特開 2024-24268 非再生中継通信システム

(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】P2024024268

(43)【公開日】2024-02-22

(54)【発明の名称】非再生中継通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/15 20060101AFI20240215BHJP

   H04L 5/02 20060101ALI20240215BHJP

【ＦＩ】

H04B7/15

H04L5/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022126990

(22)【出願日】2022-08-09

(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】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】滝沢 賢一

【テーマコード（参考）】

5K072

【Ｆターム（参考）】

5K072AA04

5K072AA13

5K072BB02

5K072BB25

5K072EE04

5K072GG01

5K072GG10

5K072GG14

5K072GG25

5K072GG26

5K072GG27

(57)【要約】

【課題】全二重通信を用いた非再生中継通信が可能な非再生中継通信システムを提供する。
【解決手段】非再生中継通信システムは、中継局を介して、第１通信局と第２通信局との間の非再生中継通信を行う非再生中継通信システムにおいて、信号に基づいて、前記第１通信局と前記中継局との間の通信における第１信号対雑音比と、前記第１通信局と前記中継局との間の通信における遅延を示す第１伝搬遅延とを算出する第１遅延算出手段と、信号に基づいて、前記第２通信局と前記中継局との間の通信における第２信号対雑音比と、前記第２通信局と前記中継局との間の通信における遅延を示す第２伝搬遅延とを算出する第２遅延算出手段と、第１信号対雑音比と第１伝搬遅延と、第２信号対雑音比と第２伝搬遅延とに基づいて、前記非再生中継通信を行う通信判断手段と備えることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中継局を介して、第１通信局と第２通信局との間の非再生中継通信を行う非再生中継通信システムにおいて、
前記中継局と前記第１通信局との間の通信において送信又は受信される信号に基づいて、前記第１通信局と前記中継局との間の通信における第１信号対雑音比と、前記第１通信局と前記中継局との間の通信における遅延を示す第１伝搬遅延とを算出する第１遅延算出手段と、
前記中継局と前記第２通信局との間の通信において送信又は受信される信号に基づいて、前記第２通信局と前記中継局との間の通信における第２信号対雑音比と、前記第２通信局と前記中継局との間の通信における遅延を示す第２伝搬遅延とを算出する第２遅延算出手段と、
前記第１遅延算出手段により算出された第１信号対雑音比と第１伝搬遅延と、前記第２遅延算出手段により算出された第２信号対雑音比と第２伝搬遅延とに基づいて、前記非再生中継通信を行う通信判断手段と備えること
を特徴とする非再生中継通信システム。

【請求項2】

２以上の前記中継局と前記第１通信局との間の通信において送信又は受信される信号に基づいて、２以上の前記中継局と前記第１通信局との間の各通信路による通信信号の変化を示す第１通信路行列を算出する第１行列算出手段と、
２以上の前記第２通信局と前記第１通信局との間の通信において送信又は受信される信号に基づいて、２以上の前記第２通信局と前記第１通信局との間の各通信路による通信信号の変化を示す第２通信路行列を算出する第２行列算出手段と、
前記第１行列算出手段により算出された第１通信路行列から前記第１通信局と２以上の前記中継局との間の通信におけるそれぞれの第３信号対雑音比と、前記第２行列算出手段により算出された第２通信路行列から前記第１通信局と２以上の前記第２通信局との間の通信におけるそれぞれの第４信号対雑音比とを算出する雑音比算出手段と、
前記雑音比算出手段により算出されたそれぞれの第３信号対雑音比とそれぞれの第４信号対雑音比とに基づいて、２以上の前記中継局及び２以上の前記第２通信局のうちから、前記非再生中継通信を行う前記第２通信局と前記中継局とを選択する選択手段とをさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載の非再生中継通信システム。

【請求項3】

前記中継局と前記第１通信局との間の通信において送信又は受信される信号に基づいて、通信における自己干渉を処理するための遅延を示す処理遅延を算出する処理遅延算出手段をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載の非再生中継通信システム。

【請求項4】

前記通信判断手段は、前記第１遅延算出手段により算出された第１伝搬遅延と、前記処理遅延算出手段により算出された処理遅延とに基づいて、前記中継局と前記第２通信局との間の通信における遅延の許容量を示す許容遅延を算出し、算出した前記許容遅延と、前記第１信号対雑音比と前記第２信号対雑音比と前記第２伝搬遅延とに基づいて、前記非再生中継通信を行うこと
を特徴とする請求項３に記載の非再生中継通信システム。

【請求項5】

前記通信判断手段は、算出した前記許容遅延が前記第２伝搬遅延以上であり、前記第１信号対雑音比と前記第２信号対雑音比とが閾値以上である場合、前記非再生中継通信を行うことを特徴とする請求項４に記載の非再生中継通信システム。

