JP7768917B2 - 通信システム、通信制御方法、及び通信制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、通信システム、通信方法、及び通信制御装置に関する。

３ＧＰＰ（登録商標）において、セルのカバレッジエリアの拡大を目的とした中継手法としては、再生中継がある（例えば、非特許文献１）。また、遅延の少ない中継技術として、中継局では復調及び復号は行わない非再生中継がある（例えば、非特許文献２）。

3GPP （登録商標）TS 38.174 V17.0.0(2022-03) 3GPP （登録商標）TS 38.106 V17.0.0(2022-03)

本開示は、非再生中継を行う中継局の電力消費量の低減を図ることのできる通信システム、通信方法、及び通信制御装置を提供することを目的とする。

本開示の態様の一つは、複数の中継局の中から、端末局から基地局への上り通信の中継に使用する中継局を選定する処理を行う通信制御装置を含み、前記通信制御装置は、前記複数の中継局のうちの前記中継に利用可能な１又は２以上の中継局から消費電力について配慮する中継局が除外された残りの中継局から、前記中継に使用する中継局を選定する
通信システムである。

また、本開示の態様の一つは、複数の中継局の中から、端末局から基地局への上り通信の中継に使用する中継局を選定する処理を行う通信制御装置が、前記複数の中継局のうちの前記中継に利用可能な１又は２以上の中継局から消費電力について配慮する中継局が除外された残りの中継局から、前記中継に使用する中継局を選定することを含む通信制御方法である。

本開示の態様の一つは、複数の中継局の中から、端末局から基地局への上り通信の中継に使用する中継局を選定する処理を行う通信制御装置であって、前記複数の中継局のうちの前記中継に利用可能な１又は２以上の中継局から消費電力について配慮する中継局が除外された残りの中継局から、前記中継に使用する中継局を選定する通信制御装置である。

本開示は、上記した通信システムを構成する基地局、中継局、及び端末局、プログラム、プログラムを記憶した一時記憶可能な記憶媒体などを含むことができる。

本開示によれば、非再生中継を行う中継局の電力消費量の低減を図ることができる。

図１は、実施形態に係る通信システムの第１の構成例を示す図である。 図２は、実施形態に係る通信システムの第２の構成例を示す図である。 図３は、通信システムにおける処理の概要説明図である。 図４は、制御装置の構成例を示す図である。 図５は、中継局の構成例を示す図である。 図６は、中継経路の構成例を示す図である。 図７は、基地局及び中継局における処理例を示すフローチャートである。 図８は、中継局の選定処理の例を示すフローチャートである。 図９は、中継局の選定処理の例を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて、実施形態に係る通信システムについて説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本開示は実施形態の構成に限定されない。なお、実施形態では、５Ｇ（第５世代移動通信システム）の通信システムを例示するが、本開示に係る送信局、中継局及び受信局の構成は、５Ｇ以外の通信システムに適用することが可能である。

図１は、通信システムの第１の構成例を示す図である。図１において、第１の構成例に係る通信システム１００Ａは、制御装置１と、基地局２と、複数の中継局３と、複数の端末局４とを有する。基地局２は、２つ以上あってもよく、中継局３及び端末局４の数は２以上の適宜の数を採用できる。

制御装置１は、基地局２が接続されるネットワーク（例えばコアネットワーク（５ＧＣ））上の装置である。ただし、制御装置１がコアネットワーク自体であるか、またはコアネットワークに含まれるシステムであると考えることもできる。コアネットワークは、例えば、光ファイバ網を含む。制御装置１は、基地局２、中継局３、及び端末局４を制御し、端末局４に通信サービスを提供する。

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又は２以上のアンテナ（図１では１本のアンテナを例示）と、アンテナに対応する無線機２１と、制御回路２２とを有する。制御回路２２は、例えば、プロセッサとメモリを有する。プロセッサは、メモリに記憶されたコンピュータプログラムの実行によって、制御装置１（基地局２）との通信、及び、中継局３及び端末局４との無線通信を制御する。

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

中継局３は、基地局２と同様、１又は２以上のアンテナ３３（図１では、複数本のアンテナ３３を例示）と、アンテナ３３に対応する無線機３１と、制御回路（コントローラ）３２とを有する。なお、中継局３の制御回路３２が制御に関する情報を受信するため、中継局３は、中継用回線（アンテナ３３）とは独立したアンテナ３４を有していてもよい。

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

端末局４は、無線信号の受信に使用する１又は２以上のアンテナ４３（図１では１本のアンテナ４３を例示）と、当該アンテナに接続される無線機４１と、制御回路４２とを有
する。例えば、セル内の移動局が基地局２に無線アクセスネットワークへの接続を要求し、接続されることで、当該移動局が端末局４として動作する。セル内の移動局は、基地局２に直接無線アクセスネットワークへの接続を要求してもよい。または、セル内の移動局は、セル内で中継局３として動作する装置を介して基地局２に無線アクセスネットワークへの接続を要求してもよい。端末局４は、１以上の中継局３のいずれかを介してまたは１以上の中継局３のいずれをも介さずに基地局２と通信可能な局ということができる。

