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JP7062437B2 - Wireless communication system and wireless communication method - Google Patents
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Description

本発明は、無線多段中継伝送を実現する方式に関するものである。 The present invention relates to a method for realizing wireless multi-stage relay transmission.

一般社団法人電波産業会(ARIB:Association of Radio Indusries and Businesses)が策定した標準規格ARIB STD-T103は、災害現場・事件現場等の主に非常事態発生地域において、現場の映像を対策本部等へ伝送することを可能とする200MHz帯広帯域移動無線通信システムの実現に向けた制度整備が行われたことを踏まえ、同システムのうち、特に基地局機能を有する無線設備が可搬型であるシステムに係る標準規格である(非特許文献1参照)。 The standard ARIB STD-T103 established by the Association of Radio Industries and Businesses (ARIB) is used to send images of the site to the countermeasures headquarters, etc., mainly in areas where emergencies occur, such as disaster sites and incident sites. Based on the fact that the system for the realization of a 200MHz band wideband mobile radio communication system that enables transmission has been established, the system is related to a system in which the radio equipment having a base station function is portable. It is a standard (see Non-Patent Document 1).

また、超ビッグデータプラットフォームを構築し、国や地域の公的医療データや家庭での計測データを収集や、工場群をネットワーク化したときのサイバー攻撃を防ぎながら生産性と利益向上を支援する取組みが「革新的研究開発推進プログラム ImPACT(Implusing Paradigm Change through Disruptive Technologies Program)」で実施されている。 In addition, efforts to build an ultra-big data platform, collect public medical data from countries and regions and measurement data at home, and support productivity and profit improvement while preventing cyber attacks when networking factories. Is being implemented in the "Innovative Research and Development Promotion Program ImPACT (Impacting Paradise Change Technologys Programs)".

この場合、ARIB STD-T103の基本的なシステム構成である基地局(以降、BS)と移動局(以降、MS)だけでは、カバーエリアに制限があり、より遠方からのデータを収集することが難しい状況が多い。そういった中で、従来のARIB STD-T103の周波数分割方式(以降、セグメント方式)やARIB STD-T103のベースとなっている規格IEEE802.16jでは、無線中継局(以降、RS)による中継方式が存在するが、広域エリアをカバーするためには制約が多く、前記の利用シーンでは適用できない場合も多い。 In this case, the coverage area is limited only by the base station (hereinafter, BS) and mobile station (hereinafter, MS), which are the basic system configurations of ARIB STD-T103, and it is possible to collect data from a greater distance. There are many difficult situations. Under such circumstances, the conventional ARIB STD-T103 frequency division method (hereinafter, segment method) and the standard IEEE802.16j, which is the basis of ARIB STD-T103, have a relay method by a wireless relay station (hereinafter, RS). However, there are many restrictions in order to cover a wide area, and there are many cases where it cannot be applied in the above-mentioned usage scene.

標準規格ARIB STD-T103、「200 MHz-Band Broadband Wireless Communication Systems between Portable BS and MSs」、一般社団法人電波産業会Standard ARIB STD-T103, "200 MHz-Band Broadband Wireless Communication Systems bestween Portable BS and MSs", Association of Radio Industries and Businesses

利用シーンの想定としては、以下のようなケースが考えられる。
一つ目のケースとして、災害現場からのカメラ映像中継については、山岳地帯であれば山越えや谷間に沿って無線通信を行い、無線装置の通信距離が長距離におよぶ場合では、複数の無線装置で中継を行う必要がある。また、都市部では、ビル等の大きな遮蔽物によって通信距離が狭まるため、その分、無線中継段数(以降、ホップ数)が多く必要になってくる。
二つ目のケースとして、医療データや工場でのセンサーデータ等のいわゆるビッグデータ収集については、より広いエリアをカバーし、多くのセンサー端末を収容する必要から、BS配下のRSのホップ数の増大や分岐台数の増加が必要になってくる。
これらのような利用シーンにおいては、前述のセグメント方式やIEEE802.16j中継方式の適用を考えた場合、幾つかの制約があるため、使用不可となる状況もある。
The following cases can be considered as assumptions of usage scenes.
As the first case, for camera video relay from a disaster site, wireless communication is performed along mountains and valleys in mountainous areas, and multiple wireless devices are used when the communication distance of the wireless device is long. It is necessary to relay at. Further, in urban areas, the communication distance is narrowed by a large shield such as a building, so that the number of wireless relay stages (hereinafter referred to as the number of hops) is required to increase accordingly.
As a second case, for so-called big data collection such as medical data and sensor data in factories, it is necessary to cover a wider area and accommodate many sensor terminals, so the number of RS hops under BS will increase. And it will be necessary to increase the number of branches.
In such a usage scene, when considering the application of the above-mentioned segment method or the IEEE802.16j relay method, there are some restrictions that make it unusable.

次に、ARIB STD-T103の従来の中継をしない方式と従来の中継方式との比較について説明する。
無線中継を実現するための方式の違いは、無線フレーム構成が一番重要な部分であり、そこが制約となるため、無線フレーム構成の違いについて説明する。
ARIB STD-T103では、中継の有無にかかわらず、複信方式はTDD(Time Division Duplex)であり、BSがDLサブフレーム送信、ULサブフレーム受信、MSがDLサブフレーム受信、ULサブフレーム送信となっている。
Next, a comparison between the conventional non-relaying method of ARIB STD-T103 and the conventional relay method will be described.
The difference in the method for realizing wireless relay is the most important part of the wireless frame configuration, which is a constraint. Therefore, the difference in the wireless frame configuration will be described.
In ARIB STD-T103, the duplex system is TDD (Time Division Duplex) regardless of the presence or absence of relay, and BS is DL subframe transmission, UL subframe reception, MS is DL subframe reception, UL subframe transmission. It has become.

図1、図2の無線フレーム構成では、縦軸方向が周波数方向、横軸方向が時間方向を表しており、左側がBSからMSへ送信するための下り信号で、右側がMSからBSへ送信する上り信号である。TDD方式であるため、下り信号と上り信号の重なりを回避する目的で、TTG(Transmit/receive Transition Gap)とRTG(Receive/ransmit Transition Gap)がそれぞれ存在する。 In the radio frame configuration of FIGS. 1 and 2, the vertical axis direction represents the frequency direction and the horizontal axis direction represents the time direction. The left side is the downlink signal for transmission from the BS to the MS, and the right side is the transmission from the MS to the BS. It is an upstream signal. Since it is a TDD system, TTG (Transmit / receive Transition Gap) and RTG (Receive / response Transition Gap) exist, respectively, for the purpose of avoiding the overlap of the downlink signal and the uplink signal.

ここで、BSとMSの1対向の無線装置同士が無線接続され、無線通信が可能な状態を想定する。本明細書では、このような2台以上の無線装置同士が無線接続を維持しているときの接続形態をネットワークトポロジと呼ぶ。さらに、無線ネットワークだけではなく、有線ネットワークとの接続形態を含めてネットワークトポロジと呼ぶ場合もある。
また、無線多段中継しているときの無線多段中継数をホップ数と呼び、ホップ数の数え方は、1対向目の無線リンクを1ホップとし、2段目以降はそれぞれ1ずつ加算して計算する。
Here, it is assumed that one opposite wireless device of BS and MS is wirelessly connected to each other and wireless communication is possible. In the present specification, such a connection form when two or more wireless devices maintain a wireless connection is referred to as a network topology. Furthermore, it may be called a network topology including not only a wireless network but also a connection form with a wired network.
In addition, the number of wireless multi-stage relays during wireless multi-stage relay is called the number of hops, and the number of hops is calculated by assuming that the first wireless link is one hop and adding 1 to each of the second and subsequent stages. do.

従来の無線中継をしない場合のBSとMSが1対向で構成されているネットワークトポロジでは、以下のような無線通信が行われる。
BSからMSへの無線通信は、下り信号として送受信される。
MSからBSへの無線通信は、上り信号として送受信される。
In the conventional network topology in which BS and MS are configured as one facing each other without wireless relay, the following wireless communication is performed.
Wireless communication from the BS to the MS is transmitted and received as a downlink signal.
Wireless communication from the MS to the BS is transmitted and received as an uplink signal.

次に、従来の中継方式について説明する。中継方式には、セグメント方式やIEEE802.16j中継方式がある。
一つ目の中継方式であるセグメント方式は、下り信号領域(以降、DLサブフレームと呼ぶ)と上り信号領域(ULサブフレーム)の無線周波数チャネルを3分割し、BS、MSそれぞれが分割した1/3の無線周波数チャネルを使用することで、最大3ホップまでの無線多段中継が可能な方式である。図1を用いて説明すると、3分割されたセグメントをそれぞれセグメント0、セグメント1、セグメント2と呼び、各セグメントを以下のように使用する。
Next, the conventional relay method will be described. The relay method includes a segment method and an IEEE802.16j relay method.
In the segment method, which is the first relay method, the radio frequency channels of the downlink signal area (hereinafter referred to as DL subframe) and the uplink signal area (UL subframe) are divided into three, and each of BS and MS is divided into 1. By using the 3/3 radio frequency channel, it is a method that enables wireless multi-stage relay up to 3 hops. Explaining with reference to FIG. 1, the segments divided into three are called segment 0, segment 1, and segment 2, respectively, and each segment is used as follows.

図1の上段はセグメント0の無線フレーム構成を示しており、時間軸方向は全て使用するが、周波数方向は3分割したうちの上段のみを使用する。
図1の中段はセグメント1の無線フレーム構成を示しており、時間軸方向は全て使用するが、周波数方向は3分割したうちの中段のみを使用する。
図1の下段はセグメント2の無線フレーム構成を示しており、時間軸方向は全て使用しているが、周波数方向は3分割したうちの下段のみを使用する。
The upper part of FIG. 1 shows the radio frame configuration of segment 0, and all the time axis directions are used, but only the upper part of the three divisions is used in the frequency direction.
The middle part of FIG. 1 shows the radio frame configuration of segment 1, and all the time axis directions are used, but only the middle part of the three divisions is used in the frequency direction.
The lower part of FIG. 1 shows the radio frame configuration of segment 2, and all the time axis directions are used, but only the lower part of the three divisions is used in the frequency direction.

図3は、セグメント方式による3段の無線中継のネットワークトポロジを示している。
BS1からMS1への無線通信は、図1のDL_0に対応する図3のDL_0で下り信号として送受信される。
BS2からMS2への無線通信は、図1のDL_1に対応する図3のDL_1で下り信号として送受信される。
BS3からMS3への無線通信は、図1のDL_2に対応する図3のDL_2で下り信号として送受信される。
FIG. 3 shows a network topology of three-stage wireless relay by a segment method.
The wireless communication from BS1 to MS1 is transmitted and received as a downlink signal at DL_0 of FIG. 3 corresponding to DL_0 of FIG.
The wireless communication from BS2 to MS2 is transmitted and received as a downlink signal at DL_1 of FIG. 3 corresponding to DL_1 of FIG.
The wireless communication from the BS3 to the MS3 is transmitted and received as a downlink signal at the DL_2 of FIG. 3 corresponding to the DL_2 of FIG.

セグメント方式のその他の特徴としては、無線多段中継する拠点には、図3に示すように無線装置は2台必要である。そして、その無線装置同士は有線ケーブルで接続される。このように、セグメント方式では、無線中継する拠点に無線装置を2台用意する必要があることがデメリットとして挙げられる。 As another feature of the segment method, two wireless devices are required at the base for wireless multi-stage relay as shown in FIG. Then, the wireless devices are connected to each other with a wired cable. As described above, the segment method has a demerit that it is necessary to prepare two wireless devices at the base for wireless relay.

二つ目の中継方式であるIEEE802.16j中継方式は、従来の無線フレームを1ホップ目と2ホップ目で時分割する方式である。基本的には2ホップまでの方式であるが、分岐先のRS同士の無線信号が干渉しない場合のみ、3ホップ以上の通信も方式的には許容している。ただし、前述のような利用シーンにおいて、分岐先の干渉条件を完全にコントロールすることはほぼ不可能に近いため、特に従来技術との比較という面においては、現実的には2ホップまでの方式として説明する。
IEEE802.16j中継方式の無線フレーム構成を図2を用いて説明すると、DLサブフレームとULサブフレームを時間軸方向に分割し、さらに、従来のTTG、RTGと同様の目的でTTG2、RTG2が追加になっている。
The second relay method, the IEEE802.16j relay method, is a method in which the conventional radio frame is time-divided into the first hop and the second hop. Basically, it is a method of up to 2 hops, but communication of 3 hops or more is also allowed in the method only when the radio signals of the RSs at the branch destination do not interfere with each other. However, in the above-mentioned usage scene, it is almost impossible to completely control the interference condition of the branch destination. Therefore, especially in terms of comparison with the conventional technique, the method is practically up to 2 hops. explain.
Explaining the wireless frame configuration of the IEEE802.16j relay system with reference to FIG. 2, the DL subframe and the UL subframe are divided in the time axis direction, and TTG2 and RTG2 are added for the same purpose as the conventional TTG and RTG. It has become.

図4は、IEEE802.16j中継方式による2段の無線中継のネットワークトポロジを示している。
BSからRSへの無線通信は、図2のDL_Bに対応する図4のDL_Bで下り信号として送受信される。
RSからMSへの無線通信は、図2のDL_Rに対応する図4のDL_Rで下り信号として送受信される。
RSからBSへの無線通信は、図2のUL_Rに対応する図4のUL_Rで上り信号として送受信される。
MSからRSへの無線通信は、図2のUL_Mに対応する図4のUL_Mで上り信号として送受信される。
FIG. 4 shows a network topology of two-stage wireless relay by the IEEE802.16j relay method.
The wireless communication from the BS to the RS is transmitted and received as a downlink signal at the DL_B of FIG. 4 corresponding to the DL_B of FIG.
The wireless communication from the RS to the MS is transmitted and received as a downlink signal by the DL_R of FIG. 4 corresponding to the DL_R of FIG.
The wireless communication from RS to BS is transmitted and received as an uplink signal in UL_R of FIG. 4 corresponding to UL_R of FIG.
The wireless communication from the MS to the RS is transmitted and received as an uplink signal in the UL_M of FIG. 4 corresponding to the UL_M of FIG.

IEEE802.16j中継方式では、時間軸方向に2分割するという部分から、最大2ホップまでという制約になっている。
また、DLサブフレームとULサブフレームがそれぞれ2つに分割されることにより、その分割した間にも無線信号の重なりを防ぐためのGAP時間が設定されることとなり、その時間分、従来方式と比べて無線伝送レートの低下を招くというデメリットが挙げられる。
In the IEEE802.16j relay method, there is a restriction from the part of dividing into two in the time axis direction to a maximum of two hops.
Further, since the DL subframe and the UL subframe are each divided into two, the GAP time for preventing the overlap of the radio signals is set even during the division, and the GAP time for that time is the same as that of the conventional method. Compared to this, there is a demerit that the wireless transmission rate is lowered.

また、従来のARIB STD-T103では、利用シーンによって、DLサブフレームとULサブフレームの比率(以降、TDD比率と呼ぶ)を3種類の中から選択可能となっている。
図5は、3種類(上段、中段、下段)のTDD比率を示している。
図5の上段は上り信号優先の割り当て方式を示しており、前述の災害現場からカメラ映像をMSからBSへ伝送するような場合に適したTDD比率である。
図5の中段は上り下り均等の割り当て方式を示しており、前述のセグメント方式のように、上り方向と下り方向の伝送容量が同等であることが望まれるような場合に適したTDD比率である。
図5の下段は下り信号優先の割り当て方式を示しており、例えば、MS側に複数のPCを接続してインタネットのWEB閲覧を行うといった、ダウンロードを多用するような場合に適したTDD比率である。
Further, in the conventional ARIB STD-T103, the ratio of the DL subframe and the UL subframe (hereinafter referred to as the TDD ratio) can be selected from three types depending on the usage scene.
FIG. 5 shows three types of TDD ratios (upper, middle, and lower).
The upper part of FIG. 5 shows the uplink signal priority allocation method, and is a TDD ratio suitable for transmitting a camera image from the MS to the BS from the above-mentioned disaster site.
The middle part of FIG. 5 shows an allocation method of equal uplink and downlink, and is a TDD ratio suitable for a case where it is desired that the transmission capacities in the uplink direction and the downlink direction are the same as in the above-mentioned segment method. ..
The lower part of FIG. 5 shows the downlink signal priority allocation method, and is a TDD ratio suitable for cases where downloads are frequently used, for example, when a plurality of PCs are connected to the MS side to browse the Internet WEB. ..

