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(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】P2024049186
(43)【公開日】2024-04-09
(54)【発明の名称】通信システム、制御装置及び、通信方法
(51)【国際特許分類】
H04B 7/155 20060101AFI20240402BHJP
H04W 16/26 20090101ALI20240402BHJP
H04B 17/40 20150101ALI20240402BHJP
【ＦＩ】
H04B7/155
H04W16/26
H04B17/40
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022155498
(22)【出願日】2022-09-28
(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）】
5K067DD11
5K067EE02
5K067EE06
5K067EE10
5K072AA29
5K072BB25
5K072CC02
5K072GG25
(57)【要約】
【課題】時間遅れを抑制して非再生中継を行う中継局内で発生した通信要求を適切に処理する。
【解決手段】通信システムは、第１の通信局と、第２の通信局と、第１の通信局と第２の通信局との時分割多重による通信のタイムスロットを変更しないで通信を中継する中継局と、制御装置とを備える。制御装置は、中継局において、通信を中継中に中継局内から前記第２の通信局への通信要求が発生した場合に、中継される通信が第１の条件を充足し、かつ、通信要求による通信が第２の条件を充足するときに、中継局に対して前記通信要求による通信を許可する制御装置と、を備える。
【選択図】図６
【解決手段】通信システムは、第１の通信局と、第２の通信局と、第１の通信局と第２の通信局との時分割多重による通信のタイムスロットを変更しないで通信を中継する中継局と、制御装置とを備える。制御装置は、中継局において、通信を中継中に中継局内から前記第２の通信局への通信要求が発生した場合に、中継される通信が第１の条件を充足し、かつ、通信要求による通信が第２の条件を充足するときに、中継局に対して前記通信要求による通信を許可する制御装置と、を備える。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の通信局と、
第２の通信局と、
前記第１の通信局と前記第２の通信局との時分割多重による通信のタイムスロットを変更しないで前記通信を中継する中継局と、
前記中継局において、前記通信を中継中に前記中継局内から前記第２の通信局への通信要求が発生した場合に、前記中継される通信が第１の条件を充足し、かつ、前記通信要求による通信が第２の条件を充足するときに、前記中継局に対して前記通信要求による通信を許可する制御装置と、を備える通信システム。
第２の通信局と、
前記第１の通信局と前記第２の通信局との時分割多重による通信のタイムスロットを変更しないで前記通信を中継する中継局と、
前記中継局において、前記通信を中継中に前記中継局内から前記第２の通信局への通信要求が発生した場合に、前記中継される通信が第１の条件を充足し、かつ、前記通信要求による通信が第２の条件を充足するときに、前記中継局に対して前記通信要求による通信を許可する制御装置と、を備える通信システム。
【請求項2】
前記第１の条件は、前記中継される通信において、前記第２の通信局での受信信号の信号対干渉雑音電力比が、前記受信信号の変調方式及び符号化率に対して要求される信号対干渉雑音電力比以上となることである請求項１に記載の通信システム。
【請求項3】
前記第２の条件は、前記中継局に対して許容される最大送信電力から前記中継される通信の送信電力を除外して得られる前記通信要求による通信で利用可能な前記中継局における送信電力が正の値であって、かつ、前記通信要求による通信に対して、前記第２の通信局での受信信号について計算される信号対干渉雑音電力比によって通信可能な変調方式及び符号化率が存在することである請求項１に記載の通信システム。
【請求項4】
前記制御装置は、前記第２の条件を充足する前記通信要求による通信で利用可能な送信電力を前記中継局に通知する請求項３に記載の通信システム。
【請求項5】
前記制御装置は、前記第２の条件を充足する前記変調方式及び符号化率を前記中継局と前記第２の通信局に通知する請求項３に記載の通信システム。
【請求項6】
前記制御装置は、前記第１の通信局または前記第２の通信局に含まれる請求項１に記載の通信システム。
【請求項7】
第１の通信局と、
第２の通信局と、
前記第１の通信局と前記第２の通信局との時分割多重による通信のタイムスロットを変更しないで前記通信を中継する中継局と、を制御する制御装置であって、
前記中継局において、前記通信を中継中に前記中継局内から前記第２の通信局への通信要求が発生した場合に、前記中継される通信が第１の条件を充足し、かつ、前記通信要求による通信が第２の条件を充足するときに、前記中継局に対して前記通信要求による通信を許可する制御装置。
第２の通信局と、
前記第１の通信局と前記第２の通信局との時分割多重による通信のタイムスロットを変更しないで前記通信を中継する中継局と、を制御する制御装置であって、
前記中継局において、前記通信を中継中に前記中継局内から前記第２の通信局への通信要求が発生した場合に、前記中継される通信が第１の条件を充足し、かつ、前記通信要求による通信が第２の条件を充足するときに、前記中継局に対して前記通信要求による通信を許可する制御装置。
【請求項8】
前記第１の条件は、前記中継される通信において、前記第２の通信局での受信信号の信号対干渉雑音電力比が、前記受信信号の変調方式及び符号化率に対して要求される信号対干渉雑音電力比以上となることである請求項７に記載の制御装置。
【請求項9】
前記第２の条件は、前記中継局に対して許容される最大送信電力から前記中継される通信の送信電力を除外して得られる前記通信要求による通信で利用可能な前記中継局における送信電力が正の値であって、かつ、前記通信要求による通信に対して、前記第２の通信局での受信信号について計算される信号対干渉雑音電力比によって通信可能な変調方式及び符号化率が存在することである請求項７に記載の制御装置。
【請求項10】
前記第２の条件を充足する前記通信要求による通信で利用可能な送信電力を前記中継局
に通知する請求項９に記載の制御装置。
に通知する請求項９に記載の制御装置。
【請求項11】
前記第２の条件を充足する前記変調方式及び符号化率を前記中継局と前記第２の通信局に通知する請求項９に記載の制御装置。
【請求項12】
前記第１の通信局または前記第２の通信局に含まれる請求項７に記載の制御装置。
【請求項13】
第１の通信局と、
第２の通信局と、
前記第１の通信局と前記第２の通信局との時分割多重による通信のタイムスロットを変更しないで前記通信を中継する中継局と、を制御する制御装置が、