【請求項6】

前記選択手段は、前記雑音比算出手段により算出された第３信号対雑音比が閾値よりも大きい前記中継局を選択し、前記雑音比算出手段により算出された第４信号対雑音比が閾値よりも小さい前記第２通信局を選択すること
を特徴とする請求項２に記載の非再生中継通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非再生中継通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、５Ｇ通信を用いて、サブミリ秒以下の遅延で通信をする超低遅延通信を実現することが必要とされている。この超低遅延通信は、例えば自動運転車を含むモビリティ端末の遠隔制御やｘＲ（クロスリアリティ）等の技術を実現するために期待されている。

【0003】

一方、この超低遅延通信の通信エリアのカバレッジを拡大するためには中継局を用いた中継通信が不可欠である。このため、中継局で復調及び復号を行った後、再度、符号化及び変調を行う再生中継を用いた中継通信がサイドリンク等で標準化されている。

【0004】

しかしながら、再生中継を用いた中継通信を行う場合、中継処理でミリ秒以上の遅延が生じるため、超低遅延通信のカバレッジ拡大ができないことが問題とされている。この問題の解決に向けて、中継器において復調及び復号は行わず、簡易な処理と増幅のみを実施する非再生中継への期待が高まっている。このため、例えば非特許文献１及び非特許文献２に記載されているような非再生中継通信システムが注目されている。

【0005】

非特許文献１の開示技術では、半二重通信での非再生中継通信について開示されている。また、非特許文献２の開示技術では、非再生中継通信において送信と受信とで同一時間スロットの使用し、自己干渉をＦＩＲフィルタで抑圧する技術について開示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】H. Chen. A. B. Gershman, and S. Shahbazpanahi, "Filter-and-Forward Distributed Beamforming in Relay Networks with Frequency Selective Fading," IEEE Trans. On Signal Processing, vol. 58, no. 3, March 2010.

【非特許文献2】能口、林、金子、酒井、“周波数領域等化システムのための単一周波数全二重無線中継,” 電子情報通信学会技術報告, vol. SIP2011-109, 2012年1月。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、非特許文献１の開示技術では、半二重通信での非再生中継通信を前提としており、送信と受信とで同一の時間のスロットの使用することを想定していない。このため、全二重通信を用いた非再生中継通信を行うことができないことが問題とされている。また、非特許文献２の開示技術では、中継局はアレーアンテナ等の複数アンテナを持ち、送信と受信とのアンテナがそれぞれ別々であることを前提としている。このため、例えば全二重通信を用いた非再生中継通信を行う場合、自己干渉を軽減するためには、送信と受信とのアンテナがそれぞれ別々のチャネル推定が必要であることが問題とされている。

【0008】

本発明は、これらの問題を解決するために導出されたものであり、全二重通信を用いた非再生中継通信が可能な非再生中継通信システム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】

【0009】

第１発明に係る非再生中継通信システムは、中継局を介して、第１通信局と第２通信局との間の非再生中継通信を行う非再生中継通信システムにおいて、前記中継局と前記第１通信局との間の通信において送信又は受信される信号に基づいて、前記第１通信局と前記中継局との間の通信における第１信号対雑音比と、前記第１通信局と前記中継局との間の通信における遅延を示す第１伝搬遅延とを算出する第１遅延算出手段と、前記中継局と前記第２通信局との間の通信において送信又は受信される信号に基づいて、前記第２通信局と前記中継局との間の通信における第２信号対雑音比と、前記第２通信局と前記中継局との間の通信における遅延を示す第２伝搬遅延とを算出する第２遅延算出手段と、前記第１遅延算出手段により算出された第１信号対雑音比と第１伝搬遅延と、前記第２遅延算出手段により算出された第２信号対雑音比と第２伝搬遅延とに基づいて、前記非再生中継通信を行う通信判断手段と備えることを特徴とする。

【0010】

第２発明に係る非再生中継通信システムは、第１発明において、２以上の前記中継局と前記第１通信局との間の通信において送信又は受信される信号に基づいて、２以上の前記中継局と前記第１通信局との間の各通信路による通信信号の変化を示す第１通信路行列を算出する第１行列算出手段と、２以上の前記第２通信局と前記第１通信局との間の通信において送信又は受信される信号に基づいて、２以上の前記第２通信局と前記第１通信局との間の各通信路による通信信号の変化を示す第２通信路行列を算出する第２行列算出手段と、前記第１行列算出手段により算出された第１通信路行列から前記第１通信局と２以上の前記中継局との間の通信におけるそれぞれの第３信号対雑音比と、前記第２行列算出手段により算出された第２通信路行列から前記第１通信局と２以上の前記第２通信局との間の通信におけるそれぞれの第４信号対雑音比とを算出する雑音比算出手段と、前記雑音比算出手段により算出されたそれぞれの第３信号対雑音比とそれぞれの第４信号対雑音比とに基づいて、２以上の前記中継局及び２以上の前記第２通信局のうちから、前記非再生中継通信を行う前記第２通信局と前記中継局とを選択する選択手段とをさらに備えることを特徴とする。

