JP6915321B2 - 移動中継装置、及び、移動中継方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信を中継する移動中継装置、移動中継方法、及び、移動中継システムに関する。

無線通信における通信量は増加傾向にある。移動体通信システムやＷｉＦｉ通信システムは、ミリ波と呼ばれる高周波数帯に移行しつつある。例えば、移動体通信システムの第５世代移動通信システムと呼ばれる通信方式では、１０ＧＨｚ以上の周波数が用いられる。例えば、ＷｉＦｉ通信システムのＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ／ａｙの通信方式では、６０ＧＨｚ以上の周波数が用いられる。

特開平０５−１２２１１９号公報 特開２００３−１７９５３８号公報 国際公開第２０１０／１５０４１７号

しかしながら、無線通信に用いられる周波数が高くなることによって、電波の直進性が増し、ヌルスポットと呼ばれる基地局やアクセスポイントからの電波が端末に届かないエリアが増加する。ヌルスポットは、例えば、ビル、自動車、人等の障害物の影になる場所に発生する可能性が高い。ミリ波は光に近い伝搬特性であるため、ミリ波のような高周波数を用いる無線通信システムでは、基地局やアクセスポイントを見通せる場所以外はヌルスポットとなる可能性が高い。

本発明は、無線通信において基地局やアクセスポイントからの電波の届かないエリアに存在する端末装置の、当該基地局やアクセスポイントとの通信を可能にする移動中継装置、移動中継方法、及び、移動中継システムを提供することを目的とする。

本発明の態様の一つは、無線通信部と、推進機と、制御部と、を備える移動中継装置である。無線通信部は、端末装置から通信先装置と無線通信できない状態であることを示す制御信号を受信する。推進機は、端末装置及び通信先装置と無線通信可能な位置に移動中継装置を移動させる。制御部は、端末装置から通信先装置と無線通信できない状態であることを示す制御信号を受信した場合に、端末装置及び通信先装置と無線通信可能な位置において、端末装置と通信先装置との無線通信の中継に係る処理を行う。

開示の移動中継装置、及び、移動中継方法、移動中継システムによれば、無線通信において基地局やアクセスポイントからの電波の届かないエリアに存在する端末装置が、当該基地局やアクセスポイントと通信することができる。

図１は、第１実施形態に係る無線通信システムのシステム構成の一例を示す図である。 図２は、移動中継装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図３は、移動中継装置の機能構成の一例を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る移動中継装置の制御部の移動制御処理のフローチャートの一例である。 図５は、第１実施形態に係る移動中継装置の制御部の中継制御処理のフローチャートの一例である。 図６は、第１実施形態に係る移動中継装置の中継処理開始までのシーケンスの一例を示す図である。 図７は、基地局、移動中継装置、端末それぞれのパケット送信、中継、受信処理のタイミングチャートの一例である。 図８は、第１実施形態に係る移動中継システムにおける高周波数用アンテナの指向性の設定の一例を示す図である。 図９は、第２実施形態に係る無線通信システムのシステム構成の一例を示す図である。 図１０は、第２実施形態に係る移動中継装置の制御部の移動制御処理の一例を示す図である。 図１１Ａは、第２実施形態に係る具体例のエリア構成を示す図である。 図１１Ｂは、第２実施形態に係る具体例の、無線通信システムにおける処理のシーケンスの一例を示す図である。 図１２は、第３実施形態に係る無線通信システムのシステム構成の一例である。 図１３は、コントローラのハードウェア構成の一例を示す図である。 図１４は、コントローラの機能構成の一例を示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る無線通信システム１００のシステム構成の一例を示す図である。無線通信システム１００は、移動中継装置が、ヌルスポット内の端末に、基地局との通信の中継を行う移動中継サービスを提供するシステムである。無線通信システム１００は、移動中継装置１と、基地局２と、端末３とを含む。ただし、図１では、電波の伝搬の障害物も示されている。無線通信システム１００は、例えば、第５世代移動通信システム、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ／ａｙ等のミリ波を用いる無線通信システムである。ただし、無線通信システム１００で用いられる通信は、第５世代移動通信、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ／ａｙに限定されない。

移動中継装置１は、例えば、自律飛行する、ドローン、自動車等の移動体である。第１実施形態では、移動中継装置１は、自律飛行するドローンであることを想定する。基地局２は、例えば、キャリア網の基地局、ＷｉＦｉアクセスポイント等である。端末３は、無線通信システム１００によって提供される移動中継サービスに契約するユーザの端末である。端末３は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末等の携帯端末である。移動中継装置１は、「移動中継装置」の一例である。基地局２は、「通信先装置」の一例である。端末３は、「端末装置」の一例である。

