特許 7553920 中継器、無線通信システム、及び無線通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-10

(45)【発行日】2024-09-19

(54)【発明の名称】中継器、無線通信システム、及び無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 40/22 20090101AFI20240911BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20240911BHJP

   H04W 64/00 20090101ALI20240911BHJP

   H04W 16/26 20090101ALI20240911BHJP

【ＦＩ】

H04W40/22

H04W16/28

H04W64/00 171

H04W16/26

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021064769

(22)【出願日】2021-04-06

(65)【公開番号】P2022160177

(43)【公開日】2022-10-19

【審査請求日】2023-10-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩渕 匡史

(72)【発明者】

【氏名】小川 智明

(72)【発明者】

【氏名】村上 友規

(72)【発明者】

【氏名】阪口 啓

(72)【発明者】

【氏名】米田 拓海

【審査官】永田 義仁

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１０／１５０４１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１８０５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米田 拓海, 阪口 啓, 岩渕 匡史, 村上 友規，ミリ波マルチホップアナログ中継シングルユーザＭＩＭＯに関する検討，電子情報通信学会技術研究報告［ｏｎｌｉｎｅ］，一般社団法人電子情報通信学会，2021年02月24日，第120巻, 第406号，p.110-115，Internet<URL:https://www.ieice.org/ken/user/index.php?cmd=download&p=teQW&t=IEICE-SRW&l=23d4e04d7fff4b24dc4fed77fd399f3604175ab97108895d556b3ba81abc654a&lang=>

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ７／１４－７／２６

Ｈ０４Ｗ４／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線基地局と無線端末との間の通信を中継する中継器であって、
制御部を備え、
前記制御部は、
前記無線端末の位置情報を少なくとも含む端末情報を取得する処理と、
前記無線端末の前記端末情報に基づいて、中継対象である対象無線端末を選択する、あるいは、中継を行わない非動作設定を選択する第１選択処理と、
前記対象無線端末の選択結果を示す通知情報を他の中継器に送信する通知処理と、
他の中継器から送信される前記通知情報を受信した場合、前記受信した通知情報で示される前記選択結果を考慮して、前記対象無線端末を選択する、あるいは、前記非動作設定を選択する第２選択処理と、
前記対象無線端末を選択した場合、前記無線基地局と前記対象無線端末との間の伝搬パスを形成し、前記無線基地局と前記対象無線端末との間の通信を中継する中継処理と
を行うように構成された
中継器。

【請求項2】

請求項１に記載の中継器であって、
検知端末群は、前記端末情報が取得されている前記無線端末の集合であり、
通知端末群は、前記受信した通知情報で示される前記無線端末の集合であり、
重複端末群は、前記検知端末群と前記通知端末群との間で重複している前記無線端末の集合であり、
前記第２選択処理において、前記制御部は、
前記受信した通知情報に基づいて前記重複端末群が存在するか否かを判定し、
前記重複端末群が存在する場合、前記重複端末群に基づいて前記対象無線端末を選択する、あるいは、前記非動作設定を選択する
中継器。

【請求項3】

請求項２に記載の中継器であって、
前記重複端末群が存在する場合、前記制御部は、前記検知端末群が前記重複端末群以外の前記無線端末を含むか否かを判定し、
前記検知端末群が前記重複端末群以外の前記無線端末を含む場合、前記制御部は、前記重複端末群以外の前記検知端末群に基づいて前記第１選択処理を行う
中継器。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の中継器であって、
前記重複端末群が存在する場合、前記制御部は、前記検知端末群が前記重複端末群以外の前記無線端末を含むか否かを判定し、
前記検知端末群が前記重複端末群だけを含む場合、前記制御部は、前記重複端末群の中から前記対象無線端末を選択する、あるいは、前記非動作設定を選択する第３選択処理を行う
中継器。

【請求項5】

請求項４に記載の中継器であって、
前記第３選択処理において、前記制御部は、前記重複端末群及び前記非動作設定の中からランダムに選択を行う
中継器。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の中継器であって、
前記第１選択処理は、
前記無線端末の前記端末情報に基づいて、前記中継器との距離が閾値以下である前記無線端末の中から前記対象無線端末を選択する処理と、
前記距離が前記閾値以下である前記無線端末が存在しない場合、前記非動作設定を選択する処理と
を含む
中継器。

【請求項7】

無線基地局と、
前記無線基地局と通信を行う無線端末と、
前記無線基地局と前記無線端末との間の通信を中継する中継器と
を備え、
前記中継器は、
前記無線端末の位置情報を少なくとも含む端末情報を取得する処理と、
前記無線端末の前記端末情報に基づいて、中継対象である対象無線端末を選択する、あるいは、中継を行わない非動作設定を選択する第１選択処理と、
前記対象無線端末の選択結果を示す通知情報を他の中継器に送信する通知処理と、
他の中継器から送信される前記通知情報を受信した場合、前記受信した通知情報で示される前記選択結果を考慮して、前記対象無線端末を選択する、あるいは、前記非動作設定を選択する第２選択処理と、
前記対象無線端末を選択した場合、前記無線基地局と前記対象無線端末との間の伝搬パスを形成し、前記無線基地局と前記対象無線端末との間の通信を中継する中継処理と
を行うように構成された
無線通信システム。

【請求項8】

中継器を経由して無線基地局と無線端末との間で通信を行う無線通信方法であって、
前記無線端末の位置情報を少なくとも含む端末情報を取得する処理と、
前記無線端末の前記端末情報に基づいて、前記中継器の中継対象である対象無線端末を選択する、あるいは、前記中継器の非動作設定を選択する第１選択処理と、
前記対象無線端末の選択結果を示す通知情報を前記中継器から他の中継器に送信する通知処理と、
前記中継器が他の中継器から送信される前記通知情報を受信した場合、前記受信した通知情報で示される前記選択結果を考慮して、前記対象無線端末を選択する、あるいは、前記非動作設定を選択する第２選択処理と、
前記対象無線端末を選択した場合、前記無線基地局と前記対象無線端末との間の伝搬パスを形成し、前記無線基地局と前記対象無線端末との間の通信を中継する中継処理と
を含む
無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、中継器を経由して無線基地局と無線端末との間で通信を行う技術に関する。

【背景技術】

【0002】

無線アクセスの高速・大容量化を実現するため、広帯域幅を確保可能な高周波数帯を活用することが注目されている。例えば、第５世代移動通信システムでは、２８ＧＨｚ帯を利用して高速・大容量通信を実現している。他の例として、無線ＬＡＮ規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ（ミリ波無線ＬＡＮシステム）では、６０ＧＨｚ帯を利用して高速・大容量通信を実現している。

【0003】

高周波数帯の電波は、低周波数帯と比較して、減衰しやすく、また、回折しづらいという特性を有する。そのため、高周波数帯における課題としては、電波減衰により伝送距離が短くなること、障害物等によって受信品質が劣化すること、等が挙げられる。

【0004】

電波減衰を補償するためには、多素子アンテナを用いたビームフォーミングが有効である。ビームフォーミング利得により、電波減衰を補償し、伝送距離を延ばすことができる。但し、ビームフォーミングの場合、受信局は、送信局から特定の方向に向けて集中的に送信された電波を主に受信する。つまり、受信局は、電力の高い１つの伝搬パスの電波を主に受信する。よって、空間多重数は１（もしくは、偏波多重により２）に留まり、また、空間ダイバーシチ効果も得られにくい。

