無線通信システム、リレー局および無線リソース制御方法
【課題】リレー局から基地局に通知する情報量を極力抑えつつ、Ｒ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースを適切に割り当てることができる無線通信システムを得ること。
【解決手段】基地局と、端末と、基地局と端末との間の無線通信を中継するリレー局２と、を備える無線通信システムであって、リレー局２は、端末との間の通信品質を測定する受信処理／品質測定部２１と、通信品質と、端末から通知される端末のバッファデータ量と、に基づいて、中継対象の全ての端末からのトラヒック量を求めるスケジューラ２３と、トラヒック量を含むリソース割り当て要求を基地局へ送信する送信処理部２６と、を備える。
【解決手段】基地局と、端末と、基地局と端末との間の無線通信を中継するリレー局２と、を備える無線通信システムであって、リレー局２は、端末との間の通信品質を測定する受信処理／品質測定部２１と、通信品質と、端末から通知される端末のバッファデータ量と、に基づいて、中継対象の全ての端末からのトラヒック量を求めるスケジューラ２３と、トラヒック量を含むリソース割り当て要求を基地局へ送信する送信処理部２６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局と端末の間の無線信号を中継するリレー局を備える無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の各種無線通信システムでは、複数の端末にそれぞれ無線リソースを割り当てる周波数スケジューリングを採用している。たとえば、標準化団体３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で規格化されているＬＴＥ（Long Term Evolution）のシステムでは、下り回線（基地局から端末方向）でＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access)を、上り回線（端末から基地局方向）でＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier−Frequency Division Multiple Access）を、それぞれ無線アクセス方式として採用している。これらの方式では、周波数軸上に存在する複数の無線リソースのうち、無線リソースを与える対象の端末にとって品質の良い無線リソースを、その端末に割り当てる。このような無線リソースの割り当てが、周波数スケジューリングである。
【０００３】
周波数スケジューリングを行なう装置（ここでは、たとえば基地局とする）は、各端末の品質情報を得るため、通常、パイロット信号と呼ばれる既知信号を送信する。そして、パイロット信号を受信した端末は、そのパイロット信号のレベルＳＮＲ（Signal to Noise power Ratio）や干渉波との信号レベル比ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise power Ratio）を測定し、測定結果を品質情報として基地局へ送信する。基地局は、端末ごとに、その端末から取得した品質情報に基づいて、品質の良い無線リソースを割り当てる。このような周波数スケジューリングを行なうことにより、端末との通信で多くのビット数を送ることが可能な多値度の高い変調方式を使用することができる。また、誤り訂正のオーバーヘッドを少なくすることができる。これらのことから、システム全体のスループットが向上する。
【０００４】
なお、無線リソースの品質は時々刻々と変化するため、一般には、パイロット信号を周期的に送信することにより、品質情報を周期的に更新する。また、パイロット信号は、各周波数無線リソースの一部の領域に埋め込まれて送信される。従って、パイロット信号を送信する周波数無線リソースの残りの領域では本来送るべき通信データを埋め込むことができる。ただし、パイロット信号のみを送ることも可能である。
【０００５】
ところで、最近リレー伝送が注目されている。近年の通信の大容量化要求により、周波数がそれほど逼迫していない高い周波数帯を使うことが増えている。高い周波数帯では、一般的に無線信号の到達距離が短い。また、高い周波数帯を用いない場合にも、無線信号の到達距離がこれまでに比べて短くなる傾向にある。これは、大容量化を実現するためには、送信側が信号を送信する際の周波数帯域幅を広げる（広帯域化）必要があり、所要送信電力が高くなるのに対し、装置の送信電力に限界値が存在するためである。限界値が存在する条件化で、広帯域化を行うがゆえに、単位周波数毎に与えることのできる送信電力値が小さくなり、結果として無線信号の到達距離が短くなる。
【０００６】
このような背景により、これまでと同様のサービスエリアを確保するために信号の中継を行なうリレー伝送に注目が集まっている。たとえば、３ＧＰＰでも、将来の無線システムの規格を策定するべく、ＬＴＥ−Advancedという名の作業においてリレー局導入の検討を行っている（下記、非特許文献１参照）。
【０００７】
リレー伝送を行う場合には、リレー局と端末との間で、前述したような周波数スケジューリングを行う。また、基地局とリレー局の間でも、リレー局と端末との間で使用する周波数帯域と同じ周波数帯域を使用するシステムが考えられている。なお、３ＧＰＰでは、端末からリレー局の方向のデータ伝送に使用するチャネルをＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared CHannel）と呼び、リレー局から基地局方向のデータ伝送に使用するチャネルをＲ−ＰＵＳＣＨと呼ぶ。また、基地局からリレー局方向の、Ｒ−ＰＵＳＣＨの無線リソース情報を格納した制御信号の伝送に使用するチャネルをＲ−ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）と呼ぶ。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】３ＤＰＰ，“ＴＲ ３６．９１２ Ｖ９．０．０”，２００９年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来のリレー伝送の技術によれば、基地局がＲ−ＰＵＳＣＨの無線リソースを割り当てる際に、ＰＵＳＣＨでのトラフィック量を考慮していないため、過剰な量の無線リソースを割り当てる場合がある。したがって、実際にＲ−ＰＵＳＣＨで伝送するデータ量より多くの無線リソースをＲ−ＰＵＳＣＨへ割当てることにより、無線リソースを無駄遣いする、という問題がある。そして、過剰に無線リソースを割り当てると、たとえば、リレー局を介さずに、直接基地局と通信を行う端末が他に存在する場合に、その端末に無線リソースを割り当てることができなくなる可能性がある、という問題がある。
【００１０】
上記の問題を解決する方法として、ＰＵＳＣＨでのトラヒック量を考慮してＲ−ＰＵＳＣＨに無線リソースを割り当てる方法が考えられる。なお、ここでいうＰＵＳＣＨでのトラヒック量とは、端末のデータバッファに実際に格納されているデータ量と、ＰＵＳＣＨの品質情報と、が含まれる。データバッファに格納されているデータ量が多い場合には、一般に、無線リソースの割り当てを増やすが、通信品質が悪い場合には、伝送速度が遅くなる。したがって、トラヒック量を考慮して割り当てを行なう場合には、データバッファに格納されているデータ量が多い場合には、Ｒ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースの割り当てを多くし、ＰＵＳＣＨの通信品質が悪い場合にはＲ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースの割り当てを少なくする。