このようなTDD比率に対して、IEEE802.16j中継方式の適用を想定した場合について、図6を用いて説明する。
図6から容易にわかるように、上段のDLサブフレームや下段のULサブフレームが2分割され、かつ、TTG2のようにGAP時間が挿入されると、通信に使用可能な帯域が非常に少なくなってしまう。このため、ほとんど片方向のデータが流れなくなってしまうようなケースが発生してしまうデメリットが想定される。
A case where the application of the IEEE802.16j relay method is assumed for such a TDD ratio will be described with reference to FIG.
As can be easily seen from FIG. 6, when the upper DL subframe and the lower UL subframe are divided into two and the GAP time is inserted as in TTG2, the bandwidth that can be used for communication becomes very small. Will end up. For this reason, it is assumed that there will be a demerit that data in almost one direction will not flow.

これまでに説明したように、従来のセグメント方式とIEEE802.16j中継方式では、ホップ数の上限や無線伝送レート、無線信号の干渉状況に制約がある。
本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、無線中継時のホップ数の上限解除、無線中継時の無線伝送レート低下の軽減、無線中継時の無線装置同士の干渉回避などを実現することを目的とする。
As described above, in the conventional segment method and the IEEE802.16j relay method, there are restrictions on the upper limit of the number of hops, the radio transmission rate, and the interference status of the radio signal.
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and the upper limit of the number of hops during wireless relay is lifted, the decrease in wireless transmission rate during wireless relay is reduced, and the wireless devices during wireless relay are used with each other. The purpose is to avoid interference.

上記目的を達成するために、本発明では、無線通信システムを以下のように構成した。
すなわち、図8にネットワークトポロジの概要を示すように、無線装置である基地局と移動局とを無線接続し、さらに移動局に他の移動局を接続して連ねることで、無線多段中継を実現する。また、無線装置への無線接続には、複数接続することを許容する。図10の例では、基地局(BS)は2台の移動局(RS1、RS2)と無線接続しており、RS1はRS3とRS4と無線接続しており、RS2はRS5とRS6と無線接続していることを示している。
In order to achieve the above object, in the present invention, the wireless communication system is configured as follows.
That is, as shown in the outline of the network topology in FIG. 8, wireless multi-stage relay is realized by wirelessly connecting a base station, which is a wireless device, and a mobile station, and further connecting another mobile station to the mobile station. do. In addition, a plurality of wireless connections to the wireless device are allowed. In the example of FIG. 10, the base station (BS) is wirelessly connected to two mobile stations (RS1, RS2), RS1 is wirelessly connected to RS3 and RS4, and RS2 is wirelessly connected to RS5 and RS6. It shows that it is.

無線フレームについては、従来方式と同様に下り信号と上り信号が無線フレーム周期で繰り返す方式を用いるが、図8のBSからRS3、RS4、RS5、RS6側へのデータ伝送では下り信号の領域を使用し、逆に、RS3、RS4、RS5、RS6側からBS側へのデータ伝送では上り信号領域を使用する。 For the wireless frame, a method in which the downlink signal and the uplink signal are repeated in the wireless frame cycle is used as in the conventional method, but the downlink signal area is used for data transmission from the BS in FIG. 8 to the RS3, RS4, RS5, and RS6 sides. On the contrary, in the data transmission from the RS3, RS4, RS5, RS6 side to the BS side, the uplink signal region is used.

ここで、各無線装置同士で無線帯域を無線フレーム単位でシェアすることになるので、互いの無線信号が干渉しないように、無線装置同士の無線フレームタイミングを同期させる機能が必要になる。これには、衛星測位システムから取得可能な1秒周期の基準信号や、ARIB STD-T103のレンジング機能により取得可能なUL信号のタイミング調整値を用いて実現する。 Here, since the wireless band is shared between the wireless devices in units of wireless frames, it is necessary to have a function of synchronizing the wireless frame timings of the wireless devices so that the wireless signals do not interfere with each other. This is realized by using a reference signal with a cycle of 1 second that can be acquired from the satellite positioning system and the timing adjustment value of the UL signal that can be acquired by the range function of ARIB STD-T103.

また、複数の無線装置同士での無線通信を実現するために、システム内にスケジューラ部(図8ではスケジューラサーバ)を設け、各無線装置がユーザデータの無線伝送するために必要な無線帯域要求量をスケジューラ部に収集する。スケジューラ部は収集した無線帯域要求量に応じて、各無線装置が無線送受信するタイミングを計算し、無線帯域割り当て情報として全無線装置へ配信する。 Further, in order to realize wireless communication between a plurality of wireless devices, a scheduler unit (scheduler server in FIG. 8) is provided in the system, and the wireless band requirement amount required for each wireless device to wirelessly transmit user data. Is collected in the scheduler section. The scheduler unit calculates the timing of wireless transmission / reception by each wireless device according to the collected wireless band request amount, and distributes it as wireless band allocation information to all wireless devices.

無線帯域要求量はネットワークトポロジの変更やユーザデータの増減により常に変化するため、前記の無線帯域要求量の通知と無線帯域割り当て情報を常に更新し続けながら、無線通信システムとして維持する機能を有する。
無線帯域割り当て情報の生成では、前記のように、時間経過で変化する無線帯域要求量への応答やユーザデータの伝送遅延時間を短縮させる目的で、全無線装置の無線帯域要求量を満たしつつ、各無線装置が送受信する間隔を可能な限り短くするような無線帯域割り当て方式を実現する。
Since the wireless band requirement constantly changes due to a change in the network topology or an increase or decrease in user data, it has a function of maintaining the wireless communication system while constantly updating the notification of the wireless band requirement and the wireless band allocation information.
In the generation of wireless band allocation information, as described above, while satisfying the wireless band requirements of all wireless devices for the purpose of responding to the wireless band requirements that change over time and shortening the transmission delay time of user data. A wireless band allocation method that shortens the transmission / reception interval of each wireless device as much as possible is realized.

また、時間とともに複数のRSが順次ネットワークに接続され、ネットワークトポロジの規模が増大していく場合や、必要に応じてRSがネットワークから削除される場合などのように、各RSがネットワークに接続されたときの接続先RSとの無線接続を維持することがネットワーク全体のパフォーマンスを最大化させる場合に最適な形態であるとは限らない場合が想定される。 In addition, each RS is connected to the network, such as when multiple RSs are sequentially connected to the network over time and the scale of the network topology increases, or when RSs are deleted from the network as needed. It is assumed that maintaining a wireless connection with the connection destination RS at that time is not always the optimum form for maximizing the performance of the entire network.

そこで、各無線装置は無線信号をセンシングする手段を有し、通信中も常に周囲に存在する他の無線装置の無線信号をセンシングし、そのセンシング結果を無線帯域要求量と同様に、スケジューラ部へ通知する。
そして、スケジューラ部は、収集したセンシング結果に基づき、ネットワークトポロジの最適な形態を計算し、それに必要な無線装置同士の無線接続の切断と再接続の指示を各無線装置に通知することで、ネットワークトポロジの最適化を実現する。
Therefore, each wireless device has a means for sensing the wireless signal, senses the wireless signal of another wireless device that is always around during communication, and sends the sensing result to the scheduler unit in the same manner as the wireless band request amount. Notice.
Then, the scheduler unit calculates the optimum form of the network topology based on the collected sensing results, and notifies each wireless device of the necessary instructions for disconnecting and reconnecting the wireless connections between the wireless devices, thereby transmitting the network. Achieve topology optimization.

また、スケジューラ部は、収集したセンシング結果によって、無線装置同士の無線信号の干渉状況を把握し、互いに干渉しない無線装置同士には、同一の無線フレームを無線帯域として割り当てる。このようにして、互いに干渉しない無線装置同士に同じ無線フレームでの無線送受信を行わせることで、システム全体としての伝送容量を増大させ、かつ、無線伝送遅延の短縮効果を実現することが可能となる。 In addition, the scheduler unit grasps the interference status of wireless signals between wireless devices based on the collected sensing results, and allocates the same wireless frame as a wireless band to wireless devices that do not interfere with each other. In this way, by having wireless devices that do not interfere with each other perform wireless transmission / reception in the same wireless frame, it is possible to increase the transmission capacity of the entire system and realize the effect of shortening the wireless transmission delay. Become.

本発明は、各無線装置からの無線帯域要求の収集機能、無線帯域要求に応じた無線帯域割り当て情報の計算と配信機能、各無線装置からの送信信号のセンシング機能、無線接続先を切り替えるネットワークトポロジ切替え機能を有することで、理論上、ホップ数の制約がない状態で、広いカバーエリアでの無線多段中継することが可能となる。また、中継装置を無線装置1台で構成することでカバーエリア拡大時の装置台数の増加を抑制でき、無線フレームを分割しないことで無線伝送レートの低下を抑制でき、各無線装置のデータ伝送容量やシステム規模の変動に応じた無線帯域割り当てを行うことが可能となる。 The present invention has a function of collecting wireless band requests from each wireless device, a function of calculating and distributing wireless band allocation information according to the wireless band request, a function of sensing transmission signals from each wireless device, and a network topology for switching wireless connection destinations. By having a switching function, it is theoretically possible to perform wireless multi-stage relay in a wide coverage area without restrictions on the number of hops. In addition, by configuring the relay device with one wireless device, it is possible to suppress the increase in the number of devices when the coverage area is expanded, and by not dividing the wireless frame, it is possible to suppress the decrease in the wireless transmission rate, and the data transmission capacity of each wireless device. It is possible to allocate the wireless band according to the fluctuation of the system scale.

従来の無線中継方式の無線フレーム構成(セグメント方式)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the wireless frame configuration (segment system) of the conventional wireless relay system. 従来の無線中継方式の無線フレーム構成(IEEE802.16j方式)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio frame configuration (IEEE802.16j system) of the conventional wireless relay system. 従来の無線中継方式のネットワークトポロジ(セグメント方式)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the network topology (segment system) of the conventional wireless relay system. 従来の無線中継方式のネットワークトポロジ(IEEE802.16j方式)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the network topology (IEEE802.16j system) of the conventional wireless relay system. TDD比率毎の無線フレーム構成(従来の無線中継なし)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio frame configuration (without the conventional radio relay) for each TDD ratio. TDD比率毎の無線フレーム構成(従来の無線中継あり、IEEE802.16j方式)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio frame configuration for each TDD ratio (there is a conventional radio relay, and the IEEE802.16j system). 従来方式の無線フレーム構成(詳細)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio frame configuration (details) of a conventional system. 本発明に係る無線中継方式のネットワークトポロジの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the network topology of the wireless relay system which concerns on this invention. ネットワークトポロジ(分岐なし、3ホップ)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the network topology (no branch, 3 hops). 無線帯域割り当て(分岐なし、3ホップ)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation (no branch, 3 hops). 無線帯域割り当て(2分岐、最大2ホップ)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation (2 branches, maximum 2 hops). 無線帯域割り当て(1フレームで複数無線装置と通信)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation (communication with a plurality of wireless devices in one frame). 無線帯域割り当て(各無線装置の動作)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation (operation of each radio device). 1PPS信号と無線フレームの関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship between 1PPS signal and a radio frame. 従来方式のUL信号の遅延時間の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the delay time of the UL signal of the conventional method. 従来方式のレンジング機能によるUL信号の遅延時間調整の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the delay time adjustment of a UL signal by the range function of the conventional method. 本発明の衛星測位システムを用いた場合のUL信号の遅延時間調整の例を示す図である。It is a figure which shows the example of delay time adjustment of UL signal when the satellite positioning system of this invention is used. 本発明の衛星測位システムを用いない場合のシステム同期とUL信号の遅延時間調整の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the system synchronization and the delay time adjustment of a UL signal when the satellite positioning system of this invention is not used. 無線帯域要求の収集方式の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the collection method of a radio band request. カメラありのネットワークトポロジを例にした無線帯域割り当ての例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation which took the network topology with a camera as an example. 無線帯域割り当て(グローバル周期の最小化) の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation (minimization of a global cycle). 無線帯域割り当て(グローバル周期短縮化)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation (global cycle shortening). 無線多段中継に掛かる無線フレーム数(末端RSからBS)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the number of radio frames (from terminal RS to BS) applied to wireless multi-stage relay. 無線多段中継に掛かる無線フレーム数(BSから末端RS)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the number of radio frames (from BS to terminal RS) applied to a wireless multi-stage relay. 最適化前の無線帯域割り当ての例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation before optimization. 最適化後の無線帯域割り当ての例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation after optimization. ネットワーク周期内で繰り返すグローバル周期の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the global cycle which repeats in a network cycle. センシング動作を行う無線フレームタイミングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio frame timing which performs the sensing operation. 最適化前のネットワークトポロジの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the network topology before optimization. 最適化前の無線帯域割り当ての例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation before optimization. 最適化後のネットワークトポロジの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the network topology after optimization. 最適化後の無線帯域割り当ての例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation after optimization. 各無線装置の無線送信信号到達範囲の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the wireless transmission signal reach range of each wireless device. 各無線装置のセンシング結果の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the sensing result of each wireless device. リソースリユース前の無線帯域割り当ての例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation before resource reuse. リソースリユース後の無線帯域割り当ての例を示す図である。It is a figure which shows the example of the radio band allocation after resource reuse.

無線通信の多段中継で重要となる各種方式の実施形態について、無線フレーム構成と無線帯域割り当て、衛星測位システムと連携する場合のシステム同期と伝送遅延調整、衛星測位システムと連携しない場合のシステム同期と伝送遅延調整、帯域要求と帯域割り当て情報通知、センシング機能の各観点から説明する。 For embodiments of various methods that are important for multi-stage relay of wireless communication, wireless frame configuration and radio band allocation, system synchronization and transmission delay adjustment when linked with a satellite positioning system, and system synchronization when not linked with a satellite positioning system. The explanation will be given from the viewpoints of transmission delay adjustment, band request and band allocation information notification, and sensing function.

〔無線フレーム構成について〕
図7を用いて従来の無線フレーム構成について説明する。
前述したとおり、無線フレーム周期がTDDの繰り返し周期で、DLサブフレームとULサブフレームがあり、それらの間には、TTG、RTGが存在する。
DLサブフレームには、プリアンブル、FCH、MAP情報、DLデータバースト領域があり、ULサブフレームには、レンジング領域、ULデータバースト領域がある。
[About wireless frame configuration]
A conventional wireless frame configuration will be described with reference to FIG. 7.
As described above, the radio frame cycle is the TDD repetition cycle, and there are DL subframes and UL subframes, and TTG and RTG exist between them.
The DL subframe has a preamble, FCH, MAP information, and a DL data burst area, and the UL subframe has a rangening area and a UL data burst area.

