JP2011049784A - 無線通信システムおよび通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の基地局に対する、チャネルの確立の集中を緩和する無線通信システムを得ること。
【解決手段】本発明は、外部ネットワークに接続された基地局３，４、当該外部ネットワーク経由で他の通信装置と通信する端末局１、および基地局３，４と端末局１との間で信号を中継する中継局２、により構成された無線通信システムであって、中継局２のチャネルの確立先の基地局を、複数の基地局３，４それぞれにおける無線リソースの利用状況に応じて可変とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線基地局、無線端末局（移動局）、およびこれらの無線基地局と無線端末局との間で信号を中継する無線中継局からなる無線通信システム、および通信装置に関する。

無線通信システムにおいて、基地局および中継局を有し、中継局が、基地局と端末局の間で送受信される信号を、必要に応じて中継伝送を行うことで、基地局と端末局が通信を行う際の送信電力を低減する技術の検討が、近年、移動体通信分野においても盛んに行われている。このような技術は、たとえば下記非特許文献１に記載されている。

３ＧＰＰ ＴＲ ３６．８１４ Ｖ１．２．０(２００９−０６)，"９ Ｒｅｌａｙｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ"

上記非特許文献１に記載された技術などを適用した従来の無線通信システムでは、中継局は、チャネルを確立する基地局を最も伝送距離の近い基地局に限定しているので、特定の基地局にチャネルの確立を行う端末局および中継局が増加すると、当該基地局における無線リソースが逼迫してチャネルを確立している端末局および中継局の各スループットが低下する場合に、システム全体としてみた場合のスループットの低下に寄与する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、中継局が最も伝送距離の近い基地局に限定することなく、各基地局の周波数利用状況に応じて、中継局がチャネルを確立する基地局を可変とする無線通信システムを実現するものである。

また、近年、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に代表されるように、周波数利用繰り返しを行わない無線通信システムが検討されている。このような無線通信システムにおいては、セル間の干渉が大きくなるため、干渉緩和が重要な課題である。本発明では、中継局がチャネルを確立する基地局を可変とする場合に、周波数利用繰り返しを行わない無線通信システムにおいても干渉緩和を実現する。

また、複数の基地局に対して中継局がチャネルを確立する場合には、中継局において適切な無線リソース割り当てを行わないと、ネットワーク側でのデータ合成の必要が生じたり、スループットのロスが存在する課題もある。本発明では、中継局がチャネルを確立する基地局を複数とする場合における、適切な無線リソース割り当てに関しても言及する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、外部ネットワークに接続された基地局、当該外部ネットワーク経由で他の通信装置と通信する端末局、および当該基地局と当該端末局との間で信号を中継する中継局、により構成された無線通信システムであって、前記中継局の接続先の基地局を、当該中継局と接続可能な位置に存在する複数の基地局それぞれにおける無線リソースの利用状況に応じて可変としたことを特徴とする。

本発明によれば、中継局が無線リソースの逼迫している基地局に接続してしまうのを回避するとともに、無線リソースが逼迫していない基地局との間で、干渉による他のチャネル伝送品質への影響が小さい周波数帯を選択してチャネルを確立することが可能となるので、特定の基地局に対するチャネルの確立の集中を緩和することができ、システム全体のスループットを向上させることができる、複数の基地局に対して中継局がチャネルを確立する場合に、ネットワーク側でのデータ合成の必要を行う必要がない、スループットのロスを低減できる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。 図２は、基地局の内部構成例を示す図である。 図３は、中継局の内部構成例を示す図である。 図４は、実施の形態１の中継局および基地局の動作の一例を示したフローチャートである。 図５は、実施の形態１の特徴的な動作を示した図である。 図６は、実施の形態２の中継局および基地局の動作の一例を示したフローチャートである。 図７は、実施の形態２の無線通信システムにおける特徴的な動作の概要を示した図である。 図８は、実施の形態３の端末局、中継局および基地局の動作の一例を示したフローチャートある。 図９は、実施の形態３の無線通信システムにおける特徴的な動作の概要を示した図である。 図１０は、実施の形態４の無線通信システムの構成例を示す図である。 図１１は、実施の形態４の中継局および基地局の動作の一例を示したフローチャートである。 図１２は、実施の形態４の無線通信システムにおける特徴的な動作の概要を示した図である。 図１３は、実施の形態４の無線通信システムにおける特徴的な動作の概要を示した図である。 図１４は、実施の形態５の中継局および基地局の動作の一例を示したフローチャートである。 図１５は、実施の形態５の中継局および基地局の特徴的な動作を示した図である。 図１６は、実施の形態６の無線通信システムの構成例を示す図である。 図１７は、実施の形態６の中継局および基地局の動作の一例を示したフローチャートである。 図１８は、実施の形態７の中継局および基地局の動作の一例を示したフローチャートである。

以下に、本発明にかかる無線通信システムおよび通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。この無線通信システムは、端末局１、中継局２および基地局３，４を含んでいる。本実施の形態では、端末局１は、基地局３、４よりも中継局２と確立するチャネルの伝送品質の方が優れ、かつ中継局２が高所に設置されているなどの基地局との伝送品質のよいチャネルを確立する設置条件を満たしているために基地局３，４と伝送品質のよいチャネルを確立でき、中継局２が、端末局１と基地局の間で送受信される信号を中継するものとする。基地局３，４は、図示を省略している外部ネットワークに接続されている。

図１では、中継局２と端末局１が比較的良好な通信を可能にするエリアをセルＣ２，基地局３と端末局１が比較的良好な通信を可能にするエリアをセルＣ３，基地局４と端末局１が比較的良好な通信を可能にするエリアをセルＣ４として示している。ただし、端末局１が中継局２、基地局３、４との伝送距離が増大するほど、伝送品質が劣化する。なお、基地局と中継局は送信電力が異なるため、セルＣ３，Ｃ４とセルＣ２のエリアは一致しない。また、図１には、セルおよび基地局が２つだけ、端末局および中継局を１つだけ示しているが、それより多く存在してもよい。

また、図１に示した無線通信システムでは、端末局１の最も近くに存在するものが中継局２であり、中継局２の最も近くに存在する基地局が基地局３である。

図２は、基地局３および４の内部構成例を示す図であり、基地局３と４は、同一の内部構成であり、また同一機能を有する。図示したように、基地局３および４は、受信部１１、送信部１２、制御部１３および信号線１４〜２０で構成される。受信部１１は、図示を省略した外部アンテナで受信した信号を信号線１４経由で受け取ると、制御部１３から出力されて信号線１９経由で入力される制御信号を参照しながら、信号の復号処理を実施する。また、得られた信号は制御部１３と接続している信号線１５へ出力する。制御部１３は、信号線１６および信号線１７を介して外部ネットワーク１００と接続されており、信号線１５および信号線１７から入力されるデータ情報，制御情報などの各種情報を得て、制御情報の一部を用いて基地局３，４を運用するのに必要な制御を行いながら、信号線１６，信号線１８，信号線１９へ信号を出力する。特に本実施の形態の基地局では、制御部１３は、周波数帯域のスケジューリング，チャネル品質の把握，チャネル確立の手続きを統括するモジュールとして動作する。送信部１２は、信号線１８経由で入力する信号を用いて、送信信号を生成し、この生成した送信信号を外部アンテナに接続している信号線２０へ出力する。