前記中継局において、前記通信を中継中に前記中継局内から前記第２の通信局への通信要求が発生した場合に、前記中継される通信が第１の条件を充足し、かつ、前記通信要求による通信が第２の条件を充足するときに、前記中継局に対して前記通信要求による通信を許可する通信方法。
第２の通信局と、
前記第１の通信局と前記第２の通信局との時分割多重による通信のタイムスロットを変更しないで前記通信を中継する中継局と、を制御する制御装置が、
前記中継局において、前記通信を中継中に前記中継局内から前記第２の通信局への通信要求が発生した場合に、前記中継される通信が第１の条件を充足し、かつ、前記通信要求による通信が第２の条件を充足するときに、前記中継局に対して前記通信要求による通信を許可する通信方法。
【請求項14】
前記第１の条件は、前記中継される通信において、前記第２の通信局での受信信号の信号対干渉雑音電力比が、前記受信信号の変調方式及び符号化率に対して要求される信号対干渉雑音電力比以上となることである請求項１３に記載の通信方法。
【請求項15】
前記第２の条件は、前記中継局に対して許容される最大送信電力から前記中継される通信の送信電力を除外して得られる前記通信要求による通信で利用可能な前記中継局における送信電力が正の値であって、かつ、前記通信要求による通信に対して、前記第２の通信局での受信信号について計算される信号対干渉雑音電力比によって通信可能な変調方式及び符号化率が存在することである請求項１３に記載の通信方法。
【請求項16】
前記制御装置は、前記第２の条件を充足する前記通信要求による通信で利用可能な送信電力を前記中継局に通知する請求項１５に記載の通信方法。
【請求項17】
前記制御装置は、前記第２の条件を充足する前記変調方式及び符号化率を前記中継局と前記第２の通信局に通知する請求項１５に記載の通信方法。
【請求項18】
前記制御装置は、前記第１の通信局または前記第２の通信局に含まれる請求項１３に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、通信システム、制御装置及び、通信方法に関するものである。
【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。ところで、遅延の少ない中継技術として、中継局では復調・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】3GPP TS 38.174 V17.0.0(2022-03)
【非特許文献2】3GPP TS 38.106 V17.0.0(2022-03)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、非再生中継が行われる中継局においても、中継局内で通信要求が発生する場合がある。例えば、中継局内で中継先へ送信したいデータが生じた場合、非再生中継を停止して送信すると、遅延の少ない中継技術としての非再生中継の利点が低下する。一方、中継局が再生中継を停止しない場合には、非再生中継を行う無線通信リソースに加えて、追加で中継局から中継先へのデータ伝送のための無線通信リソースを確保できるか否かを適切に判断できることが望ましい。開示の実施形態の側面は、時間遅れを抑制して非再生中継を行う中継局内で発生した通信要求を適切に処理することにある。
【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、通信システムによって例示される。本通信システムは、第１の通信局と、第２の通信局と、前記第１の通信局と第２の通信局との時分割多重による通信のタイムスロットを変更しないで前記通信を中継する中継局と、前記中継局において、前記通信を中継中に前記中継局内から前記第２の通信局への通信要求が発生した場合に、前記中継される通信が第１の条件を充足し、かつ、前記通信要求による通信が第２の条件を充足するときに、前記中継局に対して前記通信要求による通信を許可する制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【0006】
本通信システムによれば、時間遅れを抑制して非再生中継を行う中継局内で発生した通信要求を適切に処理できる。
【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、一実施形態の通信システム、制御装置、および通信方法が説明される。本通信システムは、第１の通信局と、第２の通信局と、第１の通信局と第２の通信局との時分割多重による通信のタイムスロットを変更しないで通信を中継する中継局と、制御装置とを備える。制御装置は、中継局において、通信を中継中に中継局内から第２の通信局への通信要求が発生した場合に、中継される通信が第１の条件を充足し、かつ、通信要求による通信が第２の条件を充足するときに、中継局に対して通信要求による通信を許可する。本通信システムでは、中継局は非再生中継を停止することなく、または、中継される通信のタイムスロットをずらさないで中継を維持した上で、中継局内で発生した通信要求による中継先へのデータ伝送が行える。また、本通信システムは、無線通信リソースを効率良く利用できる。
【0009】
ここで、第１の通信局は送信局ということができる。また、第２の通信局は受信局ということができる。また、第１の条件は、中継される第１の通信局から第２の通信局への通信が、受信局である第２の通信局で十分な信号対干渉雑音電力比以上で受信される条件である。また、第２の条件は、中継局での通信要求による通信が受信局である第２の通信局において、上記第１の通信局から第２の通信局への通信の受信電力と比較して、十分な電力差で受信される条件ということができる。本通信システムでは、第１の条件として中継局で中継される通信が受信局で所定の通信品質で受信できることが要求される。かつ、第２の条件として、中継局に対して許容される最大送信電力から通信を中継するための送信電力を除外して得られる前記通信要求による通信で利用可能な前記中継局における送信電力が正の値であることが要求される。さらに、この第２の条件として、前記通信要求による通信が上記正の値の送信電力で実施されたときに、前記第２の通信局での受信信号について計算される信号対干渉雑音電力比に対して通信可能な変調方式及び符号化率が存在することが要求される。この第１の条件と第２の条件とが充足される場合、中継局での通信要求による通信が許可される。
【0010】
＜実施形態＞（システム構成）
図１は一実施形態の通信システム１００Ａを例示する図である。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。制御装置１は、基地局２が接続される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、端末局４を制御し、端末局４に通信サービスを提供する。
