JP4163795B2

JP4163795B2 - Mobile station equipment

Info

Publication number: JP4163795B2
Application number: JP31671298A
Authority: JP
Inventors: 現一郎太田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2018-11-06
Also published as: JP2000031895A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動局装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話に代表される従来の無線通信端末装置及びその多元接続無線通信方法においては、移動局がいずれかの基地局のサービスエリア内に位置し、基地局と直接通信を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置及び方法においては、基地局と直接交信が不可能な状況下にある移動局は無線通信を行うことができないという問題がある。
【０００４】
ここでは、直接交信不可能な状況として、１）郊外・遠隔地等において基地局が充分に設置されていないため移動局がいずれの基地局のサービスエリアにも入らない、２）都市部において移動局が建物の陰や内部など電波の谷の部分に位置する、３）移動局が基地局のサービスエリア内に位置するにも係わらずその基地局に収容能力を超えるアクセスがありつながらない、の３通りを想定する。
【０００５】
又、上記課題を基地局装置の増設によって解決しようとすると、多くの投資が必要となり、高コストとなる。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、基地局装置を増設せずに通信可能エリアを広げる移動局装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の骨子は、基地局との直接無線通信が不可能な移動局が、他の移動局を中継局として利用し、基地局と通信を行うことである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様に係る移動局装置は、基地局装置と直接無線通信を行う送受信手段と、前記基地局装置の通信エリア外に位置する他の移動局装置と直接通信し前記基地局装置と前記他の移動局装置とのデータ送受信の中継を行うとともに、同一通信スロットを分割使用して、同時に複数の他の移動局装置と前記基地局装置とのデータ送受信の中継を行う中継送受信手段と、を具備する構成を採る。
【００４４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略を示すブロック図である。本システムは、基地局１０１と、基地局１０１のサービスエリア内に位置する中継局１０２と、基地局１０１のサービスエリア外に位置する移動局１０３と、を含んで構成される。
【００４６】
基地局１０１は、通信回線に接続する回線インターフェース１０４と、分割多重アクセス接続部１０５と、変復調部１０６と、送受信部１０７と、アンテナ１０８と、これらを制御するバス１０９及び制御部１１０と、制御部１１０に接続するメモリ部１１１と、呼制御部１１２と、からなる。
【００４７】
中継局１０２と移動局１０３も基地局１０１と同様の構成を採る。ただし、回線インターフェース１０４は、音声等の入出力を行うための情報インターフェース１１３に置き換わる。
【００４８】
図２は、基地局と中継局と移動局の交信状態を説明するための模式図である。
移動局２０１は、基地局２０２と直接交信できない位置、つまり基地局２０２のサービスエリア２０３の外に位置する。中継局２０４は基地局２０２のサービスエリア２０３内に位置し且つ移動局２０１と交信可能な位置にある移動局である。
【００４９】
以下、図３から図７を用いて、図２中の移動局２０１が基地局２０２と交信し、通信可能となるまでの動作について説明する。
【００５０】
図３から図７は、中継局２０４を介して基地局２０２〜移動局２０１間が回線を確立するまでの交信をＴＤＭＡ方式を例に用いた通信フレームで示した模式図である。
【００５１】
まず図３を用いて、図３から図７で用いられている通信フレームの構成を説明する。
【００５２】
フレームは、例として、２個のスロットから成るアクセス用スロット３０１と四個のスロットから成る制御用スロット３０２と９個のスロットから成るメッセージ用スロット３０３で構成されている。なお、図３では、簡便のためフレームごとに上り下りを分けている。
【００５３】
アクセス用スロット３０１からは、送受信部１０７によって、アクセスチャネルが送信される。移動局は、このアクセスチャネルを受信し、基地局のフレームのタイミングと移動局のフレームのタイミングとの間の同期を取ることができる。
【００５４】
メッセージ用スロット３０３は、交信するデータが入っており、一スロットが一移動局に割り当てられる。つまり基地局２０２の持つメッセージ用スロット３０３の数がその基地局のサービスエリア内で同時に利用できる移動局数、つまりユーザー収容能力を表わしている。
【００５５】
次いで、図３から図７を順に用いて、移動局２０１が中継局２０４を介して基地局２０２と通信可能となるまでの動作を説明する。
【００５６】
図３は、移動局２０４が基地局２０２の中継局として確立するため、基地局２０２と同期を取ろうとしている状態を示す。
【００５７】
中継局候補の移動局は、その移動局の所有者が中継局となることを了承することで初めて候補となる。例えば、移動局に受信待機状態となるスイッチ以外に、中継局となることを容認するか否かのスイッチを設けるようにし、中継局機能提供希望者の位置が基地局に認識されるようにする。
【００５８】
中継局として機能する場合には、機器は送受信状態にあり、相当のパワーを消費するため、中継局として提供されている間は移動局は家庭又は車内などで充電器により運用されることが予想される。
【００５９】
次いで、図３に示すように基地局２０２の送受信部１０７は、サービスエリア２０３内に位置し中継局候補となって受信待機状態にある移動局に、アクセス用スロット３０１を用いてアクセスチャネルを送信し自フレームの先頭を知らせる。又、中継局候補の移動局はこれを基に自フレームを基地局２０２のフレームに同期させる。
【００６０】
次いで、図４は基地局２０２がサービスエリア２０３内の一の中継局候補の移動局と同期を確立した状態を示している。
【００６１】
基地局２０２と同期を取った中継局２０４はアクセス用スロット３０１から基地局２０２にスロットの割り当てを要求し、基地局２０２の送受信部１０７は制御用スロット３０２を用いて割り当てたスロットを中継局２０４に指示する。
【００６２】
図４は、例として基地局２０２と中継局２０４が中継局２０４が未使用のスロットである第７メッセージ用スロットを用いて通信する状態を示す。中継局として確立した移動局は受信待機状態となる。
【００６３】
図５では、中継局２０４がサービスエリア２０３外に位置する移動局２０１からの発呼を受信した状態を示している。移動局２０１からの発呼はアクセス用スロット及びメッセージ用スロットから行われる。
【００６４】
次いで図６は、中継局２０４が移動局２０１とフレーム同期を取るところを示している。
【００６５】
移動局２０１は発呼後受信待機状態となっている。中継局２０４の送受信部１０７は、アクセス用スロット３０１からアクセスチャネルを送信して自フレームの先頭を移動局２０１へ知らせる。これを基に移動局２０１は、移動局２０１と中継局２０４とフレームの同期を取る。
【００６６】
中継局２０４は受信した移動局２０１の発呼をアクセス用スロット及びメッセージ用スロットを用いて基地局２０２へ送信する。
【００６７】
図７は、中継局２０４が移動局２０１とフレーム同期を取り、空きスロットを割り当て、同期を確立したところを示している。
【００６８】
中継局２０４と同期を取った移動局２０１はアクセス用スロット３０１から中継局２０４にスロットの割り当てを要求し、中継局２０４の送受信部１０７は制御用スロット３０２を用いて割り当てたスロットを移動局２０１に指示する。
【００６９】
図７では第７メッセージ用スロットに隣接する第８メッセージ用スロットが割り当てられた場合を示す。
【００７０】
以上で、中継局２０４を介して移動局２０１と基地局２０２のフレーム同期が取れ、交信可能状態となる。同期確立後の通信では、図７に示すように、下りでは基地局２０２が中継局２０４に割り当てたスロットを用いて中継局２０４へ送信し、それを受け取った中継局２０４は、移動局２０１に割り当てたスロットを用いて移動局２０１へ送信する。上りでは、これと全く逆のルートをたどる。
【００７１】
上記実施の形態の説明では、発呼する移動局２０１が基地局２０２のサービスエリア２０３外に位置し、サービスエリア２０３内に位置する移動局を中継局２０４として選定し利用する場合について説明した。また上記実施の形態では、中継局２０４は一のメッセージ用スロット３０３を中継用とし、一スロットに対し中継先の一移動局を割り当てた場合について説明した。しかし、本発明の効果は以下に図８〜１５を用いて説明する場合にも適用することができる。以下、図面を用いながら順に詳述する。
【００７２】
図８（ａ）は、発呼する移動局８０１が、基地局８０２のサービスエリア８０３内にいるにもかかわらず、通信を行えない状況を示している。
【００７３】
この場合、移動局８０１は、近接する他のサービスエリア８０５内の移動局を中継局８０６として選定し、この近接する他のサービスエリア８０５の基地局８０７と交信し、通信を行う。この時、基地局８０７は収容能力に余裕があり、また中継局８０６は移動局８０１と直接通信可能な位置にある。
【００７４】