図２は、通信システムの第２の構成例を示す図である。通信システムとして、図２に示すような第２の構成例に係る通信システム１００Ｂが適用されてもよい。通信システム１００Ｂは、図１の通信システム１００Ａと比較において、以下の点で異なる。すなわち、通信システム１００Ｂにおける基地局２は、制御回路２Ａと、１以上の無線局２Ｂと有する。

制御回路２Ａは、通信システム１００における制御回路２２に相当し、各無線局２Ｂの動作を制御する。無線局２Ｂは、アンテナ２３に対応する無線機２１を有する。制御回路２Ａと無線局２Ｂの無線機２１とは、例えば、光ファイバ又は無線ネットワークで接続される。制御回路２Ａと各無線局２Ｂとを接続する光ファイバのトポロジは、特定のトポロジに限定されない。例えば、光ファイバのトポロジは、ノード間の一対一の接続、制御回路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、制御回路２Ａと無線局２Ｂの無線機２１Ｂとの間を無線ネットワークで接続する場合に、採用される無線ネットワークの規格及び、プロトコルは特定のものに限定されない。

制御回路２Ａ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、メモリに記憶されたコンピュータプログラムの実行により、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２Ａは、無線局２Ｂの無線機２１Ｂを介して、中継局３及び端末局４との無線通信を制御する。中継局３及び端末局４の構成は、通信システム１００Ａと同じであるので重ねての説明は省略する。以下、通信システム１００Ａと通信システム１００Ｂとを区別しない場合は通信システム１００と表記する。

通信システム１００は、５Ｇ網であり、前提として、以下の構成が採用されている。基本通信単位は１０ミリ秒の「フレーム」で、例えば、これが１ミリ秒長の「サブフレーム」に分割され、サブフレームは更に０．５ミリ秒の「スロット」に、そしてスロットは１４の「シンボル」単位に分割される。各シンボルの間にはサイクリックプレフィクス(cyclic prefix, CP)が挿入される。例えば、１スロット＝１４シンボル×１２本(１８０ｋＨｚ)のサブキャリアがリソースブロック(ＲＢ)と定義される。リソースブロックが通信の
基本単位となる。５Ｇ網では、ベースバンド信号のディジタル変調方式に直交周波数分割多重方式（orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM）が適用されている。データのベースバンド信号は、ディジタル変調によって、リソースブロックをなすサブキャリアに乗せられる。

端末局４が上り回線及び下り回線の通信に用いる各リソースブロックは、制御装置１、又は基地局２の制御回路２２（制御回路２Ａ）によって端末局４Ａ及び端末局４Ａに割り当てられる。非再生中継に用いるリソースブロックも、制御装置１、又は基地局２の制御回路２２（制御回路２Ａ）によって、中継局３及び端末局４に割り当てられる。

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

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

なお、上り回線は、端末局４から基地局２への方向のリンクである。下り回線は、基地局２から端末局４への方向のリンクである。以下の説明は、下り回線で非再生中継が行われる場合を例示する。すなわち、基地局２及び無線局２Ｂの夫々が「送信局」に相当し、端末局４が「受信局」に相当する。また、制御装置１、基地局２の制御回路２２、及び制御回路２Ａの夫々は「情報処理装置」又は「通信制御装置」の一例である。なお、実施形態において中継局３が行う非再生中継が、上り回線の通信に適用されてもよい。以下の説明では、通信システムの一例として、通信システム１００Ａについて説明する。

図３は、通信システムにおける処理の概要説明図である。図３において、複数の端末局４の例として、端末局４ａ～４ｃがある。また、複数の中継局３の例として、中継局３ａ及び３ｂがある。上り通信において、端末局４ａ～４ｃの夫々は、お互いの信号が干渉しないように、異なる周波数を用いた信号ｓ１～ｓ３を上り回線に無線送信することができる。中継局３ａ及び３ｂの夫々は、端末局４ａ～４ｃからの信号ｓ１、ｓ２及びｓ３を受信し、これらの信号ｓ１、ｓ２及びｓ３を重畳した信号を上り回線（基地局２向け）に送信することができる。

ここで、中継局３ａは商用電源を用いて駆動しており、その稼働時間に制限はない。これに対し、中継局３ｂは、バッテリ５を用いて稼働しており、その稼働時間には制限がある。このような中継局３ｂが常に非再生中継を行ってしまうと、バッテリ５の消費が大きく、稼働時間が短くなってしまう問題が考えられる。本実施形態では、このような問題を解決し得る通信システム１００について説明する。