【0011】

第３発明に係る非再生中継通信システムは、第１発明において、前記中継局と前記第１通信局との間の通信において送信又は受信される信号に基づいて、通信における自己干渉を処理するための遅延を示す処理遅延を算出する処理遅延算出手段をさらに備えることを特徴とする。

【0012】

第４発明に係る非再生中継通信システムは、第３発明において、前記通信判断手段は、前記第１遅延算出手段により算出された第１伝搬遅延と、前記処理遅延算出手段により算出された処理遅延とに基づいて、前記中継局と前記第２通信局との間の通信における遅延の許容量を示す許容遅延を算出し、算出した前記許容遅延と、前記第１信号対雑音比と前記第２信号対雑音比と前記第２伝搬遅延とに基づいて、前記非再生中継通信を行うことを特徴とする。

【0013】

第５発明に係る非再生中継通信システムは、第４発明において、前記通信判断手段は、算出した前記許容遅延が前記第２伝搬遅延以上であり、前記第１信号対雑音比と前記第２信号対雑音比とが閾値以上である場合、前記非再生中継通信を行うことを特徴とする。

【0014】

第６発明に係る非再生中継通信システムは、第２発明において、前記選択手段は、前記雑音比算出手段により算出された第３信号対雑音比が閾値よりも大きい前記中継局を選択し、前記雑音比算出手段により算出された第４信号対雑音比が閾値よりも小さい前記第２通信局を選択することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

第１発明～第６発明によれば、通信判断手段は、第１信号対雑音比と第１伝搬遅延と、第２信号対雑音比と第２伝搬遅延とに基づいて、非再生中継通信を行う。これにより、例えば非再生中継通信を行うための通知用信号に基づいて、第１信号対雑音比と第１伝搬遅延と、第２信号対雑音比と第２伝搬遅延とを算出することができる。このため、全二重通信を用いた場合でも、中継信号が第２通信局で受信される際にサイクリックプレックス長を超えないように、かつ効率的な非再生中継通信が可能となる。

【0016】

特に、第２発明によれば、選択手段は、それぞれの第３信号対雑音比とそれぞれの第４信号対雑音比とに基づいて、２以上の中継局及び２以上の第２通信局のうちから、非再生中継通信を行う第２通信局と中継局とを選択する。これにより、リファレンス信号に基づいて各回線における信号対雑音比を算出し、通信対象となる中継局及び第２通信局を選択することが可能となる。このため、より効率的な非再生中継通信が可能となる。

【0017】

特に、第３発明によれば、処理遅延算出手段は、中継局と第１通信局との間の通信において送信又は受信される信号に基づいて、処理遅延を算出する。これにより、例えばリファレンス信号に基づいて、処理遅延を算出することができる。このため、全二重通信を用いた場合においても自己干渉の抑制が可能となる。

【0018】

特に、第４発明によれば、通信判断手段は、受算出した許容遅延と、第１信号対雑音比と第２信号対雑音比と第２伝搬遅延とに基づいて、非再生中継通信を行う。これにより、許容遅延と第２伝搬遅延とを比較して、非再生中継通信を行うかを判断できるため、より効率的な非再生中継通信が可能となる。

【0019】

特に、第５発明によれば、通信判断手段は、算出した許容遅延が第２伝搬遅延以上であり、第１信号対雑音比と第２信号対雑音比とが閾値以上である場合、非再生中継通信を行う。このため、全二重通信を用いた場合でも、中継信号が第２通信局で受信される際にサイクリックプレックス長を超えないように、かつ効率的な非再生中継通信が可能となる。

【0020】

特に、第６発明によれば、前記選択手段は、第３信号対雑音比が閾値よりも大きい中継局を選択し、第４信号対雑音比が閾値よりも小さい第２通信局を選択する。これにより、より効率的な非再生中継通信が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１（ａ）は、一つの基地局を用いた場合の非再生中継通信システムの全体概略図である。図１（ｂ）は、中央基地局と分散基地局とを用いた場合の非再生中継通信システムの全体概略図である。

【図2】図２（ａ）は、本実施形態における制御装置の構成の一例を示す模式図であり、図２（ｂ）は、本実施形態における制御装置の機能の一例を示す模式図である。

【図3】図３（ａ）は、本実施形態におけるアンテナが１つの場合の中継局の構成の一例を示す模式図であり、図３（ｂ）は、本実施形態におけるアンテナが２つの場合の中継局の構成の一例を示す模式図である。

