無線通信システム、基地局、中継装置、および無線通信方法
【課題】中継装置に無線接続する移動局の通信状況に応じて、中継装置と基地局との間の無線回線容量を増加させる。
【解決手段】基地局１２は、１以上の移動局のそれぞれと無線接続する中継装置と無線接続し、中継装置を介してそれら移動局と通信を行う。基地局１２は、中継装置と基地局１２との間の無線回線容量を増加させるよう中継装置から要求された場合に、その中継装置と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する制限対象選定部３４と、制限対象として選定された移動局と基地局１２との間の無線回線容量を減少させるとともに、その減少させた無線回線容量に応じた容量だけ中継装置と基地局１２との間の無線回線容量を増加させる送信電力制御部３６と、を含む。
【解決手段】基地局１２は、１以上の移動局のそれぞれと無線接続する中継装置と無線接続し、中継装置を介してそれら移動局と通信を行う。基地局１２は、中継装置と基地局１２との間の無線回線容量を増加させるよう中継装置から要求された場合に、その中継装置と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する制限対象選定部３４と、制限対象として選定された移動局と基地局１２との間の無線回線容量を減少させるとともに、その減少させた無線回線容量に応じた容量だけ中継装置と基地局１２との間の無線回線容量を増加させる送信電力制御部３６と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、基地局、中継装置、および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋内や地下街など基地局からの電波が直接届きにくい場所には、基地局と移動局との間の通信を中継する中継装置（リピータ）が設置されることがある。これにより、移動局は中継装置を介して基地局に接続することが可能となり、基地局のサービスエリアが拡張される。
【０００３】
ただし、複数の移動局が中継装置に無線接続すると、中継装置と基地局との間の無線回線容量がボトルネックとなり、それら移動局と基地局との間で送受されるデータの伝送効率が低下しやすくなる。このため、中継装置に無線接続する移動局の通信状況に応じて、中継装置と基地局との間の無線回線容量を増加させる技術が望まれている。
【０００４】
この点、引用文献１には、接続先の基地局との通信チャネルの品質が劣化した場合に、ハンドオーバにより接続先の基地局を切り替える中継装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−６１１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、引用文献１に記載された中継装置では、ハンドオーバを行うために周辺に２以上の基地局が存在することが必要となる上、ハンドオーバによるデータ伝送効率の低下が新たに問題となる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、中継装置に無線接続する移動局の通信状況に応じて、中継装置と基地局との間の無線回線容量を増加させることができる無線通信システム、基地局、中継装置、および無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る無線通信システムは、基地局と、前記基地局および１以上の移動局のそれぞれと無線接続し、前記基地局と前記１以上の移動局との間の通信を中継する中継装置と、を含む無線通信システムであって、前記中継装置は、前記１以上の移動局の通信状況に基づいて、当該中継装置と前記基地局との間の無線回線容量を増加させるよう要求する容量増加要求を前記基地局に送信する要求手段を含み、前記基地局は、前記中継装置からの前記容量増加要求に応じて、前記中継装置と同じタイミングで当該基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する選定手段と、前記制限対象として選定された移動局と当該基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させる回線容量制御手段と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明では、基地局が、中継装置からの容量増加要求に応じて、中継装置と同じタイミングで自局と無線通信を行う移動局のいずれかとの間の無線回線容量を減少させることにより、中継装置との間の無線回線容量の増分を優先的に確保する。このため、中継装置に無線接続する移動局の通信状況に応じて、中継装置と基地局との間の無線回線容量を増加させることができる。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記要求手段は、前記中継装置と前記１以上の移動局との間の無線回線容量と、前記中継装置と前記基地局との間の無線回線容量と、の比較結果に基づいて、前記容量増加要求を前記基地局に送信してもよい。
【００１１】
この態様によれば、中継装置と移動局との間の無線回線容量と、中継装置と基地局との間の無線回線容量と、の間の不均衡が是正されるため、中継装置に無線接続する移動局と基地局との間で送受されるデータの伝送効率の低下を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記選定手段は、前記中継装置と同じタイミングで前記基地局と無線通信を行う移動局のうち、前記基地局との間の無線回線容量が所定容量以上である移動局の少なくとも１つを前記制限対象として選定してもよい。
【００１３】
この態様によれば、中継装置と同じタイミングで行われている基地局と移動局との無線通信の切断を防ぎつつ、基地局と中継装置との間の無線回線容量を増加させることができる。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記中継装置は、前記基地局から当該中継装置に送信される下り信号の受信品質を前記基地局に通知する手段をさらに含み、前記基地局は、前記中継装置から通知される前記下り信号の受信品質に基づいて、前記中継装置に送信される下り信号の変調方式を決定する変調方式決定手段をさらに含み、前記回線容量制御手段は、前記制限対象として選定された移動局に送信される下り信号の送信電力を減少させるとともに、該減少させた送信電力に応じた電力だけ前記中継装置に送信される下り信号の送信電力を増加させてもよい。
【００１５】
この態様によれば、下り信号の送信電力配分を調整することによって、中継装置と基地局との間の無線回線容量を増加させることができる。
【００１６】
また、本発明の一態様では、前記回線容量制御手段は、前記制限対象として選定された移動局に対する無線チャネルの割り当てを減少させるとともに、該減少させた無線チャネルの割り当てに応じた量だけ前記中継装置に対する無線チャネルの割り当てを増加させてもよい。
【００１７】
この態様によれば、無線チャネルの割り当て配分を調整することによって、中継装置と基地局との間の無線回線容量を増加させることができる。
【００１８】
また、本発明に係る基地局は、１以上の移動局のそれぞれと無線接続する中継装置と無線接続し、前記中継装置を介して前記１以上の移動局と通信を行う基地局であって、前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させるよう前記中継装置から要求された場合に、前記中継装置と同じタイミングで当該基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する選定手段と、前記制限対象として選定された移動局と当該基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させる回線容量制御手段と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る中継装置は、基地局および１以上の移動局のそれぞれと無線接続し、前記基地局と前記１以上の移動局との間の通信を中継する中継装置であって、当該中継装置からの容量増加要求に応じて、当該中継装置と同じタイミングで前記基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する選定手段と、前記制限対象として選定された移動局と前記基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ当該中継装置と前記基地局との間の無線回線容量を増加させる回線容量制御手段と、を含む前記基地局に対して、前記１以上の移動局の通信状況に基づいて、前記容量増加要求を送信する要求手段を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る無線通信方法は、基地局と、前記基地局および１以上の移動局のそれぞれと無線接続し、前記基地局と前記１以上の移動局との間の通信を中継する中継装置と、を含む無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記中継装置が、前記１以上の移動局の通信状況に基づいて、当該中継装置と前記基地局との間の無線回線容量を増加させるよう要求する容量増加要求を前記基地局に送信するステップと、前記基地局が、前記中継装置からの前記容量増加要求に応じて、前記中継装置と同じタイミングで当該基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定するステップと、前記基地局が、前記制限対象として選定された移動局と当該基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させるステップと、を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係るＴＤＤフレーム構成の一例を示す図である。
【図３Ａ】基地局から送信される下り信号の送信電力（送信スペクトラム）の一例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す送信電力で送信された下り信号の受信電力（受信スペクトラム）の一例を示す図である。
【図４Ａ】中継装置からの高速モード要求に応じて基地局から送信される下り信号の送信電力の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す送信電力で送信された下り信号の受信電力の一例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。
【図６】ＣＮＲと変調方式との対応関係を定義したテーブルの一例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る基地局における無線回線容量の調整処理の一例を示す図である。
【図８】本実施形態に係る中継装置の機能ブロック図である。
【図９】本実施形態に係る中継装置における高速モード要求処理の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る基地局におけるスロット（無線チャネル）の割り当て配分の調整処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１０の構成を示す図である。図１に示すように、無線通信システム１０は、基地局１２と、複数の移動局１４と、基地局１２のカバーエリア１８−１内に設置された中継装置１６と、を含んで構成される。
【００２４】
基地局１２は、ＯＦＤＭＡ方式およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式により、自局のカバーエリア１８−１内に位置する移動局１４（ここでは移動局１４−１〜１４−５）および中継装置１６のそれぞれと無線通信を行う。なお、移動局１４には、携帯電話機、通信カード、通信機能を内蔵した携帯情報端末などが該当する。
【００２５】
中継装置１６は、基地局１２と無線接続するとともに、自装置のカバーエリア１８−２内に位置する移動局１４（ここでは移動局１４−６，１４−７）と無線接続する。そして、中継装置１６は、基地局１２に対しては移動局として動作し、移動局１４に対しては基地局として動作することにより、基地局１２とカバーエリア１８−２内に位置する移動局１４との間の通信を中継する。これにより、中継装置１６のカバーエリア１８−２内に位置する移動局１４は、中継装置１６を介して基地局１２に接続することが可能となる。つまり、基地局１２のサービスエリアがカバーエリア１８−１とカバーエリア１８−２とを合わせた範囲に拡張される。
【００２６】
