特許 7682707 通信中継システムおよび無線装置

(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】2025-05-16

(45)【発行日】2025-05-26

(54)【発明の名称】通信中継システムおよび無線装置

(51)【国際特許分類】

   H04W 16/04 20090101AFI20250519BHJP

   H04W 16/26 20090101ALI20250519BHJP

   H04W 88/10 20090101ALI20250519BHJP

   H04W 92/04 20090101ALI20250519BHJP

【ＦＩ】

H04W16/04

H04W16/26

H04W88/10

H04W92/04

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021099394

(22)【出願日】2021-06-15

(65)【公開番号】P2022190884

(43)【公開日】2022-12-27

【審査請求日】2024-04-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】土井 敏則

【審査官】伊東 和重

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１４－５００６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３４７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５０５４２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／２４－７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基地局と移動局との間の無線通信に係る無線信号を伝送するため、前記基地局と信号の送受が可能な親機と、前記親機との間で信号を伝送すると共に前記移動局と無線通信する複数の子機と、を有する通信中継システムであって、
前記複数の子機と無線通信が可能な位置に前記移動局が存在することを検出する検出部と、
前記無線通信が可能な位置に存在する前記移動局と無線通信を行うための通信リソースを前記複数の子機のうちいずれに割り当てるかを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に応じて、前記子機に通信リソースの割り当てを行う割当部と、
前記移動局が加入するサービスの通信事業者を検出する事業者検出部と、
前記事業者検出部が検出した通信事業者以外の通信事業者が利用する周波数帯域の前記無線信号を前記子機から送信しないように制御する停波制御部と
を具備する通信中継システム。

【請求項2】

さらに、前記複数の子機の通信リソースの空き状況をそれぞれ検出するリソース検出部を備え、
前記判定部は、前記リソース検出部の検出結果に応じて、前記無線通信が可能な位置に存在する前記移動局と無線通信を行うための通信リソースを前記複数の子機のうちいずれに割り当てるかを判定する、
請求項１に記載の通信中継システム。

【請求項3】

前記判定部は、前記リソース検出部の検出結果に応じて、前記無線通信が可能な位置に存在する前記移動局と無線通信を行うための通信リソースを前記複数の子機のうちいずれか１つに割り当てる判定を行う、
請求項２に記載の通信中継システム。

【請求項4】

複数の通信事業者に係る基地局と移動局との間の通信に係る信号を伝送し、前記移動局に対し前記通信に係る無線信号を送信する複数の子機と親機とを有する通信中継システムであって、
前記移動局が加入するサービスの通信事業者を検出する事業者検出部と、
前記事業者検出部が検出した通信事業者以外の通信事業者が利用する周波数帯域の前記無線信号を前記子機から送信しないように制御する停波制御部と
を具備する通信中継システム。

【請求項5】

複数の通信事業者に係る基地局と送受信が可能な親機との間で信号伝送すると共に、移動局に無線信号を送信する無線装置であって、
前記移動局が加入するサービスの通信事業者を検出する事業者検出部と、
前記事業者検出部が検出した通信事業者以外の通信事業者が利用する周波数帯域の無線信号を送信しないように制御する停波制御部と
を具備する無線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明の実施形態は、通信中継システムおよび無線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

2020年に日本国内においても５Ｇ（第５世代移動通信システム）による携帯電話の商用サービスがスタートした。５Ｇにおいて注目される技術の１つとしてビームフォーミングがある。これは１つのアンテナ上の複数のアンテナ素子を協調動作させ、任意の方向に電波のビームを形成することで、無線通信が可能なエリア(カバーエリア)の拡大や複数ユーザとの同時通信によるセル容量拡大を実現する機能であり、一般的には超多素子のアンテナ（Massive MIMO）との組合せにより実現される。

【0003】

ところで、５Ｇ以前より、移動通信システムにおいて、屋内における無線通信を可能とするエリア対策として、DAS（Distributed Antenna System）システムが用いられている。DASシステムは、移動局と基地局との間の通信に係る信号を中継伝送するものであって、親機と分散配置された複数の子機からなる。親機は、１つの基地局の信号を複数の子機に分配し、各子機は、それぞれのアンテナから同一の下り信号を出力することで、１つのセルとしてエリアを構築する。

【0004】

５ＧシステムにDASシステムを単純に適用した場合、前述のように、各子機からは同じ信号が出力され、これにより、分散配置された子機がそれぞれ同じ方向（方位）にビームを形成することになるため、効率的に無線リソースを活用していない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６５６７４３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、複数の子機を協調させて無線リソースを効率的に活用可能な通信中継システムおよび無線装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の通信中継システムは、基地局と移動局との間の無線通信に係る無線信号を伝送するため、前記基地局と信号の送受が可能な親機と、前記親機との間で信号を伝送すると共に前記移動局と無線通信する複数の子機と、を有し、検出部と、判定部と、割当部とを備える。検出部は、複数の子機と無線通信が可能な位置に移動局が存在することを検出し、判定部は、前記無線通信が可能な位置に存在する前記移動局と無線通信を行うための通信リソースを前記複数の子機のうちいずれに割り当てるかを判定し、割当部は、前記判定部の判定結果に応じて、前記子機に通信リソースの割り当てを行う。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】通信中継システムを含む移動通信システムを示す図。

【図2】図１に示した親機の構成例を示す図。

【図3】図１に示した子機の構成例を示す図。

【図4】図１に示した子機の無線通信部の一部の構成例を示す図。

【図5】図１に示した子機によるビームフォーミングを説明するための図。

【図6】図１に示した子機によるビームフォーミングを説明するための図。

【図7】図１に示した子機によるビームフォーミングを説明するための図。

【図8】図１に示した子機による移動局の高速サーチ例を示す図。

【図9】図１に示した子機による移動局の低速サーチ例を示す図。

【図10】図１に示した子機による移動局の追尾サーチ例を示す図。

【図11】図１に示した子機による移動局の追尾サーチ例を示す図。

【図12】図１に示した子機による移動局のサーチ例を示す図。

【図13】図１に示した子機による移動局のサーチ例を示す図。

【図14】図１に示した子機による移動局のサーチ例を示す図。

【図15】図１に示した子機の処理を説明するためのフローチャート。

【図16】図１５に示した処理による送信制御を説明するための図。

【図17】図１に示した親機の処理を説明するためのフローチャート。

【図18】図１７に示した処理による協調ビーム制御を説明するための図。

【図19】図１７に示した処理による協調ビーム制御を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、一実施形態に係わる通信中継システムについて説明する。
図１は、第５世代移動通信システム、いわゆる５Ｇの一部を示すものである。この移動通信システムは、５Ｇコアネットワーク（5th Generation Core network）５ＧＣと、無線アクセスネットワークＮＲ（New radio）を備える。図１の例では、無線アクセスネットワークＮＲに、通信中継システムを含めて示している。