実施形態に係る通信システム１００では、中継局３の選定において、非再生中継の特徴である複数端末局からの信号を同時に中継できる点を活かし、バッテリ駆動など、消費電力に配慮が必要な中継局３の利用をできるだけ回避する。また、通信システム１００では、中継局３における中継信号の増幅率（利得：受信信号電力と送信信号電力の比）も可能な限り低減することで、電力消費量の低減を図る。これによって、バッテリ駆動のような電源が十分に確保できない中継局３ｂも含めて、低遅延通信のカバレッジ拡大を提供可能となる。

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。

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。

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

また、上述した基地局２の制御回路２２、制御回路２Ａ、中継局３の制御回路３２、端末局４の制御回路４２は、上述したＣＰＵ１１，主記憶装置１２及び外部記憶装置１３を備える装置として構成され、ＣＰＵ１１がプログラムを実行することによって所定の処理を行う。

図５は、中継局３の構成例を示す図である。図６において、中継局３は、アンテナ３３と、アンテナ３３に対応する無線機３１と、制御回路（コントローラ）３２とを備えている。図６には、１本のアンテナ３３を有する中継局３が例示されているが、中継局３は、２以上のアンテナを有していてもよい。この場合、無線機３１は、アンテナ３３ごとに具備される。

無線機３１は、同じ構成を有している。すなわち、無線機３１は、送信機３１１と受信機３１２とベースバンド回路３１３を有する。送信機３１１と受信機３１２とはサーキュレータ３１４を介してアンテナ３３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３３とが接続される。アンテナ３３で受信された受信信号は、サーキュレータ３１４の１つ目のポートに入力され、２つ目のポートから受信機３１２に伝達される。送信機３１１からの送信信号は、サーキュレータ３１４の例えば３つ目のポートに入力され、１つ目のポートからアンテナ３３に伝達される。

ここで、送信信号と受信信号の電力差は例えば約１００ｄＢほどである。一方、サーキュレータ３１４のアイソレーションは３０ｄＢ程度であり、送信信号の一部は受信信号と互いに干渉し合う。無線機３１における送信信号の一部と受信信号との干渉は、自己干渉（Self Interference）と呼ばれる。自己干渉は、受信機３１２内のRadio Frequency（ＲＦ）アナログフィルタとベースバンド回路３１３に含まれるＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタに所定の重みを設定することで抑制可能である。

受信機３１２は、サーキュレータ３１４を介してアンテナ３３から受信信号（例えば、基地局２からの無線信号（第１の無線信号））を受ける。受信機３１２は、直交検波回路とアナログデジタル（ＡＤ）コンバータを有する。受信機３１２は、直交検波により受信信号をダウンコンバートし、さらにＡＤコンバータによりデジタルデータに変換してベー
スバンド信号を得る。受信機３１２は、得られたベースバンド信号をベースバンド回路３１３に入力する。

ベースバンド回路３１３は、ＦＩＲフィルタを含む。ＦＩＲフィルタに対する重みの設定により、ＦＩＲフィルタは、受信機３１２から入力されるベースバンド信号に混入し、自己干渉している送信信号を抑圧又は除去する自己干渉除去回路として動作する。ベースバンド回路３１３からの出力信号は送信機３１１に入力され、送信先向けの無線信号に変換され、アンテナ３３から放射される。送信先は、上り回線であれば基地局２であり、下り回線であれば端末局４である。

図６は、通信システム１００における中継経路の構成例を示す図である。図６では、複数の端末局４として、複数の端末局ｋ（ｋ＝１～４）がある。また、複数の端末局ｋからの信号を基地局２へ中継する中継局３の候補として、複数の中継局ｊ（ｊ＝１～４）がある。端末局４の数は１以上の数を選択できる。また、中継局３の候補の数は２以上の数を選択可能である。

端末局４から中継局３へ送信される信号の伝搬路（チャネル行列）は、Ｈ＿（ｊ，ｋ）＾ＵＥ→Ｒで表現される。また、中継局３から基地局２へ送信される信号の伝搬路（チャネル行列）は、Ｈ＿（ｊ）＾Ｒ→ＢＳで表現される。基地局２（又は制御装置１）は、中継局３の候補の中から、端末局kからの信号を受信する１又は２以上の中継局３を選定す
る。中継局３の選定は、中継局の電源（バッテリ駆動か否か）などを考慮してなされる。

図７は、基地局２及び中継局３（中継局ｊ＝１～ｎ（ｎは２以上の自然数））の処理例を示すフローチャートである。図７に示す基地局２の処理は、制御回路２Ａ又は制御装置１が行ってもよい。

