基地局装置、無線通信システム、無線通信方法及びプログラム
【課題】中継本数が少ないリレー局が無線通信システムにある場合においても、システムが破綻することなく空間多重方式の通信ができる無線通信システム等を提供すること。
【解決手段】
複数のアンテナを有し、空間多重方式を用いてリレー局を中継して端末と通信を行う基地局において、リレー局の空間多重数を管理し、端末の多重化可能数に基づいて、通信チャネルを割り当て、当該割り当てられた通信チャネルに基づいて、端末と無線通信を行う。このとき、リレー局が可能な空間多重数が、端末の多重化可能数より少ない場合には、該空間多重数の通信チャネルを割り当てる。
【解決手段】
複数のアンテナを有し、空間多重方式を用いてリレー局を中継して端末と通信を行う基地局において、リレー局の空間多重数を管理し、端末の多重化可能数に基づいて、通信チャネルを割り当て、当該割り当てられた通信チャネルに基づいて、端末と無線通信を行う。このとき、リレー局が可能な空間多重数が、端末の多重化可能数より少ない場合には、該空間多重数の通信チャネルを割り当てる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
複数のアンテナを有し、空間多重化方式を用いてリレー局を中継して一又は複数の端末と通信する基地局等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基地局と端末との間で無線を利用する種々の無線通信システムが知られている。例えば、携帯電話の場合、高い位置に設置された基地局と、端末（移動局）とでデータが送受信されるシステムが構成されている。簡単な構成としては、例えば半径１０００ｍをサービスエリア（在圏エリア）として１つの基地局が受け持ち、基地局と、サービスエリア内の端末（移動局）とが通信を行う方法がある。
【０００３】
しかしながら、無線には直進性があり、遮蔽されたところは届きにくく、ビルの中や地下街等はサービス外となってしまう。このため、中継局（リレー局）を用いることにより通信距離を伸ばす方法がとられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８‐１１８６５９号公報
【０００４】
ここで、リレー局の一例として、リレー局として良く用いられるリピータの構成について、図２１を用いて説明する。まず、受信用アンテナ９００で受信された信号は、増幅器９０２により増幅された後、周波数変換器９０４においてＩＦ信号に変換される。そして、変換されたＩＦ信号は、ＳＡＷフィルタ９０６において必要な帯域のみ取り出される。そして、取り出された信号は、可変増幅器９０８及び周波数変換器９１０により周波数変換される。周波数変換された信号は、増幅器９１２において増幅されたあと、送信用アンテナ９１４により送信される。
【０００５】
例えば、地下街において無線通信システムを構築する場合、受信用アンテナ９００、増幅器９０２、周波数変換器９０４迄を地上に設置し、それ以降をケーブルにて地下街に設置する。そして、地下街の天井に送信用アンテナ９１４を設置することにより、地下街でも電波が届くようになり、端末と基地局との通信が可能となる。
【０００６】
なお、図２１には説明の都合上、１系統のみを記載したが、通常携帯電話では双方向通信のため、逆方向の系統があることは勿論である。すなわち、地下街側に受信用アンテナを設置し、携帯端末の電波を受信する。そして、地上に設置された送信用アンテナから基地局に対して電波を送受信する。このようにすることで、基地局と端末との双方方向通信が可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、伝送速度の高速化のために、複数の伝送チャネルを利用して通信路を構築する通信システムが知られている。例えば、無線通信システムにおいては、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）といった技術が提案されている。
【０００８】
ＭＩＭＯ技術は、複数のアンテナを用いてデータを送受信し、伝搬路特性の違いを利用して信号の空間多重を行い、信号を分離する技術である。ここで、図２２に通信モデルの概略を示す。
【０００９】
図２２においては、４本の送信アンテナと、４本の受信アンテナを利用して通信が行われている。一般的に、無線の伝搬路はアンテナが異なると無線空間の状況が異なり、伝搬路特性も各アンテナ毎に異なってくる。したがって、その伝搬特性の違いを利用して信号を分離することが可能となり、送受信のアンテナ数分だけ多重化通信が可能となる。例えば、４×４のＭＩＭＯでは、１本ずつのアンテナに対して最大４倍の伝送が可能となる。
【００１０】
当該ＭＩＭＯを実現するための基地局の動作を図２３を用いて説明する。図２３は、基地局９５０の構成の一例を説明するための図である。
【００１１】
基地局９５０は、基地局制御装置１１０と、無線通信部９６０とを備えて構成されている。また、無線通信部９６０は、データバッファ１３０及びデータバッファ１４６と、送信モデム部１３２と、ＲＦ部１３４及びＲＦ部１４２と、受信モデム部１４４と、無線制御部１５０と、端末管理部１５２とを備えて構成されている。また、無線通信部１２０のＲＦ部１３４には送信アンテナ１３６が、ＲＦ部１４２には受信アンテナ１４０がそれぞれ接続されている。
【００１２】
基地局制御装置１１０では、基地局につながっている複数の端末局の状況を把握する各端末管理装置があり、端末の性能等の管理を行う。これは、接続される端末は１種類の性能カテゴリーではないためで、ＭＩＭＯの処理可能多重数、サポートする変調クラス、周波数帯域等が端末ごとに異なる可能性があるため、それらが管理されている。
【００１３】
端末との通信を行う場合、この個別の情報と、受信感度等の伝搬路状況、送受信したいデータ量、維持したいデータ品質等により、通信可能な無線通信方式を無線制御部１５０で制御して、実際に通信する端末にあわせて、送信モデム部１３２、受信モデム部１４４を介して、端末と通信する。
【００１４】
具体的には、上位層である基地局制御装置１１０から、端末宛に送信するデータが一度データバッファ１３０に記憶される。そして、送信モデム部１３２及びＲＦ部１３４を介して、送信アンテナ１３６より出力される。
【００１５】
また、受信アンテナ１４０において受信されたデータは、ＲＦ部１４２及び受信モデム部１４４を介してデータに復調され、データバッファ１４６に記憶される。そして、データバッファ１４６から、上位層である基地局制御装置１１０に出力されることとなる。
【００１６】
ここで、無線制御部１５０は、無線通信部９６０における動作を制御する。また、端末のＭＩＭＯ処理可能数に合わせてＭＩＭＯの空間多重数を決定し、送受信するパケットを構成する。このようにして構成されるパケット構成の一例を図２４に示す。
【００１７】
本図においては、基地局９５０が、端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥの５つの端末と通信する場合である。先頭にパケットヘッダがあり、その後端末Ａから端末Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥに向けた通信領域がある。本図では、３回繰り返しがあって、１パケットとなっている。また、本図における端末Ａ〜Ｅは「端末Ａの処理可能多重数が４」、「端末Ｂの処理可能多重数が１」、「端末Ｃの処理可能多重数が４」、「端末Ｄの処理可能多重数が４」、「端末Ｅの処理可能多重数が２」として説明する。これら、端末に関する情報は端末管理部１５２で管理されている。
【００１８】
そして、
・端末Ａは、処理可能多重数が４であるが、伝播路状況が良好でないため２多重を使用。
・端末Ｂは、処理可能多重数が１であるので、１多重を使用。
・端末Ｃは、処理可能多重数が４であり、伝播路状況が良好なため４多重を使用。
・端末Ｄは、処理可能多重数が４であり、伝播路状況が良好なため４多重を使用。
・端末Ｅは、処理可能多重数が２であるので、２多重を使用。
と制御されている。
【００１９】
このような、ＭＩＭＯ伝送とリレー局がある場合の無線通信システム９の概略を図２５に示す。
【００２０】
ここで、図２５における端末名の下の「＜＞」で囲まれている数字は、端末における処理可能多重数である。具体的には、端末Ａの処理可能多重数は「４」、端末Ｂの処理可能多重数は「１」、端末Ｃの処理可能多重数は「４」、端末Ｄの処理可能多重数は「４」、端末Ｅの処理可能多重数は「２」となる。
【００２１】
また、端末Ａと、端末Ｂは基地局と直接接続されており、端末Ｃはリレー局Ａを介して、端末Ｄ及び端末Ｅはリレー局Ｂを介して基地局１０と接続されている。
【００２２】
このようなＭＩＭＯ多重された信号を２系統から構成されるリレー局を介した場合の例を図２５に示す。ＭＩＭＯにおいては、空間の伝搬特性の違いを利用し、多重した信号を復調することができるものであり、４×４では、１６系統の独立した伝搬路（図２２の１６本の矢印）が構成されることで多重可能であったものが、リレー局が２アンテナしかないために、４×２で８系統の伝搬路しか構成されないこととなる。
【００２３】
そのため、端末側で４系統のアンテナを用意しても、伝搬途中で独立性を失っているため、ＭＩＭＯ信号の分離ができなくなるという問題を有していた。
【００２４】
つまり、図２６で示したパケットデータのうち、空間多重数１、２については、リレー局を介しても問題なく復調できるが、空間多重数３、４については、リレー局を介した場合、分離できなくなるといった問題点が生じていた。
【００２５】
図においては、端末Ｃ、Ｄは、リレーを介さないときは、４多重のＭＩＭＯ通信を行っていたが、リレーを介したために４多重の通信ができなくなる。
【００２６】
従来においては、このような場合には、端末Ｃ、Ｄは、信号が正しく伝わっていないことをあらわすＮＡＫ信号を返し、基地局は再送を行い、さらに数度の再送でも伝送できない場合には、空間多重数を下げていく処理を行い、正しく伝わったことを示すＡＣＫ信号がくるまでその処理を行うことになる。これは、再送処理によるトラヒックが非常に多くなるとともに、伝送遅延も多くなり、問題となっていた。
【００２７】
そこで、上述した課題に鑑み、本発明が目的とするところは、中継本数が少ないリレー局が無線通信システムにある場合においても、的確な空間多重方式の通信ができる基地局等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上述した課題に鑑み、本発明の基地局は、複数のアンテナを有し、空間多重化方式を用いてリレー局を中継して一又は複数の端末と通信する基地局において、リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理部と、前記リレー局管理部に管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定部と、前記多重数判定部により判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信部と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の基地局において、前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数を、通信する多重数の上限として判定することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の基地局は、端末の処理可能多重数を管理する端末管理部を更に備え、前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数と、前記端末管理部が管理する端末の処理可能多重数とのうち、小さい方の値を通信する多重数として判定することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の基地局は、伝搬路特性に基づいて、可能多重数を判断する伝搬路特性判断部を更に備え、前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数と、前記伝搬路特性判断部が判断した可能多重数とのうち、小さい方の値を通信する多重数として判定することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の基地局において、前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部により、前記データの送受信を行う端末がリレー局を介していないと管理されている場合には、多重数の上限を当該端末の処理可能多重数とすることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の基地局装置において、前記多重数判定部は、前記端末が複数のリレー局を介して接続されている場合には、複数のリレー局がサポートする空間多重数のうち、最小の空間多重数を通信する多重数として判定することを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の基地局において、前記データ送受信部は、通信を行う複数の端末のデータをパケット多重化することによりデータの送受信を行う場合に、当該パケットに含まれる端末の中で、最も小さい多重数に基づいて、多重化してデータの送受信を行うことを特徴とする。
【００３５】
また、本発明の基地局において、前記データ送受信部は、通信を行う複数の端末のデータを周波数分割多重と時分割多重とを組み合わせて多重化することによりデータの送受信を行う場合に、時分割多重のタイムスロットにおいて含まれる端末の中で、最も小さい多重数に基づいて、周波数分割にて多重化してデータの送受信を行うことを特徴とする。
【００３６】
また、本発明の基地局装置は、複数のセルを形成し、前記セル内にリレー局が配置されているか否かを判定するセル内リレー局判定部を更に備え、前記多重数判定部は、前記セル内リレー局判定部によりリレー局が配置されている場合には、当該配置されているリレー局のサポートする空間多重数のうち、最も小さいものを通信する多重数と判定し、前記データ送受信部は、前記セルに含まれる端末とデータの送受信を行う場合には、前記多重数判定部により判定された多重数に基づいて、多重化してデータの送受信を行うことを特徴とする。
【００３７】
また、本発明の基地局装置において、前記リレー局管理部は、リレー局を経由して通信をする端末のグループと、リレー局を経由せず通信をする端末のグループに更にグループ分けして管理し、前記多重数判定部は、前記リレー局を経由して通信をするグループの端末は、リレー局がサポートする空間多重数を通信する多重数の上限とし、前記リレー局を経由せず通信をするグループの端末は、端末の処理可能多重数を通信する多重数の上限とすることを特徴とする。
【００３８】
本発明の無線通信システムは、基地局と、一又は複数の端末と、基地局と端末との間で中継するリレー局とを含み、複数のアンテナにより空間多重化方式を用いて通信する無線通信システムであって、前記基地局は、リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理部と、前記リレー局管理部に管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定部と、前記多重数判定部により判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信部と、を備えることを特徴とする。
【００３９】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数を、通信する多重数の上限として判定することを特徴とする。
【００４０】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記多重数判定部は、前記端末が複数のリレー局を介して接続されている場合には、複数のリレー局がサポートする空間多重数のうち、最小の空間多重数を通信する多重数として判定することを特徴とする。