【図4】図４は、本実施形態におけるベースバンド信号処理回路の構成の一例を示す模式図である。

【図5】図５は、非再生中継通信システムの処理のフローを示している。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明を適用した非再生中継通信システムについて、図面を参照しながら詳細に説明をする。

【0023】

図１（ａ）は、一つの基地局２を用いた場合の非再生中継通信システム１００の全体概略図である。図１（ａ）に示すように、非再生中継通信システム１００は、制御装置１と、制御装置１に接続される基地局２と、基地局２と通信を行う中継局３と、基地局２及び中継局３と通信を行う端末局４とを備える。また、非再生中継通信システム１００は、２以上の中継局３及び２以上の端末局４を備えていてもよい。

【0024】

図１（ｂ）は、中央基地局５と分散基地局６とを用いた場合の非再生中継通信システム１００の全体概略図である。図１（ｂ）に示すように、非再生中継通信システム１００は、制御装置１と、制御装置１に接続される中央基地局５と、中央基地局５と通信を行う分散基地局６と、分散基地局６と通信を行う中継局３と、分散基地局６及び中継局３と通信を行う端末局４とを備える。また、非再生中継通信システム１００は、２以上の分散基地局６、２以上の中継局３及び２以上の端末局４を備えていてもよい。

【0025】

制御装置１は、非再生中継通信を制御する。制御装置１は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の電子機器が用いられるほか、例えばスマートフォン、タブレット型端末、ウェアラブル端末、ＩｏＴ（Internet of Things）デバイス等の電子機器、シングルボードコンピュータ等が用いられてもよい。

【0026】

基地局２は、端末局４と通信を行う通信局である。基地局２は、端末局４に信号を送信する第１通信局ＢＳであってもよいが、端末局４から送信される信号を受信する第２通信局ＵＥであってもよい。また、基地局２は、中継局３を介して、端末局４と非再生中継通信を行ってもよい。基地局２は、通信信号を処理するための無線機２１と、無線機２１と接続される通信を制御するための制御回路２２と、無線機２１と接続される信号を送受信するためのアンテナ２３とを備える。基地局２は、アレイアンテナ等のように２以上のアンテナ２３を備えてもよい。

【0027】

端末局４は、例えばノート型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯端末、スマートフォン、タブレット型端末、ウェアラブル端末等の無線通信可能な端末装置で構成されている。端末局４は、基地局２に信号を送信する第１通信局ＢＳであってもよいが、基地局２から送信された信号を受信する第２通信局ＵＥであってもよい。端末局４は、通信信号を処理するための無線機４１と、無線機４１と接続される通信を制御するための制御回路４２と、無線機４１と接続される信号を送受信するためのアンテナ４３とを備える。端末局４は、アレイアンテナ等のように２以上のアンテナ４３を備えてもよい。

【0028】

中継局３は、基地局２と端末局４との間において、いわゆるリピータとしての役割を果たし、インターネット等を始めとした公衆通信網との間において、インタフェースとしての役割を果たすものである。即ち、中継局３は、これを介して、基地局２と端末局４とがインターネット等を始めとした公衆通信網との間でデータの送受信を行うことを可能とするための中継手段を担うものである。

【0029】

次に図２を参照して、本実施形態における制御装置１の一例を説明する。図２（ａ）は、本実施形態における制御装置１の構成の一例を示す模式図であり、図２（ｂ）は、本実施形態における制御装置１の機能の一例を示す模式図である。

【0030】

制御装置１は、例えば図２（ａ）に示すように、筐体１０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、保存部１０４と、Ｉ／Ｆ１０５～１０７とを備える。ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、保存部１０４と、Ｉ／Ｆ１０５～１０７とは、内部バス１１０により接続される。

【0031】

ＣＰＵ１０１は、制御装置１全体を制御する。ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１の動作コードを格納する。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１の動作時に使用される作業領域である。保存部１０４は、各種情報が保存される。保存部１０４は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）の他、ＳＳＤ（Solid State Drive）やＳＤカード、ｍｉｎｉＳＤカード等のデータ保存装置が用いられる。なお、例えば制御装置１は、図示しないＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を有してもよい。

【0032】

Ｉ／Ｆ１０５は、通信網を介して各種情報の送受信を行うためのインターフェースである。Ｉ／Ｆ１０６は、入力部１０８との情報の送受信を行うためのインターフェースである。入力部１０８として、例えばキーボードが用いられ、制御装置１を利用するユーザ等は、入力部１０８を介して、各種情報又は制御装置１の制御コマンド等を入力する。Ｉ／Ｆ１０７は、表示部１０９との各種情報の送受信を行うためのインターフェースである。表示部１０９は、保存部１０４に保存された特定結果等の各種情報、または制御装置１の処理状況等を出力する。表示部１０９として、ディスプレイが用いられ、例えばタッチパネル式でもよい。

