JP5463307B2 - 無線通信システム、及び無線通信方法 - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信システム、及び無線通信方法に関する。
５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格がある。このシステムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を用い、最大で５４Ｍｂｐｓのスループットを実現している。ただし、ここでのスループットとは、物理レイヤ上でのスループットであり、実際には、ＭＡＣ（Medium Access Control）レイヤでの伝送効率が５０〜７０％程度であるため、実際のスループットの上限値は、３０Ｍｂｐｓ程度である。
更に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、複数のアンテナを用いた空間多重を実現することが可能なＭＩＭＯ（Multiple input multiple output：多入力多出力）技術や、これまで個別に用いられていた２０ＭＨｚの周波数チャネルを２つ同時に利用して４０ＭＨｚの周波数チャネルを利用する技術や、複数のフレームを束ねて送信を行うフレームアグリゲーション、ブロックＡＣＫ信号による制御信号のオーバーヘッドの削減による効率化などの技術により高速通信の実現を目指し、最大６００Ｍｂｐｓの伝送速度を実現することが可能である。
更に、現在、規格が策定中であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、２０ＭＨｚの周波数チャネル４つを同時に利用して８０ＭＨｚの周波数チャネルとして利用する通信技術や、同一周波数チャネル、同一時刻に、複数の無線局と通信を行うＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi-User MIMO）技術により、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎより高速な無線通信の実現を目指している。
また、無線通信の需要が急速に高まっており、家庭や、駅等の場所に無線ＬＡＮのＡＰ（Access Point：アクセスポイント）が設置されている。しかし、通信セル（１台のＡＰと複数台の端末局とで構成される）が近接する環境では、近接する通信セルの信号が互いに干渉となり、良好な無線通信ができなくなるという問題があった（一般に、携帯電話や、無線ＬＡＮなどの無線通信システムでは、１つの無線基地局、若しくはアクセスポイントと複数の端末局とで構成される通信セルを無線ネットワークの最小単位とみなす）。
また、無線通信の需要の高まりは、宅内・オフィス等の場所に、ＡＰの設置の増加を引き起こしている。しかも、将来の集合住宅等の環境では、各家庭にＡＰを設置されることが予想され、近接する場所に複数のＡＰが設置されることになる。これらの問題に対して、通信セル間の干渉を各通信セルに異なる周波数チャネルや、異なる時間を割り当てることにより回避し、無線通信を行っている。
周波数チャネルにおいては、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｎ／ａｃそれぞれの無線機が存在する場合、それぞれ２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、８０ＭＨｚ、１６０ＭＨｚのいずれかの周波数チャネルを用いて動作していることになる。更に、時間においては、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）で送信を行うことで、異なる時間で通信を行うことにより干渉を回避している（非特許文献１）。
IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Par 11: Wireless LAN MAC and PHY Specifications, June 2007
しかし、近接する通信セルが増加した場合、各通信セルに割り当てる無線資源（周波数チャネルや、時間）は有限であるため、１つの通信セル当たりに割り当てられる無線資源が減少し、各通信セルの平均スループットが劣化してしまうという問題があった。例えば、近接する通信セルが複数存在する場合、近接通信セルが存在しないときの平均のスループットよりも、（１／（近接通信セル数））にまで低下する。
更に、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃの順に標準化規格が進むにつれて、通信に用いる周波数帯域幅が広くなるので、隣接するセル間で周波数帯域の重複を回避しつつ割り当てることができる周波数チャネルが少なくなる。その結果、同一周波数チャネルを用いて通信を行う近接通信セルが多くなる可能性がより高くなる。
しかも、無線ＬＡＮは、各通信セルが自律分散制御により成り立つ無線通信システムであるために、通信セルごとに最適な周波数チャネルや、最適な時間を割り当てることが困難であり、備えられている能力を発揮できないことも問題であった。これらの問題を解決するために、通信セル間で連携して最適に時間や、周波数チャネルを割り当てる検討がされているが、無線ＬＡＮにおいては、各通信セル間の通信手段が規定されていないため、現実として導入することは難しい。
同様に、通信セル間で連携して送信電力を制御する技術も検討されているが、複数の通信セルが連携して送信電力を決定することになり、実現は難しい。しかも、多くの通信セルが近接する場合には、元々の無線資源（時間、周波数チャネル）が少ないために、無線資源の割当てを最適化しても効果が少ない可能性が高い。
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、複数の通信セルが近接する状況において、通信セル間の干渉を低減させて各通信セルのスループットを向上させる無線通信システム、及び無線通信方法を提供することにある。
上記問題を解決するために、本発明は、基地局装置と、該基地局装置を介して外部のネットワークと通信をする複数の端末装置とを具備する無線通信システムであって、前記端末装置は、受信した受信信号から、前記複数の端末装置のうち自端末装置と同一の通信セルに属する他の前記端末装置であって、互いに通信できる端末装置の数を示す端末情報と、前記基地局装置及び前記端末装置が送受信に用いる周波数チャネルと同一の周波数チャネルを用いて送受信を行う通信装置であって、自端末装置と同一の通信セルに属さない前記通信装置の数、及び当該通信装置から受ける干渉に関する情報を含む干渉情報とを生成し、前記端末情報及び前記干渉情報を前記基地局装置に送信する干渉信号測定部と、前記基地局装置から受信する決定信号が自装置を示していた場合、前記基地局装置と自装置以外の端末装置との間において送受信される無線パケットを中継する信号中継部とを備え、前記基地局装置は、前記複数の端末装置から受信する前記端末情報及び前記干渉情報に基づいて、前記複数の端末装置からいずれかを中継局に選択し、選択した端末装置を示す前記決定信号を生成して前記複数の端末装置に送信する中継局選択部を備え、前記中継局に選択された端末装置は、他の端末装置から前記基地局装置に中継する複数の無線パケットに含まれるデータをまとめ、１つの無線パケットとして前記基地局装置に送信し、前記基地局装置は、送信先の異なるデータを１つの無線パケットとして前記中継局に選択された端末装置に送信することを特徴とする無線通信システムである。
また、本発明は、基地局装置と、該基地局装置を介して外部のネットワークと通信をする複数の端末装置とを具備する無線通信システムであって、前記端末装置は、受信した受信信号から、前記複数の端末装置のうち自端末装置と同一の通信セルに属する他の前記端末装置であって、互いに通信できる端末装置の数を示す端末情報と、前記基地局装置及び前記端末装置が送受信に用いる周波数チャネルと同一の周波数チャネルを用いて送受信を行う通信装置であって、自端末装置と同一の通信セルに属さない前記通信装置の数、及び当該通信装置から受ける干渉に関する情報を含む干渉情報とを生成し、前記端末情報及び前記干渉情報を前記基地局装置に送信する干渉信号測定部と、前記基地局装置から受信する決定信号が自装置を示していた場合、前記基地局装置と自装置以外の端末装置との間において送受信される無線パケットを中継する信号中継部とを備え、前記基地局装置は、前記複数の端末装置から受信する前記端末情報及び前記干渉情報に基づいて、前記複数の端末装置からいずれかを中継局に選択し、選択した端末装置を示す前記決定信号を生成して前記複数の端末装置に送信する中継局選択部を備え、前記複数の端末装置のうち少なくとも１つがＭＩＭＯ通信方式を用いて無線パケットの送受信ができる場合、前記中継局選択部は、更に、ＭＩＭＯ通信又はマルチユーザＭＩＭＯ通信ができるか否か、若しくは前記端末装置に備えられているアンテナの数に基づいて、前記中継局を選択することを特徴とする無線通信システムである。
