WO2010086979A1 - 無線通信システム - Google Patents

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WO2010086979A1
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大渕　一央
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Fujitsu Ltd
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system.
  • Examples of the wireless communication system include a mobile communication system and a wireless LAN (Local Area Network).
  • LTE Long Term Evolution
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • the LTE-Advanced system is also proposed as an IMT-Advanced system that is an improved version of the IMT (International Mobile Telecommunication) -2000 system that has been decided to be studied by the ITU-R (International Telecommunication Union Radio Communications communication sector). It is said.
  • Typical examples of the IMT-2000 system include W-CDMA (Wideband-Code Division Multiple Access), CDMA one and WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access).
  • W-CDMA Wideband-Code Division Multiple Access
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • WiMax Worldwide Interoperability for Microwave Access
  • LTE-Advanced system based on LTE system, widening of uplink / downlink bandwidth, uplink MIMO (Multiple Input Multiple Output), MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service), relay placed between radio base station and mobile station
  • uplink MIMO Multiple Input Multiple Output
  • MBMS Multimedia Broadcast Multicast Service
  • a relay station is installed between a radio base station and a mobile station, for example, for the purpose of expanding the service area range (Cell extension) or dead area (Dead spot) of the radio base station.
  • FIG. 18 is a diagram showing the expansion of the service area range.
  • the mobile station 120 is located outside the cell 100 a of the radio base station 100.
  • a relay station 110 is installed in the cell 100a.
  • An area where the relay station 110 can relay is defined as a relay area 110a, and the mobile station 120 is located in the relay area 110a.
  • the relay station 110 does not exist, the mobile station 120 is located outside the cell 100a and cannot communicate with the radio base station 100. However, if the relay station 110 is installed and the mobile station 120 exists in the relay area 110a of the relay station 110, wireless relay is performed via the relay station 110 even if the mobile station 120 is outside the cell 100a. As a result, communication between the radio base station 100 and the mobile station 120 becomes possible.
  • FIG. 19 is a diagram showing dead area countermeasures.
  • the relay station 110 is installed in the cell 100a of the radio base station 100, the dead area 110b exists in the cell 100a, and the mobile station 120 is located in the dead area 110b. Further, it is assumed that the relay area 110a of the relay station 110 covers the dead area 110b.
  • the relay station has a small service area for the purpose of introduction. For this reason, it is thought that the mobile station which communicates via a relay station is few compared with the service area of a normal radio base station. Also, in the middle of the night or early morning, the number of mobile stations that communicate via relay stations generally decreases, and there may be no mobile station that communicates via relay stations.
  • the present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a wireless communication system in which power control of a relay station is efficiently performed to reduce power consumption.
  • the radio communication system includes a radio base station, a mobile station that communicates with the radio base station, and a relay station that performs relay communication between the radio base station and the mobile station.
  • the relay station when the relay station detects that the number of mobile stations communicating with the radio base station is equal to or less than a predetermined number, at least one power source for powering off, intermittent operation, or power saving operation related to relay communication It has a power supply control part which controls.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless communication system.
  • the radio communication system 1 includes a radio base station 10, a mobile station 30 that communicates with the radio base station 10, and a relay station (hereinafter, relay station) 20 that performs relay communication between the radio base station 10 and the mobile station 30.
  • relay station a relay station
  • the relay station 20 includes a relay communication unit 2a and a power supply control unit 2b.
  • the relay communication unit 2 a performs transmission / reception control of relay communication between the radio base station 10 and the mobile station 30.
  • the power control unit 2b At least one power supply control of intermittent operation or power saving operation is performed.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a radio base station.
  • the radio base station 10-1 includes an antenna a1, an uplink radio unit 11, a power control notification information extraction unit 12, a connection request signal extraction unit 13, a radio channel control unit 14, a radio channel control signal creation unit 15, a power control control notification information creation A unit 16 (corresponding to a timing signal notification unit) and a downlink radio unit 17 are provided.
  • the uplink radio unit 11 down-converts the radio signal received from the relay station 20 or the mobile station 30 received via the antenna a1 and outputs received data.
  • the power control notification information extraction unit 12 transmits power control notification information (for example, information indicating that power control is performed at the relay station 20 or power control start timing information) from the relay station 20, the power control notification information extraction unit 12 generates power from the received data. Extract control notification information.
  • the connection request signal is transmitted from the mobile station 30 or the relay station 20
  • the connection request signal extraction unit 13 extracts the connection request signal from the received data.
  • the radio network controller 14 performs radio network control based on the power control notification information, the connection request signal from the mobile station 30 and the relay station 20, and the connection request signal of the own radio base station.
  • the radio channel control signal creation unit 15 creates a radio channel control signal and superimposes it on the transmission data.
  • the power control notification information creating unit 16 creates power control notification information (for example, power control start timing information when the relay station 20 executes power control) and superimposes it on the transmission data.
  • the downlink radio unit 17 up-converts transmission data and transmits it via the antenna a1.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a relay station.
  • the relay station 20-1 includes antennas a2 and a3, an uplink transmission unit 21-1, a downlink reception unit 21-2, an uplink connection request signal extraction unit 22a (corresponding to a signal extraction unit), a downlink connection request signal extraction unit 22b, Line control unit 23-1, radio channel control signal creation unit 23-2, power control notification information extraction unit 24, received power measurement unit 25, power control execution unit 26, power control notification information creation unit 27, uplink reception unit 28- 1.
  • a downlink transmission unit 28-2 is provided.
  • the power control notification information extraction unit 24, the received power measurement unit 25, the power control execution unit 26, and the power control notification information creation unit 27 are functions included in the power control unit 2b in FIG.
  • the downlink receiving unit 21-2 receives the radio signal transmitted from the radio base station 10 via the antenna a2, down-converts it, and outputs downlink data.
  • the downlink connection request signal extraction unit 22b extracts the downlink connection request signal from the downlink data.
  • the radio channel control unit 23-1 performs downlink radio channel control based on the downlink connection request signal.
  • the radio channel control signal creation unit 23-2 creates a downlink radio channel control signal and superimposes it on the downlink data.
  • the power control notification information extraction unit 24 extracts the power control notification information from the downlink data and sets the power control timing in the power control execution unit 26.
  • the downlink transmission unit 28-2 up-converts downlink data in which the radio channel control signal and the power control notification information created by the power control notification information creation unit 27 are superimposed, and transmits the mobile station via the antenna a3. 30.
  • the uplink receiver 28-1 receives the radio signal transmitted from the mobile station 30 via the antenna a3, down-converts it, and outputs uplink data.
  • the reception power measurement unit 25 measures reception power from uplink data.
  • the uplink connection request signal extraction unit 22a extracts the uplink connection request signal from the uplink data.
  • the radio channel control unit 23-1 performs uplink radio channel control based on the uplink connection request signal.
  • the radio channel control signal creation unit 23-2 creates an uplink radio channel control signal and superimposes it on the uplink data.
  • the uplink transmission unit 21-1 up-converts uplink data in which the radio channel control signal and the power control notification information created by the power control notification information creation unit 27 are superimposed, and transmits the radio base station via the antenna a2. Transmit to station 10.
  • the power control execution unit 26 arbitrarily sets the mobile station number threshold and the received power threshold from the outside, and performs power control based on the uplink / downlink connection request signal, the received power, and these thresholds (details of power control) The operation will be described later). Components that are subject to power control are indicated by broken-line arrows in the figure.
  • an uplink transmission unit 21-1 For example, an uplink transmission unit 21-1, a downlink reception unit 21-2, an uplink reception unit 28-1, a downlink transmission unit 28-2, a wireless line Control signal creation unit 23-2, uplink connection request signal extraction unit 22a, downlink connection request signal extraction unit 22b, radio channel control unit 23-1, power supply control notification information extraction unit 24, received power measurement unit 25, power supply control notification information
  • a creation unit 27 for example, an uplink transmission unit 21-1, a downlink reception unit 21-2, an uplink reception unit 28-1, a downlink transmission unit 28-2, a wireless line Control signal creation unit 23-2, uplink connection request signal extraction unit 22a, downlink connection request signal extraction unit 22b, radio channel control unit 23-1, power supply control notification information extraction unit 24, received power measurement unit 25, power supply control notification information
  • a creation unit 27 for example, an uplink transmission unit 21-1, a downlink reception unit 21-2, an uplink reception unit 28-1, a downlink transmission unit 28-2, a wireless line Control signal creation unit 23-2
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a mobile station.
