特開 2024-25602 中継局、中継局の送信方法、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】P2024025602

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】中継局、中継局の送信方法、及び、通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/06 20060101AFI20240216BHJP

   H04L 27/26 20060101ALI20240216BHJP

   H04B 7/15 20060101ALI20240216BHJP

   H04W 16/26 20090101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

H04B7/06 670

H04L27/26 300

H04B7/15

H04W16/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】23

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022155253

(22)【出願日】2022-09-28

(31)【優先権主張番号】P 2022128097

(32)【優先日】2022-08-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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

【テーマコード（参考）】

5K067

5K072

【Ｆターム（参考）】

5K067AA22

5K067CC24

5K067EE06

5K067GG01

5K072AA04

5K072AA29

5K072BB02

5K072BB13

5K072BB25

5K072BB27

5K072CC33

5K072DD11

5K072DD16

5K072EE33

5K072GG02

5K072GG10

5K072GG12

5K072GG13

5K072GG14

(57)【要約】      （修正有）

【課題】受信局におけるダイバーシティ効果の向上を図る中継局、中継局の送信方法及び通信システムを提供する。
【解決手段】通信システム１００Ａにおいて、基地局局から、一つのアンテナ＃０を有する端末局向けに送信された第１の無線信号に対する非再生中継を実行可能な中継局は、複数のアンテナ＃０、＃１と、複数の無線機と、制御回路と、を含む。複数の無線機の夫々は、対応するアンテナが受信した第１の無線信号をベースバンド信号に変換する受信機と、ベースバンド信号に遅延を付与するＦＩＲフィルタと、ＦＩＲフィルタから出力された信号を、対応するアンテナから受信局向けに送信される第２の無線信号に変換する送信機と、を含む。制御回路は、複数の無線機の夫々において、ＦＩＲフィルタがベースバンド信号に対し、複数のアンテナ間で異なる遅延を付与するように、複数の無線機の夫々におけるＦＩＲフィルタに異なる遅延量を設定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信局から、一つのアンテナを有する受信局向けに送信された第１の無線信号に対する非再生中継を実行可能な中継局であって、
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの夫々に対応する複数の無線機と、
前記複数の無線機の動作を制御するコントローラとを含み、
前記複数の無線機の夫々は、
対応するアンテナによって受信された前記第１の無線信号をベースバンド信号に変換する受信機と、
前記ベースバンド信号に遅延を付与するＦＩＲフィルタと、
前記ＦＩＲフィルタから出力された信号を、対応するアンテナから前記受信局向けに送信される第２の無線信号に変換する送信機とを含み、
前記コントローラは、前記複数の無線機の夫々において、前記ＦＩＲフィルタが前記受信機から入力されたベースバンド信号に対し、前記複数のアンテナ間で異なる遅延を付与するように、前記複数の無線機の夫々における前記ＦＩＲフィルタに異なる遅延量を設定する
中継局。

【請求項2】

前記コントローラは、前記受信局から前記中継局への無線信号の伝搬路における伝搬遅延である第１の伝搬遅延と、前記送信局から前記中継局への無線信号の伝搬路における伝搬遅延である第２の伝搬遅延と、前記中継局における信号の処理遅延とを用いて最大遅延を求め、前記最大遅延を超えない範囲において、前記各ＦＩＲフィルタが複数のアンテナの夫々に関して付与する遅延量を算出する
請求項１に記載の中継局。

【請求項3】

前記コントローラは、前記中継局が前記送信局及び前記受信局との通信に用いるサイクリックプレフィクス時間から、少なくとも前記第１の伝搬遅延、前記第２の伝搬遅延、及び前記処理遅延が減じられた前記最大遅延を算出する
請求項２に記載の中継局。

【請求項4】

前記コントローラは、複数のアンテナに関して遅延量が等間隔で付与されるように、前記複数の無線機に備えられた各ＦＩＲフィルタに設定する遅延量を算出する
請求項２又は３に記載の中継局。

【請求項5】

前記コントローラは、前記複数の無線機に備えられた各ＦＩＲフィルタに設定する遅延量をランダムに算出する
請求項２又は３に記載の中継局。

【請求項6】

前記コントローラは、前記第１の無線信号の受信、及び前記第２の無線信号の送信に係る自己干渉が抑圧されるように、前記ＦＩＲフィルタに対する重み付けを行う
請求項１に記載の中継局。

【請求項7】

前記複数のアンテナは、前記送信局によって少なくとも一つのアンテナを用いた送信ダイバーシティが適用された前記第１の無線信号を受信する
請求項１に記載の中継局。

【請求項8】

複数のアンテナを有する中継局の送信方法であって、
前記中継局が、
一つのアンテナを有する受信局向けに送信局から送信された第１の無線信号を前記複数
のアンテナの夫々によって受信することと、
前記複数のアンテナの夫々によって受信された前記第１の無線信号を前記複数のアンテナの夫々に対応するベースバンド信号に変換することと、
複数のＦＩＲフィルタを用いて、前記複数のアンテナに対応するベースバンド信号の夫々に、前記複数のアンテナ間で異なる遅延を付与することと、
前記複数のＦＩＲフィルタの夫々から出力された信号の夫々を前記受信局向けの第２の無線信号に変換し、対応するアンテナから送信することと
を実行する中継局の送信方法。

【請求項9】

前記中継局が、
前記中継局が前記受信局から受信する信号の伝搬遅延と、前記中継局が前記送信局から受信する信号の伝搬遅延と、前記中継局における信号の処理遅延とを用いて最大遅延を求めることと、
前記最大遅延を超えない範囲において、前記複数のアンテナの夫々に関して付与する遅延量を算出することと
をさらに実行する請求項８に記載の中継局の送信方法。

【請求項10】

前記遅延量の算出は、前記中継局が前記送信局及び前記受信局との通信に用いるサイクリックプレフィクス時間から、少なくとも前記第１の伝搬遅延、前記第２の伝搬遅延、及び前記処理遅延が減じられた前記最大遅延を算出することを含む
請求項９に記載の中継局の送信方法。

【請求項11】

前記遅延量の算出は、前記最大遅延が等間隔で分割されるように、前記複数の無線機に備えられた各ＦＩＲフィルタに設定する遅延量を前記中継局が算出することを含む
請求項９又は１０に記載の中継局の送信方法。

【請求項12】

前記遅延量の算出は、前記複数の無線機に備えられた各ＦＩＲフィルタに設定する遅延量を前記中継局がランダムに算出することを含む
請求項９又は１０に記載の中継局の送信方法。

【請求項13】

前記中継局が、前記第１の無線信号の受信、及び前記第２の無線信号の送信に係る自己干渉が抑圧されるように、前記ＦＩＲフィルタに対する重み付けを行う
ことをさらに実行する請求項８に記載の中継局の送信方法。

【請求項14】

前記第１の無線信号の受信は、前記送信局によって少なくとも一つのアンテナを用いた送信ダイバーシティが適用された前記第１の無線信号を受信することを含む
請求項８に記載の中継局の送信方法。

【請求項15】

送信局と、
１つのアンテナを有する受信局と、
前記送信局から前記受信局向けに送信された第１の無線信号に対する非再生中継を実行可能な少なくとも一つの中継局と、
を含み、
前記中継局は、
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの夫々に対応する複数の無線機と、
前記複数の無線機の動作を制御するコントローラとを含み、
前記複数の無線機の夫々は、
対応するアンテナによって受信された前記第１の無線信号をベースバンド信号に変換する受信機と、
前記ベースバンド信号に遅延を付与するＦＩＲフィルタと、
前記ＦＩＲフィルタから出力された信号を、対応するアンテナから前記受信局へ送信する第２の無線信号に変換する送信機とを含み、
前記コントローラは、前記複数の無線機の夫々において、前記ＦＩＲフィルタが前記受信機から入力されたベースバンド信号に対し、前記複数のアンテナ間で異なる遅延を付与するように、前記複数の無線機の夫々における前記ＦＩＲフィルタに異なる遅延量を設定する
通信システム。