【００１１】
一方、上記のようにトラヒック量を考慮して割り当てを行なう場合には、基地局は、ＰＵＳＣＨでのトラック量を把握する必要がある。したがって、リレー局は、各端末から取得した、トラヒック量（バッファデータ量および品質情報）を、基地局に通知する必要がある。そのため、リレー局から基地局に通知する情報量が増加する、という問題がある。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リレー局から基地局に通知する情報量を極力抑えつつ、Ｒ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースを適切に割り当てることができる無線通信システム、リレー局および無線リソース制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との間の無線通信を中継するリレー局と、を備える無線通信システムであって、前記リレー局は、前記端末から受信した受信信号に基づいて、前記端末との間の通信品質を測定する品質測定手段と、前記端末の前記通信品質と、前記端末から通知される前記端末のバッファデータ量と、に基づいて、中継対象の全ての前記端末からの伝送量を示すトラヒック量を求めるスケジューラと、前記トラヒック量を含むリソース割り当て要求を前記基地局へ送信する送信処理手段と、を備え、前記基地局は、前記トラヒック量に基づいて、前記リレー局が中継対象の全ての前記端末から受信したデータを前記基地局へ中継するための前記リレー局と自身との間の通信に、無線リソースを割り当てる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、リレー局が、中継対象の各端末との間の通信品質と、各端末から基地局へ送信するデータ量と、に基づいて中継対象の全端末の伝送量を示すトラヒック量を含むリソース割り当て要求を基地局へ送信し、基地局が受信したトラヒック量に基づいて、前記端末との通信についてリレー局と基地局間の無線リソースを割り当てるようにしたので、リレー局から基地局に通知する情報量を極力抑えつつ、Ｒ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースを適切に割り当てることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、従来の無線通信システムにおけるＲ−ＰＵＳＣＨへの無線リソース割り当て方法の一例を示す図である。
【図３】図３は、Ｒ−ＰＵＳＣＨのデータフォーマットの一例を示す図である。
【図４】図４は、基地局の機能構成例を示す図である。
【図５】図５は、リレー局の機能構成例を示す図である。
【図６】図６は、端末の機能構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる無線通信システム、リレー局および無線リソース制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の無線通信システムは、基地局１と、端末３−１〜３−３と、基地局１と端末３−１〜３−３との間の通信を中継するリレー局２と、で構成される。
【００１８】
本実施の形態では、リレー局２が、リレー伝送の対象とする端末３−１〜３−３のデータを、まとまった１つのデータ（以下、統合データという）として扱い、その統合データの量である統合データ量と、端末３−１〜３−３の各々の間の通信品質に基づいて求めた統合品質と、をトラヒック量として基地局１に対して通知する。そして、基地局１は、統合データ量と統合品質に基づいて、リレー局２から基地局１方向のデータ伝送に使用するチャネルであるＲ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースを割り当てる。
【００１９】
ここで、リレー局を含む従来の無線通信システムにおけるＲ−ＰＵＳＣＨへの無線リソース割り当て方法の一例について説明する。図２は、従来の無線通信システムにおけるＲ−ＰＵＳＣＨへの無線リソース割り当て方法の一例を示す図である。図２の無線通信システムでは、基地局１，端末３−１〜３−３は本実施の形態と同様であり、リレー局２ａは本実施の形態のリレー局２と異なる従来の装置である。ただし、基地局１は、従来と同様、端末３−１〜３−３からＰＵＳＣＨで伝送されるデータ量とは無関係にＲ−ＰＵＳＣＨに無線リソースを割り当てる。
【００２０】
図２に示すような、従来の無線通信システムでは、端末３−１〜３−３が保持するバッファ（データバッファ）には、それぞれ各端末の右側に示すような量のデータ量（バッファデータ量）が格納されているとする。リレー局２ａは、端末３−１〜３−３から取得した、通信品質や端末３−１〜３−３のバッファデータ量などに基づいて、端末３−１〜３−３からリレー局２ａへのデータ伝送のチャネルであるＰＵＳＣＨに対して端末ごとに無線リソースを割り当てる。そして、図２に示すように、端末３−１〜３−３は、自身のＰＵＳＣＨに割り当てられた無線リソースを用いて、自身のバッファに格納されているデータ４−１〜４−３を送信する。
【００２１】
一方、基地局１は、端末３−１〜３−３からＰＵＳＣＨで伝送されるデータ量とは無関係に、たとえばリレー局２ａから基地局１の間の通信品質などに基づいて、リレー局２ａから基地局１のデータ伝送のチャネルであるＲ−ＰＵＳＣＨに無線リソースを割り当てる。図２では、割り当てリソース５−１，５−２，５−３は、それぞれ端末３−１，３−２，３−３との通信用のＲ−ＰＵＳＣＨに割り当てられた無線リソースの一例を概念的に示している。図２では、データ４−１，４−２，４−３のそれぞれの大きさが実際に伝送に使用する無線リソースを示しており、割り当てリソース５−１，５−２，５−３は、それぞれデータ４−１，４−２，４−３にくらべ大きく、過剰な割り当てとなっていることがわかる。
【００２２】
図２で述べたような、過剰な割り当てを防ぐために、本実施の形態では、リレー局２が、ＰＵＳＣＨで伝送されるデータの量とＰＵＳＣＨでの通信品質との情報をトラヒック量として基地局１へ通知する一方、トラヒック量は変化するため、定期的または変化のあった場合等に、トラヒック量を送信する必要があり、特にリレー伝送の対象の端末数が増えるとトラヒック量を送信する頻度が増す。しかし、リレー局２から基地局１へ送信される情報が増えることは無線リソースの有効利用の観点から好ましくない。
【００２３】
したがって、本実施の形態では、リレー局２は、リレー伝送する端末３−１〜３−３のデータを１つの統合データとして扱い、また、端末３−１〜３−３の通信品質に基づいてひとつの統合通信品質として扱って、基地局１へ通知する。これにより、リレー局２から基地局１へ送信する情報を抑える。
【００２４】
つぎに、図１に戻り、本実施の形態の動作を説明する。リレー局２は、中継対象の（リレー局２が無線接続可能な端末のうち、基地局１と通信中または通信を要求している端末）端末３−１〜３−３からそれぞれＰＵＳＣＨを用いて送信された信号に基づいて、各端末との間の通信品質を測定する。端末３−１，３−２，３−３に対応する通信品質をそれぞれＱ１，Ｑ２，Ｑ３とする。リレー局２は、統合通信品質として、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の平均通信品質Ｑａｖを以下の式（１）に従って求める（ステップＳ１１）。
Ｑａｖ＝（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３）／３ …（１）