図１は一実施形態の通信システム１００Ａを例示する図である。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。制御装置１は、基地局２が接続される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、端末局４を制御し、端末局４に通信サービスを提供する。
【0011】
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、１以上のアンテナ（例えば、＃０）と、これら１以上のアンテナに接続される無線機２１と、制御回路２２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。
【0012】
端末局４は、移動局とも呼ばれる。移動局は、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。一方、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、設置位置が固定された固定局と呼ばれるものと、移動局とを含み
得る。
得る。
【0013】
中継局３は、基地局２と同様、１以上のアンテナ（例えば、＃０）と、これら１以上のアンテナのそれぞれに接続される無線機３１と、制御回路３２を有する。なお、制御回路３２が無線機３１に接続されるアンテナとは独立に、制御回路３２専用のアンテナに接続される場合もある。
【0014】
端末局４は、１以上のアンテナ（例えば、＃０）と、これら１以上のアンテナのそれぞれに接続される無線機４１と、制御回路４２を有する。ただし、1つの無線機４１に複数
アンテナが搭載されてもよい。例えば、無線機４１は受信信号レベルが最も高いアンテナを選択して、受信信号を受信すればよい。同様に、中継局３の１つの無線機３１に複数アンテナが搭載されてもよい。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、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、移動局は、セル内で中継局３として動作する移動局またはセル内外の固定局を介して基地局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。下りチャネルにおいては、第１の通信局は、基地局２であり、第２の通信局は、端末局４ということができる。また、上りチャネルにおいては、第１の通信局は、端末局４であり、第２の通信局は、基地局２ということができる。
アンテナが搭載されてもよい。例えば、無線機４１は受信信号レベルが最も高いアンテナを選択して、受信信号を受信すればよい。同様に、中継局３の１つの無線機３１に複数アンテナが搭載されてもよい。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、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、移動局は、セル内で中継局３として動作する移動局またはセル内外の固定局を介して基地局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。下りチャネルにおいては、第１の通信局は、基地局２であり、第２の通信局は、端末局４ということができる。また、上りチャネルにおいては、第１の通信局は、端末局４であり、第２の通信局は、基地局２ということができる。
【0015】
図２は、本実施形態に含まれる他の例である通信システム１００Ｂを例示する図である。通信システム１００Ｂは、図１の通信システム１００Ａと比較して、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。
【0016】
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、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また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のトポロジに限定はない。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、無線ネットワークの規格、プロトコルに限定はない。
【0017】
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、端末局４との無線通信を制御する。下りチャネルにおいては、第１の通信局は、中央基地局２Ａと分散基地局２Ｂであり、第２の通信局は、端末局４ということができる。また、上りチャネルにおいては、第１の通信局は、端末局４であり、第２の通信局は、中央基地局２Ａと分散基地局２Ｂということができる。
【0018】
図３は、中継局３の構成を例示する図である。中継局３は、無線機３１と、制御回路３２を有する。中継局３の無線機３１は、送信機３１１と受信機３１２とベースバンド回路
３１３とサーキュレータ３１４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）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）とが接続される。そして、送信機３１１からの送信信号は、サーキュレータ３１４の例えば１つ目のポートに入力され、２つ目のポートからアンテナ（＃０）に伝達される。また、アンテナ（＃０）で受信された受信信号は、サーキュレータ３１４の２つ目のポートに入力され、３つ目のポートから受信機３１２に伝達される。
３１３とサーキュレータ３１４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）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）とが接続される。そして、送信機３１１からの送信信号は、サーキュレータ３１４の例えば１つ目のポートに入力され、２つ目のポートからアンテナ（＃０）に伝達される。また、アンテナ（＃０）で受信された受信信号は、サーキュレータ３１４の２つ目のポートに入力され、３つ目のポートから受信機３１２に伝達される。
【0019】
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自己干渉を生じる。この自己干渉は受信機３１２内のRadio Frequency（ＲＦ）アナログ
フィルタとベースバンド回路３１３内のＦＩＲフィルタ３１９を併用することで抑圧される。
フィルタとベースバンド回路３１３内のＦＩＲフィルタ３１９を併用することで抑圧される。
【0020】
受信機３１２は、サーキュレータ３１４を介してアンテナ（＃０）から受信信号を受ける。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に出力する。
【0021】
