特許 7568081 通信システム、通信方法、及び基地局通信装置

(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】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】通信システム、通信方法、及び基地局通信装置

(51)【国際特許分類】

   H04W 16/26 20090101AFI20241008BHJP

   H04W 84/06 20090101ALI20241008BHJP

   H04W 56/00 20090101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

H04W16/26

H04W84/06

H04W56/00 130

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023522088

(86)(22)【出願日】2021-05-19

(86)【国際出願番号】 JP2021019022

(87)【国際公開番号】W WO2022244152

(87)【国際公開日】2022-11-24

【審査請求日】2023-09-07

(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

(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】西野 満

(72)【発明者】

【氏名】柴山 大樹

(72)【発明者】

【氏名】山下 史洋

【審査官】石田 信行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１２１９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２５００１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３２４９６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｗ ４／００ － ９９／００

Ｈ０４Ｂ ７／２４ － ７／２６

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４，６

ＣＴ ＷＧ１，４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信システムであって、
第１信号を前記中継局に送信する第１基地局と、
前記第１信号と同一の情報を有する第２信号を前記中継局に送信する第２基地局と
を備え、
前記中継局は、前記第１信号及び前記第２信号、あるいは、前記第１信号と前記第２信号を合成した合成信号を前記端末局に送信し、
前記中継局は、更に、前記第１信号及び前記第２信号、あるいは、前記合成信号を前記第１基地局に送信し、
前記第１基地局は、前記第１信号の送信を第１遅延時間だけ遅延させる遅延処理を実行するように構成され、
受信時間差は、前記遅延処理が実行されない場合における、前記第１信号が前記中継局に到達するタイミングと前記第２信号が前記中継局に到達するタイミングとの間の差であり、
前記第１基地局は、前記受信時間差を示す受信時間差情報に基づいて、前記第１信号と前記第２信号が同位相で前記中継局によって受信されるように前記第１遅延時間を設定し、
前記第１基地局は、更に、前記第１信号と前記第２信号を合成した前記合成信号を復調し、前記合成信号の復調結果に基づいて前記第１遅延時間を動的に調整する
通信システム。

【請求項2】

請求項１に記載の通信システムであって、
前記第１基地局は、
前記合成信号の前記復調結果が一定の品質を満たすか否かを判定し、
前記合成信号の前記復調結果が前記一定の品質を満たさない場合、前記合成信号の前記復調結果が前記一定の品質を満たすまで前記第１遅延時間を変化させる
通信システム。

【請求項3】

中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信システムであって、
第１信号を前記中継局に送信する第１基地局と、
前記第１信号と同一の情報を有する第２信号を前記中継局に送信する第２基地局と
を備え、
前記中継局は、前記第１信号及び前記第２信号、あるいは、前記第１信号と前記第２信号を合成した合成信号を前記端末局に送信し、
前記第１基地局は、前記第１信号の送信を第１遅延時間だけ遅延させる遅延処理を実行するように構成され、
受信時間差は、前記遅延処理が実行されない場合における、前記第１信号が前記中継局に到達するタイミングと前記第２信号が前記中継局に到達するタイミングとの間の差であり、
第１通信遅延は、前記第１基地局と前記中継局との間の信号の往復時間であり、
第２通信遅延は、前記第２基地局から前記中継局を経由して前記第１基地局へ到達する通信ルートにおける信号伝送時間であり、
前記受信時間差は、前記第１通信遅延と前記第２通信遅延に基づいて算出され、
前記第１基地局は、前記受信時間差を示す受信時間差情報に基づいて、前記第１信号と前記第２信号が同位相で前記中継局によって受信されるように前記第１遅延時間を設定する
通信システム。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信システムであって、
前記第１信号の品質劣化が検知された場合、前記第２基地局あるいは前記中継局は、前記第２信号の信号強度を増加させ、
前記第２信号の品質劣化が検知された場合、前記第１基地局あるいは前記中継局は、前記第１信号の信号強度を増加させる
通信システム。

【請求項5】

中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信方法であって、
第１基地局から前記中継局に第１信号を送信する処理と、
第２基地局から前記中継局に前記第１信号と同一の情報を有する第２信号を送信する処理と、
前記中継局から前記端末局に、前記第１信号及び前記第２信号、あるいは、前記第１信号と前記第２信号を合成した合成信号を送信する処理と、
前記中継局から前記第１基地局に、前記第１信号及び前記第２信号、あるいは、前記合成信号を送信する処理と、
前記第１基地局において前記第１信号の送信を第１遅延時間だけ遅延させる遅延処理と
を含み、
受信時間差は、前記遅延処理が実行されない場合における、前記第１信号が前記中継局に到達するタイミングと前記第２信号が前記中継局に到達するタイミングとの間の差であり、
前記遅延処理は、前記受信時間差を示す受信時間差情報に基づいて、前記第１信号と前記第２信号が同位相で前記中継局によって受信されるように前記第１遅延時間を設定する処理を含み、
前記遅延処理は、更に、前記第１信号と前記第２信号を合成した前記合成信号を復調し、前記合成信号の復調結果に基づいて前記第１遅延時間を動的に調整することを含む
通信方法。