【0033】

表示部１０９は、各種情報を表示する。表示部１０９は、例えば非再生中継通信を行う中継局３の情報等を表示する。

【0034】

図２（ｂ）は、制御装置１の機能の一例を示す模式図である。制御装置１は、取得部１１と、算出部１２と、選択部１３と、記憶部１４と、出力部１５と、判断部１６とを備える。なお、図２（ｂ）に示した、取得部１１と、算出部１２と、選択部１３と、記憶部１４と、出力部１５と、判断部１６とは、ＣＰＵ１０１が、ＲＡＭ１０３を作業領域として、保存部１０４等に保存されたプログラムを実行することにより実現され、例えば人工知能により制御されてもよい。

【0035】

取得部１１は、各種情報を取得する。取得部１１は、例えば中継局３から送信され、基地局２が受信したリファレンス信号等の情報を取得する。なお、取得部１１が各種情報を取得する頻度、及び周期は、任意である。

【0036】

算出部１２は、取得部１１により取得された情報を処理する。算出部１２は、例えば取得部１１により取得したリファレンス信号の情報に基づいて、信号対雑音比、又は伝搬遅延を算出する。算出部１２は、中継局３と第１通信局ＢＳとの間の通信において送信又は受信された信号に基づいて、第１通信局ＢＳと中継局３との間の通信における第１信号対雑音比Γ_BS→_Riと、第１通信局ＢＳと中継局３との間の通信における遅延を示す第１伝搬遅延τ_BS→_Riとを算出する。算出部１２は、中継局３と第２通信局ＵＥとの間の通信において送信又は受信された信号に基づいて、第２通信局ＵＥと中継局３との間の通信における第２信号対雑音比Γ_UE→_Riと、第２通信局ＵＥと中継局３との間の通信における遅延を示す第２伝搬遅延τ_UE→_Riとを算出する。算出部１２は、２以上の中継局３と第１通信局ＢＳとの間の通信において送信又は受信された信号に基づいて、２以上の中継局３と第１通信局ＢＳとの間の各通信路による通信信号の変化を示す第１通信路行列Ｈ_R→_BSを算出する。算出部１２は、２以上の第２通信局ＵＥと第１通信局ＢＳとの間の通信において送信又は受信された信号に基づいて、２以上の第２通信局ＵＥと第１通信局ＢＳとの間の各通信路による通信信号の変化を示す第２通信路行列を算出する。算出部１２は、例えば算出された第１通信路行列Ｈ_R→_BSから第１通信局ＢＳと２以上の中継局３との間の通信におけるそれぞれの第３信号対雑音比と、算出された第２通信路行列から第１通信局ＢＳと２以上の第２通信局ＵＥとの間の通信におけるそれぞれの第４信号対雑音比とを算出する。算出部１２は、例えば中継局３と第１通信局ＢＳとの間の通信において送信又は受信された信号に基づいて、通信における自己干渉を処理するための遅延を示す処理遅延τ_R,iを算出する。算出部１２は、例えば算出された第１伝搬遅延τ_BS→_Riと、算出された処理遅延τ_R,iとに基づいて、中継局３と第２通信局ＵＥとの間の通信における遅延の許容量を示す許容遅延τ_UE→_R,maxを算出する。

【0037】

選択部１３は、算出部１２により算出された信号雑音比に基づいて、非再生中継通信を行う中継局３を選択する。選択部１３は、例えば、算出部１２により算出されたそれぞれの第３信号対雑音比とそれぞれの第４信号対雑音比とに基づいて、２以上の中継局及び２以上の第２通信局ＵＥのうちから、非再生中継通信を行う第２通信局ＵＥと中継局３とを選択する。

【0038】

判断部１６は、算出部１２により算出された伝搬遅延と信号雑音比とに基づいて、非再生中継通信を行うかを判断する。判断部１６は、例えば算出部１２により算出された第１信号対雑音比Γ_BS→_Riと第１伝搬遅延τ_BS→_Riと第２信号対雑音比Γ_UE→_Riと第２伝搬遅延τ_UE→_Riとに基づいて、非再生中継通信を行うかを判断する。

【0039】

記憶部１４は、保存部１０４に保存された各種情報を必要に応じて取り出す。記憶部１４は、取得部１１と、算出部１２と、選択部１３と、判断部１６とにより取得又は出力された各種情報を、保存部１０４に保存する。

