特開 2024-140351 中継装置及び通信システム

(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】P2024140351

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】中継装置及び通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04W 16/26 20090101AFI20241003BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20241003BHJP

   H04B 7/15 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H04W16/26

H04W16/28

H04B7/15

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051451

(22)【出願日】2023-03-28

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「革新的情報通信技術研究開発委託研究／Ｂｅｙｏｎｄ ５Ｇに向けたテラヘルツ帯を活用した端末拡張型通信システム実現のための研究開発 研究開発項目 ２ テラヘルツ帯を適用した端末拡張のための信号処理技術 副題：Ｂｅｙｏｎｄ５Ｇに向けたテラヘルツ帯を活用するユーザセントリックアーキテクチャ実現に関する研究開発」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 大詩

(72)【発明者】

【氏名】大関 武雄

【テーマコード（参考）】

5K067

5K072

【Ｆターム（参考）】

5K067DD11

5K067EE02

5K067EE08

5K067EE10

5K067KK02

5K072AA29

5K072BB02

5K072BB13

5K072BB25

5K072BB27

5K072DD11

5K072DD16

5K072EE33

5K072GG05

(57)【要約】

【課題】中継装置２を介して通信端末と基地局との間で通信を開始する場合に、通信端末側から通信を開始する。
【解決手段】基地局と通信端末との通信を中継する中継装置２であって、通信端末から、中継装置２と基地局とが通信する際に使用するビームを識別するためのビームＩＤを示す制御データを受信する制御通信部２１と、基地局と通信する基地局側通信部２２２と、ビームＩＤに対応するビームを用いて基地局側通信部２２２が基地局との間で通信するように基地局側通信部２２２を制御する制御部２４と、を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基地局と通信端末との通信を中継する中継装置であって、
前記通信端末から、前記中継装置と前記基地局とが通信する際に使用するビームを識別するためのビームＩＤを示す制御データを受信する制御通信部と、
前記基地局と通信する基地局側通信部と、
前記ビームＩＤに対応するビームを用いて前記基地局側通信部が前記基地局との間で通信するように前記基地局側通信部を制御する制御部と、
を有する中継装置。

【請求項2】

前記制御データは、複数のビームに対応する複数のビームＩＤを含み、
前記制御部は、前記複数のビームＩＤに対応する前記複数のビームのいずれかを送信するように前記基地局側通信部を制御する、
請求項１に記載の中継装置。

【請求項3】

前記制御データは、ビームを送信するタイミングを示すタイミング情報を含み、
前記制御部は、前記タイミング情報が示すタイミングでビームを送信するように前記基地局側通信部を制御する、
請求項１に記載の中継装置。

【請求項4】

前記制御データにおいては、複数の前記中継装置それぞれを識別するための中継装置ＩＤと、前記中継装置と前記基地局とが通信する際に使用するビームＩＤと、が関連付けられており、
前記制御部は、前記制御データに前記中継装置が記憶している中継装置ＩＤが含まれている場合に、前記ビームＩＤに対応するビームを用いて前記基地局側通信部が前記基地局との間で通信するように前記基地局側通信部を制御する、
請求項１に記載の中継装置。

【請求項5】

前記制御データにおいては、複数の前記中継装置それぞれを識別するための中継装置ＩＤと、前記中継装置がビームを送信するタイミングを示すタイミング情報と、が関連付けられており、
前記制御部は、前記制御データに前記中継装置が記憶している中継装置ＩＤが含まれている場合に、前記タイミング情報が示すタイミングで前記基地局側通信部が前記基地局との間で通信するように前記基地局側通信部を制御する、
請求項１に記載の中継装置。

【請求項6】

前記制御データは、前記中継装置から前記基地局に向けてビームを送信する周期を示す情報を含み、
前記制御部は、前記制御データが示す周期で前記制御データが示す前記ビームＩＤに対応するビームを形成するように前記基地局側通信部を制御する、
請求項１に記載の中継装置。