図３は、中継局２の内部構成例を示す図である。図示したように、中継局２は、受信部２１、送信部２２、制御部２３および信号線２４〜２８で構成される。受信部２１は、図示を省略した外部アンテナで受信した信号を信号線２４経由で受け取ると、制御部２３から出力されて信号線２７経由で入力される制御信号を参照しながら、信号の復号処理を実施する。また、得られた信号は制御部２３と接続している信号線２５へ出力する。制御部２３は、信号線２５から入力されるデータ情報および制御情報を得て、この制御情報の一部を用いて中継局２を運用するのに必要な制御を行いながら、信号線２６，信号線２７へ信号を出力する。特に本実施の形態の中継局２では、制御部２３は、周波数帯域のスケジューリング，チャネル品質の把握，チャネル確立の手続きを統括するモジュールとして動作する。送信部２２は、信号線２６経由で入力する信号を用いて送信信号を生成し、この生成した送信信号を外部アンテナに接続している信号線２８へ出力する。

図４は、本実施の形態で示す動作を示したフローチャートである。図１の構成例に即して図４の動作を図示したものが、図５である。

本実施の形態の無線通信システムにおける各基地局および中継局２の動作例について、図１〜図４を参照しながら説明する。ここでは、基地局３は、収容している端末局および中継局とのチャネルの確立や、その他のセルからの干渉によって、新たにチャネル確立を要求してきた端末局または中継局に割り当て可能な無線リソースの余地がない状態とする。このとき、周波数帯域ｆ₁は、その他のセルから過干渉のため、利用していないとする。また、本実施の形態の無線通信システムでは、基地毎に、周波数帯域を重複して利用することが許容されている。

図１に示した無線通信システムにおいて、端末局１は、図示を省略している外部ネットワーク１００と通信を行うことを目的として、近在する基地局および中継局のうちの１つに対してチャネル確立を試みる。ここでは、所定の処理の結果、端末局１と中継局２との間のチャネル品質が、端末局１とその他に近在する基地局および中継局との間のそれぞれのチャネル品質と比較して良好であることを把握し、中継局２に対してチャネルの確立を行う。これ以降の動作は図４を参照しながら説明する。

中継局２は、端末局１との間でのチャネル確立動作が完了すると、端末局１を外部ネットワーク１００へ接続させることを目的として、最も近接している基地局３に対してチャネルの確立を要求する（ステップＳ１）。中継局２からチャネルの確立要求を受けると、基地局３では、まず、制御部１３が、要求元の端末局１に対して，無線リソースが逼迫しているかどうかを確認する（ステップＳ２）。その結果、割り当てる無線リソースの余裕がある場合には（ステップＳ２−Ｎｏ）、中継局２との間でチャネルを確立する（ステップＳ３）。

一方、割り当てる無線リソースの余裕がない場合（ステップＳ２−Ｙｅｓ）、制御部１３は、その他の基地局、中継局からの過干渉のため未使用となっている周波数帯域が存在しているかどうかを確認する（ステップＳ４）。このとき、中継局２と基地局３間のチャネル品質が悪く、中継局２が他の基地局への送信を行った場合に発生する干渉による基地局３への影響が小さい周波数帯域を確認する。そして、そのような周波数帯域を確認できなかった場合（ステップＳ４−Ｎｏ）、基地局３の制御部１３は、図示されていない端末局１以外の端末局，中継局２以外の中継局に割り当て済みの無線リソースの一部を削減して、中継局２との通信に割り当てる無線リソースを創出する。さらに、創出した無線リソースを中継局２との通信用に割り当ててチャネル確立を実施する（ステップＳ５）。

上記ステップＳ４での周波数帯域の確認の結果、該当する周波数帯域が存在する場合（ステップＳ４−Ｙｅｓ）、中継局２に対して、チャネル確立が不可能である旨の通知と、ステップＳ４で確認した周波数帯域を中継局２へ通知する（ステップＳ６）。ここでは、通知する周波数帯域をｆ₁とし、基地局３は、チャネル確立が不可能である旨と周波数帯域ｆ₁を端末局１へ通知する。

中継局２は、ステップＳ１でチャネルの確立先の候補として選択し、チャネルの確立要求を行った基地局３からチャネル確立が不可能である旨および周波数帯域をｆ₁の通知を受けた場合、これまでチャネルの確立要求をしていない他の基地局に対してチャネルの確立要求を行う（ステップＳ７）。このステップＳ７では、近在する基地局との距離を把握によって優先順位付けされた基地局のうち、これまでチャネルを確立していない他の基地局のうち、最も近い基地局を送信相手先としてチャネル確立の要求を送信する。また、このとき、チャネルを確立する周波数帯域がｆ₁となるように手続きを行う。すなわち、その前にチャネルの確立を試みた基地局３から通知された未使用帯域ｆ₁にてチャネルを確立するように、これまでチャネルの確立要求をしていない他の基地局に対してチャネルの確立要求を行う。

このように、中継局が基地局に対してチャネルを確立する際に、近在する基地局に対して干渉の影響が少ない周波数帯域を利用することが、本実施の形態での特徴的な動作の一つである。なお、中継局２の制御部２３が、チャネルを確立する周波数帯域を基地局に対して指定する機能を有していない場合、制御部２３は、チャネルの確立要求を送信する際に、中継局２でのチャネル品質測定結果として、チャネルを確立する周波数帯域ｆ₁のチャネル品質が良好かつこれ以外の帯域のチャネル品質が劣悪とした測定結果を生成して基地局の制御部１３へ報告する。この結果、中継局２からチャネルの確立要求を受信した基地局の制御部１３は、周波数帯域ｆ₁以外はチャネル品質が悪く使用できないと判断し、周波数帯域ｆ₁が使用可能な状態であれば、この周波数帯域を使用して中継局２との間でチャネルを確立する。

これまで確立要求を行った以外に基地局が存在する場合、ステップＳ７で送信されたチャネル確立要求を受信した基地局（ここでは基地局４）では、制御部１３が、要求元の端末局１へ割り当てる無線リソースが逼迫しているかどうかを確認する（ステップＳ８−Ｙｅｓ、ステップＳ９）。このとき、ステップＳ７で通知された周波数帯域ｆ₁を割り当てることが可能かどうかについても確認する。その結果、割り当てる無線リソースに余裕があり、かつその中に周波数帯域ｆ₁が含まれている場合（ステップＳ９−Ｎｏ）、周波数帯域ｆ₁にて中継局２との間のチャネル確立を行う（ステップＳ１０）。

また、基地局４の制御部１３は、割り当てる無線リソースに余裕がない、または割り当て可能な無線リソースに周波数帯域ｆ₁が含まれていない場合（ステップＳ９−Ｙｅｓ）、さらに、その他のセルからの過干渉のため未使用となっている周波数帯域が存在しているかどうかを確認する（ステップＳ１１）。そして、未使用帯域が存在する場合（ステップＳ１１−Ｙｅｓ）、中継局２に対して、チャネル確立が不可能である旨を通知するとともに、未使用帯域を通知する（ステップＳ１２）。