【００２５】
また、リレー局２は、端末３−１〜３−３からのリソース割り当て要求に含まれるバッファデータ量の合計を統合データ量として求める。なお、端末３−１〜３−３は、自身がリレー局２経由で基地局１へ送信するデータが発生した場合に、自身のバッファデータ量を含むリソース割り当て要求をリレー局２へ送信することとする。
【００２６】
リレー局２は、トラヒック量（Ｑａｖおよび統合データ量）を含むリソース割り当て要求を制御信号として基地局１へ通知する。基地局１は、Ｑａｖに基づいてＲ−ＰＵＳＣＨの無線リソースを割り当てる（ステップＳ１２）。そして、基地局１は、割り当てた無線リソースをリレー局２へ通知する（ステップＳ１３）。
【００２７】
なお、ここでは、式（１）にしたがってＱａｖを求めるようにしたが、ＰＵＳＣＨに対して割り当てられた無線リソースの量が端末３−１，３−２，３−３間でそれぞれ異なる場合もある。このような場合には、端末ごとのＰＵＳＣＨに対して割り当てられた無線リソースの量に基づいて重み係数を求め、重み係数を用いて重み付けを行なうことにより、加重平均によりＱａｖを算出するようにしてもよい。
【００２８】
また、ＰＵＳＣＨによって伝送されるトラヒック量は、リレー局２が端末３−１〜３−３にそれぞれに指定したＰＵＳＣＨの無線リソース量、多値変調、誤り訂正の冗長度等によって決まる。したがって、これらの情報の１つ以上に基づいてＱａｖと同等の情報を統合通信品質として求めるようにしてもよい。このように無線リソース量、多値変調、誤り訂正の冗長度等に基づいて通信品質と同等の情報が得られる理由は、リレー局２は、無線リソース量、多値変調、誤り訂正の冗長度を端末３−１〜３−３の間の通信品質に基づいて決定しているためである。
【００２９】
図３は、Ｒ−ＰＵＳＣＨで伝送するデータのフォーマット（Ｒ−ＰＵＳＣＨのデータフォーマット）の一例を示す図である。図３に示すように、Ｒ−ＰＵＳＣＨのデータフォーマットは、受信する基地局１側で、端末３−１〜３−３のそれぞれから送信されたデータの切れ目が識別できるように、端末ごとに端末の識別子（ＩＤ：Identifier）と、その端末が送信するデータのデータ長と、を示す領域を設け、それらの領域の後にその端末からの送信データを格納し、そして、次の端末の端末識別子、データ長、…と順に続く。
【００３０】
リレー局２は、基地局１から割り当てられた無線リソースを用いて、図３に示すようなデータフォーマットで、端末３−１〜３−３から受信した基地局２に送信するデータを、一連のデータとして送信する。なお、図３は一例であり、各要素の順番は、あらかじめ決定しておけば、どのような配置としてもよい。さらには、あらかじめ決定しておくことにより、端末識別子を用いないフォーマットとしてもよい。
【００３１】
図４は、本実施の形態の基地局１の機能構成例を示す図である。図４に示すように、基地局１は、受信処理部１１，信号分離部１２，スケジューラ１３，バッファ１４，送信処理部１５で構成される。
【００３２】
受信処理部１１はリレー局２から受信した信号に対して所定の受信処理および復調処理を実施する。信号分離部１２は、受信処理部１１による処理後の信号を制御信号とデータ信号とに分離する。信号分離部１２は、制御信号については、その制御信号がＲ−ＰＵＳＣＨリソース割り当て要求を含む場合には、Ｒ−ＰＵＳＣＨリソース割り当て要求をスケジューラ１３に通知する。また、信号分離部１２は、データ信号については、図３に例示したようなデータフォーマットに基づいて、端末ごとの送信データを抽出し、抽出した送信データを基地局１が接続するネットワーク等に送信する。
【００３３】
スケジューラ１３は、Ｒ−ＰＵＳＣＨリソース割り当て要求に含まれるトラヒック量に基づいてＲ−ＰＵＳＣＨに対して無線リソースを割り当て、送信処理部１５に割り当て結果をリレー局２へ送信するよう指示する。また、スケジューラ１３は、下り方向（基地局１からリレー局２または端末３−１〜３−３の方向）のデータに対する無線リソースの割り当て（周波数スケジューリング）を行なう割り当て結果をリレー局２へ送信するよう送信処理部１５へ指示する。この際、スケジューラ１３は、バッファ１４に蓄積された下り方向のデータ量に基づいてスケジューリングを行う。なお、バッファ１４は、基地局１が接続するネットワーク等から受信した端末３−１〜３−３宛ての送信データをバッファリングするためのバッファである。
【００３４】
送信処理部１５は、スケジューラ１３からの指示に基づいて、Ｒ−ＰＵＳＣＨの無線リソースの割り当て結果、下り方向のスケジューリング結果などを、それぞれ所定のフォーマットで定義された送信信号に格納して送信信号を生成し、生成した送信信号をリレー局２へ送信する。また、送信処理部１５は、バッファ１４に格納されている下り方向の送信データを所定のフォーマットで定義された送信信号に格納して送信信号を生成し、生成した送信信号をリレー局２へ送信する。
【００３５】
図５は、本実施の形態のリレー局２の機能構成例を示す図である。図５に示すように、リレー局２は、受信処理／品質測定部２１，信号分離部２２，スケジューラ２３，バッファ２４，制御部２５，送信処理部２６で構成される。
【００３６】
受信処理／品質測定部２１は、端末３−１〜３−３が送信したパイロット信号を受信し、パイロット信号に基づいてそれぞれの端末との間の通信品質の測定を行う。また、端末３−１〜３−３からのＰＵＳＣＨデータ信号（ＰＵＳＣＨで送信される通信データを含む信号）やリソース割当て要求の制御信号等に対する所定の受信処理を行う。さらに、受信処理／品質測定部２１は、基地局１から受信したデータ信号（端末３−１〜３−３との通信データを含む信号）に対して所定の受信処理を行い、または、基地局１から受信したＲ−ＰＵＳＣＨに対する無線リソース割当て結果を含む制御信号に対する所定の受信を行う。
【００３７】
なお、ここでは、受信処理／品質測定部２１として、受信処理を行う機能部と、品質測定を行う機能部を１つの構成要素としているが、これに限らず、受信処理を行う受信処理部と、品質測定を行う品質測定部と、の２つを個別に備えるようにしてもよい。
【００３８】
信号分離部２２は、受信処理／品質測定部２１による処理後の信号をデータ信号と制御信号に分離し、端末からのリソース割当て要求の制御信号であれば、その信号に含まれる情報をスケジューラ２３へ渡し、Ｒ−ＰＵＳＣＨリソース割当て結果を通知する信号であれば、割り当て結果を制御部２５へ渡し、データ信号（ＰＵＳＣＨデータ信号および基地局１から受信したデータ信号）であれば、その信号をバッファ２４へ格納する。
【００３９】
スケジューラ２３は、受信処理／品質測定部２１が測定した通信品質の測定結果（品質測定結果）に基づいて、ＰＵＳＣＨの無線リソース割り当てを行い、割り当て結果をＰＵＳＣＨリソース割り当て結果として送信するよう送信処理部２６に指示する。このときの無線リソース割り当ての方法はどのような方法を用いてもよいが、たとえば、ある端末との通信のＰＵＳＣＨに無線リソースを割り当てる場合、その端末に対応する品質測定結果の良いチャネル（無線リソース）を割り当てる方法とする。
【００４０】
また、スケジューラ２３は、品質測定結果とバッファ２４に蓄積されているＰＵＳＣＨデータ量（ＰＵＳＣＨで送信されたデータ量）とに基づいて、基地局１へＲ−ＰＵＳＣＨリソース要求に含めるトラヒック量（統合データ量およびＱａｖ）を求め、送信処理部２６へそのトラヒック量を含むＲ−ＰＵＳＣＨリソース要求を基地局１へ送信するよう指示する。
【００４１】
制御部２５は、信号分離部２２から受け取ったＲ−ＰＵＳＣＨリソース割り当て結果に基づいて、送信処理部２６に対して、基地局１への次回の送信タイミングで送るデータ量や、そのデータの送信元端末のＩＤなどを通知する。また、制御部２５は、基地局１から受信したデータ信号の送信タイミングとデータ量を送信処理部２６へ指示する。