【0010】

５Ｇコアネットワーク５ＧＣは、無線アクセスネットワークＮＲを制御し、トラフィックを束ねて外部のネットワーク（インターネットＩＮ、外部の電話網ＥＮなど）とやりとりを行うものであり、その中枢としてコア装置Ｃを備える。コア装置Ｃは、例えば、認証・セキュリティ管理、セッション管理、ポリシー制御、パケット転送等を行う。

【0011】

一方、無線アクセスネットワークＮＲは、複数の基地局装置（例えば、図１のｇＮＢ（gNodeB）１、ｇＮＢ２）を備える。基地局装置ｇＮＢ１、ｇＮＢ２は、コア装置Ｃによって制御され、それぞれ移動局ＵＥ（User Equipment）と無線通信可能なエリア（いわゆる、セルあるいはカバーエリア）を形成する。

【0012】

より具体的には、基地局装置ｇＮＢ１は、ビルの屋上や専用の鉄塔に設けられたアンテナ装置ＡＮを通じて、カバーエリア内の移動局ＵＥと無線通信し、移動局ＵＥをコア装置Ｃを通じて５Ｇコアネットワーク５ＧＣに接続する。

【0013】

また基地局装置ｇＮＢ１は、アンテナ装置ＡＮ上の多数のアンテナ素子における信号の位相を制御するマッシブMIMO（Massive MIMO）によってビームフォーミングを行い、通信容量の増大などに寄与している。

【0014】

基地局装置ｇＮＢ２は、基地局装置ｇＮＢ１と同様の機能を備えるが、アンテナ装置ＡＮの代わりに分散アンテナシステムＤＡＳを通じて移動局ＵＥと無線通信し、移動局ＵＥをコア装置Ｃを通じて５ＧコアネットワークＮＷに接続する。

【0015】

分散アンテナシステムＤＡＳは、本実施形態に関わる通信中継システムの一例であって、特殊な場所（例えば、建造物や地下街、その他構造物の内部、過疎地あるいは過密地、鉄塔建設が困難や制限のある地域、イベント会場などといったアンテナ装置ＡＮの非常設場所など）において、アンテナ装置ＡＮに比して相対的に小規模なカバーエリアを形成するために用いられ、図１に示すように、親機ＭＵ（Master Unit）、子機ＲＵ（Remote Unit）１～ＲＵ３、アンテナＡＮ１～ＡＮ３を備える。

【0016】

なお、図１では、分散アンテナシステムＤＡＳを無線アクセスネットワークＮＲ内に示しているが、５Ｇコアネットワーク５ＧＣや基地局装置ｇＮＢ２によって制御されるものとは限らず、分散アンテナシステムＤＡＳが自律してビームフォーミングなどの制御を行うことができる。

【0017】

親機ＭＵは、当該分散アンテナシステムＤＡＳの各部を統括して制御するものであって、図１に示した基地局装置ｇＮＢ２（例えば、通信事業者Ａ社の基地局装置）と同軸ケーブル（例えば、１００ＭＨｚバンド×４本の４×４ＭＩＭＯ構成）によって接続されるとともに、同様にして、図示しない他の通信事業者Ｂ社、Ｃ社の各基地局装置ｇＮＢ２と別の同軸ケーブルによって接続される。すなわち、親機ＭＵは、複数の通信事業者Ａ社、Ｂ社、Ｃ社の各gNodeBと、それぞれ同軸ケーブルによって接続される。

【0018】

また、親機ＭＵは、アンテナＡＮ１～ＡＮ３とそれに対応する子機ＲＵ１～ＲＵ３を介して接続される移動局ＵＥを、移動局ＵＥの使用者が加入する通信事業者の基地局装置ｇＮＢ２に接続して、通信中継装置としての役割を担うものである。

【0019】

アンテナＡＮ１～ＡＮ３は、それぞれ対応する子機ＲＵ１～ＲＵ３に１対１で接続されており、それぞれ多数のアンテナ素子を備え、送信ＲＦ信号および／または受信ＲＦ信号の位相調整により指向性が制御（ビームフォーミング）されるマッシブMIMO（Massive MIMO）に対応したものである。なお、アンテナ素子は、例えば、４×４個を１グループとし、４グループで構成され、グループ毎に指向性が制御され得る。

【0020】

この実施形態では、説明を簡明にするために、各アンテナＡＮ１～ＡＮ３は、上記グループに対応した最大４個のビームを同時に任意の方向に形成するビームフォーミングを行うものとして説明し、後に詳述する親機ＭＵについても、説明を簡明にするために、上記４個のビームに対応した同時に最大で４個のストリームを処理（中継）するものとして説明する。

【0021】

なお、実際の装置では、最大４個に限定されるものではなく、３以下や５以上でもよい。また各アンテナＡＮ１～ＡＮ３が形成するビーム数は、固定したものでなく、使用するアンテナ素子数を可変するなどして動的に変化させてもよい。

【0022】

子機ＲＵ１～ＲＵ３は、前述したように、対応するアンテナＡＮ１～ＡＮ３に１対１で接続されるとともに、親機ＭＵと光通信回線を介して通信できるように接続可能なものである。接続方式としては、図１に示すように、子機ＲＵ１～ＲＵ３がディジーチェーン（Daisy Chain）方式により親機ＭＵに接続される以外に、子機ＲＵ１～ＲＵ３がそれぞれ直接、親機ＭＵに接続される方法（スター型、図示しない）も考えられる。

【0023】

以下の説明において、説明の冗長と構成の対応関係の混乱を避けるために、「子機ＲＵｎ」と表記して説明することがある。「子機ＲＵｎ」として説明する場合、子機ＲＵ１～ＲＵ３のいずれにも共通した説明である。すなわち、「ｎ」を１～３のいずれとして読むことができる。

【0024】

同様に、「アンテナＡＮｎ」として表記して説明することがある。この場合、子機ＲＵｎに接続されたアンテナであることを意味し、アンテナＡＮ１～ＡＮ３のいずれかである。すなわち、「ｎ」を１～３のいずれとして読むことができ、子機ＲＵｎには、アンテナＡＮｎが接続される。

【0025】

子機ＲＵｎは、アンテナＡＮｎに対して位相調整によるビームフォーミングを行うことが可能であるとともに、受信信号強度の計測と上記ビームフォーミングによって、移動局ＵＥが存在する方向を検出（サーチ）し、さらには、移動する移動局ＵＥを追随して通信することができる。

【0026】

ビームフォーミングについてより具体的に説明すると、アップリンクについて子機ＲＵｎは、アンテナＡＮｎによって得られたＲＦ信号に対して位相調整（ビームフォーミング）を行う。この例では、前述したように、アンテナＡＮｎは、最大４個のビームに対応する受信ＲＦ信号を同時に得ることが可能であり、また、前述した３つの通信事業者のいずれの周波数帯域にも対応する。