図２は、無線通信システム１０におけるＴＤＤフレーム構成の一例を示す図である（横軸：シンボル（時間）、縦軸：サブチャネル（周波数））。図２に示すように、無線通信システム１０では、１つのＴＤＤフレームに、基地局１２が移動局１４および／または中継装置１６に無線信号を送信する下りサブフレームと、基地局１２が移動局１４および／または中継装置１６から送信された無線信号を受信する上りサブフレームと、基地局１２が送信から受信に切り替えるためのガード時間ＴＴＧ（Transmit Transition Gap）と、基地局１２が受信から送信に切り替えるためのガード時間ＲＴＧ（Receive Transition Gap）と、が設けられている。
【００２７】
基地局１２が移動局１４または中継装置１６に割り当てる無線チャネルの最小単位は、「スロット」と呼ばれ、各スロットは、周波数方向に定められた複数のサブチャネルのいずれかと、時間方向に定められた複数のＯＦＤＭシンボルのいずれかと、に属する。なお、複数のサブチャネルは、それぞれ複数のサブキャリアから構成されている。
【００２８】
このうち、上りサブフレームのスロットは、上りデータ伝送用として移動局１４または中継装置１６に割り当てられるデータ・バースト（ここでは上りバースト＃１〜６）、レンジングサブチャネルなどとして用いられる。
【００２９】
一方、下りサブフレームのスロットは、下りデータ伝送用として移動局１４または中継装置１６に割り当てられるデータ・バースト（ここでは下りバースト＃１〜６）、プリアンブル、ＦＣＨ（Frame Control Header：フレーム制御ヘッダ）、下りサブフレームにおけるスロット割り当てを示すＤＬ−ＭＡＰ（Downlink Map）、上りサブフレームにおけるスロット割り当てを示すＵＬ−ＭＡＰ（Uplink Map）などとして用いられる。基地局１２は、ＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰによって、スロットの割り当てを１フレームごとに変更することができる。
【００３０】
なお、基地局として動作する中継装置１６とその中継装置１６に無線接続する移動局１４との間でも、図２に示すＴＤＤフレーム構成と同様のＴＤＤフレーム構成が用いられる。
【００３１】
以下では、図２に示すように、上りバースト＃１および下りバースト＃１が移動局１４−１に、上りバースト＃２および下りバースト＃２が中継装置１６に、それぞれ割り当てられており、移動局１４−１が中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行っているものとする。
【００３２】
図３Ａは、下りバースト＃１，＃２を介して、基地局１２から移動局１４および中継装置１６にそれぞれ送信される下り信号の送信電力（送信スペクトラム）の一例を示す図である。図３Ａに示す例では、全サブキャリアで送信電力が一定であり（バースト平均電力がＰａ［ｄＢｍ］）、移動局１４−１に送信される下り信号の送信電力と中継装置１６に送信される下り信号の送信電力とは等しい。
【００３３】
図３Ｂは、図３Ａに示す送信電力で送信された下り信号の移動局１４および中継装置１６における受信電力（受信スペクトラム）の一例を示す図である。中継装置１６は移動局１４−１よりも基地局１２から離れた場所に設置されているため（図１参照）、基地局１２から送信された下り信号の中継装置１６における受信電力は、移動局１４−１におけるそれよりも低い。また、中継装置１６における下り信号のＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio：搬送波対雑音電力比、受信品質の指標の１つ）も、移動局１４−１におけるそれより低い。
【００３４】
下り信号のＣＮＲが低下すると、下り信号に伝送効率の低い変調方式を適用せざるを得なくなり、下り回線容量が低下する。このため、複数の移動局１４が中継装置１６に無線接続すると、中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量がボトルネックとなって、基地局１２からそれら移動局１４に送信されるデータの伝送効率が低下しやすくなる。
【００３５】
そこで無線通信システム１０では、このような場合に、基地局１２が、中継装置１６からの要求（高速モード要求）に応じて、中継装置１６と同じタイミングで自局と無線通信を行う移動局１４のいずれか（ここでは移動局１４−１）との間の下り回線容量を減少させることにより、中継装置１６との間の下り回線容量の増分を優先的に確保する。
【００３６】
たとえば、中継装置１６と移動局１４−６，１４−７との間の下り回線容量が中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量を大きく上回った場合、基地局１２は、中継装置１６からの高速モード要求に応じて、図４Ａに示すように、中継装置１６と同じタイミングで自局と無線通信を行う移動局１４−１に送信する下り信号の送信電力を低下させるとともに、その減少させた送信電力に応じた電力だけ中継装置１６に送信する下り信号の送信電力を増加させる（バースト平均電力はＰａ［ｄＢｍ］に維持される）。
【００３７】
これにより、図４Ｂに示すように、基地局１２から送信された下り信号の中継装置１６における受信電力が上昇し、中継装置１６における下り信号のＣＮＲも増大する。
【００３８】
このように、無線通信システム１０では、中継装置１６と無線接続する１以上の移動局１４の通信状況に応じて、中継装置１６とそれら移動局１４との間の下り回線容量と、中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量と、の間の不均衡が是正されるため、中継装置１６を介して基地局１２からそれら移動局１４に送信されるデータの伝送効率の低下を抑制することができる。
【００３９】
以下では、上記処理を実現するために基地局１２および中継装置１６が備える構成を具体的に説明する。
【００４０】
［基地局１２の構成］
図５は、基地局１２の機能ブロック図である。図５に示すように、基地局１２は、アンテナ２０、受信部２２、復調部２４、制御部２６（メッセージ解析部２８、チャネル割当部３０、変調方式決定部３２、制限対象選定部３４、送信電力制御部３６、メッセージ生成部３８）、記憶部４０、変調部４２、および送信部４４を含んで構成される。
【００４１】
アンテナ２０は、移動局１４および／または中継装置１６から送信される無線信号を受信し、受信された無線信号を受信部２２に出力する。また、アンテナ２０は、送信部４４から供給される無線信号を移動局１４および／または中継装置１６に対して送信する。なお、無線信号の受信および送信は、図２に示す上りサブフレームおよび下りサブフレームにそれぞれ対応するよう、時分割で切り替えられる。
【００４２】
受信部２２は、低雑音増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、およびＡ／Ｄ変換器を含んで構成される。受信部２２は、アンテナ２０から入力される無線信号を、低雑音増幅器で増幅した後、中間周波数信号にダウンコンバートし、さらにデジタル信号に変換してから、復調部２４に出力する。
【００４３】
復調部２４は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部、直並列変換器、並直列変換器、および誤り検出部を含んで構成される。復調部２４は、受信部２２から入力されるデジタル信号に、直並列変換、ＧＩ（Guard Interval）の除去、１次復調（高速フーリエ変換）、並直列変換、時分割分離処理、２次復調（シンボルデマッピング）、復号、誤り検出などを施し、得られた受信データを制御部２６に出力する。
【００４４】
制御部２６は、たとえばＣＰＵおよびＣＰＵの動作を制御するプログラムで構成され、基地局１２の各部を制御する。特に、制御部２６は、メッセージ解析部２８、チャネル割当部３０、変調方式決定部３２、制限対象選定部３４、送信電力制御部３６、およびメッセージ生成部３８を機能的に含み、基地局１２が送信する下り信号の変調方式および送信電力の制御などを行う。
【００４５】
記憶部４０は、たとえば半導体メモリ素子で構成され、基地局１２の動作に必要となるプログラム、データ、図６に示すテーブルなどを記憶する。なお、図６は、ＣＮＲと変調方式との対応関係を定義したテーブルの一例を示す図である。
【００４６】
ここで、制御部２６の機能的構成をより詳細に説明する。
【００４７】
メッセージ解析部２８は、図２に例示する上りサブフレームの構成に基づいて、復調部２４から入力される受信データに含まれる移動局１４および／または中継装置１６からの各種メッセージを識別し、そのメッセージの内容を解析する。たとえば、メッセージ解析部２８は、移動局１４および／または中継装置１６からの接続要求メッセージを識別し、その接続要求メッセージからその送信元が移動局１４および中継装置１６のいずれであるかを区別するための端末ＩＤを取得する。また、メッセージ解析部２８は、中継装置１６からの高速モード要求を含むメッセージを識別する。この高速モード要求は、中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量を増加させるよう要求する容量増加要求である。また、メッセージ解析部２８は、復調部２４から入力される受信データの中から、移動局１４および／または中継装置１６で検出された下り信号（下りバーストを介して基地局１２から移動局１４および／または中継装置１６に送信される無線信号）のＣＮＲを取得する。
【００４８】
チャネル割当部３０は、移動局１４および／または中継装置１６に対して、スロット（無線チャネル）を割り当てる。すなわち、チャネル割当部３０は、下りサブフレームに含まれるスロットの少なくとも１つを下りバーストとして、上りサブフレームに含まれるスロットの少なくとも１つを上りバーストとして、移動局１４および／または中継装置１６に割り当てる。このとき、チャネル割当部３０は、移動局１４および／または中継装置１６が送受するデータの量や通信種別に応じた優先度などに基づいて、それらに割り当てる下りバーストおよび上りバーストを決定してもよい。
【００４９】
変調方式決定部３２は、移動局１４および／または中継装置１６から通知される下り信号（下りバーストを介して基地局１２から移動局１４および／または中継装置１６に送信される無線信号）のＣＮＲに基づいて、次フレーム（またはそれ以降）における下りバーストの変調方式を決定する。また、変調方式決定部３２は、上り信号（上りバーストを介して移動局１４および／または中継装置１６から基地局１２に送信される無線信号）のＣＮＲに基づいて、次フレーム（またはそれ以降）における上りバーストの変調方式を決定する。
【００５０】
この変調方式の決定には、たとえば、記憶部４０に記憶されている、ＣＮＲと変調方式との対応関係（高いＣＮＲには伝送効率の高い変調方式が対応し、低いＣＮＲには伝送効率の低い変調方式が対応している）を定義したテーブル（図６参照）が用いられる。なお、ＣＮＲの代わりに、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication：受信信号強度）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio：信号対干渉および雑音電力比）、ＦＥＲ（Frame Error Rate：フレーム誤り率）などの他の受信品質を用いてもよい。これらの受信品質は、復調部２４での１次復調（高速フーリエ変換）により得られる複素シンボル列、復調部２４での誤り検出の結果、移動局１４および／または中継装置１６からフィードバックされる情報などから取得することができる。
【００５１】
制限対象選定部３４は、中継装置１６からの高速モード要求に応じて、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行う移動局１４のいずれかを制限対象として選定する。ここで、制限対象選定部３４は、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行う移動局１４のうち、基地局１２との間の無線回線容量が所定容量以上である移動局１４を制限対象として選定してもよい。
【００５２】
たとえば、制限対象選定部３４は、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行う移動局１４のうち、基地局１２に割り当てられた下りバーストの変調方式が変調効率最下位の変調方式（図６に示す例ではＱＰＳＫ）ではないものを制限対象として選定してもよい。なお、制限対象の候補が複数ある場合、制限対象選定部３４は、より伝送効率の高い変調方式の下りバーストが割り当てられた移動局１４を制限対象として選定することが好ましい。
【００５３】