ベースバンド回路３１３は、ＦＩＲフィルタ３１９と、信号生成回路３１５と、振幅調整回路３１６、３１７と、加算回路３１８を有する。ＦＩＲフィルタ３１９は、受信信号に混入し、自己干渉している送信信号を抑圧する。振幅調整回路３１６は、ＦＩＲフィルタ３１９によりフィルタリングしたベースバンド波形の受信信号の振幅を調整する。このベースバンド波形の受信信号は被中継信号ということができる。被中継信号は、加算回路３１８によって信号生成回路３１５からの重畳信号と加算された後、送信機３１１のアナログデジタル（ＤＡ）コンバータでアナログ信号に変換され、高周波信号に変換され、パワーアンプで増幅される。ここで、送信機３１１におけるＤＡコンバータに入力されるベースバンド波形（例えば、符号付整数値によって表現される複素数の列）の振幅値と高周波信号の電力値の関係は既知である。例えば、パワーアンプの利得が既知であり、図３の構成のとおり、アイソレータのアイソレーションが固定である場合には、ベースバンド波形と高周波信号の電力値との関係は、受信機によって計測することが可能である。そこで、振幅調整回路３１６がベースバンド波形の被中継信号の振幅を調整することで、ベースバンド回路３１３は、被中継信号を搬送する高周波信号の送信電力（ＰＲ、ＢＳ）を調整できる。そのため、振幅調整回路３１６は、振幅調整したベースバンド波形の被中継信号を加算回路３１８に出力する。
【0022】
信号生成回路３１５は、制御回路３２の指令により、中継局３で発生した通信要求、すなわち、中継局内から中継先へ送信したいデータを送信するためのベースバンド波形の重畳信号を生成する。振幅調整回路３１７は、信号生成回路３１５で生成されたベースバンド波形の重畳信号の振幅を調整する。重畳信号は、加算回路３１８で被中継信号と合成された後、送信機３１１のＤＡコンバータでアナログ信号に変換され、高周波信号に変換され、パワーアンプで増幅される。上述のように、送信機３１１におけるＤＡコンバータの振幅値と高周波信号の電力値の関係は既知である。そこで、振幅調整回路３１７がベースバンド波形の重畳信号の振幅を調整することで、ベースバンド回路３１３は、重畳信号の高周波の送信電力（ＰＲ、Ｒ）を調整できる。そのため、振幅調整回路３１６は、振幅調整したベースバンド波形の重畳信号を加算回路３１８に出力する。
【0023】
加算回路３１８は、例えば、１６ビットの符号付整数を加算する回路であり、複素数の実部と虚部で表現されるベースバンド波形の信号値を加算する。加算回路３１８は、入力
される２つの信号（被中継信号と重畳信号）をデジタル加算し、合成する。ベースバンド波形で振幅調整された被中継信号と、ベースバンド波形で振幅調整された重畳信号を合成し、合成信号を送信機３１１に出力する。送信機３１１は、ベースバンド波形の合成信号をＤＡコンバータでアナログデータに変換し、変調回路において合成信号の周波数変換（アップコンバート）を行う。送信機３１１は、これによって高周波の搬送波を変調し、変調された高周波信号をパワーアンプで増幅してアンテナから送信する。被中継信号と、重畳信号とは、ベースバンド波形において振幅調整されている。また、上述の通り、ＤＡコンバータの振幅値と高周波信号の電力値の関係は既知である。したがって、中継局３は、中継信号と重畳信号に対して、ベースバンド波形の振幅を調整することにより、アンテナから送信される被中継信号の電力ＰＲ、ＢＳと重畳信号の電力ＰＲ、Ｒを制御できる。
される２つの信号（被中継信号と重畳信号）をデジタル加算し、合成する。ベースバンド波形で振幅調整された被中継信号と、ベースバンド波形で振幅調整された重畳信号を合成し、合成信号を送信機３１１に出力する。送信機３１１は、ベースバンド波形の合成信号をＤＡコンバータでアナログデータに変換し、変調回路において合成信号の周波数変換（アップコンバート）を行う。送信機３１１は、これによって高周波の搬送波を変調し、変調された高周波信号をパワーアンプで増幅してアンテナから送信する。被中継信号と、重畳信号とは、ベースバンド波形において振幅調整されている。また、上述の通り、ＤＡコンバータの振幅値と高周波信号の電力値の関係は既知である。したがって、中継局３は、中継信号と重畳信号に対して、ベースバンド波形の振幅を調整することにより、アンテナから送信される被中継信号の電力ＰＲ、ＢＳと重畳信号の電力ＰＲ、Ｒを制御できる。
【0024】
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、変調回路により高周波信号を生成する。高周波信号は、高周波の搬送波が加算回路３１８からの合成信号で変調された信号である。そして、送信機３１１は、サーキュレータ３１４を介してアンテナ（＃０）から高周波信号を中継信号として送信する。
【0025】
制御回路３２は、中継局３を制御し、中継局３としての機能を提供する。制御回路３２は、例えば、制御装置１、基地局２、端末局４との間の通信を制御する。例えば、制御回路３２は、端末局４と中継局３との間の伝搬遅延τＵＥ－＞Ｒ及び伝搬特性ＨＵＥ－＞Ｒを計測する。また、制御回路３２は、ＦＩＲフィルタ３１９の設定、振幅調整回路３１６、３１７等の制御パラメータを設定する。さらに、制御回路３２は、中継局３内で発生した受信局（下りチャネルでは端末局４、上りチャネルでは基地局２）への通信要求が発生したときに、通信要求に対する可否を制御装置１に問い合わせる。
【0026】
図４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。
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。
【0027】
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。
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。
【0028】
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。
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。
【0029】
（信号電力）
図５は、送信局としての基地局２からの送信信号を受信局としての端末局４で受信するときの受信波の受信タイミングと受信電力を例示する図である。図５で、横軸は、例えば、基地局２を発した信号が端末局４に到達までの時間である。また、縦軸は、端末局４で受信される信号の電力である。また、３つの黒丸は、信号中で単一のタイムスロットで送信されるシンボルを例示する。３つの黒丸うち、１つは、基地局２から端末局４に直接到達する直達波によって伝達される直達信号のシンボルの例である。また、２つ目は、中継局３で中継される中継波で伝達される被中継信号のシンボルの例である。また、３つ目は、中継局３内で発生した送信要求（データ）に対応する信号のシンボルである。本実施形態では、中継局３内で発生した送信要求に対応する信号は、重畳信号と呼ばれる。また、重畳信号で変調された高周波は、重畳波と呼ばれる。これらの各シンボルは、基地局２を発してからサイクリックプレフィックスの区間Ｔｃｐにおいて、端末局４において受信される。