プリアンブルは、BSの無線送信信号の無線特性(タイミング、ゲイン、周波数、位相など)を同期させるためにMSが使用する信号である。
FCH(Frame Control Header)は、以降に続く、MAP情報の無線変調方式やサイズ等のデータである。
MAP情報は、下り信号を無線送信している装置の識別子、無線フレーム番号、DLサブフレーム内のデータ配置などを示す情報である。
DLデータバーストは、リンク維持に必要な制御データやユーザデータを送受信するための領域である。
レンジング領域は、MSがBS側に上り信号の無線特性(タイミング、ゲイン、周波数など)を検出させるための信号を送受信する領域である。
ULデータバーストは、リンク維持に必要な制御データやユーザデータを送受信するための領域である。
The preamble is a signal used by the MS to synchronize the radio characteristics (timing, gain, frequency, phase, etc.) of the BS radio transmission signal.
The FCH (Flame Control Header) is data such as the radio modulation method and size of the MAP information that follow.
The MAP information is information indicating an identifier of a device that wirelessly transmits a downlink signal, a wireless frame number, data arrangement in a DL subframe, and the like.
The DL data burst is an area for transmitting and receiving control data and user data necessary for link maintenance.
The range area is an area in which the MS transmits / receives a signal for detecting the radio characteristics (timing, gain, frequency, etc.) of the uplink signal on the BS side.
The UL data burst is an area for transmitting and receiving control data and user data necessary for link maintenance.

〔用語について〕
無線多段中継の説明に使用する用語について、図8の無線多段中継のネットワークトポロジを用いて説明する。
図8では、BSが複数のRSと接続されており、新規のRSがBS配下のRSに接続するときに管理するスケジューラサーバがインターネットを介してBSと接続されている。さらに、インターネットを介して、ネットワーク全体の保守等を行う回線監視サーバなどが接続されている。
[Terminology]
The terms used to describe the wireless multi-stage relay will be described using the network topology of the wireless multi-stage relay of FIG.
In FIG. 8, the BS is connected to a plurality of RSs, and the scheduler server managed when a new RS connects to the RS under the BS is connected to the BS via the Internet. Further, a line monitoring server or the like that performs maintenance of the entire network is connected via the Internet.

まず、無線リンクについて説明すると、図8にはBSや各RSの間に記号として稲妻線を記載しているが、これは各装置間で無線接続をしていることを表しており、この無線接続のことを無線リンクと呼ぶ。
次に、上位RSについて説明すると、BSに近い側で無線接続している無線装置のことを指す。例えば、RS1の上位RSはBSであり、RS5の上位RSはRS2である。
次に、下位RSについて説明すると、BSから遠い側で無線接続している無線装置のことを指す。例えば、RS2の下位RSはRS5とRS6であり、RS4の下位RSは存在しないということになる。
次に、末端RSについて説明すると、下位RSが存在しないRSのことを指す。図8の例では、RS3、RS4、RS5、RS6が末端RSとなる。
次に、分岐接続について説明すると、BS、RS1、RS2はそれぞれ複数の下位RSと接続しているが、このように複数の下位RSが接続している状態を分岐ありと呼び、下位RSが1台だけの接続状態を分岐なしと呼ぶ。
First, to explain the wireless link, FIG. 8 shows a lightning bolt line as a symbol between the BS and each RS, which indicates that a wireless connection is made between the devices, and this wireless connection is provided. The connection is called a wireless link.
Next, the upper RS will be described as a wireless device that is wirelessly connected on the side close to the BS. For example, the upper RS of RS1 is BS, and the upper RS of RS5 is RS2.
Next, the lower RS will be described as a wireless device that is wirelessly connected on the side far from the BS. For example, the lower RSs of RS2 are RS5 and RS6, and the lower RSs of RS4 do not exist.
Next, the terminal RS will be described as an RS having no lower RS. In the example of FIG. 8, RS3, RS4, RS5, and RS6 are terminal RSs.
Next, when the branch connection is described, BS, RS1 and RS2 are each connected to a plurality of lower RSs, and the state in which a plurality of lower RSs are connected in this way is called branching, and the lower RS is 1. The connection state of only the unit is called no branch.

〔本発明の無線フレームについて〕
図9には、4台の無線装置が分岐しないで接続されているネットワークトポロジ(分岐なし、3ホップ)を示してある。この場合の各無線装置の無線フレーム構成の一例について、図10を用いて説明する。図10は、無線フレームが3フレーム連続していることを表しており、無線フレーム番号(以降、FN(Frame Number)と呼ぶ)=N、N+1、N+2としている。
[About the wireless frame of the present invention]
FIG. 9 shows a network topology (no branching, 3 hops) in which four wireless devices are connected without branching. An example of the wireless frame configuration of each wireless device in this case will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows that the radio frames are continuous for three frames, and the radio frame numbers (hereinafter referred to as FN (Frame Number)) = N, N + 1, N + 2.

FN=Nは、BSとRS1のみが無線通信をする無線フレームであり、BSとRS1の接続においては、BSが上位RSでRS1が下位RSであるので、BSがDLサブフレームで無線送信を行い、RS1がULサブフレームで無線送信を行う。
FN=N+1は、RS1とRS2のみが無線通信をする無線フレームであり、上位ERS、下位RSの関係に従い、FN=Nのときと同様の無線通信を行う。FN=N+2もまた同様である。
FN = N is a wireless frame in which only BS and RS1 perform wireless communication, and in the connection between BS and RS1, since BS is the upper RS and RS1 is the lower RS, the BS performs wireless transmission in the DL subframe. , RS1 performs wireless transmission in UL subframe.
FN = N + 1 is a wireless frame in which only RS1 and RS2 perform wireless communication, and according to the relationship between the upper ERS and the lower RS, the same wireless communication as in the case of FN = N is performed. The same applies to FN = N + 2.

このように、無線リンク毎に個別の無線フレームを割り当て、各無線リンクでは、上位RSと下位RSの関係に従い、DLサブフレームやULサブフレームで無線送信する。つまり、無線フレーム数が1フレームでは、1ホップ分の無線中継が行えることを意味しており、BSから末端RS方向で無線中継する場合は、各無線リンクのDLサブフレームで無線送受信が行われ、末端RSからBS方向で無線中継する場合は、各無線リンクのULサブフレームで無線送受信が行われる。
なお、図10では、各無線リンクが使用する無線フレーム数が1フレームずつであるが、使用する無線フレーム数については、後述する無線帯域割り当て方式にて説明する。
In this way, an individual wireless frame is assigned to each wireless link, and each wireless link wirelessly transmits in a DL subframe or a UL subframe according to the relationship between the upper RS and the lower RS. That is, if the number of wireless frames is one, it means that one hop of wireless relay can be performed, and when wirelessly relaying from the BS in the terminal RS direction, wireless transmission / reception is performed in the DL subframe of each wireless link. In the case of wireless relay from the terminal RS in the BS direction, wireless transmission / reception is performed in the UL subframe of each wireless link.
In FIG. 10, the number of wireless frames used by each wireless link is one frame, but the number of wireless frames used will be described in the wireless band allocation method described later.

次に、無線接続に分岐が存在するネットワークトポロジの場合の無線フレーム構成について説明する。ここでは、BS配下の無線ネットワーク構成が、図8と同様のネットワークトポロジ(2分岐、2ホップ)であるとする。この場合の各無線装置の無線フレーム構成の一例について、図11を用いて説明する。図11は、前述の図10と同様に、各無線リンクについて1フレームずつの無線フレームを割り当てた場合を表している。 Next, a wireless frame configuration in the case of a network topology in which a branch exists in the wireless connection will be described. Here, it is assumed that the wireless network configuration under the BS has the same network topology (two branches, two hops) as in FIG. An example of the wireless frame configuration of each wireless device in this case will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows a case where one wireless frame is assigned to each wireless link, as in FIG. 10 described above.

FN=Nは、BSとRS1のみが無線通信をする無線フレームである。
FN=N+1は、BSとRS2のみが無線通信をする無線フレームである。
FN=N+2は、RS1とRS3のみが無線通信をする無線フレームである。
FN=N+3は、RS1とRS4のみが無線通信をする無線フレームである。
FN=N+4は、RS2とRS5のみが無線通信をする無線フレームである。
FN=N+5は、RS2とRS6のみが無線通信をする無線フレームである。
いずれも、上位RSがDLサブフレームで送信し、下位RSがULサブフレームで送信する。
FN = N is a wireless frame in which only BS and RS1 perform wireless communication.
FN = N + 1 is a wireless frame in which only BS and RS2 communicate wirelessly.
FN = N + 2 is a wireless frame in which only RS1 and RS3 communicate wirelessly.
FN = N + 3 is a wireless frame in which only RS1 and RS4 communicate wirelessly.
FN = N + 4 is a wireless frame in which only RS2 and RS5 communicate wirelessly.
FN = N + 5 is a wireless frame in which only RS2 and RS6 communicate wirelessly.
In both cases, the upper RS transmits in the DL subframe, and the lower RS transmits in the UL subframe.

どの無線フレームにどの無線リンクを割り当てるかについては、ネットワークトポロジやデータ伝送時のアプリケーションや通信プロトコルにも依存する部分があり、それらの各種条件で最適な割り当ては存在すると考えられるが、本発明においては、どの無線フレームにどの無線リンクを割り当てるという決定方式に制約は存在しない。 Which wireless link is assigned to which wireless frame depends on the network topology, the application at the time of data transmission, and the communication protocol, and it is considered that the optimum allocation exists under these various conditions. There are no restrictions on the determination method of assigning which radio link to which radio frame.

図11の発展形としての無線フレーム構成について、図12を用いて説明する。図11では、無線リンクに対して1つの無線フレームを割り当てる方式を示したが、図12では、共通する上位RSと複数の下位RS同士に、1つの無線フレームでDLサブフレームやULサブフレームを分割して割り当てる方式を示している。より具体的には、DLサブフレームやULサブフレームを周波数方向に分割して割り当てている。
この発展形の無線フレーム構成によれば、ある上位RSは1つの無線フレーム中に複数の下位RSと通信することが可能となるため、結果として、全無線装置に割り当てられる無線フレームの繰り返し周期を短くすることができる。
A radio frame configuration as an advanced form of FIG. 11 will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows a method of allocating one wireless frame to a wireless link, but FIG. 12 shows a DL subframe or a UL subframe with one wireless frame for a common upper RS and a plurality of lower RSs. The method of dividing and allocating is shown. More specifically, DL subframes and UL subframes are divided and assigned in the frequency direction.
According to this advanced radio frame configuration, a certain upper RS can communicate with a plurality of lower RSs in one radio frame, and as a result, the repetition cycle of the radio frame assigned to all the radio devices is set. Can be shortened.

上述したような無線フレーム構成を用いることで、従来のセグメント方式やIEEE802.16j中継方式などに存在していた無線多段中継のホップ数の制約がなくなり、また、IEEE802.16j中継方式のようなGAP時間追加における伝送レートの低下を避けることが可能となる。 By using the wireless frame configuration as described above, the restriction on the number of hops of the wireless multi-stage relay that existed in the conventional segment method and the IEEE802.16j relay method is removed, and the GAP such as the IEEE802.16j relay method is eliminated. It is possible to avoid a decrease in the transmission rate due to additional time.

〔衛星測位システムと連携する場合のシステム同期について〕
まず始めに、システム同期について説明する。図9のネットワークトポロジの場合の無線フレーム構成について図10を用いて説明したが、各無線装置の動作について図13を用いて説明する。無線リンクへの割り当てについては、FN=N、N+1、N+2までは図10と同じで、FN=N+3、N+4、N+5は同じ割り当てを繰り返しており、さらにその先も繰り返していることを表している。
[About system synchronization when linking with satellite positioning system]
First, system synchronization will be described. Although the wireless frame configuration in the case of the network topology of FIG. 9 has been described with reference to FIG. 10, the operation of each wireless device will be described with reference to FIG. Regarding the allocation to the wireless link, FN = N, N + 1, N + 2 are the same as in FIG. 10, and FN = N + 3, N + 4, N + 5 indicate that the same allocation is repeated, and further is repeated. ..

BSの動作を中心に説明すると、FN=N、N+3では、RS1との間でDL送信、UL受信をしており、それ以外の無線フレームでは無線送受信をしていないことを表している。
RS1の動作を中心に説明すると、FN=N+1、N+4では、RS2との間でDL送信、UL受信をしており、それ以外の無線フレームでは無線送受信をしていないことを表している。RS2、RS3も同様である。
Explaining mainly the operation of the BS, FN = N and N + 3 indicate that DL transmission and UL reception are performed with RS1, and wireless transmission / reception is not performed with other wireless frames.
Explaining mainly the operation of RS1, FN = N + 1 and N + 4 indicate that DL transmission and UL reception are performed with RS2, and wireless transmission / reception is not performed with other wireless frames. The same applies to RS2 and RS3.

このように、無線フレーム周期で異なる無線送受信が行われるため、各無線装置の無線フレームタイミングにズレが生じると無線信号同士が重なり合い、干渉してしまう。このため、無線フレームタイミングを同期させる動作は無線多段中継では非常に重要な機能であり、この動作をシステム同期と呼ぶ。 In this way, since different wireless transmissions and receptions are performed in the wireless frame cycle, if the wireless frame timing of each wireless device is deviated, the wireless signals overlap and interfere with each other. Therefore, the operation of synchronizing the wireless frame timing is a very important function in the wireless multi-stage relay, and this operation is called system synchronization.

衛星測位システムと連携するためのシステム同期の説明として、まず、各無線装置が衛星からの測位信号を受信する方法について説明する。ここでは、図9と同様に、BS配下に分岐なしで3台のRSが接続されているネットワークトポロジを例にして説明する。
まず、衛星の送信アンテナから無線送信される測位信号を、各無線装置に具備する測位信号受信アンテナで受信する。各無線装置は測位信号受信機を内蔵しており、この測位信号受信機で測位信号から1秒周期の基準信号(以降、1PPS(pulse per second)信号と記載する)を抽出する。そして、全無線装置が1PPS信号と無線フレームの送信開始タイミングとを同期させることで、無線装置すべてで無線フレームを同期させることが可能となる。
As an explanation of system synchronization for linking with a satellite positioning system, first, a method in which each wireless device receives a positioning signal from a satellite will be described. Here, as in FIG. 9, a network topology in which three RSs are connected under the BS without branching will be described as an example.
First, the positioning signal wirelessly transmitted from the transmitting antenna of the satellite is received by the positioning signal receiving antenna provided in each wireless device. Each wireless device has a built-in positioning signal receiver, and the positioning signal receiver extracts a reference signal (hereinafter referred to as 1PPS (pulse per second) signal) having a cycle of 1 second from the positioning signal. Then, all the wireless devices synchronize the 1PPS signal with the transmission start timing of the wireless frame, so that all the wireless devices can synchronize the wireless frame.

次に、1PPS信号と無線フレームを同期させる方式について、図14を用いて説明する。
ARIB STD-T103の無線フレーム周期は10ミリ秒(以降、msecと記載)であり、1秒間に無線フレームが100回収まる。そこで、FN=N~N+99、N+100~N+199のように100フレーム周期のタイミングを1PPS信号のタイミングと同期させる。これにより、各無線装置が無線フレーム番号(FN)まで情報共有する必要がなく、1PPS信号と無線フレームの同期を取ることが可能となる。
Next, a method of synchronizing the 1PPS signal and the wireless frame will be described with reference to FIG.
The radio frame period of ARIB STD-T103 is 10 milliseconds (hereinafter referred to as msec), and 100 radio frames are collected in one second. Therefore, the timing of the 100-frame cycle is synchronized with the timing of the 1PPS signal, such as FN = N to N + 99 and N + 100 to N + 199. As a result, each wireless device does not need to share information up to the wireless frame number (FN), and the 1PPS signal and the wireless frame can be synchronized.