また、本発明は、基地局装置と、該基地局装置を介して外部のネットワークと通信をする複数の端末装置とを具備する無線通信システムであって、前記端末装置は、受信した受信信号から、前記複数の端末装置のうち自端末装置と同一の通信セルに属する他の前記端末装置であって、互いに通信できる端末装置の数を示す端末情報と、前記基地局装置及び前記端末装置が送受信に用いる周波数チャネルと同一の周波数チャネルを用いて送受信を行う通信装置であって、自端末装置と同一の通信セルに属さない前記通信装置の数、及び当該通信装置から受ける干渉に関する情報を含む干渉情報とを生成し、前記端末情報及び前記干渉情報を前記基地局装置に送信する干渉信号測定部と、前記基地局装置から受信する決定信号が自装置を示していた場合、前記基地局装置と自装置以外の端末装置との間において送受信される無線パケットを中継する信号中継部とを備え、前記基地局装置は、前記複数の端末装置から受信する前記端末情報及び前記干渉情報に基づいて、前記複数の端末装置からいずれかを中継局に選択し、選択した端末装置を示す前記決定信号を生成して前記複数の端末装置に送信する中継局選択部を備え、前記複数の端末装置のうち少なくとも１つがＭＩＭＯ通信方式を用いて無線パケットの送受信ができる場合、前記中継局選択部は、更に、ＭＩＭＯ通信又はマルチユーザＭＩＭＯ通信ができるか否か、若しくは前記端末装置に備えられているアンテナの数に基づいて、前記中継局を選択することを特徴とする無線通信システムである。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記中継局選択部は、前記複数の端末装置ごとに、該端末装置から受信した前記端末情報及び前記干渉情報に基づいて、該端末装置が互いに通信できる前記端末装置の数から前記通信装置の数を減算し、最も大きい減算結果に対応する端末装置を示す前記決定信号を生成するとを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記中継局に選択された端末装置は、他の端末装置と前記基地局装置とが送受信に用いる周波数チャネルと異なる、周波数チャネル又は異なる通信方式、あるいは有線回線を通じて送受信を行うことを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記複数の端末装置のうち前記中継局に選択された端末装置と無線パケットの送受信ができない端末装置がある場合、当該端末装置は、前記基地局装置を介して無線パケットの送受信を行うことを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記中継局選択部は、更に、前記中継局に選択した端末装置が、前記基地局装置と他の端末装置との間において送受信される無線パケットの中継をやめさせる中止信号を送信することを特徴とする。
また、本発明は、基地局装置と、該基地局装置を介して外部のネットワークと通信をする複数の端末装置とを具備する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記端末装置において、受信した受信信号から、前記複数の端末装置のうち自端末装置と同一の通信セルに属する他の前記端末装置であって、互いに通信できる端末装置の数を示す端末情報と、前記基地局装置及び前記端末装置が送受信に用いる周波数チャネルと同一の周波数チャネルを用いて送受信を行う通信装置であって、自端末装置と同一の通信セルに属さない前記通信装置の数、及び当該通信装置から受ける干渉に関する情報を含む干渉情報とを生成し、前記端末情報及び前記干渉情報を前記基地局装置に送信する干渉信号測定ステップと、前記基地局装置において、前記複数の端末装置から受信する前記端末情報及び前記干渉情報に基づいて、前記複数の端末装置からいずれかを中継局に選択し、選択した端末装置を示す決定信号を生成して前記複数の端末装置に送信する中継局選択ステップと、前記端末装置において、前記基地局装置から受信する決定信号が自装置を示していた場合、前記基地局装置と自装置以外の端末装置との間において送受信される無線パケットを中継する信号中継ステップと、を有し、前記信号中継ステップには、前記中継局に選択された端末装置が、他の前記端末装置から前記基地局装置に中継する複数のパケットに含まれるデータをまとめ、１つの無線パケットとして前記基地局装置に送信するステップと、前記基地局装置が、送信先の異なるデータを１つの無線パケットとして前記中継局に選択された端末装置に送信するステップとを含むことを特徴とする無線通信方法である。
また、本発明は、基地局装置と、該基地局装置を介して外部のネットワークと通信をする複数の端末装置とを具備する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記端末装置において、受信した受信信号から、前記複数の端末装置のうち自端末装置と同一の通信セルに属する他の前記端末装置であって、互いに通信できる端末装置の数を示す端末情報と、前記基地局装置及び前記端末装置が送受信に用いる周波数チャネルと同一の周波数チャネルを用いて送受信を行う通信装置であって、自端末装置と同一の通信セルに属さない前記通信装置の数、及び当該通信装置から受ける干渉に関する情報を含む干渉情報とを生成し、前記端末情報及び前記干渉情報を前記基地局装置に送信する干渉信号測定ステップと、前記基地局装置において、前記複数の端末装置から受信する前記端末情報及び前記干渉情報に基づいて、前記複数の端末装置からいずれかを中継局に選択し、選択した端末装置を示す決定信号を生成して前記複数の端末装置に送信する中継局選択ステップと、前記端末装置において、前記基地局装置から受信する決定信号が自装置を示していた場合、前記基地局装置と自装置以外の端末装置との間において送受信される無線パケットを中継する信号中継ステップとを有し、前記中継局選択ステップでは、前記複数の端末装置のうち少なくとも１つがＭＩＭＯ通信方式を用いて無線パケットの送受信ができる場合、更に、ＭＩＭＯ通信又はマルチユーザＭＩＭＯ通信ができるか否か、若しくは前記端末装置に備えられているアンテナの数に基づいて、前記中継局を選択することを特徴とする無線通信方法である。
また、本発明は、基地局装置と、該基地局装置を介して外部のネットワークと通信をする複数の端末装置とを具備する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記端末装置において、受信した受信信号から、前記複数の端末装置のうち自端末装置と同一の通信セルに属する他の前記端末装置であって、互いに通信できる端末装置の数を示す端末情報と、前記基地局装置及び前記端末装置が送受信に用いる周波数チャネルと同一の周波数チャネルを用いて送受信を行う通信装置であって、自端末装置と同一の通信セルに属さない前記通信装置の数、及び当該通信装置から受ける干渉に関する情報を含む干渉情報とを生成し、前記端末情報及び前記干渉情報を前記基地局装置に送信する干渉信号測定ステップと、前記基地局装置において、前記複数の端末装置から受信する前記端末情報及び前記干渉情報に基づいて、前記複数の端末装置からいずれかを中継局に選択し、選択した端末装置を示す決定信号を生成して前記複数の端末装置に送信する中継局選択ステップと、前記端末装置において、前記基地局装置から受信する決定信号が自装置を示していた場合、前記基地局装置と自装置以外の端末装置との間において送受信される無線パケットを中継する信号中継ステップとを有し、前記中継局選択ステップでは、前記複数の端末装置のうち少なくとも１つがＭＩＭＯ通信方式を用いて無線パケットの送受信ができる場合、更に、ＭＩＭＯ通信又はマルチユーザＭＩＭＯ通信ができるか否か、若しくは前記端末装置に備えられているアンテナの数に基づいて、前記中継局を選択することを特徴とする無線通信方法である。
この発明によれば、基地局装置に備えられた中継局選択部が、端末装置ごとに検出された互いに通信できる端末装置の数と、同一の周波数チャネルを用いて送受信を行う近接する通信セルに属する通信装置の数と、当該通信装置から受ける干渉に関する情報とに基づいて、端末装置のいずれかを中継局に選択する。例えば、無線パケットを送受信する際に干渉する通信装置の数が少なく、受ける干渉の少ない端末装置を中継局に選択することで、複数の端末装置と基地局装置とを含む通信セルにおける干渉を低減するとともに、通信装置を含む近接する通信セルに対する干渉を低減することができる。これにより、複数の通信セルが近接する状況において、通信セル間の干渉を低減させて各通信セルのスループットを向上させることができる。
本発明の特徴は、無線通信システムが具備する各端末装置が中継を行う機能を有し、無線通信システムが具備する基地局装置が、基地局装置及び各端末装置において周囲の通信装置から受ける干渉に基づいて端末装置のうちいずれかを中継局に選択し、選択された端末装置が、基地局装置と他の端末装置との通信を中継することである。このとき、基地局装置は、周囲の通信装置との間で生じる干渉を低減するように、中継局を選択する。
これにより、無線通信システムに複数の通信セルが近接して位置する場合に、通信セル間の干渉が低減され、各通信セルのスループットを向上させることができる。なお、基地局装置が時々刻々変化する干渉に基づいて中継局を選択すると、干渉の状況に応じて中継局が変化することになる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における無線通信システム、及び無線通信方法を説明する。