【0040】

出力部１５は、各種情報を出力する。出力部１５は、例えばＩ／Ｆ１０５を介して、基地局２に非再生中継通信の制御命令を送信する。

【0041】

図３（ａ）は、本実施形態におけるアンテナが１つの場合の中継局３の構成の一例を示す模式図である。中継局３は、通信信号を処理するための無線機３１と、無線機３１と接続される通信を制御するための制御回路３２と、無線機３１と接続される信号を送受信するためのアンテナ３３とを備える。

【0042】

無線機３１は、アンテナ３３に接続されるサーキュレータ３１１と、サーキュレータ３１１と接続される受信機３１３と、受信機３１３と接続されるＡＤＣ（Analog Digital Converter）３１４と、ＡＤＣ３１４と接続されるベースバンド信号処理回路３１５と、ベースバンド信号処理回路３１５に接続される制御回路３２と、ベースバンド信号処理回路３１５と接続されるＤＡＣ（Digital Analog Converter）３１６と、ＤＡＣ３１６と接続される送信機３１７と、送信機３１７と受信機３１３とに接続される干渉除去回路３１２とを備える。

【0043】

サーキュレータ３１１は、受信機３１３に信号を出力する。サーキュレータ３１１のアイソレーションは約３０ｄＢであるが。この限りではなく、任意のアイソレーションの値であってもよい。

【0044】

受信機３１３は、信号を受信する装置である。受信機３１３は、受信した信号をＡＤＣ３１４に出力する。

【0045】

ＡＤＣ３１４は、出力されたアナログ信号デジタル信号に変換する。ＡＤＣ３１４は、変換したデジタル信号をベースバンド信号処理回路３１５に出力する。

【0046】

ベースバンド信号処理回路３１５は、出力されたデジタル信号をフィルタリングするＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタである。ベースバンド信号処理回路３１５は、フィルタリングした信号を制御回路３２に出力する。また、ベースバンド信号処理回路３１５は、制御回路３２から出力された自己干渉を抑制するための信号をＤＡＣ３１６に出力してもよい。

【0047】

ＤＡＣ３１６は、出力された信号をアナログ信号に変換する。ＤＡＣ３１６は、変換したアナログ信号を送信機３１７に出力する。

【0048】

送信機３１７は、ベースバンド信号のアナログ信号をアップコンバートし、アンテナ３３を介して、信号を送信する。また、送信機３１７は、自己干渉を抑制するための信号を干渉除去回路３１２に出力してもよい。

【0049】

干渉除去回路３１２は、ＩＳ（Interference suppression）である。干渉除去回路３１２は、自己干渉を抑制するための信号を受信機３１３が受信する信号と合成し、自己干渉を抑制する。

【0050】

図３（ｂ）は、本実施形態におけるアンテナが２つの場合の中継局３の構成の一例を示す模式図である。中継局３は、無線機３１と、無線機３１と接続される制御回路３２と、無線機３１と接続される複数のアンテナ３３とを備える。また、中継局３は、例えばアンテナ３３としてアレイアンテナを用いてもよい。

【0051】

無線機３１は、それぞれのアンテナ３３に独立して接続される複数のサーキュレータ３１１と、それぞれのサーキュレータ３１１に独立して接続される複数の受信機３１３と、それぞれの受信機３１３に独立して接続される複数のＡＤＣ（Analog Digital Converter）３１４と、各ＡＤＣ３１４と接続されるベースバンド信号処理回路３１５と、ベースバンド信号処理回路３１５に接続される制御回路３２と、ベースバンド信号処理回路３１５と接続される複数のＤＡＣ（Digital Analog Converter）３１６と、それぞれのＤＡＣ３１６に独立して接続される複数の送信機３１７と、それぞれの送信機３１７とそれぞれの受信機３１３と独立して接続される複数の干渉除去回路３１２とを備える。

【0052】

図４は、本実施形態におけるベースバンド信号処理回路３１５の構成の一例を示す模式図である。図４において、ｗ_k,nDは、ｋ番目（ｋ＝１～Ｎ_ant）のアンテナ３３に対するデジタルフィルタの係数（複素数）を示し、ｗ_RX,kとｗ_TX,kとは、それぞれ受信時、送信時のアンテナ３３の重みを示す。また、Ｄは遅延器３２０を示す。ベースバンド信号処理回路３１５は、例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタであり、有限インパルス応答を利用したフィルタである。中継局３のｋ番目のアンテナに対するベースバンド信号処理回路３１５は、Ｎ_D,k段の遅延器３２０と複素数の重みベクトルｗ_k＝｛ｗ_k,0，・・・，ｗ_k,ND,k-1]によって構成される。遅延器３２０の段数Ｎ_D,kと重みｗ_kとは、制御回路３２において求める。タップ数に拘束条件を設けた最適化を行うことにより、処理遅延τ_R,iをコントロールすることが可能となる。また、ベースバンド信号処理回路３１５は、与えられた遅延時間Δｉを満たすよう、ＦＩＲフィルタの遅延器３２０を増やしてもよい。