上記ステップＳ１２で通知を受けた中継局２では、基地局４から通知された未使用帯域と前記ステップＳ６で基地局３から通知された未使用帯域である周波数帯域ｆ₁と重複部分があるかどうかを確認する（ステップＳ１３）。そして、重複部分がある場合（ステップＳ１３−Ｙｅｓ）、上記のステップＳ７へ遷移し、これまでチャネルの確立を試みた基地局以外の他の基地局に対して、上記重複した未使用である周波数帯域をｆ₁として更新してチャネルを確立するように、チャネルの確立要求を再度行う。

一方、中継局２の近隣にこれまでチャネルの確立を試みた基地局以外の基地局が存在しない場合（ステップＳ８−Ｎｏ）、上記ステップＳ１１で未使用である周波数帯域が存在しないと判断した場合（ステップＳ１１−Ｎｏ）、および上記ステップＳ１３で重複する未使用である周波数帯域が存在しないと判断した場合（ステップＳ１３−Ｎｏ）には、最初に無線リソースの割り当て（チャネルの確立）を要求した基地局３に対して、再度、チャネルの確立を要求する（ステップＳ１）。

ここで、本実施の形態の特徴的な動作およびそのバリエーションについて説明する。

本実施の形態においては中継局２が特徴的な処理を実行する。すなわち、中継局２では、周辺の基地局の周波数の利用状況を基地局からの制御情報により確認し、特定の基地局にアクセスが集中することがないように、基地局とチャネルを確立する点に特徴がある。本実施の形態では、中継局２が基地局とチャネルを確立する際に、逐次周辺の基地局に対してチャネルの確立の要求を行いながら、各基地局の周波数利用状況を把握していく構成としたが、中継局２が周辺の基地局から、周波数の使用状況を通知する制御情報を定期的に受信する場合には、周辺の基地局に周波数利用状況の問い合わせる処理を省略して、基地局とチャネルを確立することも可能である。また、中継局の配置が固定である場合には、周辺に存在する基地局をデータベースに登録し、定期的に制御情報の交換を行ってデータベースを更新するようにして、永続的に基地局の周波数利用状況を把握するように構成することも可能である。

また、本実施の形態では、過干渉のため基地局にて使用していない周波数帯域を干渉の影響が少ない周波数帯域として中継局２へ通知することとしたが、当該基地局と中継局２との間でチャネル品質が悪く、中継局２で大電力の信号を送信しても、当該基地局への干渉の影響が少なかったり、当該基地局から中継局２への干渉の影響が少ない周波数帯域、または中継局２と離れていることを把握している（端末から送信される既知信号の電界強度／到来角度推定やＧＰＳの活用などを用いることで位置推定を実施）端末と当該基地局の通信に用いられている周波数帯域など、を通知するようにしてもよい。

また、上記の動作を実現するための制御情報を基地局から中継局２へ通知する方法もいくつか考えられる。具体的には、上述したように、チャネル確立動作において、周波数帯域の品質情報の通知を基地局から逐次行うようにしてもよいし、定期的に基地局から周波数帯域の品質情報に関する制御情報を受信してもよい。また、外部ネットワーク１００側で各基地局の周波数利用状況とその品質を収集し、システム全体のスループットが向上するように考慮して中継局２がチャネル確立を実施できるように、いずれかの基地局を介して中継局２へ制御情報として外部ネットワーク１００側で収集した各基地局の周波数利用状況とその品質の情報を通知してもよい。このように周波数帯域を選択してチャネルを確立することで、基地局毎に重複して周波数帯域を利用するシステム（各セルで同一周波数帯域を繰り返し使用するシステム）においても、干渉によるスループットの低下量を軽減することが可能となる。

なお、本実施の形態では、中継局２と各基地局との間がアップリンクであること（アップリンクチャネルを確立させる場合を想定し、無線リソースの逼迫が少ない基地局を選択する場合の例について示したが、中継局２と各基地局との間がダウンリンクである場合（ダウンリンクチャネルを確立させる場合）も同様に、無線リソースの逼迫が少ない基地局を選択する。また、端末局１と中継局２との間がアップリンクかつ中継局２と各基地局との間がダウンリンクである場合も同様に、無線リソースの逼迫が少ない基地局を選択する。図示を省略しているその他の端末局が送信を行っている場合に、基地局から中継局２へデータの送信を行ったり、図示を省略しているその他の端末局が受信を行っている場合に、中継局２から基地局へ送信を行っている場合にも同様に基地局を選択する。また、中継局２と各基地局との間のアップリンクとダウンリンクで異なる基地局を選択してチャネルを確立させるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、中継局２と各基地局との間がアップリンクであることを想定し、干渉の影響が比較的小さい周波数帯域を選択する場合の例について示したが、中継局２と各基地局との間がダウンリンクである場合も同様に、干渉の影響が比較的小さい周波数帯域を選択する。また、端末局１と中継局２との間がアップリンクかつ中継局２と各基地局との間がダウンリンクである場合も同様に、干渉の影響が比較的小さい周波数帯域を選択する。図示を省略しているその他の端末局が送信を行っている場合に、基地局から中継局２へデータの送信を行ったり、図示を省略しているその他の端末局が受信を行っている場合に、それぞれのチャネルに干渉の影響が比較的小さい周波数帯域を選択してチャネルを確立するようにしてもよい。また、中継局２と各基地局との間のアップリンクとダウンリンクで異なる基地局を選択して、それぞれのチャネルに干渉の影響が比較的小さい周波数帯域を選択してチャネルを確立するようにしてもよい。

またダウンリンクにおいて、外部ネットワーク１００側から基地局，中継局を介して端末局に接続を試みる場合、外部ネットワーク１００側で、無線リソースに余裕のある基地局を選択して、中継局にチャネル確立の要求を行い、端末局と接続を試みることも可能である。たとえば、図１の構成を採用し、基地局４の無線リソースに余裕があることが予め分かっている場合、基地局４と中継局２がチャネルを確立し、さらに中継局２と端末局１がチャネルを確立し、基地局４および中継局２経由で端末局１と外部ネットワーク側が通信する。この場合、中継局は、収容している端末局のＩＤ番号（識別情報）を所定のタイミングで周辺の基地局へ報告することとし、基地局は、周辺の中継局とそれが収容している端末局の状態をデータベース化しておき、中継局が収容している端末局のＩＤ番号の報告を受けるとデータベースを更新するように構成することにより、円滑に外部ネットワーク側から基地局，中継局を介して端末局に接続を行うことが可能になる。

以上のように、本実施の形態の無線通信システムでは、中継局が基地局とチャネルを確立する場合において、初めに中継局からチャネルの確立要求を受けた基地局が、まず中継局との通信に割り当て可能な無線リソースに余裕があるかどうかを確認し、余裕がない場合には、チャネルの確立ができない旨を要求元の中継局に通知する。通知を受けた中継局は、他の基地局に対するチャネルの確立要求を行う。一方、他の基地局においても無線リソースに余裕がない場合、それまでにチャネル確立を要求していない他の基地局に対するチャネルの確立を要求し、以降、同様の処理を、所定の条件が満たされるまで繰り返し実施する。これにより、中継局が無線リソースの余裕のある基地局に対して、その他のセルでの通信の干渉による伝送品質への影響量が小さい周波数帯を選択してチャネルを確立することができる。その結果、特定の基地局に端末局、中継局からのチャネルの確立が集中することを緩和し、システム全体のスループットを向上できる。

