JP5851325B2 - 無線中継装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線中継装置および無線通信方法に関するものである。

無線端末が基地局と通信するためには、基地局からの無線電波が届く範囲（サービスエリア）に無線端末が位置する必要がある。しかし、山岳地帯や高層ビル等が建ち並ぶ市街地には障害物が多いため無線電波が届きにくい領域が存在する。このような電波が届かない領域をカバーするため、基地局と無線端末との間の無線電波を中継する無線中継装置が必要となる。

無線中継装置は、ドナーノードとサービスノードとを備える。ドナーノードは基地局と無線通信を行うブロックであり、サービスノードは無線端末と無線通信を行うブロックである。

図５に、ドナーノードと基地局との間の無線通信が、基地局の障害などの原因により切断された場合の、従来技術による処理の様子を示す。図５（a）は、ドナーノードと基地局との間の無線通信が基地局の障害などの原因により切断された様子を示す。この場合、無線中継装置は、基地局と無線端末との間の通信を中継することができなくなる。したがって、サービスノードの送信を続けることは消費電力の無駄となるため、無線中継装置の消費電力の低減などを目的として、図５（ｂ）に示すようにサービスノードの送信を停止する。

その後、基地局の障害などが復旧し、ドナーノードと基地局との間の無線通信が再接続した場合は、再び、サービスノードは送信を再開し、サービスノードと無線端末との間の無線通信が再接続すると、無線中継装置は、基地局と無線端末との間の通信を中継できるようになる。

特開２００２−７７０２０号公報

無線中継装置が、列車のような移動する乗り物に設置されている場合、基地局の圏外であるエリア（例えば、トンネル）を通過すると、ドナーノードと基地局との間の無線通信が一時的に切断されてしまうことがある。

このような場合に図５に示したような処理が行われると、列車がトンネルを通過している間に、サービスノードと無線端末との間の無線通信は切断される。したがって、列車がトンネルを抜けてドナーノードと基地局との間の無線通信が再接続されると、その後、サービスノードの送信が再開され、サービスノードと列車内の無線端末との間の無線通信が再接続すると、無線中継装置は、無線端末へのサービスを再開できるようになる。

しかしながら、上記のような手順で、無線中継装置の無線端末へのサービスを再開するには、列車がトンネルを抜けてから、（１）ドナーノードと基地局との間の無線通信の再接続、（２）サービスノードの送信の再開、および、（３）サービスノードと無線端末との間の無線通信の再接続という多くの処理が必要である。その結果、列車がトンネルを抜けてから無線端末へのサービスが再開されるまでに長い時間を要し、ユーザがストレスを感じる場合がある。

無線中継装置と基地局との間の無線通信が切断してしまった場合における、無線中継装置から無線端末へのサービス再開までにかかる時間を短くする発明として、例えば特許文献１に、無線中継装置が基地局から制御信号を受信する周期を変更する発明が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、ドナーノードと基地局との間の無線通信が切断したときに、サービスノードの送信を停止するものであるため、ドナーノードと基地局との間の無線通信が再接続してから、無線端末へのサービスが再開するまでに、サービスノードの送信の再開、および、サービスノードと無線端末との間の無線通信の再接続という処理が必要であることに変わりはなく、やはり、無線端末へのサービスが再開するまでに長い時間を必要としてしまう。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、移動する乗り物においてドナーノードと基地局との間の無線通信が切断し、その後再接続した際に、サービスノードによる無線端末へのサービス開始までの時間を短縮することができる無線中継装置および無線通信方法を提供することにある。

上記目的を達成する第１の観点に係る無線中継装置の発明は、
基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継装置であって、
前記基地局と無線通信を行う基地局側通信部と、
前記無線端末と無線通信を行う端末側通信部と、
前記基地局側通信部および前記端末側通信部を制御する制御部と、
前記無線中継装置が移動しているか否かを検出する移動検出部とを備え、
前記制御部は、前記基地局側通信部と前記基地局との間の無線通信が切断した場合において、
前記移動検出部から前記無線中継装置が移動しているとの情報を受け取った場合は、前記端末側通信部と前記無線端末との間の無線通信を第１の期間維持し、
前記移動検出部から前記無線中継装置が移動していないとの情報を受け取った場合は、前記端末側通信部と前記無線端末との間の無線通信を、前記第１の期間より短い第２の期間維持することを特徴とする。