【請求項16】

前記コントローラは、前記受信局から前記中継局への無線信号の伝搬路における伝搬遅延である第１の伝搬遅延と、前記送信局から前記中継局への無線信号の伝搬路における伝搬遅延である第２の伝搬遅延と、前記中継局における信号の処理遅延とを用いて最大遅延を求め、前記最大遅延を超えない範囲において、前記各ＦＩＲフィルタが複数のアンテナの夫々に関して付与する遅延量を算出する
請求項１５に記載の通信システム。

【請求項17】

前記コントローラは、前記中継局が前記送信局及び前記受信局との通信に用いるサイクリックプレフィクス時間から、少なくとも前記第１の伝搬遅延、前記第２の伝搬遅延、及び前記処理遅延が減じられた前記最大遅延を算出する
請求項１６に記載の通信システム。

【請求項18】

前記コントローラは、前記最大遅延が等間隔で分割されるように、前記複数の無線機に備えられた各ＦＩＲフィルタに設定する遅延量を算出する
請求項１６又は１７に記載の通信システム。

【請求項19】

前記送信局が、少なくとも一つのアンテナを用いた送信ダイバーシティが適用された前記第１の無線信号を送信する
請求項１５に記載の通信システム。

【請求項20】

前記送信局が、前記中継局に指示を送信する基地局であり、
前記中継局が、前記基地局から受信された前記指示に応じて、前記ＦＩＲフィルタを用いた遅延の付与を行う
請求項１５に記載の通信システム。

【請求項21】

前記中継局は、前記中継局と通信する基地局、又は前記中継局の制御装置において算出された前記遅延量を取得する
請求項１に記載の中継局。

【請求項22】

前記中継局は、前記中継局と通信する基地局、又は前記中継局の制御装置において算出された遅延量に基づいて、前記複数のアンテナ間で異なる遅延を付与する
請求項８に記載の中継局の送信方法。

【請求項23】

前記指示が前記基地局、又は前記中継局の装置において算出された前記遅延量を含む
請求項１５に記載の通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、中継局、中継局の送信方法、及び、通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

5th Generation Mobile Communication System（５Ｇ）等の無線通信においては、サブミリ秒以下の超低遅延通信が期待されている。一方で、通信サービス向上の観点では、セルのカバレッジエリアの拡大が望まれ、そのためには、中継局を介する中継通信が有効である。そこで、無線通信を行う端末局を中継局とする無線通信方法が提案されている。さらに、遅延の少ない中継技術として、中継局では復調及び復号は行わない非再生中継が望ましい。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【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】

【0004】

本開示は、受信局が好適なダイバーシティ効果を得ることのできる中継局、その送信方法、及び、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】

【0005】

本開示の態様の一つは、
送信局から、一つのアンテナを有する受信局向けに送信された第１の無線信号に対する非再生中継を実行可能な中継局であって、
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの夫々に対応する複数の無線機と、
前記複数の無線機の動作を制御するコントローラとを含み、
前記複数の無線機の夫々は、
対応するアンテナによって受信された前記第１の無線信号をベースバンド信号に変換する受信機と、
前記ベースバンド信号に遅延を付与するＦＩＲフィルタと、
前記ＦＩＲフィルタから出力された信号を、対応するアンテナから前記受信局向けに送信される第２の無線信号に変換する送信機とを含み、
前記コントローラは、前記複数の無線機の夫々において、前記ＦＩＲフィルタが前記受信機から入力されたベースバンド信号に対し、前記複数のアンテナ間で異なる遅延を付与するように、前記複数の無線機の夫々における前記ＦＩＲフィルタに異なる遅延量を設定する中継局である。

【0006】

本開示の他の態様の一つは、
複数のアンテナを有する中継局の送信方法であって、
前記中継局が、
一つのアンテナを有する受信局向けに送信局から送信された第１の無線信号を前記複数のアンテナの夫々によって受信することと、
前記複数のアンテナの夫々によって受信された前記第１の無線信号を前記複数のアンテナの夫々に対応するベースバンド信号に変換することと、
複数のＦＩＲフィルタを用いて、前記複数のアンテナに対応するベースバンド信号の夫々に、前記複数のアンテナ間で異なる遅延を付与することと、
前記複数のＦＩＲフィルタの夫々から出力された信号の夫々を前記受信局向けの第２の無線信号に変換し、対応するアンテナから送信することと
を実行する中継局の送信方法である。

【0007】

本開示の他の態様の一つは、
送信局と、
１つのアンテナを有する受信局と、
前記送信局から前記受信局向けに送信された第１の無線信号に対する非再生中継を実行可能な少なくとも一つの中継局と、
を含み、
前記中継局は、
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの夫々に対応する複数の無線機と、
前記複数の無線機の動作を制御するコントローラとを含み、
前記複数の無線機の夫々は、
対応するアンテナによって受信された前記第１の無線信号をベースバンド信号に変換する受信機と、
前記ベースバンド信号に遅延を付与するＦＩＲフィルタと、
前記ＦＩＲフィルタから出力された信号を、対応するアンテナから前記受信局へ送信する第２の無線信号に変換する送信機とを含み、
前記コントローラは、前記複数の無線機の夫々において、前記ＦＩＲフィルタが前記受信機から入力されたベースバンド信号に対し、前記複数のアンテナ間で異なる遅延を付与するように、前記複数の無線機の夫々における前記ＦＩＲフィルタに異なる遅延量を設定する通信システムである。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、受信局が好適なダイバーシティ効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る通信システムの第１の構成例を示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る通信システムの第２の構成例を示す図である。

【図3】図３は、中継局のハードウェア構成例を示す図である。

【図4】図４は、ＦＩＲフィルタの構成例を示す図である。

【図5】図５は、制御装置のハードウェア構成を例示する図である。

【図6】図６は、中継局における処理の説明図である。

【図7】図７は、中継局における処理の説明図である。

【図8】図８は、制御装置の処理例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、中継局の処理例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、中継局の処理例を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、変形例１における中継局の処理例を示すフローチャートである。

【図12】図１２は、変形例１における中継局の処理例を示すフローチャートである。

【図13】図１３は、変形例１における基地局の処理例を示すフローチャートである。

【図14】図１４は、変形例２における制御装置の処理例を示すフローチャートである。

【図15】図１５は、変形例２における基地局の処理例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

Third Generation Partnership Project（３ＧＰＰ（登録商標））では、基地局（Base
Station (BS)と呼ばれる）が、「送信ダイバーシティ（Tx diversity）」を提供する。
送信ダイバーシティは、基地局が、複数の送信アンテナを用いて、基地局から端末局向けの信号（下り信号と呼ばれる）を送信する機能である。送信ダイバーシティによれば、端末局が具備するアンテナ数が１本のみである場合であっても、端末局はダイバーシティ効果（ダイバーシティゲイン）を得て、ＳＩＲ（信号対干渉比）の向上を図ることができる。

【0011】

５Ｇの通信システムでは、送信ダイバーシティが適用された基地局からの無線信号を、中継局が非再生中継により、端末局へ送信することが考えられる。このようなケースにおいて、中継局が有する複数のアンテナ間における無線信号の伝搬特性と、基地局－中継局間の無線信号の伝搬特性の相関が高い場合、端末局において十分なダイバーシティ効果が得ることができないおそれがあった。

【0012】

本開示では、中継局が複数のアンテナとＦＩＲフィルタを具備し、非再生中継において、アンテナ毎に異なる遅延量を付与することで、複数のアンテナから送信される無線信号に対する遅延ダイバーシティを実現する。これによって、端末局におけるダイバーシティゲインの向上を図ることができる。但し、後述する中継局の構成は、送信ダイバーシティが適用されていない基地局（送信局）からの無線信号（例えば、基地局が１本のアンテナを用いて、１本のアンテナを有する端末局向けに無線信号を送信する場合）についても適用可能である。本開示において、「一つのアンテナを有する受信局」には、一つのアンテナを有する端末局だけでなく、２以上のアンテナを有しているが、送信局及び中継局からの無線信号の受信について１つのアンテナのみを使用する端末局も含まれる。

【0013】

本開示に係る通信システムは、送信局と、受信局と、少なくとも一つの（１以上の）中継局と、制御装置とを備えることができる。送信局は、例えば基地局であり、受信局は例えば端末局である。ただし、送信局が端末局で、受信局が基地局であってもよい。中継局は、例えば、小型基地局、移動基地局、スマートフォン、及び、車載器等である。送信局、受信局、及び、１以上の中継局間では、無線フレームのスロットタイミングが同期している。