  • the mobile station 30-1 includes an antenna a4, a downlink radio unit 31-1, an uplink radio unit 31-2, a received power measurement unit 32, a power control notification information extraction unit 33, a line connection control unit 34, and a connection request signal creation unit 35. Is provided.
  • the downlink radio unit 31-1 down-converts the radio signal received from the radio base station 10 or the relay station 20 received via the antenna a4 and outputs received data.
  • the received power measuring unit 32 measures the power of received data.
  • the power control notification information extraction unit 33 extracts the power control notification information from the received data when the received data includes the power control notification information.
  • the line connection control unit 34 performs line connection control based on the received power and the power supply control notification information.
  • the connection request signal creation unit 35 creates an uplink connection request signal and superimposes it on the transmission data.
  • Uplink radio section 31-2 upconverts the transmission data and transmits it via antenna a4.
  • the mobile station 30 communicates with the radio base station 10 via the relay station 20, there are, for example, the following three methods for confirming the number of mobile stations relayed by the relay station 20.
  • the relay station 20 measures the received power (or SINR (SignalSINtoInterference plus Noise Ratio)) from the mobile station 30, compares it with the received power threshold, and the relay station 20 relays the mobile station exceeding the received power threshold. If the received power threshold is not exceeded, the mobile station is not relayed by the relay station 20. As a result, the number of mobile stations relayed by the relay station 20 can be ascertained.
  • SINR SignalSINtoInterference plus Noise Ratio
  • the received power may be measured using any one of an RF (Radio Frequency) signal, an IF (Intermediate Frequency) signal, a demodulated signal, and a decoded signal.
  • a pilot signal (individual pilot or sounding pilot) transmitted from the mobile station 30 may be used for reception power measurement. Note that the received power from the mobile station 30 is measured by the received power measuring unit 25 in FIG. 3, and the power control execution unit 26 compares the received power threshold value to calculate the number of mobile stations.
  • the mobile station 30 When a connection request signal or a control signal (for example, scheduling request) transmitted from the mobile station 30 using, for example, a random access channel is received by the relay station 20, the mobile station 30 relays the relay station 20 through the relay station 20. If the mobile station 30 is recognized as a mobile station and has not been received for a certain period, the mobile station 30 recognizes that the relay station 20 does not relay. As a result, the number of mobile stations relayed by the relay station 20 can be ascertained.
  • a connection request signal or a control signal for example, scheduling request
  • connection request signal and control signal from the mobile station 30 are extracted by the uplink connection request signal extraction unit 22a shown in FIG. 3, and the number of mobile stations is calculated by the power supply control execution unit 26. 3. Determine whether a connection request signal or a control signal (for example, a scheduling request) transmitted from the mobile station 30, for example using a random access channel, is directed to the own relay station 20 or to another relay station, If it is determined that the mobile station 30 is directed to its own relay station 20, the mobile station 30 recognizes that the mobile station 30 is relaying to the local relay station 20. The station 30 recognizes the mobile station as not being relayed by its own relay station. Thereby, it is possible to grasp the number of mobile stations relayed by the relay station 20.
  • a connection request signal or a control signal for example, a scheduling request
  • connection request signal and control signal from the mobile station 30 are determined whether or not the uplink connection request signal extraction unit 22a in FIG. 3 is a signal addressed to the own relay station, and the power control execution unit 26 calculates the number of mobile stations. To do.
  • the relay station 20 executes power control. It is also possible to select 0 (the number of mobile stations is zero) as the mobile station number threshold.
  • FIG. 5 shows a radio channel between the relay station 20 and the radio base station 10, and a radio channel between the relay station 20 and the mobile station 30, and
  • FIG. 6 shows an example of a power control pattern in each radio channel.
  • the power of the transmission system (radio line r1) to the radio base station 10 is turned off, the reception system (radio line r2) is intermittently operated, and the power of the reception system (radio line r3) from the mobile station 30 is turned off.
  • the transmission system (wireless line r4) to the mobile station 30 is turned on.
  • FIG. 7 is a diagram showing an operation sequence of power supply control.
  • the mobile station number threshold is set to zero.
  • the number of accommodated mobile stations is compared with a threshold value to confirm the accommodated number.
  • the radio base station 10 and the mobile station 30 are notified that the power of the relay station 20 is turned off.
  • the radio base station 10 determines the timing at which the relay station 20 turns off, and notifies the relay station 20 of the start timing of power control (notifies the power off timing).
  • the relay station 20 that has received the power-off timing notifies the power-off timing to other radio base stations, mobile stations connected to the relay station 20, and waiting mobile stations.
  • the relay station 20 turns off the power according to the power-off timing.
  • the radio base station 10 is connected to the upstream (mobile station 30 ⁇ relay station 20) and downstream (relay station 20 ⁇ mobile station 30) used by the relay station 20 for communication. Resource allocation is performed so that radio resources can be used by the radio base station 10 and other relay stations.
  • the power supply control of the relay station 20 becomes possible, and the power consumption can be reduced.
  • the power consumption of the relay station 20 and the mobile station 30 the power consumption of the transmitter is particularly high because the power consumption of the amplifier for transmission is particularly large. For this reason, since it becomes possible to turn off the power supply of a transmission part, the power consumption reduction effect becomes a high thing.
  • the relay station 20 using DF (Decode and Forward: a system in which a received radio signal is demodulated, error correction decoded, recoded / modulated, etc.) is described.
  • DF Decode and Forward: a system in which a received radio signal is demodulated, error correction decoded, recoded / modulated, etc.
  • AF Anamplify and Forward: a method in which the received radio signal is amplified and relayed without being decoded
  • the control signal of the relay station 20 is also executed in an AF relay station capable of transmitting and receiving. It is possible.
  • the relay station 20 counts and controls the mobile station.
  • the station 10 may be configured to count the number of mobile stations and notify the relay station 20 (the radio base station 10 not only performs radio channel control between the radio base station 10 and the relay station 20 but also directly Alternatively, since the radio channel control between the relay station 20 and the mobile station 30 can be executed indirectly, the number of mobile stations can be counted).
  • the second embodiment is a case where the mobile station 30 and the radio base station 10 communicating via the relay station 20 execute handover during power control of the relay station 20.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a radio base station.
  • the radio base station 10-2 includes an antenna a1, an uplink radio unit 11, a power control notification information extraction unit 12, a connection request signal extraction unit 13, a radio channel control unit 14, a radio channel control signal creation unit 15, and a power control notification information creation.
  • Unit 16 downlink radio unit 17, handover request signal extraction unit 18a, and handover control unit 18b.
  • the radio base station 10-2 newly includes a handover request signal extraction unit 18a and a handover control unit 18b.
  • the handover request signal extraction unit 18a extracts a handover request signal from the received data when the received data includes a handover request signal.
  • the handover control unit 18b performs handover control based on the handover request signal.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a relay station.
  • the relay station 20-2 includes antennas a2 and a3, an uplink transmission unit 21-1, a downlink reception unit 21-2, an uplink connection request signal extraction unit 22a, a downlink connection request signal extraction unit 22b, a radio channel control unit 23-1, Radio channel control signal creation unit 23-2, power control notification information extraction unit 24, received power measurement unit 25, power control execution unit 26, power control notification information creation unit 27, uplink reception unit 28-1, downlink reception unit 28- 2.
  • a handover request unit 29 is provided.
  • a handover request unit 29 is newly added, and the handover request unit 29 creates a handover request signal and superimposes it on downlink data and uplink data when power control is executed.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a mobile station.
  • the mobile station 30-2 includes an antenna a4, a downlink radio unit 31-1, an uplink radio unit 31-2, a received power measurement unit 32, a power control notification information extraction unit 33, a line connection control unit 34, and a connection request signal creation unit 35.
  • a handover request signal extraction unit 36a, a handover control unit 36b, and a handover control signal creation unit 36c are newly added components.
  • the handover request signal extraction unit 36a extracts a handover request signal from the received data when the received data includes a handover request signal.
  • the handover controller 36b executes handover control based on the handover request signal.
  • the handover control signal creation unit 36c creates a handover control signal and superimposes it on transmission data.
  • FIG. 11 is a diagram showing an entire operation sequence including handover.
  • the relay station 20 checks the number of mobile stations 30 accommodated.
