ホーム > 特許ランキング > トヨタ自動車株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ トヨタ自動車株式会社の特許一覧 ▶ 独立行政法人情報通信研究機構の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023051437
(43)【公開日】2023-04-11
(54)【発明の名称】通信システム、基地局、端末、および通信方法
(51)【国際特許分類】
H04W 88/04 20090101AFI20230404BHJP
H04W 40/02 20090101ALI20230404BHJP
H04W 52/04 20090101ALI20230404BHJP
H04J 99/00 20090101ALI20230404BHJP
【ＦＩ】
H04W88/04
H04W40/02
H04W52/04
H04J99/00 100
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021162104
(22)【出願日】2021-09-30
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】301022471
【氏名又は名称】国立研究開発法人情報通信研究機構
(74)【代理人】
【識別番号】110002860
【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】滝沢 賢一
(72)【発明者】
【氏名】森山 雅文
【テーマコード（参考）】
5K067
【Ｆターム（参考）】
5K067AA13
5K067EE02
5K067EE06
5K067EE10
5K067EE22
5K067GG08
(57)【要約】
【課題】非直交多元接続による無線通信ネットワークにおいて、伝搬損失が比較的高い環境で通信する端末の通信効率を改善する。
【解決手段】通信システムは、複数の端末が基地局に非直交多元接続される。本通信システムの複数の端末は、上り通信データを基地局に中継する中継端末と中継端末を介して基地局に上り通信データを送信する被中継端末とを含む。また、中継端末は、この中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに、被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを基地局に送信する。
【選択図】図３
【解決手段】通信システムは、複数の端末が基地局に非直交多元接続される。本通信システムの複数の端末は、上り通信データを基地局に中継する中継端末と中継端末を介して基地局に上り通信データを送信する被中継端末とを含む。また、中継端末は、この中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに、被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを基地局に送信する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の端末が基地局に非直交多元接続される通信システムであって、
前記複数の端末は、上り通信データを前記基地局に中継する中継端末と前記中継端末を介して前記基地局に上り通信データを送信する被中継端末とを含み、
前記中継端末は、前記中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに前記被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを前記基地局に送信する通信システム。
前記複数の端末は、上り通信データを前記基地局に中継する中継端末と前記中継端末を介して前記基地局に上り通信データを送信する被中継端末とを含み、
前記中継端末は、前記中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに前記被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを前記基地局に送信する通信システム。
【請求項2】
前記基地局は、前記複数の端末それぞれとの間の伝搬路の伝搬損失を取得し、前記伝搬路の伝搬損失が第１の基準値未満の端末を前記中継端末の候補とし、前記伝搬路の伝搬損失が前記第１の基準値より大きい第２の基準値以上の端末を前記被中継端末の候補とし、前記中継端末の候補と前記被中継端末の候補から前記中継端末と、前記被中継端末と、を選択する請求項１に記載の通信システム。
【請求項3】
前記基地局は、前記被中継端末の候補が前記中継端末の候補に中継されて前記基地局と通信するときの伝搬損失が、前記被中継端末の候補が前記中継端末の候補によって中継されないで前記基地局と通信するときの伝搬損失よりも第３の基準値以上改善する場合に、前記被中継端末の候補と前記中継端末の候補とを前記被中継端末と前記中継端末に選択する請求項２に記載の通信システム。
【請求項4】
前記中継端末は複数の前記被中継端末と非直交多元接続する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項5】
前記中継端末は、前記被中継端末からの上り通信データを中継するときに、前記中継端末で発生した上り通信データを送信するときの送信電力より少なくとも第４の基準値だけ小さい送信電力で前記被中継端末からの上り通信データを前記基地局に送信する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項6】
前記中継端末は、前記被中継端末の上り通信データの中継を完了する前に、前記中継端末で発生した上り通信データの送信が完了した場合には、前記被中継端末の上り通信データを送信するときの送信電力を増加させる請求項５に記載の通信システム。
【請求項7】
前記中継端末で中継される複数の前記被中継端末のうちのいずれかの被中継端末の上り通信データの中継が完了した場合には、前記中継端末は、前記中継が完了した前記被中継端末よりも低い送信電力が設定された被中継端末の上り通信データの中継における送信電力を増加させる請求項５または６に記載の通信システム。
【請求項8】
前記被中継端末は、基地局が提供するセル外に位置する端末を含む請求項１乃至７のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項9】
複数の端末が基地局に非直交多元接続される基地局であって、
前記複数の端末から、上り通信データを前記基地局に中継する中継端末と前記中継端末を介して前記基地局に上り通信データを送信する被中継端末とを選択することと、
前記中継端末から、前記中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに前記被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを受信することと、を実行する制御部を備える基地局。
前記複数の端末から、上り通信データを前記基地局に中継する中継端末と前記中継端末を介して前記基地局に上り通信データを送信する被中継端末とを選択することと、
前記中継端末から、前記中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに前記被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを受信することと、を実行する制御部を備える基地局。
【請求項10】
前記制御部は、前記複数の端末それぞれとの間の伝搬路の伝搬損失を取得し、前記伝搬路の伝搬損失が第１の基準値未満の端末を前記中継端末の候補とし、前記伝搬路の伝搬損
失が前記第１の基準値より大きい第２の基準値以上の端末を前記被中継端末の候補として、前記中継端末の候補と前記被中継端末の候補から前記中継端末と、前記被中継端末と、を選択する請求項９に記載の基地局。
失が前記第１の基準値より大きい第２の基準値以上の端末を前記被中継端末の候補として、前記中継端末の候補と前記被中継端末の候補から前記中継端末と、前記被中継端末と、を選択する請求項９に記載の基地局。
【請求項11】
前記制御部は、前記被中継端末の候補が前記中継端末の候補に中継されて前記基地局と通信するときの伝搬損失が、前記被中継端末の候補が前記中継端末の候補によって中継されないで前記基地局と通信するときの伝搬損失よりも第３の基準値以上改善する場合に、前記被中継端末の候補と前記中継端末の候補とを前記被中継端末と前記中継端末に選択する請求項１０に記載の基地局。
【請求項12】
前記制御部は、前記中継端末が前記被中継端末からの上り通信データを中継するときの送信電力として、前記中継端末で発生した上り通信データを送信するときの送信電力より少なくとも第４の基準値だけ小さい送信電力を前記中継端末に指示する請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項13】
前記制御部は、前記被中継端末の上り通信データの中継を完了する前に、前記中継端末で発生した上り通信データの送信が完了した場合には、前記中継端末に、前記被中継端末の上り通信データを送信するときの送信電力を増加させる請求項１２に記載の基地局。
【請求項14】
前記制御部は、前記中継端末で中継される複数の前記被中継端末のうちのいずれかの被中継端末の上り通信データの中継が完了した場合には、前記中継端末に、前記中継が完了した前記被中継端末よりも低い送信電力が設定された被中継端末の上り通信データの中継における送信電力を増加させる請求項１２または１３に記載の基地局。
【請求項15】
前記制御部は、前記中継端末に、基地局が提供するセル外に位置する端末を探索させ、探索できた端末からの通信データを中継させる請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項16】
複数の端末が基地局に非直交多元接続される通信システムにおける端末であって、
前記端末は、上り通信データを前記基地局に中継する中継端末または前記中継端末を介して前記基地局に上り通信データを送信する被中継端末として前記基地局と通信することと、
前記中継端末として通信するときには、前記中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに前記被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを前記基地局に送信することと、
を実行する制御部を備える端末。
前記端末は、上り通信データを前記基地局に中継する中継端末または前記中継端末を介して前記基地局に上り通信データを送信する被中継端末として前記基地局と通信することと、
前記中継端末として通信するときには、前記中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに前記被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを前記基地局に送信することと、
を実行する制御部を備える端末。
【請求項17】
複数の端末が基地局に非直交多元接続される、前記基地局の通信方法であって、
前記複数の端末から、上り通信データを前記基地局に中継する中継端末と前記中継端末を介して前記基地局に上り通信データを送信する被中継端末とを選択することと、
前記中継端末から、前記中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに前記被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを受信することと、を有する通信方法。
前記複数の端末から、上り通信データを前記基地局に中継する中継端末と前記中継端末を介して前記基地局に上り通信データを送信する被中継端末とを選択することと、
前記中継端末から、前記中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに前記被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを受信することと、を有する通信方法。
【請求項18】
前記複数の端末それぞれとの間の伝搬路の伝搬損失を取得し、前記伝搬路の伝搬損失が第１の基準値未満の端末を前記中継端末の候補とし、前記伝搬路の伝搬損失が前記第１の基準値より大きい第２の基準値以上の端末を前記被中継端末の候補とし、前記中継端末の候補と前記被中継端末の候補から前記中継端末と、前記被中継端末と、を選択することをさらに有する請求項１７に記載の通信方法。
【請求項19】
前記被中継端末の候補が前記中継端末の候補に中継されて前記基地局と通信するときの伝搬損失が、前記被中継端末の候補が前記中継端末の候補によって中継されないで前記基地局と通信するときの伝搬損失よりも第３の基準値以上改善する場合に、前記被中継端末の候補と前記中継端末の候補とを前記被中継端末と前記中継端末に選択することをさらに有する請求項１８に記載の通信方法。
【請求項20】
複数の端末が基地局に非直交多元接続される、前記端末の通信方法であって、
前記端末が、上り通信データを前記基地局に中継する中継端末または前記中継端末を介して前記基地局に上り通信データを送信する被中継端末として前記基地局と通信することと、