【００４２】
送信処理部２６は、スケジューラ２３からの指示に基づいて端末３−１〜３−３に対するＰＵＳＣＨリソース割当て要求を所定のフォーマットに従って、送信信号として生成し、端末３−１〜３−３へ送信する。また、送信処理部２６は、制御部２５からの通知に基づいてＲ−ＰＵＳＣＨで送信するデータをバッファ２４から読出し、所定のフォーマットに従って、送信信号として生成し、基地局１へ送信する。また、送信処理部２６は、制御部２５からの通知に基づいて端末３−１〜３−３へ送信するデータをバッファ２４から読出し、所定のフォーマットに従って、送信信号として生成し、端末３−１〜３−３へ送信する。
【００４３】
図６は、本実施の形態の端末３−１〜３−３の機能構成例を示す図である。端末３−１〜３−３は、それぞれ同様の構成とし、図６では、これらを代表して端末３として記載している。図６に示すように、端末３は、バッファ３１，受信処理部３２，信号分離部３３，送信制御部３４，送信処理部３５で構成される。
【００４４】
バッファ３１は、ユーザ装置等から取得したリレー局２経由で基地局１向けに送信するデータを保存するバッファである。受信処理部３２は、基地局１から送信されたたデータをリレー局２経由で受信し、受信したデータに所定の受信処理を施して、信号分離部３３に出力する。信号分離部３３は、受け取ったデータを制御信号とデータ（ユーザデータ）に分離し、データをユーザ装置等へ出力する。ここで分離される制御信号は、リレー局２が行った割り当て結果（スケジューリングの結果）を含む制御信号であり、送信制御部３４へ出力される。
【００４５】
送信制御部３４は、バッファ３１のデータ滞留量に基づいてリレー局２にリソース割り当て要求（送信要求）を送信するか否かを判断し、リソース割り当て要求を送信すると判断した場合は、バッファ３１のデータ量（バッファデータ量）を含むリソース要求の送信を送信処理部３５へ指示する。たとえば、バッファ３１のデータ滞留量が所定のしきい値以上となった場合に、リレー局２にリソース割り当て要求を送信すると判断する。また、送信制御部３４は、基地局１から受信した割り当て結果に基づいてバッファ３１に格納されている基地局１宛てのデータを送信のタイミングや送信データ量等を決定し、決定した送信内容を送信処理部３５へ指示する。また、送信制御部３４は、周期的にパイロット信号を送信することを送信処理部３５へ指示する。
【００４６】
送信処理部３５は、送信制御部３４の指示に基づいて、ユーザデータ，リソース割り当て要求，パイロット信号等を送信する。
【００４７】
このように、本実施の形態では、リレー局２が、端末３−１〜３−３との間の通信品質に基づいて１つの統合品質情報を求め、端末３−１〜端末３−３から基地局１へ送信するデータ量の合計を統合データ量とし、統合品質情報と統合データ量とを含むリソース割り当て要求を基地局１へ送信するようにした。そのため、リレー局２から基地局１に通知する情報量を極力抑えつつ、Ｒ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースを適切に割り当てることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかる無線通信システム、リレー局および無線リソース制御方法は、基地局と端末の間の無線信号を中継するリレー局を備える無線通信システムに有用であり、特に、リレー局が多数の端末の無線信号を中継する無線通信システムに適している。
【符号の説明】
【００４９】
１ 基地局
２ リレー局
３−１〜３−３ 端末
１１，３２ 受信処理部
１２，２２，３３ 信号分離部
１３，２３ スケジューラ
１４，２４，３１ バッファ
１５，２６，３５ 送信処理部
２１ 受信処理／品質測定部
２５ 制御部
３４ 送信制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局と端末の間の無線信号を中継するリレー局を備える無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の各種無線通信システムでは、複数の端末にそれぞれ無線リソースを割り当てる周波数スケジューリングを採用している。たとえば、標準化団体３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で規格化されているＬＴＥ（Long Term Evolution）のシステムでは、下り回線（基地局から端末方向）でＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access)を、上り回線（端末から基地局方向）でＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier−Frequency Division Multiple Access）を、それぞれ無線アクセス方式として採用している。これらの方式では、周波数軸上に存在する複数の無線リソースのうち、無線リソースを与える対象の端末にとって品質の良い無線リソースを、その端末に割り当てる。このような無線リソースの割り当てが、周波数スケジューリングである。
【０００３】
周波数スケジューリングを行なう装置（ここでは、たとえば基地局とする）は、各端末の品質情報を得るため、通常、パイロット信号と呼ばれる既知信号を送信する。そして、パイロット信号を受信した端末は、そのパイロット信号のレベルＳＮＲ（Signal to Noise power Ratio）や干渉波との信号レベル比ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise power Ratio）を測定し、測定結果を品質情報として基地局へ送信する。基地局は、端末ごとに、その端末から取得した品質情報に基づいて、品質の良い無線リソースを割り当てる。このような周波数スケジューリングを行なうことにより、端末との通信で多くのビット数を送ることが可能な多値度の高い変調方式を使用することができる。また、誤り訂正のオーバーヘッドを少なくすることができる。これらのことから、システム全体のスループットが向上する。
【０００４】
なお、無線リソースの品質は時々刻々と変化するため、一般には、パイロット信号を周期的に送信することにより、品質情報を周期的に更新する。また、パイロット信号は、各周波数無線リソースの一部の領域に埋め込まれて送信される。従って、パイロット信号を送信する周波数無線リソースの残りの領域では本来送るべき通信データを埋め込むことができる。ただし、パイロット信号のみを送ることも可能である。
【０００５】
ところで、最近リレー伝送が注目されている。近年の通信の大容量化要求により、周波数がそれほど逼迫していない高い周波数帯を使うことが増えている。高い周波数帯では、一般的に無線信号の到達距離が短い。また、高い周波数帯を用いない場合にも、無線信号の到達距離がこれまでに比べて短くなる傾向にある。これは、大容量化を実現するためには、送信側が信号を送信する際の周波数帯域幅を広げる（広帯域化）必要があり、所要送信電力が高くなるのに対し、装置の送信電力に限界値が存在するためである。限界値が存在する条件化で、広帯域化を行うがゆえに、単位周波数毎に与えることのできる送信電力値が小さくなり、結果として無線信号の到達距離が短くなる。
【０００６】
このような背景により、これまでと同様のサービスエリアを確保するために信号の中継を行なうリレー伝送に注目が集まっている。たとえば、３ＧＰＰでも、将来の無線システムの規格を策定するべく、ＬＴＥ−Advancedという名の作業においてリレー局導入の検討を行っている（下記、非特許文献１参照）。