【0027】

そして子機ＲＵｎは、各ビームに対応する受信ＲＦ信号をダウンコンバートして、同時に最大４個のビームにそれぞれ対応する４個の受信信号に復調する。そして、子機ＲＵｎは、それぞれ復調した受信信号をシリアルに束ねた後、電気信号から光信号に変換（光搬送波を変調）して、上記光通信回線を通じて親機ＭＵに伝送する。なお、上記受信信号に含まれるストリームをＵＬストリーム信号と称する。

【0028】

一方、ダウンリンクについて子機ＲＵｎは、上記光通信回線を通じて親機ＭＵから伝送される光信号のうち、自機（子機ＲＵｎ）宛ての光信号を検出して、その光信号を電気信号に変換し、同時に最大で４個のストリームにそれぞれ対応する信号（以下、ＤＬストリーム信号と称する）に復調する。

【0029】

そして、子機ＲＵｎは、上記ＤＬストリーム信号を用いて、通信事業者に対応する周波数帯域の搬送波を変調した送信ＲＦ信号を生成して、この送信ＲＦ信号をアンテナＡＮｎに出力して空間に放射する。この例では、前述したように、アンテナＡＮｎは、最大４個のＤＬストリーム信号毎にビームを形成するビームフォーミングが可能であり、また、前述した３つの通信事業者のいずれの周波数帯域にも対応する。

【0030】

次に、親機ＭＵについて詳細に説明する。図２は、親機ＭＵの構成例を示すものである。すなわち、親機ＭＵは、ポートＰ、制御部１００、伝送部１１０、ＵＬ（Up Link）信号処理部１２０、ＤＬ（Down Link）信号処理部１３０、記憶部１４０を備える。

【0031】

ポートＰは、外部から複数本の光通信回線（例えば、１本当たり２５Ｇビット／ｓ）を収容し、この光通信回線を介して子機ＲＵ１と接続されるとともに、内部に対しては、ＵＬ信号処理部１２０とＤＬ信号処理部１３０に接続される。

【0032】

なお、図２の例では、光通信回線を介して物理的に直接接続されるのは子機ＲＵ１であるが、上記光通信回線には、子機ＲＵ２、ＲＵ３との間でやり取りされる光信号も多重化されているため、ポートＰは、実質的に、子機ＲＵ２、ＲＵ３と接続されており、いずれの子機ＲＵ１～ＲＵ３とも光信号による通信（光信号の送受信）が可能である。

【0033】

アップリンクについてポートＰは、子機ＲＵ１から送られる光信号を逆多重化して、複数の光信号に分離し、各光信号を電気信号に変換して復調し、複数の電気通信信号を得る。この複数の電気通信信号は、子機ＲＵ１～ＲＵ３における各ビームにそれぞれ対応する受信信号（すなわち、ＵＬストリーム信号）であって、パラレルにＵＬ信号処理部１２０に出力される。

【0034】

そしてポートＰは、各受信信号に含まれる、子機ＲＵ１～ＲＵ３より送られた情報を検出する情報検出部として機能する。例えば、上記受信信号を監視し、この受信信号に含まれる移動局ＵＥからの通信開始要求（ＰＲＡＣＨ）の検出や、各受信信号（ＵＬストリーム信号）に割り当てられたストリームＩＤの検出などを行う。

【0035】

また、ポートＰの情報検出部としての機能により、上記受信信号から、送信元（子機ＲＵ１～ＲＵ３のいずれか）の識別情報を検出し、子機ＲＵ１～ＲＵ３毎に、カバーエリア内に位置する移動局ＵＥの識別情報、その移動局ＵＥのカバーエリア内での位置を示す位置情報（後述するビームＩＤ）、その移動局ＵＥの使用者が加入する通信事業者を示す事業者ＩＤを検出する。これらの検出結果は、制御部１００に通知される。

【0036】

一方、ダウンリンクについてポートＰは、ＤＬ信号処理部１３０からのＤＬストリーム信号が入力される。そして、ポートＰは、入力されたＤＬストリーム信号にあて先となる子機ＲＵ１～ＲＵ３の識別情報を付加して、電気信号から光信号に変換（光搬送波の変調）して、これらの光信号を多重化して上記光通信回線を通じて子機ＲＵ１～ＲＵ３に伝送する。

【0037】

伝送部１１０は、各通信事業者Ａ社、Ｂ社、Ｃ社の基地局装置ｇＮＢ２に接続される通信回線（同軸ケーブル）をそれぞれ収容し、この通信回線を通じて各社の基地局装置ｇＮＢ２と通信を行うものである。具体的には、アップリンクについて伝送部１１０は、ＵＬ信号処理部１２０から入力されたＵＬ信号を対応する通信事業者の基地局装置ｇＮＢ２に伝送する。一方、ダウンリンクについて伝送部１１０は、上記通信回線を通じて各通信事業者の基地局装置ｇＮＢ２から伝送されるＤＬストリーム信号を受信し、ＤＬ信号処理部１３０に出力する。

【0038】

ＵＬ信号処理部１２０は、制御部１００の制御にしたがって、ポートＰから入力される各ビームの受信信号を通信事業者毎に加算する信号加算処理を施し、通信事業者毎に上記ＵＬ信号として伝送部１１０に出力する。

【0039】

ＤＬ信号処理部１３０は、制御部１００の制御にしたがって、伝送部１１０から入力される各通信事業者のＤＬストリーム信号を多重化してポートＰに出力する多重化処理を施す。

【0040】

制御部１００は、親機ＭＵの各部を統括して制御する制御中枢であって、ワークメモリ（図示しない）と、後述する記憶部１４０から上記ワークメモリに読み込んだ制御プログラムおよび制御データなどに基づいて処理を実行するプロセッサ（図示しない）を備え、これらにより各種制御機能を実現する。なお、制御部１００は、検出部、判定部、割当部、リソース検出部の一例である。

【0041】

具体的な制御としては、制御部１００は、子機ＲＵ１～ＲＵ３を通じた移動局ＵＥと基地局装置ｇＮＢ２との間の通信中継制御を行うものであって、ポートＰから通知される検出結果や、基地局装置ｇＮＢ２から伝送されるＤＬストリーム信号などに基づいて、子機ＲＵ１～ＲＵ３に対し、ストリームの割り当て制御や、協調ビームフォーミング制御を行う。

【0042】

ストリームの割り当て制御は、子機ＲＵ１～ＲＵ３の能力（対応できるストリーム数など）、現時点で割り当てているストリーム数などを含む子機情報や、移動局ＵＥの位置情報などを含む移動局情報を記憶および管理（更新）し、この子機情報や移動局情報に基づく総合的な判断を行い、子機ＲＵ１～ＲＵ３に対してストリームの割り当てを行う。