【0005】

一方、障害物等に起因する受信品質の劣化を抑制するためには、多数の送信点を設けることが考えられる。例えば、多数の送信アンテナを異なる場所に設置することにより、見通し外環境となるエリアを小さくし、受信品質を改善することができる。また、それにより、上述のビームフォーミングにおける課題を解決することも可能である。しかしながら、多数の送信アンテナを異なる場所に設置することは、ネットワークコストや設置場所の増加を招く。

【0006】

多数の送信点を設けるという観点から言えば、より低コスト且つ設置規模の小さい中継器（リピータ、反射板、等）を利用することも有効である。特に、近年、ビーム制御が可能なリピータ（スマートリピータ）や、反射方向等の反射特性を動的に制御可能なメタサーフェス反射板、等も開発されている。そのような中継器を利用することにより、無線端末に対して複数の伝搬パスを動的に形成することが可能となる。そして、複数の伝搬パスを動的に形成することにより、高周波数帯においても通信品質や空間多重数といった通信性能を向上させることが可能となる（非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0007】

【文献】Y. Sugihara, and K. Sakaguchi, “mmWave Massive Analog Relay MIMO for Improvement of Channel Capacity,” 2020 IEEE Wireless Communications and Networking Conference Workshops, 2020.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

中継器を経由して無線基地局と無線端末との間で通信を行うことを考える。中継器は、無線基地局と無線端末との間の伝搬パスを形成し、無線基地局と無線端末との間の通信を中継する。中継器の数が増えるにつれ、より多くの伝搬パスを形成することが可能となる。

【0009】

但し、単純に中継器の数を増やして伝搬パスの数を増やすことは、必ずしも効率的ではない。例えば、単一の無線端末に対して全ての中継器が伝搬パスを形成することは、過剰であり、効率的ではない。このことは、複数の無線端末が存在する場合に特に顕著となる。また、過剰な数の中継器の稼働は、システム全体の消費電力の不必要な増加を招く。このように、中継器を利用した無線通信には改善の余地がある。

【0010】

本開示の１つの目的は、中継器を経由して無線基地局と無線端末との間で通信を行う際に中継器の利用効率を向上させることができる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

第１の観点は、無線基地局と無線端末との間の通信を中継する中継器に関連する。
中継器は、制御部を備える。
制御部は、
無線端末の位置情報を少なくとも含む端末情報を取得する処理と、
無線端末の端末情報に基づいて、中継対象である対象無線端末を選択する、あるいは、中継を行わない非動作設定を選択する第１選択処理と、
対象無線端末の選択結果を示す通知情報を他の中継器に送信する通知処理と、
他の中継器から送信される通知情報を受信した場合、受信した通知情報で示される選択結果を考慮して、対象無線端末を選択する、あるいは、非動作設定を選択する第２選択処理と、
対象無線端末を選択した場合、無線基地局と対象無線端末との間の伝搬パスを形成し、無線基地局と対象無線端末との間の通信を中継する中継処理と
を行うように構成される。

【0012】

第２の観点は、無線通信システムに関連する。
無線通信システムは、
無線基地局と、
無線基地局と通信を行う無線端末と、
無線基地局と無線端末との間の通信を中継する中継器と
を備える。
中継器は、
無線端末の位置情報を少なくとも含む端末情報を取得する処理と、
無線端末の端末情報に基づいて、中継対象である対象無線端末を選択する、あるいは、中継を行わない非動作設定を選択する第１選択処理と、
対象無線端末の選択結果を示す通知情報を他の中継器に送信する通知処理と、
他の中継器から送信される通知情報を受信した場合、受信した通知情報で示される選択結果を考慮して、対象無線端末を選択する、あるいは、非動作設定を選択する第２選択処理と、
対象無線端末を選択した場合、無線基地局と対象無線端末との間の伝搬パスを形成し、無線基地局と対象無線端末との間の通信を中継する中継処理と
を行うように構成される。

【0013】

第３の観点は、中継器を経由して無線基地局と無線端末との間で通信を行う無線通信方法に関連する。
無線通信方法は、
無線端末の位置情報を少なくとも含む端末情報を取得する処理と、
無線端末の端末情報に基づいて、中継器の中継対象である対象無線端末を選択する、あるいは、中継器の非動作設定を選択する第１選択処理と、
対象無線端末の選択結果を示す通知情報を中継器から他の中継器に送信する通知処理と、
中継器が他の中継器から送信される通知情報を受信した場合、受信した通知情報で示される選択結果を考慮して、対象無線端末を選択する、あるいは、非動作設定を選択する第２選択処理と、
対象無線端末を選択した場合、無線基地局と対象無線端末との間の伝搬パスを形成し、無線基地局と対象無線端末との間の通信を中継する中継処理と
を含む。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、中継器が、各種情報を考慮して、中継対象である対象無線端末あるいは非動作設定を選択する選択処理を行う。各種情報は、無線端末の位置情報に加えて、他の中継器における選択処理の結果を示す通知情報を含む。このような情報を用いることにより、中継器同士の連携が可能となり、それぞれの中継器が分散的に対象無線端末を選択することが可能となる。その結果、単一の無線端末に対して必要以上に多くの中継器が中継処理を行うことが抑制される。また、各中継器が全ての無線端末に対して中継処理を行うことが抑制される。つまり、伝搬パスが過剰に形成されることが抑制される。従って、中継器の利用効率を向上させ、中継処理を効率的に行うことが可能となる。

【0015】

また、中継器が非動作設定を選択する場合、不必要に多い中継器の稼働が抑制される。その結果、システム全体の消費電力が抑制される。このことも、効率的な中継処理に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本開示の実施の形態に係る無線通信システムの基本構成例を示す概略図である。

【図2】基本的なビーム制御を説明するためのフローチャートである。

【図3】基本的なビーム制御を説明するための概念図である。

【図4】基本的なビーム制御を説明するためのタイミングチャートである。

【図5】本開示の実施の形態に係るユーザ選択処理を説明するための概念図である。

【図6】本開示の実施の形態に係るユーザ選択処理の例を説明するためのタイミングチャートである。

【図7】本開示の実施の形態に係る中継器において用いられる各種情報を示すブロック図である。

【図8】本開示の実施の形態に係る中継器による処理を示すフローチャートである。

【図9】本開示の実施の形態に係るユーザ選択処理（ステップＳ３００）の一例を示すフローチャートである。

【図10】本開示の実施の形態に係るユーザ選択処理（ステップＳ３００）における第１選択処理（ステップＳ３１０）の第１の例を示すフローチャートである。

【図11】本開示の実施の形態に係るユーザ選択処理（ステップＳ３００）における第１選択処理（ステップＳ３１０）の第２の例を示すフローチャートである。

【図12】本開示の実施の形態に係るユーザ選択処理（ステップＳ３００）における第１選択処理（ステップＳ３１０）の第３の例を示すフローチャートである。

【図13】本開示の実施の形態における検知端末群、通知端末群、及び重複端末群を説明するための概念図である。

【図14】本開示の実施の形態に係るユーザ選択処理（ステップＳ３００）における第２選択処理（ステップＳ３２０）の一例を示すフローチャートである。

【図15】本開示の実施の形態に係るユーザ選択処理（ステップＳ３００）における第３選択処理（ステップＳ３３０）の第１の例を示すフローチャートである。

【図16】本開示の実施の形態に係るユーザ選択処理（ステップＳ３００）における第３選択処理（ステップＳ３３０）の第２の例を説明するための概念図である。

【図17】本開示の実施の形態に係るユーザ選択処理（ステップＳ３００）における第３選択処理（ステップＳ３３０）の第２の例を要約的に示すフローチャートである。

【図18】本開示の実施の形態に係る中継器の構成例を示すブロック図である。

【図19】本開示の実施の形態に係る中継器の中継処理部の一例を示すブロック図である。

【図20】本開示の実施の形態に係る中継器の中継処理部の他の例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