上記実施の形態と同様の手順で、基地局８０７はサービスエリア８０５内の移動局を中継局８０７として選定する。そして移動局８０１は中継局８０６と同期を取ることにより基地局８０７と交信でき、通信を行うことができる。
【００７５】
図８（ｂ）は、上記実施の形態の図７に相当する通信フレームの構成図であり、上記図８（ａ）の場合において、移動局８０１と基地局８０７の交信が確立され通信が可能となった状態を示している。
【００７６】
図８（ｂ）の場合の通信されるデータの流れは以下の通りである。下りでは、基地局８０７はデータを第七メッセージ用スロットを用いて中継局８０６へ送信する。中継局８０６は受信したデータを同じフレーム内の第八メッセージ用スロットに渡し、移動局８０１へ送信する。上りでは、移動局８０１は第八メッセージ用スロットを用いて中継局８０６に送信する。中継局８０６は受信したデータを次のフレームの第七メッセージ用スロットに渡し、基地局８０７へ送信する。
【００７７】
図８（ｂ）は、図７と比べ、発呼する移動局８０１が交信する基地局８０７と異なる基地局８０２のサービスエリア８０３内に位置する点で異なる。
【００７８】
このように移動局を中継局として用いることで、基地局の容量増設又は新設をすることなく、待ち合わせなどで場所・時期的にアクセスが集中するサービスエリアにおいて、近接する収容能力に余裕のある基地局を有効利用し、移動局の通信路を確保することができる。
【００７９】
図９（ａ）は、発呼する移動局９０１が、基地局９０２のサービスエリア９０３内に位置し中継局となり得る移動局９０４と直接交信できないほど遠隔に位置する状況を示している。
【００８０】
この場合、移動局９０１は、サービスエリア９０３外に位置する移動局を中継局９０５として選定し基地局９０２と交信する。この時、中継局９０５はサービスエリア９０３内に位置し中継局となり得る移動局９０４と直接交信できる位置にあり、且つ移動局９０１と直接交信できる位置にある。
【００８１】
上記実施の形態と同様の手順で、基地局９０２はサービスエリア９０３内の移動局を中継局９０４として選定する。次いで中継局９０４は、サービスエリア９０３外の移動局を中継局９０５として選定する。そして移動局９０１は中継局９０４、９０５と順次同期を取ることにより基地局９０２と交信でき、通信を行うことができる。
【００８２】
図９（ｂ）は、上記実施の形態の図７に相当する通信フレームの構成図であり、上記図９（ａ）の場合において、移動局９０１と基地局９０２の交信が確立され通信が可能となった状態を示している。
【００８３】
図９（ｂ）の場合のデータを流れは以下の通りである。下りでは、基地局９０２は第七メッセージ用スロットを用いて中継局９０４へ送信する。中継局９０４は受信したデータを同じフレームの第八メッセージ用スロットに渡し、中継局９０５へ送信する。中継局９０５は受信したデータを次のフレームの第六メッセージ用スロットに渡し、移動局９０１へ送信する。上りでは、移動局９０１は第六メッセージ用スロットを用いてデータを中継局９０５へ送信する。中継局９０５は受信したデータを同じフレームの第八メッセージ用スロットに渡し、中継局９０４へ送信する。中継局９０４は受信したデータを次のフレームの第七メッセージ用スロットへ渡し、基地局９０２へ送信する。
【００８４】
図９（ａ）では特に、中継局９０４、９０５の二機の移動局を介する場合について示したが、本発明の効果は二以上の複数の中継局を介する場合にも適用できる。
【００８５】
このように移動局を中継局として用いることで、基地局を新設することなく、移動局を配置することのみによって、いずれのサービスエリアからも遠隔地にある移動局の通信路を確保することができる。
【００８６】
図１０（ａ）は、中継局１００１が、基地局１００２のサービスエリア１００３外に位置し発呼する複数の移動局を中継させ基地局１００２と交信させる状況を示している。
【００８７】
この場合、移動局１００４及び移動局１００５は、それぞれに中継局１００１のメッセージ用スロット３０３中の一スロットを割り当てられている。この時、移動局１００４、１００５は、両者ともサービスエリア１００３の外に位置し、中継局１００１と直接交信できる位置にある。
【００８８】
上記実施の形態と同様の手順で、基地局１００２はサービスエリア１００３内の移動局を中継局１００１として選定する。そして移動局１００４、１００５は順に受信待機状態である中継局１００１と同期を取ることにより基地局１００２と交信でき、通信を行うことができる。
【００８９】
図１０（ｂ）は、上記実施の形態の図７に相当する通信フレームの構成図であり、上記図１０（ａ）の場合において、移動局１００４、１００５と基地局１００２の交信が確立され通信が可能となった状態を示している。
【００９０】
図１０（ｂ）の場合のデータの流れは以下の通りである。下りでは、基地局１００２は、移動局１００４へ送信するデータを第五メッセージ用スロットから中継局１００１へ送信し、移動局１００５へ送信するデータを第七メッセージ用スロットから送信する。中継局１００１は第五メッセージ用スロットで受信したデータは第六メッセージ用スロットへ渡し、移動局１００４へ送信する。第七メッセージ用スロットで受信したデータは第八メッセージ用スロットへ渡し、移動局１００５へ送信する。上りでは、移動局１００５はデータを第八メッセージ用スロットを用いて中継局１００１へ送信し、移動局１００４はデータを第六メッセージ用スロットを用いて中継局１００１へ送信する。中継局１００１は第六メッセージ用スロットで受信したデータは次のフレームの第五メッセージ用スロットへ渡し、基地局１００２へ送信する。第八メッセージ用スロットで受信したデータは次のフレームの第七メッセージ用スロットへ渡し、基地局１００２へ送信する。
【００９１】
図１０（ａ）では特に、移動局１００４と移動局１００５の二台が中継局１００１を介して基地局１００２と交信する場合について示しているが、本発明の効果は中継局のメッセージ用スロットに充分な空きがあれば二以上の移動局を一台の中継局で基地局へ中継する場合にも適用できる。
【００９２】
このように移動局を中継局として用いることで、一台のサービスエリア外の移動局を基地局と交信可能にするために一台の移動局が中継局として拘束されることがないため、同じ移動局数でより多くの中継が可能となる。
【００９３】
図１１（ａ）は、中継局１１０１が、基地局１１０２のサービスエリア１１０３外に位置し発呼する複数の移動局を中継させ基地局１００２と交信させる状況を示している。
【００９４】
この場合、中継局１１０１はメッセージ用スロット３０３の一のスロットを二つに分割して中継用とし、移動局１１０４及び移動局１１０５は、それぞれに中継局１１０１のメッセージ用スロット３０３中の一スロットの半分を割り当てられている。この時、移動局１１０４、１１０５は、両者ともサービスエリア１１０３の外に位置し、中継局１１０１と直接交信できる位置にある。
【００９５】
上記実施の形態と同様の手順で、基地局１１０２はサービスエリア１１０３内の移動局を中継局１１０１として選定する。そして移動局１１０４、１１０５は中継局１１０１と同期を取ることにより基地局１１０２と交信でき、通信を行うことができる。
【００９６】
図１１（ｂ）の場合のデータの流れは以下の通りである。下りでは、基地局１１０２は２分割された第五メッセージ用スロットを用いて、前半は移動局１１０４へ送信するデータを、後半は移動局１１０５へ送信するデータを中継局１１０１へ送信する。中継局１１０１は受信したデータを第六メッセージ用スロットへ渡し、前半は移動局１１０４へ、後半は移動局１１０５へ、それぞれ送信する。上りでは、移動局１１０５はデータを第六メッセージ用スロットの後半を用いて中継局１１０１へ送信し、移動局１１０４はデータを第六メッセージ用スロットの前半を用いて中継局１１０１へ送信する。中継局１１０１は受信した第六メッセージ用スロットのデータを次のフレームの第五メッセージ用スロットへ渡し、基地局１１０２へ送信する。
【００９７】
図１１（ａ）では特に、移動局１１０４と移動局１１０５の二台が中継局１１０１を介して基地局１１０２と交信する場合について示しているが、本発明の効果は中継局のメッセージ用スロットの一を２の倍数に分割する場合であれば、一スロット当たり分割した数だけでの移動局を一台の中継局で基地局へ中継する場合にも適用できる。
【００９８】
このように移動局を中継局として用いることで、一台のサービスエリア外の移動局を基地局と交信可能にするために一台の移動局が中継局として拘束されることがないため、同じ移動局数でより多くの中継が可能となる。
【００９９】
図１２は、通信方式に変調・復調にフーリエ逆変換・フーリエ変換を用いるＯＦＤＭ方式を採用することにより、基地局１２０１〜中継局１２０２間及び中継局１２０２〜移動局１２０３間の交信に同じ周波数を用いている状況を示している。
【０１００】
この場合、移動局１２０３は、サービスエリア１２０４内に位置する移動局を中継局１２０２として選定し基地局１２０１と交信する。この時、移動局１２０３は基地局１２０１と直接交信できない位置にあり、また中継局１２０２と直接交信できる位置にある。
【０１０１】
上記実施の形態と同様の手順で、基地局１２０１はサービスエリア１２０４内の移動局を中継局１２０２として選定する。そして移動局１２０３は中継局１２０２と同期を取ることにより基地局１２０１と交信でき、通信を行うことができる。
【０１０２】
図１３（ａ）は、基地局〜中継局間と中継局〜移動局間の通信方式にＯＦＤＭ方式を採用した場合の、基地局・中継局・移動局の送信部の構成を示すブロック図であり、図１３（ｂ）は受信部の構成を示すブロック図である。
【０１０３】
図１３（ａ）のＩ−Ｑマッピング回路１３０１に入った情報信号は、Ｉ信号とＱ信号に２分される。Ｉ信号とＱ信号はそれぞれ並列化部１３０２で並列化される。
【０１０４】