図５は、送信局としての基地局２からの送信信号を受信局としての端末局４で受信するときの受信波の受信タイミングと受信電力を例示する図である。図５で、横軸は、例えば、基地局２を発した信号が端末局４に到達までの時間である。また、縦軸は、端末局４で受信される信号の電力である。また、３つの黒丸は、信号中で単一のタイムスロットで送信されるシンボルを例示する。３つの黒丸うち、１つは、基地局２から端末局４に直接到達する直達波によって伝達される直達信号のシンボルの例である。また、２つ目は、中継局３で中継される中継波で伝達される被中継信号のシンボルの例である。また、３つ目は、中継局３内で発生した送信要求（データ）に対応する信号のシンボルである。本実施形態では、中継局３内で発生した送信要求に対応する信号は、重畳信号と呼ばれる。また、重畳信号で変調された高周波は、重畳波と呼ばれる。これらの各シンボルは、基地局２を発してからサイクリックプレフィックスの区間Ｔｃｐにおいて、端末局４において受信される。
【0030】
図５の例では、直達波は、τＢＳ－＞ＵＥの伝搬遅延量で基地局２から端末局４に到達する。中継波は、τＢＳ－＞Ｒの伝搬遅延量で基地局２から中継局３に到達する。中継波は、τＲの処理遅延時間で中継局３において非再生中継され、中継局３から発せられる。中継波は、ΔＲの伝搬遅延量で中継局３から端末局４に到達する。中継局３内で発生したデータの信号（重畳信号）を搬送する重畳波も、ΔＲの伝搬遅延量で中継局３から端末局４に到達する。
【0031】
制御装置１は、例えば、下りチャネルの受信局である端末局４で直達波の信号、中継波の被中継信号、および重畳波の重畳信号を含む受信波のそれぞれの信号の分離を行えるようにそれぞれの受信時の電力を決定する。そして、制御装置１は、決定した直達波、中継波、および重畳波の受信電力が得られるように、基地局２における送信電力と中継局３における送信電力を決定する。また、制御装置１は、中継局３においては、中継波、および重畳波のそれぞれに対して送信電力を決定する。そして、制御装置１は、決定した送信電力を基地局２および中継局３に通知する。これらの送信電力は、受信局（端末局４）での目標とする受信電力と、送信局（基地局２）と受信局（端末局４）との間の経路の伝搬損失とから計算される。
【0032】
基地局２は、通知された送信電力で送信波を送信する。中継局３は、被中継信号を搬送する中継波、および重畳信号を搬送する搬送波のそれぞれに対して通知された送信電力で、中継波、および重畳波を送信する。なお、図５では、基地局２から端末局４に送信される下りチャネルの信号を例示する。しかし、制御装置１は、端末局４から基地局２への上りチャネルの信号についても、同様に処理する。すなわち、制御装置１は、受信局（基地局２）において、決定した直達波、中継波、および重畳波の受信電力が得られるように制御する。すなわち、制御装置１は、送信局（端末局４）における送信電力、中継局３における送信電力を決定する。また、制御装置１は、中継局３においては、中継波、および重畳波のそれぞれに対して送信電力を決定する。そして、制御装置１は、決定した送信電力を端末局４および中継局３に通知する。これらの送信電力は、受信局（基地局２）での目標とする受信電力と、送信局（端末局４）と受信局（基地局２）との間の経路の伝搬損失とから計算される。
【0033】
図６は、中継波と重畳波の伝搬にともなう信号電力の変化を例示する図である。図６では、送信側（基地局２）から送信電力ＰＢＳで送信された信号が伝搬損失である減衰量Ｌ
Ｒ－＞ＢＳの伝搬経路を通り中継局３に到達する。なお、基地局２は中継局３から送信される制御チャネルのリファレンス信号から減衰量ＬＲ－＞ＢＳを計測する。図６では、基地局２から中継局３に至る伝搬経路の損失として、減衰量ＬＲ－＞ＢＳを用いる。中継局３に到達した信号は、非再生中継により非再生中継後の中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳで送信される。送信された信号が伝搬損失である減衰量ＬＵＥ－＞Ｒの伝搬経路を通り受信局（端末局４）に到達する。このとき、受信局（端末局４）での受信ＳＩＮＲがΓＢＳ－＞Ｒ－＞ＵＥである。一方、中継局３で中継波に重畳される重畳波の送信電力はＰＲ，Ｒである。以上の中継波（被中継信号）および重畳波（重畳信号）の送信電力には以下の（式１）乃至（式５）による条件が課せられる。
Ｒ－＞ＢＳの伝搬経路を通り中継局３に到達する。なお、基地局２は中継局３から送信される制御チャネルのリファレンス信号から減衰量ＬＲ－＞ＢＳを計測する。図６では、基地局２から中継局３に至る伝搬経路の損失として、減衰量ＬＲ－＞ＢＳを用いる。中継局３に到達した信号は、非再生中継により非再生中継後の中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳで送信される。送信された信号が伝搬損失である減衰量ＬＵＥ－＞Ｒの伝搬経路を通り受信局（端末局４）に到達する。このとき、受信局（端末局４）での受信ＳＩＮＲがΓＢＳ－＞Ｒ－＞ＵＥである。一方、中継局３で中継波に重畳される重畳波の送信電力はＰＲ，Ｒである。以上の中継波（被中継信号）および重畳波（重畳信号）の送信電力には以下の（式１）乃至（式５）による条件が課せられる。
【0034】
まず、中継波の受信ＳＩＮＲは、受信信号の変調方式及び符号化率（ＭＣＳ）で必要されるＳＩＮＲ値以上であることが要求される。ここで、受信信号のＭＣＳが必要とするＳＩＮＲ値をＳＢＳ－＞ＵＥとすると、下記（式１）が要求される。
【0035】
【数1】
なお、（式１）の条件にさらに、マージンＭＢＳ－＞ＵＥが上乗せされた条件であってもよい。この場合、（式１）に代えて（式２）が充足されるようにしてもよい。
【0036】
【数2】
ここで、（式１）の条件は、第１の条件の一例である。また、（式２）の条件も、第１の条件の一例である。すなわち、第１の条件は、中継される通信において、第２の通信局としての受信局（例えば、端末局４）での受信信号の信号対干渉雑音電力比が、受信信号の変調方式及び符号化率（ＭＣＳ）に対して要求される信号対干渉雑音電力比以上となることである。次に、重畳波の送信電力ＰＲ，Ｒと、中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳの合計は、中継局３の最大送信電力ＰＲ，ｍａｘ以内である必要がある。そこで、（式３）が要求される。
【0037】
【数3】
ここで、１０＾ｘは、１０の累乗であり、ｘを指数とする指数関数である。また、重畳波の送信電力ＰＲ，Ｒ、中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳ、最大送信電力ＰＲ，ｍａｘは、デシベルで表した信号電力である。
【0038】
したがって、（式３）を充足する重畳波の送信電力はＰＲ，Ｒは正の値であることが必要である。ここで、送信電力ＰＲ，Ｒで中継局３から送信された重畳波が減衰量ＬＵＥ－＞Ｒの伝搬経路を通り受信側（端末局４）に到達し、受信される信号のＳＩＮＲがΓＲ－＞ＵＥである。なお、図６のように、重畳波（重畳信号）の受信信号のＳＩＮＲは、中継波（被中継信号）の受信局（例えば、端末局４）でのＳＩＮＲであるΓＢＳ－＞Ｒ－＞ＵＥを基準とした値である。そして、第２の条件は、重畳信号のＳＩＮＲ、すなわちΓＲ－＞ＵＥに対して、通信可能なＭＣＳが存在することである。すなわち、通信可能なＭＣＳが要求する受信ＳＩＮＲをＳＲ－＞ＵＥとすると、（式４）が要求される。