【0043】

また協調ビームフォーミング制御は、子機ＲＵ１～ＲＵ３毎に、無線リソースの使用状況（空き状況）を管理するものであって、無線リソースの使用状況に応じて、子機ＲＵ１～ＲＵ３のカバーエリアが重なる場所に位置する移動局ＵＥに対して、複数の子機が協調してビームフォーミングを行うように制御を行う。

【0044】

より具体的には、例えば、子機ＲＵ１のカバーエリアと子機ＲＵ２のカバーエリアが重なる場所に移動局ＵＥが位置し、かつ、両子機ＲＵ１、ＲＵ２に無線リソースの余裕がある場合には、子機ＲＵ１と子機ＲＵ２がそれぞれ移動局ＵＥに対して送信および／または受信を行うようにビームフォーミングを行う。

【0045】

一方、例えば、子機ＲＵ１のカバーエリアと子機ＲＵ２のカバーエリアが重なる場所に移動局ＵＥが位置し、かつ、子機ＲＵ１に無線リソースの余裕がない場合には、子機ＲＵ２が移動局ＵＥに対して送信および／または受信を行うようにビームフォーミングを行う。

【0046】

記憶部１４０は、制御部１００が使用する制御プログラムおよび制御データを記憶するとともに、子機ビームＩＤマップデータ１４０ａなどを記憶する。上記制御プログラムおよび上記制御データは、製造時に予めインストールされる他、工注設定時に図示しない外部インタフェースを通じてインストールや更新が行われたり、コア装置Ｃなどの５Ｇコアネットワーク５ＧＣ上のサーバと通信してインストールや更新が行われる。

【0047】

子機ビームＩＤマップデータ１４０ａは、協調ビームフォーミング制御で用いられるデータであって、当該親機ＭＵの配下にある子機ＲＵ１～ＲＵ３がそれぞれ記憶するビームＩＤマップデータ２４０ａをまとめたデータテーブルである。ビームＩＤマップデータ２４０ａの詳細については、後述する。

【0048】

具体的には、子機ビームＩＤマップデータ１４０ａは、子機ＲＵ１～ＲＵ３がそれぞれ形成可能な各ビームの方向を示す座標にビームＩＤを対応付けたマップ状のデータであって、このデータに含まれるビーム方向のうち、子機ＲＵ１～ＲＵ３間でカバーエリアが重なる部分（子機間でビームが重なる部分）のビーム方向については、オーバーラップエリアＯＡのビーム方向として識別するための識別情報（例えば、重畳フラグ）が付与されている。

【0049】

次に、子機ＲＵ１～ＲＵ３について、詳細に説明する。図３は、子機ＲＵｎ（ＲＵ１～ＲＵ３）の構成例を示すものである。すなわち、子機ＲＵｎは、制御部２００、通信部２１０、信号処理部２２０、無線通信部２３０、記憶部２４０を備え、アンテナＡＮｎが接続される。

【0050】

通信部２１０は、光通信回線を通じて親機ＭＵと光通信信号を送受信するものであって、収容するポートを少なくとも２つ備え、一方のポートに収容する光通信回線を通じて入力された光通信信号を増幅して、他方のポートに収容する光通信回線を通じて出力する光通信中継器としての中継機能と、光通信回線に対して光通信信号の分岐や多重化を行う分岐多重化機能と、光信号と電気信号との間を相互に変換する変復調器としての変復調機能などを備える。

【0051】

なお、変復調器としては、光通信回線を通じて光信号を受信し、光／電変換して電気的な通信信号（ＤＬストリーム信号）を得る光／電変換機能と、後述する信号処理部２２０から入力された電気的な通信信号（ＵＬストリーム信号）を光通信信号に電／光変換して、光通信回線を通じて送信する電／光変換機能を備える。

【0052】

信号処理部２２０は、基地局装置ｇＮＢ２と所定の通信プロトコルにしたがって通信を行うものである。当該システムの下り方向（基地局装置から子機へ）については、通信部２１０にて得られた通信信号を復調および復号して、宛先を識別する識別情報に基づいて、当該子機ＲＵｎ宛てのＤＬストリーム信号を検出し、制御部２００に出力する。

【0053】

一方、当該システムの上り方向については、制御部２００から与えられた基地局装置ｇＮＢ２宛ての信号を搬送波の変調に用いてＵＬストリーム信号を生成し、通信部２１０に出力する。なお、ＵＬストリーム信号には、送信元（子機ＲＵ１～ＲＵ３のいずれか）の識別情報が信号処理部２２０もしくは制御部２００によって付加される。

【0054】

無線通信部２３０は、アンテナＡＮｎを通じて、移動局ＵＥと無線通信を行うものであって、無線アクセス方式としては、５Ｇに準拠した方式を採用する。このため、移動局ＵＥは、分散アンテナシステムＤＡＳを通じて通信を行う場合でも、図１に示したアンテナＡＮを通じて基地局装置ｇＮＢ１と通信する場合と同じ無線アクセス方式により無線通信を行うことができる。

【0055】

また無線通信部２３０は、制御部２００の指示にしたがって、アンテナＡＮｎ上の多数のアンテナ素子における信号（送信ＲＦ信号および／または受信ＲＦ信号）の位相を制御するマッシブMIMOによってビームフォーミングを行う。

【0056】

そしてまた無線通信部２３０は、移動局ＵＥからの受信信号強度（例えば、ＲＳＳＩ）を計測し、この計測結果を移動局ＵＥの識別情報に対応付けて、制御部２００に通知する。また、通信事業者毎に、使用する周波数帯域が異なるため、上記周波数帯域毎、すなわち、通信事業者別に受信信号強度を検出して、検出結果を制御部２００に通知する。

【0057】

無線通信部２３０における通信事業者別の受信信号強度は、例えば図４に示すような構成で検出することができる、図４では、無線信号の送受信や変復調に関わる構成については省略し、上述したような通信事業者別に受信信号強度を検出するための構成を示している。

【0058】

この検出のための構成として無線通信部２３０は、信号制御部２３１と、出力スイッチ（ＳＷ）２３２と、下り用ハイブリッド回路２３３と、送信用増幅器２３４と、サーキュレータ２３５と、受信用増幅器２３６と、上り用ハイブリッド回路２３７と、バンドパスフィルタ２３８と、ＲＳＳＩ検出部２３９とを備える。

【0059】

信号制御部２３１は、ダウンリンクの無線周波の信号を各通信事業者が利用する周波数帯域ごとに分けて出力スイッチ２３２に出力する。出力スイッチ２３２は、通信事業者毎の出力スイッチを備え、信号制御部２３１によって出力スイッチのＯＮ／ＯＦＦが制御され、これにより、各通信事業者（の周波数帯域）毎に、信号を選択的に出力することができる。