並列化された信号は直交変調器１３０３で直交変調され、加算器１３０４で加算される。そして加算器１３０５で加算されると同時にフレーム・タイミング生成部１３０６の指示する同期タイミングでガードインターバルが付加され出力するフレームが構成される。
【０１０５】
出力信号は、Ｄ／Ａ変換器１３０７でアナログ信号に変換され、低域通過フィルタ１３０８と周波数変換部１３０９と帯域通過フィルタ１３１０を通してからアンテナ１３１１より送信する。
【０１０６】
図１３（ｂ）のアンテナ１３１２で受信した信号は、送信前と逆の順番で帯域通過フィルタ１３１３と周波数変換部１３１４と低域通過フィルタ１３１５の順で通す。
【０１０７】
クロック再生回路１３１６を伴うＡ／Ｄ変換器１３１７でディジタル信号に変換された受信信号は、フレーム・タイミング検出部１３１８の指示するタイミングに基づきガードインターバル除去部１３１９でガードインターバルが取り除かれる。
【０１０８】
そして受信信号は、復調部１３２０で直交検波され、それをフレーム周期期間に相当する期間だけ積分器１３２１で積分される。積分結果は判定部１３２２で最適な出力だけが取り出され、最後に並列−直列変換器１３２３で直列信号に戻して情報信号とする。
【０１０９】
中継局１２０２において、送信信号と受信信号が特定期間ずれていれば、その差を利用して容易に受信信号結果の中から自身の送信信号を除去できる。変調・復調にフーリエ逆変換・フーリエ変換を用いるＯＦＤＭ方式において、フーリエ変換の積分期間を１フレーム期間と設定するならば、送信信号すなわち受信復調信号出力は自ずと受信信号から少なくとも１フレーム遅れる。よってＯＦＤＭ方式を採用することにより、中継局１２０２は受信信号結果から自らの送信信号だけを除去することができるので、基地局１２０１〜中継局１２０２間及び中継局１２０２〜移動局１２０３間の交信に同じ周波数を用いることができ、周波数帯の有効利用が図れる。
【０１１０】
またＯＦＤＭ方式は、マルチパス・フェージングに強いという利点も備えているので都合が良い。
【０１１１】
図１５は、図１２におけるＯＦＤＭ方式を用いて基地局１２０１〜中継局１２０２間及び中継局１２０２〜移動局１２０３間の交信に同じ周波数を用いる場合の、中継局１２０２内部の構成概略を示すブロック図である。
【０１１２】
波形を１シンボル遅延させた信号をＯＦＤＭ方式で送信する場合、受信機系が同時に動作しているとすると、中継局受信入力には、中継すべき受信入力と中継局出力の一部が入り、合成されて中継局の遅延作用を得て中継局出力になる。この状態はＩＩＲ型ディジタルフィルタそのものであり、遅延時間が周期に相当する周波数をヌル周波数とする低域通過型フィルタとなってしまう。
【０１１３】
具体的に図１５を用いて説明すると、送信信号は積分器１３２１による１フレーム期間分の積分処理によって受信信号よりも少なくとも１フレーム期間分遅れる。この時中継局１２０２の受信系が動作していると受信信号には送信信号の一部（図中のＡ）が含まれてしまう。
【０１１４】
そこで、中継局１２０２内部に送信信号減算部１５０１を設け、受信してしまう送信信号（Ａ）に等しい量（−Ａ）を予め減算しておく。これによって、中継局１２０２は、受信してしまった自らの送信信号分を相殺することができ、本来中継すべき信号だけを送受信することができる。
【０１１５】
図１４（ａ）、（ｂ）は、移動局の通信機能を中継のために提供した分及び中継に伴う電力消費分を、利用者への利用料金から軽減することで利用者に対価を払うシステムの構成を示す模式図である。
【０１１６】
図１４（ａ）は、移動局１４０１が中継局１４０２、１４０３を介して基地局１４０４と交信し、通信を行っている状態を示している。基地局１４０４は移動通信加入者交換機１４０５に接続され、更にその先で移動通信中継交換機１４０６、信号中継局１４０７およびサービス制御局１４０８とつながる。
【０１１７】
信号中継局１４０７は、位置情報データベース１４０９とつながり、電源が入っている移動局がどの基地局のサービスエリア内に位置するかを管理している。また、サービス制御局１４０８は、加入者情報データベース１４１０を有し、電話番号の管理や課金を行う。
【０１１８】
次いで図１４（ｂ）を用いて、課金すべき移動局および減免すべき中継局を判断する方法を説明する。
【０１１９】
基地局１４０４から移動通信加入者交換機１４０５へのアップリンクＵａからは、移動局１４０１が通話したい相手局の電話番号「ＡＢＣ−ＤＥＦ−ＧＨＩＪＫＬ」が読み取れなければならない。またそのダウンリンクＤａからは、移動局１４０１の電話番号「０Ａ０−１２３−１２３４５」が読み取れなければならない。
【０１２０】
まず中継局１４０３から基地局１４０４へのアップリンクＵ１からは、相手局電話番号「ＡＢＣ−ＤＥＦ−ＧＨＩＪＫＬ」が読み取れる。また、基地局１４０４から中継局１４０３へのダウンリンクＤ１では、移動局１４０１の電話番号「０Ａ０−１２３−１２３４５」の末尾に延長子「−」を用いて「−２」を付加する。これは中継が二段階存在することを示している。
【０１２１】
「０Ａ０−１２３−１２３４５−２」はダウンリンクにおける間接アドレスであり、基地局１４０４が解読すると、中継局１４０３の実番号「０Ａ０−１２３−２２２２２」と続く中継局１４０２の実番号「０Ａ０−１２３−１１１１１」の２つが含まれていることを読み取ることができる。
【０１２２】
次いで、中継局１４０３と中継局１４０２との間のアップリンクＵ２・ダウンリンクＤ２について説明する。
【０１２３】
アップリンクＵ２からは、相手局電話番号「ＡＢＣ−ＤＥＦ−ＧＨＩＪＫＬ−１」を読み取ることができる。一方、ダウンリンクＤ２からは、移動局１４０１の電話番号「０Ａ０−１２３−１２３４５−１」が読み取れる。両者とも間接アドレスであり、基地局１４０４で解読すると中継局１４０２と中継局１４０３の実番号がわかる。
【０１２４】
次いで中継局１４０２と移動局１４０１との間のアップリンクＵ３・ダウンリンクＤ３について説明する。
【０１２５】
アップリンクＵ３からは、相手局電話番号「ＡＢＣ−ＤＥＦ−ＧＨＩＪＫＬ−２」を読み取ることができる。一方、ダウンリンクＤ３からは、移動局１４０１の電話番号「０Ａ０−１２３−１２３４５」が読み取れる。「ＡＢＣ−ＤＥＦ−ＧＨＩＪＫＬ−２」は間接アドレスであり、基地局１４０４で解読すると中継局１４０２、１４０３の実番号がわかる。
【０１２６】
このように、直接の通信には間接アドレスを用い、中継局となった移動局の実番号は網側の加入者情報データベース１４１０で管理することで、どの移動局が中継局機能を提供したかを網側で把握することで、その利用者への課金を減算できる。
【０１２７】
例えば、中継局機能を提供した移動局には、充電器から供給される電気料金も含め、時間当たりの通話コストの１／１０を対価として支払うものとすると、一日の通話時間が３分×１０回＝３０分の利用者の場合、３００分、つまり一日５時間中継局として提供し利用されれば利用料金の課金が零となる。
【０１２８】
このように金銭面でのインセンティブを用意することで、利用者の移動局をネットワーク網の一部として提供されることが促進でき、事業者は基地局設置などのインフラ整備・投資を抑えながらネットワークの拡大を図ることができる。
【０１２９】
以上説明したように本発明の無線通信システムは、郊外・遠隔地など基地局が充分に配置されておらずいずれの基地局のサービスエリアにも入らないために基地局と直接通信不可能な移動局を、他の移動局を中継局として用いて基地局と通信させることができる。
【０１３０】
また、都市部において建物の陰や内部など電波の谷の部分に位置するので基地局との通信路が確保できない移動局を、他の移動局を中継局として用いて基地局と通信させることができる。
【０１３１】
さらに、基地局のサービスエリア内に位置するにも係わらずその基地局に収容能力を超えるアクセスがあり通信できない移動局を、他の移動局を中継局として用いて近接する他の基地局と通信させることができる。
【０１３２】
また本発明では、利用者の移動局をネットワーク網の一部として利用するため、事業者は基地局設置などのインフラ整備・投資を抑えつつ、移動通信サービスエリアの拡大を図ることができる。
【０１３３】
（実施の形態２）
本実施の形態は、リアルタイム性及び伝送速度向上のために、中継局において、中継すべき情報の送受信を同一フレーム内で受信、送信の順で行えるようにスロット割当を行うものである。
【０１３４】
例えば、図８（ｂ）に示すようなフレーム構成においては、中継局８０６が移動局８０１からデータを受信するスロットの位置と、中継局８０６が基地局８０７に送信するスロットの位置と、では送信スロットの方が１フレーム内において時間的に前に位置するため、移動局８０１から受信した信号を次のフレームの送信スロットまで待ってから基地局８０７に送信することになる。
【０１３５】
図１６は、図８（ａ）と同じ状況において、スロットの割当を受信スロットの方が時間的に前になるようにし、伝送速度向上を図った場合の通信フレーム構成を示す模式図である。
【０１３６】
基地局８０７からの信号を受信した中継局８０６は、受信スロットと同じフレーム内の時間的に後のスロットを用いて移動局８０１に送信する。
【０１３７】
同様に、上り回線においても、移動局８０１からの信号を受信した中継局８０６は、受信スロットと同じフレーム内の時間的に後のスロットを用いて基地局８０７に送信する。
【０１３８】
このように、中継局において上記フレーム構成、すなわち１フレーム内においてデータを受信するスロットの位置をデータを送信するスロットの位置よりも時間的に前に配置することにより、中継局で受信したデータを１フレーム内ですぐに送信することができる。このため、システムにおいて伝送速度の向上を図ることができる。
【０１３９】
なお、本実施の形態に係るフレーム構成は、図１７に示すように、スロットをさらに複数（図１７では２つ）に分割し、その最小時間単位の小スロットで時分割複信する場合にも適用することができる。すなわち、１スロット内においてデータを受信する小スロットの位置をデータを送信する小スロットの位置よりも時間的に前に配置することにより、中継局で受信したデータを１スロット内ですぐに送信することができる。このため、システムにおいて伝送速度の向上を図ることができる。