また、上記のように選択された周波数帯域を利用してチャネルを確立すると、当該周波数帯域はその他のセルでの通信の干渉による伝送品質への影響が小さいために、中継局と確立したチャネルにおける通信が、それ以前にチャネルの確立を要求した基地局での通信に与える干渉の影響を低減できる。

実施の形態２．
実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態の無線通信システムの構成、基地局の構成および中継局の構成は、実施の形態１と同様である（図１，図２，図３参照）。

端末局１、中継局２および基地局３，４の位置関係は、実施の形態１と同様である。ただし、端末局１は、中継局２とチャネルを確立した状態にあり、中継局２は、周波数帯域ｆ₂を用いて基地局３とチャネルを確立した状態にあるとする。なお、基地局３には、端末局１以外の図示していない、チャネルを確立していない端末局を収容しているとする。また、基地局３では、収容する端末局や中継局とのチャネルの確立、および他の基地局からの干渉によって、新たにチャネルの確立を要求してきた端末局または中継局に対して割り当てる無線リソースの余地がなく、周波数帯域ｆ₃に関しては、他セルからの過干渉のため、使用していないとする。さらに、本実施の形態の無線通信システムでは、基地局毎に周波数帯域を重複して利用することが許容されているとする。

図６は、実施の形態２の動作を示したフローチャートである。図１の構成例に即して図６の動作を図示したものが、図７である。

新たに割り当て可能な無線リソースの余地がない状態の基地局３が収容している端末局からチャネルの確立要求を受けると（ステップＳ２１）、基地局３では、制御部１３が、逼迫している無線リソース内で、新たに無線リソースを創出する。具体的には、チャネルを確立した状態にある中継局２に近在する基地局４に対し、過干渉のため基地局３は使用していない周波数帯域ｆ₃の使用状況を外部ネットワーク１００経由で問い合わせることにより、他の基地局における周波数帯域ｆ₃の使用の可否を確認する（ステップＳ２２）。なお、問い合わせを行う際には中継局２のＩＤ番号も通知する。

問い合わせを行った結果、基地局４より周波数帯域ｆ₃が使用不可能であると返答があった場合（ステップＳ２２−Ｎｏ）、基地局３は、中継局２との間のチャネル確立を継続する（ステップＳ２３）。この場合、チャネル確立の要求元である収容している端末局に対しては、使用中の無線リソースを削減して新たに未使用無線リソースの創出を試み、新たに無線リソースの創出が可能である場合には、チャネルを確立し新たに無線リソースの創出が不可能である場合には、チャネル確立要求を受け付けられない旨を通知する。

一方、基地局４より周波数帯域ｆ₃が使用可能であると返答があった場合には（ステップＳ２２−Ｙｅｓ）、中継局２に対して、基地局４との間でチャネルを確立するように通知し、通知を受けた中継局２は、基地局４に対してチャネル確立を要求する（ステップＳ２４）。基地局４は、上記ステップＳ２２で問い合わせを受け、問い合わせ内容が示す周波数帯域ｆ₃が使用可能であることを基地局３に対して返答した場合、その後の所定期間の間にチャネル確立の要求を受けると、ＩＤ番号に基づいてチャネル確立の要求元を確認し、中継局２からの要求であれば、問合せがあった周波数帯域ｆ₃を用いてチャネルの確立を実施する。なお、上記所定期間内に中継局２以外の中継局、端末局からチャネル確立要求を受けた場合、チャネル割り当ての際に周波数帯域ｆ₃を用いないようにする。

中継局２は、基地局４との間でチャネルの確立が完了すると、基地局３との間のチャネルを開放し、チャネルの確立先を基地局３から基地局４へ変更する（ステップＳ２５）。中継局２によるチャネルの確立先の変更動作が終了すると、基地局３は、それまで中継局２との通信に割り当てていた周波数帯域ｆ₂を利用して、上記ステップＳ１でチャネルの確立を要求してきた収容している端末局との間のチャネル確立を行う。

本実施の形態においては基地局３が特徴的な処理を実行する。すなわち、基地局３は、無線リソースが逼迫している状態で収容している端末局からチャネル確立の要求を受けると、過干渉のため使用していない周波数帯域に関して中継局２に近在する基地局４での使用の可否を確認し、使用可能である場合には、チャネル変更の要求を近在する中継局２に通知することを特徴とする。中継局２が、通知された周波数帯域を用いて、基地局４に対してチャネルの確立を行い、使用するチャネルを変更すると、それまで中継局２に割り当てられていた周波数帯域が開放され、無線リソースの逼迫を緩和できる。

なお、基地局３は、収容している端末局からチャネル確立の要求を受けた時点ではなく、無線リソースが逼迫した状態となった時点で上記動作を開始してもよい。当該基地局と中継局２との間でチャネル品質が悪く、中継局２で大電力の信号を送信しても、当該基地局への干渉の影響が少なかったり、当該基地局から中継局２への干渉の影響が少ない周波数帯域、または中継局２と離れていることを把握している（端末から送信される既知信号の電界強度／到来角度推定やＧＰＳの活用などを用いることで位置推定を実施）端末と当該基地局の通信に用いられている周波数帯域など、を通知するようにしてもよい。

また、基地局３は、外部ネットワーク１００経由で他の基地局４へ問い合わせを行うこととして説明を行ったが、中継局２の配置が固定であり、中継局２が周辺の基地局から、周波数の使用状況の情報，チャネルの品質情報を含んだ制御情報を定期的に受信する場合、基地局３は、上記ステップＳ２２の問い合わせを中継局２に対して行い、近在する他の基地局での周波数帯域ｆ₃の使用状況を問い合わせるようにすることも可能である。

また、上記説明では、基地局３は、中継局２に割り当てている全ての無線リソースを開放する場合について説明したが、中継局２に割り当てている無線リソースの一部に限定して開放するものとして、中継局２と基地局４の間でチャネルの確立要求を行ってもよい。また、中継局２は、アップリンクとダウンリンクで異なる基地局に接続するようにしてもよい。

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、各基地局は、無線リソースが逼迫した状態で端末局からチャネルの確立要求を受けた場合、または、無線リソースが逼迫した状態であることを検出した場合、その時点で中継局との通信に割り当てている無線リソースがあり、かつ過干渉により使用できない周波数帯域が存在していれば、現在通信中の中継局と通信可能な場所に位置している他の基地局に対して、上記周波数帯域を使用しての当該中継局とチャネル確立の可否を問い合わせ、チャネルの確立が可能であると応答を受けた場合、当該中継局に対して、チャネルの確立先を問い合わせ先の基地局へ変更するように指示を行い、指示を受けた中継局は、チャネルの確立先の変更を実施する。

また、上記問い合わせを受けた他の基地局は、未使用帯域を使用した通信が可能である場合、問い合わせ時に通知されてきたＩＤ番号に対応する中継局からチャネルの確立要求を受けた場合、問い合わせ内容が示していた周波数帯域を使用してチャネルを確立させることとした。これにより、基地局は、無線リソースが逼迫した状態を解消させることができ、特定の基地局に端末局や中継局からのアクセスが集中することを緩和し、システム全体のスループットを向上させることができる。また、中継局と他の基地局との間の通信が、それ以前に中継局がチャネルを確立していた基地局での通信に与える干渉量を低減できる。