【請求項6】

中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信方法であって、
第１基地局から前記中継局に第１信号を送信する処理と、
第２基地局から前記中継局に前記第１信号と同一の情報を有する第２信号を送信する処理と、
前記中継局から前記端末局に、前記第１信号及び前記第２信号、あるいは、前記第１信号と前記第２信号を合成した合成信号を送信する処理と、
前記第１基地局において前記第１信号の送信を第１遅延時間だけ遅延させる遅延処理と
を含み、
受信時間差は、前記遅延処理が実行されない場合における、前記第１信号が前記中継局に到達するタイミングと前記第２信号が前記中継局に到達するタイミングとの間の差であり、
第１通信遅延は、前記第１基地局と前記中継局との間の信号の往復時間であり、
第２通信遅延は、前記第２基地局から前記中継局を経由して前記第１基地局へ到達する通信ルートにおける信号伝送時間であり、
前記受信時間差は、前記第１通信遅延と前記第２通信遅延に基づいて算出され、
前記遅延処理は、前記受信時間差を示す受信時間差情報に基づいて、前記第１信号と前記第２信号が同位相で前記中継局によって受信されるように前記第１遅延時間を設定する処理を含む
通信方法。

【請求項7】

中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信システムにおける基地局通信装置であって、
前記通信システムは、
第１信号を前記中継局に送信する第１基地局と、
前記第１信号と同一の情報を有する第２信号を前記中継局に送信する第２基地局と、
前記第１信号及び前記第２信号、あるいは、前記第１信号と前記第２信号を合成した合成信号を前記端末局に送信する前記中継局と
を含み、
前記中継局は、更に、前記第１信号及び前記第２信号、あるいは、前記合成信号を前記第１基地局に送信し、
前記第１基地局の前記基地局通信装置は、前記第１信号の送信を第１遅延時間だけ遅延させる遅延処理を実行するように構成され、
受信時間差は、前記遅延処理が実行されない場合における、前記第１信号が前記中継局に到達するタイミングと前記第２信号が前記中継局に到達するタイミングとの間の差であり、
前記第１基地局の前記基地局通信装置は、前記受信時間差を示す受信時間差情報に基づいて、前記第１信号と前記第２信号が同位相で前記中継局によって受信されるように前記第１遅延時間を設定し、
前記第１基地局の前記基地局通信装置は、更に、前記第１信号と前記第２信号を合成した前記合成信号を復調し、前記合成信号の復調結果に基づいて前記第１遅延時間を動的に調整する
基地局通信装置。

【請求項8】

中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信システムにおける基地局通信装置であって、
前記通信システムは、
第１信号を前記中継局に送信する第１基地局と、
前記第１信号と同一の情報を有する第２信号を前記中継局に送信する第２基地局と、
前記第１信号及び前記第２信号、あるいは、前記第１信号と前記第２信号を合成した合成信号を前記端末局に送信する前記中継局と
を含み、
前記第１基地局の前記基地局通信装置は、前記第１信号の送信を第１遅延時間だけ遅延させる遅延処理を実行するように構成され、
受信時間差は、前記遅延処理が実行されない場合における、前記第１信号が前記中継局に到達するタイミングと前記第２信号が前記中継局に到達するタイミングとの間の差であり、
第１通信遅延は、前記第１基地局と前記中継局との間の信号の往復時間であり、
第２通信遅延は、前記第２基地局から前記中継局を経由して前記第１基地局へ到達する通信ルートにおける信号伝送時間であり、
前記受信時間差は、前記第１通信遅延と前記第２通信遅延に基づいて算出され、
前記第１基地局の前記基地局通信装置は、前記受信時間差を示す受信時間差情報に基づいて、前記第１信号と前記第２信号が同位相で前記中継局によって受信されるように前記第１遅延時間を設定する
基地局通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信技術に関する。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１は、災害対策サービスに適用されるインフラ衛星通信システムを開示している。通信衛星を経由して基地局と端末局との間で通信が行われる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】松下，他，“災害対策サービスに適用するインフラ衛星通信システム，” ＮＴＴ技術ジャーナル，２００５年９月（https://www.ntt.co.jp/journal/0509/files/jn200509014.pdf）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信システムについて考える。中継局は、例えば通信衛星である。地震等の災害発生時や、降雨による信号品質の低下時にも通信を継続させるために、基地局に関して冗長構成を採用することが考えられる。冗長構成の場合、複数の基地局が地理的に離れた場所に設置される。例えば、地理的に離れた２か所に基地局が設置される。

【0005】

図１は、第１の比較例を説明するための概念図である。通信システムは、複数の基地局１、中継局２、及び複数の端末局３を含んでいる。複数の基地局１は、第１基地局１－１と第２基地局１－２を含んでいる。第１基地局１－１は、第１信号処理装置４－１を介してネットワーク５に接続されている。第２基地局１－２は、第２信号処理装置４－２を介してネットワーク５に接続されている。各基地局１は、中継局２を経由して端末局３と通信を行い、多くの端末局３との通信を集約してネットワーク５へ中継する。

【0006】

第１基地局１－１が中継局２へ送信する送信信号を、以下、「第１信号ＳＧ１」と呼ぶ。同様に、第２基地局１－２が中継局２へ送信する送信信号を、以下、「第２信号ＳＧ２」と呼ぶ。

【0007】

図１に示される第１の比較例において、第１基地局１－１と第２基地局１－２は、同じ周波数チャネルを用いる。但し、第１基地局１－１と第２基地局１－２の両方が同時に通信を行うことはない。仮に第１基地局１－１と第２基地局１－２の両方が同時に通信を行うと、同じ周波数チャネルの第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２との干渉が発生するからである。第１基地局１－１と第２基地局１－２の一方が中継局２を経由して端末局３と通信を行っている間、他方は通信を行わず待機する。