〔UL送信の遅延調整機能について〕
次に、衛星測位システムと連携しないシステム同期の方式に必要となる機能である、UL送信の遅延調整機能について説明する。
前述のようなシステム同期によって、DLサブフレームの無線送信開始タイミングを全無線装置で同期確立済みであっても、そのDLサブフレームの信号が下位RSへ到達する時間は、上位RSと下位RSの無線伝搬路の距離やマルチパスの環境で様々である。従来方式には、その無線伝搬路環境に応じて、無線信号が重ならないように送信タイミングを調整するためのレンジング機能が用意されている。以下では、従来のレンジング機能の一部を用いて、無線多段中継のシステム同期やUL送信の遅延調整機能を実現する方式について説明する。
[About UL transmission delay adjustment function]
Next, the delay adjustment function of UL transmission, which is a function required for the system synchronization method that does not cooperate with the satellite positioning system, will be described.
Even if the wireless transmission start timing of the DL subframe has been established in synchronization with all wireless devices by the system synchronization as described above, the time for the signal of the DL subframe to reach the lower RS is the time for the upper RS and the lower RS. It varies depending on the distance of the radio propagation path and the multipath environment. The conventional method is provided with a ranging function for adjusting the transmission timing so that the radio signals do not overlap according to the radio propagation path environment. In the following, a method for realizing a system synchronization of wireless multi-stage relay and a delay adjustment function of UL transmission by using a part of the conventional range function will be described.

〔従来のレンジング機能について〕
本発明の方式の説明や従来方式との比較を容易にするため、まず、従来のレンジング機能について説明する。従来方式の無線中継をしない方式でのレンジング機能は、UL送信機能の調整用として使用され、システム同期を実現する機能は有していない。
図15を用いて説明すると、MSは、BSからのDL信号を受信しても、BSからMSへ無線信号が到達するまでの遅延時間であるDelayDLを認識できないので、初回のUL送信では遅延時間を調整しない状態で行う。このときの遅延時間を調整しない状態というのは、DL受信後にTTGの時間が経過してからUL送信を開始することを表している。MSから送信されたUL信号は、DelayULの遅延時間を経てBS側へ到達する。BSとMSのアンテナ間の伝搬路環境は、TDDで通信しているのでほぼ同等とみなすことができ、DelayULはBSとMS間の往復分の遅延時間となるため、DelayULはDelayDLの2倍である。
[Conventional ranging function]
In order to facilitate the description of the method of the present invention and the comparison with the conventional method, first, the conventional rangening function will be described. The range function in the conventional method without wireless relay is used for adjusting the UL transmission function, and does not have a function for realizing system synchronization.
Explaining with reference to FIG. 15, even if the MS receives the DL signal from the BS, it cannot recognize the Delay DL which is the delay time until the radio signal arrives from the BS to the MS. Therefore, the delay time in the first UL transmission. Do not adjust. The state in which the delay time is not adjusted at this time means that the UL transmission is started after the TTG time has elapsed after the DL reception. The UL signal transmitted from the MS reaches the BS side after the delay time of the DayUL. Since the propagation path environment between the BS and MS antennas is communicated by TDD, it can be regarded as almost the same, and since the DayUL is the delay time for the round trip between the BS and the MS, the DayUL is twice as long as the DayDL. be.

BSは、MSからUL信号を受信した後、DelayULを計測し、MSへ無線通信にて通知する。このDelayULを受信したMSは、TTGの長さを伸長させることでUL信号の送信開始タイミングを調整する。
図16を用いて説明すると、MSは、図15と同様にDelayDL分だけ遅延したDL信号を受信する。その後、BSから通知されるDelayULの値に従い、TTGの値をTTG-DelayULに変更し、UL送信を開始する。このようなBSとMSの連携動作によって、MSから送信されるUL信号は、BSが待ち受けているタイミングに合うように調整される。
After receiving the UL signal from the MS, the BS measures the Delivery UL and notifies the MS by wireless communication. The MS that has received this Delay UL adjusts the transmission start timing of the UL signal by extending the length of the TTG.
Explaining with reference to FIG. 16, the MS receives the DL signal delayed by the Delay DL as in FIG. 15. After that, according to the value of DelayUL notified from the BS, the value of TTG is changed to TTG-DelayUL, and UL transmission is started. By such a cooperative operation of the BS and the MS, the UL signal transmitted from the MS is adjusted to match the timing in which the BS is waiting.

ただし、この一連のUL遅延調整の動作は、1回で調整が完了するとはかぎらないため、MSからのタイミング調整されたUL送信とBSからのズレ量の通知とを繰り返すことで、最終的にBSが期待する基準タイミングの許容範囲内にUL信号を受信できるように、MSのUL送信の開始タイミングを調整することを可能としている。また、通信中のBSとMSの位置関係の変化や周囲の環境の変化によって、BSとMS間の伝搬路環境は変化する場合があり得るので、通信中も上記のUL遅延調整動作を周期的に繰り返して、UL送信の遅延時間を最適化状態に更新し続ける機能が存在する。 However, since this series of UL delay adjustment operations does not always complete the adjustment at one time, the timing-adjusted UL transmission from the MS and the notification of the deviation amount from the BS are repeated to finally complete the adjustment. It is possible to adjust the start timing of the UL transmission of the MS so that the UL signal can be received within the allowable range of the reference timing expected by the BS. In addition, the propagation path environment between BS and MS may change due to changes in the positional relationship between BS and MS during communication and changes in the surrounding environment. Therefore, the above UL delay adjustment operation is periodically performed even during communication. There is a function that keeps updating the delay time of UL transmission to the optimized state by repeating the above.

〔衛星測位システムを用いた場合のUL送信の遅延調整機能について〕
本発明では、衛星測位システムを用いることで、前述したBSのタイミングのズレ量の通知を使用せずにUL送信の遅延調整を行う。以下、この方式について説明する。
まず、衛星測位システムを用いることで、各無線装置のシステム同期があらかじめ確立済みであることを前提条件とする。この場合、下位RSが上位RSからのDL信号がどのくらい遅延して受信したのかを、下位RS側で測定することが可能である。つまり、MSは、DL送信の開始タイミングを特定できるので、DL信号の遅延時間であるDelayDLを独自に測定することできる。また、前述のとおり、TDD方式ではDL方向とUL方向の伝搬路は同じとみなすことができるので、下位RSはDL信号の遅延時間であるDelayDLをUL送信タイミングに反映させることが可能となる。つまり、図17に示すように、MSは、TTGの値をTTG-(2×DelayDL)に変更し、UL送信を開始すればよい。
[About the delay adjustment function of UL transmission when using the satellite positioning system]
In the present invention, by using the satellite positioning system, the delay adjustment of UL transmission is performed without using the notification of the amount of deviation of the BS timing described above. Hereinafter, this method will be described.
First, by using the satellite positioning system, it is a prerequisite that the system synchronization of each wireless device has been established in advance. In this case, it is possible for the lower RS to measure how long the DL signal from the upper RS is delayed and received on the lower RS side. That is, since the MS can specify the start timing of the DL transmission, it is possible to independently measure the Day DL, which is the delay time of the DL signal. Further, as described above, in the TDD method, the propagation paths in the DL direction and the UL direction can be regarded as the same, so that the lower RS can reflect the Day DL, which is the delay time of the DL signal, in the UL transmission timing. That is, as shown in FIG. 17, the MS may change the value of TTG to TTG- (2 × DelayDL) and start UL transmission.

したがって、従来方式のように、BSがUL信号の遅延時間であるDelayULをMSへ通知する必要がなくなるため、各MSがDL信号を受信した場合に毎回UL送信開始タイミングを調整しても、データ通信用の無線帯域に負荷を掛けることがない。また、UL送信の開始タイミングの調整までに掛かる時間が、同一フレーム内に短縮される。 Therefore, unlike the conventional method, it is not necessary for the BS to notify the MS of the Wireless UL, which is the delay time of the UL signal. Therefore, even if the UL transmission start timing is adjusted each time each MS receives the DL signal, the data is obtained. No load is applied to the wireless band for communication. In addition, the time required to adjust the start timing of UL transmission is shortened within the same frame.

〔衛星測位システムを用いない場合のシステム同期とUL送信の遅延調整機能について〕
衛星測位システムを用いない場合は当然、衛星測位システムの受信機からの1PPS基準信号の入力がないため、BSの無線フレームタイミングを基準とし、全RSにそのタイミングを伝播させる必要がある。そのためには、従来のレンジング機能で使用される、BSから通知されるタイミングのズレ量であるDelayULが必要となる。この方式について、図18を用いて説明する。なお、図18には、図13のFN=NとFN=N+1の部分を抽出して示してある。
[About system synchronization and delay adjustment function of UL transmission when satellite positioning system is not used]
When the satellite positioning system is not used, of course, there is no input of the 1PPS reference signal from the receiver of the satellite positioning system, so it is necessary to propagate the timing to all RSs based on the BS radio frame timing. For that purpose, DelayUL, which is the amount of timing deviation notified from the BS, which is used in the conventional rangening function, is required. This method will be described with reference to FIG. In addition, in FIG. 18, the portions of FN = N and FN = N + 1 in FIG. 13 are extracted and shown.

下位RSとしてのRS1は、衛星測位システムの受信機から送信される1PPS信号に基づくシステム同期を取れていないため、BSからDL信号を受信しても、DL信号の遅延時間であるDelayDLを測定することができない。そのため、従来方式と同様に、RS1は、初回のUL送信、すなわちFN=Nの無線フレームでは、タイミング調整を行なわずにBSへUL信号を送信する。 Since RS1 as a lower RS does not synchronize the system based on the 1PPS signal transmitted from the receiver of the satellite positioning system, even if the DL signal is received from the BS, the Delay DL, which is the delay time of the DL signal, is measured. I can't. Therefore, as in the conventional method, the RS1 transmits the UL signal to the BS in the first UL transmission, that is, in the radio frame of FN = N, without performing timing adjustment.

上位RSであるBSは、UL信号の受信タイミングのズレ量であるDelayULを測定し、下位RSであるRS1へ通知する。ここでRS1が取得するDelayULは、DL信号の遅延量とUL信号の遅延量とが合計された値であり、前述のとおり、両者の遅延量はほぼ同一とみなすことができるため、DelayDLはDelayULの半分の値とみなすことができる。つまり、DelayULを取得することで、DelayDLも取得できていることになる。 The BS, which is the upper RS, measures the Delay UL, which is the amount of deviation in the reception timing of the UL signal, and notifies the lower RS, RS1. Here, the DayUL acquired by RS1 is a value obtained by totaling the delay amount of the DL signal and the delay amount of the UL signal, and as described above, the delay amounts of both can be regarded as substantially the same. Can be regarded as half the value of. That is, by acquiring the DayUL, the DayDL can also be acquired.

下位RSであるRS1は、FN=N+1の無線フレームでは、上位RSからDL受信したときのDLサブフレーム先頭の受信タイミングであるFramePeriodRxから、上位RSから通知されるズレ量の半分だけ早める方向に調整したFramePeriodTxを基準にして、BSのDL送信の開始タイミングと同期したタイミングで、RS1の下位RSに対してDL信号を送信することが可能となる。 In the radio frame of FN = N + 1, the lower RS1 is adjusted in the direction of advancing the deviation amount notified from the upper RS by half from the FramePeriodRx which is the reception timing at the beginning of the DL subframe when the DL is received from the upper RS. Based on the FramePeriodTx, the DL signal can be transmitted to the lower RS of RS1 at the timing synchronized with the start timing of the DL transmission of the BS.

各装置のUL送信の遅延調整は、従来方式と同様に、上位RSからのDelayULに従い、FramePeriodRXでのTTGに対して、TTG-DelayULと調整することで、UL送信のタイミングのズレ量を調整することで実現できる。
このように、ネットワーク内の各装置が、BSを基準とするUL信号の送信タイミングの遅延時間調整と同時に、下位RSに対するDL送信の開始タイミングを合わせるシステム同期を行うことが可能となる。
The UL transmission delay adjustment of each device adjusts the amount of UL transmission timing deviation by adjusting with TTG-DelayUL for TTG in FramePeriodRX according to the DeliveryUL from the upper RS, as in the conventional method. It can be realized by.
In this way, each device in the network can perform system synchronization in which the delay time of the UL signal transmission timing with respect to the BS is adjusted and the start timing of DL transmission to the lower RS is adjusted at the same time.

〔無線帯域要求と無線帯域割り当て方式について〕
従来のARIB STD-T103では、BSと接続するMSが、無線帯域要求量をBSへ通知する。BSは、その要求量を考慮し、MAP情報でMSへ無線帯域割り当て情報を通知する。MSからの無線帯域要求の通知は不定期で行われ、BSからのMAP情報は常にDLサブフレームで送信されるが、無線帯域の割り当て量はBSの裁量に任されており、要求した帯域量が確実に満足さるように割り当てる必要はない。
[About wireless band request and wireless band allocation method]
In the conventional ARIB STD-T103, the MS connected to the BS notifies the BS of the radio band request amount. The BS notifies the MS of the radio band allocation information by the MAP information in consideration of the requested amount. Notification of radio band request from MS is performed irregularly, and MAP information from BS is always transmitted in DL subframe, but the allocation amount of radio band is left to the discretion of BS, and the requested band amount. Does not have to be assigned to ensure satisfaction.

本発明の方式では、前述のとおり、全無線装置は無線フレーム単位で無線帯域が割り当てられるため、その割り当て情報を計算するためには、全RSが要求する無線帯域を考慮する必要がある。また、計算された無線帯域割り当て情報は全無線装置が共有し、互いの無線通信を干渉しないように動作する必要がある。 In the method of the present invention, as described above, since the wireless band is allocated to all wireless devices in units of wireless frames, it is necessary to consider the wireless band required by all RSs in order to calculate the allocated information. In addition, the calculated radio band allocation information must be shared by all wireless devices and operate so as not to interfere with each other's wireless communication.

まず、無線帯域割り当て情報を計算するために、全無線装置から無線帯域要求を収集する方式について図19を用いて説明し、その後に、無線帯域割り当て情報の配信方式について説明する。
図19は、図9の無線装置の接続構成に対し、BSが接続されるインターネットと、その先に接続されるスケジューラ部とを追加したネットワークトポロジを想定している。
First, a method of collecting radio band requests from all wireless devices in order to calculate radio band allocation information will be described with reference to FIG. 19, and then a method of distributing radio band allocation information will be described.
FIG. 19 assumes a network topology in which an Internet to which a BS is connected and a scheduler unit connected to the Internet are added to the connection configuration of the wireless device of FIG.

各無線装置の無線帯域要求は、無線割り当て帯域の計算処理を行う機能部へ収集される。その機能部を、本明細書ではスケジューラ部(あるいはスケジューラサーバ)と呼ぶ。スケジューラ部は、各無線装置からの無線帯域要求情報を収集し、計算した無線帯域割り当て情報を全RSへ配信する機能を有する。この機能が実現可能であれば、システム上のどこにスケジューラ部を配置しても問題はない。例えば、上記の無線帯域割り当て情報を全無線装置へ配信する際の効率を考慮すると、スケジューラ部は、BSとの併設、BS内臓、もしくはクラウド側への設置が有効であると考えられる。以降の説明ではスケジューラ部をクラウド側へ設置した構成(すなわち、図19の上部に示す構成)を例にして説明する。 The radio band request of each radio device is collected in the functional unit that performs the calculation processing of the radio allocation band. The functional unit is referred to as a scheduler unit (or scheduler server) in the present specification. The scheduler unit has a function of collecting radio band request information from each radio device and distributing the calculated radio band allocation information to all RSs. If this function is feasible, there is no problem where the scheduler section is placed on the system. For example, considering the efficiency of distributing the above-mentioned radio band allocation information to all wireless devices, it is considered effective to install the scheduler unit side by side with the BS, built-in BS, or on the cloud side. In the following description, a configuration in which the scheduler unit is installed on the cloud side (that is, the configuration shown in the upper part of FIG. 19) will be described as an example.

