特許 6517822 無線中継局

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6517822

(24)【登録日】2019年4月26日

(45)【発行日】2019年5月22日

(54)【発明の名称】無線中継局

(51)【国際特許分類】

   H04W 84/00 20090101AFI20190513BHJP

   H04W 4/42 20180101ALI20190513BHJP

   H04W 88/04 20090101ALI20190513BHJP

【ＦＩ】

   H04W84/00 110

   H04W4/42

   H04W88/04

【請求項の数】6

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-546678(P2016-546678)

(86)(22)【出願日】2015年9月2日

(86)【国際出願番号】JP2015074976

(87)【国際公開番号】WO2016035827

(87)【国際公開日】20160310

【審査請求日】2018年7月11日

(31)【優先権主張番号】特願2014-179445(P2014-179445)

(32)【優先日】2014年9月3日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】392026693

【氏名又は名称】株式会社ＮＴＴドコモ

(74)【代理人】

【識別番号】100125689

【弁理士】

【氏名又は名称】大林 章

(74)【代理人】

【識別番号】100128598

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 聖一

(74)【代理人】

【識別番号】100121108

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 太朗

(72)【発明者】

【氏名】沈 紀▲ユン▼

(72)【発明者】

【氏名】須山 聡

(72)【発明者】

【氏名】奥村 幸彦

【審査官】 伊東 和重

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１１５４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１１０２２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／０７００４９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４−７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動する乗物に設けられる無線中継局であって、
前記乗物の外に固定された少なくとも１つの固定基地局から下りリンク無線信号を受信する第１の無線受信部と、
前記乗物内の複数のユーザ装置から上りリンク無線信号を受信するとともに、前記複数のユーザ装置のうち少なくとも一部の複数のユーザ装置から、前記固定基地局が送信した下りリンク無線信号を示す補助的無線信号を受信する第２の無線受信部と、
前記第１の無線受信部で受信された前記固定基地局からの下りリンク無線信号に由来する下りリンク無線信号を前記乗物内の宛先のユーザ装置に送信する第１の無線送信部と、
前記第２の無線受信部で受信された前記複数のユーザ装置からの上りリンク無線信号に由来する上りリンク無線信号を前記固定基地局に送信する第２の無線送信部と、
前記補助的信号の受信結果内で、前記乗物内のユーザ装置宛ての下りリンク無線信号を検出する信号検出部とを備え、
前記信号検出部で検出された前記乗物内のユーザ装置宛ての下りリンク無線信号を、前記第１の無線送信部は当該ユーザ装置に送信することを特徴とする
無線中継局。

【請求項2】

前記第１の無線受信部で受信される前記固定基地局からの電波の品質を測定する第１の品質測定部と、
前記信号検出部および前記第１の無線送信部を制御するモード制御部とをさらに備え、
前記モード制御部は、
前記固定基地局からの電波の品質が第１の閾値より高い場合には、前記信号検出部が前記補助的信号の受信結果内での下りリンク無線信号を検出せずに、前記第１の無線受信部で受信された前記固定基地局からの下りリンク無線信号に由来する下りリンク無線信号を前記第１の無線送信部が前記宛先のユーザ装置に送信するように、前記信号検出部および前記第１の無線送信部を制御し、
前記固定基地局からの電波の品質が前記第１の閾値より低い場合には、前記信号検出部が前記補助的信号の受信結果内での下りリンク無線信号の検出を試行し、前記乗物内のユーザ装置宛ての下りリンク無線信号が前記信号検出部で検出されれば、その下りリンク無線信号を前記第１の無線送信部は当該ユーザ装置に送信するように、前記信号検出部および前記第１の無線送信部を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線中継局。

【請求項3】

前記モード制御部は、
前記固定基地局からの電波の品質が前記第１の閾値より低く、前記第１の閾値より低い第２の閾値より高い場合には、前記信号検出部は、前記補助的信号の受信結果と前記第１の無線受信部で受信された前記固定基地局からの下りリンク無線信号の受信結果内で、前記乗物内のユーザ装置宛ての下りリンク無線信号の検出を試行し、前記乗物内のユーザ装置宛ての下りリンク無線信号が前記信号検出部で検出されれば、その下りリンク無線信号を前記第１の無線送信部は当該ユーザ装置に送信するように、前記信号検出部および前記第１の無線送信部を制御し、
前記固定基地局からの電波の品質が前記第２の閾値より低い場合には、前記信号検出部は、前記第１の無線受信部で受信された前記固定基地局からの下りリンク無線信号の受信結果を用いずに、前記補助的信号の受信結果内で、前記乗物内のユーザ装置宛ての下りリンク無線信号の検出を試行し、前記乗物内のユーザ装置宛ての下りリンク無線信号が前記信号検出部で検出されれば、その下りリンク無線信号を前記第１の無線送信部は当該ユーザ装置に送信するように、前記信号検出部および前記第１の無線送信部を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の無線中継局。

【請求項4】

前記乗物内の複数のユーザ装置のうち、前記補助的信号を送信すべき複数のユーザ装置を決定するユーザ装置決定部を備え、
前記ユーザ装置決定部で決定された複数のユーザに補助的信号を送信するように要請するための送信要請信号を送信する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線中継局。

【請求項5】

前記補助的信号の電波の品質を測定する第２の品質測定部とをさらに備え、
前記ユーザ装置決定部は、前記補助的信号の電波の品質が第３の閾値より低い場合には、過去に決定されたユーザ装置と異なるユーザ装置、または過去に決定されたユーザ装置に加えた他のユーザ装置を、前記補助的信号を送信すべきユーザ装置として決定する
ことを特徴とする請求項４に記載の無線中継局。

【請求項6】

前記乗物内の少なくとも１つのユーザ装置から再送要求を受信すると、
まず、前記信号検出部が前記補助的信号の受信結果内での下りリンク無線信号を検出せずに、前記第１の無線受信部で受信された前記固定基地局からの過去の下りリンク無線信号に由来する前記再送要求を送信した前記ユーザ装置宛ての下りリンク無線信号が前記無線中継局に蓄積されているか否かをチェックし、その下りリンク無線信号が蓄積されていれば、前記第１の無線送信部により前記再送要求を送信した前記ユーザ装置にその下りリンク無線信号を送信し、
その下りリンク無線信号が蓄積されていなければ、
過去の下りリンク無線信号を示す前記補助的信号の受信結果内、または過去の下りリンク無線信号を示す前記補助的信号の受信結果と前記固定基地局からの過去の下りリンク無線信号の受信結果での下りリンク無線信号の検出を試行し、前記再送要求を送信した前記ユーザ装置宛ての下りリンク無線信号が検出されれば、前記第１の無線送信部により前記再送要求を送信した前記ユーザ装置にその下りリンク無線信号を送信する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無線中継局。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動する乗物に設けられる無線中継局に関する。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１には、グループモビリティの概念が開示されている。グループモビリティは、乗物に設けられた車載局が乗物内のユーザ装置と無線通信し、さらに乗物の外の固定基地局と無線通信することにより、乗物内のユーザ装置に移動通信サービスを提供する技術である。車載局は無線中継局であり、乗物内のユーザ装置にとっては基地局である。車載局が乗物とともに移動することにより、車載局のセルも移動する。乗物が移動しても、乗物内のユーザ装置と車載局の間の電波の伝搬状態は常に安定している。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】安田浩人、外５名、「５Ｇ将来無線アクセスネットワークにおけるムービングセルの実現法」、ＲＣＳ２０１４−３、電子情報通信学会技術研究報告、一般社団法人 電子情報通信学会、２０１４年４月、第１１４巻、第８号、ｐ．１３ー１８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