【００４１】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記端末は、前記基地局と、前記リレー局を経由して通信を行っているか否かを判定するリレー局判定部と、前記リレー局判定部による前記リレー局を経由して通信を行っているか否かの判定結果を、前記基地局に通知する通知手段と、を有し、前記リレー局管理部は、前記端末が前記リレー局を経由して通信を行っているか否かを前記通知手段により、端末の情報として管理することを特徴とする。
【００４２】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記リレー局判定部は、前記リレー局のサポートする空間多重数も更に判定し、前記通知手段は、リレー局を経由して通信を行っているか否かの判定結果と併せて、当該リレー局リレー局がサポートする空間多重数を、前記基地局に通知することを特徴とする。
【００４３】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記通知手段は、前記判定結果をＭＩＭＯを含む適応変調情報として通知することを特徴とする。
【００４４】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記リレー局判定手段は、前記端末が受信した信号の遅延時間を測定することにより、リレー局経由か否かを判定することを特徴とする。
【００４５】
また、本発明の無線通信システムは、前記基地局に、前記複数のリレー局のうち少なくとも一つが有線で接続されていることを特徴とする。
【００４６】
本発明の無線通信方法は、基地局と、一又は複数の端末と、基地局と端末との間で中継するリレー局とを含み、複数のアンテナにより空間多重化方式を用いて通信する無線通信システムに用いる無線通信方法であって、リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理ステップと、前記リレー局管理ステップにおいて管理された情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定ステップと、前記多重数判定ステップにより判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信ステップと、を有することを特徴とする。
【００４７】
本発明のプログラムは、複数のアンテナを有し、空間多重化方式を用いてリレー局を中継して一又は複数の端末と通信するコンピュータに、リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理機能と、前記リレー局管理機能により管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定機能と、前記多重数判定機能により判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信機能と、を実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４８】
以上のように、本発明によれば、複数のアンテナを有し、空間多重化方式を用いてリレー局を中継して一又は複数の端末と通信する基地局において、リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理し、管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定し、この判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うこととなる。したがって、通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とに基づいて多重数が判定されて、この判定された多重数にてデータの送受信が行われることにより、端末と基地局との間に、サポートする空間多重数の少ないリレー局が設置された場合であっても、的確な多重数で各端末と空間分離できる信号を送受信できるようになり、リレー局設置による不具合をなくすることができ、良好な通信をすることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明を適用した場合の無線通信システムにおける最良の実施形態について、図を用いて説明する。
【００５０】
［１．第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態としては、通信方式としてＭＩＭＯを用いた場合について例を取り説明する。
【００５１】
［１．１ 無線通信システムの概要］
まず、本発明を適用した無線通信システム１の概略を図１に示す。本図に記載の通り、無線通信システム１には、基地局１０と、リレー局２０（リレー局Ａ及びＢ）と、端末３０（端末Ａ〜Ｅ）とが含まれている。
【００５２】
ここで、図１における「＜＞」で囲まれている数字は当該リレー局２０における空間多重数、端末３０における処理可能多重数である。具体的には、リレー局はＡ「２×２リレー局」であり、リレー局Ｂは「４×４リレー局」である。また、端末Ａの処理可能多重数は「４」、端末Ｂの処理可能多重数は「１」、端末Ｃの処理可能多重数は「４」、端末Ｄの処理可能多重数は「４」、端末Ｅの処理可能多重数は「２」となる。
【００５３】
また、端末Ａと、端末Ｂは基地局１０と直接接続されており、端末Ｃはリレー局Ａを介して、端末Ｄ及び端末Ｅはリレー局Ｂを介して基地局１０と接続されている。
【００５４】
［１．２ 装置構成］
続いて、各装置構成について説明する。なお、リレー局２０については、図２１で説明した従来のリレー局と同じ構成であるため、その説明を省略する。
【００５５】
［１．２．１ 基地局の構成］
基地局１０の構成について図２を用いて説明する。基地局１０は、本図に記載の通り、基地局制御装置１１０と、無線通信部１２０とを備えて構成されている。また、無線通信部１２０は、データバッファ１３０及びデータバッファ１４６と、送信モデム部１３２と、ＲＦ部１３４及びＲＦ部１４２と、受信モデム部１４４と、無線制御部１５０と、端末管理部１５２と、リレー局接続管理部１５４とを備えて構成されている。また、無線通信部１２０のＲＦ部１３４には送信アンテナ１３６が、ＲＦ部１４２には受信アンテナ１４０がそれぞれ接続されている。なお、図２３で説明した基地局９５０と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５６】
ここで、本図の基地局１０は、図２３で説明した基地局９５０に比べて、リレー局接続管理部１５４が配置されているところが、従来と異なるところである。リレー局接続管理部１５４は、端末管理部１５２において管理している端末とともに、各端末のリレー局について管理している機能部である。
【００５７】
端末管理部１５２は、各端末と、当該端末の処理可能多重数がそれぞれ記憶・管理されている。図３（ａ）に、端末管理部１５２が管理する端末テーブルの一例を示す。ここでは、端末Ａの処理可能多重数が「４」、端末Ｂの処理可能多重数が「１」、端末Ｃの処理可能多重数が「４」、端末Ｄの処理可能多重数が「４」、端末Ｅの処理可能多重数が「２」と、それぞれ管理されている。
【００５８】
さらに、端末毎に実際に通信のときに使用される使用多重数が対応づけて記憶されている。例えば、端末Ａは、処理可能多重数は「４」であるが、伝搬路の状況が良くないため、実際に使用される多重数は「２」となっている。
【００５９】
リレー局接続管理部１５４では、端末３０がリレー局２０を介しているか、リレー局のサポート数の情報が管理されている。端末５台と通信しているとすると、端末Ａ及びＢは直接基地局に、端末Ｃは２×２サポートのリレー局Ａに、端末Ｄ及びＥ局は４×４サポートのリレー局Ｂに接続されている情報が管理されている。
【００６０】
ここで、リレー局接続管理部１５４は、図３に示すように、端末毎に、中継するリレー局と、当該リレー局のサポート多重数がそれぞれ記憶・管理されている。ここでは、端末Ａ及びＢは、基地局１０に直接接続されているため、リレー局に関する情報は記憶されていない。端末Ｃは、リレー局Ａを中継しており、リレー局のサポート多重数が「２」であることが管理されている。また、端末Ｄ及びＥは、リレー局Ｂを中継しており、リレー局のサポート多重数が「４」であることが管理されている。
【００６１】
なお、一般にこのサポート多重数は、リレー局のアンテナ数及び中継本数に相当する。つまり、サポート数が２×２のリレー局では、２本の入力アンテナに各々中継器がつながり、２本の出力アンテナが接続されている。
【００６２】
また、端末３０がリレー局２０を介しているか否かは、端末３０から通知を受けることにより把握することが出来る。具体的には、後述する端末３０のリレー局判定部３５２により、端末３０が、リレー局２０を介して基地局１０と通信を行っているか否かが判定される。この、判定結果が基地局１０に通知されることにより、基地局１０は把握することができる。
【００６３】
無線制御部１５０では、従来の制御にあわせて、このリレー局接続管理部１５４の情報を用いて、各端末と通信するＭＩＭＯの空間多重数を決定する。例えば、端末Ｃに４×４のＭＩＭＯを受信する能力があったとしても、リレー局Ａが２×２サポートのリレー局であるため、送信の最大空間多重数は「２」とする制御を行う。
【００６４】
つまりリレー局を介さないときの上限は、[端末処理可能多重数、伝搬路特性に制限される多重数]の小さい方が上限となり、リレー局を介するときの上限は、[端末処理可能多重数、伝搬路特性に制限される多重数、リレー局のサポートする多重数]の最も小さいものが上限となる。
【００６５】
図４に、そのときのパケットの様子を示す。パケットについては「端末処理可能多重数」、「伝搬路による制限」、「リレー局のサポートする多重数」により制約を受けている。本実施形態では、送信信号としては、以下のようになっている。
端末Ａ：処理可能多重数４、伝搬路による制限が２多重、リレー局不使用。したがって、伝播路状況が良好でないため２多重を使用。
端末Ｂ：処理可能多重数１、伝搬路による制限が１多重、リレー局不使用。したがって、１多重を使用。
端末Ｃ：処理可能多重数４、伝搬路による制限が４多重、２×２リレー局使用。したがって、伝播路状況が良好だがリレー局の制限により２多重を使用。 端末Ｄ：処理可能多重数４、伝搬路による制限が４多重、４×４リレー局使用。したがって、伝播路状況も良好なためそのまま４多重を使用。
端末Ｅ：処理可能多重数２、伝搬路による制限が２多重、４×４リレー局使用。したがって、伝播路状況が良好であっても、処理可能多重数により２多重を使用。
【００６６】
［１．１．２ 端末の構成］
次に、端末３０の構成について、図５を用いて説明する。本図によれば、端末３０は、端末コントローラ／上位層３１０と、無線通信部３２０とを備えて構成されている。また、無線通信部３２０は、データバッファ３３０及びデータバッファ３４６と、送信モデム部３３２と、ＲＦ部３３４及びＲＦ部３４２と、受信モデム部３４４と、無線制御部３５０と、リレー局判定部３５２とを備えて構成されている。また、ＲＦ部３３４には送信用アンテナ３３６が、ＲＦ部３４２には受信用アンテナ３４０がそれぞれ接続されている。
【００６７】
ここで、本図の端末３０は、受信のＲＦ部３４２には４系統の受信系があり、４×４の空間多重した信号を受信出来る。一方、送信系にも、４系統のＲＦ部があり、４×４の空間多重まで通信できる。
【００６８】
したがって、本図の端末が基地局１０に対して、端末能力を受信系４、送信系４と通知することとなる。
【００６９】
また、リレー局判定部３５２は、リレー局経由で基地局と通信を行っているか否かを判定する機能部である。判定結果は、基地局１０に通知される。
【００７０】
また、端末の能力は通常変化することはないが、リレー局経由かどうかは適時変化する。したがって、この情報は端末能力情報よりも頻繁に伝送する必要があり、例えば、受信電力情報や伝搬路情報（ＣＱＩ）等、伝搬路に依存して基地局１０に伝送する情報と同等の位置づけで伝送することができる。
【００７１】
また、システムによっては、伝搬路状況を判断して受信できるＭＩＭＯ情報等を適応制御情報として送信しているものでは、それを流用することもできる。この場合には余分な情報ビット数は増やさずに対応できる。
【００７２】
また、端末の処理可能多重数と、リレー局のサポート多重数については、その少ない方に制限されるので、両方を送らずに、リレーを介したときの受信可能な能力数として、伝えることでも代用できる。
【００７３】
［１．２ 制御例］
続いて、本実施形態における制御例について、フローチャートを用いて説明する。
【００７４】
［１．２．１ 第１制御例］
まず、図６のフローチャートを用いて第１制御例を説明する。まず、基地局１０は、無線パケットの対象となる端末、すなわち通信する端末を決定する（ステップＳ１０）。
【００７５】
つづいて、ステップＳ１０において決定された端末の性能情報を、端末管理部１５２から読み出す（ステップＳ１２）。そして、無線の通信回線状況（例えば、ＳＩＮＲ等のような受信レベルに基づく伝搬路特性）を判断する（ステップＳ１４）。
【００７６】
つづいて、各端末について処理を行う。次にリレー局接続管理部１５４の情報により、端末３０がリレー局２０を介して通信を行っているか否かを判定する（ステップＳ１６）。ここで、端末３０がリレー局２０を経由してない場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、通信する多重数として、端末の処理能力数をセットする（ステップＳ２０）。
【００７７】
他方、端末がリレー局を経由して通信している場合には（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、リレー局接続管理部１５４の情報から、端末が経由するリレー局のサポート多重数と、端末の多重可能数を比較する（ステップＳ１８）。
【００７８】
そして、経由するリレー局のサポート多重数が、端末の空間多重数より大きい場合には（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、通信する多重数に端末の処理能力数をセットする（ステップＳ２０）。また、経由するリレー局のサポート多重数が端末の多重可能数以下の場合には（ステップＳ１８；Ｎｏ）、通信する多重数にリレー局のサポート多重数がセットされる（ステップＳ２２）。
【００７９】
そして、総ての端末について、通信する多重数をセット完了したか否かを判定する（ステップＳ２４）。ここで、まだ通信する多重数をセットしていない端末がある場合には（ステップＳ２４；Ｎｏ）、次の端末をセットし（ステップＳ２８）、ステップＳ１６から処理を繰り返し実行する。このようにして、端末毎の通信する多重数が無線制御部１５０で設定される。
【００８０】
このように、総ての端末について通信する多重数がセットされると（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、送信する端末のパラメータに応じて、送信モデム部１３２で送信信号を生成され、ＲＦ部１３４を介して、送信アンテナ１３６より送信をする（ステップＳ２６）。
【００８１】
このように、リレー局接続管理部１５４を用意し、リレー局経由に係る情報を保有することで、基地局１０からリレー局２０を介している端末３０に対して、[端末処理可能多重数、伝搬路特性に制限される多重数、リレー局のサポート多重数]をすべて考慮した多重数で送信できるようになる。この結果、例えば２×２のリレー局を介した通信であるのに、端末の能力だけで判断して４×４の空間多重数で送ってしまい、無駄な再送を繰り返してトラヒックが低下したり、伝搬遅延が大きくなってしまったりするという従来の問題点を解消できる。
【００８２】
すなわち、本実施形態によれば、リレー局を介した端末と介さない端末が混在している場合でも、それぞれに応じた空間多重を行うことができるようになる。
【００８３】
なお、ここでは、下り、つまり基地局１０から端末３０へのパケット構成を例として説明したが、上りでも同様の構成で、リレー局２０の多重可能数制限を加味した制御を行うことができる。また、端末３０やリレー局２０では、送受信での空間多重数が非対称の場合があり（例えば、受信用アンテナが４つ、送信用アンテナが２つの場合）、その場合は、それに応じて制御することができる。
【００８４】
また、本実施形態においては、説明の都合上、送受信アンテナが同数のＭＩＭＯ構成を説明したが、基地局アンテナ自体は４本持っているので、送信ダイバシティを活用して４×２の空間多重数２のＭＩＭＯについても適用することが可能なことは勿論である。多重数がリレー局の多重可能数以下であれば、基地局の送信アンテナ数が増えても、なんら問題なく本発明は実現できる。