各無線装置からスケジューラまで帯域要求量を伝達する方法としては、図19の(a)、(b)、(c)の3種類が挙げられる。
図19(a)の方法は、各無線装置は上位RSや下位RSへ無線送信すべきデータ量を無線帯域要求量とし、スケジューラ部へ無線多段中継を経て通知する。
図19(b)の方法は、下位RS側から通知された無線帯域要求量をその上位RSが受信し、自RSの無線帯域要求量とまとめて、さらに上位RSへ通知する。この方式は、各無線装置からスケジューラ部に通知する無線帯域要求量の情報の到達タイミングを合わせることができる。
図19(c)の方法は、下位RS側から通知された無線帯域要求量をその上位RSが受信し、自RSの無線帯域要求量と合計して、さらに上位RSへ通知する。この方式は、全無線装置へ配信する無線帯域割り当て情報を小さくし、ネットワーク全体に掛かる負荷を抑えることができる。
As a method of transmitting the band request amount from each wireless device to the scheduler, there are three types of FIGS. 19 (a), (b), and (c).
In the method of FIG. 19A, each wireless device sets the amount of data to be wirelessly transmitted to the upper RS or lower RS as the wireless band request amount, and notifies the scheduler unit via wireless multi-stage relay.
In the method of FIG. 19B, the higher RS receives the radio band request amount notified from the lower RS side, combines the radio band request amount of the own RS with the radio band request amount of the own RS, and further notifies the upper RS. In this method, it is possible to match the arrival timing of the information of the radio band request amount notified from each wireless device to the scheduler unit.
In the method of FIG. 19C, the higher RS receives the radio band request amount notified from the lower RS side, totals the radio band request amount of the own RS, and further notifies the upper RS. In this method, the radio band allocation information distributed to all wireless devices can be reduced, and the load on the entire network can be suppressed.

次に、スケジューラ部の無線帯域割り当て情報の計算について、図20を用いて説明する。
図20は、図9の無線装置の接続構成に対し、BSが接続されるインターネットと、その先に接続されるスケジューラ部および映像モニタ部とを追加するとともに、各無線装置にカメラを接続したネットワークトポロジを想定している。本ネットワークの目的は、各無線装置に接続されたカメラからの映像を映像モニタ部へ映像伝送することである。
Next, the calculation of the radio band allocation information of the scheduler unit will be described with reference to FIG.
FIG. 20 shows a network in which an Internet to which a BS is connected, a scheduler unit and a video monitor unit connected to the Internet, and a camera are connected to each wireless device are added to the connection configuration of the wireless device of FIG. Assuming a topology. The purpose of this network is to transmit the video from the camera connected to each wireless device to the video monitor unit.

スケジューラ部は、全RSからの無線帯域要求に従い、各無線装置への無線帯域割り当て情報を計算する。説明を簡単にするために、各カメラからの映像伝送量を均一として説明する。
RS3に接続されたカメラ4の映像データは、無線フレーム番号(FN)=N、N+2、N+5の各無線フレームでRS3、RS2、RS1の順にUL送信され、BSからは有線接続の系のみを介して、映像モニタ部へ伝送される。
RS2に接続されたカメラ3の映像データは、無線フレーム番号(FN)=N+1、N+4の各無線フレームRS2、RS1の順にUL送信され、BSからは有線接続の系のみを介して、映像モニタ部へ伝送される。
RS1に接続されたカメラ2の映像データは、無線フレーム番号(FN)=N+3の無線フレームでRS1からUL送信され、BSからは有線接続の系のみを介して、映像モニタ部へ伝送される。
BSに接続されたカメラ1の映像データは、無線伝送されることなく、有線接続の系のみを介して、映像モニタ部へ伝送される。
The scheduler unit calculates the radio band allocation information for each radio device according to the radio band requests from all RSs. For the sake of simplicity, the amount of video transmission from each camera will be described as uniform.
The video data of the camera 4 connected to the RS3 is UL-transmitted in the order of RS3, RS2, RS1 in each wireless frame of wireless frame number (FN) = N, N + 2, N + 5, and is transmitted from the BS only via the wired connection system. Is transmitted to the video monitor unit.
The video data of the camera 3 connected to RS2 is UL transmitted in the order of each wireless frame RS2 and RS1 of wireless frame number (FN) = N + 1, N + 4, and the video monitor unit is transmitted from the BS only via the wired connection system. Is transmitted to.
The video data of the camera 2 connected to the RS1 is UL transmitted from the RS1 in a wireless frame with a wireless frame number (FN) = N + 3, and is transmitted from the BS to the video monitor unit via only the wired connection system.
The video data of the camera 1 connected to the BS is transmitted to the video monitor unit only via the wired connection system without being wirelessly transmitted.

このような方式のデータ中継伝送を考えると、各RSは、自RSの配下に接続されている下位RS群すべてのデータを上位RSへ伝送するためには、自身の帯域要求量と配下の全RSの無線帯域要求量が必要になる。
つまり、BSに近いRSほど、配下のRSからのデータを伝送するための無線帯域が重複して必要になるため、その分を考慮した無線帯域割り当てを計算しないと、末端RSからの全てのデータがBSまで到達できなくなる。この傾向は、データ伝送の流れが逆となる、BS側から末端RS側への帯域割り当てについても同様である。
Considering such a method of data relay transmission, each RS has its own bandwidth requirement and all of its subordinates in order to transmit the data of all the lower RS groups connected under its own RS to the upper RS. The radio band requirement of RS is required.
In other words, the closer the RS is to the BS, the more the radio band for transmitting the data from the subordinate RS is required, so if the radio band allocation is not calculated in consideration of that amount, all the data from the terminal RS will be required. Can no longer reach the BS. This tendency is the same for the band allocation from the BS side to the terminal RS side, in which the flow of data transmission is reversed.

また、ネットワークシステムへの新規RSのエントリや離脱、または、通信中のトラフィック負荷の増減に応じて変化する各RSからの帯域要求量に応じて、スケジューラ部は無線帯域割り当て情報を更新し、配信し続ける必要がある。
さらに、帯域要求情報の通知周期、帯域割り当て情報の計算周期は、運用者がシステムパラメータとして設定することも可能であり、ネットワーク規模や帯域要求量の大きさや変化量によってダイナミックに変化させることも可能である。
In addition, the scheduler unit updates and distributes the radio bandwidth allocation information according to the bandwidth request from each RS that changes according to the entry or exit of a new RS to the network system or the increase or decrease in the traffic load during communication. You need to keep doing it.
Furthermore, the notification cycle of bandwidth request information and the calculation cycle of bandwidth allocation information can be set by the operator as system parameters, and can be dynamically changed according to the network scale, the size of the bandwidth request, and the amount of change. Is.

〔各無線装置への無線フレームの割り当て方式について〕
本発明の方式での重要なポイントとして、以下の2つが挙げられる。
・システム全体で途切れることなく、新しい無線帯域割り当て情報に移行すること。
・無線中継での伝送遅延の短縮化を考慮すること。
本発明では、「グローバル周期」、「ネットワーク周期」という2つの周期を設定することで、上記2つのポイントの実現を図っている。
[About the method of allocating wireless frames to each wireless device]
The following two points can be mentioned as important points in the method of the present invention.
-Migrate to new radio band allocation information without interruption in the entire system.
-Consider shortening the transmission delay in wireless relay.
In the present invention, the above two points are realized by setting two cycles, "global cycle" and "network cycle".

グローバル周期は、全無線装置から収集する無線帯域要求量に基づき、無線フレームを最小単位とし、かつ、各無線装置に無線帯域を配分したときに必要となる最小の無線フレーム数である。このグローバル周期を複数回繰り返して生成される周期を、ネットワーク周期とする。 The global cycle is the minimum number of radio frames required when the radio frame is set as the minimum unit and the radio band is allocated to each radio device based on the radio band requirement collected from all the radio devices. The cycle generated by repeating this global cycle a plurality of times is referred to as a network cycle.

グローバル周期は各無線装置へ割り当てる無線フレーム数を同じ比率で増減させることで、非常に長いグローバル周期を生成することも可能である。しかしながら、前述のとおり、ネットワークの環境に応じて無線帯域割り当て情報を常に更新する必要があるため、それぞれの無線装置への無線帯域の連続占有期間が長すぎると、システム全体の無線伝送遅延が増大してしまう。
そこで、本発明では、全無線装置の帯域要求量を満たすことができ、かつ、帯域要求量が一番大きい無線装置への無線帯域の割り当て量を最小化できる周期を、グローバル周期としている。この部分について、図21を用いて説明する。
The global cycle can generate a very long global cycle by increasing or decreasing the number of radio frames allocated to each wireless device at the same ratio. However, as described above, since it is necessary to constantly update the wireless band allocation information according to the network environment, if the continuous occupation period of the wireless band for each wireless device is too long, the wireless transmission delay of the entire system increases. Resulting in.
Therefore, in the present invention, a cycle that can satisfy the band requirement of all wireless devices and can minimize the allocation amount of the radio band to the wireless device having the largest band requirement is defined as a global cycle. This portion will be described with reference to FIG.

図21のパターン1は、図20の無線帯域割り当てと同じ結果をDLサブフレームとULサブフレームを分けない形で表現したものである。パターン1の場合、無線フレーム番号(FN)=NからN+5までがグローバル周期を表しており、FN=N+6からN+11までが次のグローバル周期を表している。
図21のパターン2は、各無線装置に対して連続する帯域割り当ての無線フレーム数を2倍にしたもので、グローバル周期も2倍となり、無線フレーム番号(FN)がNからN+11までがグローバル周期となっている。
Pattern 1 in FIG. 21 expresses the same result as the radio band allocation in FIG. 20 in a form in which the DL subframe and the UL subframe are not separated. In the case of pattern 1, the radio frame numbers (FN) = N to N + 5 represent the global cycle, and FN = N + 6 to N + 11 represent the next global cycle.
In pattern 2 of FIG. 21, the number of continuous band allocation wireless frames for each wireless device is doubled, the global cycle is also doubled, and the wireless frame number (FN) from N to N + 11 is the global cycle. It has become.

パターン1とパターン2のそれぞれのグローバル周期を長周期で繰り返した場合、各無線装置に割り当てられている無線帯域量は同じになる。ただし、ここで注目すべき点は無線帯域ではなく、各無線装置の送信周期である。
パターン1の場合は、送信周期が一番長いRS3であっても、無線送信できない期間が無線フレームで5フレームであるのに対し、パターン2では、無線送信できない期間が無線フレームで10フレームとなっている。
When each of the global cycles of pattern 1 and pattern 2 is repeated in a long cycle, the amount of radio band allocated to each radio device becomes the same. However, what should be noted here is not the wireless band but the transmission cycle of each wireless device.
In the case of pattern 1, even if the RS3 has the longest transmission cycle, the period during which wireless transmission is not possible is 5 frames for wireless frames, whereas in pattern 2, the period during which wireless transmission is not possible is 10 frames for wireless frames. ing.

このように、無線帯域要求量に従って無線帯域を割り当てても、割り当てる方法によっては、無線送信までの待ち時間が長くなってしまう場合がでてくる。このため、本発明のように、同じ無線帯域量を満たす割り当てが複数存在する場合は、グローバル周期が最短となる割り当てを選択することで、送信遅延を短縮する効果を得ることが可能となる。 As described above, even if the wireless band is allocated according to the required amount of the wireless band, the waiting time until the wireless transmission may become long depending on the allocation method. Therefore, when there are a plurality of allocations satisfying the same radio bandwidth as in the present invention, it is possible to obtain the effect of shortening the transmission delay by selecting the allocation having the shortest global cycle.

次に、各無線装置の無線帯域要求量の差が大きい場合における無線帯域割り当て方式について、図22を用いて説明する。図22では、RS1からBSへの無線帯域要求量とRS2からRS1への無線帯域要求量との比率が、100:27である場合を表している。 Next, a radio band allocation method when the difference in the amount of radio band demand of each wireless device is large will be described with reference to FIG. 22. FIG. 22 shows a case where the ratio of the radio band demand from RS1 to BS and the radio band demand from RS2 to RS1 is 100:27.

パターン1では、無線帯域要求量の比率に従って、割り当て帯域としての無線フレーム数の比率を100フレームと27フレームとし、127フレームをグローバル周期とした場合を表している。この場合は、RS2は無線送信できないフレームが100フレーム連続するため、無線送信遅延が無視できないほど大きくなってしまうケースも出てくる。
パターン2では、10フレームと2フレームというグローバル周期と、10フレームと3フレームというグローバル周期の2種類を繰り返すことを表している。比率に完全に従わず、端数を切り捨てて帯域割り当てを実行した場合でも、そのときの帯域が足りていない無線装置は無線帯域要求量を増加させるので、グローバル周期を短くして無線送信遅延を短くして通信し、新たな帯域要求に従った方がネットワーク性能を高く運用することが可能となる場合が想定される。
In pattern 1, according to the ratio of the radio band request amount, the ratio of the number of radio frames as the allocated band is set to 100 frames and 27 frames, and 127 frames are set as the global cycle. In this case, since the RS2 has 100 consecutive frames that cannot be wirelessly transmitted, the wireless transmission delay may become too large to be ignored.
Pattern 2 represents repeating two types of global periods, 10 frames and 2 frames, and 10 frames and 3 frames. Even if the ratio is not completely obeyed and the band allocation is executed by rounding down the fraction, the radio device with insufficient bandwidth at that time increases the radio band requirement, so the global cycle is shortened and the radio transmission delay is shortened. It is assumed that it will be possible to operate with higher network performance by communicating with each other and complying with new bandwidth requirements.

本発明は、パターン1のように各無線装置からの帯域要求を満たすようなスケジューリング方式に加え、パターン2のように各無線装置からの帯域要求量と無線遅延時間を最適に調整することが可能なスケジューリング方式を用いることができる。 In the present invention, in addition to the scheduling method that satisfies the band request from each wireless device as in pattern 1, it is possible to optimally adjust the band request amount and wireless delay time from each wireless device as in pattern 2. Scheduling method can be used.

次に、ネットワーク周期内のグローバル周期の繰り返し回数の決定方法について説明する。
まず、グローバル周期と無線多段中継の遅延時間について、図23を用いて説明する。図23は、図20と同じネットワークトポロジで、同じく図20の無線帯域割り当てを繰り返し行っている場合を表している。
前述のとおり、グローバル周期内では、1つの無線装置には、自局の上位RSと下位RSそれぞれとの通信に対して、1フレーム、または、連続する複数フレームが割り当てられる。
Next, a method of determining the number of repetitions of the global cycle in the network cycle will be described.
First, the global cycle and the delay time of the wireless multi-stage relay will be described with reference to FIG. 23. FIG. 23 shows a case where the same network topology as in FIG. 20 and the radio band allocation in FIG. 20 is repeatedly performed.
As described above, within the global cycle, one radio device is assigned one frame or a plurality of consecutive frames for communication between the upper RS and the lower RS of the own station.

具体的に図23でのRS1について説明すると、無線フレーム番号(FN)=N+1とN+2が下位RSであるRS2との通信用の無線帯域割り当てであり、FN=N+3からN+5までが上位RSであるBSとの通信用の無線帯域割り当てである。
このことから、1つのグローバル周期では、BS配下に無線多段接続されるRS群のうち、1つの階層しかデータ伝送できないことになる。つまり、2段中継するためにはグローバル周期が2周期必要になり、30段中継するためにはグローバル周期が30周期必要となることを意味している。
Specifically, RS1 in FIG. 23 will be described as a radio band allocation for communication with RS2 in which radio frame number (FN) = N + 1 and N + 2 are lower RSs, and FN = N + 3 to N + 5 are higher RSs. It is a radio band allocation for communication with BS.
From this, in one global cycle, only one layer of the RS group wirelessly connected in multiple stages under the BS can transmit data. That is, it means that two global cycles are required for two-stage relay, and 30 global cycles are required for 30-stage relay.

無線装置への実装上の制約で異なる部分になるが、図23では、RSがデータを転送する場合に、データの受信から3フレーム以降に送信できる場合を想定している。
図23のFN=Nでは、RS3がRS2にUL送信しているが、このデータをRS2が最速でRS1へUL送信可能なのは、FN=Nから3フレーム後で、かつ、RS1とRS2用の無線帯域が割り当てられている無線フレームになるので、FN=N+7になる。FN=N+7でRS1に中継されたデータが最速でBSにUL送信できるのは、前述と同様な制約により、FN=N+10になる。
Although it differs depending on the restrictions on mounting on the wireless device, FIG. 23 assumes that when the RS transfers data, it can be transmitted after 3 frames from the reception of the data.
At FN = N in FIG. 23, RS3 is UL-transmitted to RS2, but RS2 can UL-transmit this data to RS1 at the fastest speed three frames after FN = N and the radio for RS1 and RS2. Since it is a wireless frame to which the band is allocated, FN = N + 7. The data relayed to RS1 at FN = N + 7 can be UL-transmitted to the BS at the fastest speed because of the same restrictions as described above, FN = N + 10.