これにより、無線通信システムに複数の通信セルが近接して位置する場合に、通信セル間の干渉が低減され、各通信セルのスループットを向上させることができる。なお、基地局装置が時々刻々変化する干渉に基づいて中継局を選択すると、干渉の状況に応じて中継局が変化することになる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における無線通信システム、及び無線通信方法を説明する。
図１は、本発明に係る無線通信システムの実施形態の一例を示す概略図である。同図に示すように、無線通信システムは、２つの基地局装置１１０、１２０と、基地局装置１１０と無線パケット通信をする端末装置２１１〜２１５と、基地局装置１２０と無線パケット通信をする端末装置２２１〜２２５とを具備している。
端末装置２１１〜２１５は、基地局装置１１０がなす通信セルＣ１に属し、基地局装置１１０を介して、不図示の外部のネットワークと通信を行う。また、端末装置２２１〜２２５は、基地局装置１２０がなす通信セルＣ２に属し、基地局装置１２０を介して外部のネットワークと通信を行う。
端末装置２１１〜２１５は、基地局装置１１０がなす通信セルＣ１に属し、基地局装置１１０を介して、不図示の外部のネットワークと通信を行う。また、端末装置２２１〜２２５は、基地局装置１２０がなす通信セルＣ２に属し、基地局装置１２０を介して外部のネットワークと通信を行う。
無線通信システムにおいて、各基地局装置１１０、１２０と、各端末装置２１１〜２１５、２２１〜２２５とは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance；搬送波検知多重アクセス／衝突回避）方式を用いて無線パケット通信を行う。また、２つの通信セルＣ１、Ｃ２における無線パケット通信は、同一の周波数チャネルを用いて行われる。無線パケット通信において、送受信される無線パケットには、送信局、宛先局、及び中継局を示す識別子が含まれる。ここで、送信局は無線パケットを生成し送信した装置であり、宛先局は無線パケットの宛先となる装置であり、中継局は送信局から受信した無線パケットを宛先局に送信する中継処理をする装置である。
図１に示している無線通信システムでは、通信セルＣ１と通信セルＣ２とが重なり合う領域があり、当該領域において互いの無線パケット通信が干渉するために、無線通信システムに用いる周波数チャネルの通信帯域を通信セルＣ１と通信セルＣ２とで按分して用いている。
無線通信システムにおいて、基地局装置１１０、１２０は、例えば、無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントなどであり、端末装置２１１〜２１５、２２１〜２２５はコンピュータや携帯型の情報電子機器などである。また、外部のネットワークとは、基地局装置１１０、１２０が形成するローカルネットワーク以外のネットワークであり、例えば、インターネットなどである。
基地局装置１１０と基地局装置１２０とは同じ構成を有しており、以下、基地局装置１１０又は基地局装置１２０のいずれか一方、あるいは両方を示すときに基地局装置１００という。また、端末装置２１１〜２１５と、端末装置２２１〜２２５とは同じ構成を有しており、以下、端末装置２１１〜２１５、２２１〜２２５のいずれか、あるいは全てを示すときに端末装置２００という。
無線通信システムにおいて、基地局装置１１０、１２０は、例えば、無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントなどであり、端末装置２１１〜２１５、２２１〜２２５はコンピュータや携帯型の情報電子機器などである。また、外部のネットワークとは、基地局装置１１０、１２０が形成するローカルネットワーク以外のネットワークであり、例えば、インターネットなどである。
基地局装置１１０と基地局装置１２０とは同じ構成を有しており、以下、基地局装置１１０又は基地局装置１２０のいずれか一方、あるいは両方を示すときに基地局装置１００という。また、端末装置２１１〜２１５と、端末装置２２１〜２２５とは同じ構成を有しており、以下、端末装置２１１〜２１５、２２１〜２２５のいずれか、あるいは全てを示すときに端末装置２００という。
図２は、本実施形態における基地局装置１００及び端末装置２００の構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、基地局装置１００は、アンテナ１０１、無線部１０２、通信セル情報記憶部１０３、信号中継部１０４、ネットワークインターフェース１０５、干渉信号測定部１０６、中継局選択部１０７、及び決定信号生成部１０８を備えている。
無線部１０２は、アンテナ１０１を介して受信した受信信号から無線パケットを検出し、検出した無線パケットを信号中継部１０４、干渉信号測定部１０６、及び中継局選択部１０７に出力する。また、無線部１０２は、信号中継部１０４及び決定信号生成部１０８から入力される無線パケットを、アンテナ１０１を介して送信する。
通信セル情報記憶部１０３には、通信セル情報が予め記憶されている。通信セル情報には、自装置と同じ通信セル（以下、同一通信セルという）に属している基地局装置１００及び端末装置２００に割り当てられた識別子であって、各装置を一意に識別する識別子が含まれている。
通信セル情報記憶部１０３には、通信セル情報が予め記憶されている。通信セル情報には、自装置と同じ通信セル（以下、同一通信セルという）に属している基地局装置１００及び端末装置２００に割り当てられた識別子であって、各装置を一意に識別する識別子が含まれている。
信号中継部１０４は、無線部１０２から入力された無線パケットのうち同一通信セルに属する端末装置２００から送信された無線パケットと、ネットワークインターフェース１０５から入力された無線パケットとに対して中継処理を行う。
具体的には、信号中継部１０４は、無線部１０２から入力された無線パケットの宛先局が同一通信セルに属する端末装置２００である場合、入力された無線パケットを当該端末装置２００に無線部１０２を介して送信する通信セル内における中継処理と、無線部１０２から入力された無線パケットの宛先局が同一通信セルに属する装置以外の装置である場合、入力された無線パケットをネットワークインターフェース１０５に出力する通信セル外に対する中継処理を行う。また、信号中継部１０４は、ネットワークインターフェース１０５から入力された無線パケットを、無線部１０２を介して送信する。
具体的には、信号中継部１０４は、無線部１０２から入力された無線パケットの宛先局が同一通信セルに属する端末装置２００である場合、入力された無線パケットを当該端末装置２００に無線部１０２を介して送信する通信セル内における中継処理と、無線部１０２から入力された無線パケットの宛先局が同一通信セルに属する装置以外の装置である場合、入力された無線パケットをネットワークインターフェース１０５に出力する通信セル外に対する中継処理を行う。また、信号中継部１０４は、ネットワークインターフェース１０５から入力された無線パケットを、無線部１０２を介して送信する。
ネットワークインターフェース１０５は、信号中継部１０４から入力された無線パケットを、外部のネットワークにおいて用いられているパケットに変換して外部のネットワークに送信する。また、ネットワークインターフェース１０５は、外部のネットワークから受信したパケットのうち、同一通信セルに属する端末装置２００宛てのパケットを無線パケットに変換して信号中継部１０４に出力する。
干渉信号測定部１０６は、通信セル情報記憶部１０３に記憶されている通信セル情報を用いて、無線部１０２から入力された無線パケットが同一通信セルに属する端末装置２００から送信された無線パケットであるか否かを判定する。
干渉信号測定部１０６は、入力された無線パケットが同一通信セルに属する端末装置２００から送信された無線パケットである場合、当該無線パケットの送信局と相互に通信が可能であると判定する。一方、干渉信号測定部１０６は、入力された無線パケットが同一通信セルに属する装置（基地局装置１００及び端末装置２００）から送信された無線パケットでない場合、当該無線パケットを干渉信号と判定し、当該無線パケットの送信局から干渉を受けていると判定する。
干渉信号測定部１０６は、入力された無線パケットが同一通信セルに属する端末装置２００から送信された無線パケットである場合、当該無線パケットの送信局と相互に通信が可能であると判定する。一方、干渉信号測定部１０６は、入力された無線パケットが同一通信セルに属する装置（基地局装置１００及び端末装置２００）から送信された無線パケットでない場合、当該無線パケットを干渉信号と判定し、当該無線パケットの送信局から干渉を受けていると判定する。
また、干渉信号測定部１０６は、上記の判定により、自装置が相互に通信が可能である同一通信セルに属している端末装置２００の数と、自装置に対して干渉を与える装置の数とを測定する。また、干渉信号測定部１０６は、自装置に対して干渉を与える装置から受信する信号に関する情報、例えば、当該信号の受信信号強度、当該信号を受信する頻度などを測定する。ここで、自装置に対して干渉を与える装置の数、すなわち干渉信号を送信する装置の数は、例えば、干渉信号と判定された無線パケットに含まれる送信局の識別子に基づいて測定する。
