JP2008172792A - マルチホップ中継方式の広帯域無線接続通信システムにおけるフレーム情報伝送装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中継方式を使用する無線通信システムにおけるフレーム構成情報を伝送するための装置及び方法を提供する。
【解決手段】下位中継局が初期アクセスを要求する場合には、中継サービスのために下位中継局と通信するためのダウンリンク領域情報を下位中継局に伝送する過程と、下位中継局との初期アクセスの後に、中継サービスのために下位中継局と通信するためのフレーム構成情報を、ダウンリンク領域を介して下位中継局に伝送する過程とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、マルチホップ中継方式を使用する無線通信システムに関し、特に、マルチホップ中継方式を使用する無線通信システムにおいて、基地局または上位中継局から下位中継局にフレーム構成情報を伝送するための装置及び方法に関する。

第４世代通信システムは、高速通信を可能とし、より多い通話量を収容するために、半径が非常に小さいセル群で構成される必要がある。この場合には、第４世代通信システムを中央集中的に設計することは不可能であろうと予想される。従って、第４世代通信システムは、分散的に制御及び構築されながらも、新しい基地局の追加のような環境の変化に能動的に対処できねばならない。即ち、第４世代通信システムは、中央システムの制御なしで、無線ネットワークを自律的または分散的に構成できる自己構成型無線ネットワークを要求している。

第４世代通信システムでは、自己構成型無線ネットワークを現実的に実現するために、アドホックネットワーク（ad-hoc network）で適用された技術を導入する必要がある。即ち、第４世代通信システムは、固定した基地局で構成された無線ネットワークに、アドホックのマルチホップ中継技法を導入して、自己構成型無線ネットワークを実現する。

一般的な無線通信システムは、固定した基地局（Base station）と端末（Mobile station）との間に直接リンク（direct Link）で通信が行なわれるので、端末と基地局との間に信頼度の高い無線通信リンクを容易に構成することができる。しかしながら、このような無線通信システムでは、基地局の位置が固定しているので、無線網構成の柔軟性（flexibility）が低い。従って、無線通信システムは、トラフィック分布や通話要求量の変化が激しい無線環境で、効率の良いサービスを提供し難いという問題点がある。

かかる短所を克服するために、無線通信システムは、周辺の色々な端末または中継局を用いて、マルチホップ形態でデータを伝達する中継サービスを使用する。このような中継方式を使用する無線通信システムは、通信環境の変化に対して迅速にネットワークを再構成でき、無線網全体をより効率良く運用することができる。

また、無線通信システムは、基地局と端末との間に中継局を設けて、中継局を介するマルチホップ中継経路を構成することで、チャンネル状態がより優れる無線チャンネルを端末に提供できる。即ち、無線通信システムは、基地局からのチャンネル状態が劣るセル境界地域で、中継局を使用するマルチホップ中継方式によりサービスを提供して、より高速のデータチャンネルを提供でき、セルサービス領域を拡張することができる。

図１は、一般的なマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムの構成を示している。

図１に示すように、基地局１００は、サービス領域１０１に含まれる第１の端末１１０と直接リンクで連結される。一方、基地局１００は、サービス領域１０１の外に位置し、チャンネル状態の悪い第２の端末１２０と、中継局１３０を使用する中継リンクで連結される。

即ち、基地局１００は、中継局１３０を用いて、サービス領域１０１の外郭に位置したり、建物などにより遮蔽される陰影地域に位置してチャンネル状態の悪い端末と通信を行なうことができる。

上述のような中継方式を使用する無線通信システムは、中継局を使用する中継リンクを支援するために、図２に示すようなフレーム構造を用いて通信を行なう。

図２は、従来技術によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムのフレーム構造を示している。

図２に示すように、従来技術のフレームは、ダウンリンクサブフレーム２００とアップリンクサブフレーム２３０とに区分される。ここで、ダウンリンクサブフレーム２００とアップリンクサブフレーム２３０は、直接リンクサービスのための第１の領域２１０、２４０と中継リンクサービスのための第２の領域２２０、２５０とに区分される。

ダウンリンクサブフレーム２００の第１の領域２１０は、基地局から直接リンクで中継局と端末とに伝送する基地局プリアンブルチャンネル２１１と制御チャンネル２１３とトラフィックチャンネル２１５とを順に含んで構成される。

第２の領域２２０は、中継局から中継リンクで端末に伝送する中継局プリアンブルチャンネル２２１と中継局制御チャンネル２２３と中継局トラフィックチャンネル２２５とを順に含んで構成される。

アップリンクサブフレーム２３０は、中継局と直接リンクで連結された端末が基地局に制御情報及びトラフィックを伝送する第１の領域２４０と、中継リンクで連結された端末が中継局に制御情報及びトラフィックを伝送する第２の領域２５０とで構成される。

上述のように、無線通信システムは、中継方式を支援するために、図２に示すように構成されるフレームを使用して通信を行なう。しかしながら、図２に示すように構成されるフレームは、中継局と中継局間の通信のための領域が存在しないので、２つのホップで構成される無線通信システムのみを支援する。従って、中継方式を使用する無線通信システムは、マルチホップで中継サービスを支援するためのフレーム構成を必要とする。
韓国特許出願公開第２００６−００４２５９２号明細書

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、無線通信システムにおけるマルチホップで中継サービスを支援するためのフレーム構成装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、マルチホップ中継方式を使用する無線通信システムにおいて、基地局から中継局にフレーム構成情報を伝送するための装置及び方法を提供することにある。

本発明のまた他の目的は、マルチホップ中継方式を使用する無線通信システムにおいて、上位中継局から下位中継局にフレーム構成情報を伝送するための装置及び方法を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明の第１の側面によれば、中継方式を使用する無線通信システムの上位ノードからフレーム構成情報を伝送するための方法は、下位中継局が初期アクセスを要求する場合には、中継サービスのために下位中継局と通信するためのダウンリンク領域情報を下位中継局に伝送する過程と、下位中継局との初期アクセスの後に、中継サービスのために下位中継局と通信するためのフレーム構成情報を、ダウンリンク領域を介して下位中継局に伝送する過程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の第２の側面によれば、中継方式を使用する無線通信システムの中継局でフレーム構成情報を獲得するための方法は、上位ノードとの初期アクセスの際に、上位ノードから中継サービスのために上位ノードと通信するためのダウンリンク領域情報を獲得する過程と、上位ノードとの初期アクセスの後に、ダウンリンク領域情報を介して中継サービスのために上位ノードと通信するためのフレーム情報を獲得する過程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の第３の側面によれば、中継方式を使用する無線通信システムの中継局装置は、上位ノードから信号を受信する受信部と、受信信号に含まれる制御メッセージを介してフレーム構成情報を獲得するメッセージ処理部と、フレーム構成情報を下位ノードに伝送するための制御メッセージを生成するメッセージ生成部と、メッセージを下位中継局に伝送する送信部と、を含んで構成されることを特徴とする。

本発明によれば、マルチホップ中継方式を使用する無線通信システムにおいて、セル環境変数に応じて中継サービスを提供するための領域情報を伝送及び検出することで、セル環境変数に応じてフレームを適応的に構成でき、構成されたフレーム情報によって該当フレーム情報を正確に復号できるというメリットがある。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。そして、本発明の説明において、関連した公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

以下、マルチホップ中継方式を使用する無線通信システムの上位ノードから下位中継局にフレーム構成情報を伝送するための技術に対して説明する。ここで、上位ノードは、基地局または上位中継局を意味する。

以下の説明は、時分割多重（Time Division Duplex）及び直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式を使用する無線通信システムを例として説明するが、他の通信方式を使用する無線通信システムにも同様に適用することができる。

本実施形態の無線通信システムは、マルチホップで中継サービスを支援するために、図３に示すように構成されるフレーム構造を使用して通信を行なう。以下の説明における無線通信システムは、図３に示すように構成されるフレーム構造を使用して中継サービスを支援すると例を挙げて説明するが、他の形態のフレーム構造を使用してマルチホップで中継サービスを支援することもできる。