基地局２は、候補の中継局ｊの夫々に受信信号電力の計測を指示する（ステップＳ０１）。指示を受信した中継局ｊは、基地局２からの指示に基づき、端末局ｋが基地局２へ送信する制御チャネル等のリファレンス信号を受信して、受信信号電力ｐ＿（ｊ，ｋ）＾ＲＸを計測する（ステップＳ００１）。また、中継局ｊは、残留する自己干渉電力Ｉ＿（ｊ）及び中継局ｊの雑音フロアＮjを取得する。自己干渉電力及び雑音フロアは事前に取得
されていてもよい。

中継局ｊは、受信信号電力、自己干渉電力及び雑音フロアの計測結果（計測値）を含む通知（メッセージ）を基地局２へ送信する（ステップＳ００２）。このとき、中継局ｊは、バッテリ駆動である場合など、消費電力低減の要望（消費電力についての配慮の要望）がある場合には、当該要望を通知に含めることができる。また、中継局ｊは、要望に加えて、又は要望の代わりに、中継局ｊのバッテリ残量を示す情報を通知に含めてもよい。

中継局ｊは、基地局２への通知の送信信号を用いて、自己干渉抑圧処理におけるフィルタ（ＦＩＲフィルタ）の設定を行う（ステップＳ００３）。

基地局２は、中継局ｊからの通知を受信する（ステップＳ０２）。また、基地局２は、中継局ｊからの通知に使用するリファレンス信号を用いて、基地局・中継局間の伝搬損失Ｌ＿（ｊ＾Ｒ→ＢＳ）を計測する（ステップＳ０３）。

基地局２、中継局ｊから通知された計測値と基地局・中継局間の伝搬損失から、基地局におけるＳＩＮＲ(Signal-to-Noise Ratio)であるΓ＿（ｊ，ｋ）＾Ｒ→ＢＳの定義（式
１）に基づき、中継局ｊで必要となる所望利得Ｇ＿（ｊ，ｋ）＾Ｒを計算する（式２）。所望利得Ｇ＿（ｊ，ｋ）＾Ｒは、式１に示すように、通信で使用するＭＣＳ（Modulation
and Coding Scheme）で規定される所望ＳＩＮＲであるΓ＿（ｋ）＾ＲＥＱと所望マージンＭ（通常は２～４）とを用いて計算される。また、基地局２は、式３を用いて、端末局・中継局間のＳＩＮＲであるΓ＿（ｊ．ｋ）＾ＵＥ→Ｒを計算する。

基地局２は、上り通信に用いる中継局の選定を行う（ステップＳ０５）。図８は、中継局ｊの選定処理の例（第１の例）を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１では、基地局２は、インデックスｋ´の値をｋ´＝１に設定する（ｋ´＝１のインデックスを有する端末局ｋを特定する）。インデックスｋ´は、所望ＳＩＮＲが高い順（降順）で端末局ｋを並べた場合に端末局ｋの夫々に付与されるインデックス番号である。

ステップＳ１０２では、基地局２は、端末局ｋ´が利用可能な中継局は複数か否かを判定する。中継局が複数であると判定される場合には処理がステップＳ１０３に進み、そうでない場合には、処理がステップＳ１０９に進む。本実施形態では、一例として、「利用可能な中継局」は、端末局・中継局間のＳＩＮＲ＝Γ＿（ｊ，ｋ）＾ＵＥ→Ｒがマージンを加えた所望ＳＩＮＲ＝ＭΓ＿（ｋ）＾ＲＥＱ以上であり、且つ所望利得Ｇ＿（ｊ，ｋ）＾Ｒが中継局ｊに適用可能な最大利得以下である中継局ｊである。

ステップＳ１０３では、基地局２は、利用可能な中継局のうち消費電力について配慮すべき中継局ｊはあるか否かを判定する。ステップＳ１０３において、配慮すべき中継局ｊがあると判定される場合には、処理がステップＳ１０４に進み、そうでない場合には、処理がステップＳ１０５に進む。消費電力について配慮すべき中継局ｊは、例えば、以下の中継局である。
・消費電力についての配慮の要望を受信した中継局ｊ
・通知されたバッテリ残量が基地局２が有する閾値を下回る中継局ｊ