【0060】

下り用ハイブリッド回路２３３は、出力スイッチ２３２から入力された信号を１つの無線周波の信号に合成し、送信用増幅器２３４に出力する。

【0061】

送信用増幅器２３４は、下り用ハイブリッド回路２３３から入力された無線周波の信号を高周波増幅し、サーキュレータ２３５を関してアンテナＡＮｎに出力する。アンテナＡＮｎからは、上記信号が空間に放射され、移動局ＵＥに向けて送信される。

【0062】

一方、移動局ＵＥから送信された無線信号は、アンテナＡＮｎで受信された後、サーキュレータ２３５を介して受信用増幅器２３６に出力される。受信用増幅器２３６は、アンテナＡＮｎが移動局ＵＥから受信した無線周波の信号を高周波増幅し、上り用ハイブリッド回路２３７に出力する。

【0063】

上り用ハイブリッド回路２３７は、受信用増幅器２３６から入力された信号を、通信事業者の数だけ分配して、バンドパスフィルタ２３８に出力する。

【0064】

バンドパスフィルタ２３８は、通信事業者が利用する周波数帯域毎の帯域通過フィルタを備え、各フィルタは、それぞれ対応する通信事業者が利用する周波数帯域の信号のみを出力する。

【0065】

ＲＳＳＩ検出部２３９は、各通信事業者の周波数帯域について受信強度（ＲＳＳＩ）を検出し、検出結果を制御部２００に通知する。通知を受けた制御部２００は、信号制御部２３１に対して、信号出力を行う通信事業者を指定する通知を行い、この指定にしたがって信号制御部２３１は、指定された通信事業者の無線信号だけが出力されるように、出力スイッチ２３２をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

【0066】

再び、図３に戻って、子機ＲＵｎの構成について説明する。
制御部２００は、子機ＲＵｎの各部を統括して制御する制御中枢であって、ワークメモリ（図示しない）と、後述する記憶部２４０から上記ワークメモリに読み込んだ制御プログラムおよび制御データなどに基づいて処理を実行するプロセッサ（図示しない）を備え、これらにより各種制御機能を実現する。なお、制御部２００は、事業者検出部、停波制御部の一例である。

【0067】

具体的な制御機能として制御部２００は、当該子機ＲＵｎと無線接続される移動局ＵＥを、親機ＭＵおよび基地局装置ｇＮＢ２を介して５Ｇコアネットワーク５ＧＣに接続するための通信制御機能の他に、少なくとも、ビームフォーミング制御機能２００ａ、サーチ制御機能２００ｂ、協調制御機能２００ｃを備えるとともに、これらの機能を統合して実行する処理機能を備える。

【0068】

通信制御機能は、通信部２１０および信号処理部２２０を通じて基地局装置ｇＮＢ２から送られるダウンリンクの通信信号について、通信事業者を検出し、上記通信信号を上記通信事業者の周波数帯域で無線通信部２３０が送信を行うように制御する。

【0069】

また通信制御機能は、無線通信部２３０が移動局ＵＥから受信したアップリンクの信号について、通信事業者を検出し、上記移動局ＵＥから受信した通信信号を上記通信事業者の基地局装置ｇＮＢ２に伝送するように信号処理部２２０および通信部２１０を制御する。

【0070】

ビームフォーミング制御機能２００ａは、無線通信部２３０によるマッシブMIMOを制御し、後述するビームＩＤマップデータ２４０ａに基づいて、ビームの指向する方向や距離、ビーム幅を可変し、また、移動局ＵＥに割り当てたストリーム数などに応じて、所定のアルゴリズムにしたがったビームフォーミングを行う。

【0071】

ビームの指向する方向や距離、ビーム幅については、例えば図５に示すような制御をビームフォーミング制御機能２００ａは行う。すなわち、ビームフォーミング制御機能２００ａは、必要に応じて、ビームの幅を狭めた鋭い狭ビームＮＢと、ビームの幅を拡げた広ビームＷＢを選択的に任意の方向や距離にフォーミングすることができる。

【0072】

図５は、ビームフォーミング制御機能２００ａによってフォーミングされるビームの形成位置（方向）を示すものである。この例では、子機ＲＵｎのカバーエリアをｘ－ｙ平面に規定し、プリセットされた座標（ｘ、ｙ）に向けてビーム幅の狭い狭ビームＮＢ（ｘ、ｙ）をフォーミングするように、ビームフォーミング制御機能２００ａがビーム制御を行う。またビームフォーミング制御機能２００ａは、上記ｘ－ｙ平面の４つの各象限に向けて、ビーム幅の広い広ビームＷＢｍ（ｍは１～４のいずれか）をフォーミングするように、ビーム制御を行うことができる。

【0073】

移動局ＵＥに対するストリーム数の割り当てについては、例えば図６に示すような制御をビームフォーミング制御機能２００ａは行う。すなわち、ビームフォーミング制御機能２００ａは、例えば図６（ａ）に示すように、アンテナＡＮｎ上の多数のアンテナ素子を、４つのストリームに対応するように、４つのグループＧｒ１～Ｇｒ４に分けて、各グループごとに任意の方向に指向性を制御する。

【0074】

１つの移動局ＵＥがアンテナＡＮｎのカバーエリア内に存在し、２つのストリームを上記移動局ＵＥに割当てる場合、例えば、図６（ｂ）に示すように、グループＧｒ１によるストリームと、グループＧｒ２によるストリームを移動局ＵＥの存在する方向に指向させるビームフォーミングを行う。

【0075】

また、１つの移動局ＵＥがアンテナＡＮｎのカバーエリア内に存在し、４つのストリームを上記移動局ＵＥに割当てる場合、例えば、図６（ｃ）に示すように、グループＧｒ１～Ｇｒ４による各ストリームを移動局ＵＥの存在する方向に指向させるビームフォーミングを行う。

【0076】

サーチ制御機能２００ｂは、無線通信部２３０を制御して、移動局ＵＥが存在する方向および距離をサーチし、推定（検出）する。具体的には、無線通信部２３０によるマッシブMIMOを制御して、例えば、図７（ａ）に示すように、ビームの指向する方向を任意の範囲で２０ｍｓごとに繰り返して掃引し、この間、無線通信部２３０が逐次検出する受信信号強度を監視して、移動局ＵＥが存在する方向と距離を検出する。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した各ビームのタイミングを示したものであり、両図における濃淡の一致が方向とタイミングの対応関係を示している。

【0077】

より具体的には、サーチ制御機能２００ｂで制御部２００は、高速サーチ、低速サーチおよび追尾サーチを切り換えて、移動局ＵＥをサーチすることができる。

【0078】

高速サーチでは、例えば、図８（ａ）に示すように、ビームの指向する方向（例えば、水平方向）の可変範囲を約１２０°に設定し、図８（ｂ）に示すように２０ｍｓごとに繰り返して掃引し、この間、無線通信部２３０が逐次検出する受信信号強度を監視して、移動局ＵＥの識別情報と移動局ＵＥが存在する方向や距離を検出する。