  • the relay station 20 notifies the radio base station 10 that power control is to be performed.
  • the relay station 20 executes power control based on the notified power control timing. Next, the detailed operation will be described.
  • the power supply control unit 2b of the relay station 20 compares the number of accommodated mobile stations with the threshold value and determines that the threshold value is not exceeded, the power supply control unit 2b sends the relay station 20 to the radio base station 10 and the mobile station 30. Notify that the power is turned off. Furthermore, the mobile station 30 and the radio base station 10 that are currently communicating via the relay station 20 are requested to perform handover to another relay station or radio base station.
  • the mobile station 30 Upon receipt of the handover request, the mobile station 30 measures received power from other relay stations and radio base stations, selects a handover destination, and executes handover. When the handover of all the mobile stations 30 that have received the handover request is completed, the relay station 20 notifies the radio base station 10 again that the power of the relay station 20 is turned off.
  • the radio base station 10 determines the timing at which the relay station 20 turns off, and notifies the relay station 20 of the power off timing.
  • the relay station 20 that has received the power-off timing notifies the power-off timing to other radio base stations, mobile stations connected to the relay station 20, and waiting mobile stations. Thereafter, the relay station 20 turns off the power according to the power-off timing.
  • the radio base station 10 uses the uplink (mobile station 30 ⁇ relay station 20) and downlink (relay station 20 ⁇ mobile station 30) radio resources used by the relay station 20 for communication. Then, resource allocation is performed so that the radio base station and other relay stations can use it.
  • the power supply control of the relay station 20 becomes possible, and the power consumption can be reduced. Moreover, by allocating radio resources that are unused due to power OFF to other relay stations or radio base stations, the radio resources can be reused and efficient transmission is possible.
  • the relay station 20 raises a power control request to the radio base station 10, and the radio base station 10 that receives the request sends the power control timing to the relay station 20. reported.
  • the relay station 20 determines the power control timing and notifies the radio base station 10 or the mobile station 30 of the timing.
  • the power supply control unit 2b determines the timing for executing the power supply control. Then, the power supply of the relay station 20 is turned off and the power off timing is notified. Furthermore, the mobile station 30 and the radio base station 10 that are currently communicating via the relay station 20 are requested to perform handover to another relay station or radio base station. Thereafter, the operation is the same as in the second embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a relay station.
  • the relay station 20-4 includes antennas a2 and a3, an uplink transmission unit 21-1, a downlink reception unit 21-2, an uplink connection request signal extraction unit 22a, a downlink connection request signal extraction unit 22b, a radio channel control unit 23-1, Radio channel control signal creation unit 23-2, power control notification information extraction unit 24, received power measurement unit 25, power control execution unit 26, power control notification information creation unit 27, uplink reception unit 28-1, downlink reception unit 28- 2.
  • a transmission power control unit 2-1 is provided.
  • a transmission power control unit 2-1 is newly added, and the transmission power control unit 2-1 operates by reducing the power of the downlink transmission unit 28-2 when executing power control.
  • the operation of the fourth embodiment control for turning off the power of the transmission / reception unit with the radio base station 10 and intermittently operating the transmission / reception unit with the mobile station 30
  • Data transmission from the relay station 20 to the mobile station 30 is stopped.
  • transmission of the common control CH (channel) (or common control signal) to the mobile station 30 is assumed to be intermittent transmission.
  • control signal (control CH) necessary for the mobile station 30 to connect to the relay station 20 is, for example, a broadcast channel for transmitting information (for example, a used frequency) regarding the service area (cell) of the relay station 20
  • the relay station 20 does not receive transmission data from the mobile station 30. Further, a random access channel (RACH) including a connection request transmitted from the mobile station 30 and a control signal and a control CH necessary for connection such as a pilot are assumed to be intermittent reception. By performing such an operation, it is possible to control the power supply of the relay station 20 and to reduce power consumption.
  • RACH random access channel
  • the power of the transmission / reception unit of the relay station 20 with the radio base station 10 is turned off, the power of the transmission unit to the mobile station 30 is reduced, and the reception unit with the mobile station 30 is operated. This is a case of intermittent operation.
  • the relay station 20 executes power supply control in cooperation with the radio base station 10 and the mobile station 30.
  • a specific radio resource below a radio resource necessary for normal communication is received so that a connection request from the mobile station 30 can be received and the normal operation can be restored from the power control. Get assigned.
  • radio resources that can transmit necessary control signals to the mobile station 30 are assigned.
  • FIG. 13 shows an example of a radio resource during normal communication
  • FIG. 14 shows an example of a radio resource at the time of bandwidth limitation
  • FIG. 15 shows a radio at the time of bandwidth limitation (when there is no connected mobile station). An example resource is shown.
  • a control signal (control CH) necessary for connecting to the relay station 20 transmits information (for example, a used frequency) related to the service area (cell) of the relay station 20, for example.
  • the power control of the relay station 20 is executed, so that the number of mobile stations newly calling inevitably decreases. Therefore, even if the transmission power for transmitting the control signal and control CH described above is reduced and the service area (cell) is substantially narrowed, the number of mobile stations that cannot be connected is limited.
  • the transmission power of the control signal and control CH is compared with that of normal transmission, and is reduced by, for example, reducing the power to 1/2. That is, the power control unit 2b compares the number of accommodated mobile stations with a threshold value, and if the power control unit 2b determines that the threshold value is less than the threshold value, turns off the power of the transmission / reception unit with the radio base station 10 and further performs downlink transmission to the mobile station 30 Request transmission unit 28-2 to reduce transmission power, and downlink transmission unit 28-2 reduces transmission power. Further, the downlink transmission unit 28-2 is notified to transmit only the control signal, and the downlink transmission unit 28-2 is controlled to transmit only the control signal.
  • the power control unit 2b performs power control on the upstream receiving unit 28-1, and the upstream receiving unit 28-1 performs intermittent reception.
  • the cycle of the intermittent operation of the uplink receiving unit 28-1 may be executed, for example, in units of wireless TTI (Transmission) Time Interval), or may be executed in units of time such as msec. Further, the cycle of the intermittent operation may be variable according to the expected traffic.
  • FIG. 16 is a diagram showing an operation sequence when shifting from power control to normal power operation.
  • the mobile station 30 that has received the control signal transmitted from the relay station 20 and measured the received power compares the received power with other relay stations and radio base stations, and selects the relay station 20 to be connected. .
  • the relay station 20 Prior to communication with the mobile station 30, the relay station 20 notifies the radio base station 10 that the radio station 10 is to be shifted to the normal power supply operation. [S24] The radio base station 10 transmits the power recovery timing to the relay station 20.
  • the relay station 20 stops the power control based on the power recovery timing and shifts to the normal power operation. Specifically, the power of the transmission / reception system with the radio base station 10 is turned on, the transmission power of the control signal to the mobile station 30 is returned to the normal transmission power, and the transmission unit is controlled so that data can be transmitted.
  • connection control is performed between the radio base station 10 and the relay station 20 (the relay station 20 requests the radio base station 10 to reallocate or increase radio resources).
  • the mobile station 30 performs a handover to the relay station 20 that has returned to the normal power supply operation, thereby enabling communication with the radio base station 10 via the relay station 20.
  • a handover may be executed after transmitting a handover execution request again.
  • the relay station 20 may be requested to return to normal power supply operation.
  • FIG. 17 is a diagram showing an operation sequence when shifting from power control to normal power operation. Assume that the mobile station 30 is connected to the radio base station 10 and is in communication, the relay station 20 under power control exists in the vicinity of the mobile station 30, and a control signal for connection is transmitted.
  • the mobile station 30 starts measuring received power for cell selection, received power from the connected radio base station 10, received power from the relay station 20, and received power from other radio base stations. As a result, it is determined that the received power from the relay station 20 is the strongest.
  • the mobile station 30 notifies the radio base station 10 of the selected cell (in this case, the relay station 20).
  • the radio base station 10 Upon receiving the notification, the radio base station 10 requests the relay station 20 to shift from the power supply control to the normal power supply operation (notification of power supply restoration timing), and further executes the allocation of radio resources.
  • the relay station 20 that has received the request for switching from the power control to the normal power supply operation turns on the power of the transmission unit to the radio base station 10 and the reception unit from the mobile station 30, and is assigned by the radio base station 10.