【請求項7】

前記制御通信部は、他の装置を介することなく前記通信端末と直接通信するための制御リンクを介して前記制御データを受信する、
請求項１に記載の中継装置。

【請求項8】

通信端末と、基地局と前記通信端末との通信を中継する中継装置と、を備え、
前記通信端末は、
前記中継装置と前記基地局とが通信する際に使用するビームを識別するためのビームＩＤを決定する決定部と、
前記決定部が決定した前記ビームＩＤを示す制御データを送信する送信部と、
を有し、
前記中継装置は、
前記通信端末から、前記中継装置と前記基地局とが通信する際に使用するビームを識別するためのビームＩＤを示す制御データを受信する制御通信部と、
前記基地局と通信する基地局側通信部と、
前記ビームＩＤに対応するビームを用いて前記基地局側通信部が前記基地局との間で通信するように前記基地局側通信部を制御する制御部と、
を有する通信システム。

【請求項9】

前記決定部は、それぞれ異なるビームを用いて前記中継装置が前記基地局と通信する間に前記基地局が受信する信号の品質が相対的に高いビームに対応する前記ビームＩＤを選択する、
請求項８に記載の通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、中継装置及び通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

中継装置が、基地局とユーザの通信端末との通信を中継することが提案されている。例えば、特許文献１には、基地局は、中継装置を介して通信端末宛てにダウンリンクデータを送信することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２３－３６３６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された技術では、基地局は、中継装置と通信端末との間の通信に中継装置が利用するビームパターンを中継装置に指示する。一方、特許文献１に記載された技術では、通信端末は、中継装置が利用するビームパターンを中継装置に指示することはできないという問題があった。このため、中継装置を介して通信端末と基地局との間で通信を開始する場合に、通信端末側から通信を開始することができないという問題が生じていた。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、中継装置を介して通信端末と基地局との間で通信を開始する場合に、通信端末側から通信を開始することができる中継装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様の中継装置は、基地局と通信端末との通信を中継する中継装置であって、前記通信端末から、前記中継装置と前記基地局とが通信する際に使用するビームを識別するためのビームＩＤを示す制御データを受信する制御通信部と、前記基地局と通信する基地局側通信部と、前記ビームＩＤに対応するビームを用いて前記基地局側通信部が前記基地局との間で通信するように前記基地局側通信部を制御する制御部と、を有する。

【0007】

前記制御データは、複数のビームに対応する複数のビームＩＤを含み、前記制御部は、前記複数のビームＩＤに対応する前記複数のビームのいずれかを送信するように前記基地局側通信部を制御してもよい。前記制御データは、ビームを送信するタイミングを示すタイミング情報を含み、前記制御部は、前記タイミング情報が示すタイミングでビームを送信するように前記基地局側通信部を制御してもよい。

【0008】

前記制御データにおいては、複数の前記中継装置それぞれを識別するための中継装置ＩＤと、前記中継装置と前記基地局とが通信する際に使用するビームＩＤと、が関連付けられており、前記制御部は、前記制御データに前記中継装置が記憶している中継装置ＩＤが含まれている場合に、前記ビームＩＤに対応するビームを用いて前記基地局側通信部が前記基地局との間で通信するように前記基地局側通信部を制御してもよい。

【0009】

前記制御データにおいては、複数の前記中継装置それぞれを識別するための中継装置ＩＤと、前記中継装置がビームを送信するタイミングを示すタイミング情報と、が関連付けられており、前記制御部は、前記制御データに前記中継装置が記憶している中継装置ＩＤが含まれている場合に、前記タイミング情報が示すタイミングで前記基地局側通信部が前記基地局との間で通信するように前記基地局側通信部を制御してもよい。

【0010】

前記制御データは、前記中継装置から前記基地局に向けてビームを送信する周期を示す情報を含み、前記制御部は、前記制御データが示す周期で前記制御データが示す前記ビームＩＤに対応するビームを形成するように前記基地局側通信部を制御してもよい。前記制御通信部は、他の装置を介することなく前記通信端末と直接通信するための制御リンクを介して前記制御データを受信してもよい。

【0011】

本発明の第２の態様の通信システムは、通信端末と、基地局と前記通信端末との通信を中継する中継装置と、を備え、前記通信端末は、前記中継装置と前記基地局とが通信する際に使用するビームを識別するためのビームＩＤを決定する決定部と、前記決定部が決定した前記ビームＩＤを示す制御データを送信する送信部と、を有し、前記中継装置は、前記通信端末から、前記中継装置と前記基地局とが通信する際に使用するビームを識別するためのビームＩＤを示す制御データを受信する制御通信部と、前記基地局と通信する基地局側通信部と、前記ビームＩＤに対応するビームを用いて前記基地局側通信部が前記基地局との間で通信するように前記基地局側通信部を制御する制御部と、を有する。