また、自装置に対して干渉を与える装置には、同一通信セルに属する基地局装置１００及び端末装置２００が送受信に用いる周波数チャネルと同一の周波数チャネルを用いて送受信を行う通信装置、例えば、自装置が属する通信セルに近接して位置する通信セルに属する基地局装置１００及び端末装置２００などが含まれる。また、干渉信号測定部１０６は、自装置が互いに通信が可能である同一通信セルに属している端末装置２００の数を示す端末情報と、自装置に対して干渉を与える装置の数、及び当該装置から受信する信号に関する情報を含む干渉情報とを中継局選択部１０７に出力する。
中継局選択部１０７は、干渉信号測定部１０６から入力された端末情報及び干渉情報と、同一通信セルに属する端末装置２００から受信する端末情報及び干渉情報に基づいて、同一通信セルに属する端末装置２００及び自装置のうちいずれかを中継局に選択し、選択した中継局を示す情報を決定信号生成部１０８に出力する。
ここで、各端末装置２００から受信する端末情報及び干渉情報は、干渉信号測定部１０６が出力する端末情報及び干渉情報と同じ情報である。
ここで、各端末装置２００から受信する端末情報及び干渉情報は、干渉信号測定部１０６が出力する端末情報及び干渉情報と同じ情報である。
決定信号生成部１０８は、中継局選択部１０７が選択した中継局を示す決定信号を生成し、生成した決定信号を同一通信セルに属する端末装置２００に無線部１０２を介して送信する。また、決定信号生成部１０８は、中継局が自装置である場合、信号中継部１０４に対して通信セル内における中継処理を行わせる制御をし、中継局が自装置でない場合、信号中継部１０４に対して通信セル内における中継処理を行わせない制御をする。
続いて、端末装置２００の構成に付いて説明する。図２に示すように、端末装置２００は、アンテナ２０１、無線部２０２、通信セル情報記憶部２０３、信号選択部２０４、データ処理部２０５、干渉信号測定部２０６、通知信号生成部２０７、決定信号検出部２０８、及び信号中継部２０９を備えている。
無線部２０２は、アンテナ２０１を介して受信した受信信号から無線パケットを検出し、検出した無線パケットを信号選択部２０４、干渉信号測定部２０６、決定信号検出部２０８、及び信号中継部２０９に出力する。また、無線部２０２は、信号選択部２０４、通知信号生成部２０７、及び信号中継部２０９から入力された無線パケットを、アンテナ２０１を介して送信する。
無線部２０２は、アンテナ２０１を介して受信した受信信号から無線パケットを検出し、検出した無線パケットを信号選択部２０４、干渉信号測定部２０６、決定信号検出部２０８、及び信号中継部２０９に出力する。また、無線部２０２は、信号選択部２０４、通知信号生成部２０７、及び信号中継部２０９から入力された無線パケットを、アンテナ２０１を介して送信する。
通信セル情報記憶部２０３には、基地局装置１００に備えられている通信セル情報記憶部１０３と同様に、同一通信セルに属している端末装置２００及び基地局装置１００の識別子を含む通信セル情報が予め記憶されている。
信号選択部２０４は、無線部２０２から入力される無線パケットのうち、宛先局が自装置である無線パケットからデータを検出してデータ処理部２０５に出力する。また、信号選択部２０４は、データ処理部２０５から入力された宛先局を示す情報、及び送信するデータと、決定信号検出部２０８から入力される中継局を示す情報とから無線パケットを生成して、無線部２０２を介して送信する。この生成される無線パケットには、中継局を経由して宛先局に伝送するための制御情報が含まれる。
信号選択部２０４は、無線部２０２から入力される無線パケットのうち、宛先局が自装置である無線パケットからデータを検出してデータ処理部２０５に出力する。また、信号選択部２０４は、データ処理部２０５から入力された宛先局を示す情報、及び送信するデータと、決定信号検出部２０８から入力される中継局を示す情報とから無線パケットを生成して、無線部２０２を介して送信する。この生成される無線パケットには、中継局を経由して宛先局に伝送するための制御情報が含まれる。
データ処理部２０５は、信号選択部２０４から入力されたデータを処理するとともに、他の端末装置２００、あるいは外部のネットワーク上の装置宛に送信するデータを生成して信号選択部２０４に出力する。データ処理部２０５は、例えば、端末装置２００において動作するアプリケーションソフトウェアなどに対応する。
干渉信号測定部２０６は、通信セル情報記憶部２０３に記憶されている通信セル情報を用いて、基地局装置１００に備えられている干渉信号測定部１０６と同様に、端末情報及び干渉情報を生成する。
通知信号生成部２０７は、干渉信号測定部２０６が生成した端末情報及び干渉情報を含む通知信号を、無線部２０２を介して同一通信セルに属する基地局装置１００に送信する。
干渉信号測定部２０６は、通信セル情報記憶部２０３に記憶されている通信セル情報を用いて、基地局装置１００に備えられている干渉信号測定部１０６と同様に、端末情報及び干渉情報を生成する。
通知信号生成部２０７は、干渉信号測定部２０６が生成した端末情報及び干渉情報を含む通知信号を、無線部２０２を介して同一通信セルに属する基地局装置１００に送信する。
決定信号検出部２０８は、無線部２０２から入力される無線パケットから、同一通信セルに属する基地局装置１００より送信された決定信号を検出する。そして、決定信号検出部２０８は、決定信号が示す中継局が自装置である場合、自装置が中継局に選択されたことを示す情報を信号中継部２０９に出力し、決定信号が示す中継局が自装置以外である場合、当該中継局を示す情報を信号選択部２０４に出力する。
信号中継部２０９は、決定信号検出部２０８から自装置が中継局であることを示す情報が入力されると、無線部２０２から入力された無線パケットのうち、同一通信セルに属する装置から送信された無線パケットに対して中継処理を行う。
具体的には、信号中継部２０９は、無線部２０２から入力された無線パケットの宛先局が同一通信セルに属する装置（基地局装置１００又は端末装置２００）である場合、入力された無線パケットを当該装置に無線部１０２を介して送信する通信セル内における中継処理と、無線部２０２から入力された無線パケットの宛先局が同一通信セルに属する装置でない場合、入力された無線パケットを基地局装置１００に無線部２０２を介して送信する通信セル外に対する中継処理を行う。
具体的には、信号中継部２０９は、無線部２０２から入力された無線パケットの宛先局が同一通信セルに属する装置（基地局装置１００又は端末装置２００）である場合、入力された無線パケットを当該装置に無線部１０２を介して送信する通信セル内における中継処理と、無線部２０２から入力された無線パケットの宛先局が同一通信セルに属する装置でない場合、入力された無線パケットを基地局装置１００に無線部２０２を介して送信する通信セル外に対する中継処理を行う。
ここで、中継局選択部１０７が中継局を選択する際の手順を説明する。
基地局装置１００において、中継局選択部１０７は、干渉信号測定部１０６から端末情報及び干渉情報が入力され、同一通信セルに属する端末装置２００全てから端末情報及び干渉情報を含む通知信号を受信すると、自装置及び各端末装置２００ごとに、次式（１）を用いて装置数Ｎresultを算出する。
基地局装置１００において、中継局選択部１０７は、干渉信号測定部１０６から端末情報及び干渉情報が入力され、同一通信セルに属する端末装置２００全てから端末情報及び干渉情報を含む通知信号を受信すると、自装置及び各端末装置２００ごとに、次式（１）を用いて装置数Ｎresultを算出する。
Ｎresult ＝ Ｎself-station − Ｎnearby-station …（１）
ここで、Ｎself-stationは、端末情報により示される端末装置２００の数であって、互いに通信が可能である同一通信セルに属している端末装置２００の数である。また、Ｎnearby-stationは、干渉情報に含まれる装置の数であって、自装置に対して干渉を与える装置（干渉信号の発生源）の数である。
中継局選択部１０７は、自装置及び各端末装置２００ごとに算出した装置数Ｎresultのうち、最も大きい値に対応する装置を中継局に選択する。
なお、中継局選択部１０７は、同一通信セルに属する端末装置２００全てから通知信号を受信することに替えて、予め定められた期間が経過した後に装置数Ｎresultを算出するようにしてもよい。このとき、装置数Ｎresultを算出する対象となる端末装置２００は、前述の期間内に受信した通知信号に対応する端末装置２００になる。
中継局選択部１０７は、自装置及び各端末装置２００ごとに算出した装置数Ｎresultのうち、最も大きい値に対応する装置を中継局に選択する。
なお、中継局選択部１０７は、同一通信セルに属する端末装置２００全てから通知信号を受信することに替えて、予め定められた期間が経過した後に装置数Ｎresultを算出するようにしてもよい。このとき、装置数Ｎresultを算出する対象となる端末装置２００は、前述の期間内に受信した通知信号に対応する端末装置２００になる。
Ｎself-stationが大きい値の装置を中継局に選択すると、同一通信セルに属する装置（基地局装置１００及び端末装置２００）のうち、互いに通信を行うことができる端末装置２００の数が多い装置を中継局に選択することができる。
Ｎnearby-stationが小さい値の装置を中継局に選択すると、同一通信セルに属する装置（基地局装置１００及び端末装置２００）のうち、中継局が同一通信セルに属しない装置から受ける干渉が少ない装置を中継局に選択することができる。換言すれば、近隣に位置する通信セルに属する装置に与える干渉が少ない装置を中継局に選択することができる。