【0039】
【数4】
ただし、（式４）の条件にさらに、マージンＭＲ－＞ＵＥが上乗せされた条件であってもよい。この場合、（式４）は、（式５）であってもよい。
【0040】
【数5】
すなわち、第２の条件は、（式３）の重畳波の送信電力ＰＲ，Ｒが正であって、かつ、重畳波に対して、（式４）または（式５）の受信ＳＩＮＲ（ＳＲ－＞ＵＥ）で通信可能な変調方式及び符号化率（ＭＣＳ）が存在することである。
【0041】
図６では、受信局である端末局４の受信ＳＩＮＲの条件として、（式２）と（式５）の条件が例示されている。制御装置１は、図６に例示される（式２）と（式５）の条件が充足されるか否かにより、中継局３における重畳信号発生の可否を決定する。また、制御装置１は、（式２）と（式５）の条件が充足され場合に、重畳波のＭＣＳおよび重畳波の送信電力を決定する。なお、図６では、送信局を基地局２とし、受信局を端末局４としたが、送信局を端末局４とし、受信局を基地局２としても同様である。
【0042】
ここで、下りチャネルにおいて送信局である基地局２は、第１の通信局の一例である。また、下りチャネルにおいて受信局である端末局４は、第２の通信局の一例である。また、上りチャネルにおいて送信局である端末局４は、第１の通信局の一例である。また、上りチャネルにおいて受信局である基地局２は、第２の通信局の一例である。
【0043】
（処理フロー）
図７から図９は、本通信システム１００における処理フローである。図７から図９の処理フローは、無線フレームごとに繰り返される。ここでは、基地局２を送信局（第１の通信局）、端末局４を受信局（第２の通信局）として処理フローが説明される。まず、端末局４、中継局３は、上り制御チャネルにおいてリファレンス信号を基地局２へ送信する（Ｓ７１、Ｓ７２）。
図７から図９は、本通信システム１００における処理フローである。図７から図９の処理フローは、無線フレームごとに繰り返される。ここでは、基地局２を送信局（第１の通信局）、端末局４を受信局（第２の通信局）として処理フローが説明される。まず、端末局４、中継局３は、上り制御チャネルにおいてリファレンス信号を基地局２へ送信する（Ｓ７１、Ｓ７２）。
【0044】
中継局３は、端末局４から基地局２への制御チャネル等のリファレンス信号を受信して、伝搬遅延τＵＥ－＞Ｒ及び伝搬特性ＨＵＥ－＞Ｒを計測する（Ｓ７５）。さらに、中継局３は、制御装置１に対して制御チャネルを介して、信号重畳の希望と計測したＨＵＥ－＞Ｒを基地局２経由で通知する（Ｓ７６、Ｓ７７）。ここで、信号重畳の希望は、中継局３において、受信局（被中継局）である端末局４へデータを送信する要求が発生したときに、中継局３から制御装置１に送信される。基地局２は中継局３から送信される制御チャネルのリファレンス信号から伝搬特性ＨＲ－＞ＢＳを計測し、制御装置１に通知する（Ｓ７８）。図７は、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１により、図８に継続する。以下、図８により説明が継続される。なお、図７のＤ１は、図９に継続する。
【0045】
制御装置１は、ＨＵＥ－＞Ｒ及びＨＲ－＞ＢＳから、中継局３における信号の重畳の可否について判断する。すなわち、制御装置１は、ＨＵＥ－＞ＲとＨＲ－＞ＢＳから各区間における減衰量ＬＵＥ－＞ＲとＬＲ－＞ＢＳを計算する。ここで、減衰量ＬＵＥ－＞Ｒは、端末局４と中継局３の間の伝搬経路に対応する。また、ＬＲ－＞ＢＳは、中継局３と基地局２の間の伝搬経路に対応する。そして、制御装置１は、各区間における減衰量ＬＵＥ－＞ＲとＬＲ－＞ＢＳとから被中継信号の端末局４における受信ＳＩＮＲ（信号対干渉雑
音電力比）ΓＢＳ－＞Ｒ－＞ＵＥを算出する（Ｓ８１）。
音電力比）ΓＢＳ－＞Ｒ－＞ＵＥを算出する（Ｓ８１）。
【0046】
そして、制御装置１は、基地局２からの送信信号について、端末局４における受信ＳＩＮＲ ΓＢＳ－＞Ｒ－＞ＵＥが、基地局２と端末局４との通信でのＭＣＳが必要とするＳＩＮＲ値ＳＢＳ－＞ＵＥ以上となるか否かを判定する（Ｓ８２）。そして、Ｓ８２の判定がＹＥＳとなる場合、制御装置１は、Ｓ８２の判定がＹＥＳとなるために必要な中継局３において中継される中継波の所望の送信電力ＰＲ，ＢＳを求める。このとき、制御装置１は、端末局４におけるマージンＭＢＳ－＞ＵＥを設定しても良い（（式２）参照）。すなわち、制御装置１は、端末局４における所望ＳＩＮＲをＳＢＳ－＞ＵＥ＋ ＭＢＳ－＞ＵＥとしてもよい。
【0047】
次に、制御装置１は、中継局３での最大送信電力ＰＲ，ｍａｘと、中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳから、重畳信号の送信に利用可能な送信電力ＰＲ，Ｒ＝１０・ｌｏｇ１０（１０＾（ＰＲ，ｍａｘ／１０）－１０＾（ＰＲ，ＢＳ／１０））を計算する（（式３）参照）。ＰＲ，Ｒが正であるとき、制御装置１は、送信電力ＰＲ，Ｒで重畳波が中継局３から送信されたときの端末局４における受信ＳＩＮＲ ΓＲ－＞ＵＥを求める（Ｓ８３）。そして、制御装置１は、受信ＳＩＮＲ ΓＲ－＞ＵＥで通信可能なＭＣＳがあるか否かを判定する（Ｓ８４）。すなわち、制御装置１は、中継局３に対して許容される最大中継電力としての最大送信電力ＰＲ，ｍａｘから通信を中継するための送信電力であるＰＲ，ＢＳを除外して得られる通信要求による通信で利用可能な中継局３における送信電力ＰＲ，Ｒを計算する。そして、送信電力ＰＲ，Ｒが正であって、重畳信号の端末局４における受信ＳＩＮＲ ΓＲ－＞ＵＥで通信可能な変調方式及び符号化率（ＭＣＳ）があるか否かを判定する。
【0048】
Ｓ８４の判定がＮＯの場合、制御装置１は、中継局３に重畳を許可しない。このため、制御装置１は、基地局２を介して中継局３に対して重畳不許可を通知する（Ｓ８５、Ｓ８６）。次に、図８は、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２により、図９に継続する。なお、図７のＤ１は、図９に継続する。以下、図９により説明が継続される。中継局３は、重畳不許可の場合（Ｓ９１でＮＯ）、重畳信号なしで被中継信号を非再生中継する（Ｓ９２）。
【0049】
一方、Ｓ８４の判定がＹＥＳの場合、制御装置１は、中継局３において、中継波に対する重畳波の重畳を許可する。ここで、ＭＣＳの所望ＳＩＮＲはＳＲ－＞ＵＥとするが（（式４）参照）、制御装置１はマージンＭＲ－＞ＵＥを所望ＳＩＮＲに加えて判断しても良い（（式５）参照）。重畳が許可されると判断され場合、制御装置１は、重畳許可とともに、中継局３において中継波に重畳される重畳波のＭＣＳを中継局３及び端末局４へ制御チャネルを介して基地局２から通知する（Ｓ９３、Ｓ９４）。また、制御装置１は、中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳ及び重畳波の送信電力ＰＲ，Ｒを、制御チャネルを介して基地局２から中継局３に通知する（Ｓ９５、Ｓ９６）。