グループモビリティのための固定基地局は、乗物の経路の途中に設置される。乗物内のユーザ装置は、車載局を介してその固定基地局と通信するだけでなく、他の基地局とも通信することができる。グループモビリティのための固定基地局のセルの範囲外では、ユーザ装置は、他の基地局との伝搬状態が良好であれば他の基地局と通信する。グループモビリティのための固定基地局のセルの範囲内では、固定基地局と車載局の通信が可能であるので、ユーザ装置は車載局を介してその固定基地局と通信する。

【0005】

しかし、グループモビリティのための固定基地局の近傍に乗物があっても、固定基地局と乗物の間に障害物（例えば、建物、架線、壁、電柱、他の乗物）がある時には、固定基地局と車載局の間の電波の伝搬が悪化し、この結果、車載局を介するユーザ装置と固定基地局の通信品質が劣化する。場合によっては、乗物内のユーザ装置に対する通信が途絶する。

【0006】

そこで、本発明は、固定基地局と乗物に設けられた無線中継局の間の電波の伝搬状態が悪くても、乗物内のユーザ装置に対する通信品質を向上することができる無線中継局を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によれば、移動する乗物に設けられる無線中継局が提供される。無線中継局は、前記乗物の外に固定された少なくとも１つの固定基地局から下りリンク無線信号を受信する第１の無線受信部と、前記乗物内の複数のユーザ装置から上りリンク無線信号を受信するとともに、前記複数のユーザ装置のうち少なくとも一部の複数のユーザ装置から、前記固定基地局が送信した下りリンク無線信号を示す補助的無線信号を受信する第２の無線受信部と、前記第１の無線受信部で受信された前記固定基地局からの下りリンク無線信号に由来する下りリンク無線信号を前記乗物内の宛先のユーザ装置に送信する第１の無線送信部と、前記第２の無線受信部で受信された前記複数のユーザ装置からの上りリンク無線信号に由来する上りリンク無線信号を前記固定基地局に送信する第２の無線送信部と、前記補助的信号の受信結果内で、前記乗物内のユーザ装置宛ての下りリンク無線信号を検出する信号検出部とを備える。前記信号検出部で検出された前記乗物内のユーザ装置宛ての下りリンク無線信号を、前記第１の無線送信部は当該ユーザ装置に送信する。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る乗物に設けられた無線中継局では、乗物内の複数のユーザ装置のうち少なくとも一部の複数のユーザ装置から、固定基地局が送信した下りリンク無線信号を示す補助的無線信号を第２の無線受信部が受信する。信号検出部は、補助的信号の受信結果内で、乗物内のユーザ装置宛ての下りリンク無線信号の検出を試行し、信号検出部で検出された乗物内のユーザ装置宛ての下りリンク無線信号を第１の無線送信部は当該ユーザ装置に送信する。このように、無線中継局は、複数のユーザ装置を無線中継局の下りリンク用の複数の受信アンテナの代わりとして使用し、固定基地局が送信した下りリンク無線信号を受信することができる。したがって、固定基地局と乗物に設けられた無線中継局の間の電波の伝搬状態が悪く、第１の無線受信部による固定基地局からの下りリンク無線信号の受信品質が悪くても、乗物内のユーザ装置に対する通信品質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】グループモビリティの概略を示す図である。

【図2】グループモビリティのための装置の構成を示す図である。

【図3】グループモビリティでの課題を示す図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る課題の解決策を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る無線中継局を示す図である。

【図6】列車の車両内のユーザ装置の配置を示す図である。

【図7】本発明の実施の形態に係る無線中継局の処理の例を示すフローチャートの一部である。

【図8】図７のフローチャートの続きである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。
グループモビリティ
図１および図２を参照してグループモビリティ（ＧＭ）の概念を詳しく説明する。図１に示すように、鉄道車両、より具体的には列車（乗物）２が所定の経路すなわち軌道４に沿って走行する。軌道４の近辺には、複数のＧＭ固定基地局（固定基地局）６が配備されている。列車２の各車両の外側には、ＧＭアンテナセット２０が設けられており、ＧＭアンテナセット２０は、送信受信ともに可能であり、ＧＭ固定基地局６から電波を受信し、ＧＭ固定基地局６に電波を送信する。

【0011】

図２に示すように、列車２の複数の車両の各々に設けられたＧＭアンテナセット２０は、列車２の複数の車両のうち１つの車両２ａに設けられたＧＭ中継局３０に接続されている。また、列車２の複数の車両には、各車両内のユーザ装置（UE、移動局）８と無線通信するための車内アンテナセット２２が設けられている。車内アンテナセット２２はＧＭ中継局３０に接続されている。車内アンテナセット２２は、送信受信ともに可能であり、ユーザ装置８から電波を受信し、ユーザ装置８に電波を送信する。

【0012】

さらに、車両２ａには、マクロセル基地局（固定基地局）１０と無線通信するためのアンテナセット２４と、スモールセル基地局（固定基地局）１２と無線通信するためのアンテナセット２６が設けられている。アンテナセット２４は、送信受信ともに可能であり、マクロセル基地局１０から電波を受信し、マクロセル基地局１０に電波を送信する。アンテナセット２６は、送信受信ともに可能であり、スモールセル基地局１２から電波を受信し、スモールセル基地局１２に電波を送信する。

【0013】

ＧＭ固定基地局６は、ＧＭのために設けられており、送信受信ともに可能であり、列車２に搭載されたＧＭアンテナセット２０に電波を送信し、ＧＭアンテナセット２０から電波を受信する。列車２に設けられたＧＭ中継局（車載局、無線中継局）３０は、車内アンテナセット２２によって、列車２内のユーザ装置８と無線通信し、さらにＧＭアンテナセット２０によって、列車２の外のＧＭ固定基地局６と無線通信することにより、列車２内のユーザ装置８に移動通信サービスを提供することができる。より具体的には、ＧＭアンテナセット２０はＧＭ固定基地局６から下りリンク無線信号を受信し、車内アンテナセット２２はＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号に由来する下りリンク無線信号を列車２内の宛先のユーザ装置８に送信する。他方、車内アンテナセット２２はユーザ装置８からの上りリンク無線信号を受信し、ＧＭアンテナセット２０はユーザ装置８からの上りリンク無線信号に由来する上りリンク無線信号をＧＭ固定基地局６に送信する。