【０１４０】
更に、本実施の形態に係るフレーム構成は、図１１（ａ）に示す場合にも適用することができ、図１１（ｂ）に示したフレーム構成は、適用後、図１８に示すような構成になる。よって、移動局が２つの場合にも適用できる。
【０１４１】
このように、本実施の形態によれば、中継局において、中継すべき情報の送受信を単位時間、例えば同一フレーム内や同一スロット内で受信、送信の順で行うことにより、中継局における一時的格納が１フレーム分に及ぶことがなく、伝送速度が向上する。
【０１４２】
（実施の形態３）
本実施の形態は、伝送速度向上のために、移動局が中継局として機能する場合の中継機能の高速化のために、移動局が中継局として機能し中継のために受信信号を高速に蓄積する際に、完全な復号処理を行わずに蓄積するようにするものである。
【０１４３】
すなわち、既に図１６から図１８に示したような中継を行う移動局が受信の直後に送信を行わねばならない状況下では、遅延の発生が多い復号部での信号処理が伝送速度高速化の阻害となる。
【０１４４】
本実施の形態では、復号までの処理を行わず、復調、あるいは検波された出力を以て蓄積することによって、中継を行う移動局内での信号処理を低減し、伝送速度の高速化を図るものである。
【０１４５】
以下、図１９から図２２を用いて、本実施の形態に係る移動局１９０１の構成について説明する。本実施の形態に係る移動局１９０１は、ＤＭＡ（ＤｉｒｅｃｔＭｅｍｏｒｙＡｃｃｅｓｓ）を有し、中継局として機能する際には、中継する信号を一時的にＤＭＡをバッファとして利用し保管するものである。
【０１４６】
図１９は、本実施の形態に係る移動局１９０１の概略構成を示す要部ブロック図である。ＭＡＣ／ＤＬＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ／ＤａｔａＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ）１９０２は、無線媒体（Ｍｅｄｉａ）のアクセス制御とデータの受け渡しを制御し、無線回線における情報を有線回線での情報の形態に変換する。ＤＭＡ１９０３は、中継する信号を一時的に蓄積する。ＭＡＣ／ＤＬＣ１９０２の出力である有線回線の情報は、情報インターフェイス部１１３から、例えばイーサネット等を介して、例えばパソコン等に送信される。
【０１４７】
以下、図２０から図２２を用いて、本実施の形態に係る移動局１９０１が中継局として機能する時の一時的な蓄積の方法について説明する。図２０から図２２は、それぞれ一時的に蓄積する情報の種類を変え、信号処理を低減させ、伝送速度の向上を図るものである。
【０１４８】
図２０は、移動局１９０１が中継局として機能する場合において、受信した中継すべき信号を、すべて復調し、更に有線回線での情報形態に変換してから一時的に蓄積する場合の信号の流れを示す。
【０１４９】
受信信号は、送受信部１０７によって受信され、ベースバンド信号に変換され、Ａ／Ｄ変換される。次いで、変復調部１０６によって復調処理が行われ、ＭＡＣ／ＤＬＣ１９０２によって有線回線での情報形態に変換され、有線系データとしてＤＭＡ１９０３によって一時的に蓄積される。
【０１５０】
図２１は、移動局１９０１が中継局として機能する場合において、受信した中継すべき信号を、すべて復調してから一時的に蓄積する場合の信号の流れを示す。
【０１５１】
受信信号は、送受信部１０７によって受信され、ベースバンド信号に変換され、Ａ／Ｄ変換される。次いで、変復調部１０６によって復調処理が行われ、無線回線における復調処理後のデータとしてＤＭＡ１９０３によって一時的に蓄積される。よって、図２１の場合は、図２０の場合より必要な信号処理が低減するため、伝送速度が向上する。
【０１５２】
図２２は、移動局１９０１が中継局として機能する場合において、受信した中継すべき信号を、復調処理を行わずに復調前ベースバンド信号の状態で一時的に蓄積する場合の信号の流れを示す。
【０１５３】
受信信号は、送受信部１０７によって受信され、ベースバンド信号に変換され、Ａ／Ｄ変換される。このＡ／Ｄ変換後のベースバンド信号が、復調処理を行わずに、ＤＭＡ１９０３によって一時的に蓄積される。よって、図２２の場合は、図２１の場合より必要な信号処理が低減するため、伝送速度が向上する。
【０１５４】
このように、本実施の形態によれば、中継局となる移動局が、中継のために一時的に情報を蓄積する際に完全な復調を行わずに蓄積するため、信号処理を低減させることができ、伝送速度が向上する。なお、図２０から図２２までのルートの選択については、伝送速度や伝搬環境などの種々の要因により適宜設定する。
【０１５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基地局装置を増設せずに通信可能エリアを広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成概略を示すブロック図
【図２】上記実施の形態に係る基地局と中継局と移動局の交信状態を説明するための模式図
【図３】上記実施の形態に係る移動局が中継局を介して基地局と通信する時の通信フレームを示す模式図
【図４】上記実施の形態に係る移動局が中継局を介して基地局と通信する時の通信フレームを示す模式図
【図５】上記実施の形態に係る移動局が中継局を介して基地局と通信する時の通信フレームを示す模式図
【図６】上記実施の形態に係る移動局が中継局を介して基地局と通信する時の通信フレームを示す模式図
【図７】上記実施の形態に係る移動局が中継局を介して基地局と通信する時の通信フレームを示す模式図
【図８】（ａ）上記実施の形態に係る移動局が近接する他のサービスエリアの基地局と通信を行う状況を示す模式図
（ｂ）上記実施の形態に係る基地局・中継局・移動局の図８（ａ）時の通信フレームを示す模式図
【図９】（ａ）上記実施の形態に係る移動局が複数の中継局を介して基地局と通信を行う状況を示す模式図
（ｂ）上記実施の形態に係る基地局・中継局・移動局の図９（ａ）時の通信フレームを示す模式図
【図１０】（ａ）上記実施の形態に係る中継局が複数の移動局の送受信データを基地局へ中継する状況を示す模式図
（ｂ）上記実施の形態に係る中継局が図１０（ａ）時に複数の通信スロットを用いる場合の通信フレームを示す模式図
【図１１】（ａ）上記実施の形態に係る中継局が複数の移動局の送受信データを基地局へ中継する状況を示す模式図
（ｂ）上記実施の形態に係る中継局が図１１（ａ）時に一つの通信スロットを分割して用いる場合の通信フレームを示す模式図
【図１２】上記実施の形態に係る基地局〜中継局間及び中継局〜移動局間の交信に同じ周波数を用いる状況を示す模式図
【図１３】（ａ）上記実施の形態に係る基地局・中継局・移動局のＯＦＤＭ方式を採用した場合の送信部の構成を示すブロック図
（ｂ）上記実施の形態に係る基地局・中継局・移動局のＯＦＤＭ方式を採用した場合の受信部の構成を示すブロック図
【図１４】（ａ）上記実施の形態に係る無線通信システム全体の概要を示す模式図
（ｂ）上記実施の形態に係る中継局機能を提供した移動局を管理する方法を示す模式図
【図１５】上記実施の形態に係る中継局内の送信信号減算部の働きを示すブロック図
【図１６】本発明の実施の形態２に係る基地局及び中継局及び移動局の通信フレームを示す模式図
【図１７】上記実施の形態に係る基地局及び中継局及び移動局がスロットを分割して通信する場合の通信フレームを示す模式図
【図１８】上記実施の形態に係る基地局及び中継局及び二つの移動局がスロットを分割して通信する場合の通信フレームを示す模式図
【図１９】本発明の実施の形態３に係る移動局の概略構成を示す要部ブロック図
【図２０】上記実施の形態に係る移動局が中継局として機能する場合の信号の流れを示す模式図
【図２１】上記実施の形態に係る移動局が中継局として機能する場合の信号の流れを示す模式図
【図２２】上記実施の形態に係る移動局が中継局として機能する場合の信号の流れを示す模式図
【符号の説明】
１０１基地局
１０２中継局
１０３移動局
１０６変復調部
１０８アンテナ
３０１アクセス用スロット
３０３メッセージ用スロット
１３０２並列化部
１３０３直交変調器
１３０６フレーム・タイミング生成部
１４１０加入者情報データベース
１５０１送信信号減算部
１９０２ＭＡＣ／ＤＬＣ
１９０３ＤＭＡ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention Mobile station equipment In about The
[0002]
[Prior art]
In a conventional wireless communication terminal device represented by a mobile phone and a multiple access wireless communication method thereof, a mobile station is located in the service area of any base station and communicates directly with the base station.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional apparatus and method, there is a problem that a mobile station in a situation where direct communication with a base station is impossible cannot perform wireless communication.