移動中継装置１、基地局２、端末３は、それぞれ、制御プレーンの通信に低周波数帯域、ユーザプレーンの通信に高周波数帯域を用いる。低周波数帯域は、第１実施形態では、例えば、移動体通信システムの場合には２ＧＨｚ帯域、ＷｉＦｉ通信システムの場合には、２ＧＨｚ帯域、５ＧＨｚ帯域のいずれか、である。高周波数帯域は、第１実施形態では、例えば、移動体通信システムの場合には１０ＧＨｚ以上の帯域、ＷｉＦｉ通信システム
の場合には６０ＧＨｚ以上の帯域である。

制御信号は、ユーザ信号よりも重要度の高い信号であり、より確実に相手先装置に届けられることが求められる。低周波数帯域の電波は、高周波数帯域の電波に比べて直進性が低く、基地局２と端末３との間に障害物が存在していても電波の回析や反射等によって端末３に届く可能性が高い。そのため、第１実施形態に係る無線通信システム１００では、制御プレーンでは低周波数帯域が用いられている。

移動中継装置１は、第１実施形態では、１台の端末３を中継対象の端末とする。移動中継装置１は、端末３と通信可能な位置として、端末３の真上に位置し、端末３の移動に追従して移動する。第１実施形態では、移動中継装置１は、所定の高度で飛行する。移動中継装置１が飛行する高度は、例えば、地上から１０〜４０ｍである。例えば、移動中継装置１は、基地局２のアンテナの高度で飛行してもよい。

したがって、第１実施形態では、移動中継装置１は、移動中継装置１と基地局２との間に高周波数帯域の電波の伝搬の障害となるものが存在しないような高度で飛行し、基地局２と通信可能な状態であることを想定する。第１実施形態における、端末３と同じ緯度及び経度で、所定の高度の位置は、「端末装置及び通信先装置と無線通信可能な位置」の一例である。

移動中継装置１、基地局２、端末３は、それぞれ、所定の周期で、自装置の位置情報を取得し、低周波数帯域（制御プレーン）で、ブロードキャストで送信する。移動中継装置１は、端末３の位置情報を受信し、端末３の位置情報に基づいて、端末３の移動に追従する。

端末３は、データの送受信を伴う通信を行う場合には、基地局２に高周波数帯域（ユーザプレーン）で接続する。端末３は、基地局２から高周波数帯域で所定の周期で発信されるビーコン信号を受信することで、基地局２の存在を認識する。基地局２と端末３との間に、ビル、自動車、壁、樹木、人等の障害物が存在する場合には、基地局２からの高周波帯域で送信される電波が、障害物によってさえぎられて、端末３に届かなくなる。

基地局２からの高周波数帯域の電波の強度が通信が行えない程度まで低下すると、端末３は、基地局２を探すためにサーチ信号を発信する。すなわち、サーチ信号は、端末３がヌルスポットに進入すると発信される。サーチ信号は、制御信号の一つであり、ブロードキャストで送信される。第１実施形態では、高周波数帯域において基地局２を探すためにサーチ信号が用いられるので、端末３から発信されるサーチ信号は高周波数帯域で送信される。サーチ信号は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の同期信号、ＷｉＦｉの
プローブ要求信号である。サーチ信号は、「通信先装置と無線通信できない状態であることを示す制御信号」の一例である。

移動中継装置１は、端末３の真上に位置しており、端末３からのサーチ信号を受信する。移動中継装置１は、端末３からのサーチ信号の受信を契機に、端末３と基地局２との間の高周波数帯域の無線通信の中継を開始する。これによって、第１実施形態では、端末３が基地局２と高周波数帯域で無線通信できない場所に存在する場合でも、端末３が高周波数帯域で通信を行うことができるようになる。

第１実施形態では、移動中継装置１は端末３の移動に追従して移動するため、複数の基地局２のセル間を移動する。移動中継装置１は、セル間を移動する際には、ハンドオーバーを行う。移動中継装置１のハンドオーバーは、第５世代移動通信システム、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ／ａｙ等の規格に準ずるものとする。したがって、第１実施形態では、移
動中継装置１の基地局２間のハンドオーバーについては、特に言及しない。