送信電力制御部３６は、制限対象選定部３４により制限対象として選定された移動局１４と基地局１２との間の無線回線容量を減少させるとともに、その減少させた無線回線容量に応じた容量だけ中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量を増加させる。具体的には、送信電力制御部３６は、中継装置１６からの高速モード要求に応じて、制限対象として選定された移動局１４に送信される下り信号の送信電力を減少させるとともに、その減少させた送信電力に応じた電力だけ中継装置１６に送信される下り信号の送信電力を増加させるよう、送信部４４を制御する。
【００５４】
なお、調整の前後でバースト平均電力が一定となるよう下り信号の送信電力を増減させれば、送信部４４における信号の線形性が維持されやすくなる。また、下り信号の送信電力の減少量および増加量は、予め定められた固定値であってもよいし、基地局１２と移動局１４および／または中継装置１６との間で送受されるデータの量に応じた可変値であってもよい。
【００５５】
メッセージ生成部３８は、移動局１４および／または中継装置１６宛ての制御メッセージや送信データを生成し、それらが図２に例示する下りサブフレームの構成に基づいて送信されるよう変調部４２に出力する。たとえば、メッセージ生成部３８は、チャネル割当部３０で決定された下りバーストを示すＤＬ−ＭＡＰ、チャネル割当部３０で決定された上りバーストを示すＵＬ−ＭＡＰ、変調方式決定部３２で決定された下りバーストの変調方式、変調方式決定部３２で決定された上りバーストの変調方式などを含む制御メッセージを生成し、変調部４２に出力する。
【００５６】
変調部４２は、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部、直並列変換器、並直列変換器、および符号化回路を含んで構成される。変調部４２は、制御部２６から入力される移動局１４および／または中継装置１６宛ての制御メッセージや送信データに、誤り検出符号の付加、符号化、１次変調（シンボルマッピング）、時分割多重処理、直並列変換、２次変調（逆高速フーリエ変換）、ＧＩの付加、並直列変換などを施し、得られたデジタル信号を送信部４４に出力する。
【００５７】
送信部４４は、電力増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、およびＤ／Ａ変換器を含んで構成される。送信部４４は、変調部４２から入力されるデジタル信号を、アナログ信号に変換した後、無線信号にアップコンバートし、電力増幅器で送信出力レベルまで増幅してから、アンテナ２０に供給する。
【００５８】
［基地局１２の動作］
次に、図７に基づいて、基地局１２の動作の一部を説明する。図７は、基地局１２における無線回線容量の調整処理の一例を示す図である。本処理は、中継装置１６との無線通信が開始された後に実行される。
【００５９】
図７に示すように、まず基地局１２は、中継装置１６から通知される下り信号（基地局１２から中継装置１６に送信された無線信号）のＣＮＲを取得する（Ｓ１００）。次に、基地局１２は、中継装置１６に割り当てる下りバーストを決定するとともに、Ｓ１００で取得された下り信号のＣＮＲに基づいてその下りバーストを介して中継装置１６に送信する下り信号の変調方式を決定する（Ｓ１０２）。
【００６０】
ここで、中継装置１６から高速モードの要求があれば（Ｓ１０４：Ｙ）、基地局１２は、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行っている移動局１４があるか否かを確認する（Ｓ１０６）。中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行っている移動局１４があれば（Ｓ１０６：Ｙ）、基地局１２は、その移動局１４（制限対象の候補）に送信する下り信号の変調方式を取得し、その変調方式が伝送効率が最下位の変調方式であるか否かを確認する（Ｓ１０８）。そして、その変調方式が伝送効率最下位の変調方式でなければ（Ｓ１０８：Ｎ）、基地局１２は、その移動局１４の少なくとも１つを制限対象として選定し、制限対象として選定された移動局１４に送信する下り信号の送信電力を減少させる（Ｓ１１０）。
【００６１】
その後、基地局１２は、Ｓ１１０で減少させた送信電力に応じた電力だけ中継装置１６に送信する下り信号の送信電力を増加させる（Ｓ１１２）。なお、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行っている移動局１４がない場合（Ｓ１０６：Ｎ）、基地局１２は、平均送信電力の上限を超えない範囲で、中継装置１６に送信する下り信号の送信電力を増加させる（Ｓ１１２）。
【００６２】
Ｓ１１２の後または中継装置１６から高速モードの要求がない場合（Ｓ１０４：Ｎ）、基地局１２は、中継装置１６との通信が終了するまでＳ１００からの処理を繰り返し実行する（Ｓ１１４）。これにより、中継装置１６からの高速モード要求に応じて、基地局１２から送信される下り信号の中継装置１６における受信電力が上昇し、中継装置１６における下り信号のＣＮＲも増大する。その結果、基地局１２から中継装置１６に送信される下り信号の変調方式が伝送効率のより高いものに変更されると、中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量も増加する。
【００６３】
［中継装置１６の構成］
図８は、中継装置１６の機能ブロック図である。図８に示すように、中継装置１６は、アンテナ５０−１，５０−２、送受信部５２−１，５２−２、変復調部５４−１，５４−２、制御部５６（メッセージ解析部５８、チャネル割当部６０、変調方式決定部６２、回線容量算出部６４、高速モード要求部６６、メッセージ生成部６８）、および記憶部７０を含んで構成される。
【００６４】
このうち、アンテナ５０−１、送受信部５２−１、および変復調部５４−１は、基地局１２との無線通信に用いられる構成（中継装置１６が基地局１２に対して移動局として動作するための構成）であり、アンテナ５０−２、送受信部５２−２、および変復調部５４−２は、移動局１４との無線通信に用いられる構成（中継装置１６が移動局１４に対して基地局として動作するための構成）である。
【００６５】
つまり、基地局１２から送信された無線信号は、アンテナ５０−１で受信され、送受信部５２−１、変復調部５４−１、制御部５６、変復調部５４−２、および送受信部５２−２を介して、アンテナ５０−２から中継装置１６に無線接続している移動局１４に対して送信される。逆に、中継装置１６に無線接続している移動局１４から送信された無線信号は、アンテナ５０−２で受信され、送受信部５２−２、変復調部５４−２、制御部５６、変復調部５４−１、および送受信部５２−１を介して、アンテナ５０−１から中継装置１６が無線接続している基地局１２に対して送信される。
【００６６】
アンテナ５０−１，５０−２は、基地局１２および移動局１４から送信される無線信号を受信し、受信された無線信号を送受信部５２−１，５２−２にそれぞれ出力する。また、アンテナ５０−１，５０−２は、送受信部５２−１，５２−２から供給される無線信号を基地局１２および移動局１４に対してそれぞれ送信する。なお、アンテナ５０−１による無線信号の受信および送信（アンテナ５０−２による無線信号の受信および送信）は、時分割で切り替えられる。
【００６７】
送受信部５２−１，５２−２は、低雑音増幅器、電力増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、Ａ／Ｄ変換器、およびＤ／Ａ変換器を含んで構成される。送受信部５２−１，５２−２は、アンテナ５０−１，５０−２から入力される無線信号を、低雑音増幅器で増幅した後、中間周波数信号にダウンコンバートし、さらにデジタル信号に変換してから、変復調部５４−１，５４−２にそれぞれ出力する。また、送受信部５２−１，５２−２は、変復調部５４−１，５４−２から入力されるデジタル信号を、アナログ信号に変換した後、無線信号にアップコンバートし、電力増幅器で送信出力レベルまで増幅してから、アンテナ５０−１，５０−２にそれぞれ供給する。
【００６８】
変復調部５４−１，５４−２は、ＦＦＴ部、ＩＦＦＴ部、直並列変換器、並直列変換器、誤り検出部、および符号化回路を含んで構成される。変復調部５４−１，５４−２は、送受信部５２−１，５２−２からそれぞれ入力されるデジタル信号に、直並列変換、ＧＩの除去、１次復調（高速フーリエ変換）、並直列変換、時分割分離処理、２次復調（シンボルデマッピング）、復号、誤り検出などを施し、得られた受信データを制御部５６に出力する。変調部４２は、制御部５６から入力される基地局１２および移動局１４宛ての制御メッセージや送信データに、誤り検出符号の付加、符号化、１次変調（シンボルマッピング）、時分割多重処理、直並列変換、２次変調（逆高速フーリエ変換）、ＧＩの付加、並直列変換などを施し、得られたデジタル信号を送受信部５２−１，５２−２にそれぞれ出力する。
【００６９】
制御部５６は、たとえばＣＰＵおよびＣＰＵの動作を制御するプログラムで構成され、中継装置１６の各部を制御する。特に、制御部５６は、メッセージ解析部５８、チャネル割当部６０、変調方式決定部６２、回線容量算出部６４、高速モード要求部６６、およびメッセージ生成部６８を機能的に含み、基地局１２と中継装置１６との間の無線回線容量を増加させるよう基地局１２に要求するための処理、中継装置１６に無線接続する１以上の移動局１４と基地局１２との間の通信を中継するための制御、などを行う。
【００７０】
記憶部７０は、たとえば半導体メモリ素子で構成され、中継装置１６の動作に必要となるプログラム、データ、図６に示すテーブルなどを記憶する。
【００７１】
ここで、制御部５６の機能的構成をより詳細に説明する。
【００７２】
メッセージ解析部５８は、図２に例示するような上りサブフレームの構成に基づいて、変復調部５４−１，５４−２から入力される受信データに含まれる基地局１２および移動局１４からの各種メッセージをそれぞれ識別し、そのメッセージの内容を解析する。たとえば、メッセージ解析部５８は、変復調部５４−１から入力される受信データの中から基地局１２からの制御メッセージを識別し、その制御メッセージより基地局１２から割り当てられた下りバーストとその下りバーストを介して基地局１２から送信される下り信号の変調方式を取得する。また、メッセージ解析部５８は、変復調部５４−２から入力される受信データの中から、移動局１４で検出された下り信号（中継装置１６が移動局１４に割り当てた下りバーストを介して、中継装置１６からその移動局１４に送信される無線信号）のＣＮＲを取得する。
【００７３】
チャネル割当部６０は、中継装置１６に無線接続している移動局１４に対して、スロット（無線チャネル）を割り当てる。すなわち、チャネル割当部６０は、下りサブフレームに含まれるスロットの少なくとも１つを下りバーストとして、上りサブフレームに含まれるスロットの少なくとも１つを上りバーストとして、移動局１４に割り当てる。このとき、チャネル割当部６０は、移動局１４が送受するデータの量や通信種別に応じた優先度などに基づいて、その移動局１４に割り当てる下りバーストおよび上りバーストを決定してもよい。
【００７４】
変調方式決定部６２は、移動局１４から通知される下り信号（中継装置１６が移動局１４に割り当てた下りバーストを介して、中継装置１６からその移動局１４に送信される無線信号）のＣＮＲに基づいて、次フレーム（またはそれ以降）における下りバーストの変調方式を決定する。また、変調方式決定部６２は、上り信号（中継装置１６が移動局１４に割り当てた上りバーストを介して、その移動局１４から中継装置１６に送信される無線信号）のＣＮＲに基づいて、次フレーム（またはそれ以降）における上りバーストの変調方式を決定する。
【００７５】
この変調方式の決定には、たとえば、記憶部７０に記憶されている、ＣＮＲと変調方式との対応関係（高いＣＮＲには伝送効率の高い変調方式が対応し、低いＣＮＲには伝送効率の低い変調方式が対応している）を定義したテーブル（図６参照）が用いられる。なお、ＣＮＲの代わりに、ＲＳＳＩ、ＳＩＮＲ、ＦＥＲなどの他の受信品質を用いてもよい。
【００７６】
回線容量算出部６４は、中継装置１６とその中継装置１６に無線接続している１以上の移動局との間の無線回線容量と、中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量と、を算出する。たとえば、回線容量算出部６４は、各移動局１４に割り当てる下りバーストを構成するスロットの数と、その下りバーストを介して送信される下り信号の変調方式と、に基づいて、それら移動局１４に送信する下り信号の伝送レート（移動局側伝送レート）を算出する。また、回線容量算出部６４は、基地局１２から割り当てられた下りバーストを構成するスロットの数と、その下りバーストを介して送信される下り信号の変調方式と、に基づいて、基地局１２から送信される下り信号の伝送レート（基地局側伝送レート）を算出する。