[0004]
Here, the situation where direct communication is impossible is as follows: 1) Base stations are not sufficiently installed in suburbs, remote areas, etc., and mobile stations do not enter the service area of any base station. 2) Move in urban areas The station is located in the valley of the radio wave, such as behind or inside the building. 3) Even though the mobile station is located in the service area of the base station, the base station does not continue to have access exceeding its capacity. Assume street.
[0005]
Moreover, if the above problem is to be solved by adding a base station apparatus, a large amount of investment is required, resulting in high costs.
[0006]
The present invention has been made in view of such a point, and expands a communicable area without adding a base station apparatus. Mobile station equipment The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is that a mobile station that is not capable of direct wireless communication with a base station uses another mobile station as a relay station to communicate with the base station.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The mobile station apparatus according to the first aspect of the present invention comprises: a transmitting / receiving unit that performs direct wireless communication with a base station apparatus; and a direct communication with another mobile station apparatus located outside a communication area of the base station apparatus. Relay data transmission and reception between the device and the other mobile station device; Relaying data transmission / reception between a plurality of other mobile station apparatuses and the base station apparatus at the same time by dividing and using the same communication slot And a relay transmission / reception means.
[0044]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0045]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a radio communication system according to the present embodiment. This system includes a base station 101, a relay station 102 located within the service area of the base station 101, and a mobile station 103 located outside the service area of the base station 101.
[0046]
The base station 101 includes a line interface 104 connected to a communication line, a division multiple access connection unit 105, a modulation / demodulation unit 106, a transmission / reception unit 107, an antenna 108, a bus 109 and a control unit 110 for controlling them, and a control. The memory unit 111 connected to the unit 110 and the call control unit 112 are included.
[0047]
The relay station 102 and the mobile station 103 have the same configuration as the base station 101. However, the line interface 104 is replaced with an information interface 113 for inputting and outputting voice and the like.
[0048]
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the communication state of the base station, the relay station, and the mobile station.
The mobile station 201 is located at a position where it cannot communicate directly with the base station 202, that is, outside the service area 203 of the base station 202. The relay station 204 is a mobile station that is located in the service area 203 of the base station 202 and that can communicate with the mobile station 201.
[0049]
Hereinafter, the operation until the mobile station 201 in FIG. 2 communicates with the base station 202 and becomes communicable will be described with reference to FIGS.
[0050]
FIG. 3 to FIG. 7 are schematic diagrams showing communication until a line is established between the base station 202 and the mobile station 201 via the relay station 204 using a communication frame using the TDMA system as an example.
[0051]
First, the configuration of the communication frame used in FIGS. 3 to 7 will be described with reference to FIG.
[0052]
As an example, the frame includes an access slot 301 composed of two slots, a control slot 302 composed of four slots, and a message slot 303 composed of nine slots. In FIG. 3, the uplink and downlink are divided for each frame for simplicity.
[0053]
The access channel is transmitted from the access slot 301 by the transmission / reception unit 107. The mobile station can receive this access channel and synchronize between the base station frame timing and the mobile station frame timing.
[0054]
The message slot 303 contains data to be communicated, and one slot is assigned to one mobile station. That is, the number of message slots 303 of the base station 202 represents the number of mobile stations that can be used simultaneously in the service area of the base station, that is, the user capacity.
[0055]
Next, the operation until the mobile station 201 can communicate with the base station 202 via the relay station 204 will be described using FIGS. 3 to 7 in order.
[0056]
FIG. 3 shows a state in which the mobile station 204 is trying to synchronize with the base station 202 to establish as a relay station for the base station 202.
[0057]
A mobile station that is a candidate for a relay station becomes a candidate only when the owner of the mobile station acknowledges that it becomes a relay station. For example, in addition to the switch that is in a reception standby state in the mobile station, a switch for determining whether or not to become a relay station is provided so that the base station recognizes the position of the person who wants to provide the relay station function. .
[0058]
When functioning as a relay station, the device is in a transmitting / receiving state and consumes considerable power, so it is expected that the mobile station will be operated by a charger at home or in a car while being provided as a relay station. Is done.
[0059]
Next, as shown in FIG. 3, the transmission / reception unit 107 of the base station 202 transmits an access channel using the access slot 301 to a mobile station that is located in the service area 203 and is in a reception standby state as a relay station candidate. Informs the beginning of the frame. Also, the relay station candidate mobile station synchronizes its own frame with the frame of the base station 202 based on this.
[0060]
Next, FIG. 4 shows a state in which the base station 202 establishes synchronization with one mobile station candidate relay station in the service area 203.
[0061]
The relay station 204 synchronized with the base station 202 requests slot assignment from the access slot 301 to the base station 202, and the transmission / reception unit 107 of the base station 202 uses the control slot 302 to assign the assigned slot to the relay station 204. To instruct.
[0062]
FIG. 4 shows a state in which the base station 202 and the relay station 204 communicate with each other using the seventh message slot, which is an unused slot, as an example. A mobile station established as a relay station enters a reception standby state.
[0063]
FIG. 5 shows a state where the relay station 204 has received a call from the mobile station 201 located outside the service area 203. A call from the mobile station 201 is made from an access slot and a message slot.
[0064]
Next, FIG. 6 shows that the relay station 204 performs frame synchronization with the mobile station 201.
[0065]
The mobile station 201 is in a reception standby state after calling. The transmission / reception unit 107 of the relay station 204 transmits an access channel from the access slot 301 to notify the mobile station 201 of the head of its own frame. Based on this, the mobile station 201 synchronizes frames with the mobile station 201 and the relay station 204.
[0066]
The relay station 204 transmits the received call of the mobile station 201 to the base station 202 using the access slot and the message slot.
[0067]
FIG. 7 shows that the relay station 204 establishes frame synchronization with the mobile station 201, allocates empty slots, and establishes synchronization.
[0068]
The mobile station 201 synchronized with the relay station 204 requests slot assignment from the access slot 301 to the relay station 204, and the transmission / reception unit 107 of the relay station 204 assigns the slot assigned using the control slot 302 to the mobile station 201. To instruct.
[0069]
FIG. 7 shows a case where an eighth message slot adjacent to the seventh message slot is allocated.
[0070]
As described above, the frame synchronization between the mobile station 201 and the base station 202 is established via the relay station 204, and communication is enabled. In communication after establishment of synchronization, as shown in FIG. 7, in the downlink, the base station 202 transmits to the relay station 204 using the slot assigned to the relay station 204, and the relay station 204 that receives it transmits to the mobile station 201. It transmits to the mobile station 201 using the allocated slot. On the uphill, follow the exact opposite route.
[0071]
In the description of the above embodiment, the case where the mobile station 201 that makes a call is located outside the service area 203 of the base station 202 and the mobile station located within the service area 203 is selected and used as the relay station 204 has been described. In the above-described embodiment, the relay station 204 uses one message slot 303 for relay, and one relay destination mobile station is assigned to one slot. However, the effects of the present invention can also be applied to the case described below with reference to FIGS. Hereinafter, it explains in full detail in order using drawings.
[0072]
FIG. 8A shows a situation in which communication is not possible even though the mobile station 801 that makes a call is within the service area 803 of the base station 802.
[0073]
In this case, the mobile station 801 selects a mobile station in another adjacent service area 805 as the relay station 806, communicates with the base station 807 in the other adjacent service area 805, and performs communication. At this time, the base station 807 has sufficient capacity, and the relay station 806 is in a position where it can communicate directly with the mobile station 801.