  • the uplink to the radio base station 10 and the uplink from the mobile station 30 are set using the radio lease. By setting up an uplink from the mobile station 30, the mobile station 30 can transmit a connection request to the relay station 20.
  • connection control is performed between the radio base station 10 and the relay station 20.
  • connection control is performed between the mobile station 30 and the relay station 20.
  • the mobile station 30 executes a handover to the relay station 20 that has returned to the normal power supply operation. This enables communication with the radio base station 10 via the relay station 20. Note that the handover may be executed after the relay station 20 returns to the normal power supply operation and then transmits a handover execution request again.
  • wireless communication system 10 wireless base station 20 relay station (relay station) 30 Mobile station 2a Relay communication unit 2b Power supply control unit

Landscapes

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Abstract

　消費電力の低減化を図る。　無線通信システム（１）は、無線基地局（１０）と、無線基地局（１０）と通信を行う移動局（３０）と、無線基地局（１０）と移動局（３０）との中継通信を行う中継局（２０）とを備える。中継局（２０）内の電源制御部（２ｂ）は、無線基地局（１０）と通信する移動局（３０）の数が所定数以下になったことを検知した場合には、中継通信に係る電源のオフ、間欠動作または省電力動作の少なくとも１つの電源制御を行う。

Description

無線通信システム
　本発明は無線通信システムに関する。無線通信システムとして、例えば、移動体通信システムや無線LAN（Local Area Network）が含まれる。
　近年、携帯電話機などの移動局通信の規格として、LTE（Long Term Evolution）と呼ばれる新しい高速通信サービスが見込まれており、更にLTEの改良版であるLTE－Advancedシステムが、3GPP（3rd Generation Partnership Project）において議論が行われている。
　また、LTE－Advancedシステムは、ITU－R（International Telecommunication Union Radio communications sector）において検討することが決まったIMT（International Mobile Telecommunication）－2000システムの改良版であるIMT－Advancedシステムとして提案することも目的としている。
　なお、IMT－2000システムの代表的なものには、W－CDMA（Wideband－Code Division Multiple Access）、CDMA one及びWiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access）がある。
　LTE－Advancedシステムでは、LTEシステムを基にして、上り／下りの帯域幅の拡幅、上りMIMO（Multiple Input Multiple Output）、MBMS（Multimedia Broadcast Multicast Service）、無線基地局と移動局間に置かれる中継局（リレー局）の導入などが検討されている。
　以下、リレー局について説明する。リレー局は、例えば、無線基地局のサービスエリア範囲の拡大（Cell extension）や不感エリア（Dead spot）対策のために、無線基地局と移動局の間に設置される。
　図１８はサービスエリア範囲の拡大を示す図である。無線基地局１００のセル１００ａの外側に移動局１２０が位置している。また、セル１００ａ内にリレー局１１０が設置されており、リレー局１１０が中継可能なエリアを中継エリア１１０ａとし、移動局１２０は、中継エリア１１０ａ内に位置している。
　リレー局１１０が存在しなければ、移動局１２０はセル１００ａ外に位置するので、無線基地局１００と通信できない。しかし、リレー局１１０が設置されて、リレー局１１０の中継エリア１１０ａ内に移動局１２０が存在すれば、移動局１２０がセル１００ａ外であっても、リレー局１１０を介して無線中継が行われることになり、無線基地局１００と移動局１２０との通信が可能になる。
　図１９は不感エリア対策を示す図である。無線基地局１００のセル１００ａ内にリレー局１１０が設置し、セル１００ａ内には、不感エリア１１０ｂが存在して、不感エリア１１０ｂ内に移動局１２０が位置している。また、リレー局１１０の中継エリア１１０ａは、不感エリア１１０ｂをカバーしているとする。
　リレー局１１０が存在しなければ、移動局１２０が不感エリア１１０ｂ内に位置すると、無線基地局１００との通信は困難となる。しかし、リレー局１１０が設置されて、リレー局１１０の中継エリア１１０ａが不感エリア１１０ｂをカバーしていれば、移動局１２０が不感エリア１１０ｂ内にあっても、リレー局１１０を介して無線中継が行われることになり、無線基地局１００と移動局１２０との通信が可能になる。
　従来の無線技術として、待ち受け時には、広帯域及び中帯域信号用の受信回路の電源を停止し、呼び出し時には、広帯域及び中帯域信号用の受信回路の電源を供給して、バッテリーセービングを行う技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開平８－２７５２４３号公報（段落番号〔０１６１〕～〔０１７４〕、第１２図）
　リレー局は、その導入目的からサービスエリアは小さい。このため、リレー局を介して通信する移動局は、通常の無線基地局のサービスエリアと比較して少数であると考えられる。また、深夜や早朝においても、リレー局を介して通信する移動局は減少することが一般的であり、更にはリレー局を介して通信する移動局が存在しない可能性もある。
　このようにリレー局を使用する移動局が少ない（または存在しない）場合があるため、リレー局を常時稼働することは、消費電力を無駄に要してしまうといった問題があった。
　したがって、リレー局の電源制御（電源ON／OFFまたは間欠動作制御など）が必要であるが、リレー局が独自の判断で電源制御を実行してしまうと、無線基地局や移動局からみて通信先が知らぬ間になくなっていることとなり、障害（例えば接続不可能となるなど）の原因となる。更に、独自判断で電源制御を実行してしまうと、リレー局が使用していたリソースを利用することができなくなる。
　本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、リレー局の電源制御を効率よく行って消費電力の低減化を図った無線通信システムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、無線通信システムが提供される。この無線通信システムは、無線基地局と、前記無線基地局と通信を行う移動局と、前記無線基地局と前記移動局との中継通信を行う中継局とを備える。
　ここで、中継局は、無線基地局と通信する移動局の数が所定数以下になったことを検知した場合に、中継通信に係る電源のオフ、間欠動作または省電力動作の少なくとも１つの電源制御を行う電源制御部を有する。
　消費電力の低減化を図る。
　本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