【0079】

またこの高速サーチは、アンテナＡＮｎ上のアンテナ素子の４つのグループＧｒ１～Ｇｒ４毎に独立して実施される。各グループＧｒ１～Ｇｒ４がサーチする方位は、工注設定時に任意に作業員が設定したり、記憶部２４０に累積的に記憶させた移動局ＵＥの位置情報の統計データや学習データに基づいて、サーチ制御機能２００ｂが自ら設定したり、設定を見直す更新を行うようにしてもよい。

【0080】

低速サーチでは、例えば、図９（ａ）に示すように、ビームの指向する方向（例えば、水平方向）の可変範囲を、前述の高速サーチ時の約１２０°よりも狭い約９０°に設定し、図９（ｂ）に示すように２０ｍｓごとに繰り返して掃引し、この間、無線通信部２３０が逐次検出する受信信号強度を高速サーチと同じ頻度で監視して、移動局ＵＥの識別情報と移動局ＵＥが存在する方向や距離を、より正確に検出する。

【0081】

またこの低速サーチは、アンテナＡＮｎ上のアンテナ素子の４つのグループＧｒ１～Ｇｒ４毎に独立して実施される。各グループＧｒ１～Ｇｒ４がサーチする方位は、前述の高速サーチで検出した方向を中心に行うようにする。なお、サーチする方向の範囲を、工注設定時に作業員が限定したり、記憶部２４０に累積的に記憶させた移動局ＵＥの位置情報の統計データや学習データに基づいてサーチ制御機能２００ｂが自ら限定したり、限定の範囲を見直すようにしてもよい。

【0082】

追尾サーチでは、例えば、図１０（ａ）に示すように、ビームの指向する方向（例えば、水平方向）の可変範囲を、前述の低速サーチ時の約９０°よりも狭い、追尾可能な範囲（図１０（ａ）の例では、約４５°）に設定し、図１０（ｂ）に示すように２０ｍｓごとに繰り返して掃引し、この間、無線通信部２３０が逐次検出する受信信号強度を監視して、移動局ＵＥの識別情報と移動局ＵＥが存在する方向や距離を、いっそう正確に検出する。

【0083】

ここで、例えば、図１１（ａ）に示すように、移動局ＵＥが移動した場合、制御部２００は、各ビームの受信信号強度や、各方位の受信信号強度の大小関係やその変化が、図１１（ｂ）に示すようにわかるので、移動局ＵＥの移動方向を推定でき、この推定結果にしたがって、移動局ＵＥを追随するようにビームの指向方向を可変する。

【0084】

なお、上記追尾可能な範囲は、制御部２００が、移動局ＵＥの移動について学習したデータに基づいて、可変するようにしてもよい。また子機ＲＵｎと移動局ＵＥとの距離を受信信号強度から推定し、上記可変範囲を可変するようにしてもよい。この場合、受信信号強度が相対的に高い場合には、子機ＲＵｎと移動局ＵＥとの距離が近いと判定し、上記可変範囲を広め、一方、受信信号強度が相対的に低い場合には、子機ＲＵｎと移動局ＵＥとの距離が遠いと判定し、上記可変範囲を狭める。

【0085】

またサーチ制御機能２００ｂは、例えば図１２（ａ）に示すように、アンテナＡＮｎに対しておおむね同じ方位に、複数の移動局ＵＥ１、ＵＥ２が存在する場合でも、２つのグループＧｒ１、Ｇｒ２がそれぞれに設定された方向についてサーチすることができる。

【0086】

この場合、グループＧｒ１による移動局ＵＥ１の受信信号強度の変化は、図１２（ｂ）に示すようなものとなり、グループＧｒ２による移動局ＵＥ２の受信信号強度の変化は、図１２（ｃ）に示すようなものとなる。

【0087】

またこの場合、２つのグループＧｒ１、Ｇｒ２は、制御部２００によって互いに独立して制御されるので、例えば図１３（ａ）に示すように、グループＧｒ１が移動局ＵＥ１を追尾のための低速サーチを行っている際に、グループＧｒ２が移動局ＵＥ２を高速サーチすることができる。

【0088】

この場合、グループＧｒ１による移動局ＵＥ１の受信信号強度の変化は、図１３（ｂ）に示すようなものとなるのに対して、グループＧｒ２による移動局ＵＥ２の受信信号強度の変化は、図１３（ｃ）に示すようなものとなる。

【0089】

サーチ制御機能２００ｂは、アンテナ素子の１つのグループが２つ以上の移動局をサーチすることも可能である。具体的には、例えば図１４（ａ）に示すように、アンテナＡＮｎ上のグループＧｒ１が２つの移動局ＵＥ１、ＵＥ２をサーチする。この場合、図１４（ｂ）に示すように、受信信号強度は２つのピークが現れるため、制御部２００は、受信信号強度のピークを検出することで、移動局が存在する個数と、その方向を検出することができる。

【0090】

協調制御機能２００ｃは、親機ＭＵからの指示にしたがって、カバーエリアが重なる他の子機ＲＵｍと協調したビームフォーミングを行う制御機能である。この制御機能には、無線通信部２３０から通知される通信事業者別の受信信号強度に基づいて、無線通信部２３０が送信を行う周波数帯域を制御する機能も含まれる。詳細については、後述する。

【0091】

記憶部２４０は、制御部２００が使用する制御プログラムおよび制御データを記憶するとともに、ビームＩＤマップデータ２４０ａなどを記憶する。上記制御プログラムおよび上記制御データは、製造時に予めインストールされる他、工注設定時に図示しない外部インタフェースを通じてインストールや更新が行われたり、コア装置Ｃなどの５Ｇコアネットワーク５ＧＣ上のサーバと通信してインストールや更新が行われる。

【0092】

ビームＩＤマップデータ２４０ａは、当該子機ＲＵｎのカバーエリアを例えば図5に示したようにビームの指向方向毎に区分して、各区分に対してビームＩＤを付与したビームの指向方向のマップデータである。より具体的には、カバーエリアをｘ－ｙ平面に規定して区分し、各区分に指向する狭い狭ビームのビームＩＤをＮＢ（ｘ、ｙ）とし、各象限に指向する広い広ビームのビームＩＤをＷＢｍとして、ビームの指向方向をプリセットしたデータである。

【0093】

また子機ＲＵ１～ＲＵ３が、互いにカバーエリアの一部が重なるように配置されており、この重なった部分としてオーバーラップエリアＯＡが存在し、子機間で空間的に同じ位置にビームを指向させることが可能で、各子機ＲＵ１～ＲＵ３がそれぞれ上記ビームＩＤを設定している。