【0012】

前記決定部は、それぞれ異なるビームを用いて前記中継装置が前記基地局と通信する間に前記基地局が受信する信号の品質が相対的に高いビームに対応する前記ビームＩＤを選択してもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、中継装置を介して通信端末と基地局との間で通信を開始する場合に、通信端末側から通信を開始するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】通信システムの概要を説明するための図である。

【図2】通信システムの概要を説明するための図である。

【図3】通信端末の構成を示す。

【図4】中継装置がアクセスリンクで通信するための制御データの例を示す。

【図5】中継装置の構成を示す。

【図6】制御部がデータ通信部によりビームを形成するタイミングの例を示す。

【図7】制御部がデータ通信部によりビームを形成するタイミングの別の例を示す。

【図8】通信制御部が送信する制御データの別の例を示す。

【図9】通信システムによるデータ通信の開始の処理手順を示すシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

［通信システムＳの概要］
図１及び図２は、通信システムＳの概要を説明するための図である。通信システムＳは、通信端末１と、中継装置２と、基地局３と、を有する。通信システムＳは、通信端末１が中継装置２を介して基地局３と接続することを可能にする。

【0016】

通信端末１は、例えば、スマートフォンである。通信端末１は、中継装置２を介して、基地局３と通信する。通信端末１は、電磁波の送受信の指向性を示す複数のビームパターン（図１中の通信端末１の破線の楕円）からいずれかのビームパターンを選択する。通信端末１は、選択したビームパターンのビームを形成することにより中継装置２と通信する。

【0017】

中継装置２は、ＲＦ（Radio Frequency）中継機能を有する。中継装置２は、基地局３と通信端末１との通信を中継する。中継装置２は、制御通信部２１と、データ通信部２２とを有する。

【0018】

制御通信部２１は、通信端末１から制御データを受信する。制御データは、例えば、中継装置２と基地局３とが通信する際に使用するビームを識別するためのビームＩＤを含む。一例としては、制御データは、ＳＣＩ（Side Control Information）フォーマットのものである。制御通信部２１は、指向性通信により通信端末１と通信するが、無指向性通信により通信端末１と通信してもよい。制御通信部２１は、最大数メートル程度の比較的短い距離で通信端末１と通信する。

【0019】

データ通信部２２は、通信端末１及び基地局３と通信する。データ通信部２２は、通信端末１及び基地局３との間で音声又は映像等のデータを送受信する。データ通信部２２は、制御通信部２１が受信した制御データに含まれるビームＩＤに対応するビームを形成することにより通信端末１又は基地局３との間で通信する。ビームＩＤは、ビームパターンを識別するための識別情報である。

【0020】

［通信端末１が中継装置２を介して基地局３との通信を開始する処理手順］
以下、図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して、通信端末１が、中継装置２を介して基地局３との通信を開始する処理手順について説明する。通信端末１は、中継装置２の制御通信部２１との間でＤ２Ｄ（Device to Device）接続を確立する。このとき、通信端末１は、図１（ａ）中の通信端末１の両矢印で示すように、ビーム形成可能な複数のビームパターン（図１（ａ）中の通信端末１の破線の楕円）を順次切り替えて測定対象信号を中継装置２へ送信する。

【0021】

制御通信部２１は、図１（ａ）中の制御通信部２１の両矢印で示すように、ビーム形成可能な複数のビームパターン（図１（ａ）中の制御通信部２１の破線の楕円）を順次切り替えて測定対象信号を受信する。制御通信部２１は、それぞれのビームパターンにより受信した信号の通信品質を測定する。制御通信部２１は、測定した通信品質が最も良い通信端末１のビームパターンの測定結果を通信端末１へ通知する。通信端末１は、測定した通信品質が最も良い通信端末１のビームパターンをコントロールリンクの通信のためのビームパターンに決定する。