【0014】

下りリンクの中継方法としては、ＧＭ中継局３０は、ＧＭ固定基地局６から受信した下りリンク信号を復号し、さらに車両内での下りリンクの信号形式で下りリンク信号を送信するＤＦ（decode-and-forward）リレーを使用してもよいし、信号形式を変えないＡＦ（amplified-and-forward）リレーを使用してもよい。

【0015】

車両内での伝送方式は、各種の方式から選択することができる。例えば、WiFi（登録商標）、MIMOなどの電波を用いた無線伝送、可視光通信を利用することができる。可視光を下りリンク通信に使う場合には、車内アンテナセット２２の代わりに、可視光源が使用される。

【0016】

ＧＭ中継局３０は、列車２内のユーザ装置８にとっては基地局である。ＧＭ中継局３０およびＧＭアンテナセット２０が列車２とともに移動することにより、ＧＭアンテナセット２０で形成されるセルも移動する。列車２が移動しても、列車２内のユーザ装置８とＧＭ中継局３０の間の電波の伝搬状態は常に安定している。また、列車２が移動しても、ＧＭ中継局３０が現在のＧＭ固定基地局６から他のＧＭ固定基地局６への接続を切り替えてゆくことができる限り、列車２内の個々のユーザ装置８のためのハンドオーバまたはセル再選択は必要ない。車内アンテナセット２２は列車２の車両の内部に配置されているので、車両の壁による電波の透過損失はないため、列車２内のユーザ装置８は、ＧＭ中継局３０と安定して通信することができる。

【0017】

また、ＧＭ中継局３０には、列車２の車両内の情報処理装置（例えばパーソナルコンピュータ）と接続されるケーブル２８に接続されてもよい。この場合には、ＧＭ中継局３０は、情報処理装置とＧＭ固定基地局６との通信を中継する。

【0018】

図１に示すように、複数のＧＭ固定基地局６のセル６ａが重なっているが、セル６ａは重なっていなくてもよい。換言すれば、ＧＭ固定基地局６の間隔は、より離れていてもよい。

【0019】

ＧＭ固定基地局６、マクロセル基地局１０およびスモールセル基地局１２は、１つの通信事業者のネットワークの一部である。列車２内のユーザ装置８は、ＧＭ中継局３０を介してＧＭ固定基地局６と通信するだけでなく、マクロセル基地局１０およびスモールセル基地局１２とも通信することができる。列車２がＧＭ固定基地局６のセル６ａの範囲外にある時には、ユーザ装置８は、他の基地局との伝搬状態が良好であれば他の基地局と通信する。列車２がＧＭ固定基地局６のセル６ａの範囲内にある時には、ＧＭ固定基地局６とＧＭ中継局３０の通信が可能であるので、ユーザ装置８はＧＭ中継局３０を介してＧＭ固定基地局６と通信する。ＧＭ固定基地局６を設けることにより、マクロセル基地局１０およびスモールセル基地局１２といった既存の通信設備の処理の負荷が軽減される。

【0020】

ＧＭ中継局３０も、アンテナセット２４およびアンテナセット２６によって、マクロセル基地局１０およびスモールセル基地局１２と通信することが可能である。例えば、ＧＭ固定基地局６が故障した時、または列車２がＧＭ固定基地局６のセル６ａの範囲外にある時には、ＧＭ中継局３０はＧＭ固定基地局６の代わりにマクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２と通信することができる。

【0021】

マクロセル基地局１０は低周波数帯（例えば、2 GHzの周波数帯）を用い、スモールセル基地局１２は例えば3.5 GHzの周波数帯を用い、ＧＭ固定基地局６は高周波数帯（例えば、10 GHz以上の周波数帯）を用いる。周波数が高いほど伝搬損失が増大するため、マクロセル基地局１０のカバレッジが大きいのに対して、ＧＭ固定基地局６およびスモールセル基地局１２のカバレッジは小さい。そこで、ＧＭ中継局３０は、ユーザ装置８のＣプレーン（control plane）の処理のためにマクロセル基地局１０と接続し、ユーザ装置８のＵプレーン（user plane）の処理のためにＧＭ固定基地局６またはスモールセル基地局１２と接続してもよい。ＧＭ中継局３０がＧＭ固定基地局６またはスモールセル基地局１２と通信できない時には、ＧＭ中継局３０はユーザ装置８のＣプレーンの処理のためにマクロセル基地局１０と接続してもよい。列車２内のユーザ装置８も、ユーザ装置８のＣプレーンの処理のためにマクロセル基地局１０と接続し、ユーザ装置８のＵプレーンの処理のためにＧＭ中継局３０と接続してもよい。

【0022】

マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２から送信された下りリンク信号の中継方法としては、ＧＭ中継局３０は、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２から受信した下りリンク信号を復号し、さらに車両内での下りリンクの信号形式で下りリンク信号を送信するＤＦリレーを使用してもよいし、信号形式を変えないＡＦリレーを使用してもよい。

【0023】

高周波数帯での伝搬損失を補って、ＧＭ固定基地局６およびＧＭアンテナセット２０からの電波の到達距離を延長するため、ＧＭ固定基地局６とＧＭアンテナセット２０の間の下りリンクおよび上りリンクの通信には、好ましくは、Massive MIMOが利用される。Massive MIMOは、多数の送信アンテナ素子によって電波を送信する技術であり、プリコーディング（precoding）を行うことにより、電波のビームの指向性および形状を制御することができる。ビームの形状を鋭くすることにより、電波の到達距離を延長することができる。また、ＧＭ固定基地局６とＧＭ中継局３０の協調によって、ビームの送信元はビームの受信先に向けて、ビームの方向を制御することができる。したがって、ＧＭ固定基地局６のセル６ａの範囲内では、列車２が移動していても、ＧＭ固定基地局６は、各車両に搭載されたＧＭアンテナセット２０に向けてビームを放出することができ、ＧＭアンテナセット２０はＧＭ固定基地局６に向けてビームを放出することができる。また、MIMOの複数ストリーム送信および高周波数帯での広い帯域幅（例えば、200 MHz以上）の利用により、高速なデータ通信が実現される。