【０００７】
リレー伝送を行う場合には、リレー局と端末との間で、前述したような周波数スケジューリングを行う。また、基地局とリレー局の間でも、リレー局と端末との間で使用する周波数帯域と同じ周波数帯域を使用するシステムが考えられている。なお、３ＧＰＰでは、端末からリレー局の方向のデータ伝送に使用するチャネルをＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared CHannel）と呼び、リレー局から基地局方向のデータ伝送に使用するチャネルをＲ−ＰＵＳＣＨと呼ぶ。また、基地局からリレー局方向の、Ｒ−ＰＵＳＣＨの無線リソース情報を格納した制御信号の伝送に使用するチャネルをＲ−ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）と呼ぶ。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】３ＤＰＰ，“ＴＲ ３６．９１２ Ｖ９．０．０”，２００９年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来のリレー伝送の技術によれば、基地局がＲ−ＰＵＳＣＨの無線リソースを割り当てる際に、ＰＵＳＣＨでのトラフィック量を考慮していないため、過剰な量の無線リソースを割り当てる場合がある。したがって、実際にＲ−ＰＵＳＣＨで伝送するデータ量より多くの無線リソースをＲ−ＰＵＳＣＨへ割当てることにより、無線リソースを無駄遣いする、という問題がある。そして、過剰に無線リソースを割り当てると、たとえば、リレー局を介さずに、直接基地局と通信を行う端末が他に存在する場合に、その端末に無線リソースを割り当てることができなくなる可能性がある、という問題がある。
【００１０】
上記の問題を解決する方法として、ＰＵＳＣＨでのトラヒック量を考慮してＲ−ＰＵＳＣＨに無線リソースを割り当てる方法が考えられる。なお、ここでいうＰＵＳＣＨでのトラヒック量とは、端末のデータバッファに実際に格納されているデータ量と、ＰＵＳＣＨの品質情報と、が含まれる。データバッファに格納されているデータ量が多い場合には、一般に、無線リソースの割り当てを増やすが、通信品質が悪い場合には、伝送速度が遅くなる。したがって、トラヒック量を考慮して割り当てを行なう場合には、データバッファに格納されているデータ量が多い場合には、Ｒ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースの割り当てを多くし、ＰＵＳＣＨの通信品質が悪い場合にはＲ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースの割り当てを少なくする。
【００１１】
一方、上記のようにトラヒック量を考慮して割り当てを行なう場合には、基地局は、ＰＵＳＣＨでのトラック量を把握する必要がある。したがって、リレー局は、各端末から取得した、トラヒック量（バッファデータ量および品質情報）を、基地局に通知する必要がある。そのため、リレー局から基地局に通知する情報量が増加する、という問題がある。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リレー局から基地局に通知する情報量を極力抑えつつ、Ｒ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースを適切に割り当てることができる無線通信システム、リレー局および無線リソース制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との間の無線通信を中継するリレー局と、を備える無線通信システムであって、前記リレー局は、前記端末から受信した受信信号に基づいて、前記端末との間の通信品質を測定する品質測定手段と、前記端末の前記通信品質と、前記端末から通知される前記端末のバッファデータ量と、に基づいて、中継対象の全ての前記端末からの伝送量を示すトラヒック量を求めるスケジューラと、前記トラヒック量を含むリソース割り当て要求を前記基地局へ送信する送信処理手段と、を備え、前記基地局は、前記トラヒック量に基づいて、前記リレー局が中継対象の全ての前記端末から受信したデータを前記基地局へ中継するための前記リレー局と自身との間の通信に、無線リソースを割り当てる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、リレー局が、中継対象の各端末との間の通信品質と、各端末から基地局へ送信するデータ量と、に基づいて中継対象の全端末の伝送量を示すトラヒック量を含むリソース割り当て要求を基地局へ送信し、基地局が受信したトラヒック量に基づいて、前記端末との通信についてリレー局と基地局間の無線リソースを割り当てるようにしたので、リレー局から基地局に通知する情報量を極力抑えつつ、Ｒ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースを適切に割り当てることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、従来の無線通信システムにおけるＲ−ＰＵＳＣＨへの無線リソース割り当て方法の一例を示す図である。
【図３】図３は、Ｒ−ＰＵＳＣＨのデータフォーマットの一例を示す図である。
【図４】図４は、基地局の機能構成例を示す図である。
【図５】図５は、リレー局の機能構成例を示す図である。
【図６】図６は、端末の機能構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる無線通信システム、リレー局および無線リソース制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の無線通信システムは、基地局１と、端末３−１〜３−３と、基地局１と端末３−１〜３−３との間の通信を中継するリレー局２と、で構成される。
【００１８】
本実施の形態では、リレー局２が、リレー伝送の対象とする端末３−１〜３−３のデータを、まとまった１つのデータ（以下、統合データという）として扱い、その統合データの量である統合データ量と、端末３−１〜３−３の各々の間の通信品質に基づいて求めた統合品質と、をトラヒック量として基地局１に対して通知する。そして、基地局１は、統合データ量と統合品質に基づいて、リレー局２から基地局１方向のデータ伝送に使用するチャネルであるＲ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースを割り当てる。
【００１９】
ここで、リレー局を含む従来の無線通信システムにおけるＲ−ＰＵＳＣＨへの無線リソース割り当て方法の一例について説明する。図２は、従来の無線通信システムにおけるＲ−ＰＵＳＣＨへの無線リソース割り当て方法の一例を示す図である。図２の無線通信システムでは、基地局１，端末３−１〜３−３は本実施の形態と同様であり、リレー局２ａは本実施の形態のリレー局２と異なる従来の装置である。ただし、基地局１は、従来と同様、端末３−１〜３−３からＰＵＳＣＨで伝送されるデータ量とは無関係にＲ−ＰＵＳＣＨに無線リソースを割り当てる。
【００２０】
図２に示すような、従来の無線通信システムでは、端末３−１〜３−３が保持するバッファ（データバッファ）には、それぞれ各端末の右側に示すような量のデータ量（バッファデータ量）が格納されているとする。リレー局２ａは、端末３−１〜３−３から取得した、通信品質や端末３−１〜３−３のバッファデータ量などに基づいて、端末３−１〜３−３からリレー局２ａへのデータ伝送のチャネルであるＰＵＳＣＨに対して端末ごとに無線リソースを割り当てる。そして、図２に示すように、端末３−１〜３−３は、自身のＰＵＳＣＨに割り当てられた無線リソースを用いて、自身のバッファに格納されているデータ４−１〜４−３を送信する。