【0022】

制御通信部２１は、測定した通信品質が最も良い制御通信部２１のビームパターンをコントロールリンクの通信のためのビームパターンとして決定する。通信端末１及び中継装置２は、それぞれ決定したビームパターンによりコントロールリンクを確立する。図１（ｂ）においては、通信端末１及び制御通信部２１がコントロールリンクの通信のためのビームパターンとして決定したビームパターンそれぞれにハッチングが付されている。

【0023】

次に、通信端末１は、通信端末１と中継装置２のデータ通信部２２との間で音声又は映像を送受信するためのバックホールリンクを確立する。例えば、通信端末１は、バックホールリンクのためのビームパターンとして、コントロールリンクと同じビームパターンを用いる。データ通信部２２は、バックホールリンクのためのビームパターンとして、コントロールリンクと同じビームパターンを用いる。図２（ａ）においては、通信端末１及びデータ通信部２２がバックホールリンクの通信のためのビームパターンとして決定したビームパターンそれぞれにハッチングが付されている。

【0024】

通信端末１は、データ通信部２２と基地局３との間で音声又は映像を送受信するためのアクセスリンクを確立させる。図２（ａ）及び図２（ｂ）の例では、通信端末１は、コントロールリンクを介して、データ通信部２２が基地局３との通信においてビーム形成可能な複数のビームパターンのうち、いずれかのビームパターンのビームを形成することを指示する制御データを送信する。

【0025】

データ通信部２２は、図２（ａ）のデータ通信部２２の右側の両矢印で示すように、複数のビームパターンのうち、指示されたビームパターンのビームを形成することにより測定対象信号を基地局３へ送信する。基地局３は、図２（ａ）の基地局３の両矢印で示すように、ビーム形成可能な複数のビームパターンのうち、いずれかのビームパターンのビームを形成することにより、測定対象信号を受信する。基地局３は、それぞれのビームパターンにより送信されたデータの通信品質を測定する。データ通信部２２は、複数のビームパターンそれぞれを用いて測定対象信号を送信し、基地局３は、データ通信部２２が送信した複数のビームパターンのうち、測定した通信品質が最も良いビームパターンを、中継装置２を介して通信端末１へ通知する。

【0026】

通信端末１は、通知されたビームパターンをアクセスリンクの通信のための中継装置２のビームパターンとして決定する。基地局３は、測定した通信品質が最も良い基地局３のビームパターンをアクセスリンクの通信のための基地局３のビームパターンとして決定する。図２（ｂ）においては、決定された中継装置２の基地局３側のビームパターンと、決定された基地局３のビームパターンとにハッチングが付されている。

【0027】

このようにして、通信システムＳでは、中継装置２を介して通信端末１と基地局３との間で通信を開始する場合に、中継装置２が形成するビームのビームパターンを通信端末１が指示するので、通信端末１側から通信を開始することができる。

【0028】

［通信端末１の構成］
図３は、通信端末１の構成を示す。通信端末１は、通信部１１、記憶部１２及び制御部１３を備える。通信部１１は、中継装置２を介して基地局３と通信することによりネットワークに接続する。通信部１１は、ビーム形成可能な複数のビームパターンのいずれかのビームを形成することにより中継装置２と通信する。

【0029】

記憶部１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶媒体を有する。記憶部１２は、制御部１３が実行するプログラムを記憶する。記憶部１２には、ビームＩＤと、ビームパターンとが関連付けて記憶されている。制御部１３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を有しており、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行することにより、決定部１３１及び通信制御部１３２として機能する。

【0030】

決定部１３１は、通信部１１又は中継装置２がビーム形成するビームパターンを決定する。決定部１３１は、それぞれ異なるビームを用いて中継装置２が基地局３と通信する間に基地局３が受信する信号の品質が相対的に高いビームに対応するビームＩＤを選択する。

【0031】

より詳しくは、決定部１３１は、コントロールリンクにより通信するビームパターンを決定する場合、通信品質を測定するための測定対象信号を中継装置２へ送信しながら、通信部１１がビーム形成可能な複数のビームパターンを順次切り替える。決定部１３１は、送信した測定対象信号の通信品質が最も良いビームパターンを中継装置２が測定した測定結果を、通信部１１を介して受信する。決定部１３１は、測定された通信品質が最も良いビームパターンをコントロールリンクの通信のためのビームパターンとして決定する。