Ｎnearby-stationが小さい値の装置を中継局に選択すると、同一通信セルに属する装置（基地局装置１００及び端末装置２００）のうち、中継局が同一通信セルに属しない装置から受ける干渉が少ない装置を中継局に選択することができる。換言すれば、近隣に位置する通信セルに属する装置に与える干渉が少ない装置を中継局に選択することができる。
したがって、中継局選択部１０７が式（１）に基づいて、Ｎself-stationと、Ｎnearby-stationとの差が最も大きい装置を中継局に選択することによって、中継局に最適な装置を選択することができる。
その結果、基地局装置１００に備えられた中継局選択部１０７が選択した装置を中継局にすることにより、近隣に位置する通信セル同士の干渉を低減することができ、各通信セルのスループットを向上させることができる。
その結果、基地局装置１００に備えられた中継局選択部１０７が選択した装置を中継局にすることにより、近隣に位置する通信セル同士の干渉を低減することができ、各通信セルのスループットを向上させることができる。
図３は、本実施形態において、通信セルＣ２の端末装置２２３が中継局に選択された場合を示す概略図である。中継局選択部１０７が上述した手順を用いて端末装置２２３を中継局に選択することにより、中継局が基地局装置１２０から端末装置２２３に切り替わることになる。このとき、送信する無線パケットの数が最も多くなる可能性が高い中継局が、通信セルＣ２に属する装置のうち、通信セルＣ１から最も遠くに位置する端末装置２２３に切り替わることにより、通信セルＣ２の領域が通信セルＣ２ａに移ることになる。換言すると、通信セルＣ２に属しない通信装置（基地局装置１１０、及び端末装置２１１〜２２５）に対して干渉を与える通信セルＣ２の領域が通信セルＣ２ａに移り、通信セルＣ１に干渉を与える可能性が低くなる。また、通信セルＣ２ａが通信セルＣ１から受ける干渉を受ける可能性が低くなり、通信セルＣ１、Ｃ２ａのスループットを向上させることができる。
図４は、本実施形態における中継局を選択して通知する処理の一例を示すシーケンス図である。同図において、図１に示した通信セルＣ２における処理が示され、横軸は時間を示している。
時刻ｔ４１から時刻ｔ４２において、通信セルＣ２に属している基地局装置１２０は、干渉信号測定部１０６が入力される無線パケットに基づいて、自装置の近隣に位置する同一通信セルに属する装置、及び自装置に対して干渉を与える装置を探索して、端末情報及び干渉情報を生成する。また、通信セルＣ２に属している端末装置２２１〜２２５において、同様に、干渉信号測定部２０６が端末情報及び干渉情報を生成する。
時刻ｔ４１から時刻ｔ４２において、通信セルＣ２に属している基地局装置１２０は、干渉信号測定部１０６が入力される無線パケットに基づいて、自装置の近隣に位置する同一通信セルに属する装置、及び自装置に対して干渉を与える装置を探索して、端末情報及び干渉情報を生成する。また、通信セルＣ２に属している端末装置２２１〜２２５において、同様に、干渉信号測定部２０６が端末情報及び干渉情報を生成する。
時刻ｔ４３〜時刻ｔ４７において、各端末装置２２１〜２２５が、端末情報及び干渉情報を含む通知信号を基地局装置１２０に送信し、基地局装置１２０に備えられている中継局選択部１０７が各端末装置２２１〜２２５から受信した通知信号を記憶する。
時刻ｔ４８において、基地局装置１２０は、中継局選択部１０７が自装置において測定した端末情報及び干渉情報と、各端末装置２２１〜２２５から受信した端末情報及び干渉情報とに基づいて中継局を選択し、決定信号生成部１０８が中継局を示す決定信号を生成して各端末装置２２１〜２２５に送信する。
時刻ｔ４８において、基地局装置１２０は、中継局選択部１０７が自装置において測定した端末情報及び干渉情報と、各端末装置２２１〜２２５から受信した端末情報及び干渉情報とに基づいて中継局を選択し、決定信号生成部１０８が中継局を示す決定信号を生成して各端末装置２２１〜２２５に送信する。
このように、基地局装置１００及び端末装置２００は、所定の探索期間において、端末情報及び干渉情報を生成して、基地局装置１００に備えられている中継局選択部１０７が、各装置が生成した端末情報及び干渉情報に基づいて、中継局を選択する。
図５は、本実施形態における中継処理の一例を示すシーケンス図である。同図において、図１における通信セルＣ２における中継処理が示され、横軸は時間を示している。なお、同図においては、端末装置２２１、２２５の記載を省いている。
時刻ｔ５１において、基地局装置１２０に備えられている中継局選択部１０７が端末装置２２３を中継局に選択する。時刻ｔ５２において、決定信号生成部１０８が同一通信セルに属する端末装置２２１〜２２５に対して、決定信号を送信する。
時刻ｔ５１において、基地局装置１２０に備えられている中継局選択部１０７が端末装置２２３を中継局に選択する。時刻ｔ５２において、決定信号生成部１０８が同一通信セルに属する端末装置２２１〜２２５に対して、決定信号を送信する。
時刻ｔ５３において、端末装置２２２に備えられているデータ処理部２０５が外部のネットワーク上の装置宛にデータを生成すると、信号選択部２０４が中継局に選択された端末装置２２３を経由して外部のネットワーク上の装置に伝送される無線パケット（Ｄａｔａ１）を生成して送信する。
時刻ｔ５４において、端末装置２２３は、時刻ｔ５３で受信した無線パケット（Ｄａｔａ１）を基地局装置１２０に送信する中継処理を行い、基地局装置１２０を介して外部のネットワーク上の装置に無線パケット（Ｄａｔａ１）を伝送させる。
時刻ｔ５４において、端末装置２２３は、時刻ｔ５３で受信した無線パケット（Ｄａｔａ１）を基地局装置１２０に送信する中継処理を行い、基地局装置１２０を介して外部のネットワーク上の装置に無線パケット（Ｄａｔａ１）を伝送させる。
時刻ｔ５５において、端末装置２２４に備えられているデータ処理部２０５が外部のネットワーク上の装置宛にデータを生成すると、信号選択部２０４が中継局に選択された端末装置２２３を経由して外部のネットワーク上の装置に伝送される無線パケット（Ｄａｔａ２）を生成して送信する。
時刻ｔ５６において、端末装置２２３は、時刻ｔ５５で受信した無線パケット（Ｄａｔａ２）を基地局装置１２０に送信する中継処理を行い、基地局装置１２０を介して外部のネットワーク上の装置に無線パケット（Ｄａｔａ２）を伝送させる。
時刻ｔ５６において、端末装置２２３は、時刻ｔ５５で受信した無線パケット（Ｄａｔａ２）を基地局装置１２０に送信する中継処理を行い、基地局装置１２０を介して外部のネットワーク上の装置に無線パケット（Ｄａｔａ２）を伝送させる。
このように、中継局に選択された端末装置２２３は、同一通信セルに属する各端末装置２２１、２２２、２２４、２２５の無線パケットを中継し、無線パケットの宛先が外部のネットワーク上の装置である場合、基地局装置１２０に当該無線パケットを送信する。
上述のように、本実施形態における基地局装置１００は、中継局選択部１０７が端末情報及び干渉情報に基づいて中継局を選択することにより、通信セル間の干渉を低減させて各通信セルのスループットを向上させることができる。
上述のように、本実施形態における基地局装置１００は、中継局選択部１０７が端末情報及び干渉情報に基づいて中継局を選択することにより、通信セル間の干渉を低減させて各通信セルのスループットを向上させることができる。
なお、本実施形態において、中継局選択部１０７が式（１）に基づいて中継局を選択する場合について説明したが、これに限ることなく、同一通信セルに属していて相互に通信することが可能な装置の数Ｎself-stationが最も大きく、かつ干渉信号の発生頻度が最も少ない装置を選択するようにしてもよい。
また、本実施形態において、中継局に選択された端末装置２００と基地局装置１００とが無線パケットを送受信する周波数チャネルは、中継局に選択された端末装置２００と他の端末装置２００とが無線パケットを送受信する周波数チャネルと同じ周波数チャネルを用いて送受信を行う場合について説明したが、これに限らずともよい。例えば、中継局に選択された端末装置２００は、他の端末装置２００と基地局装置１００とが無線パケットの送受信に用いる周波数チャネルと異なる周波数チャネル、又は、他の端末装置２００と基地局装置１００とが無線パケットの送受信に用いる通信方式と異なる通信方式のいずれかを用いて、基地局装置１００と無線パケットの送受信をするようにしてもよい。なお、異なる周波数チャネルや異なる通信方式に替えて、有線回線を通じて無線パケットを送受信するようにしてもよい。
図６は、本実施形態の無線通信システムの変形例１を示す概略図である。上述したように、中継局に選択された端末装置２２３と、基地局装置１２０との間の接続Ｌ１に対して、異なる周波数チャネル、あるいは異なる通信方式を用いるようにしてもよい。このとき、端末装置２２３に備えられている信号中継部２０９は、送信する無線パケットが基地局装置１２０に送信する無線パケットか否かを判定し、基地局装置１２０に送信する無線パケットの場合に、異なる周波数チャネル、あるいは異なる通信方式を用いるように無線部２０２を制御するようにしてもよい。更に、中継局に選択された端末装置２００と、基地局装置１００とが有線により接続されている場合、当該端末装置２００と基地局装置１００とは、有線回線を用いて通信をするようにしてもよい。