このように、無線装置固有の制約によって無線中継するまでに必要となる無線フレーム数が異なり、それに応じて無線多段中継に必要なグローバル周期の回数も異なる。この無線中継に必要となる制約時間を無線転送制約時間と呼ぶ。
スケジューラ部は各装置の無線転送制約時間に合わせて無線帯域割り当てを計算すべきであるが、説明を簡単にするために、グローバル周期に無線多段中継が1ホップ転送されるという制約で以下の説明を行う。
As described above, the number of wireless frames required for wireless relay differs depending on the restrictions peculiar to the wireless device, and the number of global cycles required for wireless multi-stage relay also differs accordingly. The restricted time required for this wireless relay is called the wireless transfer restricted time.
The scheduler section should calculate the radio band allocation according to the wireless transfer constraint time of each device, but for the sake of simplicity, the following explanation is given with the constraint that the wireless multi-stage relay is transferred one hop in the global cycle. I do.

これまでは末端RSからBS方向の無線多段中継について説明したが、逆方向であるBSから末端RSへの無線多段中継でも同様な遅延時間が発生する。
図24では、BSから末端RSのRS3までの無線多段中継について示しており、RSが受信したデータを送信するまでの遅延時間は、図23と同様とする。
So far, the wireless multi-stage relay from the terminal RS to the BS direction has been described, but the same delay time occurs in the wireless multi-stage relay from the BS to the terminal RS in the opposite direction.
FIG. 24 shows a wireless multi-stage relay from the BS to RS3 of the terminal RS, and the delay time until the data received by the RS is transmitted is the same as that of FIG. 23.

FN=N+3で、まずBSが下位RSであるRS1へDL送信する。RS1がBSから受信したデータを下位RSのRS2へ最速でDL送信できるのは、FN=N+3から3フレーム後で、かつ、RS1とRS2の無線帯域が割り当てられている無線フレームになるので、FN=N+7になる。同様に、RS2がRS3へ無線中継できるのは、FN=N+12になる。
このように、グローバル周期内で各無線装置への帯域割り当ての順番が異なると、遅延時間は多少変化するが、1つのグローバル周期内で最低無線多段中継が1ホップ行われるという部分では、BSから末端RSへの無線中継でも末端RSからBSへの無線中継でも変わらない。
With FN = N + 3, BS first DL-transmits to RS1 which is a lower RS. The data received from the BS by RS1 can be DL-transmitted to RS2 of the lower RS at the fastest speed after 3 frames from FN = N + 3, and the radio frame to which the radio bands of RS1 and RS2 are assigned is the radio frame. = N + 7. Similarly, RS2 can wirelessly relay to RS3 at FN = N + 12.
In this way, if the order of band allocation to each wireless device is different in the global cycle, the delay time will change slightly, but in the part where the minimum wireless multi-stage relay is performed for one hop in one global cycle, from the BS. There is no difference between wireless relay to the terminal RS and wireless relay from the terminal RS to the BS.

次に、多段中継のホップ数が多い場合に中継による伝送遅延を軽減するためのグローバル周期内の帯域割り当て方式について説明する。ここでは、分岐なしのネットワークトポロジで、BSから末端RSまでの最大ホップ数が6ホップの場合を例にして説明する。
図25は、BSと各RSとの無線通信に必要となる無線帯域要求量が等しい場合の無線帯域割り当てについて示しており、BSに近い側の無線リンクへの無線帯域割り当て量が多くなる配分となっている。この場合のグローバル周期は21フレームとなる。
Next, a band allocation method within the global cycle for reducing the transmission delay due to relay when the number of hops for multi-stage relay is large will be described. Here, a case where the maximum number of hops from the BS to the terminal RS is 6 hops in a network topology without branching will be described as an example.
FIG. 25 shows the radio band allocation when the wireless band requirements required for wireless communication between the BS and each RS are equal, and the allocation increases the wireless band allocation amount to the wireless link on the side closer to the BS. It has become. In this case, the global period is 21 frames.

図25に示した無線帯域割り当て結果の課題として、以下の2点が挙げられる。
・無線中継制約時間による無線多段中継の遅延時間が増大すること。
・下り方向と上り方向の無線多段中継の遅延時間に偏りが存在すること。
The following two points can be mentioned as problems of the radio band allocation result shown in FIG. 25.
-The delay time for wireless multi-stage relay due to the wireless relay constraint time increases.
-There is a bias in the delay time of the wireless multi-stage relay in the downlink direction and the uplink direction.

一つ目の課題について説明する。
図23や図24の説明と同様に、無線転送制約時間が3フレームの場合、図25の無線フレーム番号(FN)=Nのときに、RS6からRS5へUL送信したデータを、RS5はFN=N+1、N+2の区間にRS4へUL送信することができず、次のグローバル周期でRS4へUL送信することになる。
分岐なしのネットワークトポロジで図25の無線帯域割り当てのようなケースでは、上記のケース以外はグローバル周期内でBSまで無線中継することが可能である。しかしながら、ある無線装置のUL受信からUL送信までの無線フレーム数が無線中継制約時間に満たない帯域割り当てがなされた場合には、無線中継するには次のグローバル周期まで待たなければならない。つまり、1つのグローバル周期で1ホップしか転送できないことを意味する。
The first issue will be explained.
Similar to the description of FIGS. 23 and 24, when the wireless transfer constraint time is 3 frames, when the wireless frame number (FN) = N in FIG. 25, the data transmitted UL from RS6 to RS5 is transmitted to RS5 by RS5. UL cannot be transmitted to RS4 in the sections of N + 1 and N + 2, and UL is transmitted to RS4 in the next global cycle.
In the case of the network topology without branching and the radio band allocation in FIG. 25, it is possible to wirelessly relay to the BS within the global cycle except for the above cases. However, if the number of radio frames from UL reception to UL transmission of a certain wireless device is less than the wireless relay constraint time, the band must be allocated until the next global cycle for wireless relay. That is, it means that only one hop can be transferred in one global cycle.

二つ目の課題について説明する。
図25の無線帯域割り当てにおいて、BSから末端RSまでの無線多段中継について考えると、図より明らかであるが、1つのグローバル周期に対して1ホップしか転送できない。この遅延時間は無線転送制約時間が0フレームであっても短縮することができない。
The second issue will be explained.
In the radio band allocation of FIG. 25, considering the radio multi-stage relay from the BS to the terminal RS, as is clear from the figure, only one hop can be transferred for one global cycle. This delay time cannot be shortened even if the wireless transfer constraint time is 0 frame.

次に、上記の二つの課題を解消するための帯域割り当て方式について、図26を用いて説明する。
まず全体的な説明をすると、グローバル周期は、図25と同じ21フレームで、グローバル周期内の各無線リンクへの無線帯域割り当てのフレーム数も同じである。
図25と図26の違いは、グローバル周期内の各無線装置への無線帯域割り当ての順番が変更となっている点である。
Next, a band allocation method for solving the above two problems will be described with reference to FIG. 26.
First, to give an overall explanation, the global cycle is the same as in FIG. 25, which is 21 frames, and the number of frames for allocating the radio band to each radio link in the global cycle is also the same.
The difference between FIGS. 25 and 26 is that the order of radio band allocation to each wireless device within the global cycle is changed.

具体的には、BSから数えたときのホップ数が偶数の無線リンクへの無線帯域は、グローバル周期の前半である、無線フレーム番号(FN)=NからN+8に割り当てられている。一方、ホップ数が奇数の無線リンクへの無線帯域は、FN=N+9からN+20に割り当てられている。
このように、連続する無線多段中継をグローバル周期の前半と後半に分けることで、BSから末端RS方向への無線多段中継と、逆方向である末端RSからBS方向への無線多段中継が、両方向とも1つのグローバル周期で2ホップ転送することが可能となる。
Specifically, the radio band to the radio link having an even number of hops when counted from the BS is assigned to the radio frame number (FN) = N to N + 8, which is the first half of the global cycle. On the other hand, the radio band to the radio link having an odd number of hops is assigned from FN = N + 9 to N + 20.
In this way, by dividing the continuous wireless multi-stage relay into the first half and the second half of the global cycle, the wireless multi-stage relay from the BS to the terminal RS direction and the wireless multi-stage relay from the terminal RS to the BS direction, which is the opposite direction, can be performed in both directions. In both cases, it is possible to transfer two hops in one global cycle.

次に、ネットワーク周期内のグローバル周期の繰り返し回数の決定方法について説明する。
前述のとおり、本発明のシステムでは、時間によりシステム環境が変化していく中で、無線帯域割り当て情報もそれに対応して変化させていく必要がある。システム環境の変化に応じて無線帯域割り当てを適応させるために、以下の3つの段階を経て、無線帯域割り当てを更新する。これらの手順を、図27を用いて説明する。
Next, a method of determining the number of repetitions of the global cycle in the network cycle will be described.
As described above, in the system of the present invention, as the system environment changes with time, it is necessary to change the radio band allocation information accordingly. In order to adapt the radio band allocation according to the change of the system environment, the radio band allocation is updated through the following three steps. These procedures will be described with reference to FIG. 27.

図27は、図20と同じネットワークトポロジで、図20の無線帯域割り当てを繰り返し行っている場合を表している。
一つ目の手順は、全無線装置から無線帯域要求量をスケジューラ部まで収集する手順である。図27では区間1に対応している。
二つ目の手順は、一つ目の手順で収集された無線帯域要求量に基づき、無線帯域割り当て情報を計算する手順である。図27では区間2に対応している。
三つ目の手順は、二つ目の手順で計算した無線帯域割り当て情報を全無線装置に配信する手順である。図27では区間3に対応している。
つまり、ネットワーク周期内のグローバル周期の繰り返し回数は、前述の区間1から区間3までのグローバル周期数を合計した値となる。
FIG. 27 shows a case where the radio band allocation of FIG. 20 is repeatedly performed in the same network topology as that of FIG. 20.
The first procedure is a procedure for collecting the radio band request amount from all the wireless devices to the scheduler unit. In FIG. 27, it corresponds to the section 1.
The second procedure is a procedure for calculating the radio band allocation information based on the radio band request amount collected in the first procedure. In FIG. 27, it corresponds to the section 2.
The third procedure is a procedure for distributing the radio band allocation information calculated in the second procedure to all wireless devices. In FIG. 27, it corresponds to the section 3.
That is, the number of repetitions of the global cycle in the network cycle is a value obtained by totaling the number of global cycles from the above-mentioned section 1 to the section 3.

〔センシング機能〕
本発明のセンシング機能とは、個々の無線装置が無線接続可能なすべての無線装置を見つけ出し、スケジューラ部が接続可能なすべての無線装置同士の組み合わせの中から、最適なネットワークトポロジを選択し、反映する機能である。
[Sensing function]
The sensing function of the present invention is to find all the wireless devices to which each wireless device can be wirelessly connected, and select and reflect the optimum network topology from the combinations of all the wireless devices to which the scheduler unit can connect. It is a function to do.

本発明のセンシング機能の重要なポイントとして、以下の3つが挙げられる。
・他局のDL信号を受信し、データを取得する動作(センシング処理)
・取得したデータ(以降、センシングデータと呼ぶ)のスケジューラ部への通知
・収集したセンシングデータを用いた無線接続形態の最適化
The following three points can be mentioned as important points of the sensing function of the present invention.
-Operation to receive DL signals of other stations and acquire data (sensing processing)
-Notification of acquired data (hereinafter referred to as sensing data) to the scheduler section-Optimization of wireless connection form using collected sensing data

まず、他局のDL信号の受信動作について、図28を用いて説明する。図28は、図20と同じネットワークトポロジで、図20の無線帯域割り当てを行っている場合を表している。
前述のとおり、各無線装置には、グローバル周期内に自局の上位RSとの通信用割り当て帯域と下位RSとの通信用割り当て帯域が配置されるが、それ以外の部分は、他局同士が無線通信していることになる。そこで全無線装置が、自局用割り当て帯域以外で、他局が送信するDL信号を受信する。
First, the operation of receiving DL signals of other stations will be described with reference to FIG. 28. FIG. 28 shows the case where the radio band allocation of FIG. 20 is performed in the same network topology as that of FIG.
As described above, each wireless device has an allocated band for communication with the upper RS of its own station and an allocated band for communication with the lower RS within the global cycle, but other stations have other stations. It means that you are communicating wirelessly. Therefore, all the wireless devices receive the DL signal transmitted by another station other than the band allocated for the own station.

図28のBSで具体的に説明すると、BSとRS1との通信はFN=N+3からN+5の区間で行い、FN=NからN+2でセンシング用のDL信号を受信する。
DL信号にはMAP情報が含まれており、その中には無線装置識別子が格納されている。このため、DL信号を受信し、MAP情報を正常に解析できた場合は、DL信号を送信した無線装置を識別できるということになる。このように、自局への無線帯域割り当てがない無線フレームで他局のDL信号を受信し、MAP情報を解析する処理を、本発明ではセンシング処理とよぶ。
Specifically described with reference to the BS of FIG. 28, communication between the BS and RS1 is performed in the section from FN = N + 3 to N + 5, and the DL signal for sensing is received from FN = N to N + 2.
The DL signal contains MAP information, and the radio device identifier is stored in the DL signal. Therefore, if the DL signal is received and the MAP information can be analyzed normally, the wireless device that transmitted the DL signal can be identified. In the present invention, the process of receiving the DL signal of another station in a wireless frame that does not allocate the wireless band to the own station and analyzing the MAP information is called a sensing process.

センシング処理では、無線装置の識別子以外に、無線受信しデコードする際に計測可能な受信信号強度であるRSSI(Recieved Signal Strength Indication)や、無線回線品質の指標となる搬送波レベル対干渉および雑音比であるCINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)も、センシング処理の取得データとなる。本発明では、無線装置の識別子、RSSI、CINR等のセンシング処理で取得できるデータを、センシングデータと呼ぶ。 In the sensing process, in addition to the identifier of the wireless device, RSSI (Received Signal Strength Inspection), which is the received signal strength that can be measured when wirelessly received and decoded, and the carrier level vs. interference and noise ratio, which are indicators of wireless line quality, are used. A certain CINR (Carrier to Interference and Noise Radio) is also acquired data of the sensing process. In the present invention, data that can be acquired by sensing processing such as an identifier of a wireless device, RSSI, and CINR is referred to as sensing data.

次に、センシングデータのスケジューラ部までの通知について説明する。
前述の帯域要求情報のスケジューラ部への通知と同様に、各無線装置は、取得したセンシング情報を自局に割り当てられた無線帯域での無線通信により、無線多段中継でスケジューラ部まで通知する。
前述の無線帯域割り当て情報とグローバル周期の関係から、センシング処理によって同じ無線装置のDL信号を取得することが想定される。そこで、同じ無線装置からのDL信号によって取得したセンシングデータは、1つにまとめたり、RSSIやCINR等は平均値を通知したり、最大値や最小値を通知するなど、各無線装置内で膨大になったセンシングデータを集約して通知してもよい。
Next, the notification to the scheduler unit of the sensing data will be described.
Similar to the above-mentioned notification of the band request information to the scheduler unit, each wireless device notifies the scheduler unit of the acquired sensing information by wireless communication in the wireless band assigned to its own station by wireless multi-stage relay.
From the relationship between the above-mentioned radio band allocation information and the global cycle, it is assumed that the DL signal of the same radio device is acquired by sensing processing. Therefore, the sensing data acquired by the DL signal from the same wireless device is combined into one, RSSI, CINR, etc. notify the average value, the maximum value and the minimum value are notified, and so on. You may aggregate and notify the sensing data that has become.