【００８５】
［１．２．２ 第２制御例］
つづいて、第２制御例について、図７を用いて説明する。ここで、図７の第１制御例と同一の処理には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８６】
ここで、第１制御例では、端末毎にリレー局のサポート数が端末の空間多重数を上回るかどうかの判定を行っていたが、第２制御例における無線制御では、リレー局経由の端末については、リレー局の中で、サポート多重の最も小さい多重数を、リレー局経由のサポート多重数としてセットし、端末との通信する無線方式を決定する。
【００８７】
まず、基地局１０は、無線パケットの対象となる端末、すなわち通信をする端末を決定する（ステップＳ１０）。つづいて、ステップＳ１０において決定された端末の性能情報を、端末管理部１５２から読み出す（ステップＳ１２）。そして、無線の通信回線状況（例えば、ＳＩＮＲ等のような受信レベルに基づく伝搬路特性）を判断する（ステップＳ１４）。
【００８８】
次に、リレー局接続管理部１５４の情報から、端末の中にリレー局経由で接続されている端末があるか否かを判定する（ステップＳ４０）。
【００８９】
ここで、リレー局を経由する端末が存在する場合には、リレー局の最小のサポート多重数と端末の処理可能多重数を比較する（ステップＳ４２）。ここで、リレー局の最小サポート多重数が、端末の処理可能多重数以下の場合は（ステップＳ４２；Ｎｏ）、通信する多重数に、リレー局の最小サポート多重数をセットする（ステップＳ４４）。
【００９０】
すなわち、第１制御例では、各端末がどの性能をもつリレー局経由かどうかが明確である場合の想定であるが、実際の地下駐車場等では、地上と結ぶ複数のリレー局が混在しているような場合も想定できる。端末が移動している場合には、２×２や４×４のサポート数の異なるリレー局が混在し、どちらのリレー局を経由した電波を受信したり、強弱が入れ替わったりする場合がある。
【００９１】
そこで第２制御例では、基地局１０に接続される端末３０が、どのリレー局２０を経由したとしても問題のないように、全対象端末と経由される可能性のあるリレー局すべてとの最小の多重数を比較し、通信する多重数を設定する。
【００９２】
つまり、２×２と４×４のサポート数のリレー局が混在している場合、基地局１０に接続される５つの端末の上限は２×２となる。
【００９３】
［１．２．３ 第３制御例］
続いて第３制御例について、図８を用いて説明する。ここで、図６の第１制御例と同一の処理には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００９４】
第３制御例は、基地局のサービスエリア内、つまりセル内にリレー局が設置されていれば、その基地局の通信する多重数の上限をそのリレー局のサポート数とする制御例である。
【００９５】
第２の制御例では、パケット構成した端末に、リレー局経由のものがあれば、それを上限としたが、さらにオープンな環境では、リレー局経由とはまったく関係なかった端末がリレー局経由となる場合がある。
【００９６】
これは、図９のように開空間にリレー局が置かれた場合顕著で、基地局とリレー局のどの経由で通信するかは、その時々の環境によって異なり、それをリアルタイムで制御することは煩雑さを伴うだけではなく、実際には困難なときもあるためである。例えば、図９（ａ）に示すような郊外に設置される場合や、図９（ｂ）に示すような建物による不感地帯解消のために設置される場合に顕著である。
【００９７】
具体的な制御としては、ステップＳ５０において、リレー局がセル内（基地局のサービスエリア内）にあるか否かを判定する。ここで、リレー局がセル内にある場合には（ステップＳ５０；Ｙｅｓ）、リレー局のサポート空間多重数と、基地局の多重可能数を比較する（ステップＳ５２）。
【００９８】
ここで、基地局の多重可能数がリレー局のサポート空間多重数より小さい場合には（ステップＳ５２；Ｎｏ）、基地局の多重可能数をリレー局の空間多重数に制限する。
【００９９】
このように、本制御例では、１つのセルについては、空間多重数上限をボトルネックとなる多重数の最も少ないリレー局に制限することで、どのような経路で通信しても、リレー局のサポートする多重数を上回った多重数で基地局が送ることがなくなり、データの分離ができずに復調できないという従来の問題点を解消できる。つまり、２×２しかサポートしていないリレー局がセル内にあれば、すべての端末の通信する多重数の上限は２×２に制限される。
【０１００】
［２．第２実施形態］
続いて第２実施形態について説明する。第１実施形態において、無線通信システムは図４のように、時分割で多重するＴＤＭＡをベースとし説明したが、第２実施形態としては、ＯＦＤＭＡ通信を利用した場合について説明する。
【０１０１】
ＯＦＤＭＡ通信とは、時間と周波数の軸で細かくブロックを分けることにより、ユーザー多重する通信方式で、ひとつのパケットに複数の端末向け信号を多重させている。
【０１０２】
［２．１ 動作説明］
具体的に図１０を用いて説明する。第１実施形態において、ＴＤＭＡベースでの例でタイムスロットごとに端末割当をおこっていたのに対し、第２実施形態では、同一のタイムスロットに複数の端末が設定され、時間と周波数で分けたブロック単位で端末が割り当てられている例となっている。図１０（ａ）は、ＯＦＤＭＡにおける各チャネルの様子を模式的に示した図である。この図では、全帯域を７つの周波数チャンネルに分けていて、最大７つの独立した信号を載せることができる。
【０１０３】
ＯＦＤＭＡにおいては、各チャンネルを構成するサブキャリアは独立であるため、複数のユーザーが各チャンネルを使用する場合、同一のタイムスロットであっても、各々のユーザーにあわせて、別々の多重数で送信することが可能である。
【０１０４】
図１０（ｂ）は、このＯＦＤＭＡにおいて、横軸に周波数ｆ、縦軸に時間ｔをとり、各端末宛のパケットを多重化した様子を模式的に示した図である。各パケットが、各タイムスロット（１）〜（７）に分散されている。
【０１０５】
ここで、例えば、（４）スロット及び（５）スロットに配置された端末Ｃ及びＤは、リレー局経由の端末となっており、端末Ｃ及びＤは４×４の多重可能数を持っているものとする。
【０１０６】
［２．２ 制御例］
つづいて、本実施形態における制御例について説明する。
【０１０７】
［２．２．１ 第４制御例］
第２実施形態における制御例として、第４制御例について説明する。第４制御例は、図１１のフローチャートに示す制御を行う。
【０１０８】
まず、無線パケット対象となる端末を決定し（ステップＳ６０）、端末性能情報を端末管理部１５２から読み出す（ステップＳ６２）。そして、伝送路特性をＳＩＮＲ等から判断する（ステップＳ６４）。
【０１０９】
続いて、リレー局接続管理部１５４の情報から、端末のリレー局経由か否かを判定する（ステップＳ６６）。すなわち、第１実施形態の第１制御例では、端末毎に判定していたのに対し、第４制御例では、タイムスロット毎にリレー局経由の端末があるか否かを判定する。
【０１１０】
そして、リレー局経由の端末があった場合（ステップＳ６６；Ｙｅｓ）、経由するリレー局のサポート多重数と、端末の処理可能多重数とを比較する（ステップＳ７０）。ここで、経由するリレー局のサポート多重数が、端末の多重可能数より大きい場合は（ステップＳ７０；Ｙｅｓ）、通信する多重数に端末の処理能力数をセットする（ステップＳ６８）。他方、経由するリレー局のサポート多重数が、端末の多重可能数以下の場合には（ステップＳ７０；Ｎｏ）、通信する多重数にリレー局の空間多重数をセットする（ステップＳ６６）。
【０１１１】
つづいて、総てのタイムスロットについて完了したか否かを判定する（ステップＳ７４）。ここで、総てのタイムスロットについて完了していない場合は、次のタイムスロットについて処理を実行する（ステップＳ７４；Ｎｏ→ステップＳ７８→ステップＳ６６）。
【０１１２】
このように、ＯＦＤＭＡの周波数軸、時間軸のスロットに対して端末の割り当てと、通信する多重数がセットされると、そのパラメータに応じて、送信モデム部１３２で送信信号を生成され、ＲＦ部１３４を介して、送信アンテナ１３６より送信をする。
【０１１３】
このように制御することで、タイムスロット（４）、（５）の通信多重数は[端末処理可能多重数、伝搬路特性に制限される多重数、リレー局のサポートする多重数数]に応じて決定される。つまり、同じタイムスロットで周波数分割で同時に送信する端末Ａ、Ｂ及びＥ宛の信号もその多重数上限をリレー局がサポートする多重数までになることになる。
【０１１４】
これは、ＯＦＤＭＡの受信技術として、周波数分割として通信している端末Ｃ及びＤを復調する場合においても、全周波数帯域分（ｃｈ１−ｃｈ７の全チャンネル）をまとめてＦＦＴ処理し、場合によっては他端末向けの信号も受信処理に活用することに起因する。
【０１１５】
この場合に、端末Ａ，Ｂ，Ｅの信号を、端末Ｃ，Ｄの復調処理のために復調することを考えると、これらの端末向けの信号がリレーのサポート多重数を越えた場合には復調ができなくなる。
【０１１６】
そこで、本実施例のように、同一タイムスロットにおける全帯域に含まれる端末向けの通信多重数を制御することで、同一タイムスロットに含まれる端末向けの信号を復調できるようになり、ＯＦＤＭＡにおいても、適切にリレー局を介して通信を行うことが出来るようになる。
【０１１７】
［２．２．２ 第５制御例］
続いて、第５制御例について、図１２を用いて説明する。図１０では、リレー局経由のタイムスロット（４）、（５）のみリレー局の多重制限により、パケットの最大多重数を決定していたが、この例ではその一つ前の（３）も制限を加えることを特徴とする。
【０１１８】
基地局信号とリレー局信号を処理する場合、遅延によって（３）の信号が（４）に重なり、ＩＳＩ（シンボル間干渉）になる。そこで、（４）を精度よく復調するには、この重なった信号の除去等の処理が必要で、そのためには（３）の信号を復調する必要がある。しかし、（３）のタイムスロットにリレー局の空間多重数を超えた多重数の信号が入っていると、処理できなくなる。
【０１１９】
したがって、この場合（３）においても、空間多重数を超えないように、多重可能上限数をセットすることにする。これにより、（４）から（３）の信号を除去するために（３）の信号を復調する場合でも、適切に復号することが出来るようになる。
【０１２０】
［２．２．３ 第６制御例］
続いて、第６制御例について図１３を用いて説明する。第６制御例では、パケット単位で、リレー局の多重制限により、パケットの最大多重数を決定する。
【０１２１】
ＯＦＤＭＡでは、誤り訂正等がタイムスロット単位を超えて、パケット単位で一括して処理されている場合がある。図１３の端末Ａでは、パケット内の時間、周波数軸に分散して複数個のブロックが割り当てられ、データとしてはこれら全部で誤り訂正の単位となっているものがある。つまり、誤り訂正処理するには、パケットに散らばっている端末Ａの信号をすべて復調する必要がある。
【０１２２】
この場合、パケット内のすべての信号をリレー局のサポートする多重数に設定することが必要である。
【０１２３】
本制御例では、第１パケットには、２×２までの多重可能数しかサポートしないリレー局経由の端末があるので、上限を２×２としている。
【０１２４】
なお、この場合には、ＯＦＤＭＡのような周波数と時間で多重しなくとも、時間多重しただけのパケットでも同様の制御ができる。
【０１２５】
また、別の制御例を説明する。システムによっては、誤り訂正等のブロックがパケットにまたがっている場合がある。その場合、誤り訂正の復号を行うには、複数のタイムスロットやパケットにまたがった信号をまとめて処理する必要があり、その中にリレー局の多重制限を超えた信号があると復調できなくなる。
【０１２６】
この例を図１４に示す。この例では、信号処理、例えば誤り訂正の最小単位が２パケットで構成されている場合を示している。第１パケットには、リレー経由の端末Ｃ、Ｄが含まれており、図１３と同じく、上限は２×２としている。第２パケットには、本来、端末Ｃ、Ｄが含まれていないが、信号処理単位が２パケットで構成されるため、第２パケットにも、高い多重数を設定せず、上限を２×２に制限する。
【０１２７】
このように、本発明を適応することのより、複数パケットにまたがって信号処理されている場合においても、信号分離を可能にすることができるようになる。
そこで、タイムスロットやパケットのいった固定化した単位での制限ではなく、これら端末の復調処理単位においては、多重数をリレー局の制限とすることを特長とする。
【０１２８】
［３．第３実施形態］
続いて第３実施形態について説明する。第３実施形態は、リレー局を介さない端末と、リレー局とを介す端末とをグループ化して通信を行う場合について説明する。なお、この場合、通信する方式としては何れの通信方式でも良いが、本実施形態においても、ＯＦＤＭＡ通信を用いるものとして説明する。
【０１２９】
また、基地局及び移動局等の構成については、第１実施形態と同一であるため、その説明を省略する。
【０１３０】
［３．１ 第７制御例］
本実施形態における制御例として、第７制御例について図１５を用いて説明する。前例までは、パケットに端末を割り当ててからその中にリレー局を経由するものが含まれる場合には、多重可能数を制限していたが、本制御例では、リレー局経由か経由外かのグループ訳をして端末を分けておくことにより、効率よく振り分けることが可能になる。
【０１３１】
ＯＦＤＭＡ通信の場合、リレー局経由とリレー局経由以外を2つのグループに分けるとともに、タイムスロットを各々のグループ用に分けておく。
【０１３２】
本制御例では、リレー局経由は最大２多重しかできないので、リレー局を介さない端末ばかり集めることにより、グループ１では最大２多重の設定となり、グループ２は、自由に端末性能、受信感度に応じた多重数を設定できるようになる。
【０１３３】
第２実施例までは、端末の割り当てについては、リレー経由か、そうでないかは区別していなかったために、割り当てた結果として、ひとつでもリレー経由がある場合には、そのタイムスロットすべての空間多重数が制限された。そのため、リレー経由の端末数が限られていても、パケット全体の多重数が低く設定されてしまう危険性があった。
【０１３４】
それと比較し、本実施例においては、あらかじめグループ化しておくことで、パケット全体がリレー経由の端末の影響で低く抑えられることがなくなり、パケット全体としてのスループットをあげることが可能となる。
【０１３５】
なお、上述した制御は、リレー局が基地局の最大多重数よりも少ないサポート数であるときに必要となってくる。
【０１３６】
また、リレー局の必要なグループ１は、パケットの先頭に持ってくることも、ひとつの特徴として挙げられる。前述のようにリレー局経由の復調において、それ以前の時間タイミングにリレー局の多重能力を超える多重数をおかないためには、パケットの先頭からリレー局経由のグループを置くことが有効である。
【０１３７】
また、タイムスロットでグループ分けする以外に、パケット単位で振り分けることも可能で、グループ１用パケット、グループ２用パケットと分けることもできる。この場合にも、グループ２用のパケットは、リレー経由の端末による多重数制限を考えることなく、最適な多重数で送信できるため、全体のスループットを向上できる。
【０１３８】
［３．２ 第８制御例］
続いて、第８制御例について図１６を用いて説明する。本制御例では、リレー局経由とリレー局を介さない端末を一つの軸とし、一方で端末のサポートする多重数を軸としてグループ化を行う。
【０１３９】
このグループ化では、リレー局経由の有無、端末の上限多重数の両方を考慮してグループ化しているので、実質的な上限多重数でグループ化でき、上述した第７制御例よりさらに効率よく多重数を割り当てることが出来るようになる。
【０１４０】
以上、第３実施形態については、ＯＦＤＭＡの実施例を用いて説明したが、これらの実施例において、時間と周波数軸において、複数の端末に割り当てられていることがポイントであり、周波数が直交している必要はない。つまり、ＦＤＭＡ−ＴＤＭＡのような構成であってもよいことは勿論である。
【０１４１】
［４．変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１４２】