【0008】

第１基地局１－１が中継局２を経由して端末局３と通信を行っている最中に、第１信号ＳＧ１の品質が劣化した場合について考える。例えば、降雨等により、第１信号ＳＧ１が減衰し、第１信号ＳＧ１の品質が劣化する。第１信号ＳＧ１の品質劣化が検知されると、端末局３と通信を行う基地局１が第１基地局１－１から第２基地局１－２に切り替えられる。つまり、第１信号ＳＧ１の品質劣化をトリガとして、第１基地局１－１は通信を停止し、その代わり第２基地局１－２が通信を開始する。例えば、第２基地局１－２が、第１信号ＳＧ１の品質劣化を検知し、第１基地局１－１に第１信号ＳＧ１の送信停止を指示し、ネットワーク５への接続を切り替え、その後、第２信号ＳＧ２の送信を開始する。災害、故障、等の発生により第１信号ＳＧ１の品質が劣化した場合も同様である。

【0009】

このように、図１に示される第１の比較例の場合、信号品質劣化をトリガとして、端末局３と通信を行う基地局１の切り替えが行われ、ネットワーク５への接続も変更される。このような切り替え処理の結果、通信が一時的に切断（中断）されてしまう。

【0010】

図２は、第２の比較例を説明するための概念図である。第２の比較例では、第１基地局１－１と第２基地局１－２は、それぞれ異なる周波数チャネルを用いる。第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２が互いに干渉することはないため、第１基地局１－１と第２基地局１－２の両方が常に通信状態に設定される。端末局３は、通信相手として、第１基地局１－１と第２基地局１－２のいずれか一方を選択する。

【0011】

端末局３が通信相手として第１基地局１－１を選択している状態において、第１信号ＳＧ１の品質が劣化した場合について考える。第１信号ＳＧ１の品質劣化が検知されると、端末局３は、通信相手として第２基地局１－２を選択する。すなわち、端末局３は、通信相手を第１基地局１－１から第２基地局１－２に切り替える。これにより、第１信号ＳＧ１の品質が劣化した場合においても、通信断なく通信を継続することが可能となる。

【0012】

しかしながら、図２に示される第２の比較例の場合、通信に必要な周波数帯域が２倍となり、運用コストが増加する。特に中継局２が通信衛星の場合、高額な衛星通信利用料が２倍必要となる。また、端末局３の送受信装置において、第１基地局１－１用と第２基地局１－２用の２系統の通信回路が必要となる。このことは、端末局３の装置コストの増大を招く。

【0013】

本開示の１つの目的は、中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信技術に関して、コスト増大を招くことなく、信号品質劣化時に通信を適切に継続す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】

【0014】

第１の観点は、中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信システムに関連する。
通信システムは、
第１信号を中継局に送信する第１基地局と、
第１信号と同一の情報を有する第２信号を中継局に送信する第２基地局と
を備える。
中継局は、第１信号及び第２信号、あるいは、第１信号と第２信号を合成した合成信号を端末局に送信する。
第１基地局は、第１信号の送信を第１遅延時間だけ遅延させる遅延処理を実行するように構成される。
受信時間差は、遅延処理が実行されない場合における、第１信号が中継局に到達するタイミングと第２信号が中継局に到達するタイミングとの間の差である。
第１基地局は、受信時間差を示す受信時間差情報に基づいて、第１信号と第２信号が同位相で中継局によって受信されるように第１遅延時間を設定する。

【0015】

第２の観点は、中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信方法に関連する。
通信方法は、
第１基地局から中継局に第１信号を送信する処理と、
第２基地局から中継局に第１信号と同一の情報を有する第２信号を送信する処理と、
中継局から端末局に、第１信号及び第２信号、あるいは、第１信号と第２信号を合成した合成信号を送信する処理と、
第１基地局において第１信号の送信を第１遅延時間だけ遅延させる遅延処理と
を含む。
受信時間差は、遅延処理が実行されない場合における、第１信号が中継局に到達するタイミングと第２信号が中継局に到達するタイミングとの間の差である。
遅延処理は、受信時間差を示す受信時間差情報に基づいて、第１信号と第２信号が同位相で中継局によって受信されるように第１遅延時間を設定する処理を含む。

【0016】

第３の観点は、中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信システムにおける基地局通信装置に関連する。
通信システムは、
第１信号を中継局に送信する第１基地局と、
第１信号と同一の情報を有する第２信号を中継局に送信する第２基地局と、
第１信号及び第２信号、あるいは、第１信号と第２信号を合成した合成信号を端末局に送信する中継局と
を含む。
第１基地局の基地局通信装置は、第１信号の送信を第１遅延時間だけ遅延させる遅延処理を実行するように構成さる。
受信時間差は、遅延処理が実行されない場合における、第１信号が中継局に到達するタイミングと第２信号が中継局に到達するタイミングとの間の差である。
第１基地局の基地局通信装置は、受信時間差を示す受信時間差情報に基づいて、第１信号と第２信号が同位相で中継局によって受信されるように第１遅延時間を設定する。

【発明の効果】

【0017】

本開示によれば、中継局を経由して基地局と端末局との間で通信を行う通信システムにおいて、コスト増大を招くことなく、信号品質劣化時に通信を適切に継続することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１の比較例を説明するための概念図である。