次に、センシングデータを用いた無線接続形態の最適化について説明する。
無線接続形態の最適化については、以下の2点について説明する。
・ネットワークトポロジの最適化
・無線帯域の再利用(以降、リソースリユースと呼ぶ)による最適化
Next, the optimization of the wireless connection form using the sensing data will be described.
The following two points will be described for optimizing the wireless connection form.
・ Optimization of network topology ・ Optimization by reuse of radio band (hereinafter referred to as resource reuse)

まず始めに、ネットワークトポロジの最適化について説明する。
無線多段中継のシステムにおいては、BSが基準となる通信を開始した後、BS配下から順次、RSが無線接続していき、多段中継の分岐を交えつつ、多段中継数を延伸しながらネットワーク規模を拡大していく。また、無線接続の分岐数には、装置としての制約や、各種無線プロトコルとしての制約が存在することもあり、必ずしも多段中継数の少ない装置を自局の上位RSとして接続できないケースも発生する。
First, the optimization of the network topology will be described.
In a wireless multi-stage relay system, after BS starts communication as a reference, RS wirelessly connects from under the BS, and the network scale is expanded while extending the number of multi-stage relays while branching multi-stage relays. It will expand. Further, the number of branches of the wireless connection may be restricted as a device or as various wireless protocols, and there may be a case where a device having a small number of multi-stage relays cannot always be connected as a higher RS of the own station.

また、ユーザデータの収集拠点の変更や追加によっては、常に、末端RSに新規RSが追加されるとは限らず、無線接続しているRSが密集しているような地域に新規RSを配置するケースも発生する。そういったケースでは、1台ずつ無線接続して構築されたネットワークトポロジが、その時点において最適なネットワークトポロジとは限らない。
そして、前述のような最適な状態ではないネットワークトポロジを見直し、最適化するために、前述のセンシングデータを用いてネットワークトポロジの再構築を行い、ネットワーク全体としての性能である遅延短縮やスループット増大を図るのが、本発明のセンシング機能である。
In addition, new RSs are not always added to the terminal RSs due to changes or additions of user data collection bases, and new RSs are placed in areas where wirelessly connected RSs are densely populated. Cases also occur. In such a case, the network topology constructed by wirelessly connecting one unit at a time is not always the optimum network topology at that time.
Then, in order to review and optimize the network topology that is not in the optimum state as described above, the network topology is reconstructed using the above-mentioned sensing data to reduce the delay and increase the throughput, which are the performance of the entire network. It is the sensing function of the present invention that is intended.

具体的には、全無線装置の上位RSと下位RSの接続先を切り替える動作を行うことにあるが、その方式について説明する。
前述のとおり、スケジューラ部に全無線装置からのセンシングデータが収集されていることを前提とすると、スケジューラ部は、各無線装置の周辺にそれぞれDL信号のMAP情報の解析が可能な他局がどのくらい存在するのかを把握できる状態にある。また、MAP解析可否以外に、RSSIやCINRの情報を把握できている。
Specifically, the operation of switching the connection destination of the upper RS and the lower RS of all the wireless devices is performed, and the method thereof will be described.
As described above, assuming that the scheduler unit collects sensing data from all wireless devices, how many other stations around each wireless device can analyze the MAP information of the DL signal. It is in a state where it can be grasped whether it exists. In addition to whether or not MAP analysis is possible, information on RSSI and CINR can be grasped.

このような状態で、スケジューラ部は各RSの無線接続先の見直し処理を行い、その見直し結果が現状のネットワークトポロジと異なる部分については、スケジューラ部から対象となるRSへ制御情報を送信して、新しい接続先を通知する。新しい接続先を通知されたRSは、その制御メッセージに従い、接続先RSを切り替える。
このように、通信中に集計したセンシングデータによりネットワークトポロジの再構築を行うことで、常にネットワーク全体として最適な状態を維持することが可能となる。
In such a state, the scheduler section reviews the wireless connection destination of each RS, and if the review result differs from the current network topology, the scheduler section sends control information to the target RS. Notify new destination. The RS notified of the new connection destination switches the connection destination RS according to the control message.
In this way, by reconstructing the network topology using the sensing data aggregated during communication, it is possible to always maintain the optimum state of the entire network.

以下、ネットワークトポロジの再構築について説明する。
図29は、図18と同じ無線装置配置であり、それぞれ実線と破線で無線接続の有無と無線接続の可否について示している。図30は、図29において実線で示した無線接続における無線帯域割り当てについて示している。
図29から明らかなように、BSから末端RSのRS2まで分岐なしのネットワークトポロジになっており、図30のグローバル周期も、BSから末端RSまで1フレームずつ順番に割り当てた形になっている。ここで最適化すべきポイントは、ネットワーク全体のシステム容量と遅延時間である。
The reconstruction of the network topology will be described below.
FIG. 29 has the same wireless device arrangement as that of FIG. 18, and shows the presence / absence of wireless connection and the possibility of wireless connection with solid lines and broken lines, respectively. FIG. 30 shows the radio band allocation in the wireless connection shown by the solid line in FIG. 29.
As is clear from FIG. 29, the network topology has no branch from BS to RS2 of the terminal RS, and the global period of FIG. 30 is also in the form of sequentially allocating one frame from BS to the terminal RS. The points to be optimized here are the system capacity and delay time of the entire network.

特に末端RSに注目して説明すると、末端RSがクラウド側のネットワーク機器と通信する場合には、全無線装置の中継を必要とするため、全無線装置の割り当て帯域とそれに掛かる無線フレーム数を浪費してしまう。
この場合には、前記のセンシング情報がスケジューラ部まで収集できている場合には、破線の部分で無線接続できることが認識でき、さらに、各無線装置のBSまでのホップ数が計算できるので、ネットワークトポロジを変更することになる。
Focusing on the terminal RS in particular, when the terminal RS communicates with the network device on the cloud side, it is necessary to relay all the wireless devices, so the allocated bandwidth of all the wireless devices and the number of wireless frames required for it are wasted. Resulting in.
In this case, if the sensing information can be collected up to the scheduler section, it can be recognized that the wireless connection can be made in the broken line portion, and the number of hops to the BS of each wireless device can be calculated. Will be changed.

図31は、変更後のネットワークトポロジを示している。図32は、図31において実線で示した無線接続における無線帯域割り当てについて示している。
図31に示されるように、ネットワークトポロジの変更後は、RS2、RS4、RS5、RS6の上位RSが切替わっている。RS2とRS6は変更前から無線接続しているが、上位RSと下位RSの関係が逆転している。
このように図29から図31のネットワークトポロジに変更することで、BSから各無線装置のホップ数が最大で2ホップとなり、無線多段中継による無線帯域と遅延時間の浪費を抑えることが可能となる。
FIG. 31 shows the modified network topology. FIG. 32 shows the radio band allocation in the wireless connection shown by the solid line in FIG. 31.
As shown in FIG. 31, after the network topology is changed, the upper RSs of RS2, RS4, RS5, and RS6 are switched. RS2 and RS6 have been wirelessly connected before the change, but the relationship between the upper RS and the lower RS is reversed.
By changing from FIG. 29 to the network topology of FIG. 31 in this way, the number of hops of each wireless device from the BS becomes a maximum of 2 hops, and it becomes possible to suppress the waste of wireless bandwidth and delay time due to wireless multi-stage relay. ..

また、図30から図32への無線帯域割り当ての変化について説明すると、グローバル周期自体は6フレームで変化がないが、各装置とBSまでに無線中継するホップ数が最大で2ホップになっている。末端RSであるRS3、RS4は、RS1と中継するだけでBSとデータ授受が可能であり、末端RSであるRS5とRS6は、RS2と中継するだけでBSとデータ授受が可能となっている。 Further, to explain the change in the radio band allocation from FIG. 30 to FIG. 32, the global cycle itself does not change in 6 frames, but the number of hops wirelessly relayed to each device and the BS is 2 hops at the maximum. .. The terminal RSs RS3 and RS4 can exchange data with the BS only by relaying with RS1, and the terminal RSs RS5 and RS6 can exchange data with the BS only by relaying with RS2.

次に、リソースリユースの最適化について説明する。
これまでは、無線帯域割り当ての方式として、ある無線フレームには1つの無線リンクのみに使用許可を与えるような帯域割り当てを行い、他の無線装置はその無線フレームでの無線通信を禁止することで、互いの無線通信の干渉を回避する仕組みについて説明してきた。しかしながら、各無線装置の位置関係や周辺の環境によっては、互いの無線信号が干渉し合わないケースも存在するため、互いに干渉し合わない無線リンク同士に同じ無線フレームを割り当てることで、無線帯域を有効利用する機能がリソースリユースの概要である。
Next, the optimization of resource reuse will be described.
Until now, as a method of wireless band allocation, a band allocation has been performed so as to give permission to use only one wireless link to a certain wireless frame, and other wireless devices prohibit wireless communication in that wireless frame. , We have explained the mechanism to avoid the interference of each other's wireless communication. However, depending on the positional relationship of each wireless device and the surrounding environment, there are cases where the wireless signals do not interfere with each other. Therefore, by allocating the same wireless frame to the wireless links that do not interfere with each other, the wireless band can be allocated. The function to be effectively used is the outline of resource reuse.

まず、無線装置同士の無線信号の干渉有無状態について、図33、図34を用いて説明する。図33は、分岐なしのネットワークトポロジにおいて、3ホップ目以降の無線リンク同士は無線信号が干渉し合わないことを示している。具体的には、BSの送信信号はRS2までは届くが、RS3、RS4、RS5までは届かないことを表している。図34は、各無線装置がセンシング動作で検出した無線装置を表にまとめて示している。一番左の列である「装置種別」に各無線装置を記載し、表の右側の列の「センシングで検出された無線装置」に1つ、ないし、2つ以上の無線装置を記載している。 First, the presence / absence of interference between wireless signals of wireless devices will be described with reference to FIGS. 33 and 34. FIG. 33 shows that in the network topology without branching, the radio signals do not interfere with each other in the radio links after the third hop. Specifically, the BS transmission signal reaches RS2, but does not reach RS3, RS4, and RS5. FIG. 34 shows in a table the wireless devices detected by each wireless device in the sensing operation. List each wireless device in the leftmost column "Device type", and list one or more wireless devices in "Wireless device detected by sensing" in the right column of the table. There is.

このように、分岐なしのネットワークトポロジで、図33のように無線信号の干渉状態が整然としたケースでは、図34にまとめたセンシング結果も見た目に分かりやすい形となる。しかしながら、分岐ありのネットワークトポロジで遮蔽物や車両のような移動する物体が周辺に存在するような都市部では、比較的複雑なセンシング結果が得られる傾向があると想定される。 As described above, in the case where the interference state of the radio signal is orderly as shown in FIG. 33 in the network topology without branching, the sensing result summarized in FIG. 34 is also in an easy-to-understand form. However, it is assumed that relatively complicated sensing results tend to be obtained in urban areas where moving objects such as obstacles and vehicles exist in the vicinity in a network topology with branches.

リソースリユースの適用前後の無線帯域割り当ての変化について、図35と図36を用いて説明する。
図35は、リソースリユース適用前の無線帯域割り当てを示しており、BSから末端RSであるRS5までは1フレームずつ順番に無線帯域が割り当てられている。グローバル周期は5フレームである。
図36は、リソースリユース適用後の無線帯域割り当てを示しており、図35からの変化した部分に注目すると、BSからRS4までは1フレームずつ順番に無線帯域が割り当てられているが、RS4とRS5との通信用の無線帯域には無線フレーム番号(FN)=N、N+4が割り当てられている。つまり、FN=NとN+4は、BSとRS1、およびRS4とRS5の2つの無線リンクで同時に無線受信を行うことを表している。その結果、グローバル周期は図35のときよりも1フレーム減り、4フレームとなっている。前述のとおり、グローバル周期が短くなることで、システム容量の増大と無線送信遅延の短縮効果が向上する。
Changes in radio band allocation before and after application of resource reuse will be described with reference to FIGS. 35 and 36.
FIG. 35 shows the radio band allocation before the application of resource reuse, and the radio band is sequentially allocated frame by frame from the BS to the terminal RS RS5. The global period is 5 frames.
FIG. 36 shows the radio band allocation after the resource reuse is applied. Focusing on the changed part from FIG. 35, the radio band is allocated one frame at a time from BS to RS4, but RS4 and RS5. Radio frame numbers (FN) = N, N + 4 are assigned to the radio band for communication with. That is, FN = N and N + 4 indicate that wireless reception is performed simultaneously on the two wireless links of BS and RS1 and RS4 and RS5. As a result, the global period is 4 frames, which is 1 frame less than that in FIG. 35. As described above, shortening the global cycle improves the effect of increasing the system capacity and shortening the radio transmission delay.

以上のように、本例の無線通信システムは、基地局側から移動局側に向かう無線データ伝送の方向を下り方向とし、移動局側から基地局側に向かう無線データ伝送の方向を上り方向とし、1回の下り方向の無線データ伝送と1回の上り方向の無線データ伝送とを1つの無線フレームで行う。そして、移動局は、基地局と直接的に無線接続され、または、中継局として動作する1以上の他の移動局による無線中継を介して基地局と間接的に無線接続され、無線フレームを繰り返すことで複数段の無線中継を行うように構成されている。
このような構成によれば、従来のセグメント方式やIEEE802.16j中継方式よりも多くの段数の無線中継を効率よく行うことができる。
As described above, in the wireless communication system of this example, the direction of wireless data transmission from the base station side to the mobile station side is the downward direction, and the direction of wireless data transmission from the mobile station side to the base station side is the upward direction. One downlink radio data transmission and one uplink radio data transmission are performed in one wireless frame. Then, the mobile station is directly wirelessly connected to the base station, or indirectly wirelessly connected to the base station via wireless relay by one or more other mobile stations operating as a relay station, and repeats the wireless frame. This is configured to perform multiple stages of wireless relay.
According to such a configuration, it is possible to efficiently perform wireless relay with a larger number of stages than the conventional segment method and the IEEE802.16j relay method.

ここで、本例の無線通信システムには、無線中継の段数が同じ複数の無線接続で1つの無線フレームを共用し、該無線フレームの下り方向の無線データ伝送区間と上り方向の無線データ伝送区間とをそれぞれ分割して各無線接続に割り当てる構成も含まれる。このような構成によれば、1つの無線装置の配下に複数の無線装置を無線接続させるネットワークトポロジを構築する場合に、各無線装置に割り当てられる無線フレームの繰返し周期を短くすることができる。 Here, in the wireless communication system of this example, one wireless frame is shared by a plurality of wireless connections having the same number of stages of wireless relay, and the downlink wireless data transmission section and the uplink wireless data transmission section of the wireless frame are shared. It also includes a configuration in which and is divided and assigned to each wireless connection. According to such a configuration, when constructing a network topology in which a plurality of wireless devices are wirelessly connected under one wireless device, the repetition period of the wireless frame assigned to each wireless device can be shortened.

また、本例の無線通信システムでは、システム内の全ての無線装置で無線フレームの開始タイミングを同期させる必要がある。この同期処理は、各無線装置が、無線フレームの開始タイミングを衛星測位システムから取得される1秒周期の基準信号と同期させることで実現してもよく、または、各無線装置が、無線フレーム内の上り方向の無線伝送区間の送信タイミングの調整に用いられるタイミング調整値を用いて、無線フレームの開始タイミングを調整することで実現してもよい。 Further, in the wireless communication system of this example, it is necessary to synchronize the start timing of the wireless frame in all the wireless devices in the system. This synchronization process may be realized by each radio device synchronizing the start timing of the radio frame with the reference signal having a cycle of 1 second acquired from the satellite positioning system, or each radio device may be within the radio frame. It may be realized by adjusting the start timing of the wireless frame by using the timing adjustment value used for adjusting the transmission timing of the wireless transmission section in the upstream direction.