添付図面を参照して、本開示の実施の形態を説明する。

【0018】

１．無線通信システムの基本構成
図１は、本実施の形態に係る無線通信システム１の基本構成例を示す概略図である。無線通信システム１は、無線基地局１０（アクセスポイント）、無線端末２０、及び中継器１００を含んでいる。典型的には、無線端末２０は移動する。無線基地局１０と無線端末２０との間で無線通信が行われる。例えば、ミリ波帯等の高周波数帯で無線通信が行われる。高周波数帯での電波減衰を補償するためには、多素子アンテナを用いたビームフォーミングが有効である。

【0019】

中継器１００は、無線基地局１０と無線端末２０との間の通信を中継する。具体的には、無線基地局１０あるいは無線端末２０は、送信ビームを形成し、送信ビームによって信号を送信する。中継器１００は、無線基地局１０あるいは無線端末２０から送信された信号を反射する、あるいは、信号を受信して再放射する。無線端末２０あるいは無線基地局１０は、中継器１００によって反射あるいは再放射された信号を受信する。このように、中継器１００を利用することによって、中継器１００を経由した無線基地局１０と無線端末２０との間の伝搬パスが形成される。尚、ここでの伝搬パスとは、送信側が送信した信号を受信側が一定の受信電力以上で受信することができる伝搬パスを意味する。

【0020】

中継器１００としては、ビーム制御が可能なリピータ（スマートリピータ）や、反射方向等の反射特性を動的に制御可能なメタサーフェス反射板、等が例示される。すなわち、中継器１００の特性（ビーム方向、ビーム形状、反射方向、等）は動的に制御可能であり、伝搬パスを動的に形成することができる。

【0021】

中継器１００の数は１以上である。複数の中継器１００が設置されている場合、複数の中継器１００のそれぞれを経由する複数の伝搬パスが形成されてもよい。中継器１００を経由した伝搬パスだけでなく、中継器１００を経由しない直接伝搬パスが存在していてもよい。いずれにせよ、中継器１００を利用することによって、単一の無線端末２０に対して複数の伝搬パスを形成することができる。複数の伝搬パスを形成することによって、通信品質や空間多重数といった通信性能を向上させることが可能となる。

【0022】

以下、中継器１００が、ビーム制御可能なリピータ（スマートリピータ）である場合を説明する。中継器１００がメタサーフェス反射板である場合、以下の説明における「ビーム制御」を「反射（透過）方向制御」と読み替える。

【0023】

スマートリピータでは、信号の復調や変調等のデジタル信号処理は行われないため、アナログビームフォーミングによって利得を得る処理が行われる。アナログビームフォーミングは、特定の方向に対して強く電波を放射するアンテナ技術である。そのため、無線端末２０が位置する方向を推定し、その方向に向けてアナログビームを形成することにより、無線端末２０における受信電力を改善することができる。

【0024】

図２～図４は、中継器１００を含む無線通信システム１における基本的なビーム制御を説明するための図である。図３及び図４には、複数の中継器１００－Ａ、１００－Ｂ、及び１００－Ｃが示されている。

【0025】

ステップＳ１０において、各中継器１００は、無線基地局１０側（バックホール側）のビーム（バックホールビーム）を選択（調整）する。無線基地局１０及び中継器１００が移動しない場合、ステップＳ１０は、中継器１００の設置時に行われてもよいし、また、必要に応じて行われてもよい。他の例として、無線基地局１０が、無線基地局１０の位置情報を中継器１００に通知し、中継器１００が、無線基地局１０の位置情報に基づいて定期的にステップＳ１０を行ってもよい。

【0026】

ステップＳ２０において、各中継器１００は、無線端末２０側のビーム（アクセスビーム）を選択（調整）する。アクセスビームの選択においては、無線端末２０の位置を示す端末位置情報が用いられる。具体的には、各無線端末２０は、端末位置情報を少なくとも含む端末情報２００を送信する。複数の中継器１００が端末情報２００を受信することができるように、端末情報２００は、ブロードキャスト、グループキャスト、又はマルチキャストにより送信される。端末情報２００を受信した中継器１００は、端末情報２００に含まれる端末位置情報に基づいて、無線端末２０が存在する方向を推定し、その方向に対応するアクセスビームを選択する。例えば、中継器１００は、予め設定されたいくつかのビームパターンの中から適切なアクセスビームを選択する。他の例として、中継器１００は、推定方向に指向性を有するビームを適応的に形成してもよい。尚、端末情報２００の通信は、無線基地局１０と無線端末２０との間の通信で用いられる通信方式により行われてもよいし、それ以外の通信方式により行われてもよい。

【0027】

中継器１００におけるビーム制御が完了したのち、無線基地局１０と無線端末２０の各々においてビーム制御が実行される。無線基地局１０及び無線端末２０の各々がアナログビームフォーミングとデジタルビームフォーミングを併用する場合には、まずアナログビームの選択が行われる。

【0028】

ステップＳ３０において、無線基地局１０及び無線端末２０の各々は、アナログビームの選択を行う。アナログビームの選択方法は、無線基地局１０及び無線端末２０が採用する無線通信方式に従う。例えば、第５世代移動通信システムでは、無線基地局１０から送信される同期信号（Synchronization Signal: SS）を用いてアナログビームの選択が行われる。図４に示される例では、無線基地局１０から送信されるビーム探索信号が中継器１００を経由して無線端末２０に到達する。無線端末２０は、ビーム探索信号を測定し、無線品質が良くなるアナログビームを選択する。また、無線端末２０は、選択ビームに関するレポート情報を無線基地局１０にフィードバックする。無線基地局１０は、無線端末２０からのレポート情報に基づいて、適切なアナログビームを選択する。

【0029】

ステップＳ４０において、無線基地局１０及び無線端末２０は、参照信号を用いてチャネルを推定し、デジタル信号処理によるデジタルビームフォーミングを実行する。

【0030】

このようにして、中継器１００を経由した無線基地局１０と無線端末２０との間の伝搬パスが形成される。

【0031】

中継器１００の数が増えるにつれ、より多くの伝搬パスを形成することが可能となる。但し、単純に中継器１００の数を増やして伝搬パスの数を増やすことは、必ずしも効率的ではない。例えば、単一の無線端末２０に対して全ての中継器１００が伝搬パスを形成することは、過剰であり、効率的ではない。このことは、複数の無線端末２０が存在する場合に特に顕著となる。また、過剰な数の中継器１００の稼働は、システム全体の消費電力の不必要な増加を招く。

【0032】

以上の点を鑑み、本実施の形態は、中継器１００の利用効率を向上させることができる技術を提案する。

【0033】

２．中継器におけるユーザ選択処理
上述の通り、中継器１００は、無線基地局１０と無線端末２０との間の伝搬パスを形成し、無線基地局１０と無線端末２０との間の通信を中継する。この処理を、以下、「中継処理」と呼ぶ。