【0024】

ＧＭ固定基地局６は、例えば1024の送受信アンテナ素子を有する。ＧＭ固定基地局６のアンテナ素子数と列車２のアンテナ素子数は、異なってもよいが好ましくは同じである。したがって、列車２は全車両で1024の送受信アンテナ素子を有する。例えば、列車２が１６車両を有する場合には、各車両のＧＭアンテナセット２０は64の送受信アンテナ素子を有するのが好ましい。このように、複数の車両に送受信アンテナ素子を分散することにより、空間ダイバーシティ効果を高めることができる。但し、列車２に１つのＧＭアンテナセット２０を設置し、費用を削減してもよい。この場合には、ＧＭアンテナセット２０は、好ましくは1024の送受信アンテナ素子を有する。

【0025】

列車２には、マクロセル基地局１０との通信のための１つのアンテナセット２４、およびスモールセル基地局１２との通信のための１つのアンテナセット２６が設けられている。しかし、空間ダイバーシティ効果を高めるため、複数のアンテナセット２４および複数のアンテナセット２６を列車２に設けてもよい。

【0026】

図３を参照し、ＧＭの課題を説明する。図３に示すように、ＧＭ固定基地局６の近傍に列車２があっても、ＧＭ固定基地局６と列車２の車両の間に障害物２９（例えば、建物、架線、壁、電柱、他の乗物）がある時には、ＧＭ固定基地局６とその車両のＧＭアンテナセット２０の間の電波の伝搬が悪化し、この結果、ＧＭ中継局３０を介するユーザ装置８とＧＭ固定基地局６の通信品質が劣化する。場合によっては、車両内のユーザ装置８に対する通信が途絶する。列車２がセル６ａに進入すると、ＧＭ固定基地局６がＧＭアンテナセット２０に見通し内通信（line-of-sight communication）を行うように、通常、セル６ａには大きな建物は配置されないと想定される。しかし、列車２は他の列車とすれ違うことがある。

【0027】

実施の形態
そこで、本発明に係る実施の形態は、ＧＭ固定基地局６と乗物に設けられたＧＭ中継局３０の間の電波の伝搬状態が悪くても、乗物内のユーザ装置８に対する通信品質を向上させる。図４は、本発明の実施の形態に係るＧＭの課題の解決策の概略を示す。ＧＭの基本的なシステム構成は、図１および図２に示された構成と同じである。図４において、既に説明した構成要素を示すために同一の符号が使用されており、実施の形態に係るＧＭ中継局３０以外のこれらの構成要素については詳細には説明しない。図２と異なり、図４ではケーブル２８が示されていないが、実施の形態のＧＭ中継局３０にケーブル２８を接続してもよい。

【0028】

実施の形態に係るＧＭ中継局３０では、列車２内の複数のユーザ装置８のうち少なくとも一部の複数のユーザ装置８から、ＧＭ固定基地局６（またはマクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２）が送信した下りリンク無線信号を示す補助的無線信号を車内アンテナセット２２が受信する。つまり、列車２内の複数のユーザ装置８は、いずれかの固定基地局から受信した下りリンク無線信号を、矢印Ｂで示すように、ＧＭ中継局３０に転送する。

【0029】

ＧＭ中継局３０は、補助的信号の総合受信結果内で、列車２内のいずれかのユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出を試行し、検出された乗物内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号を車内アンテナセット２２によって、矢印Ｃで示すように、当該ユーザ装置８に送信する。このように、ＧＭ中継局３０は、複数のユーザ装置８をＧＭ中継局３０の下りリンク用の複数の受信アンテナの代わりとして使用し、ＧＭ固定基地局６（またはマクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２）が送信した下りリンク無線信号を受信することができる。

【0030】

ＧＭ固定基地局６の近傍に列車２があって、ＧＭ固定基地局６と列車２の車両の間に障害物２９がある時には、ＧＭ固定基地局６とその車両のＧＭアンテナセット２０の間の電波の伝搬が悪化するが、障害物２９による散乱波が、矢印Ａで示すように、列車２内のユーザ装置８に到達する。ＧＭ固定基地局６の近傍に列車２がある場合、一般的には、ＧＭアンテナセット２０で受信されるＧＭ固定基地局６からの電波が強い時には、ユーザ装置８で受信されるＧＭ固定基地局６からの電波は弱く、ＧＭアンテナセット２０で受信されるＧＭ固定基地局６からの電波が弱い時には、ユーザ装置８で受信されるＧＭ固定基地局６からの電波は強い。とはいえ、ユーザ装置８でのＧＭ固定基地局６からの散乱波の受信品質は、ユーザ装置８が下りリンク無線信号を復号することができるほど良好ではない。しかし、複数のユーザ装置８から収集された補助的信号（矢印Ｂ）は、列車２内では一般に複数のユーザ装置８が離れているため、ＧＭ中継局３０に空間ダイバーシティ効果をもたらす。ＧＭ中継局３０は複数のユーザ装置８から収集された補助的信号の総合受信結果内で列車２内のいずれかのユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号を検出することができる。

【0031】

障害物２９が大きい場合には、ＧＭ固定基地局６からの電波がＧＭアンテナセット２０だけでなく、列車２内のユーザ装置８にも到達しないことがありうる。しかし、その場合でも、ユーザ装置８はマクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２から電波を受信できることがある。ユーザ装置８は、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２から受信した下りリンク無線信号を示す補助的無線信号を送信してよい。たとえマクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２からの電波が弱く、ユーザ装置８が受信した下りリンク無線信号を復号することができなくても、ＧＭ中継局３０は複数のユーザ装置８から収集された補助的信号の総合受信結果内で列車２内のいずれかのユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号を検出することができる。

【0032】

したがって、ＧＭ固定基地局６と車両２ａに設けられたＧＭ中継局３０の間の電波の伝搬状態が悪く、ＧＭアンテナセット２０によるＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号の受信品質が悪くても、ＧＭ中継局３０は列車２内のユーザ装置８に対する通信品質を向上することができる。

【0033】

この実施の形態に係るＧＭ中継局３０は、下りリンク通信に関しては、以下の３つのモードを使用することができる。
１．ＧＭモードでは、ＧＭ中継局３０は、ＧＭ固定基地局６から受信した下りリンク無線信号のみに由来する下りリンク無線信号を宛先のユーザ装置８に送信する。ＧＭ中継局３０は、ユーザ装置８に補助的信号の送信を要請せず、補助的信号の総合受信結果を使用しない。

【0034】

２．端末収集モードでは、ＧＭ中継局３０は、ユーザ装置８に補助的信号の送信を要請し、ユーザ装置８からの補助的信号の総合受信結果のみを使用して、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出を試行し、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号が検出されれば、その下りリンク無線信号を当該ユーザ装置８に送信する。ＧＭ中継局３０は、ＧＭ固定基地局６から下りリンク無線信号を受信できても、受信した下りリンク無線信号を使用しない。好ましくは、ユーザ装置８は同期して補助的信号を送信し、ＧＭ中継局３０は補助的信号の合成波を受信する。ユーザ装置８からの補助的信号の総合受信結果とは、これらの補助的信号の合成波のＧＭ中継局３０での解析結果である。