＜装置構成＞
図２は、移動中継装置１のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示される例では、移動中継装置１がドローンであることが想定されている。移動中継装置１は、ハードウェア構成要素として、プロセッサ１０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２、不揮発性メモリ１０３、原動機１０４Ａ、推進機１０４Ｂ、位置測位部１０５、低周波数用無線通信部１０６、低周波数用アンテナ１０７、高周波数用無線通信部１０８、高周波数用アンテナ１０９を備える。

ＲＡＭ １０２は、揮発性のメモリである。ＲＡＭ １０２は、プロセッサ１０１に作業領域を提供する。不揮発性メモリ１０３は、例えば、フラッシュメモリである。不揮発性メモリ１０３は、ＯＳ（Operating System）、移動中継プログラム、その他様々なプログラムを格納する。移動中継プログラムは、基地局２と端末３との無線通信を中継するためのプログラムである。

プロセッサ１０１は、不揮発性メモリ１０３に保持されたＯＳや様々なアプリケーションプログラムをＲＡＭ １０２にロードして実行することによって、様々な処理を実行する。プロセッサ１０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。プロセ
ッサ１０１は、１つに限られず、複数備えられてもよい。プロセッサ１０１は、「制御部」の一例である。

原動機１０４Ａは、例えば、エンジン、モータである。原動機１０４Ａは、例えば、電力を推進機１０４Ｂの動力に変換する。推進機１０４Ｂは、例えば、プロペラである。推進機Ｂは、原動機１０４Ａから入力される動力を用いて、移動中継装置１を推進させる。なお、移動中継装置１が自動車である場合には、例えば、原動機１０４Ａはガソリンエンジン、推進機１０４Ｂは車輪である。原動機１０４Ａ及び推進機１０４Ｂは、プロセッサ１０１によって制御されている。原動機１０４Ａは、プロセッサ１０１からの指示によって駆動及び停止する。推進機１０４Ｂは、プロセッサ１０１から指示された方向、距離の分移動する。推進機１０４Ｂは、「推進機」の一例である。

位置測位部１０５は、移動中継装置１の現在位置の情報源となる信号を受信する。装置の現在位置の情報源となる信号を、以降、位置信号と称する。位置測位部１０５は、例えば、ＧＰＳ信号の受信機、ＢＬＥビーコンの受信機である。位置測位部１０５によって受信される位置信号からは、例えば、移動中継装置１の現在位置の緯度、経度が取得される。位置測位部１０５によって取得された位置信号は、プロセッサ１０１に出力される。

低周波数用アンテナ１０７は、低周波数帯域の無線信号を受信及び送信する。低周波数用無線通信部１０６は、低周波数用アンテナ１０７によって受信された無線信号を電気信号に変換し、さらにベースバンド信号に変換して、プロセッサ１０１に出力する。また、低周波数用無線通信部１０６は、プロセッサ１０１から入力されるベースバンド信号を電気信号に変換し、さらに、無線信号に変換して低周波数用アンテナ１０７から送信する。

高周波数用無線通信部１０８、高周波数用アンテナ１０９は、それぞれ、高周波数帯域の無線信号に対して、低周波数用無線通信部１０６、低周波数用アンテナ１０７と同様の処理を行う。高周波数用アンテナ１０９は、指向性が可変なアンテナである。高周波数用アンテナ１０９は、例えば、１つであり、位相を調整することで、基地局２と端末３とのそれぞれについて指向性を合わせる。または、高周波数用アンテナ１０９は、例えば、基地局２向け用と、端末３向け用との２つが備えられ、それぞれのアンテナの向きを基地局
２又は端末３に合わせることで、指向性を合わせてもよい。

なお、指向性とは、電波の放射方向と放射強度との関係のことである。アンテナの指向性を合わせるとは、対象への送信電波又は対象からの受信電波の強度がより強くなるように、アンテナの電波の放射方向又は入射方向を調整することを示す。なお、低周波数用アンテナ１０７は、無指向性のアンテナであってもよい。高周波数用無線通信部１０８は、「無線通信部」の一例である。高周波数用アンテナ１０９は、「アンテナ」の一例である。

なお、図２に示される移動中継装置１のハードウェア構成は、一例であり、上記に限られず、実施の形態に応じて適宜構成要素の省略や置換、追加が可能である。例えば、移動中継装置１は、位置測位部１０５として、さらに、加速度センサ、地磁気センサ等を備えてもよい。例えば、移動中継装置１は、可搬記録媒体駆動装置を備え、可搬記録媒体に記録されたプログラムを実行してもよい。可搬記録媒体は、例えば、ｍｉｎｉＳＤカード、ｍｉｃｒｏＳＤカードのような記録媒体である。