第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る発明であって、前記制御部は、前記基地局側通信部と前記基地局との間の無線通信が切断している間、前記端末側通信部が前記無線端末にダミーデータを送信するように制御することを特徴とする。

第３の観点に係る発明は、第１または第２の観点に係る発明であって、前記移動検出部は加速度センサであることを特徴とする。

上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本発明を方法として実現させた第４の観点に係る無線通信方法の発明は、
基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継装置の無線通信方法であって、該無線中継装置は、
前記基地局と無線通信を行う基地局側通信部と、
前記無線端末と無線通信を行う端末側通信部と、
前記無線中継装置が移動しているか否かを検出する移動検出部とを備え、
前記無線通信方法は、
前記基地局側通信部と前記基地局との間の無線通信が切断した場合において、前記移動検出部から前記無線中継装置が移動しているとの情報を受け取った場合は、前記端末側通信部と前記無線端末との間の無線通信を第１の期間維持し、前記移動検出部から前記無線中継装置が移動していないとの情報を受け取った場合は、前記端末側通信部と前記無線端末との間の無線通信を、前記第１の期間より短い第２の期間維持するステップを含むことを特徴とする。

本発明によれば、移動する乗り物においてドナーノードと基地局との間の無線通信が切断し、その後再接続した際に、サービスノードによる無線端末へのサービス開始までの時間を短縮することができる無線中継装置および無線通信方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る無線中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 ドナーノードと基地局との間の無線通信が切断した場合における本発明の第１実施形態に係る無線中継装置の処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る無線中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 ドナーノードと基地局との間の無線通信が切断した場合における本発明の第２実施形態に係る無線中継装置の処理を示すフローチャートである。 ドナーノードと基地局との間の無線通信が切断した場合における従来技術の処理の様子を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る無線中継装置１００の概略構成を示す機能ブロック図である。無線中継装置１００は、ドナーノード１１０とサービスノード１２０とを備える。

まず、ドナーノード１１０の機能ブロックについて説明する。ドナーノード１１０は、基地局側通信部１１２と基地局側制御部１１４とを備える。

基地局側通信部１１２は、アンテナを介して基地局と無線通信を行う。ダウンリンクデータについては、基地局側通信部１１２は、基地局から無線信号を受信し、ダウンコンバートしてベースバンド信号に変換してから端末側通信部１２２に出力する。また、アップリンクデータについては、基地局側通信部１１２は、端末側通信部１２２からベースバンド信号として受け取り、アップコンバートして無線信号に変換してから基地局へ送信する。

基地局側制御部１１４は、基地局側通信部１１２をはじめとしてドナーノード１１０の全体を制御する。基地局側制御部１１４は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。

基地局側制御部１１４は、ドナーノード１１０と基地局との間の無線通信が切断されたことを検出すると、その情報を端末側制御部１２４に通知する。また、基地局側制御部１１４は、ドナーノード１１０と基地局との間の無線通信が再接続されたことを検出すると、その情報を端末側制御部１２４に通知する。

続いて、サービスノード１２０の機能ブロックについて説明する。サービスノード１２０は、端末側通信部１２２と端末側制御部１２４とを備える。

端末側通信部１２２は、ダウンリンクデータについては、基地局側通信部１１２からダウンリンクデータをベースバンド信号として受け取り、アップコンバートして無線信号に変換して無線端末に送信する。

端末側通信部１２２は、アップリンクデータについては、無線端末からアップリンクデータを無線信号として受信し、ダウンコンバートしてベースバンド信号に変換して基地局側通信部１１２に出力する。