実施の形態３．
実施の形態３について説明する。なお、本実施の形態の無線通信システムの構成、基地局の構成および中継局の構成は、実施の形態１と同様である（図１，図２，図３参照）。

端末局１、中継局２および基地局３，４の位置関係は、実施の形態１と同様である。ただし、基地局４においては、他セルからの過干渉のため、使用していない周波数帯域ｆ₄が存在するものとして説明を行う。

図８は、本実施の形態で示す動作を示したフローチャートである。図１の構成例に即して図８の動作を図示したものが、図９である。

本実施の形態の無線通信システムにおいては、各基地局は、その他のセルからの過干渉のために使用していない周波数帯域を、近在する中継局に対して定期的に通知する。たとえば、基地局４は、他セルからの過干渉のために使用していない周波数帯域ｆ₄を、周辺の中継局に定期的に通知する（ステップＳ３１）。このような動作を行っている状態において、端末局１が外部ネットワーク１００を介して所望の端末局と通信を行う場合、まず、端末局１は、近在する基地局または中継局のうちの１つに対してチャネル確立を試みる。ここでは、チャネル確立に必要な手続きの結果、端末局１と中継局２との間のチャネル品質が、端末局１と残りの各近在局との間のそれぞれのチャネル品質と比較して良好であることを把握し、中継局２に対してチャネルの確立動作を行う（ステップＳ３２）。

端末局１からチャネルの確立要求を受けた中継局２は、端末局１とのチャネル確立を行い、チャネルが確立すると、端末局１を外部ネットワーク１００へ接続させることを目的として、近在する基地局に対してチャネルの確立を要求し、チャネル確率の要求に対し最も近接している基地局３が応答するものとする（ステップＳ３３）。このとき、チャネルを確立する周波数帯域がｆ₄となるように手続きを行う。なお、中継局２（厳密には中継局２の制御部２３）が、チャネルを確立する周波数帯域を基地局に対して指定する機能を有していない場合、中継局２は、チャネルの確立要求を送信する際に、中継局２でのチャネル品質測定結果として、チャネルを確立する周波数帯域ｆ₄のチャネル品質が良好かつこれ以外の帯域のチャネル品質が劣悪とした測定結果を生成して基地局（厳密には基地局の制御部１３）へ報告する。この結果、中継局２からチャネルの確立要求を受信した基地局は、周波数帯域ｆ₄以外はチャネル品質が悪く使用できないと判断し、周波数帯域ｆ₄が使用可能な状態であれば、この周波数帯域を使用して中継局２との間でチャネルを確立する。

中継局２からチャネルの確立要求を受信した基地局３は、中継局２との通信における周波数帯域ｆ₄の使用の可否を判断する（ステップＳ３４）。割り当てが不可能であれば（ステップＳ３４−Ｎｏ）、その他の周波数帯域を利用して、中継局２とチャネルを確立する（ステップＳ３５）。一方、割り当てが可能であれば（ステップＳ３４−Ｙｅｓ）、周波数帯域ｆ₄を利用して、中継局２とチャネルを確立する（ステップＳ３６）。周波数帯域ｆ₄を使用してチャネルを確立すると、中継局２と基地局３との間で使用する周波数帯域は、基地局４において過干渉状態のため使用していない周波数帯域であるため、基地局４における通信への影響を抑制することができ、基地局４でのスループットの低下を低減できる。

本実施の形態においては基地局４が特徴的な処理を実行する。すなわち、基地局４は、その他のセルからの過干渉のため使用していない周波数帯域や、当該基地局と中継局２との間でチャネル品質が悪く、中継局２で大電力の信号を送信しても、当該基地局への干渉の影響が少なかったり、当該基地局から中継局２への干渉の影響が少ない周波数帯域、または中継局２と離れていることを把握している（端末から送信される既知信号の電界強度／到来角度推定やＧＰＳの活用などを用いることで位置推定を実施）端末局と当該基地局の通信に用いられている周波数帯域など、を中継局２へ通知する。これにより、中継局２は、当該周波数帯域を用いて基地局３と通信するので、基地局４における通信への干渉による影響を低減することができる。

なお、本実施の形態では、中継局２と各基地局との間がアップリンクであることを想定し、干渉の影響が比較的小さい周波数帯域を選択する場合の例について示したが、中継局２と各基地局との間がダウンリンクである場合も同様に、干渉の影響が比較的小さい周波数帯域を選択して実施することが可能である。また、端末局１と中継局２との間がアップリンクかつ中継局２と各基地局との間がダウンリンクである場合も同様に、干渉の影響が比較的小さい周波数帯域を選択して実施することが可能である。

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、各基地局は、近隣の他の基地局での通信で使用された際に受ける干渉の影響が少ない周波数帯域を近在する各中継局に対して定期的に通知し、また、各中継局は、基地局との間でチャネルの確立動作を実施する場合、チャネルを確立しようとしている基地局の近隣の他の基地局から予め通知されていた周波数帯域を優先的に使用することとした。これにより、近隣のセルからの干渉によって受ける影響を低減することができる。

実施の形態４．
実施の形態４について説明する。図１０は、実施の形態４の無線通信システムの構成例を示す図である。図１０に示したように、本実施の形態の無線通信システムは、複数の基地局（基地局３１〜３７）および複数の中継局（中継局４１〜５２）を含む。近接している基地局、中継局はデータの通信が可能である。各基地局および各中継局の構成は、実施の形態１と同様である（図２および図３参照）。

図１１は、本実施の形態で示す動作を示したフローチャートである。図１０の構成例に即して図１１の動作を図示した参考図が、図１２，図１３である。

以下、図１１に従って本実施の形態の端末局、中継局および基地局の動作について説明する。ここでは、基地局３４は、収容している端末局および中継局とのチャネルの確立や他のセルからの干渉によって、新たにチャネル確立を要求してきた端末局または中継局に割り当て可能な無線リソースの余地がないとする。また、図１２に示すように、中継局４４は基地局３２と周波数帯域ｆ_yにおいてチャネルを確立した状態にあり、中継局４７は基地局３４と周波数帯域ｆ_xにおいてチャネルを確立した状態にあり、中継局４８は、基地局３７と周波数帯域ｆ_zにおいてチャネルを確立した状態にあるとする。また、本実施の形態の無線通信システムでは、基地毎に、周波数帯域を重複して利用することが許容されているとする。

基地局３４では、制御部１３が、収容する端末局が増加するなどして無線リソースの逼迫状態を検出して新たに無線リソースを創出する必要があると判断すると、（ステップＳ４１）、近在する基地局３１〜３３，３５〜３７に対し、周波数帯域ｆ₁を用いてのチャネル確立の可否を外部ネットワーク１００経由で問い合わせる（ステップＳ４２）。この問い合わせを受けた他の基地局は、問い合わせ内容が示す周波数帯域ｆ₁の利用状況、具体的には使用中かどうか、および過干渉状態のため未使用帯域としているかどうかを確認し、得られた確認結果より、周波数帯域ｆ₁の使用の可否を基地局３４へ通知する。