ステップＳ１０４では、基地局２は、配慮すべき中継局ｊとされた中継局ｊを使用候補から削除（除外）する。

ステップＳ１０５では、基地局２は、候補の中ですでに他の端末局ｋに使用されている
中継局ｊがあるか否かを判定する。当該判定は、中継局ｊの夫々に対する端末局ｋの割り当て状況を示す情報（主記憶装置１２又は外部記憶装置１３に記憶されている）を用いて行うことができる。条件（他の端末局ｋに使用中）を満たす中継局ｊがあると判定される場合には、処理がステップＳ１０６に進み、そうでない場合には、処理がステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０６では、基地局２は、規範Ａによって選択された中継局ｊを使用する中継局として追加する。規範Ａは以下の通りである。
(１)ステップＳ１０５の条件を満たす中継局ｊが１局のみの場合、その中継局ｊが選定される。
(２)ステップＳ１０５の条件を満たす中継局ｊが複数ある場合、所望利得がＧ＿（ｊ，ｋ´）＾Ｒよりも大きく、且つ最も近い値となる中継局ｊが選定される。すなわち、現在のｋ´以外の端末局ｋの中継に使用されている各中継局ｊについて計算された所望利得Ｇ＿（ｊ，ｋ）＾Ｒ（第２の利得に相当）の値がＧ＿（ｊ，ｋ´）＾Ｒ（第１の利得に相当）の値と比較され、Ｇ＿（ｊ，ｋ´）＾Ｒよりも大きく、且つＧ＿（ｊ，ｋ´）＾Ｒに最も近い所望利得Ｇ＿（ｊ，ｋ）＾Ｒを有する中継局ｊが選定される。換言すれば、端末局ｋ´以外の端末局ｋの中継に利用されている中継局ｊにｋ´の中継を重畳させても、所望利得Ｇ＿（ｊ，ｋ´）＾Ｒを確保でき、且つ、利得が徒に大きくならない中継局ｊが選定される。中継信号の重畳により、中継局の使用数を減らすことができ、中継局の消費電力を節約することができる。

ステップＳ１０６において、規範Ａ（２）の条件を満たす中継局ｊがない場合には、以下の(３)又は(４)が実行される。
（３）中継局ｊに割り当て（設定）済みの利得値の中で、Ｇ＿（ｊ，ｋ´）＾Ｒに最も近い利得値が割り当て済みの中継局ｊを選定し、その中継局ｊの所望利得をＧ＿（ｊ，ｋ´）＾Ｒに更新（変更）する。このとき、所望利得の更新（変更）の前後における利得の差に閾値Δを設けておき、この閾値Δ以下であれば更新（変更）を許可することとしてもよい。差が閾値Δを超える中継局ｊは選定されない。中継局ｊの消費電力を抑えるためである。このようにして、端末局ｋ´の中継に要求される第１の利得（Ｇ＿（ｊ，ｋ´）＾Ｒ）と、端末局ｋ´以外の端末局ｋの中継のために中継局ｊに割り当て済みの利得とを用いて複数の端末局ｋについて中継を行う中継局ｊを選定可能とする。選定可能な中継局ｊがない場合、処理がステップＳ１０７に移行する。
（４）規範Ｂ（ステップＳ１０７）へ移行する。

ステップＳ１０７では、基地局２は、規範Ｂによって選択された中継局ｊを使用する中継局として追加する。規範Ｂは以下の通りである。
(１)ステップＳ１０５の条件を満たす中継局ｊが１局のみの場合、その中継局ｊが選定される。
(２)ステップＳ１０５の条件を満たす中継局ｊが複数ある場合には、以下の(３)又は(４)が実行される。
(３)中継局における所望利得Ｇ＿（ｊ，ｋ´）＾Ｒが最も小さい値となる中継局ｊが選定される。
(４)駆動用のバッテリ残量が最多の中継局ｊが選定される。但し、バッテリ駆動の中継局ｊと商用電源で駆動する中継局ｊとが混在している場合には、商用電源で駆動する中継局がバッテリ駆動の中継局より優先的に選定される。

ステップＳ１０８では、基地局２は、現在のｋ´の値が端末局ｋの数であるＮ＿（ＵＥ）に達したか否かを判定する。ｋ´の値がＮ＿（ＵＥ）に達したと判定される場合には、図８の処理が終了してステップＳ０６（図７）に進む。これに対し、ｋ´の値がＮ＿（ＵＥ）に達していないと判定される場合には、ｋ´の値がインクリメントされ（ステップＳ
１１０）、その後、処理がステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１０９に処理が進んだ場合には、基地局２は、利用可能な中継局ｊを使用する中継局として追加し、処理をステップＳ１０８に進める。

図９は、中継局ｊの選定処理の例（第２の例）を示すフローチャートである。第２の例は、中継局ｊの母集団から消費電力について配慮すべき中継局を初めから除いた場合の処理を示す。

第２の例では、ステップＳ１０１に続いてステップＳ１０３及びＳ１０４の処理が行われ、その後にステップＳ１０２の処理が行われる。この点を除き、処理自体は第１の処理例（図８）と同様である。

ステップＳ０６（図７）において、基地局２は、ステップＳ０５で選定された中継局ｊに対して、通知（メッセージ）を送信する。通知には、所定の端末局ｋからの上り信号の中継実施の指示と、中継に関して設定する増幅利得を含む。