【0014】

中継局は、無線信号の非再生中継を行う。非再生中継では、送信局から受信された無線信号（第１の無線信号）からベースバンド信号への変換が行われるが、ベースバンド信号に対する復調及び復号は行われない。ベースバンド信号に操作が施され、操作後のベースバンド信号が無線信号に変換され、アンテナから送信される。本開示に係る中継局は、複数のアンテナと、各アンテナに対する無線機とを含み、上記した無線信号の非再生中継は、アンテナ及び無線機毎に実行される。本開示では、複数のアンテナの夫々に対応するベースバンド信号に対する操作として、各無線機に含まれる各ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタが、アンテナ間で異なる遅延を各ベースバンド信号に付与する。遅延の
付与によって、複数のアンテナから受信局向けに送信される無線信号（第２の無線信号）に遅延ダイバーシティを施すことができる。

【0015】

中継局は、コントローラ（制御部）を備え、コントローラは、中継局の各無線機に含まれるＦＩＲフィルタに設定する遅延量を算出する。例えば、コントローラは、中継局が受信局から受信する信号の伝搬遅延である第１の伝搬遅延と、中継局が送信局から受信する
信号の伝搬遅延である第２の伝搬遅延と、中継局における信号の処理遅延とを用いて最大遅延を求め、最大遅延を超えない範囲において、各ＦＩＲフィルタに設定する遅延量を算出することができる。これにより、各ＦＩＲフィルタが、アンテナ間で異なる所望の遅延をベースバンド信号に付与することができる。

【0016】

コントローラは、例えば、コンピュータ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプ
ロセッサ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の演算回路（集積回路）、或
いはこれらの組み合わせである。通信システムが具備する制御装置は、上記した、コンピュータ、ＣＰＵ等のプロセッサ、集積回路、或いはこれらの組み合わせによって構成可能である。制御装置は、中継局に対して指示を与え、中継局は、制御装置からの指示を受けて、上述した遅延の付与を行うことができる。また、制御装置が、上記した各ＦＩＲフィルタに設定する遅延量を算出し、上記した指示に含め、コントローラが指示に含まれる遅延量を各ＦＩＲフィルタに設定することも考えられる。

【0017】

本開示に係るＦＩＲフィルタは、中継局において発生する、送信局から受信した無線信号と受信局へ送信する無線信号との間の干渉を抑圧するフィルタリングを行ってもよい。送信局から受信した信号と受信局へ送信する信号との間の干渉は、自己干渉（Self-interference: SI）とも呼ばれる。コントローラは、ＦＩＲフィルタに対し、自己干渉を抑圧
するための重みを設定することができる。

【0018】

また、本開示の態様は、上述した中継局、中継局の送信方法、中継局を含む通信システム以外に、中継局の送信方法を中継局に実行させるためのプログラム、及び、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能で非一時的な記憶媒体としても特定することができる。

【0019】

以下、図面に基づいて、本開示の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本開示は実施形態の構成に限定されない。なお、実施形態では、通信システムとして５Ｇの通信システムを例示するが、本開示に係る送信局、中継局及び受信局の構成は、５Ｇ以外の通信システム（無線ＬＡＮ等）に適用することが可能である。

【0020】

図１は、通信システムの第１の構成例を示す図である。図１において、第１の構成例に係る通信システム１００Ａは、制御装置１と、基地局２と、中継局３と、端末局４とを有する。図１では、少なくとも一つの中継局の一例として一つの中継局３を示すが、通信システム１００Ａは、基地局２と端末局４との間に２以上の中継局３（３－１，・・・，３－Ｎ（Ｎは中継局の数を示す整数））を含んでいてもよい。また、通信システム１００Ａにおいて、端末局４の数は、単数でも複数でもよい（図１では一つの端末局４を例示）。

【0021】

制御装置１は、基地局２が接続されるネットワーク（例えばコアネットワーク）上の装置である。ただし、制御装置１がコアネットワーク自体であるか、またはコアネットワークに含まれるシステムであると考えることもできる。コアネットワークは、例えば、光ファイバ網を含む。制御装置１は、基地局２、中継局３、及び、端末局４を制御し、端末局４に通信サービスを提供する。

【0022】

基地局２は、端末局４に無線アクセスネットワークを提供する。無線アクセスネットワークでの無線通信が可能なエリアは、セルとも呼ばれる。基地局２は、実施形態では、１以上のアンテナ（例えば、アンテナ＃０及び＃１）と、各アンテナに対応する無線機２１と、制御回路２２とを有する。制御回路２２は、例えば、プロセッサとメモリを有する。プロセッサは、メモリ上のコンピュータプログラムにより、制御装置１（基地局２）との通信、及び、中継局３及び端末局４との無線通信を制御する。

【0023】

中継局３は、基地局２と端末局４との無線通信を中継する。中継局３は、例えば、小型基地局、移動基地局、車載装置、及び、スマートフォン等である。中継局３は、非再生中継可能な構成を備える装置の中から制御装置１によって中継局として選定されることができる。制御装置１は、端末局４から接続要求の発生時に、基地局２が提供するセルの範囲に位置する１以上の中継局３を選択し、無線通信の非再生中継の指示を各中継局３に送信することができる。指示を受けた中継局３は、制御装置１によって選定された中継局３として動作する。

【0024】

中継局３は、基地局２と同様、１本以上のアンテナ（例えば、＃０）と、各アンテナに対応する無線機３１と、制御回路３２（「コントローラ（制御部）」の一例）とを有する。

【0025】

端末局４は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、ウェアラブル端末、車載されたデータ通信装置等の移動局である。ただし、これに限られず、端末局４は、据え置き型の端末装置であってもよい。例えば、端末装置は、基地局２が提供するセルの範囲で無線アクセスネットワークに接続する。

【0026】

端末局４は、無線信号の受信に使用する１本のアンテナ（例えば、＃０）と、当該アンテナに接続される無線機４１と、制御回路４２とを有する。例えば、セル内の移動局が基地局２に無線アクセスネットワークへの接続を要求し、接続されることで、当該移動局が端末局４として動作する。セル内の移動局は、基地局２に直接無線アクセスネットワークへの接続を要求してもよい。または、セル内の移動局は、セル内で中継局３として動作する装置を介して基地局２に無線アクセスネットワークへの接続を要求してもよい。端末局４は、１以上の中継局３のいずれかを介してまたは１以上の中継局３のいずれをも介さずに基地局２と通信可能な局ということができる。

【0027】

図２は、通信システムの第２の構成例を示す図である。通信システムとして、図２に示すような第２の構成例に係る通信システム１００Ｂが適用されてもよい。通信システム１００Ｂは、図１の通信システム１００Ａと比較において、以下の点で異なる。すなわち、通信システム１００Ｂは、基地局２の代わりに、中央基地局２Ａと、１以上の分散基地局２Ｂと有する。１以上の分散基地局２Ｂが個々に区別される場合に、分散基地局２Ｂ－１、・・・、２Ｂ－Ｋのように枝番が付される。ここで、枝番Ｋは分散基地局数を示す整数である。図２においては、分散基地局２Ｂ－１と２Ｂ－Ｋが例示されている。ただし、分散基地局２Ｂ－１、・・・、２Ｂ－Ｋが総称される場合には、単に、分散基地局２Ｂと記述される。

【0028】

中央基地局２Ａは、制御回路２２Ａを有する。また、分散基地局２Ｂは、アンテナ＃０及び＃１に対応する無線機２１Ｂを有する。中央基地局２Ａの制御回路２２Ａと分散基地局２Ｂの無線機２１Ｂとは、例えば、光ファイバＣ１又は無線ネットワークで接続される。中央基地局２Ａと複数の分散基地局２Ｂとを接続する光ファイバＣ１のトポロジは、特定のトポロジに限定されない。例えば、光ファイバＣ１のトポロジは、ノード間の一対一の接続、中央基地局２Ａから離れるにしたがって分岐するネットワーク、スター型のネットワーク、または、リングネットワーク等であってもよい。また、中央基地局２Ａの制御回路２２Ａと分散基地局２Ｂの無線機２１Ｂとの間を無線ネットワークで接続する場合に、採用される無線ネットワークの規格及び、プロトコルは特定のものに限定されない。