【0035】

３．複合受信モードでは、ＧＭ中継局３０は、ユーザ装置８に補助的信号の送信を要請し、ユーザ装置８からの補助的信号の総合受信結果とＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号の受信結果を使用し、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出を試行し、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号が検出されれば、その下りリンク無線信号を当該ユーザ装置８に送信する。好ましくは、ユーザ装置８は同期して補助的信号を送信し、ＧＭ中継局３０は補助的信号の合成波を受信し、ＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号を補助的信号の合成波と同期した形式で分析し、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出を試行する。

【0036】

複合受信モードでは、ＧＭ中継局３０は、ＧＭ固定基地局６からの電波とユーザ装置８からの電波を使用する。列車２内では一般に複数のユーザ装置８が離れていることに加え、ユーザ装置８はＧＭアンテナセット２０から離れているため、空間ダイバーシティ効果が得られる。

【0037】

補助的信号の送信を要請されると、ユーザ装置８は、いずれかの固定無線基地局から受信した下りリンク無線信号を復号せずに、車両内で使用される上りリンク無線信号の形式で補助的信号として送信する。但し、好ましくは、通常の上りリンク無線信号とは区別される形式を補助的信号は有する。

【0038】

図５に示すように、ＧＭ中継局３０は、ＧＭ通信部３２、マクロセル通信部３４、スモールセル通信部３６、乗物内通信部３８、通信制御部４０、品質測定部４８、および品質測定部５０を有する。ＧＭ通信部３２はＧＭアンテナセット２０を用いてＧＭ固定基地局６と通信するための通信インタフェースである。マクロセル通信部３４はアンテナセット２４を用いてマクロセル基地局１０と通信するための通信インタフェースである。スモールセル通信部３６はアンテナセット２６を用いてスモールセル基地局１２と通信するための通信インタフェースである。乗物内通信部３８は車内アンテナセット２２を用いて列車２内のユーザ装置８と通信するための通信インタフェースである。

【0039】

ＧＭ通信部３２、マクロセル通信部３４、およびスモールセル通信部３６は、それぞれ対応する固定基地局から下りリンク無線信号を受信する第１の無線受信部として機能する。乗物内通信部３８は、列車２内の複数のユーザ装置８から上りリンク無線信号を受信する第２の無線受信部として機能する。

【0040】

また、乗物内通信部３８は、第１の無線受信部で受信された固定基地局からの下りリンク無線信号に由来する下りリンク無線信号を列車２内の宛先のユーザ装置８に送信する第１の無線送信部として機能する。ＧＭ通信部３２、マクロセル通信部３４、およびスモールセル通信部３６は、第２の無線受信部で受信された複数のユーザ装置８からの上りリンク無線信号に由来する上りリンク無線信号を固定基地局に送信する第２の無線送信部として機能する。

【0041】

また、乗物内通信部３８は、列車２内の複数のユーザ装置８のうち、ＧＭ中継局３０の要請に応じて補助的信号を送信する少なくとも一部の複数のユーザ装置８から、固定基地局（ＧＭ固定基地局６、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２）が送信した下りリンク無線信号を示す補助的無線信号を受信する。

【0042】

品質測定部（第１の品質測定部）４８は、ＧＭ通信部３２で受信されるＧＭ固定基地局６からの電波の品質を測定する。「品質」としては、参照信号受信電力（Reference Signal Received Power，ＲＳＲＰ）、参照信号受信品質（Reference Signal Received Quality，ＲＳＲＱ）、またはその他の品質の指標であってよい。

【0043】

通信制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、信号検出部４２、モード制御部４４、およびユーザ装置決定部４６を有する。信号検出部４２、モード制御部４４、およびユーザ装置決定部４６は、通信制御部４０が図示しない記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することにより実現される機能ブロックである。

【0044】

信号検出部４２は、ユーザ装置８から受信された補助的信号の総合受信結果を用いて、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出を試行する。複合受信モードでは、信号検出部４２は、ユーザ装置８からの補助的信号の総合受信結果とＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号の受信結果を使用し、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出を試行する。信号検出部４２で検出された乗物内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号を、乗物内通信部３８は当該ユーザ装置８に送信する。

【0045】

総合受信結果を用いる列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出には、たとえば、逐次干渉キャンセル（successive interference cancellation（SIC））、最尤検出法（maximum likelihood detection（MLD））などを利用することができる。

【0046】

品質測定部４８で測定されるＧＭ固定基地局６からの電波の品質に基づいて、モード制御部４４は、ＧＭ中継局３０が上記のＧＭモード、端末収集モード、および複合受信モードのいずれで動作するかを決定する。モード制御部４４が端末収集モードまたは複合受信モードを決定すると、ユーザ装置決定部４６は、列車２内の複数のユーザ装置８のうち、補助的信号を送信すべき複数のユーザ装置８を決定し、決定されたユーザ装置８に補助的信号を送信するように要請するための送信要請信号を乗物内通信部３８によって送信する。

【0047】

品質測定部（第２の品質測定部）５０は、乗物内通信部３８で受信されるユーザ装置８からの補助的信号の電波の品質を測定する。「品質」としては、参照信号受信電力、参照信号受信品質、ビットエラーレート、ブロックエラーレートまたはその他の品質の指標であってよい。ユーザ装置決定部４６は、補助的信号の電波の品質が閾値より低い場合には、過去に決定されたユーザ装置８と異なるユーザ装置８、または過去に決定されたユーザ装置８に加えた他のユーザ装置８を、補助的信号を送信すべきユーザ装置８として決定し、決定されたユーザ装置８に補助的信号を送信するように要請するための送信要請信号を乗物内通信部３８によって送信する。

【0048】

ユーザ装置決定部４６による補助的信号を送信すべきユーザ装置８の決定の手法を説明する。ＧＭ中継局３０の通信制御部４０は、列車２内のユーザ装置８から送信されるチャネル状態情報（ＣＳＩ）およびユーザ装置８の識別子を認識しており、列車２内に存在し、ＧＭ中継局３０と通信することができる状態にあり、補助的信号を送信する機能を有するユーザ装置８、すなわちＧＭ中継局３０が補助的信号を収集すべきユーザ装置８を認識している。ＧＭ中継局３０が補助的信号を収集すべきユーザ装置８の条件は、下記の通りである
１）ユーザ装置８が列車２内に存在すること、
２）ユーザ装置８が電源オンであり、通信モードであること、
３）ＧＭ中継局３０でのユーザ装置８からの受信品質が十分高いこと、
４）特定のユーザ装置８のみがＧＭ中継局３０と通信する機能を持つ場合には、ユーザ装置８がＧＭ中継局３０と通信する機能を持つこと、
５）特定のユーザ装置８のみが補助的信号を送信する機能を持つ場合には、ユーザ装置８が補助的信号を送信する機能を持つこと。