無線通信システムの構成例を示す図である。 無線基地局の構成例を示す図である。 リレー局の構成例を示す図である。 移動局の構成例を示す図である。 電源制御を説明するための図である。 電源制御を説明するための図である。 電源制御の動作シーケンスを示す図である。 無線基地局の構成例を示す図である。 リレー局の構成例を示す図である。 移動局の構成例を示す図である。 ハンドオーバを含む全体動作シーケンスを示す図である。 リレー局の構成例を示す図である。 通常通信時の無線リソース例を示す図である。 帯域制限時の無線リソース例を示す図である。 帯域制限時（接続移動局なしの場合）の無線リソース例を示す図である。 電源制御から通常電源動作へ移行する際の動作シーケンスを示す図である。 電源制御から通常電源動作へ移行する際の動作シーケンスを示す図である。 サービスエリア範囲の拡大を示す図である。 不感エリア対策を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システム１は、無線基地局１０と、無線基地局１０と通信を行う移動局３０と、無線基地局１０と移動局３０との中継通信を行う中継局（以下、リレー局）２０とを備える。
　リレー局２０は、中継通信部２ａと電源制御部２ｂを含む。中継通信部２ａは、無線基地局１０と移動局３０との中継通信の送受信制御を行う。電源制御部２ｂは、無線基地局１０と通信する移動局３０の数を認識し、移動局３０の数が所定数以下になったことを検知した場合には、中継通信に係る電源のオフ、間欠動作または省電力動作の少なくとも１つの電源制御を行う。
　次に無線基地局１０、リレー局２０及び移動局３０の構成について説明する。図２は無線基地局の構成例を示す図である。無線基地局１０－１は、アンテナａ１、上り無線部１１、電源制御通知情報抽出部１２、接続要求信号抽出部１３、無線回線制御部１４、無線回線制御信号作成部１５、電源制御通知情報作成部１６（タイミング信号通知部に該当）、下り無線部１７を備える。
　上り無線部１１は、アンテナａ１を介して受信した、リレー局２０または移動局３０からの無線信号をダウンコンバートして、受信データを出力する。電源制御通知情報抽出部１２は、リレー局２０から電源制御通知情報（例えば、リレー局２０にて電源制御を行う旨の情報や電源制御開始タイミング情報）が送信された場合は、受信データから電源制御通知情報を抽出する。接続要求信号抽出部１３は、移動局３０やリレー局２０から、接続要求信号が送信された場合は、受信データから接続要求信号を抽出する。
　無線回線制御部１４は、電源制御通知情報、移動局３０やリレー局２０からの接続要求信号、自無線基地局の接続要求信号にもとづき、無線回線制御を行う。無線回線制御信号作成部１５は、無線回線制御信号を作成して送信データに重畳する。
　電源制御通知情報作成部１６は、電源制御通知情報（例えば、リレー局２０にて電源制御を実行させる際の電源制御開始タイミング情報）を作成し送信データに重畳する。下り無線部１７は、送信データをアップコンバートしてアンテナａ１を介して送信する。
　図３はリレー局の構成例を示す図である。リレー局２０－１は、アンテナａ２、ａ３、上り送信部２１－１、下り受信部２１－２、上り接続要求信号抽出部２２ａ（信号抽出部に該当）、下り接続要求信号抽出部２２ｂ、無線回線制御部２３－１、無線回線制御信号作成部２３－２、電源制御通知情報抽出部２４、受信電力測定部２５、電源制御実行部２６、電源制御通知情報作成部２７、上り受信部２８－１、下り送信部２８－２を備える。なお、電源制御通知情報抽出部２４、受信電力測定部２５、電源制御実行部２６及び電源制御通知情報作成部２７は、図１の電源制御部２ｂに含まれる機能である。
　下り受信部２１－２は、アンテナａ２を介して、無線基地局１０から送信された無線信号を受信してダウンコンバートし、下りデータを出力する。下り接続要求信号抽出部２２ｂは、下りデータに下り接続要求信号が含まれる場合は、下りデータから下り接続要求信号を抽出する。
　無線回線制御部２３－１は、下り接続要求信号にもとづき、下りの無線回線制御を行う。無線回線制御信号作成部２３－２は、下り無線回線制御信号を作成し、下りデータに重畳する。
　電源制御通知情報抽出部２４は、無線基地局１０から電源制御通知情報が送信された場合は、下りデータから電源制御通知情報を抽出し、電源制御実行部２６に電源制御タイミングを設定する。下り送信部２８－２は、無線回線制御信号と、電源制御通知情報作成部２７により作成された電源制御通知情報とが重畳された下りデータをアップコンバートして、アンテナａ３を介して、移動局３０へ送信する。
　上り受信部２８－１は、アンテナａ３を介して、移動局３０から送信された無線信号を受信してダウンコンバートし、上りデータを出力する。受信電力測定部２５は、上りデータから受信電力を測定する。上り接続要求信号抽出部２２ａは、上りデータに上り接続要求信号が含まれる場合は、上りデータから上り接続要求信号を抽出する。
　無線回線制御部２３－１は、上り接続要求信号にもとづき、上りの無線回線制御を行う。無線回線制御信号作成部２３－２は、上り無線回線制御信号を作成し、上りデータに重畳する。上り送信部２１－１は、無線回線制御信号と、電源制御通知情報作成部２７により作成された電源制御通知情報とが重畳された上りデータをアップコンバートして、アンテナａ２を介して、無線基地局１０へ送信する。
　また、電源制御実行部２６は、移動局数閾値及び受信電力閾値が外部から任意に設定され、上り／下り接続要求信号、受信電力及びこれら閾値にもとづいて、電源制御を行う（電源制御の詳細動作は後述する）。電源制御対象の構成要素は、図中の破線矢印で示しており、例えば、上り送信部２１－１、下り受信部２１－２、上り受信部２８－１、下り送信部２８－２、無線回線制御信号作成部２３－２、上り接続要求信号抽出部２２ａ、下り接続要求信号抽出部２２ｂ、無線回線制御部２３－１、電源制御通知情報抽出部２４、受信電力測定部２５、電源制御通知情報作成部２７などがある。
　図４は移動局の構成例を示す図である。移動局３０－１は、アンテナａ４、下り無線部３１－１、上り無線部３１－２、受信電力測定部３２、電源制御通知情報抽出部３３、回線接続制御部３４、接続要求信号作成部３５を備える。
　下り無線部３１－１は、アンテナａ４を介して受信した、無線基地局１０またはリレー局２０からの無線信号をダウンコンバートして受信データを出力する。受信電力測定部３２は、受信データの電力を測定する。電源制御通知情報抽出部３３は、受信データに電源制御通知情報が含まれている場合は、受信データから電源制御通知情報を抽出する。回線接続制御部３４は、受信電力と電源制御通知情報にもとづき回線接続制御を行う。接続要求信号作成部３５は、上りの接続要求信号を作成して送信データに重畳する。上り無線部３１－２は、送信データをアップコンバートし、アンテナａ４を介して送信する。
　次にリレー局２０における移動局数の算出方法について説明する。移動局３０がリレー局２０を介して無線基地局１０と通信するとき、リレー局２０が中継する移動局数を確認する方法としては、例えば、以下の３つの方法がある。
　１．リレー局２０は、移動局３０からの受信電力（またはSINR（Signal to Interference plus Noise Ratio））を測定し、受信電力閾値と比較し、受信電力閾値を超える移動局をリレー局２０が中継している移動局とし、受信電力閾値を超えない場合には、リレー局２０が中継していない移動局とする。これにより、リレー局２０が中継している移動局数を把握することが可能となる。
　なお、受信電力の測定は、RF（Radio Frequency）信号、IF（Intermediate Frequency）信号、復調後の信号、復号信号のどれを用いてもよい。また、受信電力測定には、移動局３０から送信されるPilot信号（個別PilotまたはSounding Pilot）を用いてもよい。なお、移動局３０からの受信電力の測定は、図３の受信電力測定部２５において実行し、電源制御実行部２６において、受信電力閾値と比較し移動局数を算出する。
　２．移動局３０から送信される、例えばランダムアクセスチャネルを用いた接続要求信号や制御信号（例えばスケジューリング・リクエスト）が、リレー局２０において受信された場合、その移動局３０はリレー局２０が中継している移動局と認識し、一定期間受信しなかった場合、その移動局３０はリレー局２０が中継していない移動局と認識する。これにより、リレー局２０が中継している移動局数を把握することが可能となる。
　なお、移動局３０からの接続要求信号や制御信号は、図３の上り接続要求信号抽出部２２ａにおいて信号抽出を実行し、電源制御実行部２６において移動局数を算出する。
　３．移動局３０から送信される、例えばランダムアクセスチャネルを用いた接続要求信号や制御信号（例えばスケジューリングリクエスト）が、自リレー局２０に向けたものか、他リレー局に向けたものかを判断し、自リレー局２０に向けたものと判断した場合、その移動局３０は自リレー局２０が中継している移動局と認識し、他リレー局に向けたものであると判断した場合は、その移動局３０は自リレー局が中継していない移動局と認識する。これにより、リレー局２０が中継している移動局数を把握することが可能となる。
　なお、移動局３０からの接続要求信号や制御信号は、図３の上り接続要求信号抽出部２２ａにおいて自リレー局宛の信号か否かを判断し、電源制御実行部２６において移動局数を算出する。
　上記のようにして、リレー局２０が中継している移動局数を把握し、無線基地局１０から通知された、または事前に設定している移動局接続数の閾値（移動局数閾値）と比較し、閾値を超えない場合は、そのリレー局２０において電源制御を実行する。なお、移動局数閾値として０（移動局数がゼロ）を選択することも可能である。