【0034】

本実施の形態によれば、中継器１００は、やみくもに中継処理を行うのではなく、各種情報を考慮して、中継処理の対象となる無線端末２０（ユーザ）を選択する。選択した無線端末２０、すなわち、中継処理の対象となる無線端末２０を、以下、「対象無線端末２０Ｔ」と呼ぶ。場合によっては、中継器１００は、対象無線端末２０Ｔを選択する代わりに、中継処理を行わない「非動作（ＯＦＦ）設定」を選択することもできる。このように中継器１００自身が各種情報を考慮して対象無線端末２０Ｔあるいは非動作設定を選択する処理を、以下、「ユーザ選択処理」と呼ぶ。ユーザ選択処理の結果、少なくとも一つの対象無線端末２０Ｔを選択した場合、中継器１００は、選択した対象無線端末２０Ｔに対して中継処理を行う。以下、本実施の形態に係るユーザ選択処理について更に詳しく説明する。

【0035】

図５は、本実施の形態に係るユーザ選択処理を説明するための概念図である。図５には、複数の無線端末２０－１（ユーザ＃１）、２０－２（ユーザ＃２）と、複数の中継器１００－Ａ、１００－Ｂ、１００－Ｃが示されている。

【0036】

各無線端末２０は、端末情報２００を送信する。複数の中継器１００が端末情報２００を受信することができるように、端末情報２００は、ブロードキャスト、グループキャスト、又はマルチキャストにより送信される。端末情報２００は、少なくとも、無線端末２０の位置を示す端末位置情報２５０を含んでいる。端末情報２００は、無線端末２０の識別情報（例：端末ＩＤ、ＭＡＣアドレス、等）を含んでいてもよい。端末情報２００は、無線端末２０が測定した通信品質（通信速度、受信電力、その他の通信品質を示す指標）を含んでいていもよい。端末情報２００は、無線端末２０が所望する通信品質（通信速度、受信電力、その他の通信品質を示す指標）を含んでいてもよい。端末情報２００は、無線端末２０が所望する中継器１００の数を含んでいてもよい。本実施の形態によれば、端末情報２００は、上述のアクセスビームの選択だけでなく、「ユーザ選択処理」にも利用される。

【0037】

対象無線端末２０Ｔを選択する手法の様々な例については、後に詳しく説明する。一例として、中継器１００は、端末位置情報２５０を参照して、最も近い無線端末２０を対象無線端末２０Ｔとして選択してもよい。複数の中継器１００のそれぞれが最も近い無線端末２０を対象無線端末２０Ｔとして選択することにより、中継器１００間で対象無線端末２０Ｔが分散される。それぞれの中継器１００は、それぞれが選択した対象無線端末２０Ｔに対してだけ中継処理を行う。その結果、単一の無線端末２０に対して必要以上に多くの中継器１００が中継処理を行うことが抑制される。また、各中継器１００が全ての無線端末２０に対して中継処理を行うことが抑制される。つまり、伝搬パスが過剰に形成されることが抑制される。従って、中継器１００の利用効率を向上させ、中継処理を効率的に行うことが可能となる。

【0038】

中継器１００は、端末情報２００を参照して、中継処理を行わない非動作設定を選択してもよい。例えば、ある中継器１００が全ての無線端末２０から閾値距離以上離れている場合、その中継器１００は、非動作設定を選択してもよい。これにより、不必要に多い中継器１００の稼働が抑制される。その結果、システム全体の消費電力が抑制される。このことも、効率的な中継処理に寄与する。

【0039】

更に、本実施の形態によれば、各中継器１００は、ユーザ選択処理の結果を他の中継器１００に通知する。

【0040】

より詳細には、各中継器１００は、ユーザ選択処理の結果、すなわち、対象無線端末２０Ｔの選択結果を示す「通知情報５００」を生成する。通知情報５００は、対象無線端末２０Ｔの有無を示す。少なくとも１つの対象無線端末２０Ｔが選択された場合、通知情報５００は、選択された対象無線端末２０Ｔを示す。具体的には、通知情報５００は、対象無線端末２０Ｔの識別情報（例：端末ＩＤ、ＭＡＣアドレス、等）を含む。通知情報５００は、対象無線端末２０Ｔに対する相対的な中継器１００の位置情報（例：対象無線端末２０Ｔを原点とした中継器１００の位置座標、等）を含んでいてもよい。通知情報５００は、対象無線端末２０Ｔと中継器１００との間の距離の情報を含んでいてもよい。非動作設定が選択された場合、通知情報５００は、対象無線端末２０Ｔが選択されていないことを示してもよい。

【0041】

そして、各中継器１００は、生成した通知情報５００を他の中継器１００に送信する。通知情報５００の送信先である他の中継器１００は、少なくとも周辺の中継器１００を含む。この通知情報５００も、ブロードキャスト、グループキャスト、又はマルチキャストにより送信される。

【0042】

各中継器１００は、他の中継器１００から送信される通知情報５００を受信する。他の中継器１００から受信する通知情報５００を、以下、便宜上、「受信通知情報５００Ｒ」と呼ぶ。受信通知情報５００Ｒは、他の中継器１００によるユーザ選択処理の結果を示している。受信通知情報５００Ｒにより通知される無線端末２０は、他の中継器１００にとっての対象無線端末２０Ｔであり、以下、「通知無線端末２０Ｎ」と呼ばれる。本実施の形態によれば、他の中継器１００から受け取る受信通知情報５００Ｒも、「ユーザ選択処理」に利用される。

【0043】

例えば、中継器１００は、受信通知情報５００Ｒで示される通知無線端末２０Ｎ以外の無線端末２０を対象無線端末２０Ｔとして選択することができる。すなわち、中継器１００は、他の中継器１００にとっての対象無線端末２０Ｔとは異なる対象無線端末２０Ｔを選択することができる。これにより、中継器１００間で対象無線端末２０Ｔが分散される。それぞれの中継器１００は、それぞれが選択した対象無線端末２０Ｔに対してだけ中継処理を行う。その結果、単一の無線端末２０に対して必要以上に多くの中継器１００が中継処理を行うことが抑制される。また、各中継器１００が全ての無線端末２０に対して中継処理を行うことが抑制される。つまり、伝搬パスが過剰に形成されることが抑制される。従って、中継器１００の利用効率を向上させ、中継処理を効率的に行うことが可能となる。

【0044】

本実施の形態は、中継器１００同士の連携動作を可能にしていると言うこともできる。中継器１００同士が連携して動作することにより、中継器１００の利用効率が向上し、中継処理を効率的に行うことが可能となる。

【0045】

図６は、本実施の形態に係るユーザ選択処理の例を説明するためのタイミングチャートである。

【0046】

各無線端末２０は、端末位置情報２５０を含む端末情報２００をブロードキャスト、グループキャスト、又はマルチキャストにより送信する。例えば、端末情報２００の送信は、定期的に行われる。あるいは、端末情報２００の送信は、無線端末２０が検知したイベントごとに行われてもよい。図６に示される例では、端末情報送信サイクルはＴｒで表されている。

【0047】

端末情報２００を受信した中継器１００は、少なくとも端末情報２００に基づいてユーザ選択処理を行う。他の中継器１００から通知情報５００（受信通知情報５００Ｒ）を受信している場合、中継器１００は、最新の受信通知情報５００Ｒも考慮してユーザ選択処理を行う。ユーザ選択処理の実行後、中継器１００は、ユーザ選択処理の結果を示す通知情報５００を他の中継器１００に送信する。尚、ユーザ選択処理は、必ずしも端末情報２００の受信の度に行われなくてもよい。図６に示される例では、ユーザ選択処理サイクルはＴｕで表されており、そのユーザ選択処理サイクルＴｕは端末情報送信サイクルＴｒよりも長く設定されている。