前記中継端末として通信するときには、中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに前記被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを前記基地局に送信することと、
を有する通信方法。
前記端末が、上り通信データを前記基地局に中継する中継端末または前記中継端末を介して前記基地局に上り通信データを送信する被中継端末として前記基地局と通信することと、
前記中継端末として通信するときには、中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに前記被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを前記基地局に送信することと、
を有する通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、通信システム、基地局、端末、および通信方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
低遅延と多数接続を両立させる無線アクセス技術が求められている。このうち、基地局に接続できる端末数を増加させることを目的として、無線信号の直交性が緩和された技術の利用が期待されている。この技術は、非直交多元接続（Ｎｏｎ－Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ
Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＮＯＭＡ）と呼ばれる。ところで、無線によるネットワークでは、基地局に接続できる複数の端末のうちの少なくとも一部の端末と基地局との間での伝搬損失が比較的高くなる場合が生じ得る。
Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＮＯＭＡ）と呼ばれる。ところで、無線によるネットワークでは、基地局に接続できる複数の端末のうちの少なくとも一部の端末と基地局との間での伝搬損失が比較的高くなる場合が生じ得る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】3GPP TR 38.830、Study on NR coverage enhancements (Release 17)、2020年12月
【非特許文献2】Ｍｏｒｉｙａｍａ，et al. “Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｎｏｖｅｌ Ｕｐ－Ｌｉｎｋ ＮＯＭＡ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＩｏＴ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｐｉｎｇ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ” ＩＥＩＣＥ ＴＲＡＮＳ． ＣＯＭＭＵＮ． Ａｕｇ． ２０１９ Ｖｏｌ．Ｅ１０２－Ｂ， Ｎｏ．８． ｐ.１４６７－１４７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示の実施の形態の課題は、非直交多元接続による無線通信ネットワークにおいて、伝搬損失が比較的高い環境で通信する端末の通信効率を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
開示の実施形態の１つの側面は、通信システム、基地局、無線端末、および通信方法によって例示される。本通信システムは、複数の端末が基地局に非直交多元接続される。本通信システムにおいて、複数の端末は、上り通信データを前記基地局に中継する中継端末と前記中継端末を介して前記基地局に上り通信データを送信する被中継端末とを含む。また、中継端末は、この中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに前記被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを前記基地局に送信する。ただし、開示の実施形態の他の側面は、この通信システムに含まれる基地局によっても例示される。また、開示の実施形態の他の側面は、この通信システムに含まれる端末によっても例示される。さらに、開示の実施形態の他の側面は、この通信システムに含まれる基地局における方法、または、端末おける方法によっても例示される。
【発明の効果】
【0006】
本情報処理装置によれば、非直交多元接続による無線通信ネットワークにおいて、伝搬損失が比較的高い環境で通信する端末の通信効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して、本実施形態の通信システム、基地局、端末、および通信方法を説明する。本通信システムでは、複数の端末が基地局に非直交多元接続される。また、複数の端末は、自端末以外からの上り通信データを基地局に中継する中継端末と中継端末を介して基地局に上り通信データを送信する被中継端末とを含む。そして、中継端末は、中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに上記被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを基地局に送信する。
【0009】
＜第１実施形態＞（システム構成）
図１は、第１実施形態の通信システム１００を例示する図である。通信システム１００は、基地局１と、基地局１が提供する無線ネットワークＲＮにアクセスして通信する装置Ａ、Ｂ、Ｃ等を含む。
図１は、第１実施形態の通信システム１００を例示する図である。通信システム１００は、基地局１と、基地局１が提供する無線ネットワークＲＮにアクセスして通信する装置Ａ、Ｂ、Ｃ等を含む。
【0010】
無線ネットワークＲＮは、例えば、Long Term Evolution（ＬＴＥ）、5th Generation Mobile Communication System（5Ｇ）、6th Generation Mobile Communication System（6Ｇ）等と呼ばれる通信ネットワークである。装置Ａ等は、例えば、無線ネットワークＲ
Ｎにアクセスする端末である。装置Ａ等は、携帯電話、スマートフォン、車載通信装置の
他、ドローン、工作機械、各種センサ等に搭載された通信装置である。
Ｎにアクセスする端末である。装置Ａ等は、携帯電話、スマートフォン、車載通信装置の
他、ドローン、工作機械、各種センサ等に搭載された通信装置である。
【0011】
装置Ａ等は、無線ネットワークＲＮにおいて非直交多元接続で基地局１に接続する。例えば、装置Ａ、Ｂ、Ｃ等のうち、複数の装置からの上り通信データが時間と周波数で定義される物理リソース上で重複して送信される。ただし、重複して送信される、複数の装置からの上り通信データそれぞれの基地局１における受信電力には、ある限度以上の差が存在する。すなわち、したがって、図１は、複数の端末が基地局に非直交多元接続される通信システム１００を例示すると言える。
【0012】
基地局１は、非直交多元接続で重複して受信される上り通信データに逐次型干渉キャンセラ（Successive Interference Canceller、SIC）の処理を繰り返す。これにより、基地局１は、複数の装置Ａ、Ｂ、Ｃ等のそれぞれから上り通信データを分離する。図1の例で
は、基地局１は、同じ周波数領域で同一のタイムスロットにおいて複数の装置Ａ、Ｂ、Ｃ等のそれぞれから上り通信データを受信する。ただし、装置Ａからの受信信号の受信電力が最大であり、装置Ｂからの受信信号の受信電力が２番目に大きく、装置Ｃからの受信信号の受信電力が最も小さいとする。
は、基地局１は、同じ周波数領域で同一のタイムスロットにおいて複数の装置Ａ、Ｂ、Ｃ等のそれぞれから上り通信データを受信する。ただし、装置Ａからの受信信号の受信電力が最大であり、装置Ｂからの受信信号の受信電力が２番目に大きく、装置Ｃからの受信信号の受信電力が最も小さいとする。
【0013】
基地局１は、まず、受信電力が最大の装置Ａからの信号をMinimum Mean Square Error
（ＭＭＳＥ）規範等の等化処理を行う。さらに、基地局１は、等化した信号から装置Ａからの受信データを復調し、復号する。基地局１は、復調し、復号した装置Ａからの受信データを基に、受信アンテナで受信される装置Ａからの信号のレプリカを生成する。基地局１は、上記重複して送信される上り通信データからレプリカを減算することで、装置Ａを除く装置Ｂ、Ｃ等から重複して受信される上り通信データを取得する。基地局１は、このような処理を繰り返すことで、複数の装置Ａ、Ｂ、Ｃ等のそれぞれからの上り通信データを分離する。なお、以下の実施形態では、複数の装置Ａ、Ｂ、Ｃ等を端末２と呼ぶ。以下の実施形態では、複数の装置Ａ、Ｂ、Ｃ等を端末２－１、２－２、２－３等と呼ぶ。また、端末２－１等を総称する場合には、端末２と呼ぶ。なお、端末２の数は、３台に限定される訳ではない。
（ＭＭＳＥ）規範等の等化処理を行う。さらに、基地局１は、等化した信号から装置Ａからの受信データを復調し、復号する。基地局１は、復調し、復号した装置Ａからの受信データを基に、受信アンテナで受信される装置Ａからの信号のレプリカを生成する。基地局１は、上記重複して送信される上り通信データからレプリカを減算することで、装置Ａを除く装置Ｂ、Ｃ等から重複して受信される上り通信データを取得する。基地局１は、このような処理を繰り返すことで、複数の装置Ａ、Ｂ、Ｃ等のそれぞれからの上り通信データを分離する。なお、以下の実施形態では、複数の装置Ａ、Ｂ、Ｃ等を端末２と呼ぶ。以下の実施形態では、複数の装置Ａ、Ｂ、Ｃ等を端末２－１、２－２、２－３等と呼ぶ。また、端末２－１等を総称する場合には、端末２と呼ぶ。なお、端末２の数は、３台に限定される訳ではない。
【0014】
図２は、本実施の形態の基地局１のハードウェア構成を例示する図である。基地局１は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、内部インターフェース１０３と、他の基地局等と通信するためのネットワークインターフェース１０４と、無線処理装置１０５とを有する。
【0015】
プロセッサ１０１はCentral Processing Unit（ＣＰＵ）、Microprocessor Unit（ＭＰＵ）とも呼ばれる。プロセッサ１０１は、単一のプロセッサに限定される訳ではなく、マルチプロセッサ構成であってもよい。また、プロセッサ１０１は単一のソケットで接続される単一の物理ＣＰＵがマルチコア構成を有していても良い。さらにまた、プロセッサ１０１は、Digital Signal Processor（ＤＳＰ）、Graphics Processing Unit(GPU)等の様
々な回路構成の演算装置を含んでも良い。また、プロセッサ１０１は、集積回路（ＩＣ）、その他のデジタル回路、またはアナログ回路と連携するものでもよい。集積回路は、ＬＳＩ、 Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）を含むものでもよい。ＰＬＤは、例えば、Field－Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）を含むものでもよい。したがって、プロセッサ１０１は、例えば、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）、System－on－a－chip（ＳｏＣ）、システムＬＳＩ、
チップセットなどと呼ばれるものでもよい。
々な回路構成の演算装置を含んでも良い。また、プロセッサ１０１は、集積回路（ＩＣ）、その他のデジタル回路、またはアナログ回路と連携するものでもよい。集積回路は、ＬＳＩ、 Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）を含むものでもよい。ＰＬＤは、例えば、Field－Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）を含むものでもよい。したがって、プロセッサ１０１は、例えば、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）、System－on－a－chip（ＳｏＣ）、システムＬＳＩ、
チップセットなどと呼ばれるものでもよい。
【0016】
メモリ１０２は、プロセッサ１０１が実行する命令列（コンピュータプログラム）、または、プロセッサ１０１が処理するデータ等を記憶する。プロセッサ１０１とメモリ１０２とは、ベースバンド装置（ＢＢＵ）とも呼ばれることがある。ベースバンド装置は、制
御部ということもできる。内部インターフェース１０３は、種々の周辺装置をプロセッサ１０１に接続する回路である。
御部ということもできる。内部インターフェース１０３は、種々の周辺装置をプロセッサ１０１に接続する回路である。
【0017】
ネットワークインターフェース１０４は、他の基地局が接続されるネットワークに基地局１がアクセスするための通信装置である。他の基地局が接続されるネットワークは、バックホールとも呼ばれる。バックホールは例えば、光通信による有線ネットワークである。
【0018】