次に、基地局３４は、近在する他の基地局から通知された周波数帯域ｆ₁の使用の可否から、２つ以上の基地局における周波数帯域ｆ₁の使用の可否を判断する（ステップＳ４３）。そして、周波数帯域ｆ₁を使用可能な基地局が１つ以下の場合（ステップＳ４３−Ｎｏ）、現状の周波数利用を継続する（ステップＳ４４）。これに対して、周波数帯域ｆ₁を使用できる基地局が２つ以上である場合には（ステップＳ４３−Ｙｅｓ）、基地局３４は、近在する中継局４４、４７および４８に対して、通信を行う際の周波数帯域ｆ₁および中継局のチャネル確立を行う基地局の通知を行い、チャネルの変更を要求する（ステップＳ４５）。なお、チャネル確立を行う基地局は、基地局間で相互に与える干渉の影響が少ない位置関係のものを選択して通知する。

チャネル変更要求を受けた各中継局は、通知されてきた周波数帯域、基地局へのチャネルへの変更処理を通信中の基地局との間で実行する（ステップＳ４６）。すなわち、各中継局は、指定された基地局に対して、チャネルを確立する周波数帯域ｆ₁を指定してチャネルの確立要求をする。

各中継局より、チャネルの確立要求を受けた各基地局は、チャネルの確立を実施し、その結果、基地局３２と中継局４４の間の通信はチャネルの周波数帯域がｆ_yからｆ₁に変更され、基地局３７と中継局４８の間の通信はチャネルの周波数帯域がｆ_zからｆ₁に変更され、それまで基地局３４と通信していた中継局４７は基地局３３との間で周波数帯域ｆ₁のチャネルを確立して、チャネルの確立先を基地局３４から基地局３３に変更する（図１２→図１３）。

また、基地局３４が、上記ステップＳ４２で利用状況を問い合わせる所定の周波数帯域ｆ₁として、他セルからの過干渉のため基地局３４において未使用となっていた周波数帯域を選択した場合には、上記ステップＳ４３では、この周波数帯域ｆ₁を１つ以上の基地局において使用可能かどうか判断する。なお、基地局３４は、上記ステップＳ４２で問い合わせる周波数帯域ｆ₁として、過干渉のために未使用となっている周波数帯域を優先的に選択するようにしてもよい。

以上のような動作を基地局３４およびその近在する基地局３１〜３３，３５〜３７と中継局４４，４７，４８が行うことにより、基地局３４に端末局および中継局からのチャネルの確立が集中することを緩和し、システム全体のスループットを向上させる効果が得られる。また、基地局３４からのチャネルの確立先を変更する要求を受けた各中継局４４，４７，４８と、各基地局３２，３３，３７との間で新たに確立したチャネルが基地局３４での通信に対して与える干渉は、周波数帯域ｆ₁に集約されるので、基地局３４への干渉量を低減する効果も得られる。

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、各中継局は、複数の基地局に対してチャネルの確立を、各基地局の周波数利用状況に基づいて実施する。また、これを実現するために、各基地局においては、無線リソースの逼迫した状態を検出すると、近在する他の基地局に対して所定の無線周波数帯域についての利用状況を問い合わせ、当該所定の無線周波数帯域の他の基地局における利用状況に応じて、近在する中継局に対してチャネルの変更を実施させるかどうかを判断する。これにより、基地局間のトラフィックの偏りを緩和することが可能となる。

また、本実施の形態の無線通信システムでは、無線リソースの逼迫状態を検出した基地局は、近在する中継局と基地局の間において利用するそれぞれのチャネルが同じ周波数帯域のチャネルとなるように要求することとしたので、中継局より干渉が発生する周波数帯域が集約され、周波数利用繰り返し数が１であるようなシステムにおける干渉による周波数利用効率の低下を軽減することができる。

なお、本実施の形態では、各基地局の周波数利用状況を外部ネットワーク１００経由で問い合わせたが、無線チャネルを用いて問い合わせるようにしてもよい。このとき、基地局間を直接問い合わせても、中継局を介して問い合わせてもよい。

また、上記のステップＳ４２では、基地局３４が所定の周波数帯域についての利用状況を他の基地局に問い合わせるようにしたが、全周波数帯域の利用状況を他の基地局に問い合わせるようにしてもよい。この場合、基地局３４では、他の基地局からの通知内容を確認して、チャネル変更の要求が可能かどうか、および変更先（どの周波数帯のチャネルに変更するのか）を決定する。変更先は、基地局３４が過干渉のために使用していない周波数帯域が他の１つ以上の基地局で使用可能な状態にあれば、この周波数帯域を最優先で選択する。これにより基地局３４での通信に対する干渉の影響を低減できる。また、基地局３４が過干渉のために使用していない周波数帯域が他のいずれの基地局でも使用不可能な状態の場合には、使用率の最も低い周波数帯域（より多くの他の中継局がチャネル変更可能な周波数帯域）を変更先として選択する。

実施の形態５．
実施の形態５について説明する。なお、本実施の形態の無線通信システムの構成、基地局の構成および中継局の構成は、実施の形態１と同様である（図１，図２，図３参照）。

図１４は、実施の形態５の動作を示したフローチャートである。図１の構成例に即して図１４の動作を図示したものが、図１５である。

本実施の形態の無線通信システムにおいては、外部ネットワーク１００側の端末（図示せず）が端末１との通信を確立する場合、まず、外部ネットワーク１００を介して無線通信システム内の各基地局に対して問い合わせを行い、基地局３および４とチャネルの確立ができる中継局２が、端末局１とチャネルが確立可能であることを確認する（ステップＳ５１）。これは、例えば、中継局２がチャネルの確立要求ができる範囲に端末局１が存在することを検出した場合に、基地局３，４に通知を行い、基地局３，４では、端末局１のＩＤ番号と中継局２のＩＤ番号とを関連付けてデータベースなどに登録を行い、外部ネットワーク１００側から端末局１の位置について問い合わせを受けた場合に、基地局３，４が登録情報を回答することで実施可能である。

端末局１の位置を確認した外部ネットワーク１００側では、中継局を介して端末局１と通信が可能な基地局３および４に対して周波数の利用状況を問い合わせ（ステップＳ５２）、無線リソースに最も余裕がある基地局を特定して、この基地局を端末局１との通信で使用する基地局に決定する。ここでは、基地局４を選択する（ステップＳ５３）。

次に、基地局４に近在している基地局３に対して、基地局３と中継局２との間でチャネル品質が悪く、基地局３から中継局２への干渉の影響が少ない周波数帯域、基地局３にて、中継局２と離れていることを把握している（端末から送信される既知信号の電界強度／到来角度推定やＧＰＳの活用などを用いることに位置推定を実施）端末局と当該基地局の通信に用いられている周波数帯域など、当該端末局との通信に利用している周波数帯域を問い合わせる（ステップＳ５４）。ここでは、当該周波数帯域を周波数帯域ｆ₅とし、基地局３は、上記ステップＳ４で受けた問い合わせに対して、周波数帯域ｆ₅を返答する。また、外部ネットワーク１００側では、基地局３からの返答（周波数帯域ｆ₅）を受けると、この周波数帯域ｆ₅を使用して中継局２とのチャネルを確立するように、基地局４に対して指示を行う。

上記指示を受けた基地局４は、周波数帯域ｆ₅を用いて中継局２とのチャネル確立を行う（ステップＳ５５）。また、基地局４との間でチャネルを確立した中継局２は、端末局１とのチャネルの確立を行う。