これにより、中継局に選択された端末装置２００と、基地局装置１００との間の通信を他の周波数チャネルで行うことにより、当該端末装置２００と基地局装置１００との間の通信が各通信セルに与える干渉を低減させることができ、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。
また、本実施形態において、中継局に選択された端末装置２００は、中継すべき無線パケットを受信するたびに、当該無線パケットを基地局装置１００に送信する中継処理を行う場合（図５）について説明したが、これに限らずともよい。例えば、中継局に選択された端末装置２００が、外部のネットワークと通信する手段を有している場合、基地局装置１００に送信せずに、同一通信セルに属する他の端末装置２００から受信する無線パケットを、外部のネットワークに送信するようにしてもよい。
図７は、本実施形態の無線通信システムの変形例２における中継処理の一例を示すシーケンス図である。ここでは、通信セルＣ２(図１)において、外部のネットワークと通信するネットワークインターフェースを有している端末装置２２３が中継局に選択され、端末装置２２２、２２４が外部のネットワーク上の装置にデータ（Ｄａｔａ１、Ｄａｔａ２）を送信する場合について説明する。
時刻ｔ７１において端末装置２２３が中継局に選択され、時刻ｔ７２において決定信号が各端末装置２２１〜２２５に送信される。
時刻ｔ７３において、端末装置２２２はデータ（Ｄａｔａ１）を含む無線パケットを送信し、時刻ｔ７４において、端末装置２２３は時刻ｔ７３で受信したパケットを上記のネットワークインターフェースを用いて外部のネットワーク上の装置に送信する。
また、時刻ｔ７５において、端末装置２２４はデータ（Ｄａｔａ２）を含む無線パケットを送信し、時刻ｔ７６において、端末装置２２４は時刻ｔ７５で受信したパケットを上記のネットワークインターフェースを用いて外部のネットワーク上の装置に送信する。
時刻ｔ７１において端末装置２２３が中継局に選択され、時刻ｔ７２において決定信号が各端末装置２２１〜２２５に送信される。
時刻ｔ７３において、端末装置２２２はデータ（Ｄａｔａ１）を含む無線パケットを送信し、時刻ｔ７４において、端末装置２２３は時刻ｔ７３で受信したパケットを上記のネットワークインターフェースを用いて外部のネットワーク上の装置に送信する。
また、時刻ｔ７５において、端末装置２２４はデータ（Ｄａｔａ２）を含む無線パケットを送信し、時刻ｔ７６において、端末装置２２４は時刻ｔ７５で受信したパケットを上記のネットワークインターフェースを用いて外部のネットワーク上の装置に送信する。
このように、外部のネットワークに対するネットワークインターフェースを有している端末装置２００が中継局に選択された場合、受信した無線パケットを基地局装置１００に送信せずに、外部のネットワーク上の装置に送信するようにしてもよい。なお、外部のネットワークと通信をするネットワークインターフェースは、有線による回線、あるいは無線による回線のいずれであってもよい。
これにより、中継局に選択された端末装置２００と、基地局装置１００との間の通信が各通信セルに与える干渉を低減させることができ、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。
これにより、中継局に選択された端末装置２００と、基地局装置１００との間の通信が各通信セルに与える干渉を低減させることができ、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。
また、本実施形態において、中継局に選択された端末装置２００は、中継すべき無線パケットを受信するたびに、当該無線パケットを基地局装置１００に送信する中継処理を行う場合（図５）について説明したが、これに限らずともよい。
例えば、中継局に選択された端末装置２００は、他の端末装置２００から基地局装置１００に中継する複数の無線パケットに含まれるデータを１つの無線パケットにして基地局装置１００に送信するようにしてもよい。更に、基地局装置１００は、送信先の異なるデータを１つの無線パケットにして中継局に選択された端末装置２００に送信するようにしてもよい。すなわち、中継局に選択された端末装置２００と基地局装置１００との間で伝送される複数のデータをまとめて１つの無線パケットで送受信するようにしてもよい。
例えば、中継局に選択された端末装置２００は、他の端末装置２００から基地局装置１００に中継する複数の無線パケットに含まれるデータを１つの無線パケットにして基地局装置１００に送信するようにしてもよい。更に、基地局装置１００は、送信先の異なるデータを１つの無線パケットにして中継局に選択された端末装置２００に送信するようにしてもよい。すなわち、中継局に選択された端末装置２００と基地局装置１００との間で伝送される複数のデータをまとめて１つの無線パケットで送受信するようにしてもよい。
このとき、中継局に選択された端末装置２００において、信号中継部２０９が、基地局装置１００に送信するデータが予め定めた所定のデータ量になるまでデータを一時的に記憶し、記憶しているデータ量が所定のデータ量になったら当該データを結合して基地局装置１００に送信するようにしてもよい。また、基地局装置１００の信号中継部１０４は、中継局に選択された端末装置２００に異なる端末装置２００宛てのデータを結合して送信し、中継局に選択された端末装置２００の信号中継部２０９は、基地局装置１００から受信したデータを宛先の端末装置２００ごとに分割して送信するようにしてもよい。
図８は、本実施形態の無線通信システムの変形例３における中継処理の一例を示す第１のシーケンス図である。ここでは、通信セルＣ２において、端末装置２２３が中継局に選択されている場合であって、端末装置２２３が、上述のように、中継する無線パケット２つ分のデータを結合して基地局装置１２０に送信する中継処理を行う場合について説明する。
時刻ｔ８１において、端末装置２２２はデータ（Ｄａｔａ１）を含む無線パケットを送信し、時刻ｔ８２において、端末装置２２４はデータ（Ｄａｔａ２）を含む無線パケットを送信する。
時刻ｔ８３において、端末装置２２３は、信号中継部２０９が時刻ｔ８１で受信したデータ（Ｄａｔａ１）と、時刻ｔ８２で受信したデータ（Ｄａｔａ２）とを結合したデータを含む無線パケットを基地局装置１２０に送信する。
時刻ｔ８１において、端末装置２２２はデータ（Ｄａｔａ１）を含む無線パケットを送信し、時刻ｔ８２において、端末装置２２４はデータ（Ｄａｔａ２）を含む無線パケットを送信する。
時刻ｔ８３において、端末装置２２３は、信号中継部２０９が時刻ｔ８１で受信したデータ（Ｄａｔａ１）と、時刻ｔ８２で受信したデータ（Ｄａｔａ２）とを結合したデータを含む無線パケットを基地局装置１２０に送信する。
図９は、本実施形態の無線通信システムの変形例３における中継処理の一例を示す第２のシーケンス図である。ここでは、通信セルＣ２において、端末装置２２３が中継局に選択されている場合であって、基地局装置１２０が、上述のように、端末装置２２２、２２４宛てのデータを結合して送信する場合について説明する。
時刻ｔ９１において、基地局装置１２０は、端末装置２２２宛てのデータ（Ｄａｔａ１）と、端末装置２２３宛てのデータ（Ｄａｔａ２）とを結合し、結合したデータを含む無線パケットを、中継局である端末装置２２３に送信する。
時刻ｔ９２において、端末装置２２３は、信号中継部２０９が時刻ｔ９１で受信した無線パケットに含まれるデータをデータ（Ｄａｔａ１）とデータ（Ｄａｔａ２）とに分割したうちのデータ（Ｄａｔａ１）を含む無線パケットを端末装置２２２に送信する。
時刻ｔ９３において、端末装置２２３は、信号中継部２０９が時刻ｔ９１で受信した無線パケットに含まれるデータをデータ（Ｄａｔａ１）とデータ（Ｄａｔａ２）とに分割したうちのデータ（Ｄａｔａ２）を含む無線パケットを端末装置２２４に送信する。
時刻ｔ９１において、基地局装置１２０は、端末装置２２２宛てのデータ（Ｄａｔａ１）と、端末装置２２３宛てのデータ（Ｄａｔａ２）とを結合し、結合したデータを含む無線パケットを、中継局である端末装置２２３に送信する。
時刻ｔ９２において、端末装置２２３は、信号中継部２０９が時刻ｔ９１で受信した無線パケットに含まれるデータをデータ（Ｄａｔａ１）とデータ（Ｄａｔａ２）とに分割したうちのデータ（Ｄａｔａ１）を含む無線パケットを端末装置２２２に送信する。
時刻ｔ９３において、端末装置２２３は、信号中継部２０９が時刻ｔ９１で受信した無線パケットに含まれるデータをデータ（Ｄａｔａ１）とデータ（Ｄａｔａ２）とに分割したうちのデータ（Ｄａｔａ２）を含む無線パケットを端末装置２２４に送信する。
上述のように、中継局に選択された端末装置２００が、同一通信セルに属する他の端末装置２００から基地局装置１００に送信する無線パケットに含まれるデータを結合して基地局装置１００に送信する。更に、基地局装置１００が複数の端末装置２００宛てのデータを１つの無線パケットに結合して、中継局に選択された端末装置２００に送信する。