【0094】

このため、親機ＭＵが記憶部１４０に記憶する子機ビームＩＤマップデータ１４０ａは、前述したように、配下にある子機ＲＵ１～ＲＵ３の上記ビームＩＤマップデータ２４０ａをまとめたデータテーブルであるとともに、オーバーラップエリアＯＡ内のビームＩＤについては、オーバーラップエリアＯＡのビーム方向であることを示す識別情報（例えば、重畳フラグ）が付与されている。

【0095】

次に、通信中継システムの動作について説明する。
まず、子機ＲＵｎにおける子機ビームフォーム処理について説明する。図１５は、上記子機ビームフォーム処理の制御フローを説明するためのフローチャートである。

【0096】

当該通信中継システムの運用が開始されると、子機ＲＵｎにおいては、制御部２００が、いくつかの制御フローを並行して実行するが、その１つが図１５に示す制御フローである。図１５に示す制御フローは、子機ＲＵｎの動作が停止されるか、親機ＭＵなどから子機ＲＵｎに対して停止命令があるまで、繰り返し実行される。

【0097】

まず、ステップＳ１５０１において制御部２００は、サーチ制御機能２００ｂにより、無線通信部２３０を制御して、移動局ＵＥが存在する位置を推定（検出）するとともに、この移動局ＵＥの使用者がサービスに加入する通信事業者をその受信信号から検出して、ステップＳ１５０２に移行する。

【0098】

具体的には、サーチ制御機能２００ｂにより無線通信部２３０を制御して、ビームの指向方向を変化させながら受信信号強度を検出して、移動局ＵＥが存在する方向や距離をサーチし、ビームＩＤマップデータ２４０ａに基づいて、移動局ＵＥが見つかった方向や距離に対応するビームＩＤを移動局ＵＥの位置として検出する。

【0099】

ステップＳ１５０２において制御部２００は、当該子機ＲＵｎのカバーエリア内に存在する移動局ＵＥがサービスに加入する通信事業者を検出し、ステップＳ１５０３に移行する。

【0100】

具体的には、協調制御機能２００ｃにより無線通信部２３０を制御して、各通信事業者の周波数帯域について受信信号強度を検出する。そして、この検出結果が閾値以上となる周波数帯域については、利用者（移動局ＵＥ）がいる通信事業者と判定し、一方、閾値未満の場合には、利用者がいないと通信事業者と判定する。

【0101】

なお、ステップＳ１５０２における通信事業者の検出は、ステップＳ１５０１で検出した移動局ＵＥに基づいて、行うようにしてもよい。すなわち、ステップＳ１５０１で検出した移動局ＵＥから受信した信号に基づいて、この移動局ＵＥが加入するサービスの通信事業者を特定するようにしてもよい。

【0102】

ステップＳ１５０３において制御部２００は、協調制御機能２００ｃにより、ステップＳ１５０２の検出結果に基づいて、当該子機ＲＵｎが中継し得る通信事業者のうち、当該子機ＲＵｎのカバーエリア内に利用者がいない通信事業者があるか否かを判定する。

【0103】

ここで、利用者がいない通信事業者がある場合には、ステップＳ１５０４に移行し、一方、利用者がいない通信事業者がない場合（すべての通信事業者の利用者がいる場合）には、ステップＳ１５０５に移行する。

【0104】

ステップＳ１５０４において制御部２００は、協調制御機能２００ｃにより、利用者がいる通信事業者についてのみ、ダウンリンクの無線信号が送信されるように無線通信部２３０を制御し、ステップＳ１５０５に移行する。

【0105】

より具体的には、協調制御機能２００ｃにより、利用者がいる通信事業者を無線通信部２３０内の信号制御部２３１に通知する。これにより信号制御部２３１は、通知された通信事業者に対応する周波数帯域の無線信号のみを下り用ハイブリッド回路２３３に出力するように、出力スイッチ２３２内のスイッチをＯＮ制御にする。このため、制御部２００から通知されなかった通信事業者に対応する周波数帯域の無線信号については停波されることになる。

【0106】

ステップＳ１５０５において制御部２００は、協調制御機能２００ｃにより、ステップＳ１５０１で検出した移動局ＵＥの位置（ビームＩＤ）と、この移動局ＵＥが加入するサービスの通信事業者の識別情報（事業者ＩＤ）を親機ＭＵに報告し、ステップＳ１５０６に移行する。

【0107】

ステップＳ１５０６において制御部２００は、協調制御機能２００ｃにより、親機ＭＵからビームフォーミングに関する指示を受信し、ステップＳ１５０７に移行する。この指示は、ステップＳ１５０５で親機ＭＵに報告した情報に基づいて行われ得るもので、ビームＩＤや事業者ＩＤが含まれる。

【0108】

ステップＳ１５０７において制御部２００は、ビームフォーミング制御機能２００ａにより、ステップＳ１５０６で受信した指示（ビームＩＤや事業者ＩＤ）にしたがった方向と距離、通信事業者の周波数帯域に対してビームフォーミングを行うように、無線通信部２３０を制御し、ステップＳ１５０１に移行する。

【0109】

すなわち、以上のような子機ビームフォーム処理によれば、例えば図１６に示すように、子機ＲＵ１～ＲＵ３の各カバーエリアにおいて、それぞれ異なる通信事業者のユーザの移動局ＵＥ１～ＵＥ３が存在する場合に、各子機ＲＵ１～ＲＵ３は、利用者がいる通信事業者の周波数帯域についてのみ無線信号の送信を行う。

【0110】

このため、システムとしては、各子機ＲＵ１～ＲＵ３における消費電力の節約を行うことができ、また移動局ＵＥにとっては、他の無線信号の影響が抑制されて通信品質の向上が期待できる。特に、子機ＲＵ１～ＲＵ３間でカバーエリアが重なる位置や、子機同士が近接する場合などにおいては、従前と比べていっそうの通信品質の向上が期待できる。

【0111】

次に、親機ＭＵにおける親機ビームフォーム処理について説明する。図１７は、上記親機ビームフォーム処理の制御フローを説明するためのフローチャートである。

【0112】

当該通信中継システムの運用が開始されると、親機ＭＵにおいては、制御部１００が、いくつかの制御フローを並行して実行するが、その１つが図１７に示す制御フローである。図１７に示す制御フローは、親機ＭＵの動作が停止されるか、コア装置Ｃなどから親機ＭＵに対して停止命令があるまで、繰り返し実行される。

【0113】

まず、ステップＳ１７０１において制御部１００は、子機ＲＵｎからステップＳ１５０５の報告、すなわち、子機ＲＵｎのカバーエリアにおける移動局ＵＥの位置（ビームＩＤ）と通信事業者の識別情報（事業者ＩＤ）についての報告を受信し、ステップＳ１７０２に移行する。