【0053】

次に、非再生中継通信システム１００の処理の動作について図５を用いて説明する。まずステップＳ１において、非再生中継通信を行うための中継として候補となる２以上の中継局３及び低遅延の非再生中継通信を求める２以上の第２通信局ＵＥは、上り回線リファレンス信号を第１通信局ＢＳへ送信する。かかる場合、第１通信局ＢＳは、基地局２であってもよいし、端末局４であってもよい。また、第２通信局ＵＥは、基地局２であってもよいし、端末局４であってもよい。ステップＳ１において、第１通信局ＢＳは、上り回線リファレンス信号を受信し、２以上の中継局３と第１通信局ＢＳとの間の各通信路による通信信号の変化を示す第１通信路行列Ｈ_R→_BSと、第１通信局ＢＳと２以上の第２通信局ＵＥとの間の各通信路による通信信号の変化を示す第２通信路行列Ｈ_UE→_BSと、を計測する。第１通信局ＢＳは、第１通信路行列Ｈ_R→_BSと第２通信路行列Ｈ_UE→_BSとを制御装置１へ通知する。通信路行列Ｈは、複素数の伝搬路応答であり、例えば受信信号をＹ_R→_BSとし、送信信号をＸ_R→_BSとして、Ｙ_R→_BS＝Ｈ_R→_BSＸ_R→_BSで示すことができる。

【0054】

また、ステップＳ１において、中継局３は、全二重通信を用いる場合、リファレンス信号を送信する際に、アンテナから送信された信号が受信機に回り込み、自己干渉が発生する。ステップＳ１において、中継局３は、リファレンス信号に基づいて、通信における自己干渉を処理するための遅延を示す処理遅延τ_R,iを算出する。中継局３は、リファレンス信号から自己干渉を計測し、干渉抑圧のためのＲＦ及びデジタルの各フィルタを設定し、処理遅延τ_R,iを算出する。中継局３は、例えばベースバンド信号処理回路３１５を用いて、処理遅延τ_R,iを算出する。このため、全二重通信を用いた場合においても自己干渉の抑制が可能となる。

【0055】

次に、ステップＳ２において、制御装置１は、ステップＳ１により通知された第１通信路行列Ｈ_R→_BSから、第１通信局ＢＳと２以上の中継局３との間の通信におけるそれぞれの第３信号対雑音比を算出する。ステップＳ２において、制御装置１は、ステップＳ１により通知された第２通信路行列Ｈ_UE→_BSから、第１通信局ＢＳと２以上の第２通信局ＵＥとの間の通信におけるそれぞれの第４信号対雑音比を算出する。ステップＳ２において、制御装置１は、それぞれの第３信号対雑音比とそれぞれの第４信号対雑音比とに基づいて、２以上の中継局３及び２以上の第２通信局ＵＥのうちから、非再生中継通信を行う第２通信局ＵＥと中継局３とを選択する。かかる場合、制御装置１は、それぞれの第３信号対雑音比が閾値よりも大きい中継局３を選択し、第４信号対雑音比が閾値よりも小さい第２通信局ＵＥを選択する。例えば制御装置１は、算出した第４信号対雑音比が低遅延の非再生中継通信を行うための所望値Γ_Lよりも低い場合、♯ｊ（ｊ＝０～Ｎ_UE－１)の第２通信局ＵＥを中継対象とする。制御装置１は、算出した第３信号対雑音比が所望値Γ_R＝Γ_L＋Ｍ_Rより大きい場合、♯ｉ（ｉ＝０～Ｎ_R－１)の中継局３を中継対象とする。かかる場合、♯は番号を示す。ここで、Ｍ_Rは第３信号対雑音比が所望値に付加するマージンを示す。信号対雑音比は、信号に対する雑音の量を示す比である。信号雑音比は、例えば信号雑音電力比、信号雑音振幅比等であってもよい。

【0056】

次に、ステップＳ３において、制御装置１は、第１通信局ＢＳから中継局３に対して、非再生中継通信の許可と中継対象とする第２通信局ＵＥの所望信号対雑音比Γ_L,jを通知する。