【0029】

制御回路２２Ａは、図１の制御回路２２と同様、プロセッサとメモリを有する。プロセッサは、メモリ上のコンピュータプログラムにより、制御装置１との通信、および中継局３、端末局４との無線通信を制御する。すなわち、制御回路２２Ａは、１以上の分散基地局２Ｂの無線機２１Ｂを介して、中継局３及び端末局４との無線通信を制御する。中継局
３及び端末局４の構成は、通信システム１００Ａと同じであるので重ねての説明は省略する。

【0030】

通信システム１００Ａ及び１００Ｂについて、前提として、以下の構成が採用されている。通信システム１００Ａ及び１００Ｂでは、時分割多重による通信が行われ、アップリンク（上り回線）及びダウンリンク（下り回線）では同一周波数チャネルが使用される。また、基地局２、中継局３、及び、端末局４間では、無線フレームを構成する各スロットの開始タイミングは同期している。

【0031】

通信システム１００Ａ及び１００Ｂでは、無線の変調方式として、ＣＰ－ＯＦＤＭ（Cyclic Prefix - Orthogonal Frequency Division Multiplexing）などのサイクリックプレフィクス（ＣＰ）を持つブロック伝送方式が採用されている。本実施形態では、ＣＰ－ＯＦＤＭが適用されている場合について説明するが、ＣＰ－ＯＦＤＭ以外のＣＰを有するブロック伝送方式であってもよい。また、中継局３は、中継の対象となる端末局４がアップリンク及びダウンリンクにおいて使用するリソースブロック情報を共有している。

【0032】

なお、アップリンクは、端末局４から基地局２への方向のリンクである。ダウンリンクは、基地局２から端末局４への方向のリンクである。以下の説明は、ダウンリンク方向で非再生中継が行われる場合を例示する。すなわち、送信局は基地局２が「送信局」に相当し、端末局４が「受信局」に相当する。但し、実施形態において中継局３が行う非再生中継が、アップリンク方向の通信に適用されてもよい。

【0033】

中継局３は、中継信号、すなわち、端末局４向けに非再生中継される信号（第２の無線信号）に遅延を付与する。中継信号を端末局４に到着させるタイミングは、中継局３において算出される。中継局３は、各アンテナ（アンテナ＃０及び＃１）から送信される中継信号が所望のタイミングで端末局４に到達するように、基地局２と中継局３との間の電波の伝搬特性と、中継局３と端末局４との間の電波の伝搬特性と、中継局３における信号の処理時間に基づいて、付与すべき遅延時間（遅延量に相当）を算出する。電波の伝搬特性には、例えば、伝搬遅延、遅延の広がり、及び、位相回転量等が含まれる。ただし、電波の伝搬特性に含まれる情報はこれらに限定されない。伝搬遅延は、信号が送信側装置から送信されてから受信側装置に届くまでにかかる時間である。遅延の広がりは、受信側装置に信号が届き始めてから当該信号の受信が完了するまでにかかる時間である。

【0034】

図３は、中継局３のハードウェア構成の一例を示す図である。中継局３は、二つのアンテナ＃０及び＃１（複数のアンテナの一例）と、複数のアンテナ（アンテナ＃０及び＃１）に対応する複数の無線機３１（無線機３１＃０及び３１＃１）と、制御回路３２（コントローラの一例）とを備える。以下の説明において、無線機３１＃０と無線機３１＃１とを区別しない場合には、無線機３１と表記する。

【0035】

無線機３１＃０及び３１＃１の夫々は、同じ構成を有している。すなわち、無線機３１は、送信機３１１と受信機３１２とベースバンド回路３１３を有する。送信機３１１と受信機３１２とはサーキュレータ３１４を介してアンテナ（＃０又は＃１）に接続される。すなわち、サーキュレータ３１４の３つのポートに送信機３１１と受信機３１２とアンテナ（＃０又は＃１）とが接続される。アンテナ（＃０又は＃１）で受信された受信信号は、サーキュレータ３１４の１つ目のポートに入力され、２つ目のポートから受信機３１２に伝達される。送信機３１１からの送信信号は、サーキュレータ３１４の例えば３つ目のポートに入力され、１つ目のポートからアンテナ（＃０又は＃１）に伝達される。

【0036】

ここで、送信信号と受信信号の電力差は例えば約１００ｄＢほどである。一方、サーキュレータ３１４のアイソレーションは３０ｄＢ程度であり、送信信号の一部は受信信号と
互いに干渉し合う。無線機３１における送信信号の一部と受信信号との干渉は、自己干渉と呼ばれる。自己干渉は受信機３１２内のRadio Frequency（ＲＦ）アナログフィルタと
ベースバンド回路３１３に含まれるＦＩＲフィルタ３１５を併用することで抑圧される。

【0037】

受信機３１２は、サーキュレータ３１４を介してアンテナ（＃０又は＃１）から受信信号（例えば、基地局２からの無線信号（第１の無線信号））を受ける。受信機３１２は、直交検波回路とアナログデジタル（ＡＤ）コンバータを有する。受信機３１２は、直交検波により受信信号をダウンコンバートし、さらにＡＤコンバータによりデジタルデータに変換してベースバンド信号を得る。受信機３１２は、得られたベースバンド信号をベースバンド回路３１３に入力する。

【0038】

ベースバンド回路３１３は、ＦＩＲフィルタ３１５を含むディジタル回路である。ＦＩＲフィルタ３１５には、受信信号としてのベースバンド信号が入力される。ＦＩＲフィルタ３１５は、ベースバンド信号に混入し、自己干渉している送信信号を抑圧するとともに、ベースバンド信号を所定の遅延時間だけ遅延させる。ベースバンド回路３１３は、ＦＩＲフィルタ３１５の出力信号（ＦＩＲフィルタ３１５によってフィルタリングされた信号）を送信機３１１に入力する。このように、中継局３は，複数のアンテナに対応する複数のＦＩＲフィルタを有している。

【0039】

送信機３１１は、デジタルアナログ（ＤＡ）コンバータと、変調回路とを有する。送信機３１１は、ベースバンド回路３１３からの受信信号をアナログ信号に変換し、変調回路により無線信号（ＲＦ信号、例えば、端末局４へ送信すべき第２の無線信号）を生成する。送信機３１１は、サーキュレータ３１４を介してアンテナ（＃０又は＃１）から無線信号を中継信号として送信する。

【0040】

制御回路３２は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＦＰＧＡ等の集積回路、或いはこれらの組み合わせによって構成することができる。制御回路３２は、非再生中継処理の制御を行う。より具体的には、制御回路３２は、伝搬路（パス）の伝搬特性の計測、アンテナに対応する遅延量の算出、ＦＩＲフィルタ３１５に対する遅延量の設定を行うことができる。また、制御回路３２は、自己干渉の抑圧用の重みを計算し、その重みをＦＩＲフィルタに設定することもできる。自己干渉抑圧用の重み設定はオプションである。制御回路３２は、「コントローラ」の一例である。

【0041】

なお、中継局３のハードウェア構成は図３に示されるものに限定されない。例えば、中継局３は、制御回路３２が接続する、制御チャネル用のアンテナを別途備えてもよい。

【0042】

図４は、ＦＩＲフィルタ３１５の構成例を示す図である。ＦＩＲフィルタ３１５は、アンテナ＃ｋ（ｋ＝０，１，・・・，Ｎ＿（Ｒ）－１）毎に用意される。ＦＩＲフィルタ３１５は、入力端子３１６と、出力端子３１７と、Ｎ＿（Ｄ，ｋ）段のタップ（Ｔ１、Ｔ２、・・・、ＴＮ＿（Ｄ，ｋ））を有する。アルファベットの後の下線以降のカッコ内の文字は、図中下付き文字に相当する。タップＴ１を除くタップの夫々は、入力信号を、遅延時間τ＿（Ｄ）だけ遅延させる遅延器（遅延素子）Ｄと、複素数の重みｗ＿（ｋ）を乗じる乗算器ＭＬとを含む。