【0114】

ステップＳ１７０２において制御部１００は、子機ビームＩＤマップデータ１４０ａに基づいて、ステップＳ１７０１で受信した移動局ＵＥの位置（ビームＩＤ）が、他の子機のカバーエリアに含まれるか否か、すなわち上記ビームＩＤに基づく移動局ＵＥの位置が、他の子機のカバーエリアと重なる位置（オーバーラップエリアＯＡ）であるか否かを分析（判定）し、ステップＳ１７０３に移行する。なお、上記ビームＩＤに重畳フラグが付与されているか否かで判定できる。

【0115】

ステップＳ１７０３において制御部１００は、ステップＳ１７０２の分析結果、オーバーラップエリアＯＡに移動局ＵＥが存在する場合に、当該子機ＲＵｎと上記他の子機のそれぞれについて、ステップＳ１７０１で報告を受けた通信事業者の無線リソースの空き状況（例えば、空いている数）を検出して、余裕があるか否かを分析（あるいは判定）し、ステップＳ１７０４に移行する。

【0116】

なお、ここでいう無線リソースとは、ＯＦＤＭ通信におけるリソースブロックや、子機ＲＵｎによって形成可能なビームの数、ビームを形成するためのアンテナ素子などが考えられる。またここでは、無線リソースとして説明したが、より広義に、通信リソースであってもよい。この通信リソースには、上述した無線リソースだけでなく、親機ＭＵとの間の光通信回線を用いた通信に関わるリソースも含まれ、すなわち、通信リソースの定義については、通信分野の当業者にとって理解される範囲を含む。

【0117】

ステップＳ１７０４において制御部１００は、ステップＳ１７０３の分析結果に基づき、当該子機ＲＵｎと上記他の子機のそれぞれに無線リソースの余裕がある場合には、オーバーラップエリアＯＡに存在する移動局ＵＥに対して、当該子機ＲＵｎと上記他の子機がそれぞれ上記位置にビームを指向させることと無線リソースを割り当てることを含む指示を生成し、ステップＳ１７０５に移行する。

【0118】

一方、当該子機ＲＵｎと上記他の子機のうち、いずれかに無線リソースの余裕がない場合には、当該子機ＲＵｎと上記他の子機のうち、無線リソースに余裕のある少なくとも１つの子機がオーバーラップエリアＯＡにビームを指向させることと無線リソースを割り当てることを含む指示を生成し、ステップＳ１７０５に移行する。

【0119】

なお、複数の子機が移動局ＵＥとそれぞれ通信を行う場合、ダウンリンクについては、各子機が互いに異なるストリームを送信して伝送速度を向上させるようにしてもよいし、あるいは、各子機が互いに同じストリームを送信することで、移動局ＵＥにおける合成電力を高めて通信の安定性を向上させるようにしてもよい。これらの制御は、親機ＭＵの制御部１００によってなされる。

【0120】

ステップＳ１７０５において制御部１００は、ステップＳ１７０４で生成した指示を、対応する子機に送信し、ステップＳ１７０１に移行する。上記指示には、ビームの方向を示すためのビームＩＤと、周波数帯域を示すための通信事業者の識別情報（事業者ＩＤ）を少なくとも含む。ここで送られた指示は、前述のステップＳ１５０６などにて子機で受信される。

【0121】

すなわち、以上のような親機ビームフォーム処理によれば、例えば、図１８に示すように、子機ＲＵ１とＲＵ２のカバーエリアが重なるオーバーラップエリアＯＡに移動局ＵＥが存在する場合に、無線リソースに余裕があると、子機ＲＵ１とＲＵ２は親機ＭＵの指示にしたがって、オーバーラップエリアＯＡに存在する移動局ＵＥに対してそれぞれビームを形成して通信を行う。

【0122】

一方、図１８と同様に子機ＲＵ１とＲＵ２のカバーエリアが重なるオーバーラップエリアＯＡに移動局ＵＥが存在する場合に、無線リソースに余裕がない場合には、図１９に示すように、子機ＲＵ１とＲＵ２は親機ＭＵの指示にしたがって、一方の子機（図１９では、子機ＲＵ２）だけがオーバーラップエリアＯＡに存在する移動局ＵＥに対してビームを形成して通信を行う。

【0123】

まとめると、上記構成の通信中継システムでは、子機ＲＵ１～ＲＵ３毎に、カバーエリア内に存在する移動局ＵＥが加入する通信事業者を検出し、移動局ＵＥが存在しない通信事業者については、その周波数帯域の無線信号を送信しないようにしている。

【0124】

したがって、上記構成の通信中継システムによれば、不要な無線信号を子機ＲＵｎが送信しないため、システムとしての消費電力を抑制できるとともに、他の通信事業者の移動局ＵＥや他の子機のカバーエリアに影響しうる無線信号の送信が抑制され、通信品質の向上が期待できる。

【0125】

また上記構成の通信中継システムでは、複数の子機間でカバーエリアが重なるオーバーラップエリアＯＡに移動局ＵＥが存在する場合には、親機ＭＵの制御の元、複数の子機間で協調した通信のためのリソース割り当てを行うことができる。このため、カバーエリアの改善やキャパシティの向上が期待できる。

【0126】

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【0127】

例えば、上記実施形態では、利用者がいない通信事業者の周波数帯域に無線信号を送信しないようにするための判断を子機ＲＵｎが行う場合を例に挙げて説明したが、親機ＭＵの制御部１００が判断するようにしてもよい。すなわち、親機ＭＵの制御部が、事業者検出部、停波制御部として機能してもよい。

【0128】

その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0129】

５ＧＣ…Ｇコアネットワーク、１００…制御部、１１０…伝送部、１２０…ＵＬ信号処理部、１３０…ＤＬ信号処理部、１４０…記憶部、１４０ａ…子機ビームＩＤマップデータ、２００…制御部、２００ａ…ビームフォーミング制御機能、２００ｂ…サーチ制御機能、２００ｃ…協調制御機能、２１０…通信部、２２０…信号処理部、２３０…無線通信部、２３１…信号制御部、２３２…出力スイッチ、２３３…下り用ハイブリッド回路、２３４…送信用増幅器、２３５…サーキュレータ、２３６…受信用増幅器、２３７…上り用ハイブリッド回路、２３８…バンドパスフィルタ、２３９…ＲＳＳＩ検出部、２４０…記憶部、２４０ａ…ビームＩＤマップデータ、ＡＮ…アンテナ装置、ＡＮ１～ＡＮ３…アンテナ、ＥＮ…外部の電話網、Ｇｒ１～Ｇｒ４…グループ、Ｇｒ１…グループ、Ｇｒ２…グループ、ＩＮ…インターネット、ＭＵ…親機、ＮＲ…無線アクセスネットワーク、Ｐ…ポート、ＲＵ１～ＲＵ３…子機、ＵＥ１～ＵＥ３…移動局、ｇＮＢ１，ｇＮＢ２…基地局装置。

【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】