【0048】

ユーザ選択処理において対象無線端末２０Ｔを選択した場合、その中継器１００は、対象無線端末２０Ｔに対するアクセスビームを選択するビーム選択処理を行う。ビーム選択処理においては、対象無線端末２０Ｔに関する端末位置情報２５０が用いられる。対象無線端末２０Ｔを選択した中継器１００は、対象無線端末２０Ｔから端末情報２００（端末位置情報２５０）を受信するたびに、ビーム選択処理を行い、アクセスビームを適切に更新する。

【0049】

尚、中継器１００は、複数の対象無線端末２０Ｔを選択してもよい。その場合、例えば、中継器１００は、複数の対象無線端末２０Ｔに対するビームを時分割で切り替える（時分割中継方式）。あるいは、中継器１００は、複数の対象無線端末２０Ｔ毎に異なる周波数でビームを形成してもよい（周波数分割中継方式）。時分割中継方式の場合、中継器１００と無線基地局１０は、ビーム切り替えタイミングを共有し、同期をとる。また、いずれの方式においても、中継器１００は、無線基地局１０から無線端末２０へのスケジューリング情報を取得する。無線基地局１０と中継器１００との間の通信は、無線通信であっても有線通信であってもよい。

【0050】

３．ユーザ選択処理に関連する処理フロー
３－１．処理フローにおいて用いられる各種情報
以下、本実施の形態に係るユーザ選択処理に関連する処理フローを説明する。まず、図７を参照して、処理フローにおいて用いられる各種情報について説明する。

【0051】

端末情報２００は、少なくとも、無線端末２０の位置を示す端末位置情報２５０を含んでいる。端末情報２００は、無線端末２０の識別情報（例：端末ＩＤ、ＭＡＣアドレス、等）を含んでいてもよい。端末情報２００は、無線端末２０が測定した通信品質（通信速度、受信電力、その他の通信品質を示す指標）を含んでいていもよい。端末情報２００は、無線端末２０が所望する通信品質（通信速度、受信電力、その他の通信品質を示す指標）を含んでいてもよい。端末情報２００は、無線端末２０が所望する中継器１００の数を含んでいてもよい。端末情報２００は、無線端末２０からブロードキャスト、グループキャスト、又はマルチキャストにより送信される。中継器１００は、各無線端末２０から送信される端末情報２００を取得する。

【0052】

中継器情報３００は、中継器１００の識別情報や設置情報を含む。中継器１００の設置情報は、中継器１００の設置位置及び設置向きを示す。中継器情報３００は、予め作成される。中継器１００は、少なくとも自身の中継器情報３００を保持する。中継器１００は、他の中継器１００の中継器情報３００を保持してもよい。

【0053】

検知端末情報４００は、中継器１００が過去の一定期間内に検知した無線端末２０に関する情報である。中継器１００が検知した無線端末２０とは、中継器１００が端末情報２００を取得した無線端末２０である。つまり、検知端末情報４００は、端末情報２００が取得されている無線端末２０に関する情報である。検知端末情報４００は、検知されている各無線端末２０の識別情報を含む。また、検知端末情報４００は、中継器１００と各無線端末２０との間の距離ｄの情報を含む。距離ｄは、端末情報２００に含まれる端末位置情報２５０と中継器情報３００に含まれる設置情報から算出可能である。

【0054】

通知情報５００は、中継器１００によるユーザ選択処理の結果、すなわち、対象無線端末２０Ｔの選択結果を示す。通知情報５００は、対象無線端末２０Ｔの有無を示す。少なくとも１つの対象無線端末２０Ｔが選択された場合、通知情報５００は、選択された対象無線端末２０Ｔを示す。具体的には、通知情報５００は、対象無線端末２０Ｔの識別情報（例：端末ＩＤ、ＭＡＣアドレス、等）を含む。通知情報５００は、対象無線端末２０Ｔに対する相対的な中継器１００の位置情報（例：対象無線端末２０Ｔを原点とした中継器１００の位置座標、等）を含んでいてもよい。通知情報５００は、対象無線端末２０Ｔと中継器１００との間の距離の情報を含んでいてもよい。非動作設定が選択された場合、通知情報５００は、対象無線端末２０Ｔが選択されていないことを示してもよい。

【0055】

受信通知情報５００Ｒは、他の中継器１００から受信する通知情報５００である。

【0056】

３－２．全体フロー
図８は、本実施の形態に係る中継器１００による処理を示すフローチャートである。

【0057】

ステップＳ１００において、中継器１００は、各無線端末２０から送信される端末情報２００を取得する。

【0058】

ステップＳ２００において、中継器１００は、取得した端末情報２００に基づいて、検知端末情報４００を生成、更新する。具体的には、中継器１００は、取得した端末情報２００で示される無線端末２０を検知端末情報４００に登録する。また、中継器１００は、端末情報２００に含まれる端末位置情報２５０と中継器情報３００に含まれる設置情報に基づいて、中継器１００と各無線端末２０との間の最新の距離ｄを算出し、最新の距離ｄを検知端末情報４００に登録する。

【0059】

ステップＳ３００において、中継器１００は、ユーザ選択処理を行う。ユーザ選択処理において、中継器１００は、中継処理の対象となる対象無線端末２０Ｔを選択する、あるいは、中継処理を行わない非動作設定を選択する。ユーザ選択処理の詳細なフローについては後述する。

【0060】

ユーザ選択処理の結果、対象無線端末２０Ｔが選択された場合（ステップ３５０；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ４００に進む。一方、ユーザ選択処理の結果、非動作設定が選択された場合（ステップＳ３５０；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ６００に進む。

【0061】

ステップＳ４００において、中継器１００は、対象無線端末２０Ｔに対するアクセスビームを選択するビーム選択処理を行う。具体的には、中継器１００は、対象無線端末２０Ｔに関する端末位置情報２５０と中継器情報３００に含まれる設置情報に基づいて、中継器１００から見た対象無線端末２０Ｔの方向を推定（算出）する。そして、中継器１００は、推定した方向に対応するアクセスビームを選択する。例えば、中継器１００は、予め設定されたいくつかのビームパターンの中から適切なアクセスビームを選択する。他の例として、中継器１００は、推定方向に指向性を有するビームを適応的に形成してもよい。その後、処理は、ステップＳ５００に進む。

【0062】

ステップＳ５００において、中継器１００は、通知処理を行う。具体的には、中継器１００は、ユーザ選択処理の結果を示す通知情報５００を生成し、その通知情報５００を他の中継器１００に送信する。この通知情報５００も、ブロードキャスト、グループキャスト、又はマルチキャストにより送信される。

【0063】

ステップＳ６００において、中継器１００は、自身を非動作（ＯＦＦ）に設定する。その後、処理は、ステップＳ５００に進む。この場合、通知情報５００は、対象無線端末２０Ｔが選択されていないことを示す。

【0064】

３－３．ユーザ選択処理（ステップＳ３００）
図９は、ユーザ選択処理（ステップＳ３００）の一例を示すフローチャートである。

【0065】

ステップＳ３０５において、中継器１００は、他の中継器１００から通知情報５００（受信通知情報５００Ｒ）を受信したか否かを判定する。例えば、中継器１００は、過去の一定期間内に通知情報５００を受信したか否かを判定する。通知情報５００を受信していない場合（ステップＳ３０５；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ３１０に進む。一方、通知情報５００を受信した場合（ステップＳ３０５；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ３２０に進む。