【0043】

タップＴ１は、遅延器Ｄを持たず、入力端子３１６からの入力信号を乗算器ＭＬにより重みｗ＿（１，ｋ）で重み付けする。タップＴ２は、入力信号を遅延器Ｄ（遅延時間τ＿（Ｄ））により遅延させ、乗算器ＭＬにより重みｗ＿（２，ｋ）で重み付けする。タップＴ３以降も同様である。したがって、最終段のタップＴＮ＿（Ｄ，ｋ）では、タップＴ１への入力信号（ＦＩＲフィルタ３１５への入力信号）には、遅延時間τ＿Ｄ×（Ｎ＿（Ｄ，ｋ）－１）が付与され、重みｗ＿（Ｎ＿（Ｄ，ｋ））が重み付けされる。各タップ（Ｔ
１、Ｔ２、・・・、ＴＮ＿（Ｄ，ｋ））で処理された信号は、それぞれ、加算器ＡＤにより加算され、出力端子３１７から出力される。以上の構成により、ＦＩＲフィルタ３１５への入力信号は、重み付け平均され、受信信号以外の干渉信号および雑音が除去されるとともに、遅延時間τ＿（Ｄ）×（Ｎ＿（Ｄ，ｋ）－１）だけ遅延される。

【0044】

ＦＩＲフィルタ３１５の使用するタップ数Ｎ＿（Ｄ，ｋ）と、重みｗ＿（ｋ）、すなわち、ｗ＿（１，ｋ）からｗ＿（Ｎ＿（Ｄ，ｋ），ｋ）は、制御回路３２によって算出される。詳細は後述される。

【0045】

図５は、制御装置１のハードウェア構成を例示する図である。制御装置１はＣＰＵ１１と、主記憶装置１２と、外部機器を有し、コンピュータプログラムにより通信処理および情報処理を実行する。ＣＰＵ１１は、プロセッサとも呼ばれる。ＣＰＵ１１は、単一のプロセッサに限定されず、マルチプロセッサ構成であってもよい。また、ＣＰＵ１１は、Graphics Processing Unit（ＧＰＵ）、Digital Signal Processor（ＤＳＰ）等を含むものであってもよい。また、ＣＰＵ１１は、Field Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）等
のハードウェア回路と連携するものでもよい。外部機器としては、外部記憶装置１３、出力装置１４、操作装置１５、および通信装置１６が例示される。

【0046】

ＣＰＵ１１は、主記憶装置１２に実行可能に展開されたコンピュータプログラムを実行し、制御装置１の処理を提供する。主記憶装置１２は、ＣＰＵ１１が実行するコンピュータプログラム、ＣＰＵ１１が処理するデータ等を記憶する。主記憶装置１２は、Dynamic Random Access Memory（ＤＲＡＭ）、Static Random Access Memory（ＳＲＡＭ）、Read Only Memory（ＲＯＭ）等である。さらに、外部記憶装置１３は、例えば、主記憶装置１
２を補助する記憶領域として使用され、ＣＰＵ１１が実行するコンピュータプログラム、ＣＰＵ１１が処理するデータ等を記憶する。外部記憶装置１３は、ハードディスクドライブ、Solid State Drive（ＳＳＤ）等である。さらに、制御装置１には、着脱可能記憶媒
体の駆動装置が接続されてもよい。着脱可能記憶媒体は、例えば、ブルーレイディスク、Digital Versatile Disc（ＤＶＤ）、Compact Disc（ＣＤ）、フラッシュメモリカード等である。

【0047】

出力装置１４は、例えば、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスパネル等の表示装置である。ただし、出力装置１４がスピーカその他の音を出力する装置を含んでもよい。操作装置１５は、例えば、ディスプレイ上にタッチセンサを重ねたタッチパネル等である。通信装置１６は、例えば、光ファイバを介して基地局２およびインターネット等の外部ネットワークと通信する。通信装置１６は、例えば、基地局２に接続されるゲートウェイおよびインターネット等の外部ネットワークと通信するゲートウェイである。通信装置１６は、１台の装置であってもよいし、複数台の装置の組み合わせであってもよい。なお、制御装置１のハードウェア構成は、図５に示されるものに限定されない。また、上述した中継局３の制御回路３２は、上述したＣＰＵ１１，主記憶装置１２及び外部記憶装置１３を備える装置として構成されてもよい。

【0048】

図６及び図７は、中継局３における処理の説明図である。図６に示すように、中継局３では、制御回路３２が、アンテナ＃０について付与する遅延時間Δ＿（０）と、アンテナ＃１について付与する遅延時間Δ＿（１）とを算出する。アンテナ＃０及び＃１の夫々に対応するＦＩＲフィルタ３１５は、入力されるベースバンド信号に対して、ＳＩ（自己干渉）の除去と、遅延時間Δ＿（０）又はΔ＿（１）の付与とを行い、処理後の信号を出力する。

【0049】

図７は、中継局３のアンテナ数が２本（＃０及び＃１）であり、遅延時間Δ＿（０）＝０とし、Δ＿（１）＝Δ＿（ｍａｘ）である場合の算出例を示す。中継局３は基地局２及
び端末局４とＣＰ－ＯＦＤＭを用いて通信する。遅延時間Δ＿（０）及びΔ＿（１）の算出は、無線フレーム毎または無線フレームを構成するスロット毎に行われる。

【0050】

ＣＰ－ＯＦＤＭでは、スロットの先頭からサイクリックプレフィクス（ＣＰ）時間、すなわちＣＰの時間長（ＣＰ長＝５μｓｅｃ）が経過するまでの間に受信局に到来した無線信号は正常に合成され、ダイバーシティゲインの向上に寄与する。このため、図７において、ＣＰ長（ＣＰ時間）は、許容遅延Ｔ＿（ＣＰ）として示される。

【0051】

図７に示された“τ＿（ＢＳ→Ｒ）”は、基地局２（ＢＳ）から中継局３（Ｒ）への無線信号の伝搬路（パス）における伝搬遅延を示す。伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）は、例えば、中継局３で受信された、基地局２（ＢＳ）から端末局４（ＵＥ）へ送信される制御チャネル等のリファレンス信号から計測（算出）することができる。

【0052】

また、図７に示す“τ＿（Ｒ）”は、中継局３（Ｒ）における処理遅延であり、例えば、“ＦＩＲフィルタ３１５の遅延器数（Ｎ＿（Ｄ，ｋ）－１） × タップあたりの遅延時間τ＿（Ｄ）”の算出式によって算出することができる。

【0053】

また、図７に示された“τ＿（ＵＥ→Ｒ）”は、端末局４（ＵＥ）から中継局３（Ｒ）への無線信号の伝搬路（パス）における伝搬遅延を示す。伝搬遅延τ＿（ＵＥ→Ｒ）は、例えば、中継局３で受信された、端末局４（ＵＥ）から基地局２（ＢＳ）へ送信される制御チャネル等のリファレンス信号から計測（算出）することができる。

【0054】

また、図７に示された“δ”は、計測偏差と遅延広がりを示す値である。δの値は、下り回線について算出する場合、中継局３（Ｒ）と端末局４（ＵＥ）との間のリファレンス信号の受信、及び端末局４（ＵＥ）から基地局２（ＢＳ）へのリファレンス信号の受信を通じて算出することができる。

【0055】

また、図７に示す“Δ＿（ｍａｘ）”は、許容遅延Ｔ＿（ＣＰ）の間で、ＦＩＲフィルタ３１５に入力されたベースバンド信号に対して付与可能な遅延時間の最大値（最大遅延）を示す。最大遅延Δ＿（ｍａｘ）は、例えば、算出式“Δ＿（ｍａｘ）＝Ｔ＿（ＣＰ）－（τ＿（ＵＥ→Ｒ）＋τ＿（Ｒ）＋τ＿（ＢＳ→Ｒ）＋δ）”を用いて算出することができる。

【0056】

伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）、処理遅延τ＿（Ｒ）、伝搬遅延τ＿（ＵＥ→Ｒ）、δ、及び最大遅延Δ＿（ｍａｘ）は、制御回路３２によって計測及び算出することができる。但し、当該計測及び算出は、制御回路３２以外でなされてもよい。