［４．１ 第１変形例］
まず、第１の変形例として、上述した実施形態においては、リレー局判定部を端末３０に備えることとして説明したが、基地局１０に備え、基地局１０側において判定することとしても良い。
【０１４３】
このときの基地局の構成を図１７に示す。図２に対して、リレー局判定部１５６が設置されており、端末からの信号がリレー局経由かどうかを判定する。リレー局判定部１５６は、受信モデム部１４４及びリレー局接続管理部１５４に接続されている。
【０１４４】
ここで、リレー局判定部１５６の実現手段について説明する。リレー局の一例であるリピータの一般的な構成は、図２１に示されるように、アンプやフィルタ、周波数変換部で構成されている。従って、各端末が送受信するリレー局経由の信号はその分遅延を発生する。リレー局判定部１５６では、到着時間遅延を測定し、リレー局２０を通ったかどうかを判断するリレー局判別装置を有し、それを管理情報として用いる。なお、基地局１０では送受信でリレー局を経由するため、２倍の遅延となっている。
【０１４５】
また、別の方法として、パイロット信号を用いる方法を説明する。通常ＭＩＭＯ用パイロット信号は送信アンテナ分用意されている。４×４のときのＭＩＭＯの例を図１８に示す。
【０１４６】
図１８は、たとえばＯＦＤＭの例で、横軸の周波数の枠は、各サブキャリアを意味しており、縦軸の時間の枠はＯＦＤＭシンボルを意味している。ＭＩＭＯの場合、各送信アンテナからの伝搬路特性を把握するために、1つの送信アンテナだけから送信して伝搬特性を干渉なしに測定する方法がある。
【０１４７】
この図では、４個のパイロット信号は送信アンテナごとにそのアンテナだけから送出されている。Ｐ１の周波数サブキャリアには送信アンテナ１のみが送信した信号が入り、送信アンテナ２、３、４はこのサブキャリアにはなにも送信しない。各々Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４には各々送信アンテナ２、３、４からの送信信号が入るのみである。
【０１４８】
受信では、受信アンテナ１、２、３、４で受信するが、受信アンテナ１で受けたＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の信号から４つの伝搬路を知ることができ、同様に受信アンテナ２、３、４で各々４つの伝搬路を知ることで計１６個の伝搬路を知ることができ、ＭＩＭＯ分離が可能となる。
【０１４９】
この１６個の伝搬路は、各々別の経路を通った信号であり、本来であれば相関が低くなっている。しかしながらサポートしているアンテナ数が少ないリレー局を経由した場合、例えば２×２の場合には、リレー局での送信アンテナが２本しかないので、独立した伝搬路は８系統しかなく、相関の高い信号となる。このため、パイロット信号の相関を見ることで、パス路の独立性を判断でき、リレー局経由かどうか、何系統をサポートするリレー局かどうかを判断することができる。
【０１５０】
なお、リレー局判定部１５６の例として、遅延時間やパイロットの相関で判別している例を示したが、リレー局経由の判定方法は、他の方法であっても良いことは勿論である。判定できる装置と、それに基づく制御を行うことで構成され、他の判定基準を用いることも可能である。例えば、図で示したリピータよりも高機能なリレー局では、リレー局自体がリレー局クラスを基地局通信することも可能である。また、リレー局自体は設置業者が設置するものなので、基地局にそのサポートする性能を情報として予め知らせることも可能である。
【０１５１】
［４．２ 第２変形例］
つぎに、第２の変形例として、本発明の無線通信システムは、マルチポップの中継においても適用可能である。ここで、マルチホップとは、リレー局を複数回繰り返し使うことで、距離を延ばすものである。
【０１５２】
ここで、図１９にマルチホップの中継例を示す。図１９の例では、３つのリレー局を介しており、各々４×２、２×３、３×２、２×４の空間多重数となっている。
【０１５３】
この場合においては、すべてのリレー局の情報をもつ必要はなく、最小である２×２をサポート数として等価リレー局サポート数として情報を管理することで、本発明を適用可能となる。
【０１５４】
［４．３ 第３変形例］
次に、第３の変形例として、張り出し無線部に適用した場合について、図２０を用いて説明する。リレー局自体の基本的な考え方は、リレー局までも無線で飛ばし、リレー局から端末を無線でつなぐものであるが、同様の機能を果たすものとして、張り出し無線部がある。
【０１５５】
図２０では、１つの無線リレー局と2つの有線張り出し無線部との例を示している。張り出し無線部は、基地局と有線で結ばれるところがリレー局と異なっているが、基地局電波が届きにくいところに設置して端末の通信エリアを広げるという点ではまったく同じ目的といえる。
【０１５６】
この場合についても、最初の部分が無線か有線との相違はあるが、上述したすべての実施形態について適用可能であり、同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】第１実施形態における無線通信システムの概略を説明するための図である。
【図２】第１実施形態における基地局の構成を説明するための図である。
【図３】第１実施形態におけるリレー局接続管理部を説明するための図である。
【図４】第１実施形態におけるパケットの様子を説明するための図である。
【図５】第１実施形態における端末の構成を説明するための図である。
【図６】第１制御例における動作を説明するための図である。
【図７】第２制御例における動作を説明するための図である。
【図８】第３制御例における動作を説明するための図である。
【図９】第３制御例における動作を説明するための図である。
【図１０】第２実施形態におけるパケットの様子を説明するための図である。
【図１１】第４制御例における動作を説明するための図である。
【図１２】第５制御例における動作を説明するための図である。
【図１３】第６制御例における動作を説明するための図である。
【図１４】第６制御例における動作を説明するための図である。
【図１５】第７制御例における動作を説明するための図である。
【図１６】第８制御例における動作を説明するための図である。
【図１７】第１変形例における動作を説明するための図である。
【図１８】第１変形例における動作を説明するための図である。
【図１９】第２変形例における動作を説明するための図である。
【図２０】第３変形例における動作を説明するための図である。
【図２１】従来におけるリレー局の構成を説明するための図である。
【図２２】ＭＩＭＯ技術について説明するための図である。
【図２３】ＭＩＭＯ技術を実現するための基地局の構成を説明するための図である。
【図２４】ＭＩＭＯ技術を実現するためのパケットの様子を説明するための図である。
【図２５】ＭＩＭＯ技術における無線通信システムの概略を説明するための図である。
【図２６】ＭＩＭＯ技術において、リレー局を介した場合のシステムの概略を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１５８】
１０ 基地局
１１０ 基地局制御装置
１２０ 無線通信部
１３０ データバッファ
１３２ 送信モデム部
１３４ ＲＦ部
１３６ 送信アンテナ
１４０ 受信アンテナ
１４２ ＲＦ部
１４４ 受信モデム部
１４６ データバッファ
１５０ 無線制御部
１５２ 端末管理部
１５４ リレー局接続管理部
１５６ リレー局判定部
２０ リレー局
３０ 端末
３１０ 端末コントローラ／上位層
３２０ 無線通信部
３３０ データバッファ
３３２ 送信モデム部
３３４ ＲＦ部
３３６ 送信用アンテナ
３４０ 受信用アンテナ
３４２ ＲＦ部
３４４ 受信モデム部
３４６ データバッファ
３５０ 無線制御部
３５２ リレー局判定部
【技術分野】
【０００１】
複数のアンテナを有し、空間多重化方式を用いてリレー局を中継して一又は複数の端末と通信する基地局等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基地局と端末との間で無線を利用する種々の無線通信システムが知られている。例えば、携帯電話の場合、高い位置に設置された基地局と、端末（移動局）とでデータが送受信されるシステムが構成されている。簡単な構成としては、例えば半径１０００ｍをサービスエリア（在圏エリア）として１つの基地局が受け持ち、基地局と、サービスエリア内の端末（移動局）とが通信を行う方法がある。
【０００３】
しかしながら、無線には直進性があり、遮蔽されたところは届きにくく、ビルの中や地下街等はサービス外となってしまう。このため、中継局（リレー局）を用いることにより通信距離を伸ばす方法がとられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８‐１１８６５９号公報
【０００４】
ここで、リレー局の一例として、リレー局として良く用いられるリピータの構成について、図２１を用いて説明する。まず、受信用アンテナ９００で受信された信号は、増幅器９０２により増幅された後、周波数変換器９０４においてＩＦ信号に変換される。そして、変換されたＩＦ信号は、ＳＡＷフィルタ９０６において必要な帯域のみ取り出される。そして、取り出された信号は、可変増幅器９０８及び周波数変換器９１０により周波数変換される。周波数変換された信号は、増幅器９１２において増幅されたあと、送信用アンテナ９１４により送信される。
【０００５】
例えば、地下街において無線通信システムを構築する場合、受信用アンテナ９００、増幅器９０２、周波数変換器９０４迄を地上に設置し、それ以降をケーブルにて地下街に設置する。そして、地下街の天井に送信用アンテナ９１４を設置することにより、地下街でも電波が届くようになり、端末と基地局との通信が可能となる。
【０００６】
なお、図２１には説明の都合上、１系統のみを記載したが、通常携帯電話では双方向通信のため、逆方向の系統があることは勿論である。すなわち、地下街側に受信用アンテナを設置し、携帯端末の電波を受信する。そして、地上に設置された送信用アンテナから基地局に対して電波を送受信する。このようにすることで、基地局と端末との双方方向通信が可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、伝送速度の高速化のために、複数の伝送チャネルを利用して通信路を構築する通信システムが知られている。例えば、無線通信システムにおいては、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）といった技術が提案されている。
【０００８】
ＭＩＭＯ技術は、複数のアンテナを用いてデータを送受信し、伝搬路特性の違いを利用して信号の空間多重を行い、信号を分離する技術である。ここで、図２２に通信モデルの概略を示す。
【０００９】
図２２においては、４本の送信アンテナと、４本の受信アンテナを利用して通信が行われている。一般的に、無線の伝搬路はアンテナが異なると無線空間の状況が異なり、伝搬路特性も各アンテナ毎に異なってくる。したがって、その伝搬特性の違いを利用して信号を分離することが可能となり、送受信のアンテナ数分だけ多重化通信が可能となる。例えば、４×４のＭＩＭＯでは、１本ずつのアンテナに対して最大４倍の伝送が可能となる。
【００１０】
当該ＭＩＭＯを実現するための基地局の動作を図２３を用いて説明する。図２３は、基地局９５０の構成の一例を説明するための図である。
【００１１】
基地局９５０は、基地局制御装置１１０と、無線通信部９６０とを備えて構成されている。また、無線通信部９６０は、データバッファ１３０及びデータバッファ１４６と、送信モデム部１３２と、ＲＦ部１３４及びＲＦ部１４２と、受信モデム部１４４と、無線制御部１５０と、端末管理部１５２とを備えて構成されている。また、無線通信部１２０のＲＦ部１３４には送信アンテナ１３６が、ＲＦ部１４２には受信アンテナ１４０がそれぞれ接続されている。
【００１２】
基地局制御装置１１０では、基地局につながっている複数の端末局の状況を把握する各端末管理装置があり、端末の性能等の管理を行う。これは、接続される端末は１種類の性能カテゴリーではないためで、ＭＩＭＯの処理可能多重数、サポートする変調クラス、周波数帯域等が端末ごとに異なる可能性があるため、それらが管理されている。
【００１３】
端末との通信を行う場合、この個別の情報と、受信感度等の伝搬路状況、送受信したいデータ量、維持したいデータ品質等により、通信可能な無線通信方式を無線制御部１５０で制御して、実際に通信する端末にあわせて、送信モデム部１３２、受信モデム部１４４を介して、端末と通信する。
【００１４】
具体的には、上位層である基地局制御装置１１０から、端末宛に送信するデータが一度データバッファ１３０に記憶される。そして、送信モデム部１３２及びＲＦ部１３４を介して、送信アンテナ１３６より出力される。
【００１５】
また、受信アンテナ１４０において受信されたデータは、ＲＦ部１４２及び受信モデム部１４４を介してデータに復調され、データバッファ１４６に記憶される。そして、データバッファ１４６から、上位層である基地局制御装置１１０に出力されることとなる。
【００１６】
ここで、無線制御部１５０は、無線通信部９６０における動作を制御する。また、端末のＭＩＭＯ処理可能数に合わせてＭＩＭＯの空間多重数を決定し、送受信するパケットを構成する。このようにして構成されるパケット構成の一例を図２４に示す。
【００１７】
本図においては、基地局９５０が、端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥの５つの端末と通信する場合である。先頭にパケットヘッダがあり、その後端末Ａから端末Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥに向けた通信領域がある。本図では、３回繰り返しがあって、１パケットとなっている。また、本図における端末Ａ〜Ｅは「端末Ａの処理可能多重数が４」、「端末Ｂの処理可能多重数が１」、「端末Ｃの処理可能多重数が４」、「端末Ｄの処理可能多重数が４」、「端末Ｅの処理可能多重数が２」として説明する。これら、端末に関する情報は端末管理部１５２で管理されている。
【００１８】
そして、
・端末Ａは、処理可能多重数が４であるが、伝播路状況が良好でないため２多重を使用。
・端末Ｂは、処理可能多重数が１であるので、１多重を使用。
・端末Ｃは、処理可能多重数が４であり、伝播路状況が良好なため４多重を使用。
・端末Ｄは、処理可能多重数が４であり、伝播路状況が良好なため４多重を使用。
・端末Ｅは、処理可能多重数が２であるので、２多重を使用。
と制御されている。
【００１９】
このような、ＭＩＭＯ伝送とリレー局がある場合の無線通信システム９の概略を図２５に示す。
【００２０】
ここで、図２５における端末名の下の「＜＞」で囲まれている数字は、端末における処理可能多重数である。具体的には、端末Ａの処理可能多重数は「４」、端末Ｂの処理可能多重数は「１」、端末Ｃの処理可能多重数は「４」、端末Ｄの処理可能多重数は「４」、端末Ｅの処理可能多重数は「２」となる。
【００２１】
また、端末Ａと、端末Ｂは基地局と直接接続されており、端末Ｃはリレー局Ａを介して、端末Ｄ及び端末Ｅはリレー局Ｂを介して基地局１０と接続されている。
【００２２】
このようなＭＩＭＯ多重された信号を２系統から構成されるリレー局を介した場合の例を図２５に示す。ＭＩＭＯにおいては、空間の伝搬特性の違いを利用し、多重した信号を復調することができるものであり、４×４では、１６系統の独立した伝搬路（図２２の１６本の矢印）が構成されることで多重可能であったものが、リレー局が２アンテナしかないために、４×２で８系統の伝搬路しか構成されないこととなる。
【００２３】
そのため、端末側で４系統のアンテナを用意しても、伝搬途中で独立性を失っているため、ＭＩＭＯ信号の分離ができなくなるという問題を有していた。
【００２４】
つまり、図２６で示したパケットデータのうち、空間多重数１、２については、リレー局を介しても問題なく復調できるが、空間多重数３、４については、リレー局を介した場合、分離できなくなるといった問題点が生じていた。
【００２５】
図においては、端末Ｃ、Ｄは、リレーを介さないときは、４多重のＭＩＭＯ通信を行っていたが、リレーを介したために４多重の通信ができなくなる。
【００２６】
