれか１項に記載の基地局。
  18. 　前記基地局の前記無線通信処理手段が、自局の周辺に存在する通信局を検知して前記管理サーバに通知し、
    　前記通信局または該通信局の上位局が、該通信局におけるリレー領域を示す情報を前記管理サーバに通知し、
    　前記管理サーバが、周辺に通信局が存在する基地局に、該通信局におけるリレー領域を示す情報を通知する、
    請求項１７に記載の基地局。
  19. 　前記通信局であるかまたは該通信局の上位局である非フェムト基地局が、該通信局におけるリレー領域とアクセス領域とを決定し、該リレー領域を示す情報を前記管理サーバに通知する、
    請求項１８に記載の基地局。
  20. 　前記管理サーバが、前記基地局が前記リレー領域に用いる送信電力の値と前記アクセス領域に用いる送信電力の値とを該基地局に更に通知し、
    　前記基地局の制御手段は、前記リレー領域および前記アクセス領域の送信電力を前記管理サーバから通知された前記値に制御する、
    請求項１７から１９のいずれか１項に記載の基地局。
  21. 　前記制御手段は、スケジュール対象のデータがあるとき、フレームにおけるリレー領域に空きがあれば該リレー領域に該データを配し、該リレー領域に空きがなくかつ前記フレームのアクセス領域に空きがあれば該データを該アクセス領域に配し、該リレー領域および該アクセス領域のいずれにも空きがなければ該データを前記フレームに配しないように前記無線通信処理手段を制御する、
    請求項１３に記載の基地局。
  22. 　前記通信局は、第１のセルを形成して移動端末と無線通信する非フェムト基地局、または非フェムト基地局とリレー領域で無線接続し、第２のセルを形成して移動端末と無線接続する中継局であり、
    　前記基地局は、前記第１のセルまたは前記第２のセルの内部もしくは近隣に第３のセルを形成するフェムト基地局である、
    請求項１２から２１のいずれか１項に記載の基地局。
  23. 　マルチホップ無線通信の通信路において上位局あるいは下位局と接続する第１の通信局が、所定の無線リソース内の前記上位局あるいは前記下位局と無線通信するためのリレー領域とは異なる、該無線リソース内のアクセス領域で移動端末と無線通信し、
    　前記マルチホップ無線通信の通信路とは異なる通信路を構成し、前記無線リソースを使って移動端末と無線通信を行うことが可能な第２の通信局が、該無線リソース内の前記リレー領域を示す情報を取得する、
    無線通信システム制御方法。
     
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