これにより、中継局に選択された端末装置２００と、基地局装置１００との間で送受信される無線パケットの数を減らすことで、各通信セルに与える干渉を低減させることができ、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。
これにより、中継局に選択された端末装置２００と、基地局装置１００との間で送受信される無線パケットの数を減らすことで、各通信セルに与える干渉を低減させることができ、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。
また、本実施形態において、中継局選択部１０７は、自装置及び各端末装置２００におおいて生成された端末情報及び干渉情報に基づいて、同一通信セルに属する装置のうちいずれかを中継局に選択する場合について説明したが、これに限らずともよい。
例えば、端末装置２００に備えられている無線部２０２が、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output；多入力多出力）通信を用いて送受信を行うことができる場合、中継局選択部１０７は、更に、各端末装置２００がＭＩＭＯ通信を行うことができるか否か、各端末装置２００がマルチユーザＭＩＭＯ通信をすることができるか否か、又は、各端末装置２００に備えられているアンテナの数に基づいて、中継局を選択するようにしてもよい。
例えば、端末装置２００に備えられている無線部２０２が、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output；多入力多出力）通信を用いて送受信を行うことができる場合、中継局選択部１０７は、更に、各端末装置２００がＭＩＭＯ通信を行うことができるか否か、各端末装置２００がマルチユーザＭＩＭＯ通信をすることができるか否か、又は、各端末装置２００に備えられているアンテナの数に基づいて、中継局を選択するようにしてもよい。
このとき、中継局選択部１０７は、更に、端末装置２００に備えられているアンテナの本数が予め定められた数以上であり、かつ、ＭＩＭＯ通信又はマルチユーザＭＩＭＯ通信による通信ができる装置のうち、最もＮresultが大きい装置を中継局に選択するようにしてもよい。
これにより、同一通信セルに属する装置のうち、より高いスループットを実現できる装置を用いて中継処理を行うことができ、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。
これにより、同一通信セルに属する装置のうち、より高いスループットを実現できる装置を用いて中継処理を行うことができ、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。
また、本実施形態において、基地局装置１００は、同一通信セルに属する端末装置２００のうちいずれかを中継局に選択すると、中継局に選択した端末装置２００を介した中継のみを行う場合について説明したが、これに限らずともよい。例えば、基地局装置１００は、同一通信セルにおける中継局を切り替えた際に、中継局に選択された端末装置２００と通信が行うことができない端末装置２００が存在する場合、当該端末装置２００に対して中継処理を引き続き行うようにしてもよい。すなわち、同一通信セルに属する端末装置２００のうち、中継局に選択された端末装置２００と通信できない端末装置２００がある場合、当該端末装置２００は、基地局装置１００を介して通信を行うようにしてもよい。
図１０は、本実施形態の無線通信システムの変形例４を示す概略図である。端末装置２２３を中継局に選択した際に、端末装置２２１が端末装置２２３との接続Ｌ２をすることができない場合、基地局装置１２０は、上述したように、端末装置２２１との接続Ｌ３を維持して、端末装置２２１に対する無線パケットの送受信を引き続き行うようにしてもよい。このとき、中継局に選択された端末装置２２３の信号中継部２０９は、通信セル情報記憶部２０３に記憶されている端末装置２００のうち通信することができない端末装置２００があるか否かを判定し、通信することができない端末装置２００がある場合、当該端末装置２００を示す情報を基地局装置１００に送信する。そして、基地局装置１００は、信号中継部１０４が中継局に選択された端末装置２００から受信した情報に示される端末装置２００に対して、中継処理を引き続き行うようにする。
このように、基地局装置１００を介して外部のネットワーク上の装置、及び同一通信セルに属する装置との間で通信ができなくなる端末装置２００が中継局の切替えにより生じる場合、基地局装置１００は、当該端末装置２００に対する中継処理を引き続き行う。
これにより、各通信セルの端末装置２００の通信を維持しつつ、無線通信システムのスループットを改善することができる。
これにより、各通信セルの端末装置２００の通信を維持しつつ、無線通信システムのスループットを改善することができる。
また、本実施形態において、中継局選択部１０７が同一通信セルに属する装置（基地局装置１００及び端末装置２００）のうちいずれかを中継局に選択する場合について説明したが、これに限ることなく、中継局の選択を解除し、自装置（基地局装置１００）が中継処理を行う中止信号を送信するようにしてもよい。すなわち、基地局装置１００は、同一通信セルに属する端末装置２００のいずれかに中継処理を行わせることやめ、自装置が中継処理を行うようにしてもよい。例えば、基地局装置１００は、干渉信号測定部１０６が近隣に位置する他の通信セルなどを検出できなくなると、決定信号生成部１０８が無線通信のホップ数を減少させるために上述の中止信号を各端末装置２００に送信する。
これにより、基地局装置１００は、自装置が端末装置２００よりも効率的に中継処理を行える場合に、中止信号を送信することにより、無線通信システムのスループットを改善することができる。
これにより、基地局装置１００は、自装置が端末装置２００よりも効率的に中継処理を行える場合に、中止信号を送信することにより、無線通信システムのスループットを改善することができる。
また、本実施形態において、図４に示した中継局を選択して通知する処理を、予め定めた所定の周期ごとに行うようにしてもよい。例えば、基地局装置１００の干渉信号測定部１０６、及び端末装置２００の干渉信号測定部２０６は、予め定められた周期ごとに、端末情報及び干渉情報の測定を行う探索を行い、基地局装置１００の中継局選択部１０７に送信する。中継局選択部１０７は、自装置及び各端末装置２００それぞれの端末情報及び干渉情報に基づいて、新たな中継局を選択するようにしてもよい。
図１１は、本実施形態の変形例５における中継局を選択して通知する処理の一例を示すシーケンス図である。ここでは、通信セルＣ２における処理が示されている。なお、同図においては、端末装置２２１、２２５の記載を省いている。
同図に示すように、時刻ｔ１１１において、干渉信号測定部１０６及び干渉信号測定部２０６が行った探索の結果（端末情報及び干渉情報）に基づいて、端末装置２２３が中継局に選択される。
時刻ｔ１１１から予め定められた周期が経過した時刻ｔ１１２において、干渉信号測定部１０６及び干渉信号測定部２０６が行った探索の結果に基づいて、端末装置２２２が中継局に選択されるようにしてもよい。
このように、中継局を切り替えることにより、無線通信システムにおいて発生する干渉に変化に追従して、無線通信システムのスループットを改善することができる。
また、基地局装置１００は、同一通信セルに属する端末装置２００に対して、上述の中止信号を用いた後に、中継局を切り替えるようにしてもよい。また、中継局を選択して通知する周期は、無線通信システムを管理する管理者によって任意に切り替えられるようにしてもよい。
同図に示すように、時刻ｔ１１１において、干渉信号測定部１０６及び干渉信号測定部２０６が行った探索の結果（端末情報及び干渉情報）に基づいて、端末装置２２３が中継局に選択される。
時刻ｔ１１１から予め定められた周期が経過した時刻ｔ１１２において、干渉信号測定部１０６及び干渉信号測定部２０６が行った探索の結果に基づいて、端末装置２２２が中継局に選択されるようにしてもよい。
このように、中継局を切り替えることにより、無線通信システムにおいて発生する干渉に変化に追従して、無線通信システムのスループットを改善することができる。
また、基地局装置１００は、同一通信セルに属する端末装置２００に対して、上述の中止信号を用いた後に、中継局を切り替えるようにしてもよい。また、中継局を選択して通知する周期は、無線通信システムを管理する管理者によって任意に切り替えられるようにしてもよい。
なお、上述した実施形態、及び各変形例では、各端末装置２００が、信号中継部２０９を有し、他の端末装置２００と基地局装置１００との無線パケット通信を中継する構成について説明したが、これに限ることなく、通信セルには、信号中継部２０９を有しない端末装置が属していてもよい。この場合、通信セルにおいて、基地局装置１００は、信号中継部２０９を有している端末装置２００から中継局を選択するようにする。
なお、本発明における基地局装置１００の通信セル情報記憶部１０３、信号中継部１０４、ネットワークインターフェース１０５、干渉信号測定部１０６、中継局選択部１０７、及び決定信号生成部１０８と、端末装置２００の通信セル情報記憶部２０３、信号選択部２０４、干渉信号測定部２０６、通知信号生成部２０７、決定信号検出部２０８、及び信号中継部２０９との機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより中継局の選択や、中継処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