【0032】

決定部１３１は、音声又は映像等のデータを中継装置２との間で送受信するバックホールリンクにより通信するためのビームパターンを決定する。バックホールリンクは、コントロールリンクと同じ周波数であってもよく、異なる周波数であってもよい。例えば、決定部１３１は、コントロールリンクと同じビームパターンをバックホールリンクの通信のためのビームパターンとして決定する。決定部１３１は、コントロールリンク及びバックホールリンクの通信のためのビームパターンとして決定したビームパターンに対応するビームＩＤをそれぞれ決定する。

【0033】

決定部１３１は、中継装置２と基地局３とが通信する際に使用するビームのビームパターンのビームＩＤを決定する。例えば、決定部１３１は、中継装置２が基地局３との間でアクセスリンクにより映像又は音声等のデータを送受信するためのビームパターンのビームＩＤを決定する。アクセスリンクは、コントロールリンク又はバックホールリンクと同じ周波数であってもよく、異なる周波数であってもよい。決定部１３１は、中継装置２及び基地局３が使用するビームパターンを決定するために、コントロールリンクを介して、データ通信部２２がビーム形成可能な複数のビームパターンのうち、いずれかのビームパターンのビームを形成することを指示する制御データを順次送信する。

【0034】

決定部１３１は、中継装置２のデータ通信部２２が、決定部１３１が指示したビームパターンのビームを形成することにより測定対象信号を基地局３へ順次送信した後、それぞれのビームパターンにより送信されたデータの通信品質を基地局３が測定した測定結果を基地局３から通信部１１を介して受信する。この測定結果は、例えば、通信品質が最も良い中継装置２のビームパターンを示す。決定部１３１は、通信品質が最も良い中継装置２のビームパターンをアクセスリンクの通信のための中継装置２のビームパターンとして決定する。

【0035】

通信制御部１３２は、通信部１１を介して中継装置２と通信する。通信制御部１３２は、決定部１３１が決定したビームパターンのビームＩＤを含む制御データを中継装置２へ送信する。例えば、通信制御部１３２は、サイドリンクの物理制御チャネルにより制御データを中継装置２へ送信する。制御データは、複数のビームに対応する複数のビームＩＤを含んでもよい。制御データは、ビームＩＤに加えて、ビームを送信するタイミングを示すタイミング情報を含んでもよい。タイミング情報は、例えば、ビームを収容するスロットを識別するスロットタイミングを示す。制御データは、ビームＩＤに加えて、中継装置２から基地局３に向けてビームを送信する周期を示す周期情報を含んでもよい。制御データは、ＳＣＩ（Side Control Information）フォーマットＩＤを含んでもよい。ＳＣＩフォーマットＩＤは、ＳＣＩの様式を識別するための識別情報である。

【0036】

図４は、中継装置２がアクセスリンクで通信するための制御データの例を示す。図４の例では、制御データは、ビームＩＤ及びスロットタイミングの項目を含む。ビームＩＤは、ビームパターンを識別するための識別情報である。スロットタイミングは、スロットを識別するためのＩＤである。

【0037】

図４の左側の例では、ビームＩＤ「＃Ｘ」と、スロットタイミング「２」とが関連付けられている。この例では、データ送信の各周期の先頭から２番目のスロットに対応するタイミングでビームＩＤ「＃Ｘ」のビームが形成されることが示されている。図４の右側の例では、ビームＩＤ「＃Ｙ」と、スロットタイミング「３」に関連付けられている。この例では、データ送信の各周期の先頭から３番目のスロットに対応するタイミングでビームＩＤ「＃Ｙ」のビームが形成されることが示されている。

【0038】

［中継装置２の構成］
図５は、中継装置２の構成を示す。中継装置２は、制御通信部２１、データ通信部２２、記憶部２３及び制御部２４を備える。データ通信部２２は、端末側通信部２２１及び基地局側通信部２２２を備える。

【0039】

制御通信部２１は、中継装置２が通信端末１又は基地局３と通信する際に使用するビームパターンを指示する制御データを通信端末１から受信する。制御通信部２１は、他の装置を介することなく通信端末１と直接通信するための制御リンクを介して制御データを受信する。例えば、この制御リンクは、例えば、Ｄ２Ｄ（Device To Device）のダイレクトコミュニケーション機能により確立されたコントロールリンクである。