図３は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムのフレーム構造を示している。

図３に示すように、本実施形態のフレームは、ダウンリンクサブフレーム３００とアップリンクサブフレーム３１０とで構成される。

本実施形態の無線通信システムが２つのホップで構成される場合には、サブフレーム３００、３１０は、第１の領域３０１、３１１と第２の領域３０３、３１３とに各々区分される。ここで、第１の領域３０１、３１１と第２の領域３０３、３１３との間には、第４の領域３０７、３１７が存在する。しかしながら、無線通信システムが２つのホップで構成される場合には、第４の領域３０７、３１７が存在しないので、第１の領域３０１、３１１と第２の領域３０３、３１３とは、第４の領域３０７、３１７まで拡張できる。ここで、第１の領域３０１、３１１において、基地局と中継局は自分のサービス領域に位置する端末と通信を行なう。また、第２の領域３０３、３１３において、基地局は中継局と通信を行なう。

本実施形態の無線通信システムでリアルタイムサービスを支援する場合には、中継局は伝送遅延を低減するために、１フレームの間に信号を中継する必要がある。従って、サブフレーム３００、３１０は、第１の領域３０１、３１１と第２の領域３０３、３１３及び第３の領域３０５、３１５とに区分される。ここで、第１の領域３０１、３１１と第３の領域３０５、３１５において、基地局と中継局は、自分のサービス領域に位置する端末と通信を行なう。また、第２の領域３０３、３１３において、基地局は中継局と通信を行なう。即ち、ダウンリンクの場合には、中継局は、第２の領域３０３において、基地局からデータを受信する。以後、中継局は、第３の領域３０５において、自分のサービス領域に位置する端末に、第２の領域３０３で基地局から受信したデータを中継する。

上述のように、無線通信システムでサブフレームを３つの領域に区分する場合には、本実施形態の無線通信システムは、２つの領域に区分されるサブフレームにおいて、２つの領域の大きさを調節して、３つの領域に変形することができる。また、本実施形態の無線通信システムは、２つの領域に区分されるサブフレームにおいて、第３の領域を追加拡張して３つの領域に区分されるサブフレームを構成することもできる。

一方、無線通信システムが３つ以上のホップで構成される場合には、本実施形態の無線通信システムは、中継局間（上位中継局と下位中継局）通信のための領域をサブフレームに含める必要がある。従って、本実施形態の無線通信システムは、第２の領域３０３、３１３の前または後に、中継局間通信のための領域を位置させる。

先ず、中継局間通信のための領域を第２の領域３０３、３１３の前に位置させる場合には、サブフレーム３００、３１０は、第１の領域３０１、３１１、第２の領域３０３、３１３及び第４の領域３０７、３１７とで構成される。ここで、第１の領域３０１、３１１において、基地局と中継局は、自分のサービス領域に位置する端末と通信を行なう。また、第２の領域３０３、３１３において、基地局は中継局と通信を行なう。また、第４の領域３０７、３１７において、上位中継局は、下位中継局と通信を行い、基地局はサービス領域に位置する端末と通信を行なう。

続いて、中継局間通信のための領域を第２の領域３０３、３１３の後に位置させる場合には、サブフレーム３００、３１０は、第１の領域３０１、３１１、第２の領域３０３、３１３及び第５の領域３０９、３１９で構成される。ここで、第１の領域３０１、３１１において、基地局と中継局は自分のサービス領域に位置する端末と通信を行なう。また、第２の領域３０３、３１３において、基地局は中継局と通信を行なう。また、第５の領域３０９、３１９において、中継局は下位中継局と通信を行い、基地局は自分のサービス領域に位置する端末と通信を行なう。このとき、第５の領域３０９、３１９は、第２の領域３０３、３１３の後に追加して拡張できる。

また、本実施形態の無線通信システムは、サブフレームに中継サービスのために通信を行うための３つ以上の領域を位置させることができる。例えば、図３に示すようなフレーム構造で、ダウンリンクの場合には、本実施形態の無線通信システムは、中継サービスのために、基地局と中継局間通信のための第２の領域３０３と中継局間通信のための第４の領域３０７及び第５の領域３０９とをダウンリンクサブフレームに位置させることができる。ここで、本実施形態の無線通信システムは、サブフレームに中継サービスのための３つの領域を使用する場合を挙げて説明するが、サブフレームに３つ以上の領域を使用することもできる。

この場合には、図３のように構成されるフレームで、第１の領域３０１、３１１において、基地局と中継局は自分のサービス領域に位置する端末と通信を行なう。また、基地局は、第２の領域３０３、３１３、第４の領域３０７、３１７、第５の領域３０９、３１９のうち既に決められた少なくとも一つの領域において、１ホップ中継局と通信を行なう。このとき、中継局は、第２の領域３０３、３１３、第４の領域３０７、３１７、第５の領域３０９、３１９のうち基地局と通信しない領域を使用して、中継局間通信を行なう。ここで、中継局は、第２の領域３０３、３１３と第４の領域３０７、３１７及び第５の領域３０９、３１９のうち特定の領域では、いかなるサービスも提供しないこともできる。即ち、本実施形態の無線通信システムにおいて中継局間に中継区間を再使用して発生する干渉を低減するために、特定の領域において、待機（Ｉｄｌｅ）モードに設定して、いかなるサービスも提供しない中継局が存在し得る。

また、３つ以上のホップで構成される無線通信システムでリアルタイムサービスを支援する場合には、中継局は伝送遅延を低減するために、１フレームの間に信号を中継する必要がある。従って、サブフレーム３００、３１０は、第１の領域３０１、３１１、第２の領域３０３、３１３、第３の領域３０５、３１５及び中継局間通信のための領域として第４の領域３０７、３１７または第５の領域３０９、３１９に区分される。このとき、第５の領域３０９、３１９は、第３の領域３０５、３１５に含まれ得る。

上述のフレーム構造のダウンリンクサブフレーム３００で、中継サービスのための領域は、前端または後端に同期チャンネルを位置させることができる。ここで、中継サービスのための領域は、第２の領域３０３、第３の領域３０５、第４の領域３０７、第５の領域３０９を含む。

また、基地局または上位中継局が制御情報（例えば、ダウンリンクマップ）を使用して同期チャンネルの位置を伝送する場合には、中継サービスのための領域は、それぞれの領域の中間に同期チャンネルを位置させることができる。

また、基地局または上位中継局は、中継サービスのための領域に資源割当情報を示すマップ（ＭＡＰ）とマップの構成情報を知らせるフレーム制御ヘッダー（ＦＣＨ：Frame Control Header）などの制御メッセージを含めることができる。

このとき、基地局または上位中継局は、中継サービスのための全ての領域に同期チャンネル及び制御メッセージを含めることもできる。また、基地局と上位中継局は、サブフレームの特定の領域のみに同期チャンネル及び制御メッセージを含めることもできる。

以下、本実施形態の無線通信システムにおいて上述のように構成されるフレーム構造を使用する通信方式について説明する。

先ず、無線通信システムで２つの中継サービスのための領域を含むサブフレームを使用して通信を行う方法について説明する。以下の説明において、本実施形態の無線通信システムは、中継サービスのための領域として、図３の第２の領域３０３、３１３及び第４の領域３０７、３１７を使用すると仮定する。しかしながら、無線通信システムで中継サービスのための領域として図３の第２の領域３０３、３１３と第５の領域３０９、３１９を使用する場合にも同様に適用できる。また、本実施形態の無線通信システムは、中継局が１フレームの間に中継サービスを支援できるよう、図３の第３の領域３０５、３１５を含むと仮定する。

上述のように、本実施形態の無線通信システムの基地局と中継局は、中継サービスを支援するために、図３の第１の領域３０１、３１１、第２の領域３０３、３１３、第３の領域３０５、３１５及び第４の領域３０７、３１７を使用して、図４に示すように動作する。このとき、図４に示すフレームは、図３に示すサブフレームの各領域のインデックスに関わらず、順にインデックスを付与する。例えば、図３の第１の領域３０１、３１１は、図４の第１の領域４０１、４１１と同一であり、図３の第４の領域３０７、３１７は、図４の第２の領域４０３、４１３と同一である。また、図３の第２の領域３０３、３１３は、図４の第３の領域４０５、４１５と同一であり、図３の第３の領域３０５、３１５は、図４の第４の領域４０７、４１７と同一である。