基地局２によって選定された中継局ｊは、基地局からの通知を受信する（ステップＳ００４）。通知を受信した中継局ｊは、通知に含まれた情報に従って増幅利得の設定を行い、通知において指示された端末局ｋからの信号の中継処理を実施する（ステップＳ００５）。信号の中継対象の端末局ｋが複数の場合は、複数の端末局ｋからの信号を重畳した信号を中継する。

実施形態に係る通信システムは、複数の中継局３（中継局ｊ）の中から、端末局４（端末局ｋ）から基地局２への上り通信の中継に使用する中継局ｊを選定する処理を行う通信制御装置である基地局２（制御回路２２）、制御装置１、又は制御回路２Ａを含む。複数の中継局ｊのうちの中継に利用可能な１又は２以上の中継局から、消費電力について配慮する中継局が除外される。基地局２は、残りの中継局ｊから、中継に使用する中継局ｊを選定する。これによって、バッテリ駆動などの消費電力について配慮を要する中継局の消費電力を削減することができる。すなわち、非再生中継を行う中継局ｊの電力消費量を低減することができる。

基地局２は、複数の中継局ｊの夫々と端末局ｋとの間の通信品質を示す値（ＳＩＮＲ）と、中継に関して各中継局ｊに要求される利得（Ｇ＿（ｊ，ｋ´）＾Ｒ）とに基づいて、中継に利用可能な中継局ｊを抽出することができる。

消費電力について配慮する中継局ｊは、基地局２へ消費電力についての配慮の要望を送信した中継局ｊ、及び、中継局ｊの駆動に用いるバッテリ残量が閾値を下回る中継局ｊを含むことができる。

基地局２は、中継に利用可能な中継局ｊの中から、端末局ｋ´以外の端末局ｋについて既に使用されている中継局ｊである第１の中継局を、中継に使用する中継局として選定することができる。これによって、中継を行う中継局の数を減らし、消費電力の低減を図ることができる。

基地局２は、複数の第１の中継局の中から、以下の条件を満たす第１の中継局を中継に使用する中継局として選定することができる。これにより、中継局が複数の端末の中継を行う一方で、中継のための利得が徒に上昇して消費電力が大きくなるのを抑えることができる。
・端末局ｋ´の中継に関して各中継局ｊに要求される第１の利得（Ｇ＿（ｊ，ｋ´）＾Ｒ
）よりも大きい第２の利得（Ｇ＿（ｊ，ｋ）＾Ｒ）が端末局ｋ´以外の端末局ｋの中継に関して要求されている。
・また、且つ、第２の利得の値が第１の利得の値に最も近い第１の中継局を中継に使用する中継局として選定する。

基地局２は、第１の利得よりも大きい第２の利得が要求される中継局がない場合に、以下を行うことができる。すなわち、基地局２は、割り当て済みの利得の値が第１の利得の値に最も近い中継局ｊを中継に使用する中継局として選定する。このとき、基地局２は、選定した中継局ｊに要求される利得を第１の利得に変更する。これによって、選定された中継局が端末局ｋ´及び端末局ｋの中継に応じた利得で中継を行うことが可能となる。

基地局２は、中継に使用可能な１又は２以上の中継局の中に端末局ｋ´以外の端末局ｋについて既に使用されている中継局ｊがない場合には、以下を行うことができる。すなわち、基地局２は、１又は２以上の中継局の中で中継に要求される利得（Ｇ＿（ｊ，ｋ）＾Ｒ）が最も小さい中継局ｊを中継に使用する中継局として選定する。これによって、中継の消費電力を抑えることができる。

基地局２は、選定された中継局ｊに対し、中継の指示と、中継に際して適用する利得の設定指示を送ることができる。これによって、指示を受けた中継局ｊが、中継に要求される利得の設定を行い、過不足のない利得（消費電力）での中継を行うことができる。

上記の実施形態はあくまでも一例であって、本開示はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。また、本開示において説明した処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。

また、１つの装置が行うものとして説明した処理が、複数の装置によって分担して実行されてもよい。あるいは、異なる装置が行うものとして説明した処理が、１つの装置によって実行されても構わない。コンピュータシステムにおいて、各機能をどのようなハードウェア構成（サーバ構成）によって実現するかは、柔軟に変更可能である。

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。

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

Claims (13)