【0066】

ステップＳ３１０において、中継器１００は、受信通知情報５００Ｒを用いることなく、「第１選択処理」を行う。第１選択処理の詳細は後述される。

【0067】

ステップＳ３２０において、中継器１００は、受信通知情報５００Ｒに基づいて、「第２選択処理」を行う。第２選択処理の詳細は後述される。

【0068】

３－３－１．第１選択処理（ステップＳ３１０）
図１０は、第１選択処理（ステップＳ３１０）の第１の例を示すフローチャートである。

【0069】

ステップＳ３１１において、中継器１００は、検知端末情報４００に基づいて、検知した無線端末２０の有無を判定する。検知した無線端末２０が有る場合（ステップＳ３１１；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ３１２に進む。一方、検知した無線端末２０が無い場合（ステップＳ３１１；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ３１８に進む。

【0070】

ステップＳ３１２において、中継器１００は、検知端末情報４００に基づいて、中継器１００との距離ｄが最も短い無線端末２０を仮選択する。

【0071】

ステップＳ３１３において、中継器１００は、仮選択された無線端末２０と中継器１００との間の最短距離ｄｍｉｎが距離閾値ｄｔｈ以下であるか否かを判定する。距離閾値ｄｔｈは、例えば一定値である。最短距離ｄｍｉｎが距離閾値ｄｔｈ以下である場合（ステップＳ３１３；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ３１７に進む。一方、最短距離ｄｍｉｎが距離閾値ｄｔｈを超えている場合（ステップＳ３１３；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ３１８に進む。

【0072】

ステップＳ３１７において、中継器１００は、ステップＳ３１２において仮選択した無線端末２０を対象無線端末２０Ｔとして選択する。複数の中継器１００のそれぞれが最も近い無線端末２０を対象無線端末２０Ｔとして選択することにより、中継器１００間で対象無線端末２０Ｔが分散される。それぞれの中継器１００は、それぞれが選択した対象無線端末２０Ｔに対してだけ中継処理を行う。これにより、中継器１００の利用効率を向上させ、中継処理を効率的に行うことが可能となる。

【0073】

ステップＳ３１８において、中継器１００は、非動作（ＯＦＦ）設定を選択する。これにより、不必要に多い中継器１００の稼働が抑制される。その結果、システム全体の消費電力が抑制される。

【0074】

変形例として、中継器１００は、距離ｄとは異なる基準で対象無線端末２０Ｔを選択してもよい。少なくとも１つの対象無線端末２０Ｔを選択することができる限り、その選択基準は一つに限定されない。

【0075】

図１１は、第１選択処理（ステップＳ３１０）の第２の例を示すフローチャートである。図１０で示された第１の例と重複する説明は適宜省略する。第２の例では、端末情報２００は、無線端末２０において測定された通信品質（通信速度、受信電力、その他の通信品質を示す指標）を含んでいる。

【0076】

最短距離ｄｍｉｎが距離閾値ｄｔｈ以下である場合（ステップＳ３１３；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ３１４に進む。ステップＳ３１４において、中継器１００は、端末情報２００に基づいて、仮選択された無線端末２０において測定された通信品質が閾値以下であるか否かを判定する。

【0077】

測定通信品質が閾値以下である場合（ステップＳ３１４；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ３１７に進む。ステップＳ３１７は、第１の例の場合と同様である。

【0078】

一方、測定通信品質が閾値より高い場合（ステップＳ３１４；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ３１６に進む。ステップＳ３１６において、中継器１００は、仮選択された無線端末２０を選択候補から除外する。そして、処理は、ステップＳ３１２に戻る。

【0079】

このように、第２の例によれば、測定通信品質が閾値以上である無線端末２０は、対象無線端末２０Ｔから除外される。よって、中継器１００を利用した中継処理が不必要に行われることが抑制される。つまり、単一の無線端末２０に対して必要以上に多くの中継器１００が中継処理を行うことが抑制される。従って、中継器１００の利用効率を向上させ、中継処理を効率的に行うことが可能となる。

【0080】

図１２は、第１選択処理（ステップＳ３１０）の第３の例を示すフローチャートである。第３の例は、第２の例の変形例である。第２の例におけるステップＳ３１４が、ステップＳ３１５に置き換えられている。第３の例では、端末情報２００は、無線端末２０において測定された通信品質と、無線端末２０が所望する通信品質を含んでいる。ステップＳ３１５において、中継器１００は、端末情報２００に基づいて、仮選択された無線端末２０において測定された通信品質が所望通信品質以下であるか否かを判定する。測定通信品質が所望通信品質以下である場合（ステップＳ３１５；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ３１７に進む。一方、測定通信品質が所望通信品質より高い場合（ステップＳ３１５；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ３１６に進む。この第３の例によっても、第２の例の場合と同様の効果が得られる。

【0081】

以上に説明されたように、第１選択処理において、中継器１００は、検知端末情報４００で示される無線端末２０の中から少なくとも一つの対象無線端末２０Ｔを選択する、あるいは、非動作設定を選択する。特に、中継器１００は、中継器１００との距離ｄが距離閾値ｄｔｈ以下である無線端末２０の中から対象無線端末２０Ｔを選択する。距離ｄが距離閾値ｄｔｈ以下である無線端末２０が存在しない場合、中継器１００は、非動作設定を選択する。

【0082】

３－３－２．第２選択処理（ステップＳ３２０）
次に、第２選択処理（ステップＳ３２０）について説明する。中継器１００は、受信通知情報５００Ｒに基づいて、第２選択処理を行う。ここでの受信通知情報５００Ｒは、過去の一定期間内に受信した全ての通知情報５００である。受信通知情報５００Ｒは、他の中継器１００によるユーザ選択処理の結果を示している。受信通知情報５００Ｒによって通知される通知無線端末２０Ｎは、他の中継器１００にとっての対象無線端末２０Ｔである。

【0083】

図１３は、検知端末群２０Ｇｄ、通知端末群２０Ｇｎ、及び重複端末群２０Ｇｏを説明するための概念図である。検知端末群２０Ｇｄは、検知端末情報４００で示される無線端末２０の集合、すなわち、端末情報２００が取得されている無線端末２０の集合である。通知端末群２０Ｇｎは、受信通知情報５００Ｒで示される通知無線端末２０Ｎの集合である。重複端末群２０Ｇｏは、検知端末群２０Ｇｄと通知端末群２０Ｇｎとの間で重複している無線端末２０の集合である。重複端末群２０Ｇｏが空集合である場合もある。

【0084】

図１４は、第２選択処理（ステップＳ３２０）の一例を示すフローチャートである。

【0085】

ステップＳ３２１において、中継器１００は、検知端末情報４００と受信通知情報５００Ｒに基づいて、重複端末群２０Ｇｏを探索する。つまり、中継器１００は、重複端末群２０Ｇｏが存在するか否かを判定する。重複端末群２０Ｇｏが存在しない場合（ステップＳ３２１；Ｎｏ）、中継器１００は、上述の第１選択処理（ステップＳ３１０）を行う。一方、重複端末群２０Ｇｏが存在する場合（ステップＳ３２１；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ３２２に進む。

【0086】

ステップＳ３２２において、中継器１００は、検知端末群２０Ｇｄが重複端末群２０Ｇｏだけを含むか否かを判定する。言い換えれば、中継器１００は、検知端末群２０Ｇｄが重複端末群２０Ｇｏ以外の無線端末２０を含むか否かを判定する。