無線処理装置１０５は、無線信号を送信するトランスミッタおよび無線信号を受信するレシーバ等を含み、アンテナに接続される。無線処理装置１０５においては、アンテナ、トランンスミッタおよびレシーバは１系統に限定されない。無線処理装置１０５は、これらをＮ系統有してもよい。無線処理装置１０５は、遠隔無線ヘッド（ＲＲＨ）と呼ばれ、ベースバンド装置とは例えば光通信による有線ネットワークで接続して、遠隔に設置される構成とすることもできる。また、１つのベースバンド装置に、複数の遠隔無線ヘッドが接続される構成であってもよい。なお、ベースバンド装置と遠隔無線ヘッドを接続するネットワークは、フロントホールとも呼ばれる。
【0019】
また、端末２のハードウェア構成は、図２の基地局１と類似した構成要素を有する。すなわち、端末２は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、内部インターフェース１０３と、無線処理装置１０５とを有する。そこで、端末２のハードウェア構成は、図２と同様であるのでその説明を省略する。ただし、端末２では、ネットワークインターフェース１０４は他の基地局が接続されるネットワークに接続するものではない。例えば、端末２は、基地局１以外の装置に接続するために無線Local Area Network（ＬＡＮ）、Bluetooth
（登録商標）、Bluetooth（登録商標） Low Energy（ＢＬＥ）等による通信装置を有してもよい。
（登録商標）、Bluetooth（登録商標） Low Energy（ＢＬＥ）等による通信装置を有してもよい。
【0020】
（端末の中継機能）
図３は、中継局２Ｒによる中継処理を説明する図である。ここでは、端末２－１乃至２－５が基地局１の無線ネットワークＲＮに接続されているものとする。図２の左上のグラフＧ１で例示される棒グラフは端末２－１乃至２－５のノイズフロア（またはノイズレベル）に対する基地局１での受信電力を例示している。ただし、端末２－１乃至２－５の間においても、それぞれの受信信号に対して、他の端末２からの受信信号が干渉信号となる。
図３は、中継局２Ｒによる中継処理を説明する図である。ここでは、端末２－１乃至２－５が基地局１の無線ネットワークＲＮに接続されているものとする。図２の左上のグラフＧ１で例示される棒グラフは端末２－１乃至２－５のノイズフロア（またはノイズレベル）に対する基地局１での受信電力を例示している。ただし、端末２－１乃至２－５の間においても、それぞれの受信信号に対して、他の端末２からの受信信号が干渉信号となる。
【0021】
グラフＧ１では、端末２－１、２－２が他の端末２－４等からの干渉信号に対して高いSignal－to－interference Ratio（ＳＩＲ）を示している。また、当然、端末２－１、２－２はノイズフロアに対して高いSignal－to－Noise Ratio（ＳＮＲ）を示している。一
方、端末２－４、２－５は、ノイズフロアに対しても低いＳＮＲしか有していない。端末２－４、２－５は、例えば、無線ネットワークＲＮのセル端部またはトンネル内など、パスロス（伝搬損失）が大きな環境にあると想定できる。
方、端末２－４、２－５は、ノイズフロアに対しても低いＳＮＲしか有していない。端末２－４、２－５は、例えば、無線ネットワークＲＮのセル端部またはトンネル内など、パスロス（伝搬損失）が大きな環境にあると想定できる。
【0022】
一方、右上のグラフＧ２は、例えば、端末２－３における端末２－４、端末２－５からの受信信号の受信電力を例示している。基地局１においては、低いＳＮＲしか有していない端末２－４、端末２－５からの送信信号も、端末２－３においては、ある程度のＳＮＲを有している。
【0023】
本実施形態では、このような通信環境における伝送効率の向上を図る。そのため、通信システム１００は、図３において、パスロス（伝搬損失）が大きな環境とは言えない端末２－３等を中継局２Ｒ（中継端末ともいう）として利用する。すなわち、通信システム１００は、複数の端末２から中継局２Ｒを選択し、選択された中継局２Ｒを介した伝送を行
う。なお、基地局１と通信する端末２のうち、中継局２Ｒを介して基地局１と通信する端末２を被中継局２Ｓという。被中継局２Ｓは、被中継端末ともいう。
う。なお、基地局１と通信する端末２のうち、中継局２Ｒを介して基地局１と通信する端末２を被中継局２Ｓという。被中継局２Ｓは、被中継端末ともいう。
【0024】
本実施形態では、中継局２Ｒは自身の送信信号（自局で送信要求が生じた送信信号）に被中継局２Ｓの送信信号を重畳して送信する。この場合、中継局２Ｒは自身の送信信号よりも所定限度ΔＰだけ送信電力を低下させて被中継局２Ｓの送信信号を自身の送信信号に重畳する。中継対象となる被中継局２Ｓが複数ある場合には、中継局２Ｒは、順次、ΔＰずつ送信電力を低下させてそれぞれの被中継局２Ｓの送信信号を自身の送信信号に重畳する。このような中継により、基地局１は、端末２－１、２－２、２－３からの受信信号に加えて、端末２－４、端末２－５からの受信信号を受信できる。すなわち、図２のグラフＧ３のように、基地局１は、非直交多元接続で、複数の端末２間のＳＩＲを確保し、かつ、十分なＳＮＲで、各端末２と通信可能となる。また、本実施形態の中継では、符号語長を変えることなく中継が可能となる。
【0025】
図４は、中継局２Ｒを用いることによる効果を説明する図である。ＳＮＲが十分ではない無線通信環境では、送信局から受信局に同一の信号（例えば、パケット）を繰り返して送信する連送が実施される。例えば、送信局は、同一の信号を複数のタイムスロットで繰返し送信する。これによって、通信システム１００は、ＳＮＲを改善する。しかし、連送回数が多いとそれだけ伝送効率が低下する。
【0026】
図４は、中継局２Ｒを採用しない場合のタイムスロット数（連送回数）と、中継局２Ｒを採用した場合のタイムスロット数（中継回数及び連送回数）を比較する図である。これらのタイムスロット数はいずれもシミュレーションで得ることができる。
【0027】
図４の２つのグラフは、いずれも、横軸が端末２の端末ＩＤ（user IDともいう）であ
り、縦軸が１つの通信データの連送に要したタイムスロット数である。また、グラフで、黒丸がシミュレーションで得られた連送回数の最小値、白丸が最大値、三角のマークが平均値である。また、図４の２つのグラフうち、左側は中継局がない場合のシミュレーション結果であり、右側は中継局がある場合のシミュレーション結果である。
り、縦軸が１つの通信データの連送に要したタイムスロット数である。また、グラフで、黒丸がシミュレーションで得られた連送回数の最小値、白丸が最大値、三角のマークが平均値である。また、図４の２つのグラフうち、左側は中継局がない場合のシミュレーション結果であり、右側は中継局がある場合のシミュレーション結果である。
【0028】
図４のシミュレーションでは、user IDが１乃至４の端末２には、十分なＳＮＲが設定
されている。また、user IDが５、６の端末２は、図３の端末２－４、２－５と同様に、
セルの端部に位置することが想定され、低いＳＮＲが設定されている。図から明らかなように、中継局２Ｒを採用することで、望ましいＳＮＲを得るための所望のタイムスロット数が大幅に削減されることが分かる。
されている。また、user IDが５、６の端末２は、図３の端末２－４、２－５と同様に、
セルの端部に位置することが想定され、低いＳＮＲが設定されている。図から明らかなように、中継局２Ｒを採用することで、望ましいＳＮＲを得るための所望のタイムスロット数が大幅に削減されることが分かる。
【0029】
図５は、基地局１と端末２との間の上り回線と下り回線のデータフローを例示する図である。上り回線はアップリンクチャネルともいう。また、下り回線はダウンリンクチャネルともいう。図５は、サーバが、センサ等からデータを収集するシステムを例示する図である。このシステムは、基地局１に接続されるサーバと、端末局２Ｎ、中継局２Ｒ、被中継局２Ｓ等に接続されるセンサとを有している。
【0030】
図５において、基地局１、端末局２Ｎ等の構成は簡略化して例示されている。図５において、基地局１の無線機、端末局２Ｎ等の無線機は、図２の無線処理装置１０５に対応する。また、基地局１の制御装置、端末局２Ｎ等の制御装置等は、図２のプロセッサ１０１およびメモリ１０２に対応する。このシステムでは、センサ等が端末局２Ｎ、中継局２Ｒ、被中継局２Ｓ等により基地局１を介して、基地局１にネットワークで接続されるサーバに情報を送信する。
【0031】
端末局２Ｎは、端末２のうち、中継局２Ｒとしても、被中継局２Ｓとしても動作してい
ない通常の処理を実行する端末２をいう。中継局２Ｒは、被中継局２Ｓの上り回線のデータを基地局１に中継する端末２をいう。被中継局２Ｓは中継局２Ｒによって基地局１への上り回線のデータを中継される端末２をいう。図５では、端末２の総数がＫであり、中継局２Ｒの数はＫｒであり、被中継局２Ｓの数はＫｓであり、端末局２Ｎの数は、Ｋ－Ｋｒ－Ｋｓである。
ない通常の処理を実行する端末２をいう。中継局２Ｒは、被中継局２Ｓの上り回線のデータを基地局１に中継する端末２をいう。被中継局２Ｓは中継局２Ｒによって基地局１への上り回線のデータを中継される端末２をいう。図５では、端末２の総数がＫであり、中継局２Ｒの数はＫｒであり、被中継局２Ｓの数はＫｓであり、端末局２Ｎの数は、Ｋ－Ｋｒ－Ｋｓである。
【0032】
図５は、被中継局２Ｓが基地局１のセル内に存在し、被中継局２Ｓと基地局１との間で少なくとも中継なしに、上り制御チャネルと、下り制御チャネル（制御回線ともいう）による通信が可能である場合を例示する。一方、被中継局２Ｓから送信される上りデータチャネル（データ回線ともいう）のデータは、一旦、中継局２Ｒで受信される。そして、中継局２Ｒは、自局で発生した上りデータチャネルのデータの送信信号に、被中継局２Ｓから受信した上りデータチャネルのデータの送信信号を重畳して基地局１に送信する。また、端末局Ｎは、自局で発生した上りデータチャネルのデータの送信信号を通常通り、基地局１に送信する。
【0033】
したがって、図５では、周波数と時間で定義される物理リソースは、複数の端末２によって重複して使用されることになる。ただし、基地局１は、少なくとも１つのタイムスロットを被中継局２Ｓから中継局２Ｒへの上りデータチャネルに割り当てる。
【0034】
中継局２Ｒは、被中継局２Ｓの上りデータチャネルの信号の中継時、自身の送信信号と被中継局の送信信号を重畳して送信する。これは、データ信号およびレファレンス信号とも同様である。中継局２Ｒから送信されるレファレンス信号xRS,relayは、以下の式で表
すことができる。
すことができる。
【0035】
【数1】
また、中継局２Ｒから送信されるデータ信号xDS,relayは、以下の式で表すことができる
。
【0036】
【数2】
ここでａＫｒおよびａＫｒ＋ｉ（ｉ＝１～Ｋ－Ｋｒ）は、基地局１の制御装置が、中継局２Ｎおよび各被中継局２Ｓ（１～Ｋ－Ｋｒ））から基地局１へ送信する上りデータチャネルの送信に割り当てた送信電力Ｐｋから求めた送信信号の振幅値である。また、xRS,Kr, xRS,r(i)、xDS,Kr, xDS,r(i)は、デジタル変調された送信信号の振幅の平均値を１に規格化した信号を示す。
【0037】
図６は、被中継局２Ｓ、中継局２Ｒおよび基地局１（ＢＳ）を含む第１の通信方法を例示する図である。図６では、被中継局２Ｓから中継局２Ｒへの上り回線のデータは、非直交多元接続することなく、個別に送信される。図６は、この場合のタイムストットの割り当てを例示する。図６で、ＲＳはレファレンス信号の送信を示し、ＤＳはデータ信号の送信を示す。また、矢印の前後で示される番号Ｎ－＞Ｍは、端末２－Ｎから、端末２－Ｍのものへの送信を例示する。また、この場合の番号Ｎ、Ｍは端末ＩＤである。さらに、図６で、「上り（中継）」の欄は、被中継局２Ｓから中継局２Ｒへの上り回線の送信データの割り当てを例示する。したがって、ＲＳ４－＞３は、被中継局２Ｓである端末２－４から、中継局２Ｒである端末２－３へのレファレンス信号の送信を例示する。また、ＤＳ４－＞３は、被中継局２Ｓである端末２－４から、中継局２Ｒである端末２－３へのデータ信号の送信を例示する。図６の例では、被中継局２Ｓから中継局２Ｒへの上り回線の送信データの割り当てでは、１つのタイムスロットに１組の被中継局２Ｓと中継局２Ｒとが割り当てられ、重複がない。
【0038】
一方、図６で「上り」は、中継局２Ｒから基地局１への送信を例示する。この場合、複数の端末２－１、２－２、２－３から基地局１へのレファレンス信号またはデータ信号の送信が同一のタイムスロットに重複して割り当てられる。図６で、ＲＳ１～３->ＢＳは、端末２－１、２－２、２－３から基地局１へのレファレンス信号の送信が同一タイムスロットで実行されることを示す。また、ＤＳ１～３->ＢＳは、端末２－１、２－２、２－３から基地局１へのデータ信号の送信が同一タイムスロットで実行されることを示す。すなわち、複数の端末２－１、２－２、２－３等が基地局１と非直交多元接続する。
【0039】
図７は、被中継局２Ｓから中継局２Ｒへの第２の通信方法を例示する図である。なお、図７において、中継局２Ｒから基地局１（ＢＳ）への通信方法は、図６と同様である。第２の通信方法においては、被中継局２Ｓから中継局２Ｒへの上り回線の割り当てが複数の端末２の間で重複する。すなわち、被中継局２Ｓが中継局２Ｒと非直交多元接続する。図７では、被中継局２Ｓである端末２－４および端末２－５から、中継局２Ｒである端末２－３へのレファレンス信号およびデータ信号のデータ送信が同一のタイムスロットにおいて重複している。この場合には、中継局２Ｒは、非直交多元接続した複数の被中継局２Ｓからの受信信号をＳＩＣによって分離する。そして、分離した複数の被中継局２Ｓからの受信信号に所定の送信電力を割り当て、自局で発生した送信データに重畳して基地局１に送信する。図７の構成は、複数の前記被中継端末と非直交多元接続する中継端末による中継処理の一例ということができる。