【００７７】
高速モード要求部６６は、中継装置１６とその中継装置１６に無線接続している１以上の移動局との間の無線回線容量と、中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量と、の比較結果に基づいて、中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量を増加させるよう要求する高速モード要求（容量増加要求）を基地局１２に送信する。
【００７８】
たとえば、高速モード要求部６６は、回線容量算出部６４により算出された移動局側伝送レートと基地局側伝送レートとを比較し、移動局側伝送レートが基地局側伝送レートの所定係数倍を超えたタイミングで、高速モード要求を送信してもよい。こうすれば、中継装置１６と移動局１４との間の下り回線容量が中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量を大きく上回った場合に、それらの間の不均衡が是正されるため、中継装置１６を介して基地局１２からそれら移動局１４に送信されるデータの伝送効率の低下を抑制することができる。
【００７９】
メッセージ生成部６８は、基地局１２および移動局１４宛ての制御メッセージや送信データを生成し、それらが図２に例示するような下りサブフレームの構成に基づいて送信されるよう変復調部５４−１，５４−２にそれぞれ出力する。たとえば、メッセージ生成部６８は、高速モード要求を含む制御メッセージを生成し、変復調部５４−１に出力する。また、メッセージ生成部６８は、チャネル割当部６０で決定された下りバーストを示すＤＬ−ＭＡＰ、チャネル割当部６０で決定された上りバーストを示すＵＬ−ＭＡＰ、変調方式決定部６２で決定された下りバーストの変調方式、変調方式決定部６２で決定された上りバーストの変調方式などを含む制御メッセージを生成し、変復調部５４−２に出力する。
【００８０】
［中継装置１６の動作］
次に、図９に基づいて、中継装置１６の動作の一部を説明する。図９は、中継装置１６における高速モード要求処理の一例を示す図である。
【００８１】
図９に示すように、まず中継装置１６は、中継装置１６に無線接続している１以上の移動局１４から通知される下り信号（中継装置１６から移動局１４に送信された無線信号）のＣＮＲを取得する（Ｓ２００）。次に、中継装置１６は、各移動局１４に割り当てる下りバーストを決定するとともに、Ｓ２００で取得された下り信号のＣＮＲに基づいてその下りバーストを介して各移動局１４に送信する下り信号の変調方式を決定する（Ｓ２０２）。そして、中継装置１６は、各移動局１４に割り当てる下りバーストを構成するスロットの数と、その下りバーストを介して送信される下り信号の変調方式と、に基づいて、それら移動局１４に送信する下り信号の伝送レート（移動局側伝送レート）を算出する（Ｓ２０４）。
【００８２】
次に、中継装置１６は、基地局１２から割り当てられた下りバーストと、その下りバーストを介して送信される下り信号の変調方式と、を取得する（Ｓ２０６）。そして、中継装置１６は、基地局１２から割り当てられた下りバーストを構成するスロットの数と、その下りバーストを介して送信される下り信号の変調方式と、に基づいて、基地局１２から送信される下り信号の伝送レート（基地局側伝送レート）を算出する（Ｓ２０８）。
【００８３】
その後、中継装置１６は、Ｓ２０４で算出された移動局側伝送レートと、Ｓ２０８で算出された基地局側伝送レートと、を比較し、その比較結果に基づいて、高速モードの要求が必要か否かを判断し（Ｓ２１０）、高速モードの要求が必要であると判断されると（Ｓ２１０：Ｙ）、基地局１２に対して高速モード要求を送信する（Ｓ２１２）。たとえば、中継装置１６は、移動局側伝送レートが基地局側伝送レートの所定係数倍を超えている場合に、高速モードの要求が必要であると判断してもよい。
【００８４】
以上説明した無線通信システム１０によれば、基地局１２が、中継装置１６からの高速モード（容量増加要求）に応じて、中継装置１６と同じタイミングで自局と無線通信を行う移動局１４のいずれかとの間の下り回線容量を減少させることにより、中継装置１６との間の下り回線容量の増分を優先的に確保する。このため、中継装置１６に無線接続する１以上の移動局１４の通信状況に応じて、中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量を増加させることができる。つまり、中継装置１６とそれら移動局１４との間の下り回線容量と、中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量と、の間の不均衡が是正されるため、中継装置１６を介して基地局１２からそれら移動局１４に送信されるデータの伝送効率の低下を抑制することができる。
【００８５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００８６】
たとえば、上記実施形態では、基地局１２が下り信号の送信電力配分を調整することによって、中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量を増加させる例を示したが、基地局１２がスロット（無線チャネル）の割り当て配分を調整することによって、中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量を増加させてもよい。
【００８７】
図１０は、基地局におけるスロット（無線チャネル）の割り当て配分の調整処理の一例を示す図である。
【００８８】
図１０に示すように、まず基地局１２は、中継装置１６から高速モード要求があった場合に、中継装置１６に割り当て可能な空きスロットが存在するか否かを確認する（Ｓ３００）。そして、中継装置１６に割り当て可能な空きスロットが存在しなければ（Ｓ３００：Ｎ）、基地局１２は、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行っている移動局１４があるか否かを確認する（Ｓ３０２）。ここで、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行っている移動局１４があれば（Ｓ３０２：Ｙ）、基地局１２は、その移動局１４（制限対象の候補）に割り当てるスロットの数を減らせるか否か（たとえば下りバーストおよび／または上りバーストが２以上のスロットから構成されているか否か）を確認する（Ｓ３０４）。
【００８９】
そして、その移動局１４に割り当てるスロットの数を減らせる場合（Ｓ３０４：Ｙ）、基地局１２は、その移動局１４の少なくとも１つを制限対象として選定し、制限対象として選定された移動局１４に割り当てるスロットの数を減少させる（Ｓ３０６）。
【００９０】
こうして、中継装置１６に割り当て可能な空きスロットが確保されると（Ｓ３０６またはＳ３００：Ｙ）、基地局１２は、中継装置１６に下りバーストおよび／または上りバーストとして割り当てるスロットの数を増加させる（Ｓ３０８）。
【００９１】
このようにしても、中継装置１６に無線接続する移動局１４の通信状況に応じて、中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量を増加させることができる。
【００９２】
なお、本発明は、ＯＦＤＭＡ方式およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用する無線通信システムに限らず、基地局と中継装置とそれらに無線接続する複数の移動局とを含む無線通信システム全般に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 無線通信システム、１２ 基地局、１４ 移動局、１６ 中継装置、１８ カバーエリア、２０，５０ アンテナ、２２ 受信部、２４ 復調部、２６，５６ 制御部、２８，５８ メッセージ解析部、３０，６０ チャネル割当部、３２，６２ 変調方式決定部、３４ 制限対象選定部、３６ 送信電力制御部、３８，６８ メッセージ生成部、４０，７０ 記憶部、４２ 変調部、４４ 送信部、５２ 送受信部、５４ 変復調部、６４ 回線容量算出部、６６ 高速モード要求部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、基地局、中継装置、および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋内や地下街など基地局からの電波が直接届きにくい場所には、基地局と移動局との間の通信を中継する中継装置（リピータ）が設置されることがある。これにより、移動局は中継装置を介して基地局に接続することが可能となり、基地局のサービスエリアが拡張される。
【０００３】
ただし、複数の移動局が中継装置に無線接続すると、中継装置と基地局との間の無線回線容量がボトルネックとなり、それら移動局と基地局との間で送受されるデータの伝送効率が低下しやすくなる。このため、中継装置に無線接続する移動局の通信状況に応じて、中継装置と基地局との間の無線回線容量を増加させる技術が望まれている。
【０００４】
この点、引用文献１には、接続先の基地局との通信チャネルの品質が劣化した場合に、ハンドオーバにより接続先の基地局を切り替える中継装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−６１１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、引用文献１に記載された中継装置では、ハンドオーバを行うために周辺に２以上の基地局が存在することが必要となる上、ハンドオーバによるデータ伝送効率の低下が新たに問題となる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、中継装置に無線接続する移動局の通信状況に応じて、中継装置と基地局との間の無線回線容量を増加させることができる無線通信システム、基地局、中継装置、および無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る無線通信システムは、基地局と、前記基地局および１以上の移動局のそれぞれと無線接続し、前記基地局と前記１以上の移動局との間の通信を中継する中継装置と、を含む無線通信システムであって、前記中継装置は、前記１以上の移動局の通信状況に基づいて、当該中継装置と前記基地局との間の無線回線容量を増加させるよう要求する容量増加要求を前記基地局に送信する要求手段を含み、前記基地局は、前記中継装置からの前記容量増加要求に応じて、前記中継装置と同じタイミングで当該基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する選定手段と、前記制限対象として選定された移動局と当該基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させる回線容量制御手段と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明では、基地局が、中継装置からの容量増加要求に応じて、中継装置と同じタイミングで自局と無線通信を行う移動局のいずれかとの間の無線回線容量を減少させることにより、中継装置との間の無線回線容量の増分を優先的に確保する。このため、中継装置に無線接続する移動局の通信状況に応じて、中継装置と基地局との間の無線回線容量を増加させることができる。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記要求手段は、前記中継装置と前記１以上の移動局との間の無線回線容量と、前記中継装置と前記基地局との間の無線回線容量と、の比較結果に基づいて、前記容量増加要求を前記基地局に送信してもよい。
【００１１】
この態様によれば、中継装置と移動局との間の無線回線容量と、中継装置と基地局との間の無線回線容量と、の間の不均衡が是正されるため、中継装置に無線接続する移動局と基地局との間で送受されるデータの伝送効率の低下を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記選定手段は、前記中継装置と同じタイミングで前記基地局と無線通信を行う移動局のうち、前記基地局との間の無線回線容量が所定容量以上である移動局の少なくとも１つを前記制限対象として選定してもよい。
【００１３】
この態様によれば、中継装置と同じタイミングで行われている基地局と移動局との無線通信の切断を防ぎつつ、基地局と中継装置との間の無線回線容量を増加させることができる。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記中継装置は、前記基地局から当該中継装置に送信される下り信号の受信品質を前記基地局に通知する手段をさらに含み、前記基地局は、前記中継装置から通知される前記下り信号の受信品質に基づいて、前記中継装置に送信される下り信号の変調方式を決定する変調方式決定手段をさらに含み、前記回線容量制御手段は、前記制限対象として選定された移動局に送信される下り信号の送信電力を減少させるとともに、該減少させた送信電力に応じた電力だけ前記中継装置に送信される下り信号の送信電力を増加させてもよい。