【0040】

端末側通信部２２１は、通信端末１との間でバックホールリンクにより通信する。端末側通信部２２１は、音声又は映像等のデータを通信端末１から受信したり、通信端末１へ送信したりする。

【0041】

基地局側通信部２２２は、基地局３と通信する。基地局側通信部２２２は、基地局３との間でアクセスリンクにより通信する。基地局側通信部２２２は、音声又は映像等のデータを基地局３から受信したり、基地局３へ送信したりする。

【0042】

記憶部２３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＳＳＤ等の記憶媒体を有する。記憶部２３は、制御部２４が実行するプログラムを記憶する。制御部２４は、例えばＣＰＵを有しており、記憶部２３に記憶されたプログラムを実行することにより、各種の機能を実行する。

【0043】

制御部２４は、制御通信部２１を介して、制御データを通信端末１から受信する。制御部２４は、端末側通信部２２１を介して、音声又は映像等のデータを通信端末１との間で送受信する。制御部２４は、基地局側通信部２２２を介して、音声又は映像等のデータを基地局３との間で送受信する。

【0044】

［ビームの形成］
制御部２４は、受信した制御データに含まれるビームＩＤに対応するビームを用いて基地局側通信部２２２が基地局３との間で通信するように基地局側通信部２２２を制御する。制御部２４は、制御データが複数のビームに対応する複数のビームＩＤを含む場合には、複数のビームＩＤに対応する複数のビームのうちの１つ以上を形成するように基地局側通信部２２２を制御する。

【0045】

制御部２４は、制御データがビームを送信するタイミングを示すタイミング情報を含む場合には、このタイミング情報が示すタイミングでビームを形成するように基地局側通信部２２２を制御する。制御部２４は、制御データが中継装置２から基地局３に向けてビームを送信する周期を示す周期情報を含む場合には制御データが示す周期で制御データが示すビームＩＤに対応するビームを送信するように基地局側通信部２２２を制御する。制御部２４は、端末側通信部２２１と通信端末１との通信に関する制御データを受信した場合には、基地局側通信部２２２を制御する方法と同様にして端末側通信部２２１を制御する。

【0046】

図６は、制御部２４がデータ通信部２２によりビームを形成するタイミングの例を示す。図６の横軸は、音声又は映像等のデータの送信時間を示す。図６の上側に示すように、制御部２４は、ビームＩＤ「＃Ｘ」のビームと、ビームＩＤ「＃Ｙ」のビームとを異なるタイミングで形成する。制御部２４は、データの送信時間を分割したスロットごとに、ビームＩＤ「＃Ｘ」のビーム又はビームＩＤ「＃Ｙ」のビームを形成する。図６において、制御部２４がビームＩＤ「＃Ｘ」のビームを形成する時間にハッチングが付されている。

【0047】

図６の下側に示すように、スロットオフセット（＃Ｘ）は、その周期の開始タイミングからビームＩＤ「＃Ｘ」のビームを収容するスロットの開始タイミングまでの時間を示す。シンボルオフセット（＃Ｘ）は、ビームＩＤ「＃Ｘ」のビームを収容するスロットの開始タイミングからビームＩＤ「＃Ｘ」のビームの形成の開始タイミングまでの時間を示す。持続時間（＃Ｘ）は、ビームＩＤ「＃Ｘ」のビームの形成の開始タイミングからビームＩＤ「＃Ｘ」のビームの形成の終了タイミングまでの時間を示す。

【0048】

制御部２４は、制御通信部２１が受信した制御データに含まれる周期情報が示す周期でビームＩＤ「＃Ｘ」及びビームＩＤ「＃Ｙ」のビームを形成する。制御部２４は、制御通信部２１が受信した制御データに含まれるビームＩＤ「＃Ｘ」に関連付けられたスロットタイミングが示すスロットに収容されるタイミングでビームＩＤ「＃Ｘ」のビームを形成する。制御部２４は、制御通信部２１が受信した制御データに含まれるビームＩＤ「＃Ｙ」に関連付けられたスロットタイミングが示すスロットに収容されるタイミングでビームＩＤ「＃Ｙ」のビームを形成する。