【0057】

制御回路３２は、不等式“Δ＿（ｋ）≦Δ＿（ｍａｘ）”が満たされるように、中継局３（Ｒ）のアンテナ毎に異なる遅延時間（遅延量）Δ＿（ｋ）を算出し、Δ＿（ｋ）をＦＩＲフィルタ３１５に設定する。但し、遅延時間Δ＿（ｋ）は、ＦＩＲフィルタ３１５が具備するタップあたりの遅延量（τ＿（Ｄ））で離散化された状態で、ＦＩＲフィルタ３１５に設定される。

【0058】

例えば、制御回路３２は、中継局３が有するアンテナの本数Ｎ＿（Ｒ）に対して、アンテナ＃ｋに対する遅延時間Δ＿（ｋ）を、算出式“Δ＿（ｋ）＝ｋ・Δ＿（ｍａｘ）／（Ｎ＿（Ｒ）－１）”を用いて算出することができる。この場合、アンテナの本数が２であれば、図７に示されるように、遅延時間Δ＿（０）は０となり、遅延時間Δ＿（１）はΔ＿（ｍａｘ）となる。すなわち、アンテナ＃０からの無線信号（第２の無線信号）の送信タイミングは、処理遅延τ＿（Ｒ）の終了直後となり、アンテナ＃１からの無線信号（第２の無線信号）の送信タイミングは、アンテナ＃０からの送信タイミングからΔ＿（ｍａ
ｘ）経過したタイミングとなる。これにより、アンテナ＃１から送信された無線信号は、τ＿（ＵＥ→Ｒ）＋δが経過する（ＣＰ時間が満了する）までに、端末局４に到達する。

【0059】

なお、アンテナの本数が３であれば、Δ＿（０）は０となり、Δ＿（１）はΔ＿（ｍａｘ）／２となり、Δ＿（２）はΔ＿（ｍａｘ）となる。すなわち、無線信号の送信タイミングがΔ＿（ｍａｘ）の開始時刻から等間隔でずれるように、各アンテナに対する遅延時間Δ＿（ｋ）が算出される。

【0060】

図８は、制御装置１の処理例を示すフローチャートである。図８に示す処理は、例えば、制御装置１のＣＰＵ１１によって行われる。ステップＳ０１において、制御装置１は、中継局３に対して、制御チャネルによって中継許可を通知する（中継許可の指示を含むメッセージを送信する）。制御装置１は、あわせて、各中継局３が中継対象とする端末局４（ＵＥ）の識別情報を通知（送信）する。ステップＳ０１は、例えば、基地局２（送信局）が下り回線を用いて端末局４（受信局）に無線信号の送信を開始する場合に行われる。このとき、基地局２は、複数のアンテナ（例えばアンテナ＃０及び＃１）を用いた送信ダイバーシティが適用された無線信号を送信する。但し、基地局２は、単一のアンテナを用いて送信ダイバーシティが施されていない無線信号を送信してもよい。

【0061】

ステップＳ０２では、制御装置１は、中継許可を終了する条件が満たされたか否かを判定する。条件が満たされたと判定される場合、処理がステップＳ０１に戻り、そうでない場合には、処理がステップＳ０３に進む。

【0062】

ステップＳ０３では、制御装置１は、終了処理を行う。例えば、制御装置１は、中継許可の通知を停止する。或いは、制御装置１は、中継を終了する指示を中継局３に送信する。その後、制御装置１は、処理を終了する。このように、中継局３による非再生中継は、制御装置１からの指示（中継許可）に基づいて行われる。

【0063】

図９及び図１０は、中継局３の処理例を示すフローチャートである。図９及び図１０に示す処理は、例えば、中継局３の制御回路３２によって実行される。また、図９及び図１０に示す処理は、制御装置１からの中継許可を含む指示（制御信号）の受信を契機に開始される。

【0064】

ステップＳ００１において、制御回路３２は、中継局３（Ｒ）によって受信される、端末局４（ＵＥ）から基地局２（ＢＳ）へ送信する制御チャネル（制御ＣＨ）等のリファレンス信号を用いて、端末局４から中継局３への無線信号の伝送路（パス）の伝搬遅延τ＿（ＵＥ→Ｒ）を計測する。対象の端末局４が複数（２以上）ある場合、制御回路３２は、最大伝搬遅延となる数値をτ＿（ＵＥ→Ｒ）に決定する。

【0065】

ステップＳ００２において、制御回路３２は、中継局３（Ｒ）によって受信される、基地局２（ＢＳ）から端末局４（ＵＥ）へ送信する制御ＣＨ等のリファレンス信号を用いて、基地局２から中継局３への無線信号の伝搬路の伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）を計測する。

【0066】

ステップＳ００３において、制御回路３２は、中継局３によって受信される、中継局３が基地局２に対して送信する制御ＣＨ等のリファレンス信号を用いて、送信機３１１及び受信機３１２間の自己干渉（ＳＩ）における結合Ｈ＿（ＳＩ）を計測する。

【0067】

ステップＳ００４において、制御回路３２は、結合Ｈ＿（ＳＩ）に基づいて、自己干渉を抑圧するためのＦＩＲフィルタ３１５の重みｗ＿（ｋ）を決定（算出）する。

【0068】

ステップＳ００５において、制御回路３２は、重みに要するタップ数Ｎ＿（Ｄ，ｋ）と
タップあたりの遅延時間τ＿（Ｄ）とから処理遅延τ＿（Ｒ）を算出する。例えば、制御回路３２は、算出式“τ＿（Ｒ）＝（Ｎ＿（Ｄ，ｋ）－１）×τ＿（Ｄ）”を用いてτ＿（Ｒ）を算出する。

【0069】

なお、ステップＳ００１からステップＳ００５の処理の順序は例示であり、順序はどのように入れ替えてもよい。

【0070】

ステップＳ００６では、制御回路３２は、許容遅延Ｔ＿（ＣＰ）と、伝搬遅延τ＿（ＵＥ→Ｒ）と、伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）と、処理遅延τ＿（Ｒ）と、δとを用いて、最大遅延Δ＿（ｍａｘ）を算出する。

【0071】

ステップＳ００７では、制御回路３２は、遅延時間の計算方法が各アンテナからの無線信号の送信間隔が等間隔となる（すなわち、送信タイミングが等間隔で発生する）ような遅延を与える計算か、ランダムな遅延を与える計算かを判定する。等間隔の遅延を付与する計算の場合、処理がステップＳ００８に進み、ランダムでの計算の場合、処理がステップＳ００９に進む。なお、アンテナ本数が多く、等間隔では信号が重複することが確実な場合（Δ＿（ｍａｘ）／（Ｎ＿（Ｒ）－１）＜δ（遅延広がり＋偏差））には、ランダムに切り替えることが考えられる。

【0072】

ステップＳ００８では、制御回路３２は、中継局３のアンテナ本数Ｎ＿（Ｒ）に対して、アンテナ＃ｋに対する遅延時間を、算出式“Δ＿ｋ＝ｋ・Δ＿（ｍａｘ）／（Ｎ＿（Ｒ）－１）”を用いて算出する。その後、処理がステップＳ０１０に進む。

【0073】

ステップＳ００９では、制御回路３２は、算出式“Δ＿（ｋ）＝ｘ＿（ｋ）・Δ＿（ｍａｘ）”を用いて遅延時間を算出する。このとき、ｘ＿（ｋ）は一様分布（範囲は（０，１））に従うランダム変数を与えて計算する。

【0074】

ステップＳ０１０では、非再生中継が実施される。すなわち、制御回路３２は、重みｗ＿（ｋ）と、遅延時間Δ＿（ｋ）を各ＦＩＲフィルタ３１５に設定する。各無線機３１（３１＃０及び３１＃１の夫々）において、受信機３１２は、対応するアンテナ＃０又は＃１にて受信された基地局２（送信局）からの無線信号（第１の無線信号）をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号を対応するＦＩＲフィルタ３１５に入力する。ＦＩＲフィルタ３１５は、重みｗ＿（ｋ）及び遅延時間Δ＿（ｋ）の設定に基づくフィルタリングを行う。ＦＩＲフィルタ３１５の出力信号は、送信機３１１に入力される。送信機３１１は、入力された信号を端末局４向けの無線信号（第２の無線信号）に変換する。第２の無線信号は、対応するアンテナ＃０又は＃１から放射（送信）される。当該処理は、無線フレームの下り回線の各スロットに対して行われる。但し、上り回線の各スロットについて行うことも可能である。