【0040】
図８は、中継局２Ｒ以外の端末２（端末局２Ｎまたは被中継局２Ｓ）の処理のブロック図である。中継局２Ｒのプロセッサ１０１は、メモリ１０２に実行可能に展開されたコンピュータプログラムにより、図８の各構成要素として処理を実行する。このようなコンピュータプログラムによる処理は、図９乃至図１１においても同様である。図８のように、端末局２Ｎまたは被中継局２Ｓとして動作する端末２は、ＲＳ（レファレンス信号）処理部２１、ＤＳ（データ信号）処理部２２、受信処理部２３およびアンテナ２４を有する。
【0041】
ＲＳ処理部２１は、レファレンス信号を生成し、アンテナ２４から基地局１に送信する。ＲＳ処理部２１は、例えば、系列生成部２１１、振幅調整部２１２およびcyclic prefix（ＣＰ）挿入部２１３を有している。系列生成部２１１は、例えば、Ｚａｄｏｆｆ－Ｃ
ｈｕ系列等の直交系列を用いて、信号系列を生成する。系列生成部２１１で生成される信号系列は、同時に送信を行う複数の端末２間で共通した系列である。そのため、この信号系列をそのまま用いると、複数の端末２間でレファレンス信号が干渉しあってしまうので、各端末２は、使用する信号系列を異ならせる。そのため、各端末２は、端末２に応じて、信号系列を巡回シフトすることで、信号系列の開始点を所定サンプル数ずらす。端末２ごとに信号系列の開始点が異なることによって、各端末２でレファレンス信号に用いられ
る系列が異なることになる。
ｈｕ系列等の直交系列を用いて、信号系列を生成する。系列生成部２１１で生成される信号系列は、同時に送信を行う複数の端末２間で共通した系列である。そのため、この信号系列をそのまま用いると、複数の端末２間でレファレンス信号が干渉しあってしまうので、各端末２は、使用する信号系列を異ならせる。そのため、各端末２は、端末２に応じて、信号系列を巡回シフトすることで、信号系列の開始点を所定サンプル数ずらす。端末２ごとに信号系列の開始点が異なることによって、各端末２でレファレンス信号に用いられ
る系列が異なることになる。
【0042】
振幅調整部２１２は、基地局１から指示された送信電力でレファレンス信号を送信するため、レファレンス信号の振幅を調整する。基地局１は、各端末２からの受信電力間に所定の電力差が生じるように、各端末２に対して、送信電力を指示する。ＣＰ挿入部２１３は、各レファレンス信号にサイクリックプレフィックスと呼ばれる信号区間を設定する。これにより、信号の遅延によるレファレンス信号間の干渉が抑制される。
【0043】
ＤＳ処理部２２は、Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ（ＣＲＣ）符号化部２２１、誤り訂正符号化部２２２、変調部２２３、振幅調整部２２４およびＣＰ挿入部２２５を有している。ＣＲＣ符号化部２２１は、端末２から送信されるデータにＣＲＣの誤り検出符号を付加する。誤り訂正符号化部２２２は、データをさらに誤り訂正符号化する。誤り訂正符号は、ブロック符号でもたたみこみ符号でもよく、符号化の種類に制限はない。変調部２２３は、誤り訂正符号化されたデータを変調する。変調は、例えば、デジタル変調であり、変調方式に限定はない。変調方式は、例えば、Quadrature Amplitude
Modulation (QAM)、Phase Shift Keying (PSK)等である。振幅調整部２２４およびＣＰ
挿入部２２５の処理は、ＲＳ処理部２１の振幅調整部２１２およびＣＰ挿入部２１３の処理と同様である。なお、ＲＳ処理部２１とＤＳ処理部２２は、スイッチＳＷ１により、例えば時分割でアンテナ２４に接続される。すなわち、スイッチＳＷ１は、ＲＳ処理部２１からの信号とＤＳ処理部２２からの信号を多重化する。スイッチＳＷ２および図９乃至図１１に記載のスイッチＳＷ３～ＳＷ８の機能も、同様に、信号の多重化ということができる。
Modulation (QAM)、Phase Shift Keying (PSK)等である。振幅調整部２２４およびＣＰ
挿入部２２５の処理は、ＲＳ処理部２１の振幅調整部２１２およびＣＰ挿入部２１３の処理と同様である。なお、ＲＳ処理部２１とＤＳ処理部２２は、スイッチＳＷ１により、例えば時分割でアンテナ２４に接続される。すなわち、スイッチＳＷ１は、ＲＳ処理部２１からの信号とＤＳ処理部２２からの信号を多重化する。スイッチＳＷ２および図９乃至図１１に記載のスイッチＳＷ３～ＳＷ８の機能も、同様に、信号の多重化ということができる。
【0044】
受信処理部２３は、ＣＰ除去部２３１、伝搬路推定部２３２、ＣＰ除去部２３３、復調部２３４、誤り訂正復号部２３５、および誤り検出部２３６を有している。アンテナ２４で受信される無線信号はスイッチＳＷ２により、例えば時分割でＣＰ除去部２３１またはＣＰ除去部２３３に接続される。
【0045】
ＣＰ除去部２３１および伝搬路推定部２３２は、アンテナ２４で受信された受信信号のうち、レファレンス信号を処理する。ＣＰ除去部２３１はレファレンス信号からＣＰを除去する。伝搬路推定部２３２は、ＣＰを除去されたレファレンス信号を基に、基地局１から端末２までの伝搬路の伝搬路推定値を算出する。伝搬路推定値は、それぞれの基地局１から端末２のアンテナ２４に至る伝搬路での無線信号の振幅および位相の変動量ということができる。
【0046】
ＣＰ除去部２３３乃至誤り検出部２３６は、受信信号のうちデータ信号を処理する。ＣＰ除去部２３３は、アンテナ２４で受信されたデータ信号からＣＰを除去する。復調部２３４は、ＣＰが除去されたデータ信号を基に送信されたデータを復調する。誤り訂正復号部２３５は、復調されたデータを誤り訂正復号する。誤り検出部２３６は、復号されたデータに対して、例えば、ＣＲＣによる誤り検出を実行する。
【0047】
なお、本実施形態では、端末２は、基地局１までの伝搬損失がある閾値より大きければ被中継局の候補となり、基地局１により被中継局２Ｓとして選択される。被中継局２Ｓは、中継局２Ｒを介して基地局１に上り回線のデータ（上り通信データともいう）を送信する。
【0048】
図９は、被中継局２Ｓと非直交多元接続しない中継局２ＲＡの処理のブロック図である。したがって、図８では、中継局２ＲＡはＳＩＣの処理を実行しない。つまり、図９の中継局２Ｒは、複数の被中継局２Ｓから同一のスロットでデータを受信することを前提としていない。
【0049】
図９のように、中継局２ＲＡは、ＲＳ処理部２１Ａ、ＤＳ処理部２２Ａ、受信処理部２３、スイッチＳＷ３、ＳＷ４およびアンテナ２４を有する。このうち、受信処理部２３、スイッチＳＷ４およびアンテナ２４の作用は、図８の受信処理部２３、スイッチＳＷ２およびアンテナ２４と同様であるので、その説明を省略する。
【0050】
ＲＳ処理部２１Ａは、例えば、系列生成部２１１、振幅調整部２１２の系列を複数有している。この複数の系列の後段には、信号合成部２１４とＣＰ挿入部２１３が接続される。上記複数の系列のうち、第１の系列は、自局用のレファレンス信号を生成し、信号合成部２１４に出力する。第２の系列は、１以上設けられ、１以上の被中継局のレファレンス信号を生成し、信号合成部２１４に出力する。信号合成部２１４は、第１の系列および第２の系列で生成されたレファレンス信号を時間軸上で加算し、ＣＰ挿入部２２５に出力する。ＣＰ挿入部２１３は、信号合成部２１４で合成された上記複数の系列からのレファレンス信号にサイクリックプレフィックスを設定する。そして、サイクリックプレフィックスが設定された信号は、スイッチＳＷ３により無線処理装置１０５（図２）のトランスミッタに引き渡され、アンテナ２４から基地局１に送信される。
【0051】
このようにして、信号合成部２１４によって合成された複数の系列からのレファレンス信号は、アンテナ２４から基地局１に至る伝搬路を通り、基地局１に達する。本実施形態の通信システム１００は、第２の系列により、基地局１において被中継局２Ｓを識別できるようにするために、被中継局２Ｓごとに異なるレファレンス信号を送信する。これにより、レファレンス信号が中継局２ＲＡによって中継される場合でも、基地局１は、どの被中継局２Ｓからの信号を受信しているのか、何台の端末２からの信号を受信しているのかを判断する。すなわち、基地局１は、中継局２ＲＡから送信するレファレンス信号であっても、中継局２ＲＡおよび被中継局２Ｓを識別するためにレファレンス信号を使用できる。
【0052】
ＤＳ処理部２２Ａは、例えば、ＣＲＣ符号化部２２１、誤り訂正符号化部２２２、変調部２２３および振幅調整部２２４を複数系列有している。この複数の系列の後段には、信号合成部２２６とＣＰ挿入部２２５が接続される。上記複数の系列のうち、第１の系列は、自局用のデータ信号を生成し、信号合成部２２６に出力する。第２の系列は、１以上設けられ、１以上の被中継局２Ｓからのデータ信号を処理し、信号合成部２２６に出力する。信号合成部２２６は、第１の系列および第２の系列からのデータ信号を時間軸上で加算し、ＣＰ挿入部２２５に出力する。ＣＰ挿入部２２５は、信号合成部２２６で合成された上記複数の系列からのデータ信号にサイクリックプレフィックスを設定する。そして、サイクリックプレフィックスが設定されたデータ信号は、スイッチＳＷ３により無線処理装置１０５（図２）のトランシーバに引き渡され、アンテナ２４から基地局１に送信される。
【0053】
このようにして、信号合成部２２６によって合成された複数の系列からのデータ信号は、アンテナ２４から基地局１に至る伝搬路を通り、基地局１に達する。信号合成部２２６によって合成された複数の系列からのデータ信号は、中継端末２Ｒで発生した通信要求に基づく上り通信データに被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データの一例ということができる。すなわち、図９の中継局２ＲＡは、上り通信データを基地局１に中継する中継端末の一例ということができる。すなわち、中継端末の一例として、中継局２ＲＡは、中継局２ＲＡで発生した通信要求に基づく上り通信データに被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを基地局１に送信する。
【0054】
図１０は、基地局１の処理のブロック図である。図１０のように、基地局１は、ＲＳ処理部１１、ＤＳ処理部１２、受信処理部１３、スイッチＳＷ５、ＳＷ６およびアンテナ１
４を有する。ＲＳ処理部１１は、例えば、系列生成部１１１およびＣＰ挿入部１１３を有している。ＲＳ処理部１１の系列生成部１１１およびＣＰ挿入部１１３は、図８に例示した端末２の系列生成部２１１、ＣＰ挿入部２１３と同様である。すなわち、基地局１のＲＳ処理部１１は、振幅調整部２１２を有しないが、その処理は、端末２のＲＳ処理部２１と同様であるので、その説明を省略する。
４を有する。ＲＳ処理部１１は、例えば、系列生成部１１１およびＣＰ挿入部１１３を有している。ＲＳ処理部１１の系列生成部１１１およびＣＰ挿入部１１３は、図８に例示した端末２の系列生成部２１１、ＣＰ挿入部２１３と同様である。すなわち、基地局１のＲＳ処理部１１は、振幅調整部２１２を有しないが、その処理は、端末２のＲＳ処理部２１と同様であるので、その説明を省略する。
【0055】
ＤＳ処理部１２は、ＣＲＣ符号化部１２１、誤り訂正符号化部１２２、変調部１２３、およびＣＰ挿入部１２５を有している。ＣＲＣ符号化部１２１、誤り訂正符号化部１２２、変調部１２３、およびＣＰ挿入部１２５は、図８に例示した端末２の誤り訂正符号化部２２２、変調部２２３、およびＣＰ挿入部２２５と同様である。すなわち、基地局１のＤＳ処理部１２は、振幅調整部２２４を有しないが、その処理は、端末２のＤＳ処理部２２と同様であるので、その説明を省略する。また、スイッチＳＷ５の処理は、図８のスイッチＳＷ１と同様であるので、その説明を省略する。
【0056】
受信処理部１３は、ＣＰ除去部１３１、伝搬路推定部１３２、ＣＰ除去部１３３、復調部１３４、誤り訂正復号部１３５、誤り検出部１３６、レプリカ作成部１３７およびレプリカ除去部１３８を有している。また、アンテナ１４で受信される無線信号はスイッチＳＷ６により、例えば時分割でＣＰ除去部１３１またはＣＰ除去部１３３に接続される。ＣＰ除去部１３１、伝搬路推定部１３２、ＣＰ除去部１３３は、図８の端末２のＣＰ除去部２３１、伝搬路推定部２３２、ＣＰ除去部２３３と同様である。一方、基地局１の復調部１３４、誤り訂正復号部１３５、誤り検出部１３６、レプリカ作成部１３７およびレプリカ除去部１３８は、ＳＩＣ法を実行するＳＩＣループを形成する。すなわち、基地局１の受信処理部１３は、レプリカ作成部１３７およびレプリカ除去部１３８を有している点で図８の端末２とは異なる。
【0057】
復調部１３４は、アンテナ１４で受信された受信信号に等化処理を実行し、それぞれの端末２からの受信信号を抽出する。すなわち、復調部１３４は、伝搬路推定部１３２で生成された、それぞれの端末２との間の伝搬路推定値により、特定の端末２からの受信信号を等化処理により抽出し、復調する。等化処理では、それぞれの端末２との間の伝搬路推定値により、対応する端末２からの受信信号が抽出され、他の無線端末からの受信信号が抑圧される。
【0058】