【0049】

ユーザ装置決定部４６は、これらの条件を満たすユーザ装置８のすべてを、補助的信号を送信すべきユーザ装置８として決定してもよい。補助的信号の送信はユーザ装置８の処理負担および電力消費を増加させるので、ユーザ装置決定部４６は、これらの条件を満たすユーザ装置８の一部を補助的信号を送信すべきユーザ装置８として選択してもよい。ユーザ装置決定部４６は、補助的信号を送信すべきユーザ装置８の数の最大限度と最小限度を限定してもよい。

【0050】

ユーザ装置決定部４６がユーザ装置８の一部を選択する場合、その選択の基準としては、例えば、下記が考えられる。
１）ユーザ装置決定部４６は、ランダムに補助的信号を送信すべきユーザ装置８を選択してもよい。

【0051】

２）ユーザ装置決定部４６は、各車両内のユーザ装置８の位置に応じて、補助的信号を送信すべきユーザ装置８を選択してもよい。例えば、図６に示す車両内の列車進行方向右側のユーザ装置８Ｒを選択してもよいし、左側のユーザ装置８Ｌを選択してもよい。ユーザ装置８の位置が車両内の右か左かは、例えば、ユーザ装置８からの上りリンク無線信号の強度またはＣＱＩによって判断される。車両内の車内アンテナセット２２が車両の右側にあれば、右側のユーザ装置８Ｒからの上りリンク無線信号は、左側のユーザ装置８Ｌからの上りリンク無線信号よりも強いし、右側のユーザ装置８Ｒが報告するＣＱＩは左側のユーザ装置８Ｌが報告するＣＱＩより良好である。また、列車２の付近のマクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２からの下りリンク無線信号の強さをユーザ装置８がＧＭ中継局３０に通知することによって、ユーザ装置決定部４６は、車両内のユーザ装置８の位置を判断することもできる。マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２が列車２の右側にあれば、右側のユーザ装置８Ｒがマクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２から受信する下りリンク無線信号は、左側のユーザ装置８Ｌがマクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２から受信する下りリンク無線信号よりも強い。

【0052】

３）ユーザ装置決定部４６は、ＣＱＩが良好な（ある閾値より高い）ユーザ装置８を選択してもよい。
４）ユーザ装置決定部４６は、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２から受信する下りリンク無線信号が強い（ある閾値より高い）ユーザ装置８を選択してもよい。
上記の手法を組み合わせてもよい。

【0053】

上記のように、品質測定部５０で測定される補助的信号の電波の品質が閾値より低い場合には、ユーザ装置決定部４６は、過去に決定されたユーザ装置８と異なるユーザ装置８、または過去に決定されたユーザ装置８に加えた他のユーザ装置８を、補助的信号を送信すべきユーザ装置８として決定する。

【0054】

図７および図８で構成されるフローチャートを参照し、ＧＭ中継局３０の処理の例を説明する。この処理は、ＧＭ中継局３０がＧＭのカバレッジエリアに進入すると開始する。ＧＭのカバレッジエリアとは、少なくとも１つのＧＭ固定基地局６のセル６ａから構成される。複数のセル６ａが隙間なく連続していれば、ＧＭのカバレッジエリアはそれらの複数のセル６ａから構成される。ＧＭのカバレッジエリアにＧＭ中継局３０が進入したか否かは、例えば、列車の時刻表、ＧＭ固定基地局６からの信号の強さ、ＧＭ固定基地局６からのカバレッジエリアを示す特別な信号などによって判断することができる。

【0055】

ステップＳ１で、モード制御部４４は、品質測定部４８で測定されるＧＭ固定基地局６からの電波の品質Ｑが第１の閾値Ｑ_TH1より高いか否か判断する。ステップＳ１の判断が肯定的な場合、モード制御部４４は、信号検出部４２および乗物内通信部３８をＧＭモードになるように制御する。ＧＭモードは、ステップＳ２およびステップＳ３により構成される。ステップＳ２で、信号検出部４２は、ＧＭ通信部３２で受信されたＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号に、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号があるか否か判断する。ステップＳ２の判断が肯定的な場合、乗物内通信部３８は、ＧＭ通信部３２で受信されたＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号に由来する下りリンク無線信号を宛先のユーザ装置８に送信する（ステップＳ３）。

【0056】

ＧＭモードでは、ＧＭ中継局３０は、ユーザ装置８に補助的信号の送信を要請せず、補助的信号を受信することもない。したがって、ＧＭ中継局３０は、補助的信号の総合受信結果内で、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出を試行しない。

【0057】

ステップＳ４で、通信制御部４０は、ＧＭのカバレッジエリアをＧＭ中継局３０が通過したか否か判断する。ＧＭのカバレッジエリアをＧＭ中継局３０が通過したか否かは、例えば、列車の時刻表、ＧＭ固定基地局６からの信号の強さ、ＧＭ固定基地局６からのカバレッジエリアを示す特別な信号などによって判断することができる。ステップＳ４の判断が肯定的な場合、処理は終了する。ステップＳ４の判断が否定的な場合、処理はステップＳ１に戻る。

【0058】

ＧＭ中継局３０は、現在のＧＭ固定基地局６から他のＧＭ固定基地局６への接続を切り替えてゆく機能を有しており、図７および図８には図示しないが、このような接続の切り替えに必要な工程を通信制御部４０は実行する。ＧＭのカバレッジエリアが複数のセル６ａから構成されていれば、ＧＭ中継局３０は現在のＧＭ固定基地局６から他のＧＭ固定基地局６への接続を実行する。

【0059】

ステップＳ１の判断が否定的な場合、処理はステップＳ６に進む。ステップＳ６で、モード制御部４４は、品質測定部４８で測定されるＧＭ固定基地局６からの電波の品質Ｑが第２の閾値Ｑ_TH2より高いか否か判断する。第２の閾値Ｑ_TH2は第１の閾値Ｑ_TH1よりも低い。ステップＳ６の判断が否定的な場合、モード制御部４４は、信号検出部４２および乗物内通信部３８を端末収集モードになるように制御する。端末収集モードは、ステップＳ７〜ステップＳ１５により構成される。

【0060】

ステップＳ７で、通信制御部４０は、補助的信号を収集するユーザ装置８の決定回数ｍが閾値ｍ_THより高いか否か判断する。ステップＳ７の判断が否定的な場合、処理はステップＳ８に進み、ｍを１インクリメントする。ｍの初期値はゼロである。