図４は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムのフレーム構造を使用する通信手順を示している。以下の説明において、奇数ホップ中継局を第１のグループと称し、偶数ホップ中継局を第２のグループと称する。

図４に示すように、フレームは、ダウンリンクサブフレーム４００とアップリンクサブフレーム４１０とで構成される。このとき、サブフレーム４００、４１０は、時間資源（time resources）により、第１の領域４０１、４１１、第２の領域４０３、４１３、第３の領域４０５、４１５及び第４の領域４０７、４１７とに区分されて構成される。

上述のように構成されたフレーム構造を使用して中継サービスを支援する場合には、先ず、基地局（ＢＳ）４２０は、ダウンリンクサブフレーム４００に含まれる第１の領域４０１と第２の領域４０３及び第４の領域４０７において、サービス領域に位置する端末（ＭＳ）にダウンリンクデータを伝送する。以後、基地局４２０は、第３の領域４０５において、１ホップ中継局４３０にダウンリンクデータを伝送する。ここで、１ホップ中継局は、第１のグループに含まれる。

また、基地局４２０は、アップリンクサブフレーム４１０に含まれる第１の領域４１１と第２の領域４１３及び第４の領域４１７において、端末からアップリンクデータを受信する。以後、基地局４２０は、第３の領域４１５において、１ホップ中継局４３０からアップリンクデータを受信する。

第１のグループ中継局（the first-group RS）４３０は、アップリンクサブフレーム４００に含まれる第１の領域４０１と第４の領域４０７において、サービス領域に位置する端末にダウンリンクデータを伝送する。以後、第１のグループ中継局４３０は、第２の領域４０３において、第２のグループに含まれる次のホップ中継局４４０にダウンリンクデータを伝送する。また、第１のグループ中継局４３０は、第３の領域４０５において、第２のグループに含まれる以前ホップ中継局からダウンリンクデータを受信する。即ち、第１のグループ中継局４３０は、第４の領域４０７において、端末に第３の領域４０５で基地局または上位中継局から提供されたデータを中継する。ここで、第１のグループ中継局４３０が１ホップ中継局である場合、１ホップ中継局は第３の領域４０５において、基地局４２０からダウンリンクデータを受信する。

また、第１のグループ中継局４３０は、アップリンクサブフレーム４１０に含まれる第１の領域４１１と第４の領域４１７において、端末からアップリンクデータを受信する。以後、第１のグループ中継局４３０は、第２の領域４１３において、第２のグループに含まれる次のホップ中継局４４０からアップリンクデータを受信する。また、第１のグループ中継局４３０は、第３の領域４１５において、第２のグループに含まれる以前ホップ中継局にアップリンクデータを伝送する。ここで、第１のグループ中継局４３０が１ホップ中継局である場合、第１のホップ中継局は、第３の領域４１５において、基地局４２０にアップリンクデータを伝送する。

第２のグループ中継局（the second-group RS）４４０は、ダウンリンクサブフレーム４００に含まれる第１の領域４０１と第４の領域４０７において、サービス領域に位置する端末にダウンリンクデータを伝送する。以後、第２のグループ中継局４４０は、第２の領域４０３において、第１のグループに含まれる第１のグループ中継局４３０からダウンリンクデータを受信する。また、第２のグループ中継局４４０は、第３の領域４０５において、第１のグループに含まれる次のホップ中継局にダウンリンクデータを伝送する。即ち、第２のグループ中継局４４０は、第４の領域４０７において、端末に第２の領域４０３で上位中継局から提供されたデータを中継する。

また、第２のグループ中継局４４０は、アップリンクサブフレーム４１０に含まれる第１の領域４１１と第４の領域４１７において、端末からアップリンクデータを受信する。以後、第２のグループ中継局４４０は、第２の領域４１３において、第１のグループに含まれる第１のグループ中継局４３０にアップリンクデータを伝送する。また、第２のグループ中継局４４０は、第３の領域４１５において、第１のグループに含まれる次のホップ中継局からアップリンクデータを受信する。

次に、本実施形態の無線通信システムにおいて、３つの中継サービスのための領域を含むサブフレームを使用して通信を行なう方法について説明する。以下の説明において、本実施形態の無線通信システムは、中継サービスのための領域として、図３の第２の領域３０３、３１３と第４の領域３０７、３１７及び第５の領域３０９、３１９を使用すると仮定する。

上述のように、本実施形態の無線通信システムの基地局と中継局は、中継サービスを支援するために、図３の第１の領域３０１、３１１、第２の領域３０３、３１３、第４の領域３０７、３１７及び第５の領域３０９、３１９を使用して、図５に示すように動作する。このとき、図５に示すフレームは、図３に示すサブフレームの各領域のインデックスに関わらず、順にインデックスを付与する。例えば、図３の第１の領域３０１、３１１は、図５の第１の領域５０１、５１１と同一であり、図３の第４の領域３０７、３１７は、図５の第２の領域５０３、５１３と同一である。また、図３の第２の領域３０３、３１３は、図５の第３の領域５０５、５１５と同一であり、図３の第５の領域３０９、３１９は、図５の第４の領域５０７、５１７と同一である。

図５は、本発明の他の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムのフレーム構造を使用する通信手順を示している。

図５に示すように、本実施形態のフレームは、ダウンリンクサブフレーム５００とアップリンクサブフレーム５１０とで構成される。このとき、サブフレーム５００、５１０は、時間資源により、第１の領域５０１、５１１、第２の領域５０３、５１３、第３の領域５０５、５１５及び第４の領域５０７、５１７とに区分されて構成される。

上述のように構成されたフレーム構造を使用して中継サービスを支援する場合には、先ず、基地局（ＢＳ）５２０は、ダウンリンクサブフレーム５００に含まれる第１の領域５０１、第２の領域５０３及び第３の領域５０５において、サービス領域に位置する端末（ＭＳ）にダウンリンクデータを伝送する。以後、基地局５２０は、第４の領域５０７において、第１の中継局５３０にダウンリンクデータを伝送する。

また、基地局５２０は、アップリンクサブフレーム５１０に含まれる第１の領域５１１、第２の領域５１３及び第３の領域５１５において、端末からアップリンクデータを受信する。また、基地局５２０は、第４の領域５１７において、第１の中継局５３０からアップリンクデータを受信する。

第１の中継局（ＲＳ１）５３０は、ダウンリンクサブフレーム５００に含まれる第１の領域５０１において、サービス領域に位置する端末にダウンリンクデータを伝送する。以後、第１の中継局５３０は、第２の領域５０３において、待機モードで動作する。即ち、第１の中継局５３０は、第２の領域５０３において、他の中継局との干渉を低減するために、いかなるサービスも提供しない。

以後、第１の中継局５３０は、第３の領域５０５において、下位中継局である第２の中継局５４０にダウンリンクデータを伝送し、第４の領域５０７において、基地局５２０からダウンリンクデータを受信する。

また、第１の中継局５３０は、アップリンクサブフレーム５１０に含まれる第１の領域５１１において、端末からアップリンクデータを受信する。以後、第１の中継局５３０は、第２の領域５１３において、待機モードで動作する。

以後、第１の中継局５３０は、第３の領域５１５において、第２の中継局５４０からアップリンクデータを受信し、第４の領域５１７において、基地局５２０にアップリンクデータを伝送する。

第２の中継局（ＲＳ２）５４０は、ダウンリンクサブフレーム５００に含まれる第１の領域５０１において、サービス領域に位置する端末にダウンリンクデータを伝送する。以後、第２の中継局５４０は、第２の領域５０３において、下位中継局である第３の中継局５５０にダウンリンクデータを伝送し、第３の領域５０５において、上位中継局である第１の中継局５３０からダウンリンクデータを受信する。

以後、第２の中継局５４０は、第４の領域５０７において、待機モードで動作する。即ち、第２の中継局５４０は、第４の領域５０７において、他の中継局との干渉を低減するために、いかなるサービスも提供しない。

また、第２の中継局５４０は、アップリンクサブフレーム５１０に含まれる第１の領域５１１において、端末からアップリンクデータを受信する。以後、第２の中継局５４０は、第２の領域５１３において、第３の中継局５５０からアップリンクデータを受信し、第３の領域５１５において、第１の中継局５３０にアップリンクデータを伝送する。以後、第２の中継局５４０は、第４の領域５１７において、待機モードで動作する。