[0074]
The base station 807 selects a mobile station in the service area 805 as the relay station 807 in the same procedure as in the above embodiment. The mobile station 801 can communicate with the base station 807 by synchronizing with the relay station 806, and can communicate.
[0075]
FIG. 8B is a configuration diagram of a communication frame corresponding to FIG. 7 of the above embodiment. In the case of FIG. 8A, communication between the mobile station 801 and the base station 807 is established and communication is possible. This shows the state.
[0076]
The flow of data to be communicated in the case of FIG. 8B is as follows. In downlink, the base station 807 transmits data to the relay station 806 using the seventh message slot. The relay station 806 passes the received data to the eighth message slot in the same frame and transmits it to the mobile station 801. In the uplink, the mobile station 801 transmits to the relay station 806 using the eighth message slot. The relay station 806 passes the received data to the seventh message slot of the next frame and transmits it to the base station 807.
[0077]
FIG. 8B differs from FIG. 7 in that the mobile station 801 that makes a call is located in a service area 803 of a base station 802 that is different from the base station 807 with which it communicates.
[0078]
By using a mobile station as a relay station in this way, a base with sufficient capacity in close proximity in a service area where access is concentrated in place and time, such as waiting, without increasing the capacity of the base station or establishing a new base station The station can be used effectively and the communication path of the mobile station can be secured.
[0079]
FIG. 9A shows a situation where a mobile station 901 that makes a call is located so far as to be unable to directly communicate with a mobile station 904 that is located in the service area 903 of the base station 902 and can be a relay station.
[0080]
In this case, the mobile station 901 selects a mobile station located outside the service area 903 as the relay station 905 and communicates with the base station 902. At this time, the relay station 905 is located in the service area 903 and is in a position where it can directly communicate with the mobile station 904 that can be a relay station, and in a position where it can directly communicate with the mobile station 901.
[0081]
The base station 902 selects a mobile station in the service area 903 as the relay station 904 in the same procedure as in the above embodiment. Next, the relay station 904 selects a mobile station outside the service area 903 as the relay station 905. The mobile station 901 can communicate with the base station 902 by sequentially synchronizing with the relay stations 904 and 905, and can communicate.
[0082]
FIG. 9B is a configuration diagram of a communication frame corresponding to FIG. 7 of the above embodiment. In the case of FIG. 9A, communication between the mobile station 901 and the base station 902 is established and communication is possible. This shows the state.
[0083]
The flow of data in the case of FIG. 9B is as follows. In downlink, the base station 902 transmits to the relay station 904 using the seventh message slot. The relay station 904 passes the received data to the eighth message slot of the same frame and transmits it to the relay station 905. The relay station 905 passes the received data to the sixth message slot of the next frame and transmits it to the mobile station 901. In the uplink, the mobile station 901 transmits data to the relay station 905 using the sixth message slot. The relay station 905 passes the received data to the eighth message slot of the same frame and transmits it to the relay station 904. The relay station 904 passes the received data to the seventh message slot of the next frame and transmits it to the base station 902.
[0084]
FIG. 9A shows the case where two mobile stations, relay stations 904 and 905, are used, but the effect of the present invention can also be applied to a case where two or more relay stations are used.
[0085]
In this way, by using a mobile station as a relay station, it is possible to secure a communication path for a mobile station that is remote from any service area by simply placing the mobile station without newly establishing a base station. it can.
[0086]
FIG. 10A shows a situation in which the relay station 1001 relays a plurality of mobile stations that are located outside the service area 1003 of the base station 1002 and make calls to communicate with the base station 1002.
[0087]
In this case, each of the mobile station 1004 and the mobile station 1005 is assigned one slot in the message slot 303 of the relay station 1001. At this time, the mobile stations 1004 and 1005 are both located outside the service area 1003 and are in a position where they can directly communicate with the relay station 1001.
[0088]
The base station 1002 selects a mobile station in the service area 1003 as the relay station 1001 in the same procedure as in the above embodiment. The mobile stations 1004 and 1005 can communicate with the base station 1002 and communicate with each other by synchronizing with the relay station 1001 that is in a reception standby state.
[0089]
FIG. 10B is a configuration diagram of a communication frame corresponding to FIG. 7 in the above embodiment. In the case of FIG. 10A, communication between the mobile stations 1004 and 1005 and the base station 1002 is established and communication is performed. Indicates a state where is possible.
[0090]
The data flow in the case of FIG. 10B is as follows. In downlink, the base station 1002 transmits data to be transmitted to the mobile station 1004 from the fifth message slot to the relay station 1001, and transmits data to be transmitted to the mobile station 1005 from the seventh message slot. The relay station 1001 passes the data received in the fifth message slot to the sixth message slot and transmits it to the mobile station 1004. The data received in the seventh message slot is transferred to the eighth message slot and transmitted to the mobile station 1005. In the uplink, the mobile station 1005 transmits data to the relay station 1001 using the eighth message slot, and the mobile station 1004 transmits data to the relay station 1001 using the sixth message slot. The relay station 1001 passes the data received in the sixth message slot to the fifth message slot of the next frame and transmits it to the base station 1002. The data received in the eighth message slot is transferred to the seventh message slot of the next frame and transmitted to the base station 1002.
[0091]
In particular, FIG. 10A shows a case where two of the mobile station 1004 and the mobile station 1005 communicate with the base station 1002 via the relay station 1001, but the effect of the present invention is the message slot of the relay station. If there is sufficient space, the present invention can also be applied to a case where two or more mobile stations are relayed to a base station by a single relay station.
[0092]
By using a mobile station as a relay station in this way, one mobile station is not restrained as a relay station so that a mobile station outside one service area can communicate with a base station. More relays are possible with the number of mobile stations.
[0093]
FIG. 11A shows a situation in which the relay station 1101 relays a plurality of mobile stations that are located outside the service area 1103 of the base station 1102 and make calls to communicate with the base station 1002.
[0094]
In this case, the relay station 1101 divides one slot of the message slot 303 into two for relay, and the mobile station 1104 and the mobile station 1105 each have one slot in the message slot 303 of the relay station 1101. Half allocated. At this time, the mobile stations 1104 and 1105 are both located outside the service area 1103 and are in a position where they can directly communicate with the relay station 1101.
[0095]
The base station 1102 selects a mobile station in the service area 1103 as the relay station 1101 in the same procedure as in the above embodiment. The mobile stations 1104 and 1105 can communicate with the base station 1102 by communicating with the relay station 1101 and can communicate with each other.
[0096]
The flow of data in the case of FIG. 11B is as follows. In the downlink, the base station 1102 transmits data to be transmitted to the mobile station 1104 in the first half and data to be transmitted to the mobile station 1105 in the second half to the relay station 1101 using the fifth message slot divided into two. The relay station 1101 passes the received data to the sixth message slot, and transmits the first half to the mobile station 1104 and the second half to the mobile station 1105. In uplink, the mobile station 1105 transmits data to the relay station 1101 using the second half of the sixth message slot, and the mobile station 1104 transmits data to the relay station 1101 using the first half of the sixth message slot. The relay station 1101 passes the received data of the sixth message slot to the fifth message slot of the next frame and transmits it to the base station 1102.
[0097]
In particular, FIG. 11 (a) shows a case where two of the mobile station 1104 and the mobile station 1105 communicate with the base station 1102 via the relay station 1101, but the effect of the present invention is the effect of the message slot of the relay station. If one is divided into multiples of two, the present invention can also be applied to a case where a mobile station with only one number divided per slot is relayed to a base station by one relay station.
[0098]
By using a mobile station as a relay station in this way, one mobile station is not restrained as a relay station so that a mobile station outside one service area can communicate with a base station. More relays are possible with the number of mobile stations.
[0099]
FIG. 12 shows that the same frequency is used for communication between the base station 1201 and the relay station 1202 and between the relay station 1202 and the mobile station 1203 by adopting an OFDM system that uses inverse Fourier transform / Fourier transform for modulation / demodulation. It shows the situation in use.
[0100]
In this case, the mobile station 1203 selects a mobile station located in the service area 1204 as the relay station 1202 and communicates with the base station 1201. At this time, the mobile station 1203 is in a position where it cannot communicate directly with the base station 1201 and is in a position where it can communicate directly with the relay station 1202.
[0101]
The base station 1201 selects a mobile station in the service area 1204 as the relay station 1202 in the same procedure as in the above embodiment. The mobile station 1203 can communicate with the base station 1201 by synchronizing with the relay station 1202 and can communicate with it.
[0102]
FIG. 13 (a) is a block diagram showing the configuration of the transmission unit of the base station / relay station / mobile station when the OFDM method is adopted as the communication method between the base station / relay station and between the relay station / mobile station. FIG. 13B is a block diagram showing the configuration of the receiving unit.
[0103]
The information signal that has entered the IQ mapping circuit 1301 in FIG. 13A is divided into two parts, an I signal and a Q signal. The I signal and the Q signal are parallelized by the parallelizing unit 1302, respectively.