【0087】

検知端末群２０Ｇｄが重複端末群２０Ｇｏ以外の無線端末２０を含む場合（ステップＳ３２２；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ３２３に進む。ステップＳ３２３において、中継器１００は、重複端末群２０Ｇｏ以外の検知端末群２０Ｇｄを抽出する。そして、中継器１００は、ステップＳ３２３において抽出された検知端末群２０Ｇｄに基づいて第１選択処理（ステップＳ３１０）を行う。この場合、中継器１００は、重複端末群２０Ｇｏ以外の検知端末群２０Ｇｄの中から対象無線端末２０Ｔを選択することができる。すなわち、中継器１００は、他の中継器１００にとっての対象無線端末２０Ｔとは異なる対象無線端末２０Ｔを選択することができる。これにより、中継器１００間で対象無線端末２０Ｔが分散される。従って、中継器１００の利用効率を向上させ、中継処理を効率的に行うことが可能となる。

【0088】

一方、検知端末群２０Ｇｄが重複端末群２０Ｇｏだけを含む場合（ステップＳ３２２；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ３３０に進む。ステップＳ３３０において、中継器１００は、重複端末群２０Ｇｏに基づいて「第３選択処理」を行う。

【0089】

３－３－３．第３選択処理（ステップＳ３３０）
第３選択処理において、中継器１００は、重複端末群２０Ｇｏの中から対象無線端末２０Ｔを選択する、あるいは、非動作設定を選択する。

【0090】

図１５は、第３選択処理（ステップＳ３３０）の第１の例を示すフローチャートである。ステップＳ３３１において、中継器１００は、重複端末群２０Ｇｏ及び非動作設定の中からランダムに選択を行う。これにより、中継器１００間で対象無線端末２０Ｔが分散される。従って、中継器１００の利用効率を向上させ、中継処理を効率的に行うことが可能となる。また、非動作設定が選択された場合、システム全体の消費電力が抑制される。

【0091】

変形例として、ステップＳ３３１において、非動作設定は選択肢から除外されてもよい。この場合、中継器１００は、重複端末群２０Ｇｏの中から少なくとも一つの対象無線端末２０Ｔをランダムに選択する。

【0092】

図１６は、第３選択処理（ステップＳ３３０）の第２の例を説明するための概念図である。ここでは、一例として、４台の中継器１００－Ａ、１００－Ｂ、１００－Ｃ、１００－Ｄと、２台の無線端末２０－１、２０－２について考える。つまり、重複端末群２０Ｇｏは、無線端末２０－１、２０－２からなる。

【0093】

現在、中継器１００－Ａ、１００－Ｂ、１００－Ｃは無線端末２０－１を選択しており、中継器１００－Ｄは無線端末２０－２を選択している。言い換えれば、無線端末２０－１には中継器１００－Ａ、１００－Ｂ、１００－Ｃが割り当てられており、無線端末２０－２には中継器１００－Ｄが割り当てられている。各無線端末２０に現在割り当てられている中継器１００の数を、便宜上、「現在中継器数Ｎｃ」と呼ぶ。図１６に示される例では、無線端末２０－１に関する現在中継器数Ｎｃは３であり、無線端末２０－２に関する現在中継器数Ｎｃは１である。

【0094】

各中継器１００は、他の中継器１００から受け取る受信通知情報５００Ｒに基づいて、他の中継器１００が選択中の対象無線端末２０Ｔを知ることができる。従って、各中継器１００は、受信通知情報５００Ｒに基づいて、各無線端末２０に関する現在中継器数Ｎｃを把握することができる。

【0095】

また、各中継器１００は、各無線端末２０に関する「目標中継器数Ｎｔ」を算出する。目標中継器数Ｎｔは、無線端末２０に割り当てられる中継器１００の数の目標値である。例えば、重複端末群２０Ｇｏに含まれる無線端末２０の総数がＸであり、中継器１００の総数がＹである場合、目標中継器数Ｎｔは、次の式（１）で表される。式（１）において、余剰は切り捨てても切り上げてもよい。

【0096】

式（１）：Ｎｔ＝Ｙ／Ｘ

【0097】

別の例として、無線端末２０毎に重みが考慮されてもよい。具体的には、無線端末２０_ｉに関する目標中継器数Ｎｔ_ｉは、次の式（２）で表される。尚、添え字ｉは、各無線端末２０を表す（ｉ＝１～Ｘ）。

【0098】

式（２）：Ｎｔ_ｉ＝Ｗ_ｉ×Ｙ

【0099】

式（２）において、Ｗ_ｉは、無線端末２０_ｉに対する重みを表す。例えば、重みＷ_ｉは、各無線端末２０_ｉが所望する通信品質に応じて設定される。この場合、端末情報２００は、無線端末２０が所望する通信品質を含み、各中継器１００は、端末情報２００に基づいて重みＷ_ｉを設定する。例えば、無線端末２０－１が所望する通信品質がαであり、無線端末２０－２が所望する通信品質がβであるとする。通信品質が、大きい値が望ましいパラメータ（例：スループット、受信電力）である場合、各無線端末２０_ｉに対する重みＷ_ｉは、次の式（３）で表される。

【0100】

式（３）：
Ｗ_１＝α／（α＋β）
Ｗ_２＝β／（α＋β）

【0101】

通信品質が、小さい値が望ましいパラメータ（例：遅延、誤り率）である場合、各無線端末２０_ｉに対する重みＷ_ｉは、次の式（４）で表される。

【0102】

式（４）：
Ｗ_１＝１－α／（α＋β）
Ｗ_２＝１－β／（α＋β）

【0103】

端末情報２００は、無線端末２０が所望する中継器１００の数を含んでいてもよい。この場合、無線端末２０_ｉが所望する中継器１００の数が、目標中継器数Ｎｔ_ｉとして用いられてもよい。

【0104】

図１６に示される例において、無線端末２０－１、２０－２に関する目標中継器数Ｎｔは共に２であるとする。無線端末２０－１に関する現在中継器数Ｎｃは目標中継器数Ｎｔをオーバーしており、無線端末２０－２に関する現在中継器数Ｎｃは目標中継器数Ｎｔに達していない。すなわち、目標中継器数Ｎｔに対して現在中継器数Ｎｃの過不足が発生している。過不足が発生している場合、少なくとも一部の中継器１００は、過不足が緩和されるように対象無線端末２０Ｔの選択を調整する。

【0105】

例えば、受信通知情報５００Ｒは、対象無線端末２０Ｔの識別情報に加えて、対象無線端末２０Ｔに対する相対的な中継器１００の位置情報を含んでいる。あるいは、受信通知情報５００Ｒは、対象無線端末２０Ｔの識別情報に加えて、対象無線端末２０Ｔと中継器１００との間の距離ｄの情報を含んでいてもよい。そのような受信通知情報５００Ｒと検知端末情報４００を参照することによって、各中継器１００は、全ての中継器１００に関する（ａ）対象無線端末２０Ｔ、及び（ｂ）中継器１００と対象無線端末２０Ｔとの間の距離ｄを把握する。現在中継器数Ｎｃが目標中継器数Ｎｔをオーバーしている無線端末２０－１については、現在、中継器１００－Ａ～１００－Ｃがその無線端末２０－１を選択している。それら中継器１００－Ａ～１００－Ｃの中では、中継器１００－Ｃと無線端末２０－１との間の距離ｄが最も大きい。この場合、中継器１００－Ｃが、無線端末２０－１を選択候補から除外し、新たな対象無線端末２０Ｔを再選択する。その結果、中継器１００－Ｃは、無線端末２０－２を選択する。このようにして、過不足が緩和される。