第３の中継局（ＲＳ３）５５０は、ダウンリンクサブフレーム５００に含まれる第１の領域５０１において、サービス領域に位置する端末にダウンリンクデータを伝送する。以後、第３の中継局５５０は、第２の領域５０３において、上位中継局である第２の中継局５４０からダウンリンクデータを受信し、第３の領域５０５において、待機モードで動作する。即ち、第３の中継局５５０は、第３の領域５０５において、他の中継局との干渉を低減するために、いかなるサービスも提供しない。

以後、第３の中継局５５０は、第４の領域５０７において、下位中継局である第４の中継局にダウンリンクデータを伝送する。

また、第３の中継局５５０は、アップリンクサブフレーム５１０に含まれる第１の領域５１１において、端末からアップリンクデータを受信する。以後、第３の中継局５５０は、第２の領域５１３において、第２の中継局５４０にアップリンクデータを伝送し、第３の領域５１５において、待機モードで動作する。

以後、第３の中継局５５０は、第４の領域５１７において、第４の中継局からアップリンクデータを受信する。

上述のように、本実施形態の無線通信システムは、図３に示すように構成されるフレームを使用して、図４または図５に示すようにマルチホップで中継サービスを支援できる。このとき、本実施形態の無線通信システムは、セル環境変数（例えば、ホップ数）によってフレーム構造を選択的に使用することができる。従って、無線通信システムの上位ノードは、システムを構成する全てのノード（基地局、中継局、端末）がシステムで使用するフレーム構造を認識できるよう、下位ノードにフレーム構成情報を伝送する。ここで、上位ノードは、基地局または上位中継局を示し、下位ノードは、下位中継局または端末を示す。

以下、本実施形態による無線通信システムの上位ノードから下位中継局にフレーム構成情報を伝送するための技術について説明する。このとき、上位ノードは、フレーム構成情報に対する情報要素（ＩＥ：Information Element）を含むＭＡＰメッセージまたはＭＡＣメッセージ（MAC Management Message）またはＤＣＤ（Downlink Channel Descriptor）を使用して、下位中継局にフレーム構成情報を伝送することができる。以下では、上位ノードからＭＡＰメッセージを使用して下位中継局にフレーム構成情報を伝送する場合を例を挙げて説明する。

先ず、無線通信システムの基地局から下位中継局にフレーム構成情報を伝送するための技術に対して説明する。

図６は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムの基地局からフレーム情報を伝送する手順を示している。

図６を参照すると、先ず、基地局は、ステップ（図中ではステップをＳと略す。以下同じ。）６０１で、中継局から初期アクセス要求信号が受信されたか否かを確認する。

中継局から初期アクセス要求信号が受信された場合には、基地局は、ステップ６０３に進んで、ダウンリンクサブフレームで中継サービスのために中継局と通信するための領域情報を含むダウンリンクマップ（以下、ＤＬ−ＭＡＰと称する）を生成する。以後、基地局は、ＤＬ−ＭＡＰを含む初期アクセス信号を中継局に伝送する。即ち、基地局は、中継局との初期アクセスを行なう。

中継局との初期アクセスを行なう場合には、基地局は、図３の第１の領域３０１を介して、中継局との初期アクセスを行なう。従って、基地局は、第１の領域３０１のＤＬ−ＭＡＰを使用して中継局の初期アクセスの後に、中継サービスのために中継局と通信するための領域（例えば、図３の第２の領域３０３）の情報を中継局に伝送する。ここで、基地局は、中継サービスのために、中継局と通信するための領域情報を下記の表１のようなＳＴＣ＿ＤＬ＿ＺＯＮＥ＿ＩＥの形態で含むＤＬ−ＭＡＰを生成する。ここで、ＳＴＣは、Space-Time-Codingの省略形である。このとき、下記の表１は、基地局が中継局との初期アクセスの後に、中継サービスのために中継局と通信するための領域の開始情報を含む。

ここで、ＳＴＣ＿ＤＬ＿ＺＯＮＥ＿ＩＥは、基地局が初期アクセスした中継局と中継サービスのために通信するための領域の開始点を示すＯＦＤＭＡシンボルオフセット（ＯＦＤＭＡ symbol offset）情報とＳＴＣ＿ＤＬ＿ＺＯＮＥ＿ＩＥが中継サービスのために中継局と通信するための領域の情報を含むことを示すための指示（Indicator）情報とを含む。従って、ＳＴＣ＿ＤＬ＿ＺＯＮＥ＿ＩＥを受信した中継局は、指示情報を通じて、ＳＴＣ＿ＤＬ＿ＺＯＮＥ＿ＩＥが中継サービスのために基地局と通信するための領域情報を含むと認識する。このとき、基地局のサービス領域に位置する端末は、指示情報により、ＳＴＣ＿ＤＬ＿ＺＯＮＥ＿ＩＥが他の端末に割り当てる領域情報を含むと認識する。

上述の実施形態において、基地局は、表１のように、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１６ｅに定義のＳＴＣ−ＺＯＮＥ−ＩＥを再使用して、中継サービスのために通信するためのサブフレーム領域情報を中継局に提供する。

他の実施形態として、基地局は、下記の表２のような構造で新しく定義されるメッセージを使用して、中継サービスのために通信するためのサブフレーム領域情報を中継局に提供できる。ここで、基地局は、下記の表２を使用して、ダウンリンクメッセージだけでなくアップリンクメッセージも生成できる。このとき、下記の表２は、基地局が中継局との初期アクセスの後、中継サービスのために中継局と通信するためのダウンリンク領域の情報を含む。

ここで、フレーム構成情報を伝送するメッセージは、メッセージに含まれたフレーム情報を使用して通信を始めるフレームを表すフレーム番号（Frame Number）情報、アップリンク／ダウンリンクサブフレームが含む領域の個数を表す個数（Number of zone）情報、アップリンク／ダウンリンクサブフレームで中継サービスのための中継領域の動作方法を示す領域伝送モード（zone transceiver mode）情報、中継領域の開始点を示すＯＦＤＭＡシンボルオフセット（OFDMA symbol offset）情報、中継領域の長さを示す区間（Duration）情報、中継領域に同期チャンネルが含まれるか否かを示す同期チャンネル存在（amble present）情報、及び中継領域に制御メッセージ（例えば、フレーム制御ヘッダー、マップ）が含まれるか否かを示す制御メッセージ存在（ＦＣＨ／ＭＡＰ present）情報を含んで構成される。

表２において、領域伝送モード情報は、中継領域で基地局と中継局の動作を示すために、送信モードまたは受信モードまたは待機モード情報を含むことができる。

ステップ６０３で、初期アクセス信号を中継局に伝送した後に、基地局は、ステップ６０５に進んで、中継局との初期アクセス手順が完了したかを確認する。

中継局との初期アクセス手順が完了した場合には、基地局は、ステップ６０７に進んで中継サービスのためのフレーム構成情報を含むマップメッセージを生成する。以後、基地局は、中継サービスのために中継局と通信するための領域を介して、マップメッセージを中継局に伝送する。

このとき、無線通信システムが２つのホップで構成される場合には、基地局は、中継サービスのために中継局と通信するためのアップリンクサブフレーム領域情報を含む中継局アップリンクマップを生成する。例えば、基地局は、中継サービスのために、図３の第２の領域３１３情報を含む中継局アップリンクマップを生成する。ここで、基地局は、中継サービスのために中継局と通信するためのアップリンク領域情報を、下記の表３のようなＵＫ−ＺＯＮＥ−ＩＥの形態で含む中継局アップリンクマップを生成する。

ここで、ＵＬ＿ＺＯＮＥ＿ＩＥは、基地局が中継サービスのために中継局と通信するための領域の開始点を示すＯＦＤＭＡシンボルオフセット（OFDMA symbol offset）情報を含む。また、表３中のDUIUCは、DL/UL Interval Usage Codeの省略形であり、表３中のPUSCは、Partial Usage of SubCarrierの省略形である。

上述の実施形態で、基地局は、表３のように、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅに定義されたＵＫ−ＺＯＮＥ−ＩＥを再使用して、中継サービスのために通信するためのサブフレーム領域情報を中継局に提供する。他の実施形態として、基地局は、表２のように新しく定義されたメッセージを使用して、中継サービスのために通信するためのサブフレーム領域情報を中継局に提供し得る。