また、本例の無線通信システムはさらに、無線装置のそれぞれに対する無線フレームの割り当て数を計算するスケジューラ部を備え、各無線装置が、それぞれのユーザデータを送信するために必要な無線帯域量を含む無線帯域要求量情報をスケジューラ部に通知し、スケジューラ部が、システム内の全ての無線装置から通知される無線帯域要求量情報に基づいて、無線装置のそれぞれに対する無線フレームの割り当て数を計算し、各無線装置に対する無線フレームの割り当て数をシステム内の全ての無線装置に配信するように構成してもよい。これにより、システム内の全ての無線装置に、無線フレームを競合させることなく効率的に分配することが可能となる。また、無線フレームの割り当てが全ての無線装置で共有されるので、各無線装置は互いの無線通信を干渉しないように動作することができる。 Further, the wireless communication system of this example further includes a scheduler unit for calculating the number of wireless frames allocated to each of the wireless devices, and includes the amount of wireless bandwidth required for each wireless device to transmit its own user data. The wireless band request amount information is notified to the scheduler unit, and the scheduler unit calculates the number of wireless frames allocated to each wireless device based on the wireless band request amount information notified from all the wireless devices in the system. The number of radio frames allocated to each radio device may be configured to be distributed to all radio devices in the system. This makes it possible to efficiently distribute wireless frames to all wireless devices in the system without competing with each other. Further, since the allocation of the wireless frame is shared by all the wireless devices, each wireless device can operate so as not to interfere with each other's wireless communication.

ここで、スケジューラ部が、各無線装置に対する無線フレームの割り当て数を最小化した割り当てパターンを生成し、各無線装置が、この割り当てパターンを繰り返して適用するように構成してもよい。これにより、無線伝送の遅延の短縮する効果を得ることができる。 Here, the scheduler unit may generate an allocation pattern that minimizes the number of wireless frames allocated to each wireless device, and each wireless device may be configured to repeatedly apply this allocation pattern. Thereby, the effect of shortening the delay of wireless transmission can be obtained.

また、各無線装置が、自身に割り当てられた無線フレーム以外の期間において、他の無線装置に割り当てられた無線フレーム内の下り方向の無線伝送区間の信号を受信し、該信号に基づいて測定される無線品質情報と、該信号に含まれる送信元の無線装置の識別情報とを含む測定情報をスケジューラ部に送信するように構成してもよい。これにより、システム内の無線接続形態の最適化に必要な情報を、システムの運用中にスケジューラ部に集約させることができる。 Further, each radio device receives a signal of a downlink radio transmission section in the radio frame assigned to another radio device during a period other than the radio frame assigned to itself, and is measured based on the signal. The measurement information including the wireless quality information and the identification information of the wireless device of the transmission source included in the signal may be transmitted to the scheduler unit. As a result, the information necessary for optimizing the wireless connection form in the system can be aggregated in the scheduler unit during the operation of the system.

また、スケジューラ部が、各無線装置から送信された測定情報に基づいて、システム内の一部または全部の無線装置について最適な接続形態を計算し、該計算結果に基づいて、一部または全部の無線装置に対して無線接続の切断および再接続を指示するように構成してもよい。これにより、システムとしての通信性能を常に最適な状態に維持することが可能となる。 Further, the scheduler unit calculates the optimum connection form for some or all wireless devices in the system based on the measurement information transmitted from each wireless device, and based on the calculation result, some or all of them. It may be configured to instruct the wireless device to disconnect and reconnect the wireless connection. This makes it possible to always maintain the communication performance of the system in the optimum state.

また、スケジューラ部が、各無線装置から送信された前記測定情報に基づいて、互いの無線フレームの信号が干渉し合わない複数の無線接続に対して共通の無線フレームを割り当てるように構成してもよい。これにより、システムとしての通信容量の増大と、無線伝送の遅延の短縮化を図ることができる。 Further, even if the scheduler unit is configured to allocate a common wireless frame to a plurality of wireless connections in which the signals of the wireless frames do not interfere with each other based on the measurement information transmitted from each wireless device. good. As a result, it is possible to increase the communication capacity of the system and shorten the delay of wireless transmission.

なお、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。
また、本発明は、上述した処理を実行する方法や方式、そのような方法や方式を実現するためのプログラム、そのプログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
The configuration of the system, the device, and the like according to the present invention is not necessarily limited to those shown above, and various configurations may be used.
Further, the present invention can also be provided as a method or method for executing the above-mentioned processing, a program for realizing such a method or method, a storage medium for storing the program, or the like.

本発明は、無線装置である基地局と移動局とを備えた無線通信システムに利用することができる。 The present invention can be used in a wireless communication system including a base station and a mobile station, which are wireless devices.

BS:基地局、 MS:移動局、 RS:中継局 BS: Base station, MS: Mobile station, RS: Relay station

Claims (7)

無線装置である基地局と移動局とを備えた無線通信システムにおいて、
基地局側から移動局側に向かう無線データ伝送の方向を下り方向とし、
移動局側から基地局側に向かう無線データ伝送の方向を上り方向とし、
1回の下り方向の無線データ伝送と1回の上り方向の無線データ伝送とを1つの無線フレームで行い、
前記移動局は、前記基地局と直接的に無線接続され、または、中継局として動作する1以上の他の移動局による無線中継を介して前記基地局と間接的に無線接続され、
無線フレームを繰り返すことで複数段の無線中継を行うとともに、
無線装置のそれぞれに対する無線フレームの割り当て数を計算するスケジューラ部を備え、
各無線装置は、それぞれのユーザデータを送信するために必要な無線帯域量を含む無線帯域要求量情報を前記スケジューラ部に通知し、
前記スケジューラ部は、システム内の全ての無線装置から通知される無線帯域要求量情報に基づいて、無線装置のそれぞれに対する無線フレームの割り当て数を計算し、各無線装置に対する無線フレームの割り当て数をシステム内の全ての無線装置に配信し、
各無線装置は、自身に割り当てられた無線フレーム以外の期間において、他の無線装置に割り当てられた無線フレーム内の下り方向の無線伝送区間の信号を受信し、該信号に基づいて測定される無線品質情報と、該信号に含まれる送信元の無線装置の識別情報とを含む測定情報を前記スケジューラ部に送信し、
前記スケジューラ部は、各無線装置から送信された前記測定情報に基づいて、システム内の全部の無線装置についてネットワーク全体のシステム容量と遅延時間を最適化した接続形態を計算し、該計算結果に基づいて、一部または全部の無線装置に対して無線接続の切断および再接続を指示することを特徴とする無線通信システム。
In a wireless communication system including a base station and a mobile station, which are wireless devices,
The direction of wireless data transmission from the base station side to the mobile station side is the downlink direction.
The direction of wireless data transmission from the mobile station side to the base station side is the upward direction.
One wireless data transmission in the downlink direction and one wireless data transmission in the uplink direction are performed in one wireless frame.
The mobile station is directly wirelessly connected to the base station or indirectly wirelessly connected to the base station via wireless relay by one or more other mobile stations operating as a relay station.
By repeating the wireless frame, multiple stages of wireless relay can be performed and at the same time.
It has a scheduler unit that calculates the number of wireless frames allocated to each wireless device.
Each radio device notifies the scheduler unit of radio band request amount information including the radio band amount required for transmitting each user data.
The scheduler unit calculates the number of wireless frames allocated to each of the wireless devices based on the wireless band request amount information notified from all the wireless devices in the system, and determines the number of wireless frames allocated to each wireless device. Delivered to all wireless devices in
Each radio device receives a signal in the downlink radio transmission section in the radio frame assigned to another radio device during a period other than the radio frame assigned to itself, and the radio is measured based on the signal. Measurement information including quality information and identification information of the transmission source wireless device included in the signal is transmitted to the scheduler unit.
The scheduler unit calculates a connection form that optimizes the system capacity and delay time of the entire network for all wireless devices in the system based on the measurement information transmitted from each wireless device, and based on the calculation result. A wireless communication system comprising instructing a part or all of the wireless devices to disconnect and reconnect the wireless connection .
請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
無線中継の段数が同じ複数の無線接続で1つの無線フレームを共用し、該無線フレームの下り方向の無線データ伝送区間と上り方向の無線データ伝送区間とをそれぞれ分割して各無線接続に割り当てることを特徴とする無線通信システム。
In the wireless communication system according to claim 1,
One wireless frame is shared by a plurality of wireless connections having the same number of wireless relay stages, and the downlink wireless data transmission section and the uplink wireless data transmission section of the wireless frame are divided and assigned to each wireless connection. A wireless communication system characterized by.
請求項1または請求項2に記載の無線通信システムにおいて、
各無線装置が、無線フレームの開始タイミングを衛星測位システムから取得される1秒周期の基準信号と同期させることで、システム内の全ての無線装置で無線フレームの開始タイミングを同期させることを特徴とする無線通信システム。
In the wireless communication system according to claim 1 or 2.
Each wireless device synchronizes the start timing of the wireless frame with the reference signal with a 1-second cycle acquired from the satellite positioning system, so that all the wireless devices in the system synchronize the start timing of the wireless frame. Wireless communication system.
請求項1または請求項2に記載の無線通信システムにおいて、
各無線装置が、無線フレーム内の上り方向の無線伝送区間の送信タイミングの調整に用いられるタイミング調整値を用いて、無線フレームの開始タイミングを調整することで、システム内の全ての無線装置で無線フレームの開始タイミングを同期させることを特徴とする無線通信システム。
In the wireless communication system according to claim 1 or 2.
By adjusting the start timing of the wireless frame by using the timing adjustment value used by each wireless device to adjust the transmission timing of the upstream wireless transmission section in the wireless frame, all the wireless devices in the system can wirelessly operate. A wireless communication system characterized by synchronizing the start timing of frames.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記スケジューラ部は、各無線装置に対する無線フレームの割り当て数を最小化した割り当てパターンを生成し、
各無線装置は、前記割り当てパターンを繰り返して適用することを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to any one of claims 1 to 4 .
The scheduler unit generates an allocation pattern that minimizes the number of wireless frames allocated to each wireless device.
Each wireless device is a wireless communication system characterized in that the allocation pattern is repeatedly applied.
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記スケジューラ部は、各無線装置から送信された前記測定情報に基づいて、互いの無線フレームの信号が干渉し合わない複数の無線接続に対して共通の無線フレームを割り当てることを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to any one of claims 1 to 5 .
The scheduler unit allocates a common wireless frame to a plurality of wireless connections in which signals of the wireless frames do not interfere with each other based on the measurement information transmitted from each wireless device. system.
無線装置である基地局と移動局とにより行われる無線通信方法において、
基地局側から移動局側に向かう無線データ伝送の方向を下り方向とし、
移動局側から基地局側に向かう無線データ伝送の方向を上り方向とし、
1回の下り方向の無線データ伝送と1回の上り方向の無線データ伝送とを1つの無線フレームで行い、
前記移動局は、前記基地局と直接的に無線接続され、または、中継局として動作する1以上の他の移動局による無線中継を介して前記基地局と間接的に無線接続され、
無線フレームを繰り返すことで複数段の無線中継を行うとともに、
各無線装置は、それぞれのユーザデータを送信するために必要な無線帯域量を含む無線帯域要求量情報を、無線装置のそれぞれに対する無線フレームの割り当て数を計算するスケジューラ部に通知し、
前記スケジューラ部は、システム内の全ての無線装置から通知される無線帯域要求量情報に基づいて、無線装置のそれぞれに対する無線フレームの割り当て数を計算し、各無線装置に対する無線フレームの割り当て数をシステム内の全ての無線装置に配信し、
各無線装置は、自身に割り当てられた無線フレーム以外の期間において、他の無線装置に割り当てられた無線フレーム内の下り方向の無線伝送区間の信号を受信し、該信号に基づいて測定される無線品質情報と、該信号に含まれる送信元の無線装置の識別情報とを含む測定情報を前記スケジューラ部に送信し、
前記スケジューラ部は、各無線装置から送信された前記測定情報に基づいて、システム内の全部の無線装置についてネットワーク全体のシステム容量と遅延時間を最適化した接続形態を計算し、該計算結果に基づいて、一部または全部の無線装置に対して無線接続の切断および再接続を指示することを特徴とする無線通信方法。
In a wireless communication method performed by a base station and a mobile station, which are wireless devices,
The direction of wireless data transmission from the base station side to the mobile station side is the downlink direction.
The direction of wireless data transmission from the mobile station side to the base station side is the upward direction.
One wireless data transmission in the downlink direction and one wireless data transmission in the uplink direction are performed in one wireless frame.
The mobile station is directly wirelessly connected to the base station or indirectly wirelessly connected to the base station via wireless relay by one or more other mobile stations operating as a relay station.
By repeating the wireless frame, multiple stages of wireless relay can be performed and at the same time.
Each wireless device notifies the scheduler unit that calculates the number of wireless frames allocated to each wireless device of wireless band requirement information including the wireless bandwidth required to transmit the user data.
The scheduler unit calculates the number of wireless frames allocated to each of the wireless devices based on the wireless band request amount information notified from all the wireless devices in the system, and determines the number of wireless frames allocated to each wireless device. Delivered to all wireless devices in
Each radio device receives a signal in the downlink radio transmission section in the radio frame assigned to another radio device during a period other than the radio frame assigned to itself, and the radio is measured based on the signal. Measurement information including quality information and identification information of the transmission source wireless device included in the signal is transmitted to the scheduler unit.
The scheduler unit calculates a connection form that optimizes the system capacity and delay time of the entire network for all wireless devices in the system based on the measurement information transmitted from each wireless device, and based on the calculation result. A wireless communication method comprising instructing a part or all of the wireless devices to disconnect and reconnect the wireless connection .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021040188A (en) * 2019-08-30 2021-03-11 株式会社日立国際電気 Wireless communication system and wireless station
WO2021039587A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 株式会社日立国際電気 Wireless communication system
JP7651790B2 (en) * 2021-03-05 2025-03-27 国立大学法人京都大学 Radio station position estimation device, radio station position estimation system, and radio station position estimation method
JP7534247B2 (en) * 2021-03-23 2024-08-14 株式会社日立国際電気 Wireless transmission system and wireless transmission method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006222489A (en) 2005-02-08 2006-08-24 Hitachi Kokusai Electric Inc Digital radio system and digital radio synchronization method
US20080207214A1 (en) 2007-02-26 2008-08-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for allocating uplink radio resource in wideband wireless communication system
JP2010500788A (en) 2006-06-14 2010-01-07 韓國電子通信研究院 Method for requesting uplink synchronization in mobile communication system, accompanying CDMA allocation information element structure and apparatus using them
WO2010029631A1 (en) 2008-09-11 2010-03-18 富士通株式会社 Radio relay system, radio frame utilizing method and setting method
JP2011029990A (en) 2009-07-27 2011-02-10 Fujitsu Ltd Communication control apparatus, mobile terminal apparatus, and radio communication method
WO2017037403A1 (en) 2015-09-02 2017-03-09 Toshiba Research Europe Limited Scheduling algorithm and method for time slotted channel hopping (tsch) mac

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006222489A (en) 2005-02-08 2006-08-24 Hitachi Kokusai Electric Inc Digital radio system and digital radio synchronization method
JP2010500788A (en) 2006-06-14 2010-01-07 韓國電子通信研究院 Method for requesting uplink synchronization in mobile communication system, accompanying CDMA allocation information element structure and apparatus using them
US20080207214A1 (en) 2007-02-26 2008-08-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for allocating uplink radio resource in wideband wireless communication system
WO2010029631A1 (en) 2008-09-11 2010-03-18 富士通株式会社 Radio relay system, radio frame utilizing method and setting method
JP2011029990A (en) 2009-07-27 2011-02-10 Fujitsu Ltd Communication control apparatus, mobile terminal apparatus, and radio communication method
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