【００１５】
この態様によれば、下り信号の送信電力配分を調整することによって、中継装置と基地局との間の無線回線容量を増加させることができる。
【００１６】
また、本発明の一態様では、前記回線容量制御手段は、前記制限対象として選定された移動局に対する無線チャネルの割り当てを減少させるとともに、該減少させた無線チャネルの割り当てに応じた量だけ前記中継装置に対する無線チャネルの割り当てを増加させてもよい。
【００１７】
この態様によれば、無線チャネルの割り当て配分を調整することによって、中継装置と基地局との間の無線回線容量を増加させることができる。
【００１８】
また、本発明に係る基地局は、１以上の移動局のそれぞれと無線接続する中継装置と無線接続し、前記中継装置を介して前記１以上の移動局と通信を行う基地局であって、前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させるよう前記中継装置から要求された場合に、前記中継装置と同じタイミングで当該基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する選定手段と、前記制限対象として選定された移動局と当該基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させる回線容量制御手段と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る中継装置は、基地局および１以上の移動局のそれぞれと無線接続し、前記基地局と前記１以上の移動局との間の通信を中継する中継装置であって、当該中継装置からの容量増加要求に応じて、当該中継装置と同じタイミングで前記基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する選定手段と、前記制限対象として選定された移動局と前記基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ当該中継装置と前記基地局との間の無線回線容量を増加させる回線容量制御手段と、を含む前記基地局に対して、前記１以上の移動局の通信状況に基づいて、前記容量増加要求を送信する要求手段を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る無線通信方法は、基地局と、前記基地局および１以上の移動局のそれぞれと無線接続し、前記基地局と前記１以上の移動局との間の通信を中継する中継装置と、を含む無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記中継装置が、前記１以上の移動局の通信状況に基づいて、当該中継装置と前記基地局との間の無線回線容量を増加させるよう要求する容量増加要求を前記基地局に送信するステップと、前記基地局が、前記中継装置からの前記容量増加要求に応じて、前記中継装置と同じタイミングで当該基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定するステップと、前記基地局が、前記制限対象として選定された移動局と当該基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させるステップと、を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係るＴＤＤフレーム構成の一例を示す図である。
【図３Ａ】基地局から送信される下り信号の送信電力（送信スペクトラム）の一例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す送信電力で送信された下り信号の受信電力（受信スペクトラム）の一例を示す図である。
【図４Ａ】中継装置からの高速モード要求に応じて基地局から送信される下り信号の送信電力の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す送信電力で送信された下り信号の受信電力の一例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。
【図６】ＣＮＲと変調方式との対応関係を定義したテーブルの一例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る基地局における無線回線容量の調整処理の一例を示す図である。
【図８】本実施形態に係る中継装置の機能ブロック図である。
【図９】本実施形態に係る中継装置における高速モード要求処理の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る基地局におけるスロット（無線チャネル）の割り当て配分の調整処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１０の構成を示す図である。図１に示すように、無線通信システム１０は、基地局１２と、複数の移動局１４と、基地局１２のカバーエリア１８−１内に設置された中継装置１６と、を含んで構成される。
【００２４】
基地局１２は、ＯＦＤＭＡ方式およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式により、自局のカバーエリア１８−１内に位置する移動局１４（ここでは移動局１４−１〜１４−５）および中継装置１６のそれぞれと無線通信を行う。なお、移動局１４には、携帯電話機、通信カード、通信機能を内蔵した携帯情報端末などが該当する。
【００２５】
中継装置１６は、基地局１２と無線接続するとともに、自装置のカバーエリア１８−２内に位置する移動局１４（ここでは移動局１４−６，１４−７）と無線接続する。そして、中継装置１６は、基地局１２に対しては移動局として動作し、移動局１４に対しては基地局として動作することにより、基地局１２とカバーエリア１８−２内に位置する移動局１４との間の通信を中継する。これにより、中継装置１６のカバーエリア１８−２内に位置する移動局１４は、中継装置１６を介して基地局１２に接続することが可能となる。つまり、基地局１２のサービスエリアがカバーエリア１８−１とカバーエリア１８−２とを合わせた範囲に拡張される。
【００２６】
図２は、無線通信システム１０におけるＴＤＤフレーム構成の一例を示す図である（横軸：シンボル（時間）、縦軸：サブチャネル（周波数））。図２に示すように、無線通信システム１０では、１つのＴＤＤフレームに、基地局１２が移動局１４および／または中継装置１６に無線信号を送信する下りサブフレームと、基地局１２が移動局１４および／または中継装置１６から送信された無線信号を受信する上りサブフレームと、基地局１２が送信から受信に切り替えるためのガード時間ＴＴＧ（Transmit Transition Gap）と、基地局１２が受信から送信に切り替えるためのガード時間ＲＴＧ（Receive Transition Gap）と、が設けられている。
【００２７】
基地局１２が移動局１４または中継装置１６に割り当てる無線チャネルの最小単位は、「スロット」と呼ばれ、各スロットは、周波数方向に定められた複数のサブチャネルのいずれかと、時間方向に定められた複数のＯＦＤＭシンボルのいずれかと、に属する。なお、複数のサブチャネルは、それぞれ複数のサブキャリアから構成されている。
【００２８】
このうち、上りサブフレームのスロットは、上りデータ伝送用として移動局１４または中継装置１６に割り当てられるデータ・バースト（ここでは上りバースト＃１〜６）、レンジングサブチャネルなどとして用いられる。
【００２９】
一方、下りサブフレームのスロットは、下りデータ伝送用として移動局１４または中継装置１６に割り当てられるデータ・バースト（ここでは下りバースト＃１〜６）、プリアンブル、ＦＣＨ（Frame Control Header：フレーム制御ヘッダ）、下りサブフレームにおけるスロット割り当てを示すＤＬ−ＭＡＰ（Downlink Map）、上りサブフレームにおけるスロット割り当てを示すＵＬ−ＭＡＰ（Uplink Map）などとして用いられる。基地局１２は、ＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰによって、スロットの割り当てを１フレームごとに変更することができる。
【００３０】
なお、基地局として動作する中継装置１６とその中継装置１６に無線接続する移動局１４との間でも、図２に示すＴＤＤフレーム構成と同様のＴＤＤフレーム構成が用いられる。
【００３１】
以下では、図２に示すように、上りバースト＃１および下りバースト＃１が移動局１４−１に、上りバースト＃２および下りバースト＃２が中継装置１６に、それぞれ割り当てられており、移動局１４−１が中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行っているものとする。
【００３２】
図３Ａは、下りバースト＃１，＃２を介して、基地局１２から移動局１４および中継装置１６にそれぞれ送信される下り信号の送信電力（送信スペクトラム）の一例を示す図である。図３Ａに示す例では、全サブキャリアで送信電力が一定であり（バースト平均電力がＰａ［ｄＢｍ］）、移動局１４−１に送信される下り信号の送信電力と中継装置１６に送信される下り信号の送信電力とは等しい。
【００３３】
図３Ｂは、図３Ａに示す送信電力で送信された下り信号の移動局１４および中継装置１６における受信電力（受信スペクトラム）の一例を示す図である。中継装置１６は移動局１４−１よりも基地局１２から離れた場所に設置されているため（図１参照）、基地局１２から送信された下り信号の中継装置１６における受信電力は、移動局１４−１におけるそれよりも低い。また、中継装置１６における下り信号のＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio：搬送波対雑音電力比、受信品質の指標の１つ）も、移動局１４−１におけるそれより低い。
【００３４】
下り信号のＣＮＲが低下すると、下り信号に伝送効率の低い変調方式を適用せざるを得なくなり、下り回線容量が低下する。このため、複数の移動局１４が中継装置１６に無線接続すると、中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量がボトルネックとなって、基地局１２からそれら移動局１４に送信されるデータの伝送効率が低下しやすくなる。
【００３５】
そこで無線通信システム１０では、このような場合に、基地局１２が、中継装置１６からの要求（高速モード要求）に応じて、中継装置１６と同じタイミングで自局と無線通信を行う移動局１４のいずれか（ここでは移動局１４−１）との間の下り回線容量を減少させることにより、中継装置１６との間の下り回線容量の増分を優先的に確保する。
【００３６】
たとえば、中継装置１６と移動局１４−６，１４−７との間の下り回線容量が中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量を大きく上回った場合、基地局１２は、中継装置１６からの高速モード要求に応じて、図４Ａに示すように、中継装置１６と同じタイミングで自局と無線通信を行う移動局１４−１に送信する下り信号の送信電力を低下させるとともに、その減少させた送信電力に応じた電力だけ中継装置１６に送信する下り信号の送信電力を増加させる（バースト平均電力はＰａ［ｄＢｍ］に維持される）。
【００３７】
これにより、図４Ｂに示すように、基地局１２から送信された下り信号の中継装置１６における受信電力が上昇し、中継装置１６における下り信号のＣＮＲも増大する。
【００３８】
このように、無線通信システム１０では、中継装置１６と無線接続する１以上の移動局１４の通信状況に応じて、中継装置１６とそれら移動局１４との間の下り回線容量と、中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量と、の間の不均衡が是正されるため、中継装置１６を介して基地局１２からそれら移動局１４に送信されるデータの伝送効率の低下を抑制することができる。
【００３９】
以下では、上記処理を実現するために基地局１２および中継装置１６が備える構成を具体的に説明する。
【００４０】
［基地局１２の構成］
図５は、基地局１２の機能ブロック図である。図５に示すように、基地局１２は、アンテナ２０、受信部２２、復調部２４、制御部２６（メッセージ解析部２８、チャネル割当部３０、変調方式決定部３２、制限対象選定部３４、送信電力制御部３６、メッセージ生成部３８）、記憶部４０、変調部４２、および送信部４４を含んで構成される。