なお、外部ネットワーク１００側で（外部ネットワーク１００を介して）基地局への問い合わせや指示を行う装置としては、たとえば、システム内の各基地局を統括する上位局などが考えられる。

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、基地局側から中継局を経由し、端末局に向けて通信が発生する場合、所望の端末と中継局を経由した通信が可能な基地局それぞれにおける無線リソースの利用状況に応じて、使用する基地局を決定する。基地局と中継局の間でのチャネル確立で使用する周波数帯域には、他の基地局での通信に対する干渉の影響が少ない周波数帯域を選択する。これにより、特定基地局へのチャネルの確立の集中を緩和し、システム全体のスループットを向上させることができる。また、新たに確立したチャネルが他の通信に対して与える干渉の影響を低減できる。

実施の形態６．
実施の形態６について説明する。図１６は、実施の形態６の無線通信システムの構成例を示す図である。図１６に示したように、本実施の形態の無線通信システムは、複数の端末局（端末局１０１〜１０３）、複数の基地局（基地局１０５，１０６）および中継局１０４を含んでいる。なお、これらの基地局および中継局の構成は、実施の形態１と同様である（図２および図３参照）。また、図１６に示した構成の無線通信システムにおいては、中継局１０４は、その他に存在する基地局、中継局の中で、端末局１０１〜１０３に対して最も伝送品質のよい伝送品質のよいチャネルを確立でき、中継局１０４は、基地局１０５および１０６とチャネルを確立できるものとする。

図１７は、実施の形態６の動作を示したフローチャートである。

本実施の形態の無線通信システム（図１６参照）において、まず、端末局１０１は、図示を省略している外部ネットワークと通信を行うことを目的として、近在する基地局および中継局のうちの１つに対してチャネル確立を試みる。ここでは、所定の手続きの結果、端末局１０１と中継局１０４との間のチャネル品質が、端末局１０１とその他に近在する基地局，中継局との間のそれぞれのチャネル品質と比較して良好であることを把握し、中継局１０４に対してチャネル確立を行う（ステップＳ６１）。

端末局１０１との間でチャネル確立を行った後、中継局１０４は、端末局１０１を外部ネットワーク１００へ接続させることを目的として、通信可能な基地局である基地局１０５および１０６に対してチャネルの確立を要求する（ステップＳ６２）。端末局１０１からチャネルの確立要求を受けると、基地局１０５および１０６では、チャネルに割り当てる無線リソースを創出し、中継局１０４にチャネル確立を許可する通知と、チャネル確立に必要な制御情報を送信する（ステップＳ６３）。

基地局１０５および１０６からチャネル確立の許可通知およびチャネル確立に必要な制御情報を受信した中継局１０４では、基地局１０５および１０６から受信したそれぞれの制御情報に基づいて双方の基地局における無線リソースの使用状況を比較し、チャネル確立を行う基地局を選択する（ステップＳ６４）。例えば、基地局１０５と１０６のどちらにおいて、創出できる無線リソースに余裕があるかを、割り当てられた周波数帯域ブロック数，チャネル品質，送信可能なデータ長などを比較して判断する。

中継局１０４は、上記ステップＳ６４で基地局１０５の方が基地局１０６よりも創出できる無線リソースに余裕があると判断した場合、基地局１０５との間で、端末局１０１の送受信データに対するチャネル確立を行う（ステップＳ６５）。また、上記ステップＳ６４で基地局１０６が創出できる無線リソースの方が潤沢であると判断した場合には、基地局１０６との間で、端末局１０１の送受信データに対するチャネル確立を行う（ステップＳ６６）。

以上の結果、端末局１０１は、通信を開始する時点で創出できる無線リソースの余裕がある基地局を経由して通信を行う。なお、他の端末局１０２や１０３が外部ネットワークを介して所望の端末局と通信を行う場合も同様の処理（上記ステップＳ６１〜Ｓ６６）を実行する。その結果、各端末に対して、外部ネットワーク１００側と接続を行う１つの基地局が対応付けされる。周波数の利用状況によっては、端末１０１，１０２，１０３が全て基地局１０５より外部ネットワーク１００側へ接続するように、中継局１０４がひとつの基地局にチャネルを確立する場合もあれば、端末１０１，１０３は基地局１０５より、端末１０２は基地局１０６より、外部ネットワーク１００側へ接続するような中継局１０４が複数の基地局にチャネルを確立する場合もある。本実施の形態の特徴は、端末局１０１が基地局１０５と１０６を介して外部ネットワーク１００側へ接続するような、複数の基地局を介して端末局が外部ネットワーク１００側へ接続することがないことである。

このように、本実施の形態の無線通信システムにおいては、中継局１０４が特徴的な処理を実行する。すなわち、中継局１０４は、チャネルの確立を行っている端末局を外部ネットワーク側と通信させるために基地局との間でチャネルを確立する場合、チャネル確立を行う基地局として、その時点でより多くの無線リソースが創出できる基地局を選択し、各端末局に対する接続先の基地局を一つとすることとした。これにより、端末局から中継局１０４を介して送信するデータは、分割されることなく一つの基地局のみを介して外部ネットワーク側へ送信され、端末局が中継局１０４を介して受信するデータは、分割されることなく一つの基地局のみから送信される。

その結果、特定の端末局から送信されたデータは、対応付けされている基地局のみを介して通信されるため、端末局から中継局１０４を介してデータが送信される場合には、分割されることなく外部ネットワーク１００側へ送信され、外部ネットワーク１００側でデータの再合成を必要としない効果がある。特定の端末へ送信されるデータは、対応付けされている基地局のみを介して通信されるため、端末局へ中継局１０４を介してデータが送信される場合には、中継局１０４でデータの再合成を必要としない効果がある。

なお、本実施の形態では、中継局１０４が複数の基地局との間でチャネル確立が可能な場合に、チャネルを確立させる基地局を中継局１０４が決定する場合について説明したが、中継局１０４とチャネルを確立させる無線リソースの余裕がある基地局を外部ネットワーク側で決定するようにしてもよい。

実施の形態７．
実施の形態７について説明する。なお、本実施の形態の無線通信システムの構成は、実施の形態６と同様である（図１６参照）。また、基地局および中継局は実施の形態１と同様である（図２および図３参照）。

図１８は、実施の形態７の動作を示したフローチャートである。

まず、端末１０１，１０２，１０３が中継局１０４を介して基地局１０５または１０６と接続する（ステップＳ７１）。ここでは、端末局１０１，１０２，１０３と中継局１０４の間のチャネル、中継局１０４と基地局１０５との間で端末局１０１，１０３の送受信データに対するチャネル、および中継局１０４と基地局１０６との間で端末局１０２の送受信データに対するチャネルの確立を行うものとする。また、各基地局は、無線リソースのスケジューリングを、各端末局に対して公平に行うものとする。