以後、基地局は、中継サービスのために中継局と通信するための領域を介して、生成したアップリンクマップを中継局に伝送する。

無線通信システムが３つ以上のホップで構成される場合には、基地局は、中継局が下位中継局と通信するためのアップリンク／ダウンリンクサブフレーム領域情報を含むマップを生成する。例えば、中継局が図３の第４の領域３０７または第５の領域４０９を使用して下位中継局と通信する場合には、基地局は、第２の領域３０３の中継局ダウンリンクマップを使用して、第４の領域３０７または第５の領域３０９の情報を中継局に伝送する。ここで、中継局ダウンリンクマップは、表１または表２のように構成される。

また、基地局は、中継サービスのために中継局と通信するためのアップリンクサブフレーム領域情報と中継局が下位中継局と通信するためのアップリンクサブフレーム領域情報とを含む中継局アップリンクマップを生成する。ここで、中継局アップリングマップは、表２または表３のように構成される。

以後、基地局は、中継サービスのために中継局と通信するための領域を介して、生成したダウンリンクマップとアップリンクマップとを中継局に伝送する。

ステップ６０７で伝送した中継サービスのための領域情報を使用して中継局と通信を行なう中、基地局はステップ６０９に進んで、フレーム構成情報が変更されたか否かを確認する。

フレーム構成情報が変更された場合には、基地局は、ステップ６１１に進んで、変更されたフレーム構成情報を含むメッセージを生成する。例えば、基地局は、情報要素の形態で変更されたサブフレーム領域情報を含むマップを生成する。他の実施形態として、基地局は、変更されたサブフレーム領域情報を含む中継局フレーム制御ヘッダー（Relay-Frame Control Header：以下、Ｒ−ＦＣＨと称する）を生成する。また他の実施形態として、基地局は、変更されたフレーム領域情報を含むＭＡＣメッセージまたはＤＣＤメッセージを生成する。

サブフレーム領域の変更情報を含むメッセージを生成した後に、基地局はステップ６１３に進んで、変更情報を含むメッセージを含む中継局と通信を行う領域のサブフレームを生成して、中継局に伝送する。以後、基地局は、フレーム変更時点になると変更されるフレーム構造を使用して、中継局を介して中継サービスを提供する。

一方、ステップ６０９でフレーム構成情報が変更されない場合には、基地局はステップ６１３に進んで、フレームを生成して中継局と通信を行う。

以後、基地局は本アルゴリズムを終了する。

図７は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムの中継局で基地局からフレーム情報を受信する手順を示している。

図７を参照すると、先ず、中継局はステップ７０１で、基地局が放送する同期チャンネルを介して基地局との同期を獲得する。

以後、中継局は、ステップ７０３に進んで、基地局に初期アクセスを要求する。このとき、中継局は、図３の第１の領域３０１を介して基地局に初期アクセスを要求する。

基地局に初期アクセスを要求した後に、中継局はステップ７０５に進んで、基地局から初期アクセスのための信号が受信されたか否かを確認する。

初期アクセスのための信号が受信された場合には、中継局は、ステップ７０７に進んで、受信信号に含まれたＤＬ−ＭＡＰで、初期アクセスの後に、基地局から中継サービスのためのデータを受信するダウンリンクサブフレーム領域情報を確認する。例えば、中継局は、図３の第１の領域３０１を介して受信されるＤＬ−ＭＡＰで、初期アクセスの後に、中継サービスのために基地局と通信するための第２の領域３０３情報を確認する。

以後、中継局は、ステップ７０９に進んで、基地局との初期アクセスが完了したか否かを確認する。

基地局との初期アクセスが完了すると、中継局は、ステップ７１１に進んで、基地局から中継サービスのために基地局と通信するための領域を介して信号が受信されたか否かを確認する。例えば、中継局は、基地局から図３の第２の領域３０３を介して信号が受信されたかを確認する。

信号が受信されると、中継局はステップ７１３に進んで、受信信号から、中継サービスのために基地局と通信するためのアップリンク／ダウンリンクのサブフレーム領域情報を確認する。例えば、中継局は、受信信号に含まれた中継局フレーム制御ヘッダーから、中継サービスのために基地局と通信するためのダウンリンクサブフレーム領域（例えば、第２の領域３０３）情報を確認する。他の実施形態として、中継局は、中継局ダウンリンクマップを介して、中継サービスのために基地局と通信するためのダウンリンクサブフレーム領域情報を確認することができる。このとき、中継局は、中継局ダウンリンクマップから、下位中継局と通信するためのダウンリンクサブフレーム領域情報も確認できる。

また、中継局は、中継局アップリンクマップを介して、中継サービスのために基地局と通信するためのアップリンクサブフレーム領域情報と、下位中継局と通信するためのアップリンクサブフレーム領域情報とを確認する。

また他の実施形態として、中継局は、ＭＡＣメッセージまたはＤＣＤを介して、中継サービスのために基地局と通信するためのサブフレーム領域情報と、下位中継局と通信するためのサブフレーム領域情報とを獲得することができる。

上述のように、中継局は、中継局サービスのためのフレーム構成情報を獲得した後に、基地局から提供された開始フレーム情報によって、開始フレームから獲得したフレーム構成を使用して中継サービスを行う。

以後、中継局は、本アルゴリズムを終了する。

次に、無線通信システムの上位中継局から下位中継局にフレーム構成情報を伝送するための技術について説明する。

図８は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムの中継局から下位中継局にフレーム情報を伝送する手順を示している。

図８を参照すると、先ず、上位中継局は、ステップ８０１で、下位中継局から初期アクセス要求信号が受信されたか否かを確認する。

下位中継局から初期アクセス要求信号が受信された場合には、上位中継局は、ステップ８０３に進んで、ダウンリンクサブフレームで中継サービスのために下位中継局と通信するための領域情報を含むダウンリンクマップ（以下、ＤＬ−ＭＡＰと称する）を生成する。以後、上位中継局は、ＤＬ−ＭＡＰを含む初期アクセス信号を下位中継局に伝送する。即ち、上位中継局は、下位中継局との初期アクセスを行なう。

下位中継局と初期アクセスを行なう場合には、上位中継局は、図３の第１の領域３０１を介して、下位中継局との初期アクセスを行なう。従って、上位中継局は、第１の領域３０１のＤＬ−ＭＡＰを使用して下位中継局の初期アクセスの後に、中継サービスのために下位中継局と通信するための領域（例えば、図３の第４の領域３０７または第５の領域３０９）の情報を下位中継局に伝送する。ここで、上位中継局は、中継サービスのために下位中継局と通信するための領域情報を、表１または表２のような形態で含む制御メッセージを生成して、下位中継局に伝送する。

以後、上位中継局は、ステップ８０５に進んで、下位中継局との初期アクセス手順が完了したかを確認する。

下位中継局との初期アクセス手順が完了した場合には、上位中継局は、ステップ８０７に進んで、中継サービスのためのフレーム構成情報を含むマップを生成する。以後、上位中継局は、中継サービスのために下位中継局と通信するための領域を介して、マップを下位中継局に伝送する。例えば、上位中継局は、中継サービスのために下位中継局と通信するためのダウンリンクサブフレーム領域情報を含む中継局ダウンリンクマップを生成する。ここで、中継局ダウンリンクマップは、表１または表２のような形態で構成される。このとき、中継局ダウンリンクマップは、下位中継局が下位中継局の下位に連結されたまた他の下位中継局と通信するためのダウンリンク領域情報も含む。

また、上位中継局は、中継サービスのために下位中継局と通信するためのアップリンクサブフレーム領域情報を含む中継局アップリンクマップを生成する。ここで、中継局アップリンクマップは、表３または表２のような形態で構成される。このとき、中継局アップリンクマップは、下位中継局が下位中継局の下位に連結されたまた他の下位中継局と通信するためのアップリンク領域情報も含む。