　次にリレー局２０の電源制御について説明する。図５、図６は電源制御を説明するための図である。図５はリレー局２０と無線基地局１０間の無線回線及びリレー局２０と移動局３０間の無線回線を示し、図６は各無線回線における電源制御パターンの一例を示している。
　電源制御の方法としては、図５の無線回線ｒ１～ｒ４それぞれに対して、電源ON、電源OFF及び間欠動作の３通りを行うものとすると、全てが電源ONの通常動作を除き、計４3－１＝６３通りが存在する（図６では、その組み合わせの中で主に使用する代表的な４パターンを示している）。以下、図６に示したリレー局２０における（１）～（４）の電源制御パターンについて説明する。
　（１）無線基地局１０との送受信系（無線回線ｒ１、ｒ２）及び移動局３０との送受信系（無線回線ｒ３、ｒ４）について電源を落とす（すなわち全体の電源を落とす）。
　（２）無線基地局１０との送受信系（無線回線ｒ１、ｒ２）の電源を落とし、移動局３０との送受信系（無線回線ｒ３、ｒ４）は間欠動作を実行する。
　（３）無線基地局１０との送受信系（無線回線ｒ１、ｒ２）の電源を落とし、移動局３０との受信系（無線回線ｒ３）は間欠動作とし、移動局３０への送信系（無線回線ｒ４）は電源をONにする。
　（４）無線基地局１０への送信系（無線回線ｒ１）の電源を落とし、受信系（無線回線ｒ２）を間欠動作とし、移動局３０からの受信系（無線回線ｒ３）の電源を落とし、移動局３０への送信系（無線回線ｒ４）は電源をONにする。
　次に第１の実施の形態における電源制御の動作シーケンスについて説明する。図７は電源制御の動作シーケンスを示す図である。移動局数閾値を０とする。
　〔Ｓ１〕電源制御部２ｂにおいて、収容移動局数と閾値を比較し、収容数を確認する。
　〔Ｓ２〕閾値を超えない場合（所定数以下の場合）、無線基地局１０及び移動局３０に対して、リレー局２０の電源をOFFすることを通知する。
　〔Ｓ３〕通知を受けた無線基地局１０は、リレー局２０が電源OFFするタイミングを決定し、リレー局２０に対して電源制御の開始タイミングを通知する（電源OFFタイミングを通知する）。
　〔Ｓ４〕電源OFFのタイミングを受信したリレー局２０は、他の無線基地局やリレー局２０に接続している移動局や待ち受け中の移動局などに対して、電源OFFタイミングを通知する。
　〔Ｓ５〕リレー局２０は、電源OFFタイミングに従って電源をOFFする。
　〔Ｓ６〕リレー局２０が電源OFFした場合、無線基地局１０は、リレー局２０が通信に使用していた上り（移動局３０→リレー局２０）及び下り（リレー局２０→移動局３０）の無線リソースを、無線基地局１０や他リレー局で使用できるようにリソース割り当てを実行する。
　以上により、リレー局２０の電源制御が可能となり、消費電力を削減することが可能となる。一般的に、リレー局２０や移動局３０の消費電力の内、特に送信用の増幅器の消費電力が大きいことから、送信部の消費電力の占める割合が高くなる。このため、送信部の電源をOFFすることが可能となるため、消費電力削減効果は高いものとなる。
　また、電源OFFによって未使用となった無線リソースを他のリレー局や無線基地局に割り当てすることで、無線リソースの再利用が可能となり、効率的な伝送が可能となる。
　なお、上記ではDF（Decode and Forward：受信した無線信号を復調、誤り訂正復号、再符号・変調処理等の処理を行って中継する方式）を用いたリレー局２０で説明したが、データ伝送に対してはAF（Amplify and Forward：受信した無線信号を復号せずに増幅だけして中継する方式）を実行し、リレー局２０の制御信号については送受信が可能なAFリレー局でも同様に実行することが可能である。
　更に、上述ではリレー局２０において移動局数をカウントして制御する例を示したが、無線基地局１０は、どの移動局と接続しているのかを把握することが可能であるから、無線基地局１０において移動局数をカウントして、リレー局２０に通知する構成としてもよい（無線基地局１０は、無線基地局１０とリレー局２０間の無線回線制御を実行するだけでなく、直接的または間接的にリレー局２０と移動局３０間の無線回線制御を実行することができるため、移動局数をカウント可能である）。
　次に第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、リレー局２０の電源制御時に、リレー局２０を介して通信している移動局３０や無線基地局１０が、ハンドオーバを実行する場合である。
　最初に無線基地局、リレー局及び移動局の構成について説明する。なお、以降の説明では、既述の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付けてそれらの説明は省略し、変更箇所のみ説明する。
　図８は無線基地局の構成例を示す図である。無線基地局１０－２は、アンテナａ１、上り無線部１１、電源制御通知情報抽出部１２、接続要求信号抽出部１３、無線回線制御部１４、無線回線制御信号作成部１５、電源制御通知情報作成部１６、下り無線部１７、ハンドオーバ要求信号抽出部１８ａ、ハンドオーバ制御部１８ｂを備える。無線基地局１０－２は、ハンドオーバ要求信号抽出部１８ａ及びハンドオーバ制御部１８ｂを新たに有している。
　ハンドオーバ要求信号抽出部１８ａは、受信データにハンドオーバ要求信号が含まれる場合は、受信データからハンドオーバ要求信号を抽出する。ハンドオーバ制御部１８ｂは、ハンドオーバ要求信号にもとづきハンドオーバ制御を実施する。
　図９はリレー局の構成例を示す図である。リレー局２０－２は、アンテナａ２、ａ３、上り送信部２１－１、下り受信部２１－２、上り接続要求信号抽出部２２ａ、下り接続要求信号抽出部２２ｂ、無線回線制御部２３－１、無線回線制御信号作成部２３－２、電源制御通知情報抽出部２４、受信電力測定部２５、電源制御実行部２６、電源制御通知情報作成部２７、上り受信部２８－１、下り受信部２８－２、ハンドオーバ要求部２９を備える。
　ハンドオーバ要求部２９が新たに追加されており、ハンドオーバ要求部２９は、電源制御が実行される場合に、ハンドオーバ要求信号を作成し、下りデータ及び上りデータに重畳する。
　図１０は移動局の構成例を示す図である。移動局３０－２は、アンテナａ４、下り無線部３１－１、上り無線部３１－２、受信電力測定部３２、電源制御通知情報抽出部３３、回線接続制御部３４、接続要求信号作成部３５、ハンドオーバ要求信号抽出部３６ａ、ハンドオーバ制御部３６ｂ、ハンドオーバ制御信号作成部３６ｃを備える。ハンドオーバ要求信号抽出部３６ａ、ハンドオーバ制御部３６ｂ及びハンドオーバ制御信号作成部３６ｃが新たに追加された構成要素である。
　ハンドオーバ要求信号抽出部３６ａは、受信データにハンドオーバ要求信号が含まれる場合は、受信データからハンドオーバ要求信号を抽出する。ハンドオーバ制御部３６ｂは、ハンドオーバ要求信号にもとづきハンドオーバ制御を実行する。ハンドオーバ制御信号作成部３６ｃは、ハンドオーバ制御信号を作成し送信データに重畳する。
　図１１はハンドオーバを含む全体動作シーケンスを示す図である。
　〔Ｓ１１〕リレー局２０は、移動局３０の収容数を確認する。
　〔Ｓ１２〕リレー局２０は、無線基地局１０に電源制御を行う旨の通知を行う。
　〔Ｓ１３〕移動局３０、リレー局２０、無線基地局１０間においてハンドオーバを実行する。
　〔Ｓ１４〕無線基地局１０は、リレー局２０に対して、電源制御タイミングを通知する。
　〔Ｓ１５〕リレー局２０は、通知された電源制御タイミングにもとづき、電源制御を実行する。
　次に詳細動作について説明する。リレー局２０の電源制御部２ｂにおいて、収容移動局数と閾値を比較して閾値を超えないと判断した場合、電源制御部２ｂは、無線基地局１０及び移動局３０に対して、リレー局２０の電源をOFFすることを通知する。更に、その時点でリレー局２０を介して通信している１つまたは複数の移動局３０及び無線基地局１０に対して、他のリレー局または無線基地局へハンドオーバするよう要求する。
　ハンドオーバ要求を受けた移動局３０は、他のリレー局や無線基地局からの受信電力を測定し、ハンドオーバ先を選択し、ハンドオーバを実行する。ハンドオーバ要求を受けた全ての移動局３０のハンドオーバが完了した場合、リレー局２０は、再び無線基地局１０に対して、リレー局２０の電源をOFFすることを通知する。
　通知を受けた無線基地局１０は、リレー局２０が電源OFFするタイミングを決定し、リレー局２０に対して電源OFFタイミングを通知する。電源OFFタイミングを受信したリレー局２０は、他の無線基地局やリレー局２０に接続している移動局や待ち受け中の移動局などに対して、電源OFFタイミングを通知する。その後、リレー局２０は電源OFFタイミングに従って電源をOFFする。
　リレー局２０が電源OFFした場合、無線基地局１０は、リレー局２０が通信に使用していた上り（移動局３０→リレー局２０）及び下り（リレー局２０→移動局３０）の無線リソースを、その無線基地局や他のリレー局で使用できるようにリソース割り当てを実行する。