その後、基地局１０５においては、端末局１０１，１０３以外に通信を終了した図示していない端末局が存在し、チャネルが開放されるのにともない、新たな無線リソースが創出される。一方、基地局１０６においては、図示していない他の端末局から新たにチャネルの確立要求を受け、当該端末局とのチャネルに用いる無線リソース創出のため、その他にチャネルに利用している無線リソースの削減を行う。この結果、基地局１０５においては確立している各チャネルに割り当てられている無線リソースが増大し、これに伴い端末局１０１，１０３の送受信データに対する中継局１０４と基地局１０５の間のチャネルの無線リソースが増大する。一方、基地局１０６においては、確立を行っている各チャネル無線リソースを削減し、これに伴い端末局１０２の送受信データに対する中継局１０４と基地局１０５の間のチャネルの無線リソースが減少する。（ステップＳ７２）。

このような各基地局での無線リソースの使用状況の変更を受け、中継局１０４は、基地局１０５および１０６における無線リソースの割り当て状況に応じて、中継局１０４と端末局１０１〜１０３の間のそれぞれの無線リソース割り当てを決定する。なお、無線リソースの割り当て状況の把握は、割り当て状況に関する制御情報が与えられない場合には、リソースブロック数，送信変調方式，符号化方法を通知する制御情報や、実際に送信された送信データ長より判定することも可能である。この例では、中継局１０４は、端末局１０１および１０３に対してはそれまでよりも多く割り当て、一方、端末局１０２に対してはそれまでよりも少なく割り当てる（ステップＳ７３）。

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、中継局は、基地局から割り当てられている無線リソースの使用状況の変更が生じた場合、その変更を反映して、中継局で確立されているチャネルに対する無線リソースの割り当てを変更する。これにより、以下に示すような効果が得られる。

中継局１０４が、基地局１０５，１０６とチャネルを確立し、一方で、複数の端末局とチャネルを確立している場合、各基地局が中継局との間で無線リソースを公平に割り当てたとしても、中継局と各基地局の間の無線リソースが各端末局に対等に割り当てられるとは限らない。以上を踏まえると、中継局が各端末局に対して、中継局と端末局の間の無線リソースを対等に分配すると、各基地局と中継局の間に割り当てられている無線リソースと中継局と各端末局の間に割り当てられている無線リソースが大きく異なる場合がある。このような無線リソース割り当ての差異は、スループットにロスとして影響する。しかし、上述したように無線リソースの割り当て制御を行うことにより、端末局毎に割り当てられている中継局と各基地局の間の無線リソースに沿って、無線リソースの変更が中継局１０４と各端末局のチャネルへのリソース割り当てに反映されるようになるので、前記スループットのロスを緩和できる。

なお、本実施の形態で示した動作は、中継局が複数の端末局とチャネルを確立し、複数の基地局に対してチャネルを確立していれば、実施の形態６で示したリソース割り当てを中継局が行わないような、特定の端末が複数の基地局を介して外部ネットワーク１００側へ接続する場合にも、適用可能である。

また、上記の各実施の形態で説明した各制御動作は、実行される場面（環境条件）がそれぞれ異なるので、基地局および中継局は、これらの各制御動作のすべてを実装することが可能である。また、これらの制御動作のうちの１つ以上を任意に選択して実装するようにしてもよい。

以上のように、本発明にかかる無線通信システムおよび通信装置は、基地局と端末局の他にこれらの間で信号を中継する中継局を備えた無線通信システムに有用であり、特に、特定基地局へのアクセス集中を回避可能な無線通信システムに適している。

１，１０１〜１０３ 端末局
２，４１〜５２，１０４ 中継局
３，４，３１〜３７，１０５，１０６ 基地局
１１，２１ 受信部
１２，２２ 送信部
１３，２３ 制御部
１４〜２０，２４〜２８ 信号線
１００ 外部ネットワーク
Ｃ２〜Ｃ４ セル

Claims (14)

1. 外部ネットワークに接続された基地局、当該外部ネットワーク経由で他の通信装置と通信する端末局、および当該基地局と当該端末局との間で信号を中継する中継局、により構成された無線通信システムであって、
   前記中継局の接続先の基地局を、当該中継局と接続可能な位置に存在する複数の基地局それぞれにおける無線リソースの利用状況に応じて可変としたこと
   を特徴とする無線通信システム。
2. 前記中継局は、アップリンクの接続先基地局とダウンリンクの接続先基地局とを個別に選択することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 中継局と基地局との接続動作においては、
   前記基地局は、
   中継局から接続要求（チャネル確立要求）を受け、かつ当該接続要求を受け付けられない場合、他局で使用されたとしても自局における通信への影響が少ない周波数帯域があれば、それを優先使用周波数帯域として要求元の中継局に対して通知し、
   前記中継局は、基地局に対して接続要求を行い、かつその応答として、優先使用周波数帯域の通知を受けた場合、当該通知された優先使用周波数帯域を使用して他の基地局と接続するための処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 前記基地局は、自局における無線リソースが逼迫した状態を検出した場合、接続中の中継局があれば、その中継局に対して接続先を他の基地局に変更するように指示することを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線通信システム。
5. 前記基地局は、他局で使用されたとしても自局における通信への影響が少ない周波数帯域がある場合、前記接続先を他の基地局に変更するように指示する際に、当該周波数帯域を優先的に使用するよう併せて指示することを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
6. 前記基地局は、他局で使用されたとしても自局における通信への影響が少ない周波数帯域がある場合、それを優先使用周波数帯域として近在する中継局に対して通知し、
   前記中継局は、基地局に対して接続要求を行う場合、当該基地局の近在する他の基地局から通知されていた優先使用周波数帯域に基づいて、当該基地局における通信への影響が少ない周波数帯域を特定し、当該特定した帯域を使用するように要求する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の無線通信システム。
7. 前記基地局は、自局における無線リソースが逼迫した状態を検出した場合、近在する他の基地局それぞれに対して無線リソースの利用状況を問い合わせ、さらに、問い合わせ結果に基づいて、他局で使用されたとしても自局における通信への影響が少ない周波数帯域を特定し、当該特定した周波数帯域のチャネルを使用した接続に切り替えるよう近在する中継局に対して指示することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の無線通信システム。
8. 前記基地局は、自局に接続中の中継局に対しては、接続先の基地局を変更するとともに前記特定した周波数帯域のチャネルを使用するよう指示することを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
9. 最初に所定の基地局と中継局が接続した後に当該中継局と所定の端末局が接続する手順で基地局と端末局が中継局経由で接続する場合、当該中継局と接続する基地局を、当該中継局と接続可能な基地局それぞれにおける無線リソースの利用状況に基づいて決定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の無線通信システム。
10. 前記中継局は、接続先の基地局を決定する場合、接続可能な場所に位置している基地局が複数存在していれば、通信可能な各基地局に対して無線リソースの利用状況を問い合わせ、各基地局における無線リソースの利用状況に基づいて接続先の基地局を決定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の無線通信システム。
11. 前記中継局は、１つの端末局から送信された信号は１つの基地局のみを経由して外部ネットワークへ送信されるように信号を中継することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の無線通信システム。
12. 前記中継局は、複数の基地局と接続した状態において、接続している基地局との間の無線リソースの変動を検出した場合、変動した無線リソースを管理している基地局と通信状態にある各端末局への無線リソース割り当てを、前記無線リソースの変動量に応じて公平に変更することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の無線通信システム。
13. 請求項１〜１２のいずれか一つに記載の基地局として動作することを特徴とする通信装置。
14. 請求項１〜１２のいずれか一つに記載の中継局として動作することを特徴とする通信装置。

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