[0104]
The parallel signals are orthogonally modulated by the orthogonal modulator 1303 and added by the adder 1304. At the same time as the addition by the adder 1305, a guard interval is added at the synchronization timing indicated by the frame timing generation unit 1306, and a frame is output.
[0105]
The output signal is converted into an analog signal by the D / A converter 1307 and transmitted from the antenna 1311 through the low-pass filter 1308, the frequency converter 1309, and the band-pass filter 1310.
[0106]
The signal received by the antenna 1312 in FIG. 13B is passed through the band-pass filter 1313, the frequency converter 1314, and the low-pass filter 1315 in the reverse order to that before transmission.
[0107]
The guard interval removing unit 1319 removes the guard interval of the received signal converted into the digital signal by the A / D converter 1317 accompanied with the clock recovery circuit 1316 based on the timing indicated by the frame timing detecting unit 1318.
[0108]
The received signal is quadrature detected by the demodulator 1320 and integrated by the integrator 1321 for a period corresponding to the frame period. Only an optimum output is extracted from the integration unit 1322 as an integration result, and finally converted into a serial signal by a parallel-serial converter 1323 to be an information signal.
[0109]
In relay station 1202, if the transmission signal and the reception signal are shifted from each other for a specific period, the transmission signal can be easily removed from the reception signal result using the difference. In the OFDM system that uses inverse Fourier transform / Fourier transform for modulation / demodulation, if the integration period of Fourier transform is set to one frame period, the transmission signal, that is, the received demodulated signal output is naturally delayed by at least one frame from the reception signal. Therefore, by adopting the OFDM system, the relay station 1202 can remove only its own transmission signal from the received signal result, so that communication between the base station 1201 and the relay station 1202 and between the relay station 1202 and the mobile station 1203 is possible. The same frequency can be used, and the frequency band can be effectively used.
[0110]
The OFDM method is advantageous because it has an advantage of being resistant to multipath fading.
[0111]
FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration inside relay station 1202 when the same frequency is used for communication between base station 1201 and relay station 1202 and between relay station 1202 and mobile station 1203 using the OFDM scheme in FIG. It is.
[0112]
When transmitting a signal with a waveform delayed by one symbol in the OFDM system, assuming that the receiver system is operating simultaneously, the relay station reception input includes a reception input to be relayed and a part of the relay station output, It is combined to obtain the delay effect of the relay station and becomes the relay station output. This state is the IIR type digital filter itself, and becomes a low-pass type filter in which the frequency corresponding to the period of the delay time is the null frequency.
[0113]
Specifically, referring to FIG. 15, the transmission signal is delayed by at least one frame period from the reception signal by the integration process for one frame period by the integrator 1321. At this time, if the reception system of relay station 1202 is operating, a part of the transmission signal (A in the figure) is included in the reception signal.
[0114]
Therefore, a transmission signal subtraction unit 1501 is provided inside the relay station 1202, and an amount (-A) equal to the transmission signal (A) that is received is subtracted in advance. As a result, the relay station 1202 can cancel the received transmission signal, and can transmit and receive only the signal that should be relayed.
[0115]
14 (a) and 14 (b) pay the user by reducing the amount of power provided for relaying the communication function of the mobile station for relaying and the usage fee to the user. It is a schematic diagram which shows the structure of a system.
[0116]
FIG. 14A shows a state where the mobile station 1401 communicates with the base station 1404 via the relay stations 1402 and 1403 and performs communication. The base station 1404 is connected to the mobile communication subscriber switch 1405 and further connected to the mobile communication relay switch 1406, the signal relay station 1407, and the service control station 1408.
[0117]
The signal relay station 1407 is connected to the position information database 1409 and manages in which service area of the base station the powered-on mobile station is located. The service control station 1408 has a subscriber information database 1410, and manages telephone numbers and charges.
[0118]
Next, a method for determining a mobile station to be charged and a relay station to be exempted will be described with reference to FIG.
[0119]
From the uplink Ua from the base station 1404 to the mobile communication subscriber exchange 1405, the telephone number “ABC-DEF-GHIJKL” of the opposite station that the mobile station 1401 wishes to talk to must be read. In addition, the telephone number “0A0-123-12345” of the mobile station 1401 must be read from the downlink Da.
[0120]
First, from the uplink U1 from the relay station 1403 to the base station 1404, the partner station telephone number “ABC-DEF-GHIJKL” can be read. In the downlink D1 from the base station 1404 to the relay station 1403, “-2” is added to the end of the telephone number “0A0-123-12345” of the mobile station 1401 using an extension “-”. This indicates that there are two stages of relaying.
[0121]
“0A0-123-12345-2” is an indirect address in the downlink, and when the base station 1404 decodes, the real number “0A0-123-22222” of the relay station 1403 and the real number “0A0-123” of the relay station 1402 that follows. -11111 "can be read.
[0122]
Next, uplink U2 and downlink D2 between relay station 1403 and relay station 1402 will be described.
[0123]
From the uplink U2, the partner station telephone number “ABC-DEF-GHIJKL-1” can be read. On the other hand, the telephone number “0A0-123-12345-1” of the mobile station 1401 can be read from the downlink D2. Both are indirect addresses, and when decoded by the base station 1404, the real numbers of the relay station 1402 and the relay station 1403 are known.
[0124]
Next, the uplink U3 / downlink D3 between the relay station 1402 and the mobile station 1401 will be described.
[0125]
From the uplink U3, the partner station telephone number “ABC-DEF-GHIJKL-2” can be read. On the other hand, the telephone number “0A0-123-12345” of the mobile station 1401 can be read from the downlink D3. “ABC-DEF-GHIJKL-2” is an indirect address, and when it is decoded by the base station 1404, the real numbers of the relay stations 1402 and 1403 are known.
[0126]
In this way, an indirect address is used for direct communication, and the real number of the mobile station that became the relay station is managed by the subscriber information database 1410 on the network side, which mobile station provided the relay station function. By grasping this on the network side, the charge to the user can be subtracted.
[0127]
For example, if the mobile station that provided the relay station function is paid for 1/10 of the call cost per hour including the electricity charge supplied from the charger, the call time per day is 3 minutes × In the case of a user who has 10 times = 30 minutes, if the user is provided and used as a relay station for 300 minutes, that is, 5 hours a day, the charge for the usage fee becomes zero.
[0128]
By providing financial incentives in this way, it is possible to promote the provision of users' mobile stations as part of the network network, and operators can reduce network development while reducing infrastructure development and investment such as base station installation. Can be expanded.
[0129]
As described above, the wireless communication system of the present invention is a mobile that cannot directly communicate with a base station because base stations such as suburbs and remote areas are not sufficiently arranged and do not enter the service area of any base station. The station can communicate with the base station using other mobile stations as relay stations.
[0130]
In urban areas, mobile stations that are located in the valleys of radio waves, such as behind or inside buildings, can communicate with the base station using other mobile stations as relay stations. it can.
[0131]
Furthermore, a mobile station that is located within the service area of the base station but cannot access the base station because it has access exceeding capacity is communicated with another base station in the vicinity using another mobile station as a relay station. Can be made.
[0132]
In the present invention, since the user's mobile station is used as a part of the network, the operator can expand the mobile communication service area while suppressing infrastructure development / investment such as base station installation.
[0133]
(Embodiment 2)
In this embodiment, in order to improve real-time performance and transmission speed, slot assignment is performed in a relay station so that transmission / reception of information to be relayed can be performed in the order of reception and transmission within the same frame.
[0134]
For example, in the frame configuration as shown in FIG. 8B, transmission is performed between the position of the slot where the relay station 806 receives data from the mobile station 801 and the position of the slot where the relay station 806 transmits to the base station 807. Since the slot is positioned earlier in time within one frame, the signal received from the mobile station 801 is transmitted to the base station 807 after waiting for the transmission slot of the next frame.
[0135]
FIG. 16 is a schematic diagram showing a communication frame configuration in the case where the slot allocation is preceded in time by the receiving slot in the same situation as in FIG. 8A to improve the transmission rate.
[0136]
The relay station 806 that has received the signal from the base station 807 transmits the signal to the mobile station 801 using a slot that is later in time in the same frame as the reception slot.
[0137]
Similarly, also in the uplink, the relay station 806 that has received the signal from the mobile station 801 transmits to the base station 807 using a later slot in the same frame as the reception slot.
[0138]
In this way, the data received at the relay station can be obtained by arranging the frame configuration at the relay station, that is, the position of the slot for receiving data within one frame before the position of the slot for transmitting data. It can be transmitted immediately within one frame. For this reason, the transmission rate can be improved in the system.
[0139]
As shown in FIG. 17, the frame configuration according to the present embodiment further divides a slot into a plurality of slots (two in FIG. 17), and also performs time division duplexing with a small slot of the minimum time unit. Can be applied. That is, by arranging the position of the small slot for receiving data in one slot before the position of the small slot for transmitting data, the data received by the relay station is immediately transmitted in one slot. be able to. For this reason, the transmission rate can be improved in the system.