端末側制御部１２４は、端末側通信部１２２をはじめとしてサービスノード１２０の全体を制御する。端末側制御部１２４は、ＣＰＵ等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ）によって構成したりすることもできる。なお、本実施形態においては、ドナーノード１１０が基地局側制御部１１４を備え、サービスノード１２０が端末側制御部１２４を備えるというように、ドナーノード１１０およびサービスノード１２０の各々が制御部を備える構成として説明したが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、ドナーノード１１０とサービスノード１２０とを１つの制御部で制御する構成とすることもできる。

端末側制御部１２４は、基地局側制御部１１４から、ドナーノード１１０と基地局との間の無線通信が切断したとの情報を受け取った場合、直ちにサービスノード１２０の送信を停止するのではなく、所定の期間サービスノード１２０の送信を維持する。

端末側制御部１２４は、ドナーノード１１０と基地局との間の無線通信が切断している場合において、サービスノード１２０と無線端末との間の無線通信を維持している間、予め定めた所定のデータ、または、ダミーデータを端末側通信部１２２が無線端末に送信するように制御してもよい。ダミーデータは、端末側制御部１２４または端末側制御部１２４の外部に設けた記憶部に格納される。

端末側制御部１２４は、所定の期間が経過しても基地局側制御部１１４からドナーノード１１０と基地局との無線通信が再接続されたとの情報を受け取らなかった場合、サービスノード１２０の送信を停止する。

ここで、所定の期間とは、予め端末側制御部１２４に格納されている期間である。例えば、無線中継装置１００が列車に設置されている場合、トンネルを通過するときにドナーノード１１０と基地局との間の無線通信が切断されることが想定される。この場合、列車がトンネルを通過する時間として想定される、数分から１０数分程度の時間を所定の期間としてもよい。所定の期間は、端末側制御部１２４の外部に設けた記憶部に格納してもよい。

端末側制御部１２４は、所定の期間が経過してサービスノード１２０の送信を停止した後に、基地局側制御部１１４から、ドナーノード１１０と基地局との間の無線通信が再接続したとの情報を受け取った場合、直ちに、サービスノード１２０と無線端末との無線通信を再開する。

図２のフローチャートを参照しながら、ドナーノード１１０と基地局との間の無線通信が切断した場合における無線中継装置１００の処理を示す。

端末側制御部１２４は、基地局側制御部１１４から、ドナーノード１１０と基地局との間の無線通信が切断したとの情報が通知されるか否かを継続して監視する（ステップＳ１０１）。

ステップＳ１０１において、基地局側制御部１１４から、ドナーノード１１０と基地局との間の無線通信が切断したとの情報を受け取ると、端末側制御部１２４は、ドナーノード１１０と基地局との間の無線通信が再接続するか否かを所定の期間監視する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０２において、所定の期間内に、基地局側制御部１１４から、ドナーノード１１０と基地局との間の無線通信が再接続したとの情報を受け取った場合、端末側制御部１２４は、サービスノード１２０と無線端末との無線通信を維持する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０２において、所定の期間内に、基地局側制御部１１４から、ドナーノード１１０と基地局との間の無線通信が再接続したとの情報を受け取らなかった場合、端末側制御部１２４は、サービスノード１２０の送信を停止する（ステップＳ１０４）。

このように、本実施形態によれば、移動する乗り物においてドナーノードと基地局との間の無線通信が一時的に切断し、その後再接続した場合、サービスノードと無線端末との無線通信は維持されたままであるため、無線端末へのサービス開始までの時間を短縮することができる。

また、本実施形態によれば、トンネル通過直後においても、サービスノードと無線端末との間の無線通信は維持されている。したがって、トンネル通過直後に無線端末が遠方の基地局に無線通信してしまい、低速のデータ通信しか行えないような状況になってしまうことを防ぐことができる。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る無線中継装置２００の概略構成を示す機能ブロック図である。無線中継装置２００は、ドナーノード２１０、サービスノード２２０、および、移動検出部２３０を備える。