【0050】
重畳の許可を受けた中継局３は、中継波の平均電力がＰＲ，ＢＳとなるように、ＦＩＲフィルタ通過後のベースバンド信号波形の振幅を設定する。また、中継局３は、重畳信号については、指定されたＭＣＳに基づきベースバンド波形の信号を生成し、重畳波の平均電力がＰＲ，Ｒとなるように、ベースバンド信号の振幅を調整する。中継局３は、中継波と重畳波とをベースバンド波形の信号において加算し、高周波信号へ変換して送信する（Ｓ９７）。これにより、中継局３は、重畳波の送信とともに中継波を非再生中継する。
【0051】
端末局４は、逐次干渉除去等の各種の重畳信号を分離する処理を用いて各局からのデータを受信する（Ｓ９８）。
【0052】
（実施形態の効果）
本実施形態では、中継局３が、時分割多重による通信のタイムスロットを変更しないで、送信局である基地局２（または端末局４）からの送信信号を非再生中継する。そして、中継局３で、受信局（被中継局）である端末局４（または基地局２）へデータを送信する要求が発生したときに中継局３は、信号重畳の希望と中継局３で計測した中継局３と受信局（例えば、端末局４）との間の伝搬特性ＨＵＥ－＞Ｒを制御装置１に通知する。また、送信局（例えば、基地局２）は、基地局２と中継局３との間の伝搬特性ＨＲ－＞ＢＳを計測し、制御装置１に通知する。すると、制御装置１は、第１の条件として、送信局（例えば、基地局２）からの送信信号について、受信局（端末局４）における受信ＳＩＮＲ ΓＢＳ－＞Ｒ－＞ＵＥが、送信局（基地局２）と受信局（端末局４）との通信でのＭＣＳが必要とするＳＩＮＲ値ＳＢＳ－＞ＵＥ以上となるか否かを判定する。また、あるいは、制御装置１は、この判定結果がＹＥＳ（肯定）でとなるように、すなわち、第１の条件が充足される中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳを決定する。次に、制御装置１は、中継局３での最大送信電力ＰＲ，ｍａｘと、中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳから、重畳信号の送信に利用可能な送信電力ＰＲ，Ｒ＝１０・ｌｏｇ１０（１０＾（ＰＲ，ｍａｘ／１０）－１０＾（ＰＲ，ＢＳ／１０））を計算する。そして、重畳信号の送信に利用可能な送信電力ＰＲ，Ｒが正であって、重畳信号の端末局４における受信ＳＩＮＲ ΓＲ－＞ＵＥを満足する通信可能なＭＣＳが存在する場合に、制御装置１は、中継局３における重畳波の中継波への重畳を許可する。そして、制御装置１は、重畳許可とともに、中継局３において中継波に重畳される重畳波のＭＣＳを中継局３及び端末局４へ通知する。また、制御装置１は、中継波及び重畳波の送信電力ＰＲ，ＢＳ及びＰＲ，Ｒを中継局３に通知する。
本実施形態では、中継局３が、時分割多重による通信のタイムスロットを変更しないで、送信局である基地局２（または端末局４）からの送信信号を非再生中継する。そして、中継局３で、受信局（被中継局）である端末局４（または基地局２）へデータを送信する要求が発生したときに中継局３は、信号重畳の希望と中継局３で計測した中継局３と受信局（例えば、端末局４）との間の伝搬特性ＨＵＥ－＞Ｒを制御装置１に通知する。また、送信局（例えば、基地局２）は、基地局２と中継局３との間の伝搬特性ＨＲ－＞ＢＳを計測し、制御装置１に通知する。すると、制御装置１は、第１の条件として、送信局（例えば、基地局２）からの送信信号について、受信局（端末局４）における受信ＳＩＮＲ ΓＢＳ－＞Ｒ－＞ＵＥが、送信局（基地局２）と受信局（端末局４）との通信でのＭＣＳが必要とするＳＩＮＲ値ＳＢＳ－＞ＵＥ以上となるか否かを判定する。また、あるいは、制御装置１は、この判定結果がＹＥＳ（肯定）でとなるように、すなわち、第１の条件が充足される中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳを決定する。次に、制御装置１は、中継局３での最大送信電力ＰＲ，ｍａｘと、中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳから、重畳信号の送信に利用可能な送信電力ＰＲ，Ｒ＝１０・ｌｏｇ１０（１０＾（ＰＲ，ｍａｘ／１０）－１０＾（ＰＲ，ＢＳ／１０））を計算する。そして、重畳信号の送信に利用可能な送信電力ＰＲ，Ｒが正であって、重畳信号の端末局４における受信ＳＩＮＲ ΓＲ－＞ＵＥを満足する通信可能なＭＣＳが存在する場合に、制御装置１は、中継局３における重畳波の中継波への重畳を許可する。そして、制御装置１は、重畳許可とともに、中継局３において中継波に重畳される重畳波のＭＣＳを中継局３及び端末局４へ通知する。また、制御装置１は、中継波及び重畳波の送信電力ＰＲ，ＢＳ及びＰＲ，Ｒを中継局３に通知する。
【0053】
したがって、制御装置１は、まず、中継波が非再生中継によって受信局（例えば、端末局４）で受信可能となるように、中継局３での中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳを決定する。これが第１の条件となる。次に、制御装置１は、中継局３での最大送信電力ＰＲ，ｍａｘと中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳから重畳信号の送信に利用可能な送信電力ＰＲ，Ｒ＝１０・ｌｏｇ１０（１０＾（ＰＲ，ｍａｘ／１０）－１０＾（ＰＲ，ＢＳ／１０））を計算する。そして、制御装置１は、重畳信号の送信に利用可能な送信電力ＰＲ，Ｒで中継局３から送信した重畳波の受信局（端末局４）における受信ＳＩＮＲ ΓＲ－＞ＵＥで通信可能な変調方式及び符号化率（ＭＣＳ）があるか否かを判定する。これにより、中継局３は、例えば、中継波から重畳波を分離できるように重畳波に十分な電力を与えた上で、中継波に重畳して、中継局３で発生した送信要求による重畳波を送信できる。以上の制御装置１での判定および中継局３での重畳波の中継波への重畳は、無線フレームの繰り返しの中で実施される。すなわち、中継局３は、中継波のタイムスロットをずらさない範囲で、非再生中継と、重畳波の中継波への重畳を実施できる。
【0054】
このとき、上述の通り、制御装置１は、中継局３で中継される中継波について、端末局４における受信ＳＩＮＲ ΓＢＳ－＞Ｒ－＞ＵＥが、基地局２と端末局４との通信でのＭＣＳが必要とするＳＩＮＲ値ＳＢＳ－＞ＵＥ以上となるか否かを判定する。したがって、非再生中継によって、送信局である基地局２（または端末局４）からの送信信号が、中継局３で中継され、受信局である端末局４（または基地局２）で受信できる限度で、制御装置１は、中継局３での重畳波の重畳を許可できる。
【0055】
また、制御装置１は、中継局３で重畳される重畳波について、重畳信号の送信に利用可能な送信電力ＰＲ，Ｒが正であって、重畳信号の端末局４における受信ＳＩＮＲ ΓＲ－＞ＵＥを満足する通信可能なＭＣＳが存在する場合に、制御装置１は、中継局３における重畳波の中継波への重畳を許可する。したがって、重畳波が、受信局である端末局４（または基地局２）で受信できる限度で、制御装置１は、中継局３での重畳波の重畳を許可できる。