【図2】第２の比較例を説明するための概念図である。

【図3】本開示の実施の形態に係る通信システムの構成例を示す概念図である。

【図4】本開示の実施の形態に係る通信システムにおける処理の概要を説明するための概念図である。

【図5】本開示の実施の形態に係る通信システムにおける受信時間差の一例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通信システムの他の構成例を示す概念図である。

【図7】本開示の実施の形態に係る通信システムにおける遅延調整処理を説明するための概念図である。

【図8】本開示の実施の形態に係る遅延処理及び遅延調整処理に関連する処理を要約的に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基地局通信装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【図10】本開示の実施の形態に係る基地局通信装置の機能構成の他の例を示すブロック図である。

【図11】本開示の実施の形態に係る基地局通信装置の構成例を示すブロック図である。

【図12】本開示の実施の形態に係る信号強度調整処理を説明するための概念図である。

【図13】本開示の実施の形態に係る信号強度調整処理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信号強度調整処理に関連する処理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】

【0019】

添付図面を参照して、本開示の実施の形態を説明する。

【0020】

１．概要
図３は、本実施の形態に係る通信システムの構成例を示す概念図である。通信システムは、複数の基地局１０、中継局２０、及び複数の端末局３０を含んでいる。基地局１０と端末局３０は、中継局２０を経由して互いに通信を行う。中継局２０は、例えば通信衛星である。端末局３０は、パソコン、ＩＰ電話端末、スマートフォン、等を含んでいてもよい。

【0021】

地震等の災害発生時や、降雨による信号品質の低下時にも通信を継続させるために、基地局１０に関して冗長構成が採用される。複数の基地局１０は、第１基地局１０－１と第２基地局１０－２を含んでいる。第１基地局１０－１と第２基地局１０－２は、地理的に離れた場所に設置されている。

【0022】

第１基地局１０－１側の第１信号処理装置４０－１は、ネットワーク５０に接続されている。また、第１基地局１０－１側の第１信号処理装置４０－１と第２基地局１０－２側の第２信号処理装置４０－２は、互いに通信可能に接続されている。第１基地局１０－１は、第１信号処理装置４０－１を介してネットワーク５０に接続されている。第２基地局１０－２は、第２信号処理装置４０－２及び第１信号処理装置４０－１を介して、ネットワーク５０に接続されている。各基地局１０は、中継局２０を経由して端末局３０と通信を行い、多くの端末局３０との通信を集約してネットワーク５０へ中継する。

【0023】

図４は、本実施の形態に係る通信システムにおける処理の概要を説明するための概念図である。第１信号ＳＧ１は、第１基地局１０－１が中継局２０へ送信する送信信号である。第２信号ＳＧ２は、第２基地局１０－２が中継局２０へ送信する送信信号である。第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２は、同一の情報を有する。第１基地局１０－１は、第１信号処理装置４０－１から第１信号ＳＧ１を受け取り、第１信号ＳＧ１を中継局２０を経由して端末局３０に送信する。第２基地局１０－２は、第１信号処理装置４０－１から第２信号処理装置４０－２を介して第１信号ＳＧ１を第２信号ＳＧ２として受け取る（ＳＧ２＝ＳＧ１）。そして、第２基地局１０－２は、第１信号ＳＧ１と同一の情報を有する第２信号ＳＧ２を、中継局２０を経由して端末局３０に送信する。

【0024】

第１基地局１－１と第２基地局１－２は、同じ周波数チャネルを用いる。また、第１基地局１－１と第２基地局１－２の両方が常に通信状態に設定される。よって、中継局２０等において第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２との干渉を回避する必要がある。そのためには、中継局２０が、同一の情報を有する第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を同位相で受信することができればよい。言い換えれば、同一の情報を有する第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２が同位相で中継局２０に到達すればよい。その場合、中継局２０あるいは端末局３０において、干渉を発生させることなく、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を合成することが可能となる。

【0025】

本実施の形態によれば、中継局２０が第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を同位相で受信することができるように、第１基地局１０－１と第２基地局１０－２のいずれか一方が、信号送信を遅延させる「遅延処理」を行う。以下では、第１基地局１０－１が遅延処理を行う場合について説明する。第２基地局１０－２が遅延処理を行う場合も同様である。

【0026】

遅延処理において、第１基地局１０－１は、第１信号ＳＧ１の送信を「第１遅延時間Ｄ１」だけ遅延させる。第１基地局１０－１は、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２が同位相で中継局２０によって受信されるように、その第１遅延時間Ｄ１を設定する。第１遅延時間Ｄ１の設定及び調整に関する具体的方法は、後に詳しく説明される。

【0027】

中継局２０は、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を同位相で受信する。中継局２０は、受信した第１信号ＳＧ１及び第２信号ＳＧ２を端末局３０に送信（転送）する。端末局３０は、同一情報を有する同位相の第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を合成受信する。あるいは、中継局２０は、受信した第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を合成して合成信号ＳＧＣを生成する。そして、中継局２０は、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を合成した合成信号ＳＧＣを端末局３０に送信する。端末局３０は、合成信号ＳＧＣを受信する。

【0028】

第１基地局１０－１から送信される第１信号ＳＧ１の品質が劣化する可能性がある。例えば、降雨等により、第１信号ＳＧ１が減衰し、第１信号ＳＧ１の品質が劣化する可能性がある。他の例として、災害、故障、等の発生により第１信号ＳＧ１の品質が劣化する可能性がある。本実施の形態によれば、第１信号ＳＧ１の品質が劣化したとしても、第１信号ＳＧ１と同じ情報を有する第２信号ＳＧ２によって通信を適切に継続することが可能である。図１で示された第１の比較例のような基地局切り替えは行われないため、通信断は発生しない。