1. 複数の非再生中継局の中から、端末局から基地局への上り通信の非再生中継に使用する非再生中継局を選定する処理を行う通信制御装置を含み、
   前記通信制御装置は、前記複数の非再生中継局のうちの前記非再生中継に使用可能な１又は２以上の非再生中継局から、消費電力についての配慮の要望を送信した非再生中継局、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が閾値を下回る非再生中継局、又は、前記要望を送信した非再生中継局であって、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が前記閾値を下回る非再生中継局が除外された残りの非再生中継局から、前記非再生中継に使用する非再生中継局を選定し、
   前記通信制御装置は、前記複数の非再生中継局の夫々と前記端末局との間の通信品質を示す値が所定値以上であり、前記非再生中継に関して各非再生中継局に要求される利得が各非再生中継局に適用可能な最大利得以下である、前記１又は２以上の非再生中継局を抽出する
   通信システム。
2. 複数の非再生中継局の中から、端末局から基地局への上り通信の非再生中継に使用する非再生中継局を選定する処理を行う通信制御装置を含み、
   前記通信制御装置は、前記複数の非再生中継局のうちの前記非再生中継に使用可能な１又は２以上の非再生中継局から、消費電力についての配慮の要望を送信した非再生中継局、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が閾値を下回る非再生中継局、又は、前記要望を送信した非再生中継局であって、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が前記閾値を下回る非再生中継局が除外された残りの非再生中継局から、前記非再生中継に使用する非再生中継局を選定し、
   前記通信制御装置は、前記１又は２以上の非再生中継局の中から、前記端末局以外の端末局について既に使用されている非再生中継局である第１の中継局を、前記非再生中継に使用する非再生中継局として選定し、
   前記通信制御装置は、複数の前記第１の中継局の中から、前記端末局の中継に関して各非再生中継局に要求される第１の利得よりも大きい第２の利得が前記端末局以外の端末局
   の中継に関して要求されており、且つ、前記第２の利得の値が前記第１の利得の値に最も近い第１の中継局を前記非再生中継に使用する非再生中継局として選定する
   通信システム。
3. 前記通信制御装置は、前記第１の利得よりも大きい前記第２の利得が要求される非再生中継局がない場合に、割り当て済みの利得の値が前記第１の利得の値に最も近い非再生中継局を前記非再生中継に使用する非再生中継局として選定し、前記選定した非再生中継局に要求される利得を前記第１の利得に変更する
   請求項２に記載の通信システム。
4. 複数の非再生中継局の中から、端末局から基地局への上り通信の非再生中継に使用する非再生中継局を選定する処理を行う通信制御装置を含み、
   前記通信制御装置は、前記複数の非再生中継局のうちの前記非再生中継に使用可能な１又は２以上の非再生中継局から、消費電力についての配慮の要望を送信した非再生中継局、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が閾値を下回る非再生中継局、又は、前記要望を送信した非再生中継局であって、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が前記閾値を下回る非再生中継局が除外された残りの非再生中継局から、前記非再生中継に使用する非再生中継局を選定し、
   前記通信制御装置は、前記１又は２以上の非再生中継局の中に前記端末局以外の端末局について既に使用されている非再生中継局がない場合に、前記１又は２以上の非再生中継局の中で前記非再生中継に要求される利得が最も小さい非再生中継局を前記非再生中継に使用する非再生中継局として選定する
   通信システム。
5. 前記通信制御装置は、選定された非再生中継局に対し、前記非再生中継の指示と、前記非再生中継に際して適用する利得の設定指示を送る
   請求項２に記載の通信システム。
6. 通信システムを構成する複数の非再生中継局の中から、端末局から基地局への上り通信の非再生中継に使用する非再生中継局を選定する処理を行う通信制御装置が、前記複数の非再生中継局のうちの前記非再生中継に使用可能な１又は２以上の非再生中継局から、消費電力についての配慮の要望を送信した非再生中継局、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が閾値を下回る非再生中継局、又は、前記要望を送信した非再生中継局であって、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が前記閾値を下回る非再生中継局が除外された残りの非再生中継局から、前記非再生中継に使用する非再生中継局を選定し、
   前記通信制御装置は、前記複数の非再生中継局の夫々と前記端末局との間の通信品質を示す値が所定値以上であり、前記非再生中継に関して各非再生中継局に要求される利得が各非再生中継局に適用可能な最大利得以下である、前記１又は２以上の非再生中継局を抽出する
   通信制御方法。
7. 通信システムを構成する複数の非再生中継局の中から、端末局から基地局への上り通信の非再生中継に使用する非再生中継局を選定する処理を行う通信制御装置が、前記複数の非再生中継局のうちの前記非再生中継に使用可能な１又は２以上の非再生中継局から、消費電力についての配慮の要望を送信した非再生中継局、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が閾値を下回る非再生中継局、又は、前記要望を送信した非再生中継局であって、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が前記閾値を下回る非再生中継局が除外された残りの非再生中継局から、前記非再生中継に使用する非再生中継局を選定し、