【００２１】
一方、基地局１は、端末３−１〜３−３からＰＵＳＣＨで伝送されるデータ量とは無関係に、たとえばリレー局２ａから基地局１の間の通信品質などに基づいて、リレー局２ａから基地局１のデータ伝送のチャネルであるＲ−ＰＵＳＣＨに無線リソースを割り当てる。図２では、割り当てリソース５−１，５−２，５−３は、それぞれ端末３−１，３−２，３−３との通信用のＲ−ＰＵＳＣＨに割り当てられた無線リソースの一例を概念的に示している。図２では、データ４−１，４−２，４−３のそれぞれの大きさが実際に伝送に使用する無線リソースを示しており、割り当てリソース５−１，５−２，５−３は、それぞれデータ４−１，４−２，４−３にくらべ大きく、過剰な割り当てとなっていることがわかる。
【００２２】
図２で述べたような、過剰な割り当てを防ぐために、本実施の形態では、リレー局２が、ＰＵＳＣＨで伝送されるデータの量とＰＵＳＣＨでの通信品質との情報をトラヒック量として基地局１へ通知する一方、トラヒック量は変化するため、定期的または変化のあった場合等に、トラヒック量を送信する必要があり、特にリレー伝送の対象の端末数が増えるとトラヒック量を送信する頻度が増す。しかし、リレー局２から基地局１へ送信される情報が増えることは無線リソースの有効利用の観点から好ましくない。
【００２３】
したがって、本実施の形態では、リレー局２は、リレー伝送する端末３−１〜３−３のデータを１つの統合データとして扱い、また、端末３−１〜３−３の通信品質に基づいてひとつの統合通信品質として扱って、基地局１へ通知する。これにより、リレー局２から基地局１へ送信する情報を抑える。
【００２４】
つぎに、図１に戻り、本実施の形態の動作を説明する。リレー局２は、中継対象の（リレー局２が無線接続可能な端末のうち、基地局１と通信中または通信を要求している端末）端末３−１〜３−３からそれぞれＰＵＳＣＨを用いて送信された信号に基づいて、各端末との間の通信品質を測定する。端末３−１，３−２，３−３に対応する通信品質をそれぞれＱ１，Ｑ２，Ｑ３とする。リレー局２は、統合通信品質として、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の平均通信品質Ｑａｖを以下の式（１）に従って求める（ステップＳ１１）。
Ｑａｖ＝（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３）／３ …（１）
【００２５】
また、リレー局２は、端末３−１〜３−３からのリソース割り当て要求に含まれるバッファデータ量の合計を統合データ量として求める。なお、端末３−１〜３−３は、自身がリレー局２経由で基地局１へ送信するデータが発生した場合に、自身のバッファデータ量を含むリソース割り当て要求をリレー局２へ送信することとする。
【００２６】
リレー局２は、トラヒック量（Ｑａｖおよび統合データ量）を含むリソース割り当て要求を制御信号として基地局１へ通知する。基地局１は、Ｑａｖに基づいてＲ−ＰＵＳＣＨの無線リソースを割り当てる（ステップＳ１２）。そして、基地局１は、割り当てた無線リソースをリレー局２へ通知する（ステップＳ１３）。
【００２７】
なお、ここでは、式（１）にしたがってＱａｖを求めるようにしたが、ＰＵＳＣＨに対して割り当てられた無線リソースの量が端末３−１，３−２，３−３間でそれぞれ異なる場合もある。このような場合には、端末ごとのＰＵＳＣＨに対して割り当てられた無線リソースの量に基づいて重み係数を求め、重み係数を用いて重み付けを行なうことにより、加重平均によりＱａｖを算出するようにしてもよい。
【００２８】
また、ＰＵＳＣＨによって伝送されるトラヒック量は、リレー局２が端末３−１〜３−３にそれぞれに指定したＰＵＳＣＨの無線リソース量、多値変調、誤り訂正の冗長度等によって決まる。したがって、これらの情報の１つ以上に基づいてＱａｖと同等の情報を統合通信品質として求めるようにしてもよい。このように無線リソース量、多値変調、誤り訂正の冗長度等に基づいて通信品質と同等の情報が得られる理由は、リレー局２は、無線リソース量、多値変調、誤り訂正の冗長度を端末３−１〜３−３の間の通信品質に基づいて決定しているためである。
【００２９】
図３は、Ｒ−ＰＵＳＣＨで伝送するデータのフォーマット（Ｒ−ＰＵＳＣＨのデータフォーマット）の一例を示す図である。図３に示すように、Ｒ−ＰＵＳＣＨのデータフォーマットは、受信する基地局１側で、端末３−１〜３−３のそれぞれから送信されたデータの切れ目が識別できるように、端末ごとに端末の識別子（ＩＤ：Identifier）と、その端末が送信するデータのデータ長と、を示す領域を設け、それらの領域の後にその端末からの送信データを格納し、そして、次の端末の端末識別子、データ長、…と順に続く。
【００３０】
リレー局２は、基地局１から割り当てられた無線リソースを用いて、図３に示すようなデータフォーマットで、端末３−１〜３−３から受信した基地局２に送信するデータを、一連のデータとして送信する。なお、図３は一例であり、各要素の順番は、あらかじめ決定しておけば、どのような配置としてもよい。さらには、あらかじめ決定しておくことにより、端末識別子を用いないフォーマットとしてもよい。
【００３１】
図４は、本実施の形態の基地局１の機能構成例を示す図である。図４に示すように、基地局１は、受信処理部１１，信号分離部１２，スケジューラ１３，バッファ１４，送信処理部１５で構成される。
【００３２】
受信処理部１１はリレー局２から受信した信号に対して所定の受信処理および復調処理を実施する。信号分離部１２は、受信処理部１１による処理後の信号を制御信号とデータ信号とに分離する。信号分離部１２は、制御信号については、その制御信号がＲ−ＰＵＳＣＨリソース割り当て要求を含む場合には、Ｒ−ＰＵＳＣＨリソース割り当て要求をスケジューラ１３に通知する。また、信号分離部１２は、データ信号については、図３に例示したようなデータフォーマットに基づいて、端末ごとの送信データを抽出し、抽出した送信データを基地局１が接続するネットワーク等に送信する。
【００３３】
スケジューラ１３は、Ｒ−ＰＵＳＣＨリソース割り当て要求に含まれるトラヒック量に基づいてＲ−ＰＵＳＣＨに対して無線リソースを割り当て、送信処理部１５に割り当て結果をリレー局２へ送信するよう指示する。また、スケジューラ１３は、下り方向（基地局１からリレー局２または端末３−１〜３−３の方向）のデータに対する無線リソースの割り当て（周波数スケジューリング）を行なう割り当て結果をリレー局２へ送信するよう送信処理部１５へ指示する。この際、スケジューラ１３は、バッファ１４に蓄積された下り方向のデータ量に基づいてスケジューリングを行う。なお、バッファ１４は、基地局１が接続するネットワーク等から受信した端末３−１〜３−３宛ての送信データをバッファリングするためのバッファである。
【００３４】
送信処理部１５は、スケジューラ１３からの指示に基づいて、Ｒ−ＰＵＳＣＨの無線リソースの割り当て結果、下り方向のスケジューリング結果などを、それぞれ所定のフォーマットで定義された送信信号に格納して送信信号を生成し、生成した送信信号をリレー局２へ送信する。また、送信処理部１５は、バッファ１４に格納されている下り方向の送信データを所定のフォーマットで定義された送信信号に格納して送信信号を生成し、生成した送信信号をリレー局２へ送信する。
【００３５】