従来においては、このような場合には、端末Ｃ、Ｄは、信号が正しく伝わっていないことをあらわすＮＡＫ信号を返し、基地局は再送を行い、さらに数度の再送でも伝送できない場合には、空間多重数を下げていく処理を行い、正しく伝わったことを示すＡＣＫ信号がくるまでその処理を行うことになる。これは、再送処理によるトラヒックが非常に多くなるとともに、伝送遅延も多くなり、問題となっていた。
【００２７】
そこで、上述した課題に鑑み、本発明が目的とするところは、中継本数が少ないリレー局が無線通信システムにある場合においても、的確な空間多重方式の通信ができる基地局等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上述した課題に鑑み、本発明の基地局は、複数のアンテナを有し、空間多重化方式を用いてリレー局を中継して一又は複数の端末と通信する基地局において、リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理部と、前記リレー局管理部に管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定部と、前記多重数判定部により判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信部と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の基地局において、前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数を、通信する多重数の上限として判定することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の基地局は、端末の処理可能多重数を管理する端末管理部を更に備え、前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数と、前記端末管理部が管理する端末の処理可能多重数とのうち、小さい方の値を通信する多重数として判定することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の基地局は、伝搬路特性に基づいて、可能多重数を判断する伝搬路特性判断部を更に備え、前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数と、前記伝搬路特性判断部が判断した可能多重数とのうち、小さい方の値を通信する多重数として判定することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の基地局において、前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部により、前記データの送受信を行う端末がリレー局を介していないと管理されている場合には、多重数の上限を当該端末の処理可能多重数とすることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の基地局装置において、前記多重数判定部は、前記端末が複数のリレー局を介して接続されている場合には、複数のリレー局がサポートする空間多重数のうち、最小の空間多重数を通信する多重数として判定することを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の基地局において、前記データ送受信部は、通信を行う複数の端末のデータをパケット多重化することによりデータの送受信を行う場合に、当該パケットに含まれる端末の中で、最も小さい多重数に基づいて、多重化してデータの送受信を行うことを特徴とする。
【００３５】
また、本発明の基地局において、前記データ送受信部は、通信を行う複数の端末のデータを周波数分割多重と時分割多重とを組み合わせて多重化することによりデータの送受信を行う場合に、時分割多重のタイムスロットにおいて含まれる端末の中で、最も小さい多重数に基づいて、周波数分割にて多重化してデータの送受信を行うことを特徴とする。
【００３６】
また、本発明の基地局装置は、複数のセルを形成し、前記セル内にリレー局が配置されているか否かを判定するセル内リレー局判定部を更に備え、前記多重数判定部は、前記セル内リレー局判定部によりリレー局が配置されている場合には、当該配置されているリレー局のサポートする空間多重数のうち、最も小さいものを通信する多重数と判定し、前記データ送受信部は、前記セルに含まれる端末とデータの送受信を行う場合には、前記多重数判定部により判定された多重数に基づいて、多重化してデータの送受信を行うことを特徴とする。
【００３７】
また、本発明の基地局装置において、前記リレー局管理部は、リレー局を経由して通信をする端末のグループと、リレー局を経由せず通信をする端末のグループに更にグループ分けして管理し、前記多重数判定部は、前記リレー局を経由して通信をするグループの端末は、リレー局がサポートする空間多重数を通信する多重数の上限とし、前記リレー局を経由せず通信をするグループの端末は、端末の処理可能多重数を通信する多重数の上限とすることを特徴とする。
【００３８】
本発明の無線通信システムは、基地局と、一又は複数の端末と、基地局と端末との間で中継するリレー局とを含み、複数のアンテナにより空間多重化方式を用いて通信する無線通信システムであって、前記基地局は、リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理部と、前記リレー局管理部に管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定部と、前記多重数判定部により判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信部と、を備えることを特徴とする。
【００３９】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数を、通信する多重数の上限として判定することを特徴とする。
【００４０】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記多重数判定部は、前記端末が複数のリレー局を介して接続されている場合には、複数のリレー局がサポートする空間多重数のうち、最小の空間多重数を通信する多重数として判定することを特徴とする。
【００４１】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記端末は、前記基地局と、前記リレー局を経由して通信を行っているか否かを判定するリレー局判定部と、前記リレー局判定部による前記リレー局を経由して通信を行っているか否かの判定結果を、前記基地局に通知する通知手段と、を有し、前記リレー局管理部は、前記端末が前記リレー局を経由して通信を行っているか否かを前記通知手段により、端末の情報として管理することを特徴とする。
【００４２】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記リレー局判定部は、前記リレー局のサポートする空間多重数も更に判定し、前記通知手段は、リレー局を経由して通信を行っているか否かの判定結果と併せて、当該リレー局リレー局がサポートする空間多重数を、前記基地局に通知することを特徴とする。
【００４３】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記通知手段は、前記判定結果をＭＩＭＯを含む適応変調情報として通知することを特徴とする。
【００４４】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記リレー局判定手段は、前記端末が受信した信号の遅延時間を測定することにより、リレー局経由か否かを判定することを特徴とする。
【００４５】
また、本発明の無線通信システムは、前記基地局に、前記複数のリレー局のうち少なくとも一つが有線で接続されていることを特徴とする。
【００４６】
本発明の無線通信方法は、基地局と、一又は複数の端末と、基地局と端末との間で中継するリレー局とを含み、複数のアンテナにより空間多重化方式を用いて通信する無線通信システムに用いる無線通信方法であって、リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理ステップと、前記リレー局管理ステップにおいて管理された情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定ステップと、前記多重数判定ステップにより判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信ステップと、を有することを特徴とする。
【００４７】
本発明のプログラムは、複数のアンテナを有し、空間多重化方式を用いてリレー局を中継して一又は複数の端末と通信するコンピュータに、リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理機能と、前記リレー局管理機能により管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定機能と、前記多重数判定機能により判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信機能と、を実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４８】
以上のように、本発明によれば、複数のアンテナを有し、空間多重化方式を用いてリレー局を中継して一又は複数の端末と通信する基地局において、リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理し、管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定し、この判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うこととなる。したがって、通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とに基づいて多重数が判定されて、この判定された多重数にてデータの送受信が行われることにより、端末と基地局との間に、サポートする空間多重数の少ないリレー局が設置された場合であっても、的確な多重数で各端末と空間分離できる信号を送受信できるようになり、リレー局設置による不具合をなくすることができ、良好な通信をすることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明を適用した場合の無線通信システムにおける最良の実施形態について、図を用いて説明する。
【００５０】
［１．第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態としては、通信方式としてＭＩＭＯを用いた場合について例を取り説明する。
【００５１】
［１．１ 無線通信システムの概要］
まず、本発明を適用した無線通信システム１の概略を図１に示す。本図に記載の通り、無線通信システム１には、基地局１０と、リレー局２０（リレー局Ａ及びＢ）と、端末３０（端末Ａ〜Ｅ）とが含まれている。
【００５２】
ここで、図１における「＜＞」で囲まれている数字は当該リレー局２０における空間多重数、端末３０における処理可能多重数である。具体的には、リレー局はＡ「２×２リレー局」であり、リレー局Ｂは「４×４リレー局」である。また、端末Ａの処理可能多重数は「４」、端末Ｂの処理可能多重数は「１」、端末Ｃの処理可能多重数は「４」、端末Ｄの処理可能多重数は「４」、端末Ｅの処理可能多重数は「２」となる。
【００５３】
また、端末Ａと、端末Ｂは基地局１０と直接接続されており、端末Ｃはリレー局Ａを介して、端末Ｄ及び端末Ｅはリレー局Ｂを介して基地局１０と接続されている。
【００５４】
［１．２ 装置構成］
続いて、各装置構成について説明する。なお、リレー局２０については、図２１で説明した従来のリレー局と同じ構成であるため、その説明を省略する。
【００５５】
［１．２．１ 基地局の構成］
基地局１０の構成について図２を用いて説明する。基地局１０は、本図に記載の通り、基地局制御装置１１０と、無線通信部１２０とを備えて構成されている。また、無線通信部１２０は、データバッファ１３０及びデータバッファ１４６と、送信モデム部１３２と、ＲＦ部１３４及びＲＦ部１４２と、受信モデム部１４４と、無線制御部１５０と、端末管理部１５２と、リレー局接続管理部１５４とを備えて構成されている。また、無線通信部１２０のＲＦ部１３４には送信アンテナ１３６が、ＲＦ部１４２には受信アンテナ１４０がそれぞれ接続されている。なお、図２３で説明した基地局９５０と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５６】
ここで、本図の基地局１０は、図２３で説明した基地局９５０に比べて、リレー局接続管理部１５４が配置されているところが、従来と異なるところである。リレー局接続管理部１５４は、端末管理部１５２において管理している端末とともに、各端末のリレー局について管理している機能部である。
【００５７】
端末管理部１５２は、各端末と、当該端末の処理可能多重数がそれぞれ記憶・管理されている。図３（ａ）に、端末管理部１５２が管理する端末テーブルの一例を示す。ここでは、端末Ａの処理可能多重数が「４」、端末Ｂの処理可能多重数が「１」、端末Ｃの処理可能多重数が「４」、端末Ｄの処理可能多重数が「４」、端末Ｅの処理可能多重数が「２」と、それぞれ管理されている。
【００５８】
さらに、端末毎に実際に通信のときに使用される使用多重数が対応づけて記憶されている。例えば、端末Ａは、処理可能多重数は「４」であるが、伝搬路の状況が良くないため、実際に使用される多重数は「２」となっている。
【００５９】
リレー局接続管理部１５４では、端末３０がリレー局２０を介しているか、リレー局のサポート数の情報が管理されている。端末５台と通信しているとすると、端末Ａ及びＢは直接基地局に、端末Ｃは２×２サポートのリレー局Ａに、端末Ｄ及びＥ局は４×４サポートのリレー局Ｂに接続されている情報が管理されている。
【００６０】
ここで、リレー局接続管理部１５４は、図３に示すように、端末毎に、中継するリレー局と、当該リレー局のサポート多重数がそれぞれ記憶・管理されている。ここでは、端末Ａ及びＢは、基地局１０に直接接続されているため、リレー局に関する情報は記憶されていない。端末Ｃは、リレー局Ａを中継しており、リレー局のサポート多重数が「２」であることが管理されている。また、端末Ｄ及びＥは、リレー局Ｂを中継しており、リレー局のサポート多重数が「４」であることが管理されている。
【００６１】
なお、一般にこのサポート多重数は、リレー局のアンテナ数及び中継本数に相当する。つまり、サポート数が２×２のリレー局では、２本の入力アンテナに各々中継器がつながり、２本の出力アンテナが接続されている。
【００６２】
また、端末３０がリレー局２０を介しているか否かは、端末３０から通知を受けることにより把握することが出来る。具体的には、後述する端末３０のリレー局判定部３５２により、端末３０が、リレー局２０を介して基地局１０と通信を行っているか否かが判定される。この、判定結果が基地局１０に通知されることにより、基地局１０は把握することができる。
【００６３】
無線制御部１５０では、従来の制御にあわせて、このリレー局接続管理部１５４の情報を用いて、各端末と通信するＭＩＭＯの空間多重数を決定する。例えば、端末Ｃに４×４のＭＩＭＯを受信する能力があったとしても、リレー局Ａが２×２サポートのリレー局であるため、送信の最大空間多重数は「２」とする制御を行う。
【００６４】
つまりリレー局を介さないときの上限は、[端末処理可能多重数、伝搬路特性に制限される多重数]の小さい方が上限となり、リレー局を介するときの上限は、[端末処理可能多重数、伝搬路特性に制限される多重数、リレー局のサポートする多重数]の最も小さいものが上限となる。
【００６５】
図４に、そのときのパケットの様子を示す。パケットについては「端末処理可能多重数」、「伝搬路による制限」、「リレー局のサポートする多重数」により制約を受けている。本実施形態では、送信信号としては、以下のようになっている。