１００，１１０，１２０…基地局装置
１０１，２０１…アンテナ
１０２，２０２…無線部
１０３，２０３…通信セル情報記憶部
１０４，２０９…信号中継部
１０５…ネットワークインターフェース
１０６，２０６…干渉信号測定部
１０７…中継局選択部
１０８…決定信号生成部
２００，２１１，２１５，２２１，２２２，２２３，２２４，２２５…端末装置
２０４…信号選択部
２０５…データ処理部
２０７…通知信号生成部
２０８…決定信号検出部
１０１，２０１…アンテナ
１０２，２０２…無線部
１０３，２０３…通信セル情報記憶部
１０４，２０９…信号中継部
１０５…ネットワークインターフェース
１０６，２０６…干渉信号測定部
１０７…中継局選択部
１０８…決定信号生成部
２００，２１１，２１５，２２１，２２２，２２３，２２４，２２５…端末装置
２０４…信号選択部
２０５…データ処理部
２０７…通知信号生成部
２０８…決定信号検出部
Claims (8)
- 基地局装置と、該基地局装置を介して外部のネットワークと通信をする複数の端末装置とを具備する無線通信システムであって、
前記端末装置は、
受信した受信信号から、前記複数の端末装置のうち自端末装置と同一の通信セルに属する他の前記端末装置であって、互いに通信できる端末装置の数を示す端末情報と、前記基地局装置及び前記端末装置が送受信に用いる周波数チャネルと同一の周波数チャネルを用いて送受信を行う通信装置であって、自端末装置と同一の通信セルに属さない前記通信装置の数、及び当該通信装置から受ける干渉に関する情報を含む干渉情報とを生成し、前記端末情報及び前記干渉情報を前記基地局装置に送信する干渉信号測定部と、
前記基地局装置から受信する決定信号が自装置を示していた場合、前記基地局装置と自装置以外の端末装置との間において送受信される無線パケットを中継する信号中継部と
を備え、
前記基地局装置は、
前記複数の端末装置から受信する前記端末情報及び前記干渉情報に基づいて、前記複数の端末装置からいずれかを中継局に選択し、選択した端末装置を示す前記決定信号を生成して前記複数の端末装置に送信する中継局選択部
を備え、
前記中継局に選択された端末装置は、
他の端末装置から前記基地局装置に中継する複数の無線パケットに含まれるデータをまとめ、１つの無線パケットとして前記基地局装置に送信し、
前記基地局装置は、送信先の異なるデータを１つの無線パケットとして前記中継局に選択された端末装置に送信する
ことを特徴とする無線通信システム。 - 基地局装置と、該基地局装置を介して外部のネットワークと通信をする複数の端末装置とを具備する無線通信システムであって、
前記端末装置は、
受信した受信信号から、前記複数の端末装置のうち自端末装置と同一の通信セルに属する他の前記端末装置であって、互いに通信できる端末装置の数を示す端末情報と、前記基地局装置及び前記端末装置が送受信に用いる周波数チャネルと同一の周波数チャネルを用いて送受信を行う通信装置であって、自端末装置と同一の通信セルに属さない前記通信装置の数、及び当該通信装置から受ける干渉に関する情報を含む干渉情報とを生成し、前記端末情報及び前記干渉情報を前記基地局装置に送信する干渉信号測定部と、
前記基地局装置から受信する決定信号が自装置を示していた場合、前記基地局装置と自装置以外の端末装置との間において送受信される無線パケットを中継する信号中継部と
を備え、
前記基地局装置は、
前記複数の端末装置から受信する前記端末情報及び前記干渉情報に基づいて、前記複数の端末装置からいずれかを中継局に選択し、選択した端末装置を示す前記決定信号を生成して前記複数の端末装置に送信する中継局選択部
を備え、
前記複数の端末装置のうち少なくとも１つがＭＩＭＯ通信方式を用いて無線パケットの送受信ができる場合、
前記中継局選択部は、更に、ＭＩＭＯ通信又はマルチユーザＭＩＭＯ通信ができるか否か、若しくは前記端末装置に備えられているアンテナの数に基づいて、前記中継局を選択する
ことを特徴とする無線通信システム。 - 前記中継局選択部は、
前記複数の端末装置ごとに、該端末装置から受信した前記端末情報及び前記干渉情報に基づいて、該端末装置が互いに通信できる前記端末装置の数から前記通信装置の数を減算し、
最も大きい減算結果に対応する端末装置を示す前記決定信号を生成する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の無線通信システム。 - 前記中継局に選択された端末装置は、
他の端末装置と前記基地局装置とが送受信に用いる周波数チャネルと異なる、周波数チャネル又は異なる通信方式、あるいは有線回線を通じて送受信を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システム。 - 前記複数の端末装置のうち前記中継局に選択された端末装置と無線パケットの送受信ができない端末装置がある場合、当該端末装置は、前記基地局装置を介して無線パケットの送受信を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システム。 - 前記中継局選択部は、更に、前記中継局に選択した端末装置が、前記基地局装置と他の端末装置との間において送受信される無線パケットの中継をやめさせる中止信号を送信する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の無線通信システム。 - 基地局装置と、該基地局装置を介して外部のネットワークと通信をする複数の端末装置とを具備する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記端末装置において、受信した受信信号から、前記複数の端末装置のうち自端末装置と同一の通信セルに属する他の前記端末装置であって、互いに通信できる端末装置の数を示す端末情報と、前記基地局装置及び前記端末装置が送受信に用いる周波数チャネルと同一の周波数チャネルを用いて送受信を行う通信装置であって、自端末装置と同一の通信セルに属さない前記通信装置の数、及び当該通信装置から受ける干渉に関する情報を含む干渉情報とを生成し、前記端末情報及び前記干渉情報を前記基地局装置に送信する干渉信号測定ステップと、
前記基地局装置において、前記複数の端末装置から受信する前記端末情報及び前記干渉情報に基づいて、前記複数の端末装置からいずれかを中継局に選択し、選択した端末装置を示す決定信号を生成して前記複数の端末装置に送信する中継局選択ステップと、
前記端末装置において、前記基地局装置から受信する決定信号が自装置を示していた場合、前記基地局装置と自装置以外の端末装置との間において送受信される無線パケットを中継する信号中継ステップと、
を有し、
前記信号中継ステップには、
前記中継局に選択された端末装置が、他の前記端末装置から前記基地局装置に中継する複数のパケットに含まれるデータをまとめ、１つの無線パケットとして前記基地局装置に送信するステップと、
前記基地局装置が、送信先の異なるデータを１つの無線パケットとして前記中継局に選択された端末装置に送信するステップと
を含む
ことを特徴とする無線通信方法。 - 基地局装置と、該基地局装置を介して外部のネットワークと通信をする複数の端末装置とを具備する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記端末装置において、受信した受信信号から、前記複数の端末装置のうち自端末装置と同一の通信セルに属する他の前記端末装置であって、互いに通信できる端末装置の数を示す端末情報と、前記基地局装置及び前記端末装置が送受信に用いる周波数チャネルと同一の周波数チャネルを用いて送受信を行う通信装置であって、自端末装置と同一の通信セルに属さない前記通信装置の数、及び当該通信装置から受ける干渉に関する情報を含む干渉情報とを生成し、前記端末情報及び前記干渉情報を前記基地局装置に送信する干渉信号測定ステップと、
前記基地局装置において、前記複数の端末装置から受信する前記端末情報及び前記干渉情報に基づいて、前記複数の端末装置からいずれかを中継局に選択し、選択した端末装置を示す決定信号を生成して前記複数の端末装置に送信する中継局選択ステップと、
前記端末装置において、前記基地局装置から受信する決定信号が自装置を示していた場合、前記基地局装置と自装置以外の端末装置との間において送受信される無線パケットを中継する信号中継ステップと
を有し、
前記中継局選択ステップでは、
前記複数の端末装置のうち少なくとも１つがＭＩＭＯ通信方式を用いて無線パケットの送受信ができる場合、更に、ＭＩＭＯ通信又はマルチユーザＭＩＭＯ通信ができるか否か、若しくは前記端末装置に備えられているアンテナの数に基づいて、前記中継局を選択する
ことを特徴とする無線通信方法。
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| JP2011022791A JP5463307B2 (ja) | 2011-02-04 | 2011-02-04 | 無線通信システム、及び無線通信方法 |
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