【0061】

ステップＳ９で、ユーザ装置決定部４６は、決定回数ｍに応じて、補助的信号を収集するユーザ装置８の選択基準を決定する。例えば、ユーザ装置決定部４６は、決定回数ｍが１であれば、ユーザ装置８が車両の右側にあることを選択基準とし、決定回数ｍが２であればユーザ装置８が車両の左側にあることを選択基準とし、決定回数ｍが３であればすべてのユーザ装置８を選択するようにしてもよい。あるいは、ユーザ装置決定部４６は、決定回数ｍが１であれば、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２からユーザ装置８が受信する下りリンク無線信号が閾値Ｓ_TH1より強いことを選択基準とし、決定回数ｍが２であれば、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２からユーザ装置８が受信する下りリンク無線信号が閾値Ｓ_TH2より強いことを選択基準とし（Ｓ_TH2＜Ｓ_TH1）、決定回数ｍが３であれば、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２からユーザ装置８が受信する下りリンク無線信号が閾値Ｓ_TH3より高いことを選択基準とし（Ｓ_TH3＜Ｓ_TH2）、徐々にユーザ装置８を増やしてもよい。

【0062】

ステップＳ１０で、ユーザ装置決定部４６は、選択基準に該当するユーザ装置８があるか否か判断する。より具体的には、選択基準に該当するユーザ装置８の数が最小限度（例えば２）以上であるか否か判断する。ステップＳ１０の判断が否定的な場合、処理はステップＳ７に戻る。ステップＳ１０の判断が肯定的な場合、処理はステップＳ１１に進み、ユーザ装置決定部４６は、選択基準に該当するユーザ装置８に補助的信号を送信するように要請するための送信要請信号を乗物内通信部３８によって送信する。選択基準に該当するユーザ装置８の数が最大限度より多い場合には、ユーザ装置決定部４６は、最大限度までの数のユーザ装置８に送信要請信号を送信してもよい。

【0063】

ステップＳ１２で、通信制御部４０は、送信要請信号の宛先のユーザ装置８から補助的信号を受信する。ステップＳ１３で、通信制御部４０は、品質測定部５０で測定された補助的信号の電波の品質が第３の閾値Ｑ_TH3より高いか否か判断する。ステップＳ１３の判断が否定的な場合、処理はステップＳ７に戻る。

【0064】

ステップＳ１３の判断が肯定的な場合、信号検出部４２は、ユーザ装置８からの補助的信号の総合受信結果のみを使用して、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出を試行する。ステップＳ１４で、信号検出部４２は、補助的信号の総合受信結果内に、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号があるか否か判断する。ステップＳ１４の判断が肯定的な場合、乗物内通信部３８は、補助的信号の総合受信結果に由来する下りリンク無線信号を宛先のユーザ装置８に送信する（ステップＳ１５）。

【0065】

端末収集モードでは、ＧＭアンテナセット２０がＧＭ固定基地局６から下りリンク無線信号を受信できても、信号検出部４２は受信した下りリンク無線信号を使用しない。端末収集モードは、ＧＭ固定基地局６からの電波の品質Ｑが第１の閾値Ｑ_TH1よりも低い第２の閾値Ｑ_TH2より低い場合、つまり極めて劣悪な場合に発動される。このような場合には、ＧＭ固定基地局６からの電波がＧＭアンテナセット２０だけでなく、列車２内のユーザ装置８にも到達しないことがありうる。したがって、端末受信モードでは、ユーザ装置８が送信する補助的信号は、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２からユーザ装置８が受信した下りリンク無線信号を示すことが多いと考えられる。したがって、ステップＳ９では、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２からユーザ装置８が受信する下りリンク無線信号の強さを、補助的信号を収集するためのユーザ装置８の選択基準にするのが好ましい。

【0066】

ステップＳ６の判断が肯定的な場合、モード制御部４４は、信号検出部４２および乗物内通信部３８を複合受信モードになるように制御する。複合受信モードは、ステップＳ１７〜ステップＳ２５により構成される。

【0067】

ステップＳ１７で、通信制御部４０は、補助的信号を収集するユーザ装置８の決定回数ｍが閾値ｍ_THより高いか否か判断する。ステップＳ１７の判断が否定的な場合、処理はステップＳ１８に進み、ｍを１インクリメントする。ｍの初期値はゼロである。

【0068】

ステップＳ１９で、ユーザ装置決定部４６は、決定回数ｍに応じて、補助的信号を収集するユーザ装置８の選択基準を決定する。例えば、ユーザ装置決定部４６は、決定回数ｍが１であれば、ユーザ装置８が車両の右側にあることを選択基準とし、決定回数ｍが２であればユーザ装置８が車両の左側にあることを選択基準とし、決定回数ｍが３であればすべてのユーザ装置８を選択するようにしてもよい。あるいは、ユーザ装置決定部４６は、決定回数ｍが１であれば、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２からユーザ装置８が受信する下りリンク無線信号が閾値Ｓ_TH1より強いことを選択基準とし、決定回数ｍが２であれば、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２からユーザ装置８が受信する下りリンク無線信号が閾値Ｓ_TH2より強いことを選択基準とし（Ｓ_TH2＜Ｓ_TH1）、決定回数ｍが３であれば、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２からユーザ装置８が受信する下りリンク無線信号が閾値Ｓ_TH3より高いことを選択基準とし（Ｓ_TH3＜Ｓ_TH2）、徐々にユーザ装置８を増やしてもよい。

【0069】

ステップＳ２０で、ユーザ装置決定部４６は、選択基準に該当するユーザ装置８があるか否か判断する。より具体的には、選択基準に該当するユーザ装置８の数が最小限度（例えば２）以上であるか否か判断する。ステップＳ２０の判断が否定的な場合、処理はステップＳ１７に戻る。ステップＳ２０の判断が肯定的な場合、処理はステップＳ２１に進み、ユーザ装置決定部４６は、選択基準に該当するユーザ装置８に補助的信号を送信するように要請するための送信要請信号を乗物内通信部３８によって送信する。選択基準に該当するユーザ装置８の数が最大限度より多い場合には、ユーザ装置決定部４６は、最大限度までの数のユーザ装置８に送信要請信号を送信してもよい。

【0070】

ステップＳ２２で、通信制御部４０は、送信要請信号の宛先のユーザ装置８から補助的信号を受信する。ステップＳ２３で、通信制御部４０は、品質測定部５０で測定された補助的信号の電波の品質が第３の閾値Ｑ_TH3より高いか否か判断する。ステップＳ２３の判断が否定的な場合、処理はステップＳ１７に戻る。

【0071】

ステップＳ２３の判断が肯定的な場合、信号検出部４２は、ＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号の受信結果とユーザ装置８からの補助的信号の総合受信結果を使用して、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出を試行する。ステップＳ２４で、信号検出部４２は、ＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号の受信結果と補助的信号の総合受信結果内に、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号があるか否か判断する。ステップＳ２４の判断が肯定的な場合、乗物内通信部３８は、ＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号の受信結果と補助的信号の総合受信結果に由来する下りリンク無線信号を宛先のユーザ装置８に送信する（ステップＳ２５）。