【００４１】
アンテナ２０は、移動局１４および／または中継装置１６から送信される無線信号を受信し、受信された無線信号を受信部２２に出力する。また、アンテナ２０は、送信部４４から供給される無線信号を移動局１４および／または中継装置１６に対して送信する。なお、無線信号の受信および送信は、図２に示す上りサブフレームおよび下りサブフレームにそれぞれ対応するよう、時分割で切り替えられる。
【００４２】
受信部２２は、低雑音増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、およびＡ／Ｄ変換器を含んで構成される。受信部２２は、アンテナ２０から入力される無線信号を、低雑音増幅器で増幅した後、中間周波数信号にダウンコンバートし、さらにデジタル信号に変換してから、復調部２４に出力する。
【００４３】
復調部２４は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部、直並列変換器、並直列変換器、および誤り検出部を含んで構成される。復調部２４は、受信部２２から入力されるデジタル信号に、直並列変換、ＧＩ（Guard Interval）の除去、１次復調（高速フーリエ変換）、並直列変換、時分割分離処理、２次復調（シンボルデマッピング）、復号、誤り検出などを施し、得られた受信データを制御部２６に出力する。
【００４４】
制御部２６は、たとえばＣＰＵおよびＣＰＵの動作を制御するプログラムで構成され、基地局１２の各部を制御する。特に、制御部２６は、メッセージ解析部２８、チャネル割当部３０、変調方式決定部３２、制限対象選定部３４、送信電力制御部３６、およびメッセージ生成部３８を機能的に含み、基地局１２が送信する下り信号の変調方式および送信電力の制御などを行う。
【００４５】
記憶部４０は、たとえば半導体メモリ素子で構成され、基地局１２の動作に必要となるプログラム、データ、図６に示すテーブルなどを記憶する。なお、図６は、ＣＮＲと変調方式との対応関係を定義したテーブルの一例を示す図である。
【００４６】
ここで、制御部２６の機能的構成をより詳細に説明する。
【００４７】
メッセージ解析部２８は、図２に例示する上りサブフレームの構成に基づいて、復調部２４から入力される受信データに含まれる移動局１４および／または中継装置１６からの各種メッセージを識別し、そのメッセージの内容を解析する。たとえば、メッセージ解析部２８は、移動局１４および／または中継装置１６からの接続要求メッセージを識別し、その接続要求メッセージからその送信元が移動局１４および中継装置１６のいずれであるかを区別するための端末ＩＤを取得する。また、メッセージ解析部２８は、中継装置１６からの高速モード要求を含むメッセージを識別する。この高速モード要求は、中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量を増加させるよう要求する容量増加要求である。また、メッセージ解析部２８は、復調部２４から入力される受信データの中から、移動局１４および／または中継装置１６で検出された下り信号（下りバーストを介して基地局１２から移動局１４および／または中継装置１６に送信される無線信号）のＣＮＲを取得する。
【００４８】
チャネル割当部３０は、移動局１４および／または中継装置１６に対して、スロット（無線チャネル）を割り当てる。すなわち、チャネル割当部３０は、下りサブフレームに含まれるスロットの少なくとも１つを下りバーストとして、上りサブフレームに含まれるスロットの少なくとも１つを上りバーストとして、移動局１４および／または中継装置１６に割り当てる。このとき、チャネル割当部３０は、移動局１４および／または中継装置１６が送受するデータの量や通信種別に応じた優先度などに基づいて、それらに割り当てる下りバーストおよび上りバーストを決定してもよい。
【００４９】
変調方式決定部３２は、移動局１４および／または中継装置１６から通知される下り信号（下りバーストを介して基地局１２から移動局１４および／または中継装置１６に送信される無線信号）のＣＮＲに基づいて、次フレーム（またはそれ以降）における下りバーストの変調方式を決定する。また、変調方式決定部３２は、上り信号（上りバーストを介して移動局１４および／または中継装置１６から基地局１２に送信される無線信号）のＣＮＲに基づいて、次フレーム（またはそれ以降）における上りバーストの変調方式を決定する。
【００５０】
この変調方式の決定には、たとえば、記憶部４０に記憶されている、ＣＮＲと変調方式との対応関係（高いＣＮＲには伝送効率の高い変調方式が対応し、低いＣＮＲには伝送効率の低い変調方式が対応している）を定義したテーブル（図６参照）が用いられる。なお、ＣＮＲの代わりに、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication：受信信号強度）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio：信号対干渉および雑音電力比）、ＦＥＲ（Frame Error Rate：フレーム誤り率）などの他の受信品質を用いてもよい。これらの受信品質は、復調部２４での１次復調（高速フーリエ変換）により得られる複素シンボル列、復調部２４での誤り検出の結果、移動局１４および／または中継装置１６からフィードバックされる情報などから取得することができる。
【００５１】
制限対象選定部３４は、中継装置１６からの高速モード要求に応じて、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行う移動局１４のいずれかを制限対象として選定する。ここで、制限対象選定部３４は、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行う移動局１４のうち、基地局１２との間の無線回線容量が所定容量以上である移動局１４を制限対象として選定してもよい。
【００５２】
たとえば、制限対象選定部３４は、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行う移動局１４のうち、基地局１２に割り当てられた下りバーストの変調方式が変調効率最下位の変調方式（図６に示す例ではＱＰＳＫ）ではないものを制限対象として選定してもよい。なお、制限対象の候補が複数ある場合、制限対象選定部３４は、より伝送効率の高い変調方式の下りバーストが割り当てられた移動局１４を制限対象として選定することが好ましい。
【００５３】
送信電力制御部３６は、制限対象選定部３４により制限対象として選定された移動局１４と基地局１２との間の無線回線容量を減少させるとともに、その減少させた無線回線容量に応じた容量だけ中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量を増加させる。具体的には、送信電力制御部３６は、中継装置１６からの高速モード要求に応じて、制限対象として選定された移動局１４に送信される下り信号の送信電力を減少させるとともに、その減少させた送信電力に応じた電力だけ中継装置１６に送信される下り信号の送信電力を増加させるよう、送信部４４を制御する。
【００５４】
なお、調整の前後でバースト平均電力が一定となるよう下り信号の送信電力を増減させれば、送信部４４における信号の線形性が維持されやすくなる。また、下り信号の送信電力の減少量および増加量は、予め定められた固定値であってもよいし、基地局１２と移動局１４および／または中継装置１６との間で送受されるデータの量に応じた可変値であってもよい。
【００５５】
メッセージ生成部３８は、移動局１４および／または中継装置１６宛ての制御メッセージや送信データを生成し、それらが図２に例示する下りサブフレームの構成に基づいて送信されるよう変調部４２に出力する。たとえば、メッセージ生成部３８は、チャネル割当部３０で決定された下りバーストを示すＤＬ−ＭＡＰ、チャネル割当部３０で決定された上りバーストを示すＵＬ−ＭＡＰ、変調方式決定部３２で決定された下りバーストの変調方式、変調方式決定部３２で決定された上りバーストの変調方式などを含む制御メッセージを生成し、変調部４２に出力する。
【００５６】
変調部４２は、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部、直並列変換器、並直列変換器、および符号化回路を含んで構成される。変調部４２は、制御部２６から入力される移動局１４および／または中継装置１６宛ての制御メッセージや送信データに、誤り検出符号の付加、符号化、１次変調（シンボルマッピング）、時分割多重処理、直並列変換、２次変調（逆高速フーリエ変換）、ＧＩの付加、並直列変換などを施し、得られたデジタル信号を送信部４４に出力する。
【００５７】
送信部４４は、電力増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、およびＤ／Ａ変換器を含んで構成される。送信部４４は、変調部４２から入力されるデジタル信号を、アナログ信号に変換した後、無線信号にアップコンバートし、電力増幅器で送信出力レベルまで増幅してから、アンテナ２０に供給する。
【００５８】
［基地局１２の動作］
次に、図７に基づいて、基地局１２の動作の一部を説明する。図７は、基地局１２における無線回線容量の調整処理の一例を示す図である。本処理は、中継装置１６との無線通信が開始された後に実行される。
【００５９】
図７に示すように、まず基地局１２は、中継装置１６から通知される下り信号（基地局１２から中継装置１６に送信された無線信号）のＣＮＲを取得する（Ｓ１００）。次に、基地局１２は、中継装置１６に割り当てる下りバーストを決定するとともに、Ｓ１００で取得された下り信号のＣＮＲに基づいてその下りバーストを介して中継装置１６に送信する下り信号の変調方式を決定する（Ｓ１０２）。
【００６０】
ここで、中継装置１６から高速モードの要求があれば（Ｓ１０４：Ｙ）、基地局１２は、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行っている移動局１４があるか否かを確認する（Ｓ１０６）。中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行っている移動局１４があれば（Ｓ１０６：Ｙ）、基地局１２は、その移動局１４（制限対象の候補）に送信する下り信号の変調方式を取得し、その変調方式が伝送効率が最下位の変調方式であるか否かを確認する（Ｓ１０８）。そして、その変調方式が伝送効率最下位の変調方式でなければ（Ｓ１０８：Ｎ）、基地局１２は、その移動局１４の少なくとも１つを制限対象として選定し、制限対象として選定された移動局１４に送信する下り信号の送信電力を減少させる（Ｓ１１０）。
【００６１】
その後、基地局１２は、Ｓ１１０で減少させた送信電力に応じた電力だけ中継装置１６に送信する下り信号の送信電力を増加させる（Ｓ１１２）。なお、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行っている移動局１４がない場合（Ｓ１０６：Ｎ）、基地局１２は、平均送信電力の上限を超えない範囲で、中継装置１６に送信する下り信号の送信電力を増加させる（Ｓ１１２）。
【００６２】
Ｓ１１２の後または中継装置１６から高速モードの要求がない場合（Ｓ１０４：Ｎ）、基地局１２は、中継装置１６との通信が終了するまでＳ１００からの処理を繰り返し実行する（Ｓ１１４）。これにより、中継装置１６からの高速モード要求に応じて、基地局１２から送信される下り信号の中継装置１６における受信電力が上昇し、中継装置１６における下り信号のＣＮＲも増大する。その結果、基地局１２から中継装置１６に送信される下り信号の変調方式が伝送効率のより高いものに変更されると、中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量も増加する。
【００６３】
［中継装置１６の構成］
図８は、中継装置１６の機能ブロック図である。図８に示すように、中継装置１６は、アンテナ５０−１，５０−２、送受信部５２−１，５２−２、変復調部５４−１，５４−２、制御部５６（メッセージ解析部５８、チャネル割当部６０、変調方式決定部６２、回線容量算出部６４、高速モード要求部６６、メッセージ生成部６８）、および記憶部７０を含んで構成される。
【００６４】
このうち、アンテナ５０−１、送受信部５２−１、および変復調部５４−１は、基地局１２との無線通信に用いられる構成（中継装置１６が基地局１２に対して移動局として動作するための構成）であり、アンテナ５０−２、送受信部５２−２、および変復調部５４−２は、移動局１４との無線通信に用いられる構成（中継装置１６が移動局１４に対して基地局として動作するための構成）である。
【００６５】