【0029】

第２基地局１０－２から送信される第２信号ＳＧ２の品質が劣化する場合も同様である。第２信号ＳＧ２の品質が劣化したとしても、第２信号ＳＧ２と同じ情報を有する第１信号ＳＧ１によって通信を適切に継続することが可能である。図１で示された第１の比較例のような基地局切り替えは行われないため、通信断は発生しない。

【0030】

更に、本実施の形態によれば、図２で示された第２の比較例の場合とは異なり、第１基地局１－１と第２基地局１－２とで別々の周波数チャネルを用いる必要がない。従って、運用コストの増加は発生しない。また、端末局３０の送受信装置において、第１基地局１０－１用と第２基地局１０－２用の２系統の通信回路は不要である。従って、端末局３０の装置コストの増大も発生しない。

【0031】

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、中継局２０を経由して基地局１０と端末局３０との間で通信を行う通信システムにおいて、コスト増大を招くことなく、信号品質劣化時に通信を適切に継続することが可能となる。

【0032】

２．遅延処理及び遅延調整処理
以下、本実施の形態に係る遅延処理及び遅延調整処理について詳しく説明する。

【0033】

２－１．受信時間差情報
仮に、第１基地局１－１において遅延処理が実行されないとする。その場合、同一の情報を有する第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２は、異なるタイミングで中継局２０に到達する。遅延処理が実行されない場合における、第１信号ＳＧ１が中継局２０に到達するタイミングと第２信号ＳＧ２が中継局２０に到達するタイミングとの間の差を、以下、「受信時間差ΔＤ」と呼ぶ。

【0034】

図５は、受信時間差ΔＤの一例を説明するための概念図である。第１通信遅延αは、第１基地局１０－１と中継局２０との間の信号の往復時間である。第２通信遅延βは、第２基地局１０－２から中継局２０を経由して第１基地局１０－１へ到達する通信ルートにおける信号伝送時間である。第３通信遅延γは、第１基地局１０－１（第１信号処理装置４０－１）と第２基地局１０－２（第２信号処理装置４０－２）との間の信号伝送時間であり、中継局２０を経由しない信号伝送時間である。この場合、受信時間差ΔＤは、「β＋γ－α」で表される。

【0035】

通信遅延α、β、γは、あらかじめ計測又は推定される。受信時間差ΔＤは、それら通信遅延α、β、γに基づいてあらかじめ算出される。そして、受信時間差ΔＤを示す情報が、あらかじめ第１基地局１０－１に提供される。

【0036】

あるいは、通信開始時に、第１基地局１０－１自身が第１通信遅延α及び第２通信遅延βを計測してもよい。例えば、第１基地局１０－１は、第１遅延計測信号を中継局２０に送信する。中継局２０は、第１遅延計測信号を受信し、その第１遅延計測信号を第１基地局１０－１に送り返す。第１基地局１０－１は、第１遅延計測信号の送信タイミングと受信タイミングに基づいて、第１通信遅延αを計測する。続いて、第１基地局１０－１は信号送信処理を停止し、代わりに、第２基地局１０－２が第２遅延計測信号を中継局２０を経由して第１基地局１０－１に送信する。第１基地局１０－１は、第２基地局１０－２から送信された第２遅延計測信号を受信する。第２遅延計測信号は、第２基地局１０－２から送信されたタイミングに関する情報を含んでいる。第１基地局１０－１は、第２遅延計測信号の送信タイミングと受信タイミングに基づいて、第２通信遅延βを計測する。第３通信遅延γの情報は、あらかじめ与えられる。第１基地局１０－１は、通信遅延α、β、γに基づいて、受信時間差ΔＤを算出する。

【0037】

図６は、本実施の形態に係る通信システムの他の構成例を示している。図６に示される例では、１台の信号処理装置４０が第１基地局１０－１と第２基地局１０－２の中間地点に設置されている。第１基地局１０－１と第２基地局１０－２は共に、その信号処理装置４０を介してネットワーク５０に接続されている。第１基地局１０－１と第２基地局１０－２は、信号処理装置４０から、同じ情報を有する第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２のそれぞれを受け取る。図６に示される例では、第３通信遅延γは、第１基地局１０－１と信号処理装置４０との間の信号伝送時間と第２基地局１０－２と信号処理装置４０との間の信号伝送時間との間の差として定義される。この場合でも、受信時間差ΔＤは、「β＋γ－α」で表される。図６で示される構成の場合、第３通信遅延γを最小化することが可能となる。

【0038】

２－２．遅延時間の初期化
上述の通り、遅延処理において、第１基地局１０－１は、第１信号ＳＧ１の送信を「第１遅延時間Ｄ１」だけ遅延させる。第１基地局１０－１は、上述の受信時間差ΔＤの情報を取得し、その受信時間差ΔＤを第１遅延時間Ｄ１の初期値として設定する。そして、第１基地局１０－１は、第１遅延時間Ｄ１の初期値を用いて遅延処理を開始する。

【0039】

２－３．遅延調整処理
各装置の通信回路には個体差が存在し得る。また、信号伝送時間の揺らぎにより、遅延変動が継続的に発生し得る。そのような個体差や遅延変動に対処するため、第１基地局１０－１は、第１遅延時間Ｄ１を初期化した後に第１遅延時間Ｄ１を動的に調整してもよい。第１遅延時間Ｄ１を動的に調整する処理を、以下、「遅延調整処理」と呼ぶ。