端末Ａ：処理可能多重数４、伝搬路による制限が２多重、リレー局不使用。したがって、伝播路状況が良好でないため２多重を使用。
端末Ｂ：処理可能多重数１、伝搬路による制限が１多重、リレー局不使用。したがって、１多重を使用。
端末Ｃ：処理可能多重数４、伝搬路による制限が４多重、２×２リレー局使用。したがって、伝播路状況が良好だがリレー局の制限により２多重を使用。 端末Ｄ：処理可能多重数４、伝搬路による制限が４多重、４×４リレー局使用。したがって、伝播路状況も良好なためそのまま４多重を使用。
端末Ｅ：処理可能多重数２、伝搬路による制限が２多重、４×４リレー局使用。したがって、伝播路状況が良好であっても、処理可能多重数により２多重を使用。
【００６６】
［１．１．２ 端末の構成］
次に、端末３０の構成について、図５を用いて説明する。本図によれば、端末３０は、端末コントローラ／上位層３１０と、無線通信部３２０とを備えて構成されている。また、無線通信部３２０は、データバッファ３３０及びデータバッファ３４６と、送信モデム部３３２と、ＲＦ部３３４及びＲＦ部３４２と、受信モデム部３４４と、無線制御部３５０と、リレー局判定部３５２とを備えて構成されている。また、ＲＦ部３３４には送信用アンテナ３３６が、ＲＦ部３４２には受信用アンテナ３４０がそれぞれ接続されている。
【００６７】
ここで、本図の端末３０は、受信のＲＦ部３４２には４系統の受信系があり、４×４の空間多重した信号を受信出来る。一方、送信系にも、４系統のＲＦ部があり、４×４の空間多重まで通信できる。
【００６８】
したがって、本図の端末が基地局１０に対して、端末能力を受信系４、送信系４と通知することとなる。
【００６９】
また、リレー局判定部３５２は、リレー局経由で基地局と通信を行っているか否かを判定する機能部である。判定結果は、基地局１０に通知される。
【００７０】
また、端末の能力は通常変化することはないが、リレー局経由かどうかは適時変化する。したがって、この情報は端末能力情報よりも頻繁に伝送する必要があり、例えば、受信電力情報や伝搬路情報（ＣＱＩ）等、伝搬路に依存して基地局１０に伝送する情報と同等の位置づけで伝送することができる。
【００７１】
また、システムによっては、伝搬路状況を判断して受信できるＭＩＭＯ情報等を適応制御情報として送信しているものでは、それを流用することもできる。この場合には余分な情報ビット数は増やさずに対応できる。
【００７２】
また、端末の処理可能多重数と、リレー局のサポート多重数については、その少ない方に制限されるので、両方を送らずに、リレーを介したときの受信可能な能力数として、伝えることでも代用できる。
【００７３】
［１．２ 制御例］
続いて、本実施形態における制御例について、フローチャートを用いて説明する。
【００７４】
［１．２．１ 第１制御例］
まず、図６のフローチャートを用いて第１制御例を説明する。まず、基地局１０は、無線パケットの対象となる端末、すなわち通信する端末を決定する（ステップＳ１０）。
【００７５】
つづいて、ステップＳ１０において決定された端末の性能情報を、端末管理部１５２から読み出す（ステップＳ１２）。そして、無線の通信回線状況（例えば、ＳＩＮＲ等のような受信レベルに基づく伝搬路特性）を判断する（ステップＳ１４）。
【００７６】
つづいて、各端末について処理を行う。次にリレー局接続管理部１５４の情報により、端末３０がリレー局２０を介して通信を行っているか否かを判定する（ステップＳ１６）。ここで、端末３０がリレー局２０を経由してない場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、通信する多重数として、端末の処理能力数をセットする（ステップＳ２０）。
【００７７】
他方、端末がリレー局を経由して通信している場合には（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、リレー局接続管理部１５４の情報から、端末が経由するリレー局のサポート多重数と、端末の多重可能数を比較する（ステップＳ１８）。
【００７８】
そして、経由するリレー局のサポート多重数が、端末の空間多重数より大きい場合には（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、通信する多重数に端末の処理能力数をセットする（ステップＳ２０）。また、経由するリレー局のサポート多重数が端末の多重可能数以下の場合には（ステップＳ１８；Ｎｏ）、通信する多重数にリレー局のサポート多重数がセットされる（ステップＳ２２）。
【００７９】
そして、総ての端末について、通信する多重数をセット完了したか否かを判定する（ステップＳ２４）。ここで、まだ通信する多重数をセットしていない端末がある場合には（ステップＳ２４；Ｎｏ）、次の端末をセットし（ステップＳ２８）、ステップＳ１６から処理を繰り返し実行する。このようにして、端末毎の通信する多重数が無線制御部１５０で設定される。
【００８０】
このように、総ての端末について通信する多重数がセットされると（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、送信する端末のパラメータに応じて、送信モデム部１３２で送信信号を生成され、ＲＦ部１３４を介して、送信アンテナ１３６より送信をする（ステップＳ２６）。
【００８１】
このように、リレー局接続管理部１５４を用意し、リレー局経由に係る情報を保有することで、基地局１０からリレー局２０を介している端末３０に対して、[端末処理可能多重数、伝搬路特性に制限される多重数、リレー局のサポート多重数]をすべて考慮した多重数で送信できるようになる。この結果、例えば２×２のリレー局を介した通信であるのに、端末の能力だけで判断して４×４の空間多重数で送ってしまい、無駄な再送を繰り返してトラヒックが低下したり、伝搬遅延が大きくなってしまったりするという従来の問題点を解消できる。
【００８２】
すなわち、本実施形態によれば、リレー局を介した端末と介さない端末が混在している場合でも、それぞれに応じた空間多重を行うことができるようになる。
【００８３】
なお、ここでは、下り、つまり基地局１０から端末３０へのパケット構成を例として説明したが、上りでも同様の構成で、リレー局２０の多重可能数制限を加味した制御を行うことができる。また、端末３０やリレー局２０では、送受信での空間多重数が非対称の場合があり（例えば、受信用アンテナが４つ、送信用アンテナが２つの場合）、その場合は、それに応じて制御することができる。
【００８４】
また、本実施形態においては、説明の都合上、送受信アンテナが同数のＭＩＭＯ構成を説明したが、基地局アンテナ自体は４本持っているので、送信ダイバシティを活用して４×２の空間多重数２のＭＩＭＯについても適用することが可能なことは勿論である。多重数がリレー局の多重可能数以下であれば、基地局の送信アンテナ数が増えても、なんら問題なく本発明は実現できる。
【００８５】
［１．２．２ 第２制御例］
つづいて、第２制御例について、図７を用いて説明する。ここで、図７の第１制御例と同一の処理には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８６】
ここで、第１制御例では、端末毎にリレー局のサポート数が端末の空間多重数を上回るかどうかの判定を行っていたが、第２制御例における無線制御では、リレー局経由の端末については、リレー局の中で、サポート多重の最も小さい多重数を、リレー局経由のサポート多重数としてセットし、端末との通信する無線方式を決定する。
【００８７】
まず、基地局１０は、無線パケットの対象となる端末、すなわち通信をする端末を決定する（ステップＳ１０）。つづいて、ステップＳ１０において決定された端末の性能情報を、端末管理部１５２から読み出す（ステップＳ１２）。そして、無線の通信回線状況（例えば、ＳＩＮＲ等のような受信レベルに基づく伝搬路特性）を判断する（ステップＳ１４）。
【００８８】
次に、リレー局接続管理部１５４の情報から、端末の中にリレー局経由で接続されている端末があるか否かを判定する（ステップＳ４０）。
【００８９】
ここで、リレー局を経由する端末が存在する場合には、リレー局の最小のサポート多重数と端末の処理可能多重数を比較する（ステップＳ４２）。ここで、リレー局の最小サポート多重数が、端末の処理可能多重数以下の場合は（ステップＳ４２；Ｎｏ）、通信する多重数に、リレー局の最小サポート多重数をセットする（ステップＳ４４）。
【００９０】
すなわち、第１制御例では、各端末がどの性能をもつリレー局経由かどうかが明確である場合の想定であるが、実際の地下駐車場等では、地上と結ぶ複数のリレー局が混在しているような場合も想定できる。端末が移動している場合には、２×２や４×４のサポート数の異なるリレー局が混在し、どちらのリレー局を経由した電波を受信したり、強弱が入れ替わったりする場合がある。
【００９１】
そこで第２制御例では、基地局１０に接続される端末３０が、どのリレー局２０を経由したとしても問題のないように、全対象端末と経由される可能性のあるリレー局すべてとの最小の多重数を比較し、通信する多重数を設定する。
【００９２】
つまり、２×２と４×４のサポート数のリレー局が混在している場合、基地局１０に接続される５つの端末の上限は２×２となる。
【００９３】
［１．２．３ 第３制御例］
続いて第３制御例について、図８を用いて説明する。ここで、図６の第１制御例と同一の処理には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００９４】
第３制御例は、基地局のサービスエリア内、つまりセル内にリレー局が設置されていれば、その基地局の通信する多重数の上限をそのリレー局のサポート数とする制御例である。
【００９５】
第２の制御例では、パケット構成した端末に、リレー局経由のものがあれば、それを上限としたが、さらにオープンな環境では、リレー局経由とはまったく関係なかった端末がリレー局経由となる場合がある。
【００９６】
これは、図９のように開空間にリレー局が置かれた場合顕著で、基地局とリレー局のどの経由で通信するかは、その時々の環境によって異なり、それをリアルタイムで制御することは煩雑さを伴うだけではなく、実際には困難なときもあるためである。例えば、図９（ａ）に示すような郊外に設置される場合や、図９（ｂ）に示すような建物による不感地帯解消のために設置される場合に顕著である。
【００９７】
具体的な制御としては、ステップＳ５０において、リレー局がセル内（基地局のサービスエリア内）にあるか否かを判定する。ここで、リレー局がセル内にある場合には（ステップＳ５０；Ｙｅｓ）、リレー局のサポート空間多重数と、基地局の多重可能数を比較する（ステップＳ５２）。
【００９８】
ここで、基地局の多重可能数がリレー局のサポート空間多重数より小さい場合には（ステップＳ５２；Ｎｏ）、基地局の多重可能数をリレー局の空間多重数に制限する。
【００９９】
このように、本制御例では、１つのセルについては、空間多重数上限をボトルネックとなる多重数の最も少ないリレー局に制限することで、どのような経路で通信しても、リレー局のサポートする多重数を上回った多重数で基地局が送ることがなくなり、データの分離ができずに復調できないという従来の問題点を解消できる。つまり、２×２しかサポートしていないリレー局がセル内にあれば、すべての端末の通信する多重数の上限は２×２に制限される。
【０１００】
［２．第２実施形態］
続いて第２実施形態について説明する。第１実施形態において、無線通信システムは図４のように、時分割で多重するＴＤＭＡをベースとし説明したが、第２実施形態としては、ＯＦＤＭＡ通信を利用した場合について説明する。
【０１０１】
ＯＦＤＭＡ通信とは、時間と周波数の軸で細かくブロックを分けることにより、ユーザー多重する通信方式で、ひとつのパケットに複数の端末向け信号を多重させている。
【０１０２】
［２．１ 動作説明］
具体的に図１０を用いて説明する。第１実施形態において、ＴＤＭＡベースでの例でタイムスロットごとに端末割当をおこっていたのに対し、第２実施形態では、同一のタイムスロットに複数の端末が設定され、時間と周波数で分けたブロック単位で端末が割り当てられている例となっている。図１０（ａ）は、ＯＦＤＭＡにおける各チャネルの様子を模式的に示した図である。この図では、全帯域を７つの周波数チャンネルに分けていて、最大７つの独立した信号を載せることができる。
【０１０３】
ＯＦＤＭＡにおいては、各チャンネルを構成するサブキャリアは独立であるため、複数のユーザーが各チャンネルを使用する場合、同一のタイムスロットであっても、各々のユーザーにあわせて、別々の多重数で送信することが可能である。
【０１０４】
図１０（ｂ）は、このＯＦＤＭＡにおいて、横軸に周波数ｆ、縦軸に時間ｔをとり、各端末宛のパケットを多重化した様子を模式的に示した図である。各パケットが、各タイムスロット（１）〜（７）に分散されている。
【０１０５】
ここで、例えば、（４）スロット及び（５）スロットに配置された端末Ｃ及びＤは、リレー局経由の端末となっており、端末Ｃ及びＤは４×４の多重可能数を持っているものとする。
【０１０６】
［２．２ 制御例］
つづいて、本実施形態における制御例について説明する。
【０１０７】
［２．２．１ 第４制御例］
第２実施形態における制御例として、第４制御例について説明する。第４制御例は、図１１のフローチャートに示す制御を行う。
【０１０８】
まず、無線パケット対象となる端末を決定し（ステップＳ６０）、端末性能情報を端末管理部１５２から読み出す（ステップＳ６２）。そして、伝送路特性をＳＩＮＲ等から判断する（ステップＳ６４）。
【０１０９】
続いて、リレー局接続管理部１５４の情報から、端末のリレー局経由か否かを判定する（ステップＳ６６）。すなわち、第１実施形態の第１制御例では、端末毎に判定していたのに対し、第４制御例では、タイムスロット毎にリレー局経由の端末があるか否かを判定する。
【０１１０】
そして、リレー局経由の端末があった場合（ステップＳ６６；Ｙｅｓ）、経由するリレー局のサポート多重数と、端末の処理可能多重数とを比較する（ステップＳ７０）。ここで、経由するリレー局のサポート多重数が、端末の多重可能数より大きい場合は（ステップＳ７０；Ｙｅｓ）、通信する多重数に端末の処理能力数をセットする（ステップＳ６８）。他方、経由するリレー局のサポート多重数が、端末の多重可能数以下の場合には（ステップＳ７０；Ｎｏ）、通信する多重数にリレー局の空間多重数をセットする（ステップＳ６６）。
【０１１１】
つづいて、総てのタイムスロットについて完了したか否かを判定する（ステップＳ７４）。ここで、総てのタイムスロットについて完了していない場合は、次のタイムスロットについて処理を実行する（ステップＳ７４；Ｎｏ→ステップＳ７８→ステップＳ６６）。
【０１１２】
このように、ＯＦＤＭＡの周波数軸、時間軸のスロットに対して端末の割り当てと、通信する多重数がセットされると、そのパラメータに応じて、送信モデム部１３２で送信信号を生成され、ＲＦ部１３４を介して、送信アンテナ１３６より送信をする。
【０１１３】
このように制御することで、タイムスロット（４）、（５）の通信多重数は[端末処理可能多重数、伝搬路特性に制限される多重数、リレー局のサポートする多重数数]に応じて決定される。つまり、同じタイムスロットで周波数分割で同時に送信する端末Ａ、Ｂ及びＥ宛の信号もその多重数上限をリレー局がサポートする多重数までになることになる。
【０１１４】
これは、ＯＦＤＭＡの受信技術として、周波数分割として通信している端末Ｃ及びＤを復調する場合においても、全周波数帯域分（ｃｈ１−ｃｈ７の全チャンネル）をまとめてＦＦＴ処理し、場合によっては他端末向けの信号も受信処理に活用することに起因する。
【０１１５】
この場合に、端末Ａ，Ｂ，Ｅの信号を、端末Ｃ，Ｄの復調処理のために復調することを考えると、これらの端末向けの信号がリレーのサポート多重数を越えた場合には復調ができなくなる。
【０１１６】
そこで、本実施例のように、同一タイムスロットにおける全帯域に含まれる端末向けの通信多重数を制御することで、同一タイムスロットに含まれる端末向けの信号を復調できるようになり、ＯＦＤＭＡにおいても、適切にリレー局を介して通信を行うことが出来るようになる。
【０１１７】
［２．２．２ 第５制御例］
続いて、第５制御例について、図１２を用いて説明する。図１０では、リレー局経由のタイムスロット（４）、（５）のみリレー局の多重制限により、パケットの最大多重数を決定していたが、この例ではその一つ前の（３）も制限を加えることを特徴とする。