以後、上位中継局は、ステップ８０９に進んで、フレーム構成情報が変更されたか否か確認する。

フレーム構成情報が変更された場合には、上位中継局は、ステップ８１１に進んで、変更されたフレーム構成情報を含むメッセージを生成する。例えば、上位中継局は、情報要素の形態で変更されたサブフレーム領域情報を含むマップを生成する。他の実施形態として、上位中継局は、変更されたサブフレーム領域情報を含む中継局フレーム制御ヘッダー（Relay-Frame Control Header）を生成する。また他の実施形態として、上位中継局は、変更されたフレーム領域情報を含むＭＡＣメッセージまたはＤＣＤメッセージを生成する。

サブフレーム領域の変更情報を含むメッセージを生成した後に、上位中継局は、ステップ８１３に進んで、変更情報を含むメッセージを含む下位中継局と通信を行なうための領域のサブフレームを生成して、下位中継局に伝送する。以後、上位中継局は、フレーム変更時点になると変更されるフレーム構造を使用して、下位中継局を介して中継サービスを行なう。

一方、ステップ８０９でフレーム構成情報が変更されない場合には、上位中継局は、ステップ８１３に進んで、フレームを生成して、下位中継局と通信を行なう。

以後、上位中継局は、本アルゴリズムを終了する。

図９は、本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムの下位中継局で上位中継局からフレーム情報を受信する手順を示している。

図９を参照すると、先ず、中継局は、ステップ９０１で、上位中継局が放送する同期チャンネルを介して上位中継局との同期を獲得する。

以後、中継局は、ステップ９０３に進んで、上位中継局に初期アクセスを要求する。このとき、中継局は、図３の第１の領域３０１を介して上位中継局と通信を行なう。

上位中継局に初期アクセスを要求した後に、中継局は、ステップ９０５に進んで、上位中継局から初期アクセスのための信号が受信されたか否かを確認する。

もし、初期アクセスのための信号が受信された場合には、中継局は、ステップ９０７に進んで、受信信号に含まれたＤＬ−ＭＡＰから、初期アクセスの後に上位中継局から中継サービスのためのデータを受信するダウンリンクサブフレーム領域情報を獲得する。例えば、中継局は、受信信号に表１または表２の形態で構成されて含まれるＤＬ−ＭＡＰから、第４の領域３０７または第５の領域３０９の情報を獲得する。もし、中継局が３ホップ中継局である場合には、中継局は、図３のフレーム構造から第２の領域３０３の情報を獲得する。

以後、中継局は、ステップ９０９に進んで、上位中継局との初期アクセスが完了したか否かを確認する。

上位中継局との初期アクセスが完了すると、中継局は、ステップ９１１に進んで、上位中継局から中継サービスのために上位中継局と通信するための領域を介して信号が受信されたかを確認する。

信号が受信された場合には、中継局はステップ９１３に進んで、受信信号から、中継サービスのために上位中継局と通信するためのアップリンク／ダウンリンクサブフレーム領域情報を確認する。例えば、中継局は受信信号に含まれた中継局フレーム制御ヘッダーから、中継サービスのために上位中継局と通信するためのダウンリンクサブフレーム領域（例えば、第４の領域３０７または第５の領域３０９）情報を確認する。他の実施形態として、中継局は、中継局ダウンリンクマップを介して中継サービスのために上位中継局と通信するためのダウンリンクサブフレーム領域情報を確認できる。このとき、中継局は、中継局ダウンリンクマップから、下位中継局と通信するためのダウンリンクサブフレーム領域情報も確認できる。

また、中継局は、中継局アップリンクマップを介して、中継サービスのために上位中継局と通信するためのアップリンクサブフレーム領域情報と、下位中継局と通信するためのアップリンクサブフレーム領域情報とを確認する。このとき、中継局が下位中継局と通信するためのサブフレーム領域は、上位中継局が上位中継局の上位に存在する他の上位中継局と通信するための領域と同一の領域であり得る。

また他の実施形態として、中継局は、ＭＡＣメッセージまたはＤＣＤを介して中継サービスのために上位中継局と通信するためのサブフレーム領域情報と下位中継局と通信するためのサブフレーム領域情報とを獲得することができる。

上述のように、中継局は、中継サービスのためのフレーム構成情報を獲得した後に、上位中継局から提供された開始フレーム情報によって、開始フレームから獲得したフレーム構成を使用して中継サービスを行う。

以後、中継局は本アルゴリズムを終了する・

上述の実施形態において、基地局または上位中継局は、中継サービスのための領域情報を下位中継局に伝送する。このとき、基地局または上位中継局は、下位中継局の初期アクセスの際、端末と通信するための領域のＤＬ−ＭＡＰを使用して、中継サービスのための領域の開始点と長さ情報を下位中継局に伝送する。

他の実施形態として、基地局または上位中継局は、下位中継局の初期アクセスの際、ＤＬ−ＭＡＰを使用して、中継サービスのための領域の開始点情報のみを提供する。以後、基地局または、上位中継局は初期アクセスの後、中継サービスのための領域の制御メッセージ（例えば、中継局ダウンリンクマップ）を使用して、領域の長さ情報を下位中継局に提供することもできる。

従って、下位中継局は、初期アクセスの際、基地局または上位中継局から、中継サービスのための領域の開始点情報を獲得する。初期アクセスの後に、下位中継局は、開始点情報によって、中継サービスのための領域の中継局ダウンリンクマップを介して、領域の長さ情報を獲得できる。このとき、中継局ダウンリンクマップは、次のフレームで中継サービスのための領域の開始点情報を含むこともできる。

以下、本実施形態の無線通信システムにおいてフレーム構成情報を送受信する基地局と中継局のブロック構成に対して説明する。ここで、基地局と中継局のブロック構成は同一であるので、図１０に示すような中継局のブロック構成を介して、基地局についても説明する。

図１０は、本発明によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局のブロック構成を示している。

図１０に示すように、中継局は、ＲＦ処理機１００１、１０２１、アナログ／デジタル変換器（Analog/Digital Convertor）１００３、ＯＦＤＭ復調器１００５、復号化器１００７、メッセージ処理部１００９、制御部１０１１、メッセージ生成部１０１３、符号化器１０１５、ＯＦＤＭ変調器１０１７、デジタル／アナログ変換器（Digital/Analog Convertor）１０１９、スイッチ１０２３及び時間制御機１０２５を含んで構成される。

先ず、時間制御機１０２５は、フレーム同期に基づきスイッチ１０２３のスイッチング動作を制御する。例えば、信号を受信する領域であれば、時間制御機１０２５は、アンテナと受信端のＲＦ処理機１００１とが連結されるようにスイッチ１０２３を制御する。また、信号を送信する領域であれば、時間制御機１０２５は、アンテナと送信端のＲＦ処理機１０２１とが連結されるようにスイッチ１０２３を制御する。

受信領域において、ＲＦ処理機１００１は、アンテナを介して受信される高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号を基底帯域信号に変調する。アナログ／デジタル変換器１００３は、ＲＦ処理機１００１から提供されたアナログ信号をサンプルデータに変換して出力する。ＯＦＤＭ復調器１００５は、アナログ／デジタル変換器１００３から提供されたサンプルデータを高速フーリエ変換（fast fourier Transform）して、周波数領域のデータを出力する。

復号化器１００７は、ＯＦＤＭ復調器１００５から提供された周波数領域のデータから、実際受信しようとする副搬送波のデータを選択する。以後、復号化器１００７は、選択されたデータを既に決められた変調水準（ＭＣＳレベル）によって復調（demodulation）及び復号（decoding）して出力する。

メッセージ処理部１００９は、復号化器１００７から提供された制御メッセージを処理して、その結果を制御部１０１１に提供する。例えば、メッセージ処理部１００９は、初期アクセスの際に、基地局または上位中継局から提供された制御メッセージからフレーム構成情報を含むダウンリンクマップを制御部１０１１に提供する。また、初期アクセスの後に、メッセージ処理部１００９は、中継サービスを提供するための領域を介して基地局または上位中継局から提供された制御メッセージから、フレーム構成情報を含む制御メッセージ（Ｒ−ＦＣＨまたはＲ−ＤＬ−ＭＡＰまたはＲ−ＵＬ−ＭＡＰ）を制御部１０１１に提供する。