   前記通信制御装置は、前記１又は２以上の非再生中継局の中から、前記端末局以外の端末局について既に使用されている非再生中継局である第１の中継局を、前記非再生中継に
   使用する非再生中継局として選定し、
   前記通信制御装置は、複数の前記第１の中継局の中から、前記端末局の中継に関して各非再生中継局に要求される第１の利得よりも大きい第２の利得が前記端末局以外の端末局の中継に関して要求されており、且つ、前記第２の利得の値が前記第１の利得の値に最も近い第１の中継局を前記非再生中継に使用する非再生中継局として選定する
   通信制御方法。
8. 前記通信制御装置は、前記第１の利得よりも大きい前記第２の利得が要求される非再生中継局がない場合に、割り当て済みの利得の値が前記第１の利得の値に最も近い非再生中継局を前記非再生中継に使用する非再生中継局として選定し、前記選定した非再生中継局に要求される利得を前記第１の利得に変更する
   請求項７記載の通信制御方法。
9. 通信システムを構成する複数の非再生中継局の中から、端末局から基地局への上り通信の非再生中継に使用する非再生中継局を選定する処理を行う通信制御装置が、前記複数の非再生中継局のうちの前記非再生中継に使用可能な１又は２以上の非再生中継局から、消費電力についての配慮の要望を送信した非再生中継局、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が閾値を下回る非再生中継局、又は、前記要望を送信した非再生中継局であって、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が前記閾値を下回る非再生中継局が除外された残りの非再生中継局から、前記非再生中継に使用する非再生中継局を選定し、
   前記通信制御装置は、前記１又は２以上の非再生中継局の中に前記端末局以外の端末局について既に使用されている非再生中継局がない場合に、前記１又は２以上の非再生中継局の中で前記非再生中継に要求される利得が最も小さい非再生中継局を前記非再生中継に使用する非再生中継局として選定する
   通信制御方法。
10. 前記通信制御装置は、選定された非再生中継局に対し、前記非再生中継の指示と、前記非再生中継に際して適用する利得の設定指示を送る
    請求項７に記載の通信制御方法。
11. 通信システムを構成する複数の非再生中継局の中から、端末局から基地局への上り通信の非再生中継に使用する非再生中継局を選定する処理を行う通信制御装置であって、
    前記複数の非再生中継局のうちの前記非再生中継に使用可能な１又は２以上の非再生中継局から、消費電力についての配慮の要望を送信した非再生中継局、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が閾値を下回る非再生中継局、又は、前記要望を送信した非再生中継局であって、非再生中継局の駆動に用いるバッテリ残量が前記閾値を下回る非再生中継局が除外された残りの非再生中継局から、前記非再生中継に使用する非再生中継局を選定するプロセッサを含み、
    前記プロセッサは、前記複数の非再生中継局の夫々と前記端末局との間の通信品質を示す値が所定値以上であり、前記非再生中継に関して各非再生中継局に要求される利得が各非再生中継局に適用可能な最大利得以下である、前記１又は２以上の非再生中継局を抽出する
    通信制御装置。
12. 複数の非再生中継局の中から、端末局から基地局への上り通信の非再生中継に使用する非再生中継局を選定する処理を行う通信制御装置であって、
    前記複数の非再生中継局のうちの前記非再生中継に使用可能な１又は２以上の非再生中継局から、消費電力についての配慮の要望を送信した非再生中継局、バッテリ残量が閾値を下回る非再生中継局、又は、前記要望を送信した非再生中継局であってバッテリ残量が前記閾値を下回る非再生中継局が除外された残りの非再生中継局から、前記非再生中継に
    使用する非再生中継局を選定するプロセッサを含み、
    前記プロセッサは、前記１又は２以上の非再生中継局の中から、前記端末局以外の端末局について既に使用されている非再生中継局である第１の中継局を、前記非再生中継に使用する非再生中継局として選定し、
    前記プロセッサは、複数の前記第１の中継局の中から、前記端末局の中継に関して各非再生中継局に要求される第１の利得よりも大きい第２の利得が前記端末局以外の端末局の中継に関して要求されており、且つ、前記第２の利得の値が前記第１の利得の値に最も近い第１の中継局を前記非再生中継に使用する非再生中継局として選定する
    通信制御装置。
13. 複数の非再生中継局の中から、端末局から基地局への上り通信の非再生中継に使用する非再生中継局を選定する処理を行う通信制御装置であって、
    前記通信制御装置は、前記複数の非再生中継局のうちの前記非再生中継に使用可能な１又は２以上の非再生中継局から、消費電力についての配慮の要望を送信した非再生中継局、バッテリ残量が閾値を下回る非再生中継局、又は、前記要望を送信した非再生中継局であってバッテリ残量が前記閾値を下回る非再生中継局が除外された残りの非再生中継局から、前記非再生中継に使用する非再生中継局を選定するプロセッサを含み、
    前記プロセッサは、前記１又は２以上の非再生中継局の中に前記端末局以外の端末局について既に使用されている非再生中継局がない場合に、前記１又は２以上の非再生中継局の中で前記非再生中継に要求される利得が最も小さい非再生中継局を前記非再生中継に使用する非再生中継局として選定する
    通信制御装置。