【0040】

図７は、本実施の形態に係る遅延調整処理を説明するための概念図である。中継局２０は、第１基地局１０－１から送信される第１信号ＳＧ１を受信し、第２基地局１０－２から送信される第２信号ＳＧ２を受信する。中継局２０は、受信した第１信号ＳＧ１及び第２信号ＳＧ２を第１基地局１０－１に送信する。第１基地局１０－１は、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を合成受信する。あるいは、中継局２０は、受信した第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を合成して合成信号ＳＧＣを生成する。そして、中継局２０は、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を合成した合成信号ＳＧＣを第１基地局１０－１に送信する。第１基地局１０－１は、合成信号ＳＧＣを受信する。

【0041】

第１基地局１０－１は、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を合成した合成信号ＳＧＣを復調する。そして、第１基地局１０－１は、合成信号ＳＧＣの復調結果に基づいて、第１遅延時間Ｄ１を動的に調整する。

【0042】

例えば、第１基地局１０－１は、合成信号ＳＧＣの復調結果が一定の品質を満たすか否かを判定する。より詳細には、第１基地局１０－１は、合成信号ＳＧＣの復調結果を反映した通信パラメータを取得する。例えば、通信パラメータは、ビットエラーレート（BER: Bit Error Rate）である。第１基地局１０－１は、その通信パラメータが一定の品質を満たすか否かを判定する。通信パラメータが一定の品質を満たさない場合、第１基地局１０－１は、通信パラメータが一定の品質を満たすまで第１遅延時間Ｄ１を変化させる。このような第１遅延時間Ｄ１の調整には、例えば、フィードバック回路が用いられる。

【0043】

２－４．処理フロー
図８は、本実施の形態に係る遅延処理及び遅延調整処理に関連する処理を要約的に示すフローチャートである。

【0044】

ステップＳ１００において、第１基地局１０－１は、受信時間差ΔＤを示す情報を取得する。受信時間差ΔＤを示す情報は、あらかじめ第１基地局１０－１に提供されてもよい。あるいは、第１基地局１０－１が、第１通信遅延αと第２通信遅延βを計測し、第１通信遅延αと第２通信遅延βに基づいて受信時間差ΔＤを算出してもよい。

【0045】

ステップＳ１１０において、第１基地局１０－１は、受信時間差ΔＤを第１遅延時間Ｄ１の初期値として設定する。

【0046】

ステップＳ１２０において、第１基地局１０－１は、遅延処理及び送信処理を行う。遅延処理において、第１基地局１０－１は、第１信号ＳＧ１の送信を第１遅延時間Ｄ１だけ遅延させる。そして、第１基地局１０－１は、第１信号ＳＧ１を中継局２０に送信する。第２基地局１０－２は、第１信号ＳＧ１と同じ情報を有する第２信号ＳＧ２を中継局２０に送信する。

【0047】

ステップＳ１３０において、中継局２０は、受信した第１信号ＳＧ１及び第２信号ＳＧ２を第１基地局１０－１に送信する。第１基地局１０－１は、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を合成受信する。あるいは、中継局２０は、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を合成した合成信号ＳＧＣを第１基地局１０－１に送信する。第１基地局１０－１は、合成信号ＳＧＣを受信する。

【0048】

ステップＳ１４０において、第１基地局１０－１は、合成信号ＳＧＣの復調結果が一定の品質を満たすか否かを判定する。合成信号ＳＧＣの復調結果が一定の品質を満たす場合（ステップＳ１４０；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ１２０に戻る。一方、合成信号ＳＧＣの復調結果が一定の品質を満たさない場合（ステップＳ１４０；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ１５０に進む。

【0049】

ステップＳ１５０において、第１基地局１０－１は、第１遅延時間Ｄ１を変化させる。その後、処理は、ステップＳ１２０に戻る。つまり、第１基地局１０－１は、合成信号ＳＧＣの復調結果が一定の品質を満たすまで、第１遅延時間Ｄ１を変化させる。

【0050】

以上に説明された遅延調整処理により、第１遅延時間Ｄ１を状況に応じて動的に調整し、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２の干渉を更に抑制することが可能となる。その結果、通信品質が向上する。

【0051】

３．構成例
本実施の形態に係る基地局１０は、基地局１０の通信を制御する基地局通信装置１００を備える。以下、第１基地局１０－１の基地局通信装置１００の構成例について説明する。

【0052】

図９は、基地局通信装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。基地局通信装置１００は、復調部１１０、遅延制御部１２０、及び送信部１３０を含んでいる。

【0053】

復調部１１０には、第１基地局１０－１が中継局２０から受信した受信信号が入力される。復調部１１０は、受信信号を復調し、復調により得られた受信データを信号処理装置４０に出力する。また、復調部１１０は、受信信号の復調結果を示す復調結果情報を遅延制御部１２０に出力する。復調結果情報は、受信信号の復調結果を反映した通信パラメータを含む。例えば、通信パラメータは、ビットエラーレートである。

【0054】

遅延制御部１２０は、受信時間差情報２００と遅延設定情報３００を保持している。受信時間差情報２００は、上述の受信時間差ΔＤを示す。図９に示される例では、受信時間差情報２００は、あらかじめ基地局通信装置１００に提供される。遅延設定情報３００は、遅延処理において用いられる第１遅延時間Ｄ１を示す。