【0072】

複合受信モードでは、ユーザ装置８が送信する補助的信号は、マクロセル基地局１０またはスモールセル基地局１２からユーザ装置８が受信した下りリンク無線信号を示すこともあり、マクロセル基地局１０からユーザ装置８が受信した下りリンク無線信号を示すこともあると考えられる。

【0073】

以上のように、この実施の形態では、ＧＭ固定基地局６からの電波の品質Ｑが第１の閾値Ｑ_TH1より高い場合（良好である場合）には、ＧＭモードが使用されて、ＧＭ中継局３０は、ユーザ装置８からの補助的信号を使用せずに、ＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号に由来する下りリンク無線信号を乗物内通信部３８が宛先のユーザ装置８に送信する。一方、ＧＭ固定基地局６からの電波の品質Ｑが第１の閾値Ｑ_TH1より低い場合には、ユーザ装置８からの補助的信号の受信結果内での下りリンク無線信号の検出を試行し、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号が信号検出部４２で検出されれば、その下りリンク無線信号を乗物内通信部３８は当該ユーザ装置８に送信する。したがって、ＧＭ固定基地局６と車両２ａに設けられたＧＭ中継局３０の間の電波の伝搬状態が悪く、ＧＭアンテナセット２０によるＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号の受信品質が悪くても、ＧＭ中継局３０は列車２内のユーザ装置８に対する通信品質を向上することができる。

【0074】

また、この実施の形態では、ＧＭ固定基地局６からの電波の品質Ｑが第１の閾値Ｑ_TH1より低く、第１の閾値Ｑ_TH1より低い第２の閾値Ｑ_TH2より高い場合には、複合受信モードが使用されて、ＧＭ中継局３０は、ユーザ装置８に補助的信号の送信を要請し、ユーザ装置８からの補助的信号の総合受信結果とＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号の受信結果を使用し、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出を試行し、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号が検出されれば、その下りリンク無線信号を当該ユーザ装置８に送信する。複合受信モードにより、ユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出精度が向上する。ＧＭ固定基地局６からの電波の品質Ｑが第２の閾値Ｑ_TH2より低い場合（非常に低い場合）には、端末収集モードが使用されて、ＧＭ中継局３０は、ユーザ装置８に補助的信号の送信を要請し、ユーザ装置８からの補助的信号の総合受信結果のみを使用して、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出を試行し、列車２内のユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号が検出されれば、その下りリンク無線信号を当該ユーザ装置８に送信する。端末収集モードにより、ユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出精度が向上する。

【0075】

さらに、この実施の形態では、ＧＭ中継局３０は、列車２内の複数のユーザ装置８のうち、補助的信号を送信すべき複数のユーザ装置８を決定するユーザ装置決定部４６を備え、
ユーザ装置決定部４６で決定された複数のユーザ８に補助的信号を送信するように要請するための送信要請信号を送信する。したがって、列車２内のすべてのユーザ８が補助的信号を送信する必要はなく、ユーザ装置８の処理負担および電力消費を増加させる補助的信号を送信するユーザ８が限定される。

【0076】

ユーザ装置決定部４６は、複合受信モードおよび端末収集モードにおいて、補助的信号の電波の品質が第３の閾値Ｑ_TH3より低い場合には、補助的信号を収集するための選択基準を変更し、過去に決定されたユーザ装置８、または過去に決定されたユーザ装置８に加えた他のユーザ装置８と異なるユーザ装置８を、補助的信号を送信すべきユーザ装置８として決定する。したがって、ユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号の検出精度を向上させることができる。選択基準の変更後は、列車２内のすべてのユーザ８に補助的信号を送信するように要請するための送信要請信号を送信してもよい。

【0077】

変形
上記の実施の形態において、下りリンク無線信号を受信した少なくとも１つのユーザ装置８が信号の誤りを検出した場合には、ユーザ装置８は再送要求をＧＭ中継局３０に送信する。少なくとも１つのユーザ装置８から再送要求を受信すると、ＧＭ中継局３０のモード制御部４４は、ＨＡＲＱ（hybrid automatic repeat request）のために、まずＧＭモードを発動して、ＧＭ固定基地局６から受信した過去の下りリンク無線信号に由来する再送要求を送信した当該ユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号がＧＭ中継局３０に蓄積されているか否かをチェックし、その下りリンク無線信号が蓄積されていればその下りリンク無線信号を乗物内通信部３８によりユーザ装置８に送信する。

【0078】

ＧＭ固定基地局６とＧＭ中継局３０の間の伝搬状態が悪かったために、ＧＭ中継局３０に当該ユーザ装置８宛ての下りリンク無線信号が蓄積されていない場合には、モード制御部４４は、端末収集モードまたは複合受信モードを発動して、ユーザ装置８に過去の下りリンク無線信号を示す補助的信号の送信を要請する。モード制御部４４は、ユーザ装置８からの補助的信号の総合受信結果（または補助的信号の総合受信結果とＧＭ固定基地局６からの下りリンク無線信号の受信結果）を使用して、再送要求を送信したユーザ装置８宛ての過去の下りリンク無線信号の検出を試行し、当該ユーザ装置８宛ての過去の下りリンク無線信号が検出されれば、その下りリンク無線信号を当該ユーザ装置８に送信する。それでも、当該ユーザ装置８宛ての過去の下りリンク無線信号が検出されなければ、通信制御部４０は、ＧＭ固定基地局６に再送を要求する。

【0079】

この変形は、ＧＭ固定基地局６からの電波の品質Ｑに応じてモードが決定される上記の実施の形態とは無関係に実行してもよい。

【0080】

上記の実施の形態では、乗物は鉄道列車であるが、本発明は一両編成の鉄道車両（単一の車両）、バス、船舶、飛行機など、その他の乗物にも、適用することができる。

【0081】

ＧＭ中継局３０において、ＣＰＵが実行する各機能は、ＣＰＵの代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばFPGA（Field Programmable Gate Array），DSP（Digital Signal Processor）等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。

【符号の説明】

【0082】

２ 列車（乗物）、４ 軌道、６ ＧＭ固定基地局（固定基地局）、８ ユーザ装置、１０ マクロセル基地局（固定基地局）、１２ スモールセル基地局（固定基地局）、２０ ＧＭアンテナセット、２２ 車内アンテナセット、２４ アンテナセット、２６ アンテナセット、２８ ケーブル、２９ 障害物、３０ ＧＭ中継局、３２ ＧＭ通信部（第１の無線受信部）、３４ マクロセル通信部（第１の無線受信部）、３６ スモールセル通信部（第１の無線受信部、第２の無線送信部）、３８ 乗物内通信部（第２の無線受信部、第１の無線送信部）、４０ 通信制御部、４２ 信号検出部、４４ モード制御部、４６ ユーザ装置決定部、４８ 品質測定部（第１の品質測定部）、５０ 品質測定部（第２の品質測定部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】