図３は、移動中継装置１の機能構成の一例を示す図である。移動中継装置１は、機能構成要素として、制御部１１、位置情報受信部１２、位置推定部１３、指向性制御部１４、低周波数受信部１５Ａ、低周波数送信部１５Ｂ、周辺装置情報データベース（ＤＢ）１６、高周波数受信部１７Ａ、高周波数送信部１７Ｂ、中継処理部１８を備える。これらの機能構成要素は、移動中継装置１のプロセッサ１０１が不揮発性メモリ１０３内の移動中継プログラムを実行することによって達成される機能構成要素である。

位置情報受信部１２は、位置測位部１０５とのインタフェースである。位置情報受信部１２は、位置測位部１０５から入力される位置信号を受信する。位置情報受信部１２は、位置信号を位置推定部１３に出力する。

位置推定部１３は、位置情報受信部１２から入力される位置信号に基づいて、移動中継装置１の現在位置を推定し、推定した現在位置を移動中継装置１の位置情報として取得する。移動中継装置１の位置情報は、例えば、緯度、経度、高度を含む。位置推定部１３は、取得した位置情報を制御部１１に出力する。

指向性制御部１４は、制御部１１からの指示にしたがって、高周波数用アンテナ１０９の指向性を制御する。指向性制御部１４は、制御部１１から、移動中継装置１、基地局２、端末３それぞれの位置情報を受信し、移動中継装置１、基地局２、端末３の位置情報に基づいて、高周波数用アンテナ１０９の指向性を制御する。

高周波数用アンテナ１０９が１つである場合には、指向性制御部１４は、基地局２、端末３に放射方向が合うように高周波数用アンテナ１０９の位相を制御する。高周波数用アンテナ１０９が基地局２向け用と端末３向け用と２つ備えられている場合には、指向性制御部１４は、基地局２、端末３に放射方向が合うようにそれぞれの高周波数用アンテナ１０９の向きを制御する。なお、指向性の制御方法は、所定の方法に限定されず、既存の方法のいずれが用いられてもよい。

低周波数受信部１５Ａ及び低周波数送信部１５Ｂは、低周波数用無線通信部１０６とのインタフェースである。低周波数受信部１５Ａは、低周波数用無線通信部１０６からの入力を受け付け、制御部１１に出力する。低周波数送信部１５Ｂは、制御部１１からの入力を受け付け、低周波数用無線通信部１０６に出力する。

低周波数用無線通信部１０６から低周波数受信部１５Ａへ入力される信号は、例えば、
低周波数帯域で、基地局２、端末３から送信される制御信号である。低周波数帯域で、基地局２、端末３から送信される制御信号の一つに、基地局２、端末３の位置情報がある。基地局２、端末３は、それぞれ、所定の周期で位置情報を取得し、取得した位置情報をブロードキャストで低周波数帯域で送信する。位置情報には、例えば、基地局２、端末３の端末識別情報、緯度及び経度が含まれている。制御部１１から低周波数送信部１５Ｂに入力される信号の一つには、移動中継装置１が発信する移動中継装置１の位置情報を含む制御信号がある。

高周波数受信部１７Ａ及び高周波数送信部１７Ｂは、高周波数用無線通信部１０８とのインタフェースである。高周波数受信部１７Ａは、高周波数用無線通信部１０８からの入力を受け付け、中継処理部１８に出力する。高周波数送信部１７Ｂは、中継処理部１８からの入力を受け付け、高周波数用無線通信部１０８に出力する。高周波数受信部１７Ａには、端末３からのサーチ信号が入力される。サーチ信号は、ブロードキャストで送信されるので、高周波数受信部１７Ａから中継処理部１８に入力され、中継処理部１８から制御部１１に出力される。

中継処理部１８は、基地局２と端末３との通信の中継処理を行う。中継処理部１８は、高周波数受信部１７Ａから入力されたデータに対して、所定の処理を実行し、高周波数送信部１７Ｂに出力する。中継処理部１８が行う中継方法は、既存の無線信号の中継方法のいずれであってもよく、所定の中継方法に限定されない。例えば、中継処理部１８は、高周波数受信部１７Ａから入力された信号の成形、増幅等の処理を行い、処理を施した信号を高周波数送信部１７Ｂに出力する。