制御部１０１１は、メッセージ処理部１００９から提供された情報を分析して、フレーム構成情報を獲得する。例えば、制御部１０１１は、初期アクセスの際に、ダウンリンクマップから、中継サービスのために基地局または上位中継局と通信するためのダウンリンク領域の開始情報を獲得する。また、初期アクセスの後に、制御部１０１１は、中継サービスのための領域を介して受信した制御メッセージから、中継サービスのために基地局または上位中継局と通信するためのフレーム構成情報を獲得する。また、制御部１０１１は、中継サービスのための領域を介して受信した制御メッセージから、下位中継局と通信するためのフレーム構成情報を獲得する。

送信領域において、メッセージ生成部１０１３は、制御部１０１１から提供された各種情報によりメッセージを生成して、物理階層の符号化器１０１５に出力する。例えば、メッセージ生成部１０１３は、下位中継局にフレーム構成情報を提供するための中継局との初期アクセスにおいて、下位中継局の初期アクセスの後に、中継局と通信するためのサブフレーム領域情報を含むダウンリンクマップを生成する。また、メッセージ生成部１０１３は、初期アクセスの後に、下位中継局が中継サービスのために中継局と通信するためのフレーム構成情報を含む制御メッセージを生成する。

符号化器１０１５は、メッセージ生成部１０１３から提供されたデータを所定の変調水準（ＭＣＳレベル）に応じて符号及び変調して出力する。ＯＦＤＭ変調器１０１７は、符号化器１０１５から提供されたデータを逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform）して、サンプルデータ（ＯＦＤＭシンボル）を出力する。デジタル／アナログ変換器１０１９は、ＯＦＤＭ変調器１０１７から提供されたサンプルデータをアナログ信号に変換して出力する。ＲＦ処理機１０２１は、デジタル／アナログ変換器１０２１から提供された基底帯域アナログ信号を高周波信号に周波数アップ変換して、アンテナを介して送信する。

基地局の場合には、受信領域の動作を行なうモジュールと送信領域の動作を行なうモジュールのうち、メッセージ生成部１０１３を除いた他のモジュールは、中継局と同様に動作する。

メッセージ生成部１０１３は、中継局にフレーム構成情報を伝送するためのメッセージを生成する。例えば、メッセージ生成部１０１３は、中継局との初期アクセスの際、初期アクセスの後に中継サービスのために中継局と通信するためのダウンリンクサブフレーム領域情報を含むダウンリンクマップを生成する。

初期アクセスの後に、メッセージ生成部１０１３は、中継サービスのために中継局と通信するためのフレーム構成情報を含む制御メッセージを生成する。即ち、メッセージ生成部１０１３は、次のフレームで、中継サービスのために中継局と通信するためのダウンリンクサブフレーム領域情報を含む中継局フレーム制御ヘッダー（Ｒ−ＦＣＨ）を生成する。また、メッセージ生成部１０１３は、中継サービスのために中継局と通信するためのアップリンクサブフレーム領域情報を含む中継局アップリンクマップを生成する。無線通信システムが３つ以上のホップで構成される場合には、メッセージ生成部１０１３は、中継局が下位中継局と通信するためのダウンリンクサブフレーム領域情報を含む中継局ダウンリンクマップを生成する。また、メッセージ生成部１０１３は、中継局が下位中継局と通信するためのアップリンクサブフレーム領域情報を含む中継局アップリンクマップ生成する。

このとき、基地局または上位中継局から中継サービスのための下位中継局にフレーム構成情報を伝送する制御メッセージは、制御メッセージが含むサブフレーム領域情報及びサブフレーム領域に含まれる同期チャンネル位置情報を含む。

上述の実施の形態において、基地局または上位中継局は、情報要素の形態で中継サービスのための領域情報を含むマップを構成して、下位中継局に伝送する。他の実施形態として、基地局または上位中継局からＭＡＣメッセージまたはＤＣＤを使用して、中継サービスのための領域情報を伝送する場合、基地局または上位中継局は、表２のような形態でＭＡＣメッセージとＤＣＤを構成できる。

上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。

一般的なマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムの構成を示す図である。 従来技術によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムのフレーム構造を示す図である。 本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムのフレーム構造を示す図である。 本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムのフレーム構造を使用する通信手順を示す図である。 本発明の他の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムのフレーム構造を使用する通信手順を示す図である。 本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムの基地局からフレーム情報を伝送する手順を示す図である。 本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムの中継局で基地局からフレーム情報を受信する手順を示す図である。 本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムの中継局から下位中継局にフレーム情報を伝送する手順を示す図である。 本発明の実施形態によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムの下位中継局で上位中継局からフレーム情報を受信する手順を示す図である。 本発明によるマルチホップ中継方式を使用する無線通信システムにおける中継局のブロック構成を示す図である。

符号の説明

３００：ダウンリンクサブフレーム
３０１：第１の領域
３０３：第２の領域
３０５：第３の領域
３０７：第４の領域
３０９：第５の領域
３１０：アップリンクサブフレーム
３１１：第１の領域
３１３：第２の領域
３１５：第３の領域
３１７：第４の領域
３１９：第５の領域
３２０：基地局
３３０：中継局

Claims (25)