[0140]
Furthermore, the frame configuration according to the present embodiment can also be applied to the case shown in FIG. 11A, and the frame configuration shown in FIG. become. Therefore, the present invention can be applied to the case where there are two mobile stations.
[0141]
As described above, according to the present embodiment, the relay station transmits and receives information to be relayed in unit time, for example, in the same frame or in the same slot in the order of reception and transmission, thereby temporarily The storage does not extend for one frame, and the transmission speed is improved.
[0142]
(Embodiment 3)
In this embodiment, in order to increase the transmission speed, the mobile station functions as a relay station and stores received signals at high speed for relaying in order to speed up the relay function when the mobile station functions as a relay station. In this case, the data is stored without performing a complete decoding process.
[0143]
That is, in a situation where a mobile station that performs relay as already shown in FIG. 16 to FIG. 18 must perform transmission immediately after reception, signal processing in a decoding unit with a large amount of delay hinders increase in transmission speed. It becomes.
[0144]
In the present embodiment, the processing up to decoding is not performed, and the demodulated or detected output is accumulated, thereby reducing signal processing in the mobile station that performs relaying and increasing the transmission speed. .
[0145]
Hereinafter, the configuration of mobile station 1901 according to the present embodiment will be described using FIG. 19 to FIG. The mobile station 1901 according to the present embodiment has a DMA (Direct Memory Access), and when it functions as a relay station, it temporarily stores a signal to be relayed by using the DMA as a buffer.
[0146]
FIG. 19 is a principal block diagram showing a schematic configuration of mobile station 1901 according to the present embodiment. A MAC / DLC (Media Access Control / Data Link Control) 1902 controls access control and data transfer of a wireless medium (Media), and converts information on the wireless line into a form of information on a wired line. The DMA 1903 temporarily accumulates signals to be relayed. The information of the wired line that is the output of the MAC / DLC 1902 is transmitted from the information interface unit 113 to, for example, a personal computer or the like via Ethernet or the like.
[0147]
Hereinafter, a temporary storage method when mobile station 1901 according to the present embodiment functions as a relay station will be described using FIG. 20 to FIG. 20 to 22 each change the type of information temporarily stored, reduce signal processing, and improve the transmission rate.
[0148]
FIG. 20 shows a signal flow when the mobile station 1901 functions as a relay station, and all received signals to be relayed are demodulated and further converted into an information form on a wired line and temporarily stored. Indicates.
[0149]
The received signal is received by the transmission / reception unit 107, converted into a baseband signal, and A / D converted. Next, demodulation processing is performed by the modem unit 106, converted into an information form on a wired line by the MAC / DLC 1902, and temporarily stored as DMA data by the DMA 1903.
[0150]
FIG. 21 shows the signal flow when the mobile station 1901 functions as a relay station and the received signal to be relayed is demodulated and temporarily stored.
[0151]
The received signal is received by the transmission / reception unit 107, converted into a baseband signal, and A / D converted. Next, demodulation processing is performed by the modem unit 106, and data is temporarily stored by the DMA 1903 as data after demodulation processing in the wireless channel. Therefore, in the case of FIG. 21, the necessary signal processing is reduced compared to the case of FIG.
[0152]
FIG. 22 shows a signal flow when the mobile station 1901 functions as a relay station and the received signal to be relayed is temporarily accumulated in the state of a baseband signal before demodulation without performing demodulation processing. .
[0153]
The received signal is received by the transmission / reception unit 107, converted into a baseband signal, and A / D converted. The baseband signal after A / D conversion is temporarily accumulated by the DMA 1903 without performing demodulation processing. Therefore, in the case of FIG. 22, the required signal processing is reduced compared to the case of FIG.
[0154]
As described above, according to the present embodiment, when a mobile station serving as a relay station temporarily stores information for relaying without performing full demodulation, signal processing is reduced. Transmission speed is improved. Note that the route selection from FIG. 20 to FIG. 22 is appropriately set depending on various factors such as transmission speed and propagation environment.
[0155]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a communicable area can be expanded without adding a base station apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a wireless communication system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a communication state of a base station, a relay station, and a mobile station according to the above embodiment
FIG. 3 is a schematic diagram showing a communication frame when the mobile station according to the embodiment communicates with the base station via the relay station.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a communication frame when the mobile station according to the embodiment communicates with the base station via the relay station.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a communication frame when the mobile station according to the embodiment communicates with a base station via a relay station.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a communication frame when the mobile station according to the above embodiment communicates with a base station via a relay station.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a communication frame when the mobile station according to the above embodiment communicates with a base station via a relay station.
FIG. 8A is a schematic diagram showing a situation in which a mobile station according to the above embodiment communicates with base stations in other service areas in the vicinity.
(B) Schematic diagram showing a communication frame at the time of FIG. 8 (a) of the base station / relay station / mobile station according to the above embodiment.
FIG. 9A is a schematic diagram illustrating a situation in which the mobile station according to the above embodiment communicates with a base station via a plurality of relay stations.
(B) Schematic diagram showing a communication frame at the time of FIG. 9A of the base station / relay station / mobile station according to the above embodiment.
FIG. 10A is a schematic diagram showing a situation in which the relay station according to the embodiment relays transmission / reception data of a plurality of mobile stations to a base station.
(B) Schematic diagram showing a communication frame when the relay station according to the above embodiment uses a plurality of communication slots in FIG.
11A is a schematic diagram showing a situation in which the relay station according to the embodiment relays transmission / reception data of a plurality of mobile stations to a base station. FIG.
(B) Schematic diagram showing a communication frame when the relay station according to the above embodiment divides and uses one communication slot in FIG.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a situation in which the same frequency is used for communication between the base station and the relay station and between the relay station and the mobile station according to the embodiment.
FIG. 13A is a block diagram showing a configuration of a transmission unit when the OFDM scheme of the base station / relay station / mobile station according to the embodiment is adopted.
(B) A block diagram showing a configuration of a receiving unit when the OFDM scheme of the base station / relay station / mobile station according to the above embodiment is adopted.
FIG. 14A is a schematic diagram showing an overview of the entire wireless communication system according to the embodiment.
(B) Schematic diagram showing a method for managing a mobile station that has provided the relay station function according to the above embodiment
FIG. 15 is a block diagram showing the operation of the transmission signal subtraction unit in the relay station according to the embodiment.
FIG. 16 is a schematic diagram showing communication frames of a base station, a relay station, and a mobile station according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 17 is a schematic diagram showing a communication frame when the base station, the relay station, and the mobile station according to the embodiment perform communication by dividing a slot.
FIG. 18 is a schematic diagram showing a communication frame when a base station, a relay station, and two mobile stations according to the above embodiment communicate by dividing a slot.
FIG. 19 is a principal block diagram showing a schematic configuration of a mobile station according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a schematic diagram showing a signal flow when the mobile station according to the above embodiment functions as a relay station;
FIG. 21 is a schematic diagram showing a signal flow when the mobile station according to the above embodiment functions as a relay station;
FIG. 22 is a schematic diagram showing a signal flow when the mobile station according to the above embodiment functions as a relay station;
[Explanation of symbols]
101 base station
102 Relay station
103 Mobile station
106 modem
108 Antenna
301 Access slot
303 Message slot
1302 Parallelization unit
1303 Quadrature modulator
1306 Frame timing generator
1410 Subscriber information database
1501 Transmission signal subtraction unit
1902 MAC / DLC
1903 DMA

Claims

Transmission / reception means for performing direct wireless communication with the base station apparatus, relay of data transmission / reception between the base station apparatus and the other mobile station apparatus by directly communicating with another mobile station apparatus located outside the communication area of the base station apparatus And a relay transmission / reception unit that relays data transmission / reception between the plurality of other mobile station devices and the base station device at the same time by using the same communication slot in a divided manner. .

It said relay receiving means, first, after establishing the base station and the frame synchronization, claim 1 Symbol placing mobile station apparatus, wherein the frame synchronization of the other mobile stations.

3. The mobile station apparatus according to claim 2 , wherein the relay transmitting / receiving means establishes frame synchronization by detecting a pattern of an access slot provided in each communication frame.

2. The relay transmission / reception unit assigns a slot so that a communication slot for receiving relay data is provided before a communication slot for transmitting relay data within a specific unit time. Item 4. The mobile station device according to any one of Items 3 to 4.

The mobile station apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the relay transmission / reception means transmits / receives relay data within the same divided communication slot.

The relay transmission / reception means includes a storage unit that stores the relay data between reception and transmission of the relay data, and the storage unit receives the relay that has been converted into an information format that is received and transmitted / received via a wired line mobile station apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that for storing data.

The relay transmission / reception unit has a storage unit that stores the relay data between reception and transmission of relay data, and the storage unit stores received and demodulated relay data. The mobile station apparatus in any one of Claims 1-6 .

The relay transmission / reception unit has a storage unit that stores the relay data between reception and transmission of the relay data, and the storage unit stores the relay data that has been received and converted into a baseband signal. mobile station apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in.