ドナーノード２１０は、基地局側通信部２１２と基地局側制御部２１４とを備える。基地局側通信部２１２および基地局側制御部２１４は、それぞれ、第１実施形態の基地局側通信部１１２および基地局側制御部１１４と同様の機能であるため説明を省略する。

サービスノード２２０は、端末側通信部２２２と端末側制御部２２４とを備える。端末側通信部２２２は、第１実施形態の端末側通信部１２２と同様の機能であるため説明を省略する。

端末側制御部２２４は、端末側通信部２２２をはじめとしてサービスノード２２０の全体を制御する。端末側制御部２２４は、ＣＰＵ等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ）によって構成したりすることもできる。なお、本実施形態においては、ドナーノード２１０が基地局側制御部２１４を備え、サービスノード２２０が端末側制御部２２４を備えるというように、ドナーノード２１０およびサービスノード２２０の各々が制御部を備える構成として説明したが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、ドナーノード２１０とサービスノード２２０とを１つの制御部で制御する構成とすることもできる。

端末側制御部２２４は、基地局側制御部２１４からドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が切断したとの情報を受け取った場合、直ちにサービスノード２２０の送信を停止するのではなく、所定の期間サービスノード２２０の送信を維持する。

端末側制御部２２４は、移動検出部２３０から無線中継装置１００が移動しているか否かの情報を受け取る。端末側制御部２２４は、無線中継装置１００が移動しているか否かに応じて、基地局側制御部２１４からドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が切断したとの情報を受け取っ多場合に、サービスノード２２０の送信を維持する期間を決定する。

端末側制御部２２４が、移動検出部２３０から無線中継装置１００が移動しているとの情報を受け取った場合は、無線中継装置１００が列車などに設置されており、トンネルを通過するときにドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が切断されることが想定される。この場合、列車がトンネルを通過する時間として想定される、数分から１０数分程度の時間を第１の期間としてもよい。

端末側制御部２２４が、移動検出部２３０から無線中継装置１００が移動していないとの情報を受け取った場合は、ドナーノード２１０と基地局との間の無線通信の切断が一時的なものでない可能性が高い。したがって、数秒から数分程度の短めの第２の期間だけサービスノード２２０の送信を維持するか、直ちにサービスノード２２０の送信を停止する。

端末側制御部２２４は、第１の期間または第２の期間が経過しても基地局側制御部２１４からドナーノード２１０と基地局との無線通信が再接続されたとの情報を受け取らなかった場合、サービスノード２２０の送信を停止する。

ここで、第１の期間および第２の期間は、予め端末側制御部２２４に格納されている期間である。第１の期間および第２の期間は、端末側制御部２２４の外部に設けた記憶部に格納してもよい。

端末側制御部２２４は、ドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が切断している場合において、サービスノード２２０と無線端末との間の無線通信を維持している間、予め定めた所定のデータ、または、ダミーデータを端末側通信部２２２が無線端末に送信するように制御してもよい。ダミーデータは、端末側制御部２２４または端末側制御部２２４の外部に設けた記憶部に格納される。

端末側制御部２２４は、第１の期間または第２の期間が経過してサービスノード２２０の送信を停止した後に、基地局側制御部２１４から、ドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が再接続したとの情報を受け取った場合、直ちに、サービスノード２２０と無線端末との無線通信を再開する。

移動検出部２３０は、無線中継装置２００が移動しているか否かを検出し、その情報を端末側制御部２２４に通知する。移動検出部２３０は、例えば、加速度センサやＧＰＳ（Global Positioning System）センサとすることができる。

図４のフローチャートを参照しながら、ドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が切断した場合における無線中継装置２００の処理を示す。

端末側制御部２２４は、基地局側制御部２１４から、ドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が切断したとの情報が通知されるか否かを継続して監視する（ステップＳ２０１）。

ステップＳ２０１において、基地局側制御部２１４から、ドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が切断したとの情報を受け取ると、端末側制御部２２４は、移動検出部２３０から受け取った情報を基に無線中継装置２００が移動しているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