また、中継処理部１８には、高周波数受信部１７Ａから移動中継装置１自身宛てのデータ、制御部１１から移動中継装置１自身が送信元であるデータが入力される。中継処理部１８は、移動中継装置１自身宛てであるデータを制御部１１に出力する。ブロードキャストで送信されるサーチ信号は、移動中継装置１宛てのデータの一つであるので、中継処理部１８は、高周波数受信部１８Ａから入力されるサーチ信号を制御部１１に出力する。

中継処理部１８は、移動中継装置１自身が送信元であるデータを高周波数送信部１７Ｂに出力する。制御部１１から中継処理部１８に入力される移動中継装置１自身が送信元であるデータには、例えば、高周波数帯域において移動中継装置１が通信の中継を開始するための基地局２との接続シーケンスに用いられる制御信号がある。

制御部１１は、位置測位部１０５に対して、位置信号の取得の周期を設定する。位置信号の取得の周期は、例えば、１０秒である。ただし、位置信号の取得の周期は、１０秒に限定されない。制御部１１には、位置信号の取得の周期で、位置推定部１３から移動中継装置１の位置情報が入力される。

制御部１１は、位置推定部１３から位置情報が入力されると、移動中継装置１の位置情報を含む制御信号を生成して、生成した制御信号を低周波数送信部１５Ｂに出力する。移動中継装置１の位置情報を含む制御信号は、ブロードキャストで送信される。したがって、移動中継装置１の位置情報を含む制御信号の送出周期は、位置信号の取得の周期と同じになる。移動中継装置１の位置情報を含む制御信号には、移動中継装置１の移動速度、送信電力、最低受信感度等の情報が含まれてもよい。

制御部１１は、低周波数受信部１５Ａから基地局２及び端末３の位置情報を含む制御信号の入力を受ける。制御部１１は、低周波数受信部１５Ａからの制御信号に含まれる基地局２及び端末３の位置情報を周辺装置情報ＤＢ １６に格納する。

制御部１１は、低周波数受信部１５Ａから中継対象の端末３の位置情報を含む制御信号が入力されると、例えば、当該端末３の位置情報と移動中継装置１の位置情報とを比較する。当該端末３の位置情報と移動中継装置１の位置情報との比較の結果、緯度及び経度が一致しない場合には、制御部１１は、最新の当該端末３の位置情報が示す緯度及び経度への移動を判定し、推進機１０４Ｂに移動先として最新の当該端末３の位置情報を通知し、移動を指示する。当該端末３の位置情報と移動中継装置１の位置情報との比較の結果、緯度及び経度が一致する場合には、制御部１１は、移動中継装置１の移動を判定せず、移動中継装置１は現在位置に停留することになる。

なお、制御部１１は、低周波数受信部１５Ａから中継対象の端末３の位置情報を含む制御信号が入力された場合に、例えば、当該端末３の位置情報に変更があるか否かを判定してもよい。当該端末３の位置情報に変更がある場合に、制御部１１は、最新の当該端末３の位置情報が示す緯度及び経度への移動を判定し、推進機１０４Ｂに移動先として最新の端末３の位置情報を通知し、移動を指示する。当該端末３の位置情報に変更がない場合に、制御部１１は、移動中継装置１の移動を判定しない。

制御部１１は、中継処理部１８から、中継対象の端末３からのサーチ信号の入力を受ける。制御部１１は、中継対象の端末３からのサーチ信号を検出すると、基地局２に対して、接続要求を送信する。接続要求は、例えば、ＬＴＥの、基地局２との接続シーケンスのなかで、基地局２に対して送信される信号のいずれかである。接続要求は、例えば、ＷｉＦｉのＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ手続である。接続要求は、制御部１１から中継処理部１８を通じて高周波数送信部１７Ｂに出力され、高周波数帯域で送信される。

制御部１１は、高周波数受信部１７Ａから、接続要求に対する基地局２からの応答の入力を受ける。端末３からの接続要求に対する応答は、例えば、ＬＴＥの、基地局２との接続シーケンスのなかで、基地局２から送信される信号のいずれかである。接続要求に対する応答は、例えば、ＷｉＦｉのＣＴＳ（Clear To Send）である。

制御部１１は、接続要求に対する基地局２からの応答の入力を受けると、周辺装置情報ＤＢ １６から基地局２及び端末３の位置情報を読み出し、基地局２及び端末３の位置情報とともに指向性制御部１４に高周波数用アンテナ１０９の指向性の制御を指示する。また、制御