【０１１８】
基地局信号とリレー局信号を処理する場合、遅延によって（３）の信号が（４）に重なり、ＩＳＩ（シンボル間干渉）になる。そこで、（４）を精度よく復調するには、この重なった信号の除去等の処理が必要で、そのためには（３）の信号を復調する必要がある。しかし、（３）のタイムスロットにリレー局の空間多重数を超えた多重数の信号が入っていると、処理できなくなる。
【０１１９】
したがって、この場合（３）においても、空間多重数を超えないように、多重可能上限数をセットすることにする。これにより、（４）から（３）の信号を除去するために（３）の信号を復調する場合でも、適切に復号することが出来るようになる。
【０１２０】
［２．２．３ 第６制御例］
続いて、第６制御例について図１３を用いて説明する。第６制御例では、パケット単位で、リレー局の多重制限により、パケットの最大多重数を決定する。
【０１２１】
ＯＦＤＭＡでは、誤り訂正等がタイムスロット単位を超えて、パケット単位で一括して処理されている場合がある。図１３の端末Ａでは、パケット内の時間、周波数軸に分散して複数個のブロックが割り当てられ、データとしてはこれら全部で誤り訂正の単位となっているものがある。つまり、誤り訂正処理するには、パケットに散らばっている端末Ａの信号をすべて復調する必要がある。
【０１２２】
この場合、パケット内のすべての信号をリレー局のサポートする多重数に設定することが必要である。
【０１２３】
本制御例では、第１パケットには、２×２までの多重可能数しかサポートしないリレー局経由の端末があるので、上限を２×２としている。
【０１２４】
なお、この場合には、ＯＦＤＭＡのような周波数と時間で多重しなくとも、時間多重しただけのパケットでも同様の制御ができる。
【０１２５】
また、別の制御例を説明する。システムによっては、誤り訂正等のブロックがパケットにまたがっている場合がある。その場合、誤り訂正の復号を行うには、複数のタイムスロットやパケットにまたがった信号をまとめて処理する必要があり、その中にリレー局の多重制限を超えた信号があると復調できなくなる。
【０１２６】
この例を図１４に示す。この例では、信号処理、例えば誤り訂正の最小単位が２パケットで構成されている場合を示している。第１パケットには、リレー経由の端末Ｃ、Ｄが含まれており、図１３と同じく、上限は２×２としている。第２パケットには、本来、端末Ｃ、Ｄが含まれていないが、信号処理単位が２パケットで構成されるため、第２パケットにも、高い多重数を設定せず、上限を２×２に制限する。
【０１２７】
このように、本発明を適応することのより、複数パケットにまたがって信号処理されている場合においても、信号分離を可能にすることができるようになる。
そこで、タイムスロットやパケットのいった固定化した単位での制限ではなく、これら端末の復調処理単位においては、多重数をリレー局の制限とすることを特長とする。
【０１２８】
［３．第３実施形態］
続いて第３実施形態について説明する。第３実施形態は、リレー局を介さない端末と、リレー局とを介す端末とをグループ化して通信を行う場合について説明する。なお、この場合、通信する方式としては何れの通信方式でも良いが、本実施形態においても、ＯＦＤＭＡ通信を用いるものとして説明する。
【０１２９】
また、基地局及び移動局等の構成については、第１実施形態と同一であるため、その説明を省略する。
【０１３０】
［３．１ 第７制御例］
本実施形態における制御例として、第７制御例について図１５を用いて説明する。前例までは、パケットに端末を割り当ててからその中にリレー局を経由するものが含まれる場合には、多重可能数を制限していたが、本制御例では、リレー局経由か経由外かのグループ訳をして端末を分けておくことにより、効率よく振り分けることが可能になる。
【０１３１】
ＯＦＤＭＡ通信の場合、リレー局経由とリレー局経由以外を2つのグループに分けるとともに、タイムスロットを各々のグループ用に分けておく。
【０１３２】
本制御例では、リレー局経由は最大２多重しかできないので、リレー局を介さない端末ばかり集めることにより、グループ１では最大２多重の設定となり、グループ２は、自由に端末性能、受信感度に応じた多重数を設定できるようになる。
【０１３３】
第２実施例までは、端末の割り当てについては、リレー経由か、そうでないかは区別していなかったために、割り当てた結果として、ひとつでもリレー経由がある場合には、そのタイムスロットすべての空間多重数が制限された。そのため、リレー経由の端末数が限られていても、パケット全体の多重数が低く設定されてしまう危険性があった。
【０１３４】
それと比較し、本実施例においては、あらかじめグループ化しておくことで、パケット全体がリレー経由の端末の影響で低く抑えられることがなくなり、パケット全体としてのスループットをあげることが可能となる。
【０１３５】
なお、上述した制御は、リレー局が基地局の最大多重数よりも少ないサポート数であるときに必要となってくる。
【０１３６】
また、リレー局の必要なグループ１は、パケットの先頭に持ってくることも、ひとつの特徴として挙げられる。前述のようにリレー局経由の復調において、それ以前の時間タイミングにリレー局の多重能力を超える多重数をおかないためには、パケットの先頭からリレー局経由のグループを置くことが有効である。
【０１３７】
また、タイムスロットでグループ分けする以外に、パケット単位で振り分けることも可能で、グループ１用パケット、グループ２用パケットと分けることもできる。この場合にも、グループ２用のパケットは、リレー経由の端末による多重数制限を考えることなく、最適な多重数で送信できるため、全体のスループットを向上できる。
【０１３８】
［３．２ 第８制御例］
続いて、第８制御例について図１６を用いて説明する。本制御例では、リレー局経由とリレー局を介さない端末を一つの軸とし、一方で端末のサポートする多重数を軸としてグループ化を行う。
【０１３９】
このグループ化では、リレー局経由の有無、端末の上限多重数の両方を考慮してグループ化しているので、実質的な上限多重数でグループ化でき、上述した第７制御例よりさらに効率よく多重数を割り当てることが出来るようになる。
【０１４０】
以上、第３実施形態については、ＯＦＤＭＡの実施例を用いて説明したが、これらの実施例において、時間と周波数軸において、複数の端末に割り当てられていることがポイントであり、周波数が直交している必要はない。つまり、ＦＤＭＡ−ＴＤＭＡのような構成であってもよいことは勿論である。
【０１４１】
［４．変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１４２】
［４．１ 第１変形例］
まず、第１の変形例として、上述した実施形態においては、リレー局判定部を端末３０に備えることとして説明したが、基地局１０に備え、基地局１０側において判定することとしても良い。
【０１４３】
このときの基地局の構成を図１７に示す。図２に対して、リレー局判定部１５６が設置されており、端末からの信号がリレー局経由かどうかを判定する。リレー局判定部１５６は、受信モデム部１４４及びリレー局接続管理部１５４に接続されている。
【０１４４】
ここで、リレー局判定部１５６の実現手段について説明する。リレー局の一例であるリピータの一般的な構成は、図２１に示されるように、アンプやフィルタ、周波数変換部で構成されている。従って、各端末が送受信するリレー局経由の信号はその分遅延を発生する。リレー局判定部１５６では、到着時間遅延を測定し、リレー局２０を通ったかどうかを判断するリレー局判別装置を有し、それを管理情報として用いる。なお、基地局１０では送受信でリレー局を経由するため、２倍の遅延となっている。
【０１４５】
また、別の方法として、パイロット信号を用いる方法を説明する。通常ＭＩＭＯ用パイロット信号は送信アンテナ分用意されている。４×４のときのＭＩＭＯの例を図１８に示す。
【０１４６】
図１８は、たとえばＯＦＤＭの例で、横軸の周波数の枠は、各サブキャリアを意味しており、縦軸の時間の枠はＯＦＤＭシンボルを意味している。ＭＩＭＯの場合、各送信アンテナからの伝搬路特性を把握するために、1つの送信アンテナだけから送信して伝搬特性を干渉なしに測定する方法がある。
【０１４７】
この図では、４個のパイロット信号は送信アンテナごとにそのアンテナだけから送出されている。Ｐ１の周波数サブキャリアには送信アンテナ１のみが送信した信号が入り、送信アンテナ２、３、４はこのサブキャリアにはなにも送信しない。各々Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４には各々送信アンテナ２、３、４からの送信信号が入るのみである。
【０１４８】
受信では、受信アンテナ１、２、３、４で受信するが、受信アンテナ１で受けたＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の信号から４つの伝搬路を知ることができ、同様に受信アンテナ２、３、４で各々４つの伝搬路を知ることで計１６個の伝搬路を知ることができ、ＭＩＭＯ分離が可能となる。
【０１４９】
この１６個の伝搬路は、各々別の経路を通った信号であり、本来であれば相関が低くなっている。しかしながらサポートしているアンテナ数が少ないリレー局を経由した場合、例えば２×２の場合には、リレー局での送信アンテナが２本しかないので、独立した伝搬路は８系統しかなく、相関の高い信号となる。このため、パイロット信号の相関を見ることで、パス路の独立性を判断でき、リレー局経由かどうか、何系統をサポートするリレー局かどうかを判断することができる。
【０１５０】
なお、リレー局判定部１５６の例として、遅延時間やパイロットの相関で判別している例を示したが、リレー局経由の判定方法は、他の方法であっても良いことは勿論である。判定できる装置と、それに基づく制御を行うことで構成され、他の判定基準を用いることも可能である。例えば、図で示したリピータよりも高機能なリレー局では、リレー局自体がリレー局クラスを基地局通信することも可能である。また、リレー局自体は設置業者が設置するものなので、基地局にそのサポートする性能を情報として予め知らせることも可能である。
【０１５１】
［４．２ 第２変形例］
つぎに、第２の変形例として、本発明の無線通信システムは、マルチポップの中継においても適用可能である。ここで、マルチホップとは、リレー局を複数回繰り返し使うことで、距離を延ばすものである。
【０１５２】
ここで、図１９にマルチホップの中継例を示す。図１９の例では、３つのリレー局を介しており、各々４×２、２×３、３×２、２×４の空間多重数となっている。
【０１５３】
この場合においては、すべてのリレー局の情報をもつ必要はなく、最小である２×２をサポート数として等価リレー局サポート数として情報を管理することで、本発明を適用可能となる。
【０１５４】
［４．３ 第３変形例］
次に、第３の変形例として、張り出し無線部に適用した場合について、図２０を用いて説明する。リレー局自体の基本的な考え方は、リレー局までも無線で飛ばし、リレー局から端末を無線でつなぐものであるが、同様の機能を果たすものとして、張り出し無線部がある。
【０１５５】
図２０では、１つの無線リレー局と2つの有線張り出し無線部との例を示している。張り出し無線部は、基地局と有線で結ばれるところがリレー局と異なっているが、基地局電波が届きにくいところに設置して端末の通信エリアを広げるという点ではまったく同じ目的といえる。
【０１５６】
この場合についても、最初の部分が無線か有線との相違はあるが、上述したすべての実施形態について適用可能であり、同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】第１実施形態における無線通信システムの概略を説明するための図である。
【図２】第１実施形態における基地局の構成を説明するための図である。
【図３】第１実施形態におけるリレー局接続管理部を説明するための図である。
【図４】第１実施形態におけるパケットの様子を説明するための図である。
【図５】第１実施形態における端末の構成を説明するための図である。
【図６】第１制御例における動作を説明するための図である。
【図７】第２制御例における動作を説明するための図である。
【図８】第３制御例における動作を説明するための図である。
【図９】第３制御例における動作を説明するための図である。
【図１０】第２実施形態におけるパケットの様子を説明するための図である。
【図１１】第４制御例における動作を説明するための図である。
【図１２】第５制御例における動作を説明するための図である。
【図１３】第６制御例における動作を説明するための図である。
【図１４】第６制御例における動作を説明するための図である。
【図１５】第７制御例における動作を説明するための図である。
【図１６】第８制御例における動作を説明するための図である。
【図１７】第１変形例における動作を説明するための図である。
【図１８】第１変形例における動作を説明するための図である。
【図１９】第２変形例における動作を説明するための図である。
【図２０】第３変形例における動作を説明するための図である。
【図２１】従来におけるリレー局の構成を説明するための図である。
【図２２】ＭＩＭＯ技術について説明するための図である。
【図２３】ＭＩＭＯ技術を実現するための基地局の構成を説明するための図である。
【図２４】ＭＩＭＯ技術を実現するためのパケットの様子を説明するための図である。
【図２５】ＭＩＭＯ技術における無線通信システムの概略を説明するための図である。
【図２６】ＭＩＭＯ技術において、リレー局を介した場合のシステムの概略を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１５８】
１０ 基地局
１１０ 基地局制御装置
１２０ 無線通信部
１３０ データバッファ
１３２ 送信モデム部
１３４ ＲＦ部
１３６ 送信アンテナ
１４０ 受信アンテナ
１４２ ＲＦ部
１４４ 受信モデム部
１４６ データバッファ
１５０ 無線制御部
１５２ 端末管理部
１５４ リレー局接続管理部
１５６ リレー局判定部
２０ リレー局
３０ 端末
３１０ 端末コントローラ／上位層
３２０ 無線通信部
３３０ データバッファ
３３２ 送信モデム部
３３４ ＲＦ部
３３６ 送信用アンテナ
３４０ 受信用アンテナ
３４２ ＲＦ部
３４４ 受信モデム部
３４６ データバッファ
３５０ 無線制御部
３５２ リレー局判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを有し、空間多重化方式を用いてリレー局を中継して一又は複数の端末と通信する基地局において、
リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理部と、
前記リレー局管理部に管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定部と、
前記多重数判定部により判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数を、通信する多重数の上限として判定することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
端末の処理可能多重数を管理する端末管理部を更に備え、
前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数と、前記端末管理部が管理する端末の処理可能多重数とのうち、小さい方の値を通信する多重数として判定することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項４】
伝搬路特性に基づいて、可能多重数を判断する伝搬路特性判断部を更に備え、
前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数と、前記伝搬路特性判断部が判断した可能多重数とのうち、小さい方の値を通信する多重数として判定することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項５】
前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部により、前記データの送受信を行う端末がリレー局を介していないと管理されている場合には、多重数の上限を当該端末の処理可能多重数とすることを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項６】