【0075】

ステップＳ０１１では、制御回路３２は、中継許可の通知が継続しているか、すなわち、非再生中継処理を終了するか否かを判定する。このとき、非再生中継処理を終了すると判定される場合には、図１０の処理が終了し、そうでないと判定される場合には、処理がステップＳ００１に戻る。なお、Δ＿（ｍａｘ）の算出に用いるパラメータ（伝搬遅延、処理遅延、及びδ）は、スロット単位、或いは無線フレーム単位で更新される。

【0076】

実施形態によれば、通信システム１００Ａ及び１００Ｂの夫々は、送信局（基地局２又は分散基地局２Ｂ－１）と、１つのアンテナを有する受信局（端末局４）と、送信局から受信局向けに送信された第１の無線信号に対する非再生中継を実行可能な少なくとも一つの中継局３とを含む。

【0077】

中継局３は、複数のアンテナ（アンテナ#０及び＃１）と、複数のアンテナの夫々に対
応する複数の無線機３１と、複数の無線機３１の動作を制御するコントローラ（制御回路３２）とを含む。複数の無線機３１の夫々は、対応するアンテナ＃０又は＃１によって送信局（基地局２又は分散基地局２Ｂ－１）から受信された第１の無線信号をベースバンド信号に変換する受信機３１２と、ベースバンド信号に遅延を付与するＦＩＲフィルタ３１５と、ＦＩＲフィルタ３１５から出力された信号を、対応するアンテナ＃０又は＃１から受信局（端末局４）へ送信する第２の無線信号に変換する送信機３１１とを含む。そして、制御回路３２（コントローラ）は、複数の無線機３１の夫々において、ＦＩＲフィルタ３１５が受信機３１２から入力されたベースバンド信号に対し、複数のアンテナ間で異なる遅延を付与するように、複数の無線機３１の夫々におけるＦＩＲフィルタ３１５に異なる遅延時間を設定する。

【0078】

上記した中継局３の構成によって、中継局３が複数のアンテナを用いて受信局に送信する第２の無線信号に、遅延ダイバーシティを与えることができる。これによって、受信局は、第２の無線信号についてのダイバーシティ効果を得て、ＳＩＲ及びＳＩＮＲの向上を図ることができる。

【0079】

このとき、送信局（基地局２又は分散基地局２Ｂ－１）から複数のアンテナを用いた送信ダイバーシティが適用された第１の無線信号が送信されている場合、中継局３におけるアンテナ毎に異なる遅延を付与することにより、受信局（端末局４）に直接に到達する第１の無線信号の伝搬特性と、第２の無線信号の伝搬特性との相関が低下する。これによって、受信局におけるダイバーシティゲインの向上を図ることができる。すなわち、受信局が好適なダイバーシティ効果を得ることができる。これに対し、第１の無線信号に送信ダイバーシティゲインが得られていない場合（送信ダイバーシティが適用されていない）でも、第２の無線信号に与えられた遅延ダイバーシティにより、受信局で好適なダイバーシティ効果を得ることができる。

【0080】

実施形態において、制御回路３２（コントローラ）は、受信局から中継局３への無線信号の伝搬路における伝搬遅延である第１の伝搬遅延（τ＿（ＵＥ→Ｒ））と、送信局から中継局３への無線信号の伝搬路における伝搬遅延である第２の伝搬遅延（τ＿（ＢＳ→Ｒ））と、中継局３における信号の処理遅延（τ＿（Ｒ））とを用いて最大遅延Δ＿（ｍａｘ）を求め、最大遅延Δ＿（ｍａｘ）を超えない範囲において、各ＦＩＲフィルタ３１５が複数のアンテナの夫々に関して付与する遅延時間を算出することができる。

【0081】

このとき、制御回路３２（コントローラ）は、中継局３が送信局及び受信局との通信に用いるサイクリックプレフィクス時間（ＣＰ時間、すなわちＴ＿（ＣＰ））から、少なくとも第１の伝搬遅延（τ＿（ＵＥ→Ｒ））、第２の伝搬遅延（τ＿（ＢＳ→Ｒ））、及び処理遅延（τ＿（Ｒ））が減じられた最大遅延Δ＿（ｍａｘ）を算出することができる。但し、Δ＿（ｍａｘ）の算出式に示したように、δの値をさらに減じてもよい。

【0082】

制御回路３２（コントローラ）は、複数のアンテナ＃０及び＃１に関して遅延時間が等間隔で付与される（最大遅延Δ＿（ｍａｘ）が等間隔で分割される）ように、複数の無線機３１に備えられた各ＦＩＲフィルタ３１５に設定する遅延時間Δ＿（０）及びΔ＿（１）を算出してもよい。換言すれば、複数のアンテナ＃０及び＃１の夫々から送信される無線信号の送信タイミングが等間隔で発生するように、各ＦＩＲフィルタ３１５に設定する遅延時間Δ＿（０）及びΔ＿（１）が算出されてもよい。

【0083】

また、制御回路３２（コントローラ）は、複数の無線機３１に備えられた各ＦＩＲフィルタ３１５に設定する遅延時間Δ＿（０）及びΔ＿（１）をランダムに算出してもよい。すなわち、等間隔以外の手法でアンテナ毎の遅延時間が算出されてもよい。

【0084】

また、実施形態における制御回路３２（コントローラ）は、第１の無線信号の受信、及び第２の無線信号の送信に係る自己干渉が抑圧されるように、ＦＩＲフィルタ３１５に対する重み付け（重みｗ＿（ｋ）の設定）を行う。これによって、遅延付与とともに、自己干渉の抑圧を行うことができる。

【0085】

＜変形例１＞
上述した実施形態は、以下に説明する変形例１のように変形することができる。実施形態では、Δ＿（ｋ）を算出するためのパラメータ（伝搬遅延及び処理遅延など）を中継局３の制御回路３２で計測または算出していた。変形例１では、遅延時間Δ＿（ｋ）を、中継局３の制御回路３２の代わりに、基地局２の制御回路２２（図１）が行う場合について説明する。制御回路２２は、分散基地局２Ｂ－１～２Ｂ－ｋの制御回路２２Ａ（図２）であってもよい。

【0086】

以下、変形例１を実施形態との相違について説明する。変形例１における制御装置１の動作は、実施形態の動作（図８）と同じである。これに対し、変形例１では、中継局３及び基地局２における処理（動作）が実施形態と異なる。

【0087】

図１１及び図１２は、変形例１における中継局３の処理（動作）を示すフローチャートであり、図１３は、変形例１における基地局２の処理（動作）を示すフローチャートである。

【0088】

図１１において、ステップＳ００１、Ｓ００３、Ｓ００４及びＳ００５の処理は、実施形態（図９）と同じである。これに対し、変形例１では、ステップＳ００２の代わりに、ステップＳ００５Ａ及びＳ００５Ｂが設けられている。中継局３の制御回路３２は、伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）を計測する設定が施されていると判定する場合に（ステップＳ００５ＡのＹＥＳ）に、ステップＳ００２において説明したのと同様の手法で、伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）を計測する。設定は、例えば、ディップスイッチのような機械スイッチの設定、フラグのようなソフトウェアスイッチの切り替えによって行うことができる。設定は、例えば、基地局２又は制御装置１から通知される指示に従って行われる。

【0089】

変形例１では、さらにステップＳ００５Ｃが設けられている。ステップＳ００５Ｃにおいて、中継局３の制御回路３２は、伝搬遅延τ＿（ＵＥ→Ｒ）と、処理遅延τ＿（Ｒ）と、アンテナ本数Ｎ＿（Ｒ）を基地局２へ送信する。但し、ステップＳ００５Ｂにて伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）が計測されている場合には、制御回路３２は、伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）も基地局２へ送信する。