　以上により、リレー局２０の電源制御が可能となり、消費電力を削減することが可能となる。また、電源OFFによって未使用となった無線リソースを他のリレー局や無線基地局に割り当てすることで、無線リソースの再利用が可能となり、効率的な伝送が可能となる。
　また、同様の処理を無線基地局や他のリレー局に対しても実行することによって、移動局を特定の無線基地局やリレー局に集約することが可能となる。これによりシステム全体の消費電力の削減が可能となる。
　次に第３の実施の形態について説明する。上述の第１、第２の実施の形態では、リレー局２０が無線基地局１０に対して電源制御の要求を上げ、要求を受けた無線基地局１０が電源制御タイミングをリレー局２０に対して通知した。第３の実施の形態では、リレー局２０が電源制御タイミングを決定し、無線基地局１０または移動局３０に対してそのタイミングを通知する場合である。
　電源制御部２ｂにおいて、収容移動局数と閾値を比較し、閾値以下となった場合、電源制御部２ｂは、電源制御を実行するタイミングを決定し、無線基地局１０または移動局３０に対して、リレー局２０の電源をOFFすることと、電源OFFのタイミングとを通知する。更に、その時点でリレー局２０を介して通信している１つまたは複数の移動局３０及び無線基地局１０に対して、他のリレー局または無線基地局へハンドオーバするよう要求する。以後、第２の実施の形態と同様に動作する。
　次に第４の実施の形態について説明する。上述したリレー局２０の電源制御では、リレー局２０の電源をOFFする場合について説明したが、第４の実施の形態では、リレー局２０の無線基地局１０との送受信部の電源をOFFし、移動局３０との送受信部を間欠動作する場合である。
　図１２はリレー局の構成例を示す図である。リレー局２０－４は、アンテナａ２、ａ３、上り送信部２１－１、下り受信部２１－２、上り接続要求信号抽出部２２ａ、下り接続要求信号抽出部２２ｂ、無線回線制御部２３－１、無線回線制御信号作成部２３－２、電源制御通知情報抽出部２４、受信電力測定部２５、電源制御実行部２６、電源制御通知情報作成部２７、上り受信部２８－１、下り受信部２８－２、送信電力制御部２－１を備える。
　送信電力制御部２－１が新たに追加されており、送信電力制御部２－１は、電源制御の実行時、下り送信部２８－２の電力を低下させて動作させる。
　次に第４の実施の形態の動作（無線基地局１０との送受信部の電源をOFFし、移動局３０への送受信部を間欠動作する制御）について説明する。リレー局２０から移動局３０へのデータ送信を停止する。更に、移動局３０へ共通制御CH（channel）（または共通制御信号）の送信を間欠送信とする。例えば、移動局３０がリレー局２０に接続するために必要な制御信号（制御CH）は、例えばリレー局２０のサービスエリア（セル）に関する情報（例えば使用周波数など）を送信するための報知チャネルや、セル選択に必要となるパイロット信号（参照信号）を送信する制御チャネルやそのリレー局と移動局間で同期を実行するための同期チャネル等である。
　これらのチャネルを間欠送信とすることで、消費電力の低減を図ることができる。特に下り送信部２８－２の電力増幅器（PA：Power Amplifier）の消費電力が大きいことから、少しでも送信を減らすことは低消費電力につながる。
　更に、リレー局２０では、移動局３０からの送信データを受信しない。また移動局３０から送信される接続要求を含んだランダムアクセスチャネル（RACH）やパイロット等の接続に必要となる制御信号及び制御CHを間欠受信とする。このような動作を行うことで、リレー局２０の電源制御が可能となり、消費電力を削減することが可能となる。
　次に第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態は、リレー局２０の無線基地局１０との送受信部の電源をOFFし、移動局３０への送信部の電力を低下させて動作させ、移動局３０との受信部を間欠動作する場合である。
　上述のように、リレー局２０が中継する移動局数が閾値を下回る場合、リレー局２０は、無線基地局１０及び移動局３０と連携して電源制御を実行する。また、電源制御後には、移動局３０からの接続要求を受信し、電源制御から通常動作へと復帰することが可能となるように、通常の通信に必要な無線リソース以下の特定の無線リソースを割り当ててもらう。
　具体的には、無線基地局１０に接続を可能とするために、必要な制御信号を移動局３０（実際にはいないかもしれない）に対して送信可能な無線リソースを割り当ててもらう。なお、無線リソースの例として、図１３に通常通信時の無線リソース例を示し、図１４に帯域制限時の無線リソース例を示し、図１５に帯域制限時（接続移動局なしの場合）の無線リソース例を示す。
　ここで、制御信号や制御CHとして、リレー局２０に接続するために必要な制御信号（制御CH）は、例えばリレー局２０のサービスエリア（セル）に関する情報（例えば使用周波数など）を送信するための報知チャネルや、セル選択に必要となるパイロット信号（参照信号）を送信する制御チャネルやそのリレー局２０と移動局３０間で同期を実行するための同期チャネル等である。
　これらの制御CHをリレー局２０から送信するためには、間欠動作ではなく通常動作で行うことが一般的であるが、リレー局２０の消費電力の内、送信電力の占める割合が高いため、リレー局２０の消費電力を低減するためには、送信電力を抑えなければならないので、消費電力を削減するための対策を行うことになる。
　一方、リレー局２０と移動局３０間とのトラフィックが少ない場合に、リレー局２０の電源制御を実行するのであるから、必然的に新たに発呼する移動局数は少なくなる。したがって、上述の制御信号や制御CHを送信する場合の送信電力を低下し、実質的にサービスエリア（セル）を狭くしたとしても、それによって接続不可能となる移動局は限られる。
　したがって、制御信号や制御CHの送信電力を通常送信と比較し、例えば１／２の電力とするなどして低下させる。すなわち、電源制御部２ｂにおいて、収容移動局数と閾値を比較し、閾値を下回ると判断した場合は、無線基地局１０との送受信部の電源をOFFし、更に、移動局３０への下り送信部２８－２に対して、送信電力低下を要求し、下り送信部２８－２において送信電力を低下させる。また、下り送信部２８－２に対して制御信号のみ送信するよう通知し、下り送信部２８－２は制御信号のみ送信するよう制御する。
　更にまた、電源制御部２ｂは、上り受信部２８－１に対して電源制御を行い、上り受信部２８－１は間欠受信を実行する。上り受信部２８－１の間欠動作の周期は、例えば、無線のTTI（Transmission Time Interval）を単位として実行してもよいし、msec等の時間の単位で実行してもよい。また、予想されるトラフィックに応じて間欠動作の周期を可変としてもよい。以上のような制御を行うことにより、リレー局２０の消費電力を効率よく低減することが可能となる。
　次に電源制御から通常電源動作へ移行する場合についてシーケンス図を用いて説明する。図１６は電源制御から通常電源動作へ移行する際の動作シーケンスを示す図である。
　〔Ｓ２１〕リレー局２０から送信された制御信号を受信し、受信電力を測定した移動局３０は、他のリレー局や無線基地局との受信電力と比較し、接続するリレー局２０を選択する。
　〔Ｓ２２〕電源制御中のリレー局２０を選択した場合は、リレー局２０から送信される制御信号を基に接続要求をリレー局２０に対して送信する。このとき、移動局３０から無線基地局１０に対して接続要求を送信するための制御チャネルやランダムアクセスチャネル等は、事前に無線リソース割り当てが実行されているものとする。
　〔Ｓ２３〕リレー局２０は、移動局３０との通信に先立って、無線基地局１０に対して、通常電源動作へ移行することを通知する。
　〔Ｓ２４〕無線基地局１０は、電源復旧タイミングをリレー局２０へ送信する。
　〔Ｓ２５〕リレー局２０は、電源復旧タイミングにもとづき、電源制御を中止し通常電源動作に移行する。具体的には、無線基地局１０との送受信系の電源をONし、移動局３０への制御信号の送信電力を通常の送信電力に戻すと共に、データを送信できるよう送信部を制御する。
　〔Ｓ２６〕無線基地局１０とリレー局２０間で接続制御を行う（リレー局２０は、無線基地局１０に対して、無線リソースの再割り当てや割り当てを増やすことを要求したりする）。
　〔Ｓ２７〕移動局３０とリレー局２０間で接続制御を行う。
　〔Ｓ２８〕通常電源動作に復帰した後、移動局３０、リレー局２０、無線基地局１０では、ハンドオーバを実行する。
　以上のような制御を行うことにより、電源制御から通常電源動作へすみやかに復帰することが可能となる。また、通常電源動作に復帰した後、移動局３０は通常電源動作に復帰したリレー局２０へハンドオーバを実行することで、リレー局２０を介して無線基地局１０と通信が可能となる。なお、リレー局２０が通常電源動作に復帰後に、改めてハンドオーバ実行要求を送信した後ハンドオーバを実行してもよい。
　次に第６の実施の形態について説明する。第５の実施の形態で示した電源復旧では、移動局３０からの接続要求があった場合に、電源制御から通常電源動作へ移行したが、第６の実施の形態では、無線基地局１０からの要求に対して、リレー局２０が通常電源動作に復帰する場合である。