誤り訂正復号部１３５、誤り検出部１３６の処理は、図８の端末２の誤り訂正復号部２３５、誤り検出部２３６と同様である。レプリカ作成部１３７は、復調し復号されたデータを基にして伝搬路推定部１３２が生成した伝搬路推定値により、端末２からの受信信号のレプリカを生成する。レプリカは、アンテナ１４で受信される最大電力の受信信号を模擬した模擬信号である。すなわち、レプリカは、ある１つの端末２からアンテナ１４に到来する変調信号であって、信号対干渉雑音電力比 （ＳＩＮＲ）が最も高い信号を模擬し
たものである。
たものである。
【0059】
レプリカ除去部１３８は、アンテナ１４で受信された無線信号から、レプリカ作成部１３７で作成されたレプリカを除去する。その結果、図１０の例では、ＳＩＣのループにより、受信された無線信号から、最大電力の変調信号に相当する模擬信号が除去される。図１０のように、ＳＩＣのループにより、受信された無線信号から、最大電力の変調信号に相当する模擬信号が除去された信号は、再度ＳＩＣのループに戻される
受信処理部１３は、ＳＩＣのループを実行することにより、図１０または図１の上段に例示したように、信号対干渉雑音電力比 （ＳＩＮＲ）が最も高い信号から順に受信信号
を分離する。すなわち、受信処理部１３は、複数の端末２からの非直交多元接続で送信された受信信号から、個々の端末２から送信された受信信号を分離する。受信処理部１３は、受信信号から、誤り検出部１３６による誤り検出でエラーのないデータが取得できなく
なるまでＳＩＣのループを繰り返す。このようにして、受信処理部１３は、複数の端末２からの受信信号が混在した信号から、個々の端末２からの受信信号を復調する。受信処理部１３の処理は、基地局の制御部が中継端末から中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを受信することの一例である。
受信処理部１３は、ＳＩＣのループを実行することにより、図１０または図１の上段に例示したように、信号対干渉雑音電力比 （ＳＩＮＲ）が最も高い信号から順に受信信号
を分離する。すなわち、受信処理部１３は、複数の端末２からの非直交多元接続で送信された受信信号から、個々の端末２から送信された受信信号を分離する。受信処理部１３は、受信信号から、誤り検出部１３６による誤り検出でエラーのないデータが取得できなく
なるまでＳＩＣのループを繰り返す。このようにして、受信処理部１３は、複数の端末２からの受信信号が混在した信号から、個々の端末２からの受信信号を復調する。受信処理部１３の処理は、基地局の制御部が中継端末から中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを受信することの一例である。
【0060】
図１１は、被中継局２Ｓと非直交多元接続する中継局２ＲＢの処理のブロック図である。したがって、中継局２ＲＢはＳＩＣの処理を実行する。図１１のように、中継局２ＲＢは、ＲＳ処理部２１Ａ、ＤＳ処理部２２Ａ、受信処理部２３Ａ、スイッチＳＷ７、ＳＷ８およびアンテナ２４を有している。このうち、ＲＳ処理部２１Ａ、ＤＳ処理部２２Ａ、スイッチＳＷ７は、図９のＲＳ処理部２１Ａ、ＤＳ処理部２２ＡおよびＳＷ３と同一の構成であるので、その説明を省略する。なお、図１１の中継局２ＲＢも、上り通信データを基地局１に中継する中継端末の一例ということができる。また、図１１の中継局２ＲＢの処理は、中継端末で発生した通信要求に基づく上り通信データに被中継端末からの上り通信データを重畳した重畳データを基地局１に送信することの一例でもある。
【0061】
受信処理部２３Ａは、ＣＰ除去部２３１、伝搬路推定部２３２、ＣＰ除去部２３３、復調部２３４、誤り訂正復号部２３５、誤り検出部２３６、レプリカ作成部２３７およびレプリカ除去部２３８を有している。アンテナ２４で受信される無線信号はスイッチＳＷ８により、例えば時分割でＣＰ除去部２３１またはＣＰ除去部２３３に接続される。
【0062】
このうち、ＣＰ除去部２３１、伝搬路推定部２３２およびＣＰ除去部２３３は、図８の端末２と同様の構成であるので、その説明を省略する。一方、受信処理部２３Ａは、復調部２３４、誤り訂正復号部２３５、誤り検出部２３６、レプリカ作成部２３７およびレプリカ除去部２３８により、図１０の基地局１と同様、ＳＩＣのループを実行する。すなわち、中継局２ＲＢは、複数の被中継局２Ｓと非直交多重接続する。そして、中継局２ＲＢは、複数の被中継局２Ｓからの受信信号が混在した無線信号から、個々の複数の被中継局２Ｓからの受信信号を復調する。すなわち、図１１の中継局２Ｒの構成は、複数の前記被中継端末と非直交多元接続する中継端末の一例ということができる。
【0063】
（処理フロー）
図１２は、基地局１の制御手順を例示するフローチャートである。基地局１のプロセッサ１０１は、メモリ１０２に実行可能に展開されたコンピュータプログラムにより以下の処理を実行する。なお、以下の説明では、端末２に設定可能な最大送信電力をＰｍａｘ，ＵＥとする。また、中継局２Ｒの候補を選択する基準となる伝搬損失閾値をＬｔｈ，０とし、被中継局２Ｓの候補を選択する基準となる伝搬損失閾値をＬｔｈ，１とする。ここで、Ｌｔｈ，０は、Ｌｔｈ，１より小さな値である。さらに、中継局２Ｒの候補と被中継局２Ｓの候補の組み合わせから、中継局２Ｒと被中継局２Ｓの組を決定するための中継利得閾値をΔとする。また、非直交多元接続において、基地局１が各端末２から受信する受信電力間に設定される電力差をΔＰとする。
図１２は、基地局１の制御手順を例示するフローチャートである。基地局１のプロセッサ１０１は、メモリ１０２に実行可能に展開されたコンピュータプログラムにより以下の処理を実行する。なお、以下の説明では、端末２に設定可能な最大送信電力をＰｍａｘ，ＵＥとする。また、中継局２Ｒの候補を選択する基準となる伝搬損失閾値をＬｔｈ，０とし、被中継局２Ｓの候補を選択する基準となる伝搬損失閾値をＬｔｈ，１とする。ここで、Ｌｔｈ，０は、Ｌｔｈ，１より小さな値である。さらに、中継局２Ｒの候補と被中継局２Ｓの候補の組み合わせから、中継局２Ｒと被中継局２Ｓの組を決定するための中継利得閾値をΔとする。また、非直交多元接続において、基地局１が各端末２から受信する受信電力間に設定される電力差をΔＰとする。
【0064】
本実施形態の処理では、基地局１は、各端末２から送信されたレファレンス信号から、各端末２から基地局１に至る経路の伝搬損失Ｌｋを測定する（Ｓ１）。ここで、kは、端
末２の端末ＩＤであり、１乃至Ｋの範囲の値とする。ただし、基地局１は、基地局１から送信されたレファレンス信号を基に、各端末２－ｋにおいて伝搬損失Ｌｋを測定させ、その結果を各端末２－ｋから取得してもよい。
末２の端末ＩＤであり、１乃至Ｋの範囲の値とする。ただし、基地局１は、基地局１から送信されたレファレンス信号を基に、各端末２－ｋにおいて伝搬損失Ｌｋを測定させ、その結果を各端末２－ｋから取得してもよい。
【0065】
次に、基地局１は、中継局２Ｒの候補および被中継局２Ｓの候補の選定、中継局２Ｒの候補および被中継局２Ｓの候補間の伝搬損失Ｌｒ，ｓの測定、中継局２Ｒ及び被中継局２Ｓの選定処理を実行する（Ｓ２）。Ｓ２の詳細は、別途、図１３にしたがって説明する。
そして、基地局１は、各端末２－ｋ（それぞれの端末ＩＤがｋ＝１～Ｋ）の送信電力Ｐｋを設定する（Ｓ３）。
そして、基地局１は、各端末２－ｋ（それぞれの端末ＩＤがｋ＝１～Ｋ）の送信電力Ｐｋを設定する（Ｓ３）。
【0066】
図１３は、中継局２Ｒの候補および被中継局２Ｓの候補の選定、中継局２Ｒの候補および被中継局２Ｓの候補間の伝搬損失Ｌｒ，ｓの測定、中継局２Ｒ及び被中継局２Ｓの選定処理を例示する図である。
【0067】
この処理では、まず、基地局１は、端末２－ｋ（端末ＩＤ：ｋ）から基地局１までの伝搬損失Ｌｋが伝搬損失の閾値Ｌｔｈ，０より低ければ、端末２－ｋを中継局２Ｒの候補に設定する。また、この伝搬損失Ｌｋが閾値Ｌｔｈ，１より大きければ、端末２－ｋを被中継局２Ｓの候補として選定する（Ｓ２１）。Ｓ２１の処理は、基地局１の制御部が複数の端末２それぞれとの間の伝搬路の伝搬損失を取得し、伝搬路の伝搬損失が第１の基準値未満の端末２を中継端末の候補とすることの一例ということができる。また、Ｓ２１の処理は、基地局１が伝搬路の伝搬損失が第１の基準値より大きい第２の基準値以上の端末２を被中継端末の候補とすることの一例ということもできる。また、閾値Ｌｔｈ，０は、第１の基準値の一例であり、閾値Ｌｔｈ，１は第２の基準値の一例である。
【0068】
次に、基地局１は、中継局候補の端末２－ｒ（端末ＩＤ：ｒ）及び被中継局候補の端末２－ｓ（端末ＩＤ：ｓ）に対して、端末２－ｓから端末２－ｒを中継局２Ｒとして基地局１に至る経路の伝搬損失Ｌｒ、ｓの測定を指示する（Ｓ２２）。そして、基地局１は、中継局候補である端末２－ｒを中継局２Ｒとして介した伝搬損失Ｌｒ、ｓが、端末２－ｒを介さない伝搬損失Ｌｓ対して中継利得閾値ΔｄＢ以上改善（すなわち低下）するか否かを判定する。そして、伝搬損失Ｌｒ、ｓが伝搬損失Ｌｓ対して中継利得閾値ΔｄＢ以上改善する場合、基地局１は、端末２－ｒを中継局２Ｒとし、端末２－ｓを被中継局２Ｓとして選定する（Ｓ２３）。ただし、複数の端末２－ｒがこの基準（中継局２Ｒを介した伝搬損失Ｌｒ、ｓが中継局２Ｒを介しない伝搬損失Ｌｓ対して中継利得閾値ΔｄＢ以上改善）を満たす場合、基地局１は、伝搬損失の軽減効果が大きい端末２－ｒを中継局２Ｒとして選択する。Ｓ２３の処理は、基地局１の制御部が中継端末の候補と被中継端末の候補から中継端末と、被中継端末と、を選択することの一例ということができる。また、Ｓ２３の処理では、基地局１の制御部が被中継端末の候補が中継端末の候補に中継されて基地局１と通信するときの第１の伝搬損失を計算することの一例である。また、Ｓ２３の処理は、基地局１の制御部が被中継端末の候補が中継端末の候補によって中継されないで基地局１と通信するときの第２の伝搬損失を計算することの一例でもある。そして、Ｓ２３の処理では、基地局１の制御部は、第１の伝搬損失が第２の伝搬損失よりも第３の基準値以上改善する場合に、被中継端末の候補と中継端末の候補とを被中継端末と中継端末に選択する。また、中継利得閾値ΔｄＢは、第３の基準値の一例である。
【0069】
次に、基地局１は、中継局ｒの伝搬損失Ｌｒに要求電力差ΔＰを加算した値に被中継局２Ｓの伝搬損失Ｌｓを更新する。ただし、被中継局が複数ある場合、被中継局２Ｓと中継局２Ｒとの間の伝搬損失Ｌｒ，ｓの昇順にΔＰの整数倍を付与する（Ｓ２４）。すなわち、基地局１は、被中継局２Ｓから基地局１までの経路の伝搬損失として、実際の測定値ではなく、基地局１が被中継局２Ｓの昇順にΔＰずつ差をつけて算出した値を設定する。そして、基地局１は、設定した値を図１８の各端末２（端末局２Ｎ、中継局２Ｒおよび被中継局２Ｓを含む）に対する送信電力設定処理で使用する。基地局１は、被中継局２Ｓから基地局１までの経路の伝搬損失としてこのような設定値を用いることで、すべての端末２（端末局２Ｎ、中継局２Ｒおよび被中継局２Ｓを含む）に対して、同一の手順で送信電力の設定を実行できる。
【0070】
図１４は、中継局２Ｒの候補と被中継局２Ｓの候補を選定する処理（図１３のＳ２１乃至Ｓ２３）の例である。図１４の例では、中継局２Ｒが１局、被端末局２Ｓが２局選定さ
れる。図１４の各グラフで横軸は端末２の端末ＩＤであり、縦軸は、伝搬損失の測定値の事例である。図１４のグラフＧ１１は、各端末２－ｋ（端末ＩＤ：ｋ＝１乃至５）から基地局１に至る経路の伝搬損失Ｌｋ（ｋ＝１乃至５）を例示する。
れる。図１４の各グラフで横軸は端末２の端末ＩＤであり、縦軸は、伝搬損失の測定値の事例である。図１４のグラフＧ１１は、各端末２－ｋ（端末ＩＤ：ｋ＝１乃至５）から基地局１に至る経路の伝搬損失Ｌｋ（ｋ＝１乃至５）を例示する。
【0071】
グラフＧ１１のように、端末２－1、２－２、２－３の伝搬損失Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、
伝搬損失閾値Ｌｔｈ，０未満である。したがって、基地局１は、端末２－1、２－２、２
－３を中継局２Ｒの候補とする。一方、端末２－４、２－５の伝搬損失Ｌ４、Ｌ５は、伝搬損失閾値Ｌｔｈ，１を超える値である。したがって、基地局１は、端末２－４、２－５を被中継局２Ｓの候補とする。
伝搬損失閾値Ｌｔｈ，０未満である。したがって、基地局１は、端末２－1、２－２、２
－３を中継局２Ｒの候補とする。一方、端末２－４、２－５の伝搬損失Ｌ４、Ｌ５は、伝搬損失閾値Ｌｔｈ，１を超える値である。したがって、基地局１は、端末２－４、２－５を被中継局２Ｓの候補とする。
【0072】
グラフＧ１２は、端末２－1を中継局２Ｒとして端末２－４、２－５の上り回線のデー
タを中継した場合の伝搬損失Ｌｒ＝１，ｓを例示する。なお、以下では、伝搬損失Ｌｒ＝ｉ，ｓ＝ｊを単に、Ｌｉ，ｊとも記載する。グラフＧ１１とＧ１２との比較から、端末２－４からの上り回線のデータを端末２－１によって中継した場合の伝搬損失Ｌ１，４は、中継なしの場合の伝搬損失Ｌ４よりも悪化する。また、端末２－５からの上り回線を端末２－1によって中継した場合の伝搬損失Ｌ１，５は、中継なしの場合の伝搬損失Ｌ５より
も低下する。しかし、その低下の程度、すなわち、改善の程度は、中継利得閾値ΔｄＢには達しない。そこで、基地局１は、端末２－１を中継局２Ｒの候補とし、端末２－４、２－５を被中継局２Ｓの候補とする組み合わせを採用しない。