【0049】

制御部２４は、制御通信部２１が受信した制御データがスロットオフセット、シンボルオフセット又は持続時間を含む場合には、これらのスロットオフセット、シンボルオフセット又は持続時間が示すタイミングでビームを形成してもよい。例えば、制御部２４は、制御通信部２１が受信した制御データがビームＩＤ「＃Ｘ」とシンボルオフセット「０．１ミリ秒」とを関連付けて含む場合に、スロットの開始タイミングから０．１ミリ後にビームＩＤ「＃Ｘ」のビームの形成を開始してもよい。

【0050】

図６では、制御部２４がデータの送信時間に含まれる複数の周期においてビームＩＤ「＃Ｘ」のビームとビームＩＤ「＃Ｘ」のビームとを同じ順序で形成する場合の例について説明した。しかしながら、制御部２４は、データの送信時間に含まれる複数の周期においてビームＩＤ「＃Ｘ」のビームとビームＩＤ「＃Ｙ」のビームとを異なる順序で形成してもよい。図７は、制御部２４がデータ通信部２２によりビームを形成するタイミングの別の例を示す。図７の例では、ビームＩＤ「＃Ｘ」及びビームＩＤ「＃Ｙ」のビームを収容するスロットの位置が周期ごとに異なる。このため、制御部２４は、ビームＩＤ「＃Ｘ」のビームとビームＩＤ「＃Ｙ」のビームとを周期ごとに異なる順序で形成する。

【0051】

＜複数の中継装置２を備える変形例＞
通信システムＳは、複数の中継装置２を備えていてもよい。通信端末１の通信制御部１３２は、複数の中継装置２それぞれを識別するための中継装置ＩＤと、中継装置２と基地局３とが通信する際に使用するビームＩＤと、中継装置２がビームを送信するタイミングを示すタイミング情報と、を関連付けた共通の制御データを複数の中継装置２のそれぞれへ送信してもよい。制御データは、ビームＩＤとタイミング情報とのいずれかを含んでいなくてもよい。

【0052】

図８は、通信制御部１３２が送信する制御データの別の例を示す。制御データは、中継装置ＩＤと、ビームＩＤと、中継装置２がビームを送信するタイミングを示すスロットタイミングとの項目を含む。図８の上側の例では、中継装置ＩＤ「＃Ａ」の中継装置２に対し、アクセスリンクによる基地局３との通信においてビームＩＤ「＃Ｘ、＃Ｙ又は＃Ｚ」のビームをスロットタイミング「３」が示すスロットにおいて形成することを指示する。図８の下側の例では、中継装置ＩＤ「＃Ｂ」の中継装置２に対し、アクセスリンクによる基地局３との通信においてビームＩＤ「＃Ｘ又は＃Ｚ」のビームをスロットタイミング「４」が示すスロットにおいて形成することを指示する。

【0053】

以下、決定部１３１が通信を中継する中継装置２を予め決定する方法について説明する。決定部１３１は、中継装置ＩＤ「＃Ａ」の中継装置２を介して、通信品質を測定するための測定対象信号を基地局３へ送信する。次に、決定部１３１は、中継装置ＩＤ「＃Ｂ」の中継装置２を介して、測定対象信号を基地局３へ送信する。基地局３は、受信した測定対象信号の通信品質をそれぞれ測定する。基地局３は、通信品質が最も良い中継装置２の測定結果を決定部１３１へ通知する。決定部１３１は、通知された中継装置２を、通信を中継する中継装置２として決定する。通信制御部１３２は、決定部１３１が決定した中継装置２の中継装置ＩＤを含む共通の制御データをそれぞれの中継装置２へ送信する。決定部１３１は、通信を中継する中継装置２を決定する処理を所定期間ごとに繰り返す。所定時間は、例えば、数分である。

【0054】

制御部２４は、制御通信部２１が受信した制御データに中継装置２が記憶している自機の中継装置ＩＤが含まれている場合に、この中継装置ＩＤに関連付けられたビームＩＤに対応するビームを用いて基地局側通信部２２２が基地局３との間で通信するように基地局側通信部２２２を制御する。制御部２４は、制御通信部２１が受信した制御データに中継装置２が記憶している自機の中継装置ＩＤが含まれている場合に、この中継装置ＩＤに関連付けられたタイミング情報が示すタイミングで基地局側通信部２２２が基地局３との間で通信するように基地局側通信部２２２を制御する。