【0090】

このように、変形例１では、設定に応じて伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）が計測される。但し、ステップＳ００５Ａ及びＳ００５Ｂの処理はオプションとしてもよい。或いは、ステップＳ００５Ａがなく、伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）が計測され、基地局２へ送信される構成が採用されてもよい。

【0091】

図１３のステップＳ１０１において、基地局２は、中継局３から送信された、伝搬遅延τ＿（ＵＥ→Ｒ）と、処理遅延τ＿（Ｒ）と、アンテナ本数Ｎ＿（Ｒ）とを受信する。但し、ステップＳ００５Ｃにて伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）が送信されている場合には、伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）も受信パラメータに含まれる。

【0092】

ステップＳ１０２では、基地局２の制御回路２２は、受信されたパラメータ中に伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）が含まれているか否かを判定する。このとき、伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）が含まれていると判定される場合には、処理がステップＳ１０３に進み、そうでない
場合には、処理がステップＳ１０４に進む。

【0093】

ステップＳ１０３に処理が進んだ場合には、制御回路２２は、中継局３からの伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）を取得し、処理をステップＳ１０５に進める。ステップＳ１０４に処理が進んだ場合には、制御回路２２は、中継局３からの計測値（伝搬遅延τ＿（ＵＥ→Ｒ）と、処理遅延τ＿（Ｒ）など）の通知（送信）に使用されるリファレンス信号から、中継局３と基地局２との間の伝搬遅延τ＿（Ｒ→ＢＳ）を計測する。その後、処理がステップＳ１０５に進む。

【0094】

ステップＳ１０５では、制御回路２２は、中継局３から通知された計測値をもとに、許容遅延Ｔ＿（ＣＰ）より、最大遅延Δ＿（ｍａｘ）を求める。最大遅延Δ＿（ｍａｘ）は、例えば、計算式Δ＿（ｍａｘ）＝Ｔ＿（ＣＰ）－（τ＿（ＵＥ→Ｒ）＋τ＿（Ｒ）＋τ＿（Ｒ→ＢＳ）＋δによって求められる。但し、ステップＳ１０３にて伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）が取得されている場合には、上記の計算式において、τ＿（Ｒ→ＢＳ）の代わりに、τ＿（ＢＳ→Ｒ）が用いられる。なお、計算式におけるδは、計測偏差と遅延広がりを考慮して与える数値である。

【0095】

ステップＳ１０６では、制御回路２２は、Δ＿（ｋ）≦Δ＿（ｍａｘ）が満たされるように、中継局３のアンテナ毎に異なる遅延時間Δ＿（ｋ）を算出し、遅延時間Δ＿（ｋ）を中継局３へ送信する。遅延時間Δ＿（ｋ）の算出方法は、実施形態と同様の方法を適用することができる。

【0096】

図１２におけるステップＳ００６Ａにおいて、中継局３は、基地局２から送信された、アンテナ毎の遅延時間Δ＿（ｋ）を受信する（Ｓ００６ＡのＹＥＳ）。すると、中継局３の制御回路３２は、ＦＩＲフィルタ３１５に対し、重みｗ＿（ｋ）及び遅延時間Δ＿（ｋ）を設定し（ステップＳ００７Ａ）、非再生中継を実施する（ステップＳ００８Ａ）。
ステップＳ００７Ａ及びＳ００８Ａの処理は、実施形態におけるステップＳ０１０の処理（図１０）と同様であるので説明は省略する。

【0097】

このように、変形例１では、基地局２の制御回路２２がアンテナ毎の遅延時間Δ＿（ｋ）を算出し、中継局３に通知（送信）する。中継局３の制御回路３２は、基地局２で算出された遅延時間Δ＿（ｋ）を用いて、非再生中継を行う。なお、制御回路３２は、ステップＳ００８（ステップＳ０１０）において、端末局４向けの信号の送信タイミングが端末局４受信時にＣＰ時間（Ｔ＿（ＣＰ））内に収まるか否かを判定し、収まらない場合には、信号の送信を停止してもよい。停止の判定は、中継局３の制御回路３２で行われても、基地局２の制御回路２２で行われてもよい。

【0098】

図１４は、変形例２における制御装置１の処理例を示すフローチャートであり、図１５５は、変形例２における基地局２の処理例を示すフローチャートである。変形例２では、遅延時間Δ＿（ｋ）の計算を制御装置１が行う。

【0099】

図１４における変形例２の処理では、実施形態における制御装置１の処理（図８）におけるステップＳ０１とステップＳ０２との間に、ステップＳ０１Ａ、Ｓ０１Ｂ及びＳ０１Ｃが設けられている。

【0100】

ステップＳ０１Ａでは、制御装置１は、基地局２からパラメータを受信する。ステップＳ０１Ｂでは、制御装置１は、パラメータを用いて、Δ＿（ｍａｘ）を計算する。ステップＳ０１Ｃでは、制御装置１は、中継局３のアンテナ毎の遅延時間Δ＿（ｋ）を計算する。ステップＳ０１Ｂは、変形例１におけるステップＳ１０５と同様の処理であり、ステップＳ０１Ｃは、変形例１におけるステップＳ０１６と同様の処理である。

【0101】

図１４におけるステップＳ０１、Ｓ０２、及びＳ０３の処理は、実施形態と同じであるため説明を省略する。変形例２のように、Δ＿（ｍａｘ）及びΔ＿（ｋ）の計算は、制御回路２２の代わりに、計算用のパラメータを基地局２から受信（取得）したネットワーク上の制御装置１が行うことができる。

【0102】

図１５では、図１３に示したステップＳ１０５及びＳ１０６の代わりに、ステップＳ１０５Ａ及びステップＳ１０６Ａが設けられている。ステップＳ１０５では、基地局２のΔ＿（ｍａｘ）及びΔ＿（ｋ）の計算用のパラメータとして、伝搬遅延τ＿（ＵＥ→Ｒ）と、処理遅延τ＿（Ｒ）と、アンテナ本数Ｎ＿（Ｒ）と、伝搬遅延τ＿（Ｒ→ＢＳ）又は伝搬遅延τ＿（ＢＳ→Ｒ）とが制御装置１へ送信される。

【0103】

ステップＳ１０６Ａでは、基地局２は、制御装置１からアンテナ毎のΔ＿（ｋ）を受信し、中継局３へ送信する。図１５におけるステップＳ１０１～Ｓ１０４の処理は、変形例１と同じであるため説明を省略する。変形例２における中継局３の動作は変形例１と同様であるので説明を省略する。変形例２のように、基地局２は、計算用のパラメータを制御装置１へ送り（ステップＳ１０５Ａ）、計算結果を制御装置１から受け取り、中継局３に送ってもよい。変形例１及び変形例２に示したように、遅延時間Δ＿（ｋ）の算出は、中継局３の制御回路３２（コントローラ）によって実行されてもよく、基地局２の制御回路３２によって実行されてもよく、制御装置１によって実行されてもよい。すなわち、中継局３は、中継局３と通信する基地局２、又は中継局３の制御装置１（ネットワーク）において算出された遅延量（遅延時間Δ＿（ｋ））を取得してもよい。

【0104】

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。

【0105】

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（サーバ構成）によって実現するかは、柔軟に変更可能である。

【0106】

本開示は、上記の実施形態で説明した機能を実装したコンピュータプログラムをコンピュータに供給し、当該コンピュータが有する１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行することによっても実現可能である。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータのシステムバスに接続可能な非一時的なコンピュータ可読記憶媒体によってコンピュータに提供されてもよいし、ネットワークを介してコンピュータに提供されてもよい。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、例えば、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、ブルーレイディスク等）など任意のタイプのディスク、読み込み専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カード、フラッシュメモリ、または光学式カードのような、電子的命令を格納するために適した任意のタイプの媒体を含む。

【符号の説明】

【0107】

１・・制御装置
２・・基地局
３・・中継局
４・・端末局
１１・・ＣＰＵ
１２・・主記憶装置
１３・・外部記憶装置
１６・・通信装置
２１、３１、４１・・無線機
２２、３２、４２・・制御回路
１００Ａ、１００Ｂ・・通信システム
３１１・・送信機
３１２・・受信機
３１３・・ベースバンド回路
３１４・・サーキュレータ
３１５・・ＦＩＲフィルタ

【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】