図５は、本実施の形態のリレー局２の機能構成例を示す図である。図５に示すように、リレー局２は、受信処理／品質測定部２１，信号分離部２２，スケジューラ２３，バッファ２４，制御部２５，送信処理部２６で構成される。
【００３６】
受信処理／品質測定部２１は、端末３−１〜３−３が送信したパイロット信号を受信し、パイロット信号に基づいてそれぞれの端末との間の通信品質の測定を行う。また、端末３−１〜３−３からのＰＵＳＣＨデータ信号（ＰＵＳＣＨで送信される通信データを含む信号）やリソース割当て要求の制御信号等に対する所定の受信処理を行う。さらに、受信処理／品質測定部２１は、基地局１から受信したデータ信号（端末３−１〜３−３との通信データを含む信号）に対して所定の受信処理を行い、または、基地局１から受信したＲ−ＰＵＳＣＨに対する無線リソース割当て結果を含む制御信号に対する所定の受信を行う。
【００３７】
なお、ここでは、受信処理／品質測定部２１として、受信処理を行う機能部と、品質測定を行う機能部を１つの構成要素としているが、これに限らず、受信処理を行う受信処理部と、品質測定を行う品質測定部と、の２つを個別に備えるようにしてもよい。
【００３８】
信号分離部２２は、受信処理／品質測定部２１による処理後の信号をデータ信号と制御信号に分離し、端末からのリソース割当て要求の制御信号であれば、その信号に含まれる情報をスケジューラ２３へ渡し、Ｒ−ＰＵＳＣＨリソース割当て結果を通知する信号であれば、割り当て結果を制御部２５へ渡し、データ信号（ＰＵＳＣＨデータ信号および基地局１から受信したデータ信号）であれば、その信号をバッファ２４へ格納する。
【００３９】
スケジューラ２３は、受信処理／品質測定部２１が測定した通信品質の測定結果（品質測定結果）に基づいて、ＰＵＳＣＨの無線リソース割り当てを行い、割り当て結果をＰＵＳＣＨリソース割り当て結果として送信するよう送信処理部２６に指示する。このときの無線リソース割り当ての方法はどのような方法を用いてもよいが、たとえば、ある端末との通信のＰＵＳＣＨに無線リソースを割り当てる場合、その端末に対応する品質測定結果の良いチャネル（無線リソース）を割り当てる方法とする。
【００４０】
また、スケジューラ２３は、品質測定結果とバッファ２４に蓄積されているＰＵＳＣＨデータ量（ＰＵＳＣＨで送信されたデータ量）とに基づいて、基地局１へＲ−ＰＵＳＣＨリソース要求に含めるトラヒック量（統合データ量およびＱａｖ）を求め、送信処理部２６へそのトラヒック量を含むＲ−ＰＵＳＣＨリソース要求を基地局１へ送信するよう指示する。
【００４１】
制御部２５は、信号分離部２２から受け取ったＲ−ＰＵＳＣＨリソース割り当て結果に基づいて、送信処理部２６に対して、基地局１への次回の送信タイミングで送るデータ量や、そのデータの送信元端末のＩＤなどを通知する。また、制御部２５は、基地局１から受信したデータ信号の送信タイミングとデータ量を送信処理部２６へ指示する。
【００４２】
送信処理部２６は、スケジューラ２３からの指示に基づいて端末３−１〜３−３に対するＰＵＳＣＨリソース割当て要求を所定のフォーマットに従って、送信信号として生成し、端末３−１〜３−３へ送信する。また、送信処理部２６は、制御部２５からの通知に基づいてＲ−ＰＵＳＣＨで送信するデータをバッファ２４から読出し、所定のフォーマットに従って、送信信号として生成し、基地局１へ送信する。また、送信処理部２６は、制御部２５からの通知に基づいて端末３−１〜３−３へ送信するデータをバッファ２４から読出し、所定のフォーマットに従って、送信信号として生成し、端末３−１〜３−３へ送信する。
【００４３】
図６は、本実施の形態の端末３−１〜３−３の機能構成例を示す図である。端末３−１〜３−３は、それぞれ同様の構成とし、図６では、これらを代表して端末３として記載している。図６に示すように、端末３は、バッファ３１，受信処理部３２，信号分離部３３，送信制御部３４，送信処理部３５で構成される。
【００４４】
バッファ３１は、ユーザ装置等から取得したリレー局２経由で基地局１向けに送信するデータを保存するバッファである。受信処理部３２は、基地局１から送信されたたデータをリレー局２経由で受信し、受信したデータに所定の受信処理を施して、信号分離部３３に出力する。信号分離部３３は、受け取ったデータを制御信号とデータ（ユーザデータ）に分離し、データをユーザ装置等へ出力する。ここで分離される制御信号は、リレー局２が行った割り当て結果（スケジューリングの結果）を含む制御信号であり、送信制御部３４へ出力される。
【００４５】
送信制御部３４は、バッファ３１のデータ滞留量に基づいてリレー局２にリソース割り当て要求（送信要求）を送信するか否かを判断し、リソース割り当て要求を送信すると判断した場合は、バッファ３１のデータ量（バッファデータ量）を含むリソース要求の送信を送信処理部３５へ指示する。たとえば、バッファ３１のデータ滞留量が所定のしきい値以上となった場合に、リレー局２にリソース割り当て要求を送信すると判断する。また、送信制御部３４は、基地局１から受信した割り当て結果に基づいてバッファ３１に格納されている基地局１宛てのデータを送信のタイミングや送信データ量等を決定し、決定した送信内容を送信処理部３５へ指示する。また、送信制御部３４は、周期的にパイロット信号を送信することを送信処理部３５へ指示する。
【００４６】
送信処理部３５は、送信制御部３４の指示に基づいて、ユーザデータ，リソース割り当て要求，パイロット信号等を送信する。
【００４７】
このように、本実施の形態では、リレー局２が、端末３−１〜３−３との間の通信品質に基づいて１つの統合品質情報を求め、端末３−１〜端末３−３から基地局１へ送信するデータ量の合計を統合データ量とし、統合品質情報と統合データ量とを含むリソース割り当て要求を基地局１へ送信するようにした。そのため、リレー局２から基地局１に通知する情報量を極力抑えつつ、Ｒ−ＰＵＳＣＨへの無線リソースを適切に割り当てることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかる無線通信システム、リレー局および無線リソース制御方法は、基地局と端末の間の無線信号を中継するリレー局を備える無線通信システムに有用であり、特に、リレー局が多数の端末の無線信号を中継する無線通信システムに適している。
【符号の説明】
【００４９】
１ 基地局
２ リレー局
３−１〜３−３ 端末
１１，３２ 受信処理部
１２，２２，３３ 信号分離部
１３，２３ スケジューラ
１４，２４，３１ バッファ
１５，２６，３５ 送信処理部
２１ 受信処理／品質測定部
２５ 制御部
３４ 送信制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との間の無線通信を中継するリレー局と、を備える無線通信システムであって、
前記リレー局は、
前記端末から受信した受信信号に基づいて、前記端末との間の通信品質を測定する品質測定手段と、
前記端末の前記通信品質と、前記端末から通知される前記端末のバッファデータ量と、に基づいて、中継対象の全ての前記端末からの伝送量を示すトラヒック量を求めるスケジューラと、
前記トラヒック量を含むリソース割り当て要求を前記基地局へ送信する送信処理手段と、
を備え、