ステップＳ２０２において、無線中継装置２００が移動していると判定した場合、端末側制御部２２４は、ドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が再接続するか否かを第１の期間監視する（ステップＳ２０３）。

ステップＳ２０３において、第１の期間内に、基地局側制御部２１４から、ドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が再接続したとの情報を受け取った場合、端末側制御部２２４は、サービスノード２２０と無線端末との無線通信を維持する（ステップＳ２０４）。

ステップＳ２０３において、第１の期間内に、基地局側制御部２１４から、ドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が再接続したとの情報を受け取らなかった場合、端末側制御部２２４は、サービスノード２２０の送信を停止する（ステップＳ２０５）。

ステップＳ２０２において、無線中継装置２００が移動していないと判定した場合、端末側制御部２２４は、ドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が再接続するか否かを第２の期間監視する（ステップＳ２０６）。

ステップＳ２０６において、第２の期間内に、基地局側制御部２１４から、ドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が再接続したとの情報を受け取った場合、端末側制御部２２４は、サービスノード２２０と無線端末との無線通信を維持する（ステップＳ２０７）。

ステップＳ２０６において、第２の期間内に、基地局側制御部２１４から、ドナーノード２１０と基地局との間の無線通信が再接続したとの情報を受け取らなかった場合、端末側制御部２２４は、サービスノード２２０の送信を停止する（ステップＳ２０８）。

このように、本実施形態によれば、移動する乗り物においてドナーノードと基地局との間の無線通信が一時的に切断し、その後再接続した場合、サービスノードと無線端末との無線通信は維持されたままであるため、無線端末へのサービス開始までの時間を短縮することができる。

また、無線中継装置が移動しているか否かに応じて、サービスノードの送信を維持する期間を変えることにより、効果的に消費電力を低減することができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１００、２００ 無線中継装置
１１０、２１０ ドナーノード
１１２、２１２ 基地局側通信部
１１４、２１４ 基地局側制御部
１２０、２２０ サービスノード
１２２、２２２ 端末側通信部
１２４、２２４ 端末側制御部
２３０ 移動検出部

Claims (4)

1. 基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継装置であって、
   前記基地局と無線通信を行う基地局側通信部と、
   前記無線端末と無線通信を行う端末側通信部と、
   前記基地局側通信部および前記端末側通信部を制御する制御部と、
   前記無線中継装置が移動しているか否かを検出する移動検出部とを備え、
   前記制御部は、前記基地局側通信部と前記基地局との間の無線通信が切断した場合において、
   前記移動検出部から前記無線中継装置が移動しているとの情報を受け取った場合は、前記端末側通信部と前記無線端末との間の無線通信を第１の期間維持し、
   前記移動検出部から前記無線中継装置が移動していないとの情報を受け取った場合は、前記端末側通信部と前記無線端末との間の無線通信を、前記第１の期間より短い第２の期間維持することを特徴とする無線中継装置。
2. 請求項１に記載の無線中継装置であって、前記制御部は、前記基地局側通信部と前記基地局との間の無線通信が切断している間、前記端末側通信部が前記無線端末にダミーデータを送信するように制御することを特徴とする無線中継装置。
3. 請求項１または２に記載の無線中継装置であって、前記移動検出部は加速度センサであることを特徴とする無線中継装置。
4. 基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継装置の無線通信方法であって、該無線中継装置は、
   前記基地局と無線通信を行う基地局側通信部と、
   前記無線端末と無線通信を行う端末側通信部と、
   前記無線中継装置が移動しているか否かを検出する移動検出部とを備え、
   前記無線通信方法は、
   前記基地局側通信部と前記基地局との間の無線通信が切断した場合において、前記移動検出部から前記無線中継装置が移動しているとの情報を受け取った場合は、前記端末側通信部と前記無線端末との間の無線通信を第１の期間維持し、前記移動検出部から前記無線中継装置が移動していないとの情報を受け取った場合は、前記端末側通信部と前記無線端末との間の無線通信を、前記第１の期間より短い第２の期間維持するステップを含むことを特徴とする無線通信方法。

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