つまり、基地局１２から送信された無線信号は、アンテナ５０−１で受信され、送受信部５２−１、変復調部５４−１、制御部５６、変復調部５４−２、および送受信部５２−２を介して、アンテナ５０−２から中継装置１６に無線接続している移動局１４に対して送信される。逆に、中継装置１６に無線接続している移動局１４から送信された無線信号は、アンテナ５０−２で受信され、送受信部５２−２、変復調部５４−２、制御部５６、変復調部５４−１、および送受信部５２−１を介して、アンテナ５０−１から中継装置１６が無線接続している基地局１２に対して送信される。
【００６６】
アンテナ５０−１，５０−２は、基地局１２および移動局１４から送信される無線信号を受信し、受信された無線信号を送受信部５２−１，５２−２にそれぞれ出力する。また、アンテナ５０−１，５０−２は、送受信部５２−１，５２−２から供給される無線信号を基地局１２および移動局１４に対してそれぞれ送信する。なお、アンテナ５０−１による無線信号の受信および送信（アンテナ５０−２による無線信号の受信および送信）は、時分割で切り替えられる。
【００６７】
送受信部５２−１，５２−２は、低雑音増幅器、電力増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、Ａ／Ｄ変換器、およびＤ／Ａ変換器を含んで構成される。送受信部５２−１，５２−２は、アンテナ５０−１，５０−２から入力される無線信号を、低雑音増幅器で増幅した後、中間周波数信号にダウンコンバートし、さらにデジタル信号に変換してから、変復調部５４−１，５４−２にそれぞれ出力する。また、送受信部５２−１，５２−２は、変復調部５４−１，５４−２から入力されるデジタル信号を、アナログ信号に変換した後、無線信号にアップコンバートし、電力増幅器で送信出力レベルまで増幅してから、アンテナ５０−１，５０−２にそれぞれ供給する。
【００６８】
変復調部５４−１，５４−２は、ＦＦＴ部、ＩＦＦＴ部、直並列変換器、並直列変換器、誤り検出部、および符号化回路を含んで構成される。変復調部５４−１，５４−２は、送受信部５２−１，５２−２からそれぞれ入力されるデジタル信号に、直並列変換、ＧＩの除去、１次復調（高速フーリエ変換）、並直列変換、時分割分離処理、２次復調（シンボルデマッピング）、復号、誤り検出などを施し、得られた受信データを制御部５６に出力する。変調部４２は、制御部５６から入力される基地局１２および移動局１４宛ての制御メッセージや送信データに、誤り検出符号の付加、符号化、１次変調（シンボルマッピング）、時分割多重処理、直並列変換、２次変調（逆高速フーリエ変換）、ＧＩの付加、並直列変換などを施し、得られたデジタル信号を送受信部５２−１，５２−２にそれぞれ出力する。
【００６９】
制御部５６は、たとえばＣＰＵおよびＣＰＵの動作を制御するプログラムで構成され、中継装置１６の各部を制御する。特に、制御部５６は、メッセージ解析部５８、チャネル割当部６０、変調方式決定部６２、回線容量算出部６４、高速モード要求部６６、およびメッセージ生成部６８を機能的に含み、基地局１２と中継装置１６との間の無線回線容量を増加させるよう基地局１２に要求するための処理、中継装置１６に無線接続する１以上の移動局１４と基地局１２との間の通信を中継するための制御、などを行う。
【００７０】
記憶部７０は、たとえば半導体メモリ素子で構成され、中継装置１６の動作に必要となるプログラム、データ、図６に示すテーブルなどを記憶する。
【００７１】
ここで、制御部５６の機能的構成をより詳細に説明する。
【００７２】
メッセージ解析部５８は、図２に例示するような上りサブフレームの構成に基づいて、変復調部５４−１，５４−２から入力される受信データに含まれる基地局１２および移動局１４からの各種メッセージをそれぞれ識別し、そのメッセージの内容を解析する。たとえば、メッセージ解析部５８は、変復調部５４−１から入力される受信データの中から基地局１２からの制御メッセージを識別し、その制御メッセージより基地局１２から割り当てられた下りバーストとその下りバーストを介して基地局１２から送信される下り信号の変調方式を取得する。また、メッセージ解析部５８は、変復調部５４−２から入力される受信データの中から、移動局１４で検出された下り信号（中継装置１６が移動局１４に割り当てた下りバーストを介して、中継装置１６からその移動局１４に送信される無線信号）のＣＮＲを取得する。
【００７３】
チャネル割当部６０は、中継装置１６に無線接続している移動局１４に対して、スロット（無線チャネル）を割り当てる。すなわち、チャネル割当部６０は、下りサブフレームに含まれるスロットの少なくとも１つを下りバーストとして、上りサブフレームに含まれるスロットの少なくとも１つを上りバーストとして、移動局１４に割り当てる。このとき、チャネル割当部６０は、移動局１４が送受するデータの量や通信種別に応じた優先度などに基づいて、その移動局１４に割り当てる下りバーストおよび上りバーストを決定してもよい。
【００７４】
変調方式決定部６２は、移動局１４から通知される下り信号（中継装置１６が移動局１４に割り当てた下りバーストを介して、中継装置１６からその移動局１４に送信される無線信号）のＣＮＲに基づいて、次フレーム（またはそれ以降）における下りバーストの変調方式を決定する。また、変調方式決定部６２は、上り信号（中継装置１６が移動局１４に割り当てた上りバーストを介して、その移動局１４から中継装置１６に送信される無線信号）のＣＮＲに基づいて、次フレーム（またはそれ以降）における上りバーストの変調方式を決定する。
【００７５】
この変調方式の決定には、たとえば、記憶部７０に記憶されている、ＣＮＲと変調方式との対応関係（高いＣＮＲには伝送効率の高い変調方式が対応し、低いＣＮＲには伝送効率の低い変調方式が対応している）を定義したテーブル（図６参照）が用いられる。なお、ＣＮＲの代わりに、ＲＳＳＩ、ＳＩＮＲ、ＦＥＲなどの他の受信品質を用いてもよい。
【００７６】
回線容量算出部６４は、中継装置１６とその中継装置１６に無線接続している１以上の移動局との間の無線回線容量と、中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量と、を算出する。たとえば、回線容量算出部６４は、各移動局１４に割り当てる下りバーストを構成するスロットの数と、その下りバーストを介して送信される下り信号の変調方式と、に基づいて、それら移動局１４に送信する下り信号の伝送レート（移動局側伝送レート）を算出する。また、回線容量算出部６４は、基地局１２から割り当てられた下りバーストを構成するスロットの数と、その下りバーストを介して送信される下り信号の変調方式と、に基づいて、基地局１２から送信される下り信号の伝送レート（基地局側伝送レート）を算出する。
【００７７】
高速モード要求部６６は、中継装置１６とその中継装置１６に無線接続している１以上の移動局との間の無線回線容量と、中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量と、の比較結果に基づいて、中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量を増加させるよう要求する高速モード要求（容量増加要求）を基地局１２に送信する。
【００７８】
たとえば、高速モード要求部６６は、回線容量算出部６４により算出された移動局側伝送レートと基地局側伝送レートとを比較し、移動局側伝送レートが基地局側伝送レートの所定係数倍を超えたタイミングで、高速モード要求を送信してもよい。こうすれば、中継装置１６と移動局１４との間の下り回線容量が中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量を大きく上回った場合に、それらの間の不均衡が是正されるため、中継装置１６を介して基地局１２からそれら移動局１４に送信されるデータの伝送効率の低下を抑制することができる。
【００７９】
メッセージ生成部６８は、基地局１２および移動局１４宛ての制御メッセージや送信データを生成し、それらが図２に例示するような下りサブフレームの構成に基づいて送信されるよう変復調部５４−１，５４−２にそれぞれ出力する。たとえば、メッセージ生成部６８は、高速モード要求を含む制御メッセージを生成し、変復調部５４−１に出力する。また、メッセージ生成部６８は、チャネル割当部６０で決定された下りバーストを示すＤＬ−ＭＡＰ、チャネル割当部６０で決定された上りバーストを示すＵＬ−ＭＡＰ、変調方式決定部６２で決定された下りバーストの変調方式、変調方式決定部６２で決定された上りバーストの変調方式などを含む制御メッセージを生成し、変復調部５４−２に出力する。
【００８０】
［中継装置１６の動作］
次に、図９に基づいて、中継装置１６の動作の一部を説明する。図９は、中継装置１６における高速モード要求処理の一例を示す図である。
【００８１】
図９に示すように、まず中継装置１６は、中継装置１６に無線接続している１以上の移動局１４から通知される下り信号（中継装置１６から移動局１４に送信された無線信号）のＣＮＲを取得する（Ｓ２００）。次に、中継装置１６は、各移動局１４に割り当てる下りバーストを決定するとともに、Ｓ２００で取得された下り信号のＣＮＲに基づいてその下りバーストを介して各移動局１４に送信する下り信号の変調方式を決定する（Ｓ２０２）。そして、中継装置１６は、各移動局１４に割り当てる下りバーストを構成するスロットの数と、その下りバーストを介して送信される下り信号の変調方式と、に基づいて、それら移動局１４に送信する下り信号の伝送レート（移動局側伝送レート）を算出する（Ｓ２０４）。
【００８２】
次に、中継装置１６は、基地局１２から割り当てられた下りバーストと、その下りバーストを介して送信される下り信号の変調方式と、を取得する（Ｓ２０６）。そして、中継装置１６は、基地局１２から割り当てられた下りバーストを構成するスロットの数と、その下りバーストを介して送信される下り信号の変調方式と、に基づいて、基地局１２から送信される下り信号の伝送レート（基地局側伝送レート）を算出する（Ｓ２０８）。
【００８３】
その後、中継装置１６は、Ｓ２０４で算出された移動局側伝送レートと、Ｓ２０８で算出された基地局側伝送レートと、を比較し、その比較結果に基づいて、高速モードの要求が必要か否かを判断し（Ｓ２１０）、高速モードの要求が必要であると判断されると（Ｓ２１０：Ｙ）、基地局１２に対して高速モード要求を送信する（Ｓ２１２）。たとえば、中継装置１６は、移動局側伝送レートが基地局側伝送レートの所定係数倍を超えている場合に、高速モードの要求が必要であると判断してもよい。
【００８４】
以上説明した無線通信システム１０によれば、基地局１２が、中継装置１６からの高速モード（容量増加要求）に応じて、中継装置１６と同じタイミングで自局と無線通信を行う移動局１４のいずれかとの間の下り回線容量を減少させることにより、中継装置１６との間の下り回線容量の増分を優先的に確保する。このため、中継装置１６に無線接続する１以上の移動局１４の通信状況に応じて、中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量を増加させることができる。つまり、中継装置１６とそれら移動局１４との間の下り回線容量と、中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量と、の間の不均衡が是正されるため、中継装置１６を介して基地局１２からそれら移動局１４に送信されるデータの伝送効率の低下を抑制することができる。
【００８５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００８６】
たとえば、上記実施形態では、基地局１２が下り信号の送信電力配分を調整することによって、中継装置１６と基地局１２との間の下り回線容量を増加させる例を示したが、基地局１２がスロット（無線チャネル）の割り当て配分を調整することによって、中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量を増加させてもよい。
【００８７】
図１０は、基地局におけるスロット（無線チャネル）の割り当て配分の調整処理の一例を示す図である。
【００８８】
図１０に示すように、まず基地局１２は、中継装置１６から高速モード要求があった場合に、中継装置１６に割り当て可能な空きスロットが存在するか否かを確認する（Ｓ３００）。そして、中継装置１６に割り当て可能な空きスロットが存在しなければ（Ｓ３００：Ｎ）、基地局１２は、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行っている移動局１４があるか否かを確認する（Ｓ３０２）。ここで、中継装置１６と同じタイミングで基地局１２と無線通信を行っている移動局１４があれば（Ｓ３０２：Ｙ）、基地局１２は、その移動局１４（制限対象の候補）に割り当てるスロットの数を減らせるか否か（たとえば下りバーストおよび／または上りバーストが２以上のスロットから構成されているか否か）を確認する（Ｓ３０４）。