1. 中継方式を使用する無線通信システムの上位ノードからフレーム構成情報を伝送するための方法であって、
   下位中継局が初期アクセスを要求する場合には、中継サービスのために前記下位中継局と通信するためのダウンリンク領域情報を前記下位中継局に伝送する過程と、
   前記下位中継局との初期アクセスの後に、中継サービスのために前記下位中継局と通信するためのフレーム構成情報を、前記ダウンリンク領域を介して前記下位中継局に伝送する過程と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記ダウンリンク領域情報を前記下位中継局に伝送する過程は、
   情報要素（Information Element）形態で前記ダウンリンク領域情報を含むマップ、ＭＡＣ（Media Access Control）メッセージ、及びＤＣＤ（Downlink Channel Descriptor）のうち何れか１つの形態の前記ダウンリンク領域情報を含む第１の制御メッセージを生成する過程と、
   前記第１の制御メッセージを前記下位中継局に伝送する過程と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の制御メッセージは、中継サービスのために前記下位中継局と通信するためのダウンリンク領域が開始されるＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）シンボル情報、前記ダウンリンク領域のＯＦＤＭＡシンボル長さ情報、前記ダウンリンク領域で前記下位中継局が送信モード、受信モード、待機（Idle）モードのうち何れか１つで動作するかを示す送受信モード情報、前記ダウンリンク領域に制御メッセージが含まれるか否かを示す情報、前記ダウンリンク領域に同期チャンネルが含まれるか否かを示す情報、前記ダウンリンク領域を介して前記下位中継局が通信を開始するフレーム番号、及び前記ダウンリンク領域に含まれる同期チャンネルの位置情報のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記上位ノードは、基地局または上位中継局であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記フレーム構成情報を前記下位中継局に伝送する過程は、
   情報要素形態で前記アップリンク領域情報を含むマップ、ＭＡＣメッセージ、及びＤＣＤのうち何れか１つの形態で、中継サービスのために前記下位中継局と通信するためのアップリンク領域情報を含む第２のメッセージを生成する過程と、
   前記第２のメッセージを前記下位中継局に伝送する過程と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記第２の制御メッセージは、前記下位中継局と通信するためのアップリンク領域と前記下位中継局が自分の下位に連結された中継局と通信するためのアップリンク領域が開始されるＯＦＤＭＡシンボル情報、前記アップリンク領域のＯＦＤＭＡシンボル長さ情報、前記アップリンク領域で前記下位中継局が送信モード、受信モード、待機（Idle）モードのうち何れか１つで動作するかを示す送受信モード情報、前記アップリンク領域に制御メッセージが含まれるか否かを示す情報、前記アップリンク領域に同期チャンネルが含まれるか否かを示す情報、前記アップリンク領域の情報を使用して前記下位中継局が通信を開始するフレーム番号、及び前記アップリンク領域に含まれる同期チャンネルの位置情報のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 情報要素形態で前記ダウンリンク領域情報を含むマップ、ＭＡＣメッセージ、及びＤＣＤのうち何れか１つの形態で、中継サービスのために前記下位中継局が自分の下位に連結された中継局と通信するためのダウンリンク領域情報を含む第３のメッセージを生成する過程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記第３の制御メッセージは、前記下位中継局が自分に連結された中継局と通信するためのダウンリンク領域が開始されるＯＦＤＭＡシンボル情報、前記ダウンリンク領域のＯＦＤＭＡシンボル長さ情報、前記ダウンリンク領域で前記下位中継局が送信モード、受信モード、待機（Idle）モードのうち何れか１つで動作するかを示す送受信モード情報、前記ダウンリンク領域に制御メッセージが含まれるか否かを示す情報、前記ダウンリンク領域に同期チャンネルが含まれるか否かを示す情報、前記ダウンリンク領域情報を使用して前記下位中継局が通信を開始するフレーム番号、及び前記ダウンリンク領域に含まれる同期チャンネルの位置情報のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記下位中継局に伝送したフレーム構成情報を使用して、前記下位中継局と通信を行なう過程と、
   前記下位中継局と通信を行うフレームに含まれるサブフレームの構造が変更されたかを確認する過程と、
   前記サブフレームの構造が変更された場合には、前記サブフレームの構造に対する変更情報を含む第４の制御メッセージを生成する過程と、
   前記第４の制御メッセージを前記下位中継局に伝送する過程と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記第４の制御メッセージは、フレーム制御ヘッダー（Frame Control Header）、情報要素形態でダウンリンク領域情報を含むマップ、ＭＡＣメッセージ、及びＤＣＤのうち何れか１つの形態で前記サブフレームの構造に対する変更情報を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記第４の制御メッセージは、同期チャンネルの位置情報を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 中継方式を使用する無線通信システムの中継局でフレーム構成情報を獲得するための方法であって、
    上位ノードとの初期アクセスの際に、前記上位ノードから中継サービスのために前記上位ノードと通信するためのダウンリンク領域情報を獲得する過程と、
    前記上位ノードとの初期アクセスの後に、前記ダウンリンク領域情報を介して中継サービスのために前記上位ノードと通信するためのフレーム情報を獲得する過程と、
    を含むことを特徴とする方法。
13. 前記上位ノードは、基地局または上位中継局であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記ダウンリンク領域情報を獲得する過程は、
    前記上位ノードが、情報要素（Information Element）形態で前記ダウンリンク領域情報を含むマップ、ＭＡＣ（Media Access Control）メッセージ、及びＤＣＤ（Downlink Channel Descriptor）のうち何れか１つの形態で構成して伝送する第１の制御メッセージが受信されたかを確認する過程と、
    前記第１の制御メッセージが受信された場合には、前記第１の制御メッセージから、中継サービスのために前記上位ノードと通信するためのダウンリンク領域情報を獲得する過程と、
    含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 前記第１の制御メッセージは、中継サービスのために前記上位ノードと通信するためのダウンリンク領域が開始されるＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）シンボル情報、前記ダウンリンク領域のＯＦＤＭＡシンボル長さ情報、前記ダウンリンク領域で前記中継局が送信モード、受信モード、待機（Idle）モードのうち何れか１つで動作するかを示す送受信モード情報、前記ダウンリンク領域に制御メッセージが含まれるか否かを示す情報、前記ダウンリンク領域に同期チャンネルが含まれるか否かを示す情報、前記ダウンリンク領域を介して前記下位中継局が通信を開始するフレーム番号、及び前記ダウンリンク領域に含まれる同期チャンネルの位置情報のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記フレーム情報を獲得する過程は、
    中継サービスのために前記上位ノードと通信するためのダウンリンク領域を介して制御メッセージが受信されたかを確認する過程と、
    前記ダウンリンク領域を介して情報要素形態で前記アップリンク領域情報を含むマップ、ＭＡＣメッセージ、及びＤＣＤのうち何れか１つの形態で構成される第２の制御メッセージが樹脂されると、前記第２の制御メッセージから、中継サービスのために前記上位ノードと通信するためのアップリンク領域情報と下位中継局と通信するためのアップリンク領域情報のうち少なくとも１つの情報を確認する過程と、
    を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
17. 前記第２の制御メッセージは、前記上位ノードと通信するためのアップリンク領域と前記下位中継局と通信するためのアップリンク領域が開始されるＯＦＤＭＡシンボル情報、前記アップリンク領域のＯＦＤＭＡシンボル長さ情報、前記アップリンク領域で前記下位中継局が送信モード、受信モード、待機（Idle）モードのうち何れか１つで動作するかを示す送受信モード情報、前記アップリンク領域に制御メッセージが含まれるか否かを示す情報、前記アップリンク領域に同期チャンネルが含まれるか否かを示す情報、前記アップリンク領域の情報を使用して前記下位中継局が通信を開始するフレーム番号、及び前記アップリンク領域に含まれる同期チャンネルの位置情報のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
18. 情報要素の形態でダウンリンク領域情報を含むマップ、ＭＡＣメッセージ、及びＤＣＤのうち何れか１つの形態で構成される第３の制御メッセージが受信されると、前記第３の制御メッセージから下位中継局と通信するためのダウンリンク領域情報を確認する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. 前記第３の制御メッセージは、前記下位中継局と通信するためのダウンリンク領域が開始されるＯＦＤＭＡシンボル情報、前記ダウンリンク領域のＯＦＤＭＡシンボル長さ情報、前記ダウンリンク領域で前記下位中継局が送信モード、受信モード、待機（Idle）モードのうち何れか１つで動作するかを示す送受信モード情報、前記ダウンリンク領域に制御メッセージが含まれるか否かを示す情報、前記ダウンリンク領域に同期チャンネルが含まれるか否かを示す情報、前記ダウンリンク領域情報を使用して前記下位中継局が通信を開始するフレーム番号、及び前記ダウンリンク領域に含まれる同期チャンネルの位置情報のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記上位ノードから獲得したフレーム構成情報を使用して前記上位ノードと通信を行う過程と、
    前記上位ノードからフレーム制御ヘッダー（Frame Control Header）、情報要素形態でダウンリンク領域情報を含むマップ、ＭＡＣメッセージ、及びＤＣＤのうち何れか１つの形態で構成される第４の制御メッセージが受信されたかを確認する過程と、
    前記第４の制御メッセージが受信された場合には、前記第４の制御メッセージから、前記上位ノードと通信を行なうフレームに含まれるサブフレームの構造に対する変更情報を確認する過程と、
    さらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
21. 中継方式を使用する無線通信システムの中継局装置であって、
    上位ノードから信号を受信する受信部と、
    前記受信信号に含まれる制御メッセージを介してフレーム構成情報を獲得するメッセージ処理部と、
    前記フレーム構成情報を下位ノードに伝送するための制御メッセージを生成するメッセージ生成部と、
    前記メッセージを前記下位中継局に伝送する送信部と、を含んで構成されることを特徴とする装置。
22. 前記メッセージ処理部は、
    前記上位ノードとの初期アクセスの際に、前記受信部を介して前記上位ノードから受信される制御メッセージから、中継サービスのために前記上位ノードと通信するためのダウンリンク領域のフレーム構成情報を獲得し、
    前記上位ノードとの初期アクセスの後に、前記ダウンリンク領域を介して受信される制御メッセージから、中継サービスのために前記上位ノードと通信するためのフレーム構成情報と下位中継局と通信するためのフレーム構成情報を獲得することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. 前記制御メッセージは、情報要素（Information Element）形態で中継サービスのためのフレーム構成情報を含むマップ、ＭＡＣ（Media Access Control）メッセージ、及びＤＣＤ（Downlink Channel Descriptor）のうち何れか１つの形態で中継サービスのためのフレーム構成情報を含むことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
24. 前記メッセージ生成部は、
    前記下位中継局との初期アクセスの際に、中継サービスのために前記下位中継局と通信するためのダウンリンク領域情報を含む制御メッセージを生成し、
    前記下位中継局との初期アクセスの後に、中継サービスのために前記下位中継局と通信するためのフレーム構成情報と前記下位中継局が自分の下位に連結された中継局と通信するためのフレーム構成情報を含む制御メッセージを生成することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
25. 前記制御メッセージは、情報要素（Information Element）形態で中継サービスのためのフレーム構成情報を含むマップ、ＭＡＣ（Media Access Control）メッセージ、及びＤＣＤ（Downlink Channel Descriptor）のうち何れか１つの形態で中継サービスのためのフレーム構成情報を含むことを特徴とする請求項２４に記載の装置。
    

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