前記多重数判定部は、前記端末が複数のリレー局を介して接続されている場合には、複数のリレー局がサポートする空間多重数のうち、最小の空間多重数を通信する多重数として判定することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項７】
前記データ送受信部は、通信を行う複数の端末のデータをパケット多重化することによりデータの送受信を行う場合に、当該パケットに含まれる端末の中で、最も小さい多重数に基づいて、多重化してデータの送受信を行うことを特徴とする請求項１から６の何れか記載の基地局。
【請求項８】
前記データ送受信部は、通信を行う複数の端末のデータを周波数分割多重と時分割多重とを組み合わせて多重化することによりデータの送受信を行う場合に、時分割多重のタイムスロットにおいて含まれる端末の中で、最も小さい多重数に基づいて、周波数分割にて多重化してデータの送受信を行うことを特徴とする請求項１から６の何れか記載の基地局。
【請求項９】
前記基地局は複数のセルを形成し、
前記セル内にリレー局が配置されているか否かを判定するセル内リレー局判定部を更に備え、
前記多重数判定部は、前記セル内リレー局判定部によりリレー局が配置されている場合には、当該配置されているリレー局のサポートする空間多重数のうち、最も小さいものを通信する多重数と判定し、
前記データ送受信部は、前記セルに含まれる端末とデータの送受信を行う場合には、前記多重数判定部により判定された多重数に基づいて、多重化してデータの送受信を行うことを特徴とする請求項１から６の何れか記載の基地局。
【請求項１０】
前記リレー局管理部は、リレー局を経由して通信をする端末のグループと、リレー局を経由せず通信をする端末のグループに更にグループ分けして管理し、
前記多重数判定部は、前記リレー局を経由して通信をするグループの端末は、リレー局がサポートする空間多重数を通信する多重数の上限とし、前記リレー局を経由せず通信をするグループの端末は、端末の処理可能多重数を通信する多重数の上限とすることを特徴とする請求項１から６の何れか記載の基地局。
【請求項１１】
基地局と、一又は複数の端末と、基地局と端末との間で中継するリレー局とを含み、複数のアンテナにより空間多重化方式を用いて通信する無線通信システムであって、
前記基地局は、
リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理部と、
前記リレー局管理部に管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定部と、
前記多重数判定部により判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信部と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１２】
前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数を、通信する多重数の上限として判定することを特徴とする請求項１０に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記多重数判定部は、前記端末が複数のリレー局を介して接続されている場合には、複数のリレー局がサポートする空間多重数のうち、最小の空間多重数を通信する多重数として判定することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記端末は、
前記基地局と、前記リレー局を経由して通信を行っているか否かを判定するリレー局判定部と、
前記リレー局判定部による前記リレー局を経由して通信を行っているか否かの判定結果を、前記基地局に通知する通知手段と、
を有し、
前記リレー局管理部は、前記端末が前記リレー局を経由して通信を行っているか否かを前記通知手段により、端末の情報として管理することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記リレー局判定部は、前記リレー局のサポートする空間多重数も更に判定し、
前記通知手段は、リレー局を経由して通信を行っているか否かの判定結果と併せて、当該リレー局リレー局がサポートする空間多重数を、前記基地局に通知することを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記通知手段は、前記判定結果をＭＩＭＯを含む適応変調情報として通知することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記リレー局判定手段は、前記端末が受信した信号の遅延時間を測定することにより、リレー局経由か否かを判定することを特徴とする請求項１４から１６の何れか記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記基地局に、前記複数のリレー局のうち少なくとも一つが有線で接続されていることを特徴とする請求項１１から１７の何れか記載の無線通信システム。
【請求項１９】
基地局と、一又は複数の端末と、基地局と端末との間で中継するリレー局とを含み、複数のアンテナにより空間多重化方式を用いて通信する無線通信システムに用いる無線通信方法であって、
リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理ステップと、
前記リレー局管理ステップにおいて管理された情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定ステップと、
前記多重数判定ステップにより判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信ステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２０】
複数のアンテナを有し、空間多重化方式を用いてリレー局を中継して一又は複数の端末と通信するコンピュータに、
リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理機能と、
前記リレー局管理機能により管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定機能と、
前記多重数判定機能により判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信機能と、
を実現させるためのプログラム。
【請求項１】
複数のアンテナを有し、空間多重化方式を用いてリレー局を中継して一又は複数の端末と通信する基地局において、
リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理部と、
前記リレー局管理部に管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定部と、
前記多重数判定部により判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数を、通信する多重数の上限として判定することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
端末の処理可能多重数を管理する端末管理部を更に備え、
前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数と、前記端末管理部が管理する端末の処理可能多重数とのうち、小さい方の値を通信する多重数として判定することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項４】
伝搬路特性に基づいて、可能多重数を判断する伝搬路特性判断部を更に備え、
前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数と、前記伝搬路特性判断部が判断した可能多重数とのうち、小さい方の値を通信する多重数として判定することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項５】
前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部により、前記データの送受信を行う端末がリレー局を介していないと管理されている場合には、多重数の上限を当該端末の処理可能多重数とすることを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項６】
前記多重数判定部は、前記端末が複数のリレー局を介して接続されている場合には、複数のリレー局がサポートする空間多重数のうち、最小の空間多重数を通信する多重数として判定することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項７】
前記データ送受信部は、通信を行う複数の端末のデータをパケット多重化することによりデータの送受信を行う場合に、当該パケットに含まれる端末の中で、最も小さい多重数に基づいて、多重化してデータの送受信を行うことを特徴とする請求項１から６の何れか記載の基地局。
【請求項８】
前記データ送受信部は、通信を行う複数の端末のデータを周波数分割多重と時分割多重とを組み合わせて多重化することによりデータの送受信を行う場合に、時分割多重のタイムスロットにおいて含まれる端末の中で、最も小さい多重数に基づいて、周波数分割にて多重化してデータの送受信を行うことを特徴とする請求項１から６の何れか記載の基地局。
【請求項９】
前記基地局は複数のセルを形成し、
前記セル内にリレー局が配置されているか否かを判定するセル内リレー局判定部を更に備え、
前記多重数判定部は、前記セル内リレー局判定部によりリレー局が配置されている場合には、当該配置されているリレー局のサポートする空間多重数のうち、最も小さいものを通信する多重数と判定し、
前記データ送受信部は、前記セルに含まれる端末とデータの送受信を行う場合には、前記多重数判定部により判定された多重数に基づいて、多重化してデータの送受信を行うことを特徴とする請求項１から６の何れか記載の基地局。
【請求項１０】
前記リレー局管理部は、リレー局を経由して通信をする端末のグループと、リレー局を経由せず通信をする端末のグループに更にグループ分けして管理し、
前記多重数判定部は、前記リレー局を経由して通信をするグループの端末は、リレー局がサポートする空間多重数を通信する多重数の上限とし、前記リレー局を経由せず通信をするグループの端末は、端末の処理可能多重数を通信する多重数の上限とすることを特徴とする請求項１から６の何れか記載の基地局。
【請求項１１】
基地局と、一又は複数の端末と、基地局と端末との間で中継するリレー局とを含み、複数のアンテナにより空間多重化方式を用いて通信する無線通信システムであって、
前記基地局は、
リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理部と、
前記リレー局管理部に管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定部と、
前記多重数判定部により判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信部と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１２】
前記多重数判定部は、前記リレー局接続管理部が管理しているリレー局がサポートする空間多重数を、通信する多重数の上限として判定することを特徴とする請求項１０に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記多重数判定部は、前記端末が複数のリレー局を介して接続されている場合には、複数のリレー局がサポートする空間多重数のうち、最小の空間多重数を通信する多重数として判定することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記端末は、
前記基地局と、前記リレー局を経由して通信を行っているか否かを判定するリレー局判定部と、
前記リレー局判定部による前記リレー局を経由して通信を行っているか否かの判定結果を、前記基地局に通知する通知手段と、
を有し、
前記リレー局管理部は、前記端末が前記リレー局を経由して通信を行っているか否かを前記通知手段により、端末の情報として管理することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記リレー局判定部は、前記リレー局のサポートする空間多重数も更に判定し、
前記通知手段は、リレー局を経由して通信を行っているか否かの判定結果と併せて、当該リレー局リレー局がサポートする空間多重数を、前記基地局に通知することを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記通知手段は、前記判定結果をＭＩＭＯを含む適応変調情報として通知することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記リレー局判定手段は、前記端末が受信した信号の遅延時間を測定することにより、リレー局経由か否かを判定することを特徴とする請求項１４から１６の何れか記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記基地局に、前記複数のリレー局のうち少なくとも一つが有線で接続されていることを特徴とする請求項１１から１７の何れか記載の無線通信システム。
【請求項１９】
基地局と、一又は複数の端末と、基地局と端末との間で中継するリレー局とを含み、複数のアンテナにより空間多重化方式を用いて通信する無線通信システムに用いる無線通信方法であって、
リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理ステップと、
前記リレー局管理ステップにおいて管理された情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定ステップと、
前記多重数判定ステップにより判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信ステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２０】
複数のアンテナを有し、空間多重化方式を用いてリレー局を中継して一又は複数の端末と通信するコンピュータに、
リレー局を経由して通信する端末の情報と、リレー局のサポートする空間多重数の情報とを管理するリレー局接続管理機能と、
前記リレー局管理機能により管理されている情報に基づいて、通信する多重数を判定する多重数判定機能と、
前記多重数判定機能により判定された多重数に基づいて、前記端末と多重化してデータの送受信を行うデータ送受信機能と、
を実現させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２５】
【図２６】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１９】
【図２０】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２５】
【図２６】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１９】
【図２０】
【図２４】
【公開番号】特開２０１０−１３５８９７（Ｐ２０１０−１３５８９７Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０７４５３（Ｐ２００８−３０７４５３）
【出願日】平成２０年１２月２日（２００８．１２．２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２日（２００８．１２．２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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