【0055】

遅延制御部１２０は、受信時間差情報２００で示される受信時間差ΔＤを第１遅延時間Ｄ１の初期値として設定する。遅延制御部１２０は、遅延設定情報３００に第１遅延時間Ｄ１の初期値を登録する。そして、遅延制御部１２０は、遅延設定情報３００で示される第１遅延時間Ｄ１を送信部１３０に通知する。

【0056】

また、遅延制御部１２０は、遅延調整処理を行う。具体的には、遅延制御部１２０は、復調部１１０から復調結果情報を受け取り、復調結果が一定の品質を満たすか否かを判定する。例えば、遅延制御部１２０は、ビットエラーレートが一定の品質を満たすか否かを判定する。復調結果が一定の品質を満たさない場合、遅延制御部１２０は、第１遅延時間Ｄ１を変化させ、遅延設定情報３００を更新する。そして、遅延制御部１２０は、遅延設定情報３００で示される第１遅延時間Ｄ１を送信部１３０に通知する。遅延制御部１２０は、復調結果が一定の品質を満たすまで、第１遅延時間Ｄ１を変化させる。このような第１遅延時間Ｄ１の調整には、例えば、フィードバック回路が用いられる。

【0057】

送信部１３０は、信号処理装置４０から送信データを受け取る。送信部１３０は、送信データの変調を行い、第１信号ＳＧ１を生成し、第１信号ＳＧ１を送信する。このとき、送信部１３０は、遅延制御部１２０から通知される第１遅延時間Ｄ１に基づいて遅延処理を行う。具体的には、送信部１３０は、遅延回路１３５を有している。送信部１３０は、その遅延回路１３５を用いて、第１信号ＳＧ１の送信を第１遅延時間Ｄ１だけ遅延させる。

【0058】

図１０は、基地局通信装置１００の機能構成の他の例を示すブロック図である。上記図９で示された例と重複する説明は適宜省略する。図１０に示される例では、基地局通信装置１００が、受信時間差情報２００を生成する。

【0059】

より詳細には、復調部１１０は、遅延測定部１１５を含んでいる。遅延測定部１１５は、第１通信遅延α及び第２通信遅延βを測定する。具体的には、遅延測定部１１５は、第１遅延計測信号を受け取ると、第１遅延計測信号の送信タイミングと受信タイミングに基づいて第１通信遅延αを算出する。また、遅延測定部１１５は、第２遅延計測信号を受け取ると、第２遅延計測信号の送信タイミングと受信タイミングに基づいて第２通信遅延βを算出する。復調部１１０は、第１通信遅延αと第２通信遅延βを遅延制御部１２０に通知する。

【0060】

遅延制御部１２０は、復調部１１０から第１通信遅延αと第２通信遅延βの情報を受け取る。第３通信遅延γの情報は、あらかじめ与えられる。遅延制御部１２０は、通信遅延α、β、γに基づいて、受信時間差ΔＤを算出し、受信時間差情報２００を生成する。その他は図９で示された例の場合と同様である。

【0061】

図１１は、本実施の形態に係る基地局通信装置１００の構成例を示すブロック図である。基地局通信装置１００は、Ｉ／Ｏインタフェース１４０、１又は複数のプロセッサ１５０（以下、単に「プロセッサ１５０」と呼ぶ）、及び１又は複数の記憶装置１６０（以下、単に「記憶装置１６０」と呼ぶ）を含んでいる。

【0062】

プロセッサ１５０は、各種情報処理を行う。例えば、プロセッサ１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んでいる。

【0063】

記憶装置１６０は、プロセッサ１５０による処理に必要な各種情報を格納する。例えば、記憶装置１６０は、上述の受信時間差情報２００及び遅延設定情報３００を格納する。記憶装置１６０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。

【0064】

制御プログラム１７０は、プロセッサ１５０によって実行されるコンピュータプログラムである。プロセッサ１５０が制御プログラム１７０を実行することによって、基地局通信装置１００（プロセッサ１５０）の機能が実現される。図９及び図１０で示された機能ブロックは、制御プログラム１７０を実行するプロセッサ１５０と記憶装置１６０との協働により実現されてもよい。制御プログラム１７０は、記憶装置１６０に格納される。制御プログラム１７０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１７０は、ネットワーク経由で基地局通信装置１００に提供されてもよい。

【0065】

基地局通信装置１００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。

【0066】

４．信号強度調整処理
上述の通り、本実施の形態によれば、第１基地局１０－１から第１信号ＳＧ１が送信され、第２基地局１０－２から第２信号ＳＧ２が送信され、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２が同位相で合成される。よって、基地局１０当たりの信号送信電力が従来の半分に設定されても、従来と同等の信号対雑音比で同等の通信品質を確保することができる。この観点から、電力消費を抑えるために、第１基地局１０－１と第２基地局１０－２における信号送信電力を積極的に低下させてもよい。例えば、第１基地局１０－１と第２基地局１０－２における信号送信電力は、従来の半分に設定される。

【0067】

但し、第１信号ＳＧ１あるいは第２信号ＳＧ２の品質が劣化した場合には、合成信号ＳＧＣの信号対雑音比も低下してしまう。そこで、第１信号ＳＧ１あるいは第２信号ＳＧ２の品質劣化が検知された場合には、以下に説明される「信号強度調整処理」が行われてもよい。