【0106】

図１７は、第３選択処理（ステップＳ３３０）の第２の例を要約的に示すフローチャートである。ステップＳ３３２において、各中継器１００は、検知端末情報４００と受信通知情報５００Ｒに基づいて、目標中継器数Ｎｔを算出する。ステップＳ３３３において、各中継器１００は、目標中継器数Ｎｔに対して現在中継器数Ｎｃの過不足が発生しているか否かを判定する。過不足が発生していない場合（ステップＳ３３３；Ｎｏ）、ステップＳ３３０は終了する。一方、過不足が発生している場合（ステップＳ３３３；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ３３４に進む。

【0107】

ステップＳ３３４において、少なくとも一部の中継器１００は、過不足が緩和されるように対象無線端末２０Ｔの選択を調整する。例えば、対象無線端末２０Ｔとの距離ｄが最も大きい中継器１００が、現在の対象無線端末２０Ｔを選択候補から除外して、新たな対象無線端末２０Ｔを再選択する。これにより、過不足が緩和される。

【0108】

４．効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、中継器１００は、ユーザ選択処理を行う。ユーザ選択処理では、中継器１００自身が各種情報を考慮して対象無線端末２０Ｔあるいは非動作設定を選択する。各種情報は、無線端末２０の端末位置情報２５０に加えて、他の中継器１００におけるユーザ選択処理の結果を示す通知情報５００を含む。このような情報を用いることにより、中継器１００同士の連携が可能となり、それぞれの中継器１００が分散的に対象無線端末２０Ｔを選択することが可能となる。その結果、単一の無線端末２０に対して必要以上に多くの中継器１００が中継処理を行うことが抑制される。また、各中継器１００が全ての無線端末２０に対して中継処理を行うことが抑制される。つまり、伝搬パスが過剰に形成されることが抑制される。従って、中継器１００の利用効率を向上させ、中継処理を効率的に行うことが可能となる。

【0109】

また、本実施の形態によれば、中継器１００は、中継処理を行わない非動作（ＯＦＦ）設定を選択することもできる。これにより、不必要に多い中継器１００の稼働が抑制される。その結果、システム全体の消費電力が抑制される。このことも、効率的な中継処理に寄与する。

【0110】

５．中継器の構成例
図１８は、本実施の形態に係る中継器１００の構成例を示すブロック図である。中継器１００は、情報通信部１１０、制御部１２０、及び中継処理部１３０を備えている。

【0111】

情報通信部１１０は、無線基地局１０、無線端末２０、及び他の中継器１００と通信を行う。

【0112】

制御部１２０は、中継器１００の制御を行う。例えば、制御部１２０は、１又は複数のプロセッサ１２１（以下、単に「プロセッサ１２１」と呼ぶ）及び１又は複数の記憶装置１２２（以下、単に「記憶装置１２２」と呼ぶ）を含んでいる。プロセッサ１２１は、各種情報処理を行う。プロセッサ１２１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んでいる。記憶装置１２２は、各種情報（図７参照）を格納する。記憶装置１２２としては、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、等が例示される。プロセッサ１２１が、コンピュータプログラムである制御プログラムを実行することにより、制御部１２０の機能が実現される。制御プログラムは、記憶装置１２２に格納される。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。制御プログラムは、ネットワーク経由で提供されてもよい。更に他の例として、制御部１２０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。

【0113】

制御部１２０は、情報取得／通知処理を行う。具体的には、制御部１２０は、情報通信部１１０を介して、無線端末２０から端末情報２００を受信する。また、制御部１２０は、情報通信部１１０を介して、他の中継器１００に通知情報５００を送信する。更に、制御部１２０は、情報通信部１１０を介して、他の中継器１００から通知情報５００（受信通知情報５００Ｒ）を受信する。

【0114】

また、制御部１２０は、図７で示された各種情報に基づいて、図８で示された各種処理を実行する。また、制御部１２０は、ユーザ選択処理やビーム選択処理の結果に応じたビーム制御及び中継処理を行う。具体的には、制御部１２０は、中継処理部１３０を制御することによってビーム制御及び中継処理を行う。

【0115】

図１９は、中継処理部１３０の一例を示している。中継処理部１３０は、第１ＲＦアンテナ部１３１と第２ＲＦアンテナ部１３２を含んでいる。第１ＲＦアンテナ部１３１は、無線基地局１０との通信において用いられる。第２ＲＦアンテナ部１３２は、無線端末２０との通信において用いられる。第１ＲＦアンテナ部１３１と第２ＲＦアンテナ部１３２の一方が電波を受信し、電波の電力を増幅し、第１ＲＦアンテナ部１３１と第２ＲＦアンテナ部１３２の他方が電波を送信（再放射）する。

【0116】

また、第１ＲＦアンテナ部１３１及び第２ＲＦアンテナ部１３２の各々は、アナログビームフォーミングを行う。アナログビームフォーミングは、例えば、可変位相器を用いた位相制御により実現される。他の例として、アナログビームフォーミングは、レンズアンテナ、リフレクトアレーアンテナ、その他のビーム方向を可変制御できるアンテナを用いて実現されてもよい。

【0117】

第１ＲＦアンテナ部１３１及び第２ＲＦアンテナ部１３２の各々におけるアナログビームフォーミング及び信号増幅は、制御部１２０からの指示によりＯＮ／ＯＦＦ制御可能である。制御部１２０は、第１ＲＦアンテナ部１３１及び第２ＲＦアンテナ部１３２を制御することによって、ユーザ選択処理やビーム選択処理の結果に応じたビーム制御を行う。

【0118】

中継器１００がメタサーフェス反射板である場合、「ビーム制御」を「反射（透過）方向制御」と読み替える。

【0119】

図２０は、中継器１００がメタサーフェス反射板である場合の中継処理部１３０の例を示している。中継処理部１３０は、反射部１３３と位相変換部１３４を含んでいる。反射部１３３は、複数の反射素子を含んでいる。反射部１３３に入射した信号は、位相変換部１３４を経由して反射される。位相変換部１３４は、反射素子毎に可変移相器を有しており、所望の反射方向が実現されるように反射信号の位相を変換する。複数の反射素子をグループ分けすることによって、複数の反射方向を実現することもできる。

【0120】

制御部１２０は、所望の中継器特性が実現されるように、使用する反射素子、反射素子のグループ分け、各グループに対する反射方向の割り当て、等を決定する。例えば、使用する反射素子は、所望のビーム幅やビーム形状に基づいて決定される。更に、制御部１２０は、所望の反射方向が実現されるように、各反射素子に対する可変移相器における位相量を算出する。そして、制御部１２０は、算出した位相量を位相変換部１３４に通知する。位相変換部１３４は、通知された位相量に従って反射信号の位相を変換する。

【符号の説明】

【0121】

１ 無線通信システム
１０ 無線基地局
２０ 無線端末
２０Ｔ 対象無線端末
１００ 中継器
１１０ 情報通信部
１２０ 制御部
１３０ 中継処理部
２００ 端末情報
２５０ 端末位置情報
３００ 中継器情報
４００ 検知端末情報
５００ 通知情報
５００Ｒ 受信通知情報

【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】