タを中継した場合の伝搬損失Ｌｒ＝１，ｓを例示する。なお、以下では、伝搬損失Ｌｒ＝ｉ，ｓ＝ｊを単に、Ｌｉ，ｊとも記載する。グラフＧ１１とＧ１２との比較から、端末２－４からの上り回線のデータを端末２－１によって中継した場合の伝搬損失Ｌ１，４は、中継なしの場合の伝搬損失Ｌ４よりも悪化する。また、端末２－５からの上り回線を端末２－1によって中継した場合の伝搬損失Ｌ１，５は、中継なしの場合の伝搬損失Ｌ５より
も低下する。しかし、その低下の程度、すなわち、改善の程度は、中継利得閾値ΔｄＢには達しない。そこで、基地局１は、端末２－１を中継局２Ｒの候補とし、端末２－４、２－５を被中継局２Ｓの候補とする組み合わせを採用しない。
【0073】
グラフＧ１３は、端末２－２を中継局２Ｒとして端末２－４、２－５の上り回線のデータを中継した場合の伝搬損失Ｌｒ＝２，ｓを例示する。グラフＧ１１とＧ１３との比較から、端末２－４からの上り回線のデータを端末２－２によって中継した場合の伝搬損失Ｌ２，４は、中継なしの場合の伝搬損失Ｌ４よりも中継利得閾値ΔｄＢ以上低下し、改善する。一方、端末２－５からの上り回線のデータを端末２－２によって中継した場合の伝搬損失Ｌ２，５は、中継なしの場合の伝搬損失Ｌ５とほぼ変わらない。つまり、その低下の程度、すなわち、改善の程度は、中継利得閾値ΔｄＢには達しない。そこで、基地局１は、端末２－２を中継局２Ｒの候補とし、端末２－４を被中継局２Ｓの候補とする組み合わせだけを採用する。一方、基地局１は、端末２－２を中継局２Ｒの候補とし、端末２－５を被中継局２Ｓの候補とする組み合わせを採用しない。
【0074】
グラフＧ１４は、端末２－３を中継局２Ｒとして端末２－４、２－５の上り回線を中継した場合の伝搬損失Ｌｒ＝３，ｓを例示する。グラフＧ１１とＧ１４との比較から、端末２－４からの上り回線を端末２－３によって中継した場合の伝搬損失Ｌ３，４は、中継なしの場合の伝搬損失Ｌ４よりも中継利得閾値ΔｄＢ以上低下し、改善する。また、端末２－５からの上り回線を端末２－３によって中継した場合の伝搬損失Ｌ３，５も、中継なしの場合の伝搬損失Ｌ５よりも中継利得閾値ΔｄＢ以上低下し、改善する。そこで、基地局１は、端末２－３を中継局２Ｒの候補とし、端末２－４および端末２－５を被中継局２Ｓの候補とする組み合わせの両方を採用する。
【0075】
ここでは、伝搬損失Ｌ２，４と伝搬損失Ｌ３，４の２つが、中継利得閾値ΔｄＢ以上大きい軽減効果を有し、伝搬損失の軽減効果の条件を充足する。伝搬損失Ｌ３，４の方が伝搬損失Ｌ２，４よりも伝搬損失の軽減効果が大きい。そこで、本実施形態では、例えば、基地局１は、伝搬損失Ｌ３，４の組、すなわち、端末２－３を中継局２Ｒとし、端末２－４を被中継局２Ｓとして選択する。この場合には、中継局が１局（端末２－４）であり、１つの中継局２Ｒによって被中継局Ｓが２局（端末２－４、２－５）中継される構成となる。
【0076】
図１５は、中継局２Ｒと被中継局２Ｓとの間に伝搬損失を設定する処理（図１３のＳ２４）の第１の例である。第１の例としては、中継局２Ｒが１局、被中継局２Ｓが２局選択
される場合である。この場合には、基地局１は、中継局２Ｒの伝搬損失Ｌｒに要求電力差ΔＰを加算した値を１つめの被中継局２Ｓである端末２－４に設定する。さらに、２つ目の被中継局２Ｓである端末２－５があるので、基地局１は、被中継局・中継局間伝搬損失Ｌｒ，４、Ｌｒ，５の昇順にΔＰの整数倍を付与していく。したがって、Ｌｒ，４＝Ｌ３＋ΔＰ、Ｌｒ，５＝Ｌ３＋２ΔＰとなる。ここで、要求電力差ΔＰは、第４の基準値の一例である。また、図１５は、中継端末が被中継端末からの上り通信データを中継するときに、中継端末で発生した上り通信データを送信するときの送信電力より少なくとも第４の基準値だけ小さい送信電力で被中継端末からの上り通信データを基地局に送信させることの一例である。
される場合である。この場合には、基地局１は、中継局２Ｒの伝搬損失Ｌｒに要求電力差ΔＰを加算した値を１つめの被中継局２Ｓである端末２－４に設定する。さらに、２つ目の被中継局２Ｓである端末２－５があるので、基地局１は、被中継局・中継局間伝搬損失Ｌｒ，４、Ｌｒ，５の昇順にΔＰの整数倍を付与していく。したがって、Ｌｒ，４＝Ｌ３＋ΔＰ、Ｌｒ，５＝Ｌ３＋２ΔＰとなる。ここで、要求電力差ΔＰは、第４の基準値の一例である。また、図１５は、中継端末が被中継端末からの上り通信データを中継するときに、中継端末で発生した上り通信データを送信するときの送信電力より少なくとも第４の基準値だけ小さい送信電力で被中継端末からの上り通信データを基地局に送信させることの一例である。
【0077】
図１６は、中継局２Ｒと被中継局２Ｓとの間の伝搬損失を設定する処理（図１３のＳ２４）の第２の例である。第２の例としては、中継局２Ｒが２局、被中継局２Ｓが各中継局２Ｒに対してそれぞれ１局選択される場合である。これは、例えば、図１４で、伝搬損失Ｌ２，４の方が、Ｌ３，４よりも低い場合に相当する。この場合には、基地局１は、１つ目の中継局２Ｒである端末２－２の伝搬損失Ｌ２に要求電力差ΔＰを加算した値を被中継局２Ｓである端末２－４に設定する。同様に、基地局１は、２つ目の中継局２Ｒである端末２－３の伝搬損失Ｌ３に要求電力差ΔＰを加算した値を被中継局２Ｓである端末２－５に設定する。したがって、Ｌ２，４＝Ｌ２＋ΔＰ、Ｌ３，５＝Ｌ３＋ΔＰとなる。図１６も、中継端末が被中継端末からの上り通信データを中継するときに、中継端末で発生した上り通信データを送信するときの送信電力より少なくとも第４の基準値だけ小さい送信電力で被中継端末からの上り通信データを基地局に送信させることの一例である。
【0078】
図１７は、基地局１が端末２－ｋに対して送信電力Ｐｋを設定する処理（図１２のＳ３）のうち、被中継局２Ｓから中継局２Ｒへ送信での送信電力Ｐｋの設定を例示する図である。基地局１は、中継局２Ｒの数Ｋｒだけ処理を繰り返し実行する（Ｓ３７）。図１７で中継局２Ｒを示すインデックスはｉである。
【0079】
この処理では、基地局１は、現在処理中の中継局２Ｒ（インデックスｉ）が複数の被中継局２Ｓからの同時送信を受信するか否かを判定する。同時送信とは、非直交多元接続による送信をいい、複数の被中継局２Ｓが同一のタイムスロットで上り回線のデータを送信する場合をいう。
【0080】
Ｓ３１の判定が同時送信の場合、基地局１は、複数の被中継局２Ｓ（インデックスｊ）のうち、１つ目の被中継局２Ｓ（インデックスｊ＝１）に対して、端末２の最大送信電力をＰｍａｘ，ＵＥに設定する（Ｓ３４）。すなわち、Ｐｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ）＝Ｐｍａｘ，ＵＥとする。また、基地局１は、２つ目以降の被中継局２Ｓ（インデックスｊ）に対して、１つ前の被中継局２Ｓ（インデックスｊ－１）の送信電力から、各被中継局２Ｓから中継局２Ｒまでの伝搬損失差を調整した上で、要求電力差ΔＰを減算した値を設定する（Ｓ３５）。すなわち、Ｐｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ）＝Ｐｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ－１）－Ｌｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ－１）＋Ｌｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ）－ΔＰに設定する。ここで、Ｐｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ－１）は１つ前に設定した被中継局２Ｓの送信電力である。－Ｌｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ－１）＋Ｌｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ）は、１つ前に設定した被中継局２Ｓの送信電力で用いた伝搬損失Ｌｒ（ｉ）），ｓ（ｉ，ｊ－１）を一旦キャンセルし、現在処理中の被中継局２Ｓ（インデックスｊ）から中継局までの伝搬損失Ｌｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ）を送信電力Ｐｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ）に加算するための項である。この処理によって、中継局２Ｓ（インデックスｉ）は、伝搬損失Ｌｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ）が削減された受信電力で受信するので、各被中継局２Ｓ（インデックスｊ）からの受信電力には、ΔＰの差が生じることになる。なお、Ｓ３５では、min[]の演算により、計算した送信電力
Ｐｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ）が、最大送信電力をＰｍａｘ，ＵＥを超えないように設定される。
Ｐｒ（ｉ），ｓ（ｉ，ｊ）が、最大送信電力をＰｍａｘ，ＵＥを超えないように設定される。
【0081】
基地局１は、Ｓ３２からＳ３５までの処理を被中継局の数Ｋｒ，sだけ繰り返す（Ｓ３
６）。ここで、Ｋｒ，sは、現在処理中の中継局２Ｒが中継する被中継局２Ｓの数である
。また、Ｓ３１の判定が個別の場合、すなわち、１つの中継局２Ｒが同時には１つの被中継局２Ｓだけに接続して上り回線のデータを受信する。この場合（Ｓ３１でＮ）、基地局１は、被中継局２Ｓの送信電力を最大送信電力Ｐｍａｘ，ＵＥに設定する（Ｓ３８）。以上の処理を基地局１は、中継局２Ｒの数Ｋｒだけ繰返し（Ｓ３７）、処理を終了する。
６）。ここで、Ｋｒ，sは、現在処理中の中継局２Ｒが中継する被中継局２Ｓの数である
。また、Ｓ３１の判定が個別の場合、すなわち、１つの中継局２Ｒが同時には１つの被中継局２Ｓだけに接続して上り回線のデータを受信する。この場合（Ｓ３１でＮ）、基地局１は、被中継局２Ｓの送信電力を最大送信電力Ｐｍａｘ，ＵＥに設定する（Ｓ３８）。以上の処理を基地局１は、中継局２Ｒの数Ｋｒだけ繰返し（Ｓ３７）、処理を終了する。
【0082】
図１８は、基地局１が端末２－ｋに対して送信電力Ｐｋを設定する処理（図１２のＳ３）のうち、各端末２－ｋから基地局１への送信電力Ｐｋの設定を例示する図である。ただし、この処理のうち、被中継局２Ｓについては、上り送信回線のデータが中継局２Ｒまで達していると想定すればよい。したがって、被中継局２Ｓの上り回線データについては、中継局２Ｒにおいて、中継局２Ｒ自身の上り回線のデータに重畳される被中継局２Ｓの上り回線のデータの送信電力が設定される。
【0083】
この処理では、基地局１は、１つ目の端末２－１に対して（Ｓ３Ａでｋ＝１の場合）、最大送信電力Ｐｍａｘ，ＵＥを設定する（Ｓ３Ｂ）。また、基地局１は、２つ目以降の端末２－ｋに対しては、当該端末２－ｋが被中継局２Ｓであるか否かを判定する（Ｓ３Ｃ）。当該端末２－ｋが被中継局２Ｓでない場合（Ｓ３ＣでＮ）、基地局１は、１つ前の端末２－ｋ－１の送信電力から、各端末２－ｋから基地局１までの伝搬損失差を調整した上で、要求電力差ΔＰを減算した値を設定する（Ｓ３Ｄ）。すなわち、Ｐｋ＝Ｐｋ－１－ Ｌ
ｋ－１ ＋ Ｌｋ－ΔＰに設定する。ここで、Ｐｋ－１は１つ前に設定した端末２－ｋ－１の送信電力である。－ Ｌｋ－１ ＋ Ｌｋは、１つ前に設定した端末２－ｋ－１の送信電
力で用いた伝搬損失Ｌｋ－１を一旦キャンセルし、現在処理中の端末２－ｋから基地局１までの伝搬損失Ｌｋを送信電力Ｐｋに加算するための項である。この処理によって、基地局１は、伝搬損失Ｌｋが削減された受信電力で受信するので、各端末２－ｋからの受信電力には、ΔＰの差が生じることになる。
ｋ－１ ＋ Ｌｋ－ΔＰに設定する。ここで、Ｐｋ－１は１つ前に設定した端末２－ｋ－１の送信電力である。－ Ｌｋ－１ ＋ Ｌｋは、１つ前に設定した端末２－ｋ－１の送信電
力で用いた伝搬損失Ｌｋ－１を一旦キャンセルし、現在処理中の端末２－ｋから基地局１までの伝搬損失Ｌｋを送信電力Ｐｋに加算するための項である。この処理によって、基地局１は、伝搬損失Ｌｋが削減された受信電力で受信するので、各端末２－ｋからの受信電力には、ΔＰの差が生じることになる。
【0084】
一方、Ｓ３Ｃの判定で、当該端末２－ｋが被中継局２Ｓである場合（Ｓ３ＣでＹ）、基地局１は、１つ前の端末２－ｋ－１の送信電力から、各端末２－ｋから基地局１までの伝搬損失差を調整した値を設定する（Ｓ３Ｅ）。この場合には、Ｓ３Ｄのように、要求電力差ΔＰを減算することはしない。すなわち、Ｐｋ＝Ｐｋ－１－ Ｌｋ－１ ＋ Ｌｋに設定
する。上述のように、－ Ｌｋ－１ ＋ Ｌｋは、１つ前に設定した端末２－ｋ－１の送信
電力で用いた伝搬損失Ｌｋ－１を一旦キャンセルし、現在処理中の端末２－ｋから基地局１までの伝搬損失Ｌｋを送信電力Ｐｋに加算するための項である。
する。上述のように、－ Ｌｋ－１ ＋ Ｌｋは、１つ前に設定した端末２－ｋ－１の送信
電力で用いた伝搬損失Ｌｋ－１を一旦キャンセルし、現在処理中の端末２－ｋから基地局１までの伝搬損失Ｌｋを送信電力Ｐｋに加算するための項である。
【0085】