【0068】

図１２は、送信信号のフレーム構成を示している。送信信号のフレームは、識別ヘッダと信号データを含んでいる。第１信号ＳＧ１のフレームの識別ヘッダの値は、第１基地局１０－１を表す「Ｈ１」である。第２信号ＳＧ２のフレームの識別ヘッダの値は、第２基地局１０－２を表す「Ｈ２」である。

【0069】

図１３は、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２を合成した合成信号ＳＧＣのフレームを示している。第１信号ＳＧ１も第２信号ＳＧ２も劣化していない通常時、合成信号ＳＧＣのフレームの識別ヘッダの値は「Ｈ１＋Ｈ２」である。第２信号ＳＧ２が劣化した場合、合成信号ＳＧＣのフレームの識別ヘッダの値は「Ｈ１」となる。一方、第１信号ＳＧ１が劣化した場合、合成信号ＳＧＣのフレームの識別ヘッダの値は「Ｈ２」となる。よって、合成信号ＳＧＣのフレームの識別ヘッダの値に基づいて、第１信号ＳＧ１あるいは第２信号ＳＧ２の品質劣化を検知することができる。

【0070】

図１４は、本実施の形態に係る信号強度調整処理に関連する処理を示すフローチャートである。

【0071】

ステップＳ２００において、中継局２０あるいは第１基地局１０－１は、第１信号ＳＧ１及び第２信号ＳＧ２を合成受信する。

【0072】

ステップＳ２１０において、中継局２０あるいは第１基地局１０－１は、第１信号ＳＧ１あるいは第２信号ＳＧ２の品質劣化が発生しているか否かを判定する。より詳細には、中継局２０あるいは第１基地局１０－１は、合成信号ＳＧＣのフレームの識別ヘッダの値を確認する。

【0073】

識別ヘッダの値が「Ｈ１＋Ｈ２」である場合、中継局２０あるいは第１基地局１０－１は、第１信号ＳＧ１も第２信号ＳＧ２も劣化していないと判断する。この場合、処理は、ステップＳ２２０に進む。ステップＳ２２０において、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２の信号強度はデフォルト値に設定される。例えば、第１基地局１０－１（送信部１３０）は、第１信号ＳＧ１の信号送信電力を従来の半分に設定し、第２基地局１０－２は、第２信号ＳＧ２の信号送信電力を従来の半分に設定する。

【0074】

識別ヘッダの値が「Ｈ１」である場合、中継局２０あるいは第１基地局１０－１は、第２信号ＳＧ２が劣化したと判断する。つまり、第２信号ＳＧ２の品質劣化が検知される。この場合、処理は、ステップＳ２３０に進む。ステップＳ２３０において、第１基地局１０－１あるいは中継局２０は、第１信号ＳＧ１の信号強度を増加させる。例えば、第１基地局１０－１（送信部１３０）あるいは中継局２０は、第１信号ＳＧ１の信号強度をデフォルト値の倍に設定する。第１信号ＳＧ１の信号強度を増加させることにより、第２信号ＳＧ２の品質劣化を補償することができる。

【0075】

一方、識別ヘッダの値が「Ｈ２」である場合、中継局２０あるいは第１基地局１０－１は、第１信号ＳＧ１が劣化したと判断する。つまり、第１信号ＳＧ１の品質劣化が検知される。この場合、処理は、ステップＳ２４０に進む。ステップＳ２４０において、第２基地局１０－２あるいは中継局２０は、第２信号ＳＧ２の信号強度を増加させる。例えば、第２基地局１０－２あるいは中継局２０は、第２信号ＳＧ２の信号強度をデフォルト値の倍に設定する。第２信号ＳＧ２の信号強度を増加させることにより、第１信号ＳＧ１の品質劣化を補償することができる。

【0076】

以上に説明された信号強度調整処理により、第１信号ＳＧ１あるいは第２信号ＳＧ２が劣化した場合においても、通信品質を確保することが可能となる。また、第１信号ＳＧ１も第２信号ＳＧ２も劣化していない通常時には、第１基地局１０－１と第２基地局１０－２における信号送信電力を積極的に低下させ、全体としての電力消費を抑えることが可能となる。

【0077】

５．その他
本実施の形態によれば、第１信号ＳＧ１と第２信号ＳＧ２が同位相で合成される。合成されるのは、変調後の無線周波数帯（ＲＦ帯）の信号であってもよいし、中間周波数帯（ＩＦ帯）の信号であってもよいし、変調前のベースバンド信号であってもよい。

【0078】

本実施の形態において、送信と受信の複信方式は任意である。複信方式は、周波数分割複信（Frequency Division Duplex： FDD）であってもよいし、時分割複信（Time Division Duplex: TDD）であってもよい。

【符号の説明】

【0079】

１０…基地局， １０－１…第１基地局， １０－２…第２基地局， ２０…中継局， ３０…端末局， ４０…信号処理装置， ４０－１…第１信号処理装置， ４０－２…第２信号処理装置， ５０…ネットワーク， １００…基地局通信装置， １１０…復調部， １１５…遅延測定部， １２０…遅延制御部， １３０…送信部， １３５…遅延回路， １４０…Ｉ／Ｏインタフェース， １５０…プロセッサ， １６０…記憶装置， １７０…制御プログラム， ２００…受信時間差情報， ３００…遅延設定情報， ＳＧ１…第１信号， ＳＧ２…第２信号， ＳＧＣ…合成信号

【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】