【0055】

例えば、中継装置ＩＤ「＃Ａ」の中継装置２は、図８に示す制御データを受信した場合に、自機の中継装置ＩＤ「＃Ａ」に関連付けられたビームＩＤ「＃Ｘ、＃Ｙ又は＃Ｚ」のビームを形成する。このとき、この中継装置２は、自機の中継装置ＩＤ「＃Ａ」に関連付けられたスロットタイミング「３」が示すスロットに収容されるタイミングでこのビームを形成する。

【0056】

［通信システムＳによるデータ通信の開始の処理手順］
図９は、通信システムＳによるデータ通信の開始の処理手順を示すシーケンス図である。この処理手順は、例えば、通信端末１の電源スイッチのオン操作が行われたときに開始する。まず、通信端末１の通信制御部１３２は、中継装置２の制御通信部２１へ同期信号を繰り返し送信することにより制御通信部２１と同期する。通信制御部１３２は、ビーム形成可能な複数のビームパターンを順次切り替え、それぞれのビームパターンのビームを形成することにより測定対象信号を制御通信部２１へ送信する。制御通信部２１は、ビーム形成可能な複数のビームパターンを順次切り替え、それぞれのビームパターンのビームを形成することにより測定対象信号を受信し、測定対象信号の通信品質を測定する。

【0057】

制御通信部２１は、測定した通信品質が最もよいビームパターンの組み合わせを特定する。制御通信部２１は、測定した通信品質が最も良い制御通信部２１のビームパターンをコントロールリンクの通信のための制御通信部２１のビームパターンとして決定する。制御通信部２１は、測定した通信品質が最も良い通信制御部１３２のビームパターンの測定結果を通信制御部１３２へ通知する。決定部１３１は、通知された通信制御部１３２のビームパターンをコントロールリンクの通信のためのビームパターンとして決定する（Ｓ１０１）。制御通信部２１及び通信制御部１３２は、制御通信部２１と通信制御部１３２との間の通信のためのコントロールリンクを確立させる。

【0058】

通信制御部１３２及びデータ通信部２２は、測定した通信品質が最もよいビームパターンの組み合わせにより、音声又は映像等のデータを送受信するためのバックホールリンクを確立する。バックホールリンクを確立するために、通信制御部１３２は、コントロールリンクを介して、データ通信部２２が基地局３との通信においてビーム形成可能な複数のビームパターンのうち、いずれかのビームパターンを指示する制御データを順次送信する。

【0059】

データ通信部２２は、ビーム形成可能な複数のビームパターンのうち、制御通信部２１が受信した制御データが示すビームパターンのビームを形成することにより測定対象信号を基地局３へ順次送信する。基地局３は、ビーム形成可能な複数のビームパターンを順次切り替え、それぞれのビームパターンのビームを形成することにより測定対象信号を受信し、測定対象信号の通信品質を測定する。基地局３は、測定した通信品質が最もよいビームパターンの組み合わせを特定する。

【0060】

基地局３は、測定した通信品質が最も良い基地局３のビームパターンをアクセスリンクの通信のためのビームパターンとして決定する。基地局３は、測定した通信品質が最も良いデータ通信部２２のビームパターンの測定結果をデータ通信部２２へ通知する。データ通信部２２は、通知されたデータ通信部２２のビームパターンをアクセスリンクの通信のためのビームパターンとして決定し、アクセスリンクを確立させる。通信制御部１３２は、確立されたアクセスリンクにより、基地局３とのデータ通信を行う。

【0061】

［通信システムＳによる効果］
以上説明したように、本実施形態に係る通信システムＳでは、中継装置２を介して通信端末１と基地局３との間で通信を開始する場合に、中継装置２のデータ通信部２２が形成するビームのビームパターンを通信端末１の通信制御部１３２が指示するので、通信端末１側からこの通信を開始することができる。

【0062】

なお、本発明により、国連が主導する持続可能な開発目標（SDGs）の目標９「産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献することが可能となる。

【0063】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0064】

１ 通信端末
２ 中継装置
３ 基地局
１１ 通信部
１２ 記憶部
１３ 制御部
２１ 制御通信部
２２ データ通信部
２３ 記憶部
２４ 制御部
１３１ 決定部
１３２ 通信制御部
２２１ 端末側通信部
２２２ 基地局側通信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】