ただし、被中継局２Ｓに対しては、図１３のＳ２４の処理により、基地局１は、被中継局２Ｓの伝搬損失Ｌｓとして、中継局２Ｒの伝搬損失Ｌｒに要求電力差ΔＰを加算した値を設定している。また、被中継局２Ｓが複数ある場合、基地局１は、被中継局２Ｓから中継局２Ｒを介した基地局１との間の伝搬損失Ｌｓには、ΔＰの整数倍（被中継局ｓと中継局ｒとの間の伝搬損失Ｌｒ，ｓの昇順）を付与している。しかしながら、実際には、被中継局２Ｓの上り回線のデータが中継局２Ｒで中継される場合、中継されるデータの伝搬損失Ｌｓは、中継局２Ｒと基地局１との間の伝搬損失によって定まる。したがって、基地局１は、Ｓ３Ｅにしたがって、１つ前の端末２－ｋ－１の送信電力から、各端末２－ｋから基地局１までの伝搬損失差を調整した値を設定する。これによって中継局２Ｒで中継された基地局１での受信電力は、中継局２Ｓと最初の被中継局との間、および被中継局２Ｓ間で、ΔＰの送信電力差が生じることなる。その結果、中継局２Ｒは、ΔＰの送信電力差で被中継局２Ｓからの上り回線の送信データを中継する。すなわち、Ｓ３Ｅの処理は、中継端末が被中継端末からの上り通信データを中継するときに、中継端末で発生した上り通信データを送信するときの送信電力より少なくとも第４の基準値だけ小さい送信電力で被中
継端末からの上り通信データを基地局１に送信することの一例である。また、Ｓ３Ｅの処理は、基地局１の制御部が第４の基準値だけ小さい送信電力を中継端末に指示することの一例でもある。基地局１は、すべての端末２の数Ｋだけ、Ｓ３ＡからＳ３Ｅの処理を繰り返す（Ｓ３Ｆ）。
継端末からの上り通信データを基地局１に送信することの一例である。また、Ｓ３Ｅの処理は、基地局１の制御部が第４の基準値だけ小さい送信電力を中継端末に指示することの一例でもある。基地局１は、すべての端末２の数Ｋだけ、Ｓ３ＡからＳ３Ｅの処理を繰り返す（Ｓ３Ｆ）。
【0086】
なお、図１８の処理において、中継局２Ｒで中継される被中継局２Ｓ（複数の場合も同様）の伝搬損失としては、被中継局２Ｓに依らず、中継局２Ｒの伝搬損失Ｌｒ（固定値）を用いてもよい。すなわち、基地局１は、中継局２Ｒに対して、基地局１において受信電力Ｐｒで受信できるように送信電力をＰｒ＋Ｌｒを設定した場合、中継局２Ｒで中継される１つ目の被中継局２Ｓに対しては、送信電力Ｐｒ＋Ｌｒ－ΔＰを設定すればよい。これにより、基地局１は、受信電力Ｐｒ－ΔＰで受信できる。同様に、基地局１は、この中継局２Ｓにおける２つ目の被中継局２Ｓに対しては、受信電力Ｐｒ－２ΔＰで基地局１において受信できるように送信電力Ｐｒ＋Ｌｒ－２ΔＰを設定すればよい。一般に、基地局１は、この中継局２Ｓにおけるｓ番目の被中継局２Ｓに対しては、受信電力Ｐｒ－ｓΔＰで基地局１において受信できるように送信電力Ｐｒ＋Ｌｒ－ｓΔＰを設定すればよい。ここで、Ｌｒは、中継局２Ｒから基地局１までの経路の伝搬損失である。
【0087】
基地局１が中継局２Ｒで中継される被中継局２Ｓの伝搬損失としては、被中継局２Ｓに依らず、中継局２Ｒの伝搬損失Ｌｒ（固定値）を用いる場合、図１８において、Ｓ３Ｃの判定およびＳ３Ｅの処理は不要となる。この場合、基地局１は、Ｓ３Ｄの処理によって、中継を実施ない通常の端末２、中継局２Ｒおよび被中継局２Ｓを含むすべての端末２に対して、送信電力を設定できる。
【0088】
すなわち、被中継局２Ｓとなる端末２－ｋからのデータが中継局２Ｒで中継される場合、伝搬損失Ｌｋは、中継局２Ｒから基地局１までの伝搬路に対応し、被中継局２Ｓによらず同一の値である。すなわち、中継局２Ｒで中継される被中継局２Ｓについては、中継局２Ｒから基地局１までの伝搬損失を用いることで、他の端末２と同様に、図１８のＳ３Ｄの処理により、送信電力Ｐｋを設定できる。
【0089】
図１９は、中継局２Ｒにおける送信電力の更新方法を例示する図である。中継局２Ｒが自局のデータ送信を終えたときに、まだ、被中継局２Ｓのデータ送信が未完了で残っている場合、図１９の処理が実行される。この場合、基地局１は中継局２Ｒに送信電力を指示する。中継局２Ｒは基地局１からの指示にしたがって被中継局２Ｓのうち最も送信電力が高いものを中継局２Ｓの送信電力へ更新する。すなわち、中継局２Ｒは当該中継局２Ｓから基地局１への送信電力を最大電力へ更新する。さらに、送信未完了の被中継局２Ｓが他にある場合、その他の被中継局２Ｓの送信電力についても送信電力をそれぞれ上げるよう更新する。
【0090】
図１９でグラフＧ１４は、中継局２Ｒが自局のデータ送信を終える前の基地局１の受信電力を例示する図である。理想的には、基地局１においては、中継局２Ｒである端末２－３、被中継局２Ｓである端末２－４、２－５において、送信電力ΔＰの電力差で受信される。例えば、端末２－３、端末２－４、２－５の基地局１での受信電力をＰ３、Ｐ４、Ｐ５とすると、Ｐ３－Ｐ４＝Ｐ４－Ｐ５＝ΔＰとなる。
【0091】
図１９でグラフＧ５は、中継局２Ｒが自局のデータ送信を終えた後の基地局１の受信電力を例示する図である。この場合、基地局１は、中継局２Ｒに対して、端末２－４、２－５の送信電力をそれぞれΔＰだけ増加させるように指示する。すなわち、基地局１での端末２－４、２－５からの受信電力がそれぞれＰ４＝Ｐ３、Ｐ５＝Ｐ４となるように、中継局２Ｒは、被中継局２Ｓである端末２－４、２－５からの上り回線のデータの送信電力を増加させる。
【0092】
図２０は、中継局２Ｒで自局の上り回線のデータ送信が終了した場合の基地局１による中継局２Ｒに対する送信電力設定処理を例示する図である。ここでは、例えば、中継局２Ｒでは、連送回数Ｎが初期設定されることを想定する。しかしながら、初期設定された連送回数Ｎが実行される前に、中継局２Ｒで自局の上り回線のデータ送信が終了する場合がある。図２０は、そのような場合における基地局１による中継局２Ｒに対する送信電力の設定処理を例示する。今、図２０で、複数の中継局２Ｒのそれぞれを中継局２Ｒ（ｉ）で表す。ｉは中継局数のインデックスであり、１乃至中継局数の値である。また、中継局２Ｒ（ｉ）で中継される複数の被中継局２Ｓのそれぞれを被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ）で表す。ｊは被中継局のインデックスであり、１乃至被中継局数Ｋｒ，ｓの値である。
【0093】
この処理では、基地局１は、中継局２Ｒ（ｉ）がすべての被中継局Ｓ（ｉ，：）の上り回線のデータ送信が終了したか否かを判定する（Ｓ４１）。ここで、コロン（：）は、すべての被中継局２Ｓを示す。中継局２Ｒ（ｉ）がすべての被中継局Ｓ（ｉ，：）の上り回線のデータ送信が終了した場合には（Ｓ４１でＹ）、基地局１は、図２１の処理を終了する。
【0094】
一方、すべての被中継局Ｓ（ｉ，：）の上り回線のデータ送信が終了していない場合（Ｓ４１でＮ）、基地局１は、被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ）のうち、最も上り回線の送信電力が大きい被中継局２Ｓ（ｉ，１）を特定する。そして、基地局１は、特定した被中継局２Ｓ（ｉ，１）の上り回線の送信電力を中継局２Ｒ（ｉ）の上り回線の送信電力Ｐｒ（ｉ）に設定する（Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ４４）。また、基地局１は、上り回線の送信電力が２番目以降の被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ）の上り回線の送信電力Ｐｓ（ｉ，ｊ）をそれぞれ１段階上の送信電力のＰｓ（ｉ，ｊ－１）に増加させる（Ｓ４５）。基地局１は、Ｓ４３、Ｓ４４の処理を中継局２Ｒ（ｉ）が中継する被中継局数Ｋｒ、ｓだけ繰返し（Ｓ４６）、１段階ずつ、各被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ）の送信電力を増加させる。なお、その後、いずれかの被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ）の上り回線のデータ送信が終了した場合には、基地局１は、送信が終了した被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ）よりも送信電力が下位の被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ＋１）以下の送信電力を１段階ずつ増加させればよい。図２０の処理は、継端末が、被中継端末の上り通信データの中継を完了する前に、中継端末で発生した上り通信データの送信が完了した場合の処理の一例である。そして、Ｓ４５の処理は、中継端末が被中継端末の上り通信データを送信するときの送信電力を増加させることの一例である。Ｓ４５の処理は、基地局１の制御部が被中継端末の上り通信データを送信するときの送信電力を増加させることの一例でもある。
【0095】
このような処理によって、中継局２Ｒが自局の上り回線のデータ送信が完了すると、基地局１は、被中継局２Ｓの送信電力を増加させ、伝送誤り率を低下させ、効率よくデータを中継できる。また、基地局１は、いずれの被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ）の上り回線のデータ送信が終了した場合も、下位の被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ＋１）以下の送信電力を増加させ、伝送誤り率を低下させ、効率よくデータを中継できる。なお、初期設定された連送回数Ｎの実行前に、中継局２Ｒでの自局の上り回線のデータ送信が終了した場合には、図２０処理に代えて、基地局１は、中継局２Ｒに対して、そのまま、当初の連送回数Ｎだけのデータの送信を継続させてもよい。
【0096】
図２１は、中継局２Ｒ（ｉ）が中継するいずれかの被中継局Ｓ（ｉ，ｊ）の上り回線のデータ送信が終了した場合の基地局１の処理を例示する図である。この処理では、基地局１は、データ送信が終了した被中継局Ｓ（ｉ，ｊ）の次の被中継局Ｓ（ｉ，ｊ＋１）が存在するか否かを判定する。すなわち、基地局１は、データ送信が終了した被中継局Ｓ（ｉ，ｊ）がＫｒ、ｓ番目の最後の被中継局２Ｓであるか否かを判定する（Ｓ４７、Ｓ４８）。そして、次の被中継局Ｓ（ｉ，ｊ＋１）が存在する場合（Ｓ４８でＮ）、基地局１は下
位の被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ＋１）以下の送信電力を１段階ずつ増加させる（Ｓ４９）。図２１は、中継端末で中継される複数の被中継端末のうちのいずれかの被中継端末の上り通信データの中継が完了した場合の処理の一例である。そして、Ｓ４９の処理は、中継端末は、中継が完了した被中継端末よりも低い送信電力が設定された被中継端末の上り通信データの中継における送信電力を増加させることの一例である。また、Ｓ４９の処理は、基地局１の制御部が中継端末に、中継が完了した被中継端末よりも低い送信電力が設定された被中継端末の上り通信データの中継における送信電力を増加させることの一例でもある。そして、次の被中継局Ｓ（ｉ，ｊ＋１）が存在しない場合（Ｓ４８でＹ）、基地局１は処理を終了する。
位の被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ＋１）以下の送信電力を１段階ずつ増加させる（Ｓ４９）。図２１は、中継端末で中継される複数の被中継端末のうちのいずれかの被中継端末の上り通信データの中継が完了した場合の処理の一例である。そして、Ｓ４９の処理は、中継端末は、中継が完了した被中継端末よりも低い送信電力が設定された被中継端末の上り通信データの中継における送信電力を増加させることの一例である。また、Ｓ４９の処理は、基地局１の制御部が中継端末に、中継が完了した被中継端末よりも低い送信電力が設定された被中継端末の上り通信データの中継における送信電力を増加させることの一例でもある。そして、次の被中継局Ｓ（ｉ，ｊ＋１）が存在しない場合（Ｓ４８でＹ）、基地局１は処理を終了する。
【0097】
（実施形態の効果）
以上述べたように、本実施形態によれば、複数の端末２が基地局１に非直交多元接続される通信システム１００において、中継局２Ｒとして動作する端末２と、被中継局２Ｓとして動作する端末２が設けられる。そして、中継局２Ｒは、中継局２Ｒで発生した通信要求に基づく上り通信データに被中継局２Ｓからの上り通信データを重畳した重畳データを基地局１に送信する。このため、基地局１が被中継局２Ｓから直接受信する受信信号が、低いＳＮＲしか有していない場合であっても、基地局１による効率的な受信が可能になる。すなわち、被中継局２Ｓからの受信信号が中継局２Ｒで中継されることで、基地局１は、中継局２Ｒよりも所定値ΔＰだけ低い程度の受信電力で、被中継局２Ｓからの信号の受信が可能となる。その結果、実効的に、被中継局２Ｓからの受信信号のＳＮＲを高め、伝送誤り率を改善できる。したがって、本通信システム１００では、例えば、無線ネットワークＲＮのセル端部またはトンネル内など、パスロス（伝搬損失）が大きな環境にある被中継局２Ｓであっても、効率良く、基地局１に上り回線のデータを送信できる。
以上述べたように、本実施形態によれば、複数の端末２が基地局１に非直交多元接続される通信システム１００において、中継局２Ｒとして動作する端末２と、被中継局２Ｓとして動作する端末２が設けられる。そして、中継局２Ｒは、中継局２Ｒで発生した通信要求に基づく上り通信データに被中継局２Ｓからの上り通信データを重畳した重畳データを基地局１に送信する。このため、基地局１が被中継局２Ｓから直接受信する受信信号が、低いＳＮＲしか有していない場合であっても、基地局１による効率的な受信が可能になる。すなわち、被中継局２Ｓからの受信信号が中継局２Ｒで中継されることで、基地局１は、中継局２Ｒよりも所定値ΔＰだけ低い程度の受信電力で、被中継局２Ｓからの信号の受信が可能となる。その結果、実効的に、被中継局２Ｓからの受信信号のＳＮＲを高め、伝送誤り率を改善できる。したがって、本通信システム１００では、例えば、無線ネットワークＲＮのセル端部またはトンネル内など、パスロス（伝搬損失）が大きな環境にある被中継局２Ｓであっても、効率良く、基地局１に上り回線のデータを送信できる。