【0057】

次に、ステップＳ４において、中継局３は、ステップＳ３により通知された通知用信号から第１通信局ＢＳと中継局３との間の通信における第１信号対雑音比Γ_BS→_Riと、第１通信局ＢＳと中継局３との間の通信における遅延を示す第１伝搬遅延τ_BS→_Riとを算出する。また、ステップＳ４において、中継局３は、第１伝搬遅延τ_BS→_Riと、ステップＳ１により算出された処理遅延τ_R,iとに基づいて、中継局３と第２通信局ＵＥとの間の通信における遅延の許容量を示す許容遅延τ_UE→_R,maxを算出してもよい。かかる場合、式（１）を用いて、許容遅延τ_UE→_R,maxを算出してもよい。

【数1】

【0058】

かかる場合、Ｔ_CPは、サイクリックプレフィックス長、δは、計測偏差マージンを示す。

【0059】

また、ステップＳ４において、中継局３として複数のアンテナ３３を備える中継局３を用いる場合、ステップＳ３により通知された通知用信号から、第１通信局ＢＳと中継局３との間におけるアンテナ重みｗ_R→_BS＝（ｗ_R→_BS,0，ｗ_R→_BS,1，・・・，ｗ_R→_BS,Nant―₁）を最適化し、第１信号対雑音比Γ_BS→_Riと、第１伝搬遅延τ_BS→_Riとを算出する。

【0060】

次に、ステップＳ５において、中継局３は、リファレンス信号に基づいて、第２通信局ＵＥと中継局３との間の通信における第２信号対雑音比Γ_UE→_Riと、第２通信局ＵＥと中継局３との間の通信における遅延を示す第２伝搬遅延τ_UE→_Riとを算出する。かかる場合、ｉ番目の中継局３は、ｊ番目の第２通信局ＵＥからの上り回線リファレンス信号を受信し、上り回線リファレンス信号に基づいて、第２信号対雑音比Γ_UE→_Riと第２伝搬遅延τ_UE→_Riを算出する。

【0061】

また、ステップＳ５において、中継局３として複数のアンテナ３３を備える中継局３を用いる場合、中継局３は、リファレンス信号に基づいて、第２通信局ＵＥと中継局３との間におけるアンテナ重みｗ_R→_UEを最適化し、第２信号対雑音比Γ_UE→_Riと、第２伝搬遅延τ_UE→_Riとを算出する。

【0062】

次に、ステップＳ６において、ステップＳ４により算出された第１信号対雑音比Γ_BS→_Riと第１伝搬遅延τ_BS→_Riと、ステップＳ５により算出された第２信号対雑音比Γ_UE→_Riと第２伝搬遅延τ_UE→_Riとに基づいて、非再生中継通信を行うかを判断する。また、ステップＳ６において、算出した許容遅延τ_UE→_R,maxと、第１信号対雑音比Γ_BS→_Riと第２信号対雑音比Γ_UE→_Riと第２伝搬遅延τ_UE→_Riとに基づいて、非再生中継通信を行うかを判断する。かかる場合、中継局３は、算出した許容遅延τ_UE→_R,maxが第２伝搬遅延τ_UE→_Ri以上であり、第１信号対雑音比Γ_BS→_Riと第２信号対雑音比Γ_UE→_Riとが閾値以上である場合、非再生中継通信を行ってもよい。例えば中継局３は、式（２）を満たす場合、非再生中継通信を実行すると判断してもよい。

【数2】

【0063】

ステップＳ７において、ステップＳ６により非再生中継通信を実行すると判断された場合、中継局３を介して、第１通信局ＢＳと第２通信局ＵＥとの間の非再生中継通信を行う。また、ステップＳ７において、非再生中継通信を行う際、中継先の第２通信局ＵＥが信号を受信する際、サイクリックプレックス長Ｔ_CPの時間内に収まるよう、付加的な遅延時間？ｉを中継局♯ｉで加えて送信してもよい。

【0064】

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。このような新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0065】

１ 制御装置
２ 基地局
３ 中継局
４ 端末局
５ 中央基地局
６ 分散基地局
１０ 筐体
１１ 取得部
１２ 算出部
１３ 選択部
１４ 記憶部
１５ 出力部
１６ 判断部
２１ 無線機
２２ 制御回路
２３ アンテナ
３１ 無線機
３２ 制御回路
３３ アンテナ
４１ 無線機
４２ 制御回路
４３ アンテナ
１００ 非再生中継通信システム
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 保存部
１０５ Ｉ／Ｆ
１０６ Ｉ／Ｆ
１０７ Ｉ／Ｆ
１０８ 入力部
１０９ 表示部
１１０ 内部バス
３１１ サーキュレータ
３１２ 干渉除去回路
３１３ 受信機
３１４ ＡＤＣ
３１５ ベースバンド信号処理回路
３１６ ＤＡＣ
３１７ 送信機
３２０ 遅延器
ＢＳ 第１通信局
ＵＥ 第２通信局

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】