前記基地局は、前記トラヒック量に基づいて、前記リレー局が中継対象の全ての前記端末から受信したデータを前記基地局へ中継するための前記リレー局と自身との間の通信に、無線リソースを割り当てる、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記トラヒック量を、前記端末から通知される前記端末のバッファデータ量と、中継対象の全ての前記端末についての前記通信品質の平均値と、する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記トラヒック量を、前記端末から通知される前記端末のバッファデータ量と、中継対象の全ての前記端末についての前記通信品質の加重平均値と、する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記加重平均値を求める際の重み係数を、前記端末から前記リレー局との通信に割り当てられている無線リソース量とする、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記基地局は、前記リレー局の中継対象の全ての前記端末を１つの端末との通信とみなして、前記リレー局と自身との間の通信に無線リソースを割り当てる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記送信処理手段は、所定のフォーマットに基づいて、中継対象の全ての前記端末を連続して送信し、
前記基地局は、前記リレー局から受信した通信データを、前記所定のフォーマットに基づいて、前記端末ごとに分離する、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記所定のフォーマットに、前記端末の識別子と、前記端末に対応する送信データの長さと、前記端末からの送信データと、を含める、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との間の無線通信を中継するリレー局と、を備える無線通信システムにおける前記リレー局であって、
前記端末から受信した受信信号に基づいて、前記端末との間の通信品質を測定する品質測定手段と、
前記端末の前記通信品質と、前記端末から通知される前記端末のバッファデータ量と、に基づいて、中継対象の全ての前記端末からの伝送量を示すトラヒック量を求めるスケジューラと、
前記トラヒック量を含むリソース割り当て要求を前記基地局へ送信する送信処理手段と、
を備える、
ことを特徴とするリレー局。
【請求項９】
基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との間の無線通信を中継するリレー局と、を備える無線通信システムにおける無線リソース制御方法であって、
前記リレー局が、前記端末から受信した受信信号に基づいて、前記端末との間の通信品質を測定する品質測定ステップと、
前記リレー局が、前記端末の前記通信品質と、前記端末から通知される前記端末のバッファデータ量と、に基づいて、中継対象の全ての前記端末からの伝送量を示すトラヒック量を求めるスケジューリングステップと、
前記リレー局が、前記トラヒック量を含むリソース割り当て要求を前記基地局へ送信する送信処理ステップと、
前記基地局が、前記トラヒック量に基づいて、前記リレー局が中継対象の全ての前記端末から受信したデータを前記基地局へ中継するための前記リレー局と自身との間の通信に、無線リソースを割り当てる割り当てステップと、
含むことを特徴とする無線リソース制御方法。
【請求項１】
基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との間の無線通信を中継するリレー局と、を備える無線通信システムであって、
前記リレー局は、
前記端末から受信した受信信号に基づいて、前記端末との間の通信品質を測定する品質測定手段と、
前記端末の前記通信品質と、前記端末から通知される前記端末のバッファデータ量と、に基づいて、中継対象の全ての前記端末からの伝送量を示すトラヒック量を求めるスケジューラと、
前記トラヒック量を含むリソース割り当て要求を前記基地局へ送信する送信処理手段と、
を備え、
前記基地局は、前記トラヒック量に基づいて、前記リレー局が中継対象の全ての前記端末から受信したデータを前記基地局へ中継するための前記リレー局と自身との間の通信に、無線リソースを割り当てる、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記トラヒック量を、前記端末から通知される前記端末のバッファデータ量と、中継対象の全ての前記端末についての前記通信品質の平均値と、する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記トラヒック量を、前記端末から通知される前記端末のバッファデータ量と、中継対象の全ての前記端末についての前記通信品質の加重平均値と、する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記加重平均値を求める際の重み係数を、前記端末から前記リレー局との通信に割り当てられている無線リソース量とする、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記基地局は、前記リレー局の中継対象の全ての前記端末を１つの端末との通信とみなして、前記リレー局と自身との間の通信に無線リソースを割り当てる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記送信処理手段は、所定のフォーマットに基づいて、中継対象の全ての前記端末を連続して送信し、
前記基地局は、前記リレー局から受信した通信データを、前記所定のフォーマットに基づいて、前記端末ごとに分離する、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記所定のフォーマットに、前記端末の識別子と、前記端末に対応する送信データの長さと、前記端末からの送信データと、を含める、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との間の無線通信を中継するリレー局と、を備える無線通信システムにおける前記リレー局であって、
前記端末から受信した受信信号に基づいて、前記端末との間の通信品質を測定する品質測定手段と、
前記端末の前記通信品質と、前記端末から通知される前記端末のバッファデータ量と、に基づいて、中継対象の全ての前記端末からの伝送量を示すトラヒック量を求めるスケジューラと、
前記トラヒック量を含むリソース割り当て要求を前記基地局へ送信する送信処理手段と、
を備える、
ことを特徴とするリレー局。
【請求項９】
基地局と、端末と、前記基地局と前記端末との間の無線通信を中継するリレー局と、を備える無線通信システムにおける無線リソース制御方法であって、
前記リレー局が、前記端末から受信した受信信号に基づいて、前記端末との間の通信品質を測定する品質測定ステップと、
前記リレー局が、前記端末の前記通信品質と、前記端末から通知される前記端末のバッファデータ量と、に基づいて、中継対象の全ての前記端末からの伝送量を示すトラヒック量を求めるスケジューリングステップと、
前記リレー局が、前記トラヒック量を含むリソース割り当て要求を前記基地局へ送信する送信処理ステップと、
前記基地局が、前記トラヒック量に基づいて、前記リレー局が中継対象の全ての前記端末から受信したデータを前記基地局へ中継するための前記リレー局と自身との間の通信に、無線リソースを割り当てる割り当てステップと、
含むことを特徴とする無線リソース制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−９７３４０（Ｐ２０１１−９７３４０Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４９０５５（Ｐ２００９−２４９０５５）
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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