　無線基地局１０からの要求が上がる具体例としては、ある無線基地局に接続する移動局数が増加し、負荷を分散させるために、リレー局２０に対して通常電源動作に復帰要求する場合がある。また、リレー局２０と接続することで、移動局３０と無線基地局１０間の伝送特性を改善したいなどの場合に、リレー局２０に対して通常電源動作に復帰要求する場合などがある。
　図１７は電源制御から通常電源動作へ移行する際の動作シーケンスを示す図である。移動局３０が無線基地局１０と接続し通信中であり、その移動局３０の近傍に電源制御中のリレー局２０が存在し、接続するための制御信号が送信されているとする。
　〔Ｓ３１〕移動局３０がセル選択のための受信電力の測定を開始し、接続中の無線基地局１０からの受信電力と、リレー局２０からの受信電力及び他の無線基地局からの受信電力とをそれぞれ測定し、その結果、リレー局２０からの受信電力が最も強いと判断されたとする。
　〔Ｓ３２〕移動局３０は、選択したセル（この場合は、リレー局２０）を無線基地局１０に通知する。
　〔Ｓ３３〕通知を受けた無線基地局１０は、リレー局２０に対して電源制御から通常電源動作へ移行するよう要求し（電源復旧タイミングの通知）、更に無線リソースの割り当てを実行する。
　〔Ｓ３４〕電源制御から通常電源動作への移行要求を受信したリレー局２０は、無線基地局１０への送信部と移動局３０からの受信部の電源をONし、無線基地局１０によって割り当てられた無線リースを用いて、無線基地局１０への上り回線と、移動局３０からの上り回線を設定する。移動局３０からの上り回線を設定することにより、移動局３０はリレー局２０に対して接続要求を送信可能となる。
　〔Ｓ３５〕無線基地局１０とリレー局２０間で接続制御を行う。
　〔Ｓ３６〕移動局３０とリレー局２０間で接続制御を行う。
　〔Ｓ３７〕リレー局２０が通常電源動作に復帰した後、移動局３０は通常電源動作に復帰したリレー局２０へハンドオーバを実行する。これによりリレー局２０を介して無線基地局１０と通信が可能となる。なお、リレー局２０が通常電源動作に復帰後に、改めてハンドオーバ実行要求を送信した後、ハンドオーバを実行してもよい。
　上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
符号の説明
　１　無線通信システム
　１０　無線基地局
　２０　中継局（リレー局）
　３０　移動局
　２ａ　中継通信部
　２ｂ　電源制御部

Claims (14)

  1. 　無線基地局と、
    　前記無線基地局と通信を行う移動局と、
    　前記無線基地局と前記移動局との中継通信を行う中継局とを備え、
    　前記中継局は、前記無線基地局と通信する前記移動局の数が所定数以下になったことを検知した場合に、前記中継通信に係る電源のオフ、間欠動作または省電力動作の少なくとも１つの電源制御を行う電源制御部を有する、
    　ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 　前記電源制御部は、前記移動局からの受信電力を測定して受信電力閾値と比較し、前記受信電力閾値を超える前記移動局を、中継している前記移動局とし、前記受信電力閾値を超えない前記移動局を、中継していない前記移動局として、中継している前記移動局の数を認識することを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信システム。
  3. 　前記中継局は、前記移動局から送信される、接続要求信号または制御信号を受信・抽出する信号抽出部を有し、前記接続要求信号または前記制御信号が抽出された場合、前記電源制御部は、前記接続要求信号または前記制御信号を送信している前記移動局を、中継している前記移動局とし、前記接続要求信号または前記制御信号を送信していない前記移動局を、中継していない前記移動局として、中継している前記移動局の数を認識することを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信システム。
  4. 　前記中継局は、前記移動局から送信される、接続要求信号または制御信号を受信・抽出する信号抽出部を有し、前記信号抽出部は、抽出した前記接続要求信号または前記制御信号が自中継局に向けたものか、他中継局に向けたものかを判断し、前記自中継局に向けたものと判断した場合、前記電源制御部は、前記自中継局に向けた前記接続要求信号または前記制御信号を送信している前記移動局を、中継している前記移動局とし、前記他中継局に向けて前記接続要求信号または前記制御信号を送信している前記移動局を、中継していない前記移動局として、中継している前記移動局の数を認識することを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信システム。
  5. 　前記無線基地局は、通常電源動作から前記電源制御へ移行する際のタイミング信号を通知するタイミング信号通知部を有し、前記電源制御部は、前記電源制御を行う場合に、前記電源制御を行う旨の通知を前記無線基地局または前記移動局に対して行い、通知を受けた前記無線基地局の前記タイミング信号通知部は、前記タイミング信号を前記中継局へ通知し、前記電源制御部は、前記タイミング信号にしたがって、前記電源制御を実行することを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信システム。
  6. 　前記無線基地局は、前記中継局で前記電源制御が実行された場合、前記移動局から前記中継局への上りの無線リソースと、前記中継局から前記移動局への下りの無線リソースの再割り当てを行うことを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信システム。
  7. 　前記中継局は、ハンドオーバ要求部を有し、前記ハンドオーバ要求部は、前記電源制御部にて前記電源制御が行われる際に、中継している前記移動局または前記無線基地局に対して、他中継局や他無線基地局へハンドオーバさせ、前記電源制御部は、ハンドオーバ後に、前記電源制御を実行することを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信システム。
  8. 　前記中継局は、ハンドオーバ要求部を有し、前記電源制御部は、前記電源制御を実行するタイミングを決定し、前記ハンドオーバ要求部は、前記タイミングを前記移動局または前記無線基地局へ送信して、中継している前記移動局または前記無線基地局に対して、他中継局や他無線基地局へハンドオーバさせ、前記電源制御部は、ハンドオーバ後に、前記電源制御を実行することを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信システム。
  9. 　前記電源制御部は、前記電源制御として、前記無線基地局と前記中継通信を行う送受信部の電源はオフし、前記移動局と前記中継通信を行う送受信部の電源は間欠動作とすることを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信システム。
  10. 　前記電源制御部は、前記電源制御として、前記無線基地局と前記中継通信を行う送受信部の電源はオフし、前記移動局と前記中継通信を行う送信部の電力は低下させて動作させ、前記移動局と前記中継通信を行う受信部の電源は間欠動作とすることを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信システム。
  11. 　前記電源制御部は、前記移動局の数が一定数を超えた場合、または前記無線基地局または前記移動局から接続要求があった場合には、前記電源制御から通常電源動作に移行することを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信システム。
  12. 　前記中継局は、ハンドオーバ要求部を有し、前記ハンドオーバ要求部は、前記電源制御部にて前記電源制御が行われる際に、中継している前記移動局または前記無線基地局に対して、ハンドオーバを要求し、要求を受信した前記移動局と前記無線基地局は、他中継局や他無線基地局へハンドオーバを実施し、前記電源制御部は、ハンドオーバ後に前記電源制御を実行することを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信システム。
  13. 　無線通信方法において、
    　中継局は、無線基地局と通信する移動局の数を認識し、前記移動局の数が一定数以下になったことを検知した場合には、中継通信に係る電源のオフ、間欠動作または省電力動作の少なくとも１つの電源制御を行うことを特徴とする無線通信方法。
  14. 　無線基地局と移動局との中継通信の送受信制御を行う中継通信部と、
    　前記無線基地局と通信する前記移動局の数を認識し、前記移動局の数が一定数以下になったことを検知した場合には、前記中継通信に係る電源のオフ、間欠動作または省電力動作の少なくとも１つの電源制御を行う電源制御部と、
    　を有することを特徴とする中継装置。
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