【0056】
また、このとき、制御装置１は、中継局３で重畳波に利用可能な送信電力を中継局３に
通知するので、中継局３は、制御装置１の制御にしたがって、適正な電力で重畳波を送信できる。また、このとき、制御装置１は、重畳信号の端末局４における受信ＳＩＮＲを満足する通信可能なＭＣＳを中継局３および受信局である端末局４（または基地局２）に通知する。したがって、中継局３と受信局は、受信局で、中継波と重畳波を分離できる受信電力の差を有する中継波と重畳波を受信できる。
通知するので、中継局３は、制御装置１の制御にしたがって、適正な電力で重畳波を送信できる。また、このとき、制御装置１は、重畳信号の端末局４における受信ＳＩＮＲを満足する通信可能なＭＣＳを中継局３および受信局である端末局４（または基地局２）に通知する。したがって、中継局３と受信局は、受信局で、中継波と重畳波を分離できる受信電力の差を有する中継波と重畳波を受信できる。
【0057】
＜その他の実施形態＞
上記実施形態では、基地局２を送信局とし、端末局４を受信局として、通信システム１００の処理が説明された。しかし、端末局４を送信局とし、基地局２を受信局として、通信システム１００の処理は同様である。すなわち、制御装置１は、受信局である基地局２において、中継波の受信ＳＩＮＲが受信信号のＭＣＳが必要とするＳＩＮＲ値以上であることを要求する。いま、ＭＣＳが必要とするＳＩＮＲ値をＳＵＥ－＞ＢＳとする。そして、重畳信号の送信電力ＰＲ，Ｒと、中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳの合計は、中継局３の最大送信電力ＰＲ，ｍａｘ以内である必要がある。そこで、（式３）が要求される。この点は、上記実施形態と同様である。さらに、重畳信号が減衰量ＬＲ－＞ＢＳの伝搬経路を通り受信側（基地局２）に到達し、受信される信号のＳＩＮＲにおいて通信可能なＭＣＳが存在することが要求される。したがって、端末局４を送信局とし、基地局２を受信局とする場合にも、実施形態の（式１）乃至（式５）と同様の条件が要求される。ただし、端末局４を送信局とし、基地局２を受信局とする場合には、（式１）乃至（式５）において、添え字中のＢＳとＵＥは入れ替えられる。
上記実施形態では、基地局２を送信局とし、端末局４を受信局として、通信システム１００の処理が説明された。しかし、端末局４を送信局とし、基地局２を受信局として、通信システム１００の処理は同様である。すなわち、制御装置１は、受信局である基地局２において、中継波の受信ＳＩＮＲが受信信号のＭＣＳが必要とするＳＩＮＲ値以上であることを要求する。いま、ＭＣＳが必要とするＳＩＮＲ値をＳＵＥ－＞ＢＳとする。そして、重畳信号の送信電力ＰＲ，Ｒと、中継波の送信電力ＰＲ，ＢＳの合計は、中継局３の最大送信電力ＰＲ，ｍａｘ以内である必要がある。そこで、（式３）が要求される。この点は、上記実施形態と同様である。さらに、重畳信号が減衰量ＬＲ－＞ＢＳの伝搬経路を通り受信側（基地局２）に到達し、受信される信号のＳＩＮＲにおいて通信可能なＭＣＳが存在することが要求される。したがって、端末局４を送信局とし、基地局２を受信局とする場合にも、実施形態の（式１）乃至（式５）と同様の条件が要求される。ただし、端末局４を送信局とし、基地局２を受信局とする場合には、（式１）乃至（式５）において、添え字中のＢＳとＵＥは入れ替えられる。
【0058】
したがって、制御装置１は、受信局を基地局２として、中継波の受信ＳＩＮＲおよび重畳信号の受信ＳＩＮＲに対して、図８のＳ８２およびＳ８４と同様に判断すればよい。そして、Ｓ８４と同様の判断において、制御装置１は、中継局３に重畳を許可する場合には、Ｓ９３と同様の手順で、中継局３から中継信号に重畳される重畳信号のＭＣＳを基地局２及び基地局２を介して中継局３に通知すればよい。また、制御装置１は、被中継信号及び重畳信号の送信電力ＰＲ，ＢＳ及びＰＲ，Ｒを、制御チャネルを介して基地局２から中継局３に通知すればよい。
【0059】
中継局３が複数本のアンテナを持つ場合に、中継局３は、アンテナごとに送信タイミングを変えて、ダイバーシティ効果が得られるようにすることもできる。ただし、中継局３は、受信局（例えば、端末局４）への到着時刻は、許容される伝搬遅延であるサイクリックプレフィックス長を超えないようにする。すなわち、中継局３は、中継信号および中継信号に重畳する信号について、送信局（例えば、基地局２）から受信した受信信号のタイムスロットがずれないように、中継信号および中継信号に重畳する信号を複数のアンテナから送信する。
【0060】
上記実施形態で、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。
【0061】
上記実施形態では、制御装置１は、基地局２が接続されるコアネットワーク上の装置である。または、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。しかしながら、制御装置１が、このようなコアネットワーク上の装置に限定される訳ではない。例えば、制御装置１が基地局２に含まれる装置であってもよい。例えば、制御装置１は基地局２内で、無線機２１を通じて、中継局３または端末局４と通信する装置であってもよい。その場合には、図７から図９の処理においては、制御装置１と基地局２とは、一体の装置として処理を実行すればよい。したがって、Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２、Ａ３、Ｂ３の２系列のシーケンスで記載されている処理は、１つのシ
ーケンスとなればよい。
ーケンスとなればよい。
【0062】
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】
【0063】
１ 制御装置
２ 基地局
２Ａ 中央基地局
２Ｂ 分散基地局
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、２１Ｂ、３１、４１ 無線機
２２、２２Ａ、３２、４２ 制御回路
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 信号生成回路
３１６、３１７ 振幅調整回路
３１８ 加算回路
３１９ ＦＩＲフィルタ
２ 基地局
２Ａ 中央基地局
２Ｂ 分散基地局
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、２１Ｂ、３１、４１ 無線機
２２、２２Ａ、３２、４２ 制御回路
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 信号生成回路
３１６、３１７ 振幅調整回路
３１８ 加算回路
３１９ ＦＩＲフィルタ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】