【００８９】
そして、その移動局１４に割り当てるスロットの数を減らせる場合（Ｓ３０４：Ｙ）、基地局１２は、その移動局１４の少なくとも１つを制限対象として選定し、制限対象として選定された移動局１４に割り当てるスロットの数を減少させる（Ｓ３０６）。
【００９０】
こうして、中継装置１６に割り当て可能な空きスロットが確保されると（Ｓ３０６またはＳ３００：Ｙ）、基地局１２は、中継装置１６に下りバーストおよび／または上りバーストとして割り当てるスロットの数を増加させる（Ｓ３０８）。
【００９１】
このようにしても、中継装置１６に無線接続する移動局１４の通信状況に応じて、中継装置１６と基地局１２との間の無線回線容量を増加させることができる。
【００９２】
なお、本発明は、ＯＦＤＭＡ方式およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用する無線通信システムに限らず、基地局と中継装置とそれらに無線接続する複数の移動局とを含む無線通信システム全般に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 無線通信システム、１２ 基地局、１４ 移動局、１６ 中継装置、１８ カバーエリア、２０，５０ アンテナ、２２ 受信部、２４ 復調部、２６，５６ 制御部、２８，５８ メッセージ解析部、３０，６０ チャネル割当部、３２，６２ 変調方式決定部、３４ 制限対象選定部、３６ 送信電力制御部、３８，６８ メッセージ生成部、４０，７０ 記憶部、４２ 変調部、４４ 送信部、５２ 送受信部、５４ 変復調部、６４ 回線容量算出部、６６ 高速モード要求部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と、
前記基地局および１以上の移動局のそれぞれと無線接続し、前記基地局と前記１以上の移動局との間の通信を中継する中継装置と、
を含む無線通信システムであって、
前記中継装置は、前記１以上の移動局の通信状況に基づいて、当該中継装置と前記基地局との間の無線回線容量を増加させるよう要求する容量増加要求を前記基地局に送信する要求手段を含み、
前記基地局は、
前記中継装置からの前記容量増加要求に応じて、前記中継装置と同じタイミングで当該基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する選定手段と、
前記制限対象として選定された移動局と当該基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させる回線容量制御手段と、
を含む、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記要求手段は、前記中継装置と前記１以上の移動局との間の無線回線容量と、前記中継装置と前記基地局との間の無線回線容量と、の比較結果に基づいて、前記容量増加要求を前記基地局に送信する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線通信システムにおいて、
前記選定手段は、前記中継装置と同じタイミングで前記基地局と無線通信を行う移動局のうち、前記基地局との間の無線回線容量が所定容量以上である移動局の少なくとも１つを前記制限対象として選定する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記中継装置は、前記基地局から当該中継装置に送信される下り信号の受信品質を前記基地局に通知する手段をさらに含み、
前記基地局は、前記中継装置から通知される前記下り信号の受信品質に基づいて、前記中継装置に送信される下り信号の変調方式を決定する変調方式決定手段をさらに含み、
前記回線容量制御手段は、前記制限対象として選定された移動局に送信される下り信号の送信電力を減少させるとともに、該減少させた送信電力に応じた電力だけ前記中継装置に送信される下り信号の送信電力を増加させる、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記回線容量制御手段は、前記制限対象として選定された移動局に対する無線チャネルの割り当てを減少させるとともに、該減少させた無線チャネルの割り当てに応じた量だけ前記中継装置に対する無線チャネルの割り当てを増加させる、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
１以上の移動局のそれぞれと無線接続する中継装置と無線接続し、前記中継装置を介して前記１以上の移動局と通信を行う基地局であって、
前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させるよう前記中継装置から要求された場合に、前記中継装置と同じタイミングで当該基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する選定手段と、
前記制限対象として選定された移動局と当該基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させる回線容量制御手段と、
を含むことを特徴とする基地局。
【請求項７】
基地局および１以上の移動局のそれぞれと無線接続し、前記基地局と前記１以上の移動局との間の通信を中継する中継装置であって、
当該中継装置からの容量増加要求に応じて、当該中継装置と同じタイミングで前記基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する選定手段と、
前記制限対象として選定された移動局と前記基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ当該中継装置と前記基地局との間の無線回線容量を増加させる回線容量制御手段と、
を含む前記基地局に対して、前記１以上の移動局の通信状況に基づいて、前記容量増加要求を送信する要求手段、
を含むことを特徴とする中継装置。
【請求項８】
基地局と、
前記基地局および１以上の移動局のそれぞれと無線接続し、前記基地局と前記１以上の移動局との間の通信を中継する中継装置と、
を含む無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記中継装置が、前記１以上の移動局の通信状況に基づいて、当該中継装置と前記基地局との間の無線回線容量を増加させるよう要求する容量増加要求を前記基地局に送信するステップと、
前記基地局が、前記中継装置からの前記容量増加要求に応じて、前記中継装置と同じタイミングで当該基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定するステップと、
前記基地局が、前記制限対象として選定された移動局と当該基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させるステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１】
基地局と、
前記基地局および１以上の移動局のそれぞれと無線接続し、前記基地局と前記１以上の移動局との間の通信を中継する中継装置と、
を含む無線通信システムであって、
前記中継装置は、前記１以上の移動局の通信状況に基づいて、当該中継装置と前記基地局との間の無線回線容量を増加させるよう要求する容量増加要求を前記基地局に送信する要求手段を含み、
前記基地局は、
前記中継装置からの前記容量増加要求に応じて、前記中継装置と同じタイミングで当該基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する選定手段と、
前記制限対象として選定された移動局と当該基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させる回線容量制御手段と、
を含む、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記要求手段は、前記中継装置と前記１以上の移動局との間の無線回線容量と、前記中継装置と前記基地局との間の無線回線容量と、の比較結果に基づいて、前記容量増加要求を前記基地局に送信する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線通信システムにおいて、
前記選定手段は、前記中継装置と同じタイミングで前記基地局と無線通信を行う移動局のうち、前記基地局との間の無線回線容量が所定容量以上である移動局の少なくとも１つを前記制限対象として選定する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記中継装置は、前記基地局から当該中継装置に送信される下り信号の受信品質を前記基地局に通知する手段をさらに含み、
前記基地局は、前記中継装置から通知される前記下り信号の受信品質に基づいて、前記中継装置に送信される下り信号の変調方式を決定する変調方式決定手段をさらに含み、
前記回線容量制御手段は、前記制限対象として選定された移動局に送信される下り信号の送信電力を減少させるとともに、該減少させた送信電力に応じた電力だけ前記中継装置に送信される下り信号の送信電力を増加させる、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記回線容量制御手段は、前記制限対象として選定された移動局に対する無線チャネルの割り当てを減少させるとともに、該減少させた無線チャネルの割り当てに応じた量だけ前記中継装置に対する無線チャネルの割り当てを増加させる、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
１以上の移動局のそれぞれと無線接続する中継装置と無線接続し、前記中継装置を介して前記１以上の移動局と通信を行う基地局であって、
前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させるよう前記中継装置から要求された場合に、前記中継装置と同じタイミングで当該基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する選定手段と、
前記制限対象として選定された移動局と当該基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させる回線容量制御手段と、
を含むことを特徴とする基地局。
【請求項７】
基地局および１以上の移動局のそれぞれと無線接続し、前記基地局と前記１以上の移動局との間の通信を中継する中継装置であって、
当該中継装置からの容量増加要求に応じて、当該中継装置と同じタイミングで前記基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定する選定手段と、
前記制限対象として選定された移動局と前記基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ当該中継装置と前記基地局との間の無線回線容量を増加させる回線容量制御手段と、
を含む前記基地局に対して、前記１以上の移動局の通信状況に基づいて、前記容量増加要求を送信する要求手段、
を含むことを特徴とする中継装置。
【請求項８】
基地局と、
前記基地局および１以上の移動局のそれぞれと無線接続し、前記基地局と前記１以上の移動局との間の通信を中継する中継装置と、
を含む無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記中継装置が、前記１以上の移動局の通信状況に基づいて、当該中継装置と前記基地局との間の無線回線容量を増加させるよう要求する容量増加要求を前記基地局に送信するステップと、
前記基地局が、前記中継装置からの前記容量増加要求に応じて、前記中継装置と同じタイミングで当該基地局と無線通信を行う移動局のいずれかを制限対象として選定するステップと、
前記基地局が、前記制限対象として選定された移動局と当該基地局との間の無線回線容量を減少させるとともに、該減少させた無線回線容量に応じた容量だけ前記中継装置と当該基地局との間の無線回線容量を増加させるステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１７６４９９（Ｐ２０１１−１７６４９９Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３７９７８（Ｐ２０１０−３７９７８）
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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