【0098】
本実施形態では、基地局１がこのような中継局２Ｒと、被中継局２Ｓを選択する。すなわち、本実施形態では、端末２からの受信電力の状況を把握できる基地局１が適正に中継局２Ｒと、被中継局２Ｓを選択できる。
【0099】
また、本実施形態では、基地局１は、端末２－ｋ（端末ＩＤ：ｋ）から基地局１までの伝搬損失Ｌｋが伝搬損失の閾値Ｌｔｈ，０より低ければ、端末２－ｋ（ＩＤ：ｋ）を中継局２Ｒの候補に設定する。また、この伝搬損失Ｌｋが閾値Ｌｔｈ，１より大きければ、端末２－ｋ（ＩＤ：ｋ）を被中継局２Ｓの候補として選定する。したがって、基地局１は、伝搬路の伝搬損失Ｌｋから望ましい、中継局２Ｒの候補と被中継局２Ｓの候補を選択できる。
【0100】
また、基地局１は、中継局２Ｒの候補である端末２－ｒを介した伝搬損失Ｌｒ、ｓが、中継局を介さない伝搬損失Ｌｓ対して中継利得閾値ΔｄＢ以上大きいか否かを判定する。そして、伝搬損失Ｌｒ、ｓが伝搬損失Ｌｓ対して中継利得閾値ΔｄＢ以上大きい場合、基地局１は、端末２－ｒを中継局２Ｒとし、端末２－ｓを被中継局２Ｓとして選定する。したがって、基地局１は、中継することで、伝搬損失が改善する中継局２Ｒの候補と被中継局２Ｓの候補を特定し、中継局２Ｒと、被中継局２Ｓを選択できる。
【0101】
また、本実施形態では、中継局２Ｒは複数の被中継局２Ｓと非直交多元接続可能である。すなわち、本通信システム１００では、中継局２Ｒは複数の被中継局２Ｓに対して、同時通信で中継できる。
【0102】
また、本実施形態では、基地局１は、中継局２Ｒに対して、基地局１において受信電力Ｐｒで受信できるように送信電力をＰｒ＋Ｌｒを設定した場合、１つ目の被中継局２Ｓに対しては、送信電力Ｐｒ＋Ｌｒ－ΔＰを設定する。これにより、基地局１は、受信電力Ｐｒ－ΔＰで基地局１において受信できる。一般に、基地局１は、この中継局２Ｓにおける
ｓ番目の被中継局２Ｓに対しては、受信電力Ｐｒ－ｓΔＰで基地局１において受信できるように送信電力Ｐｒ＋Ｌｒ－ｓΔＰを設定できる。すなわち、基地局１は、中継局２Ｒが被中継局２Ｓからの上り通信データを中継するときの電力は中継端末で発生した上り通信データを送信するときの電力より第４の基準値ΔＰだけ小さい値で指示する。このため、基地局１は、中継局２Ｒの自局から受信電力と、中継局２Ｒで中継される被中継局２Ｓからの受信電力に第４の基準値ΔＰだけ電力差を設け、非直交多元接続での中継を可能とする。さらに、この中継局２Ｓで複数の被中継局２Ｓからの上り回線の電力が中継される場合も、段階的に、第４の基準値ΔＰだけ電力差を設け、非直交多元接続での中継を可能とする。
ｓ番目の被中継局２Ｓに対しては、受信電力Ｐｒ－ｓΔＰで基地局１において受信できるように送信電力Ｐｒ＋Ｌｒ－ｓΔＰを設定できる。すなわち、基地局１は、中継局２Ｒが被中継局２Ｓからの上り通信データを中継するときの電力は中継端末で発生した上り通信データを送信するときの電力より第４の基準値ΔＰだけ小さい値で指示する。このため、基地局１は、中継局２Ｒの自局から受信電力と、中継局２Ｒで中継される被中継局２Ｓからの受信電力に第４の基準値ΔＰだけ電力差を設け、非直交多元接続での中継を可能とする。さらに、この中継局２Ｓで複数の被中継局２Ｓからの上り回線の電力が中継される場合も、段階的に、第４の基準値ΔＰだけ電力差を設け、非直交多元接続での中継を可能とする。
【0103】
また、中継局２Ｒが自局の上り回線のデータ送信が終了すると、基地局１は、中継局２Ｒに被中継局２Ｓのうち、最も上り回線の送信電力が大きい被中継局２Ｓの上り回線の送信電力を中継局２Ｒの上り回線の送信電力Ｐｒに設定させる。したがって、本通信システム１００では、中継局２Ｒは、自局の上り回線のデータ送信が完了すると、被中継局２Ｓの送信電力を増加させ、伝送誤り率を低下させ、効率よくデータを中継できる。
【0104】
また、中継局２Ｒがいずれかの被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ）の上り回線のデータ送信が終了した場合も、基地局１は、上記と同様に指示する。すなわち、基地局１は、中継局２Ｓ（ｉ）に、送信が終了した被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ）よりも送信電力が下位の被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ＋１）以下の送信電力を１段階ずつ増加するように指示すればよい。したがって、本通信システム１００では、いずれかの被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ）の上り回線のデータ送信が完了すると、それよりも送信電力が低く設定されて中継されている被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ＋１）の上り回線の中継における送信電力が増加する。これにより、本通信システム１００は、被中継局２Ｓ（ｉ，ｊ＋１）の伝送誤り率を低下させ、効率よくデータを中継できる。
【0105】
（変形例）
図１３では、基地局１は、中継局候補である端末２－ｒを中継局２Ｓとして介した伝搬損失Ｌｒ、ｓが、端末２－ｒを介さない伝搬損失Ｌｓ対して中継利得閾値ΔｄＢ以上大きいか否かを判定する。このような判断に代えて、基地局１が端末２の位置情報を収集できる場合、被中継距離Ｄを設定してもよい。すなわち、基地局１は、被中継距離Ｄを設定することで、中継局候補である端末２－ｒの位置から半径Ｄ以内に被中継局候補２－ｓがある場合、これによって中継局２Ｒと被中継局２Ｓを選定するようにすればよい。
図１３では、基地局１は、中継局候補である端末２－ｒを中継局２Ｓとして介した伝搬損失Ｌｒ、ｓが、端末２－ｒを介さない伝搬損失Ｌｓ対して中継利得閾値ΔｄＢ以上大きいか否かを判定する。このような判断に代えて、基地局１が端末２の位置情報を収集できる場合、被中継距離Ｄを設定してもよい。すなわち、基地局１は、被中継距離Ｄを設定することで、中継局候補である端末２－ｒの位置から半径Ｄ以内に被中継局候補２－ｓがある場合、これによって中継局２Ｒと被中継局２Ｓを選定するようにすればよい。
【0106】
＜第２実施形態＞
以下、図２２、図２３を参照して、第２実施形態の通信システム１００を説明する。上記第１の実施の形態では、被中継局２Ｓが基地局１のセル内に存在する非直交多元接続の通信システム１００において、中継局２Ｒが被中継局２Ｓの上り回線データを中継する処理を例示した。本実施形態では、基地局１のセル内に存在しない端末２を被中継局２Ｓとして、中継局２Ｒが中継する通信システム１００を説明する。少なくとも一部の被中継局２Ｓが基地局１のセル内に存在しないこと以外の第２の実施形態の構成および作用は第１の実施形態と同様である。そこで、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、本実施形態の通信システム１００の処理は、上記第１の実施形態の処理と競合するものではなく、上記第１の実施形態の処理と組み合わせて実行できる。
以下、図２２、図２３を参照して、第２実施形態の通信システム１００を説明する。上記第１の実施の形態では、被中継局２Ｓが基地局１のセル内に存在する非直交多元接続の通信システム１００において、中継局２Ｒが被中継局２Ｓの上り回線データを中継する処理を例示した。本実施形態では、基地局１のセル内に存在しない端末２を被中継局２Ｓとして、中継局２Ｒが中継する通信システム１００を説明する。少なくとも一部の被中継局２Ｓが基地局１のセル内に存在しないこと以外の第２の実施形態の構成および作用は第１の実施形態と同様である。そこで、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、本実施形態の通信システム１００の処理は、上記第１の実施形態の処理と競合するものではなく、上記第１の実施形態の処理と組み合わせて実行できる。
【0107】
図２２は、第２の実施形態における基地局１と端末２との間の上り回線と下り回線のデータフロー例示する図である。図２２は、被中継局２Ｓが基地局１のセル内に存在しないので、上りデータチャネルの他、上り制御チャネルと、下り制御チャネルによる通信も、中継局２Ｒにより中継される。
【0108】
したがって、本実施形態においても、第１の実施形態と同様、周波数と時間で定義される物理リソースは、重複して使用されることになる。基地局１は、少なくとも１つのタイムスロットを中継局２Ｒから被中継局２Ｓへの下り制御チャネルに割り当てる。また、基地局１は、少なくとも１つのタイムスロットを被中継局２Ｓから中継局２Ｒへの上り制御チャネルに割り当てる。
【0109】
図２３は、被中継局２Ｓの探索方法を例示する図である。この処理では、まず、基地局１は各端末２に対して、中継局２Ｒとして動作することを希望する端末２を募集するメッセージを送信する（Ｓ５１）。すると、中継局２Ｒとして動作することを希望する端末２は基地局１へ応答を送信する。端末２がすでに中継対象の被中継局２Ｓの端末ＩＤを持っている場合にはその端末ＩＤを合わせて通知する（Ｓ５２）。なお、端末２は、中継対象の被中継局２Ｓの端末ＩＤを他の通信方式等を介して取得すればよい。ここで、他の通信方式は、例えば、複数の端末２の間のローカルな通信方式である。ローカルな通信方式は、例えば、無線ＬＡＮ、Bluetooth(登録商標)、Bluetooth(登録商標) Low Energy（ＢＬ
Ｅ）、５Ｇのサイドリンク通信等が例示される。
中継局２Ｒの候補となる端末２が被中継局２Ｓの探索をこれから行う場合には、基地局１は中継局２Ｒの候補となる端末２に対して、セル外に位置する端末２の探索に用いる周波数とタイムスロットを指示する（Ｓ５３）。中継局２Ｒの候補となる端末２は被中継局２Ｓとなるセル外の端末２を探索するため、指定された周波数・時間で被中継局２Ｓを募集する旨の報知信号を送信する（Ｓ５４）。
Ｅ）、５Ｇのサイドリンク通信等が例示される。
中継局２Ｒの候補となる端末２が被中継局２Ｓの探索をこれから行う場合には、基地局１は中継局２Ｒの候補となる端末２に対して、セル外に位置する端末２の探索に用いる周波数とタイムスロットを指示する（Ｓ５３）。中継局２Ｒの候補となる端末２は被中継局２Ｓとなるセル外の端末２を探索するため、指定された周波数・時間で被中継局２Ｓを募集する旨の報知信号を送信する（Ｓ５４）。
【0110】
被中継局２Ｓとなることを希望する端末２－ｓは、中継局２Ｒの候補となる端末２－ｒからの報知信号に対する応答を自身の端末ＩＤ（被中継局ＩＤという）とともに送信する（Ｓ５５）。被中継局２Ｓとなることを希望する端末２－ｓの端末ＩＤを得た中継局２Ｒの候補端末２－ｒは、被中継局ＩＤとその受信信号強度を基地局１へ回答する（Ｓ５６）。
【0111】
基地局１は被中継局ＩＤを登録する。被中継局２Ｓの候補が複数の中継局２Ｒの候補端末２－ｒ間で複数重複する場合には、基地局１は受信信号強度がより高い中継局２Ｒの候補端末２－ｒのみを残す（Ｓ５７）。以降、基地局１は被中継局２Ｓに対する制御情報を送る場合、該当する中継局２Ｒに対して中継制御ＣＨ用の周波数・スロットを制御情報と併せて送信する（Ｓ５８）。
【0112】
以上の処理によって、中継局２Ｒは、セル外の端末２に対して、下り制御チャネル、上り制御チャネルおよび上りデータチャネルを中継できる。図２２の構成、図２３の処理は、被中継端末が、基地局１が提供するセル外に位置する端末２を含むことの一例である。図２２の構成、図２３の処理は、基地局１の制御部が、中継端末に、基地局が提供するセル外に位置する端末を探索させ、探索できた端末からの通信データを中継させることの一例でもある。
【0113】
＜その他の実施形態＞
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本開示はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。また、本開示において説明した処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本開示はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。また、本開示において説明した処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。
【0114】
また、１つの装置が行うものとして説明した処理が、複数の装置によって分担して実行されてもよい。あるいは、異なる装置が行うものとして説明した処理が、１つの装置によって実行されても構わない。コンピュータシステムにおいて、各機能をどのようなハードウェア構成によって実現するかは柔軟に変更可能である。
【符号の説明】
【0115】
１ 基地局
２ 端末
２Ｎ 端末局
２Ｒ、２ＲＡ、２ＲＢ 中継局
２Ｓ 被中継局
１１ プロセッサ
１２ メモリ
１５ 無線処理装置
１１、２１、２１Ａ ＲＳ処理部
１２、２２、２２Ａ ＤＳ処理部
１３、２３、２３Ａ 受信処理部
２ 端末
２Ｎ 端末局
２Ｒ、２ＲＡ、２ＲＢ 中継局
２Ｓ 被中継局
１１ プロセッサ
１２ メモリ
１５ 無線処理装置
１１、２１、２１Ａ ＲＳ処理部
１２、２２、２２Ａ ＤＳ処理部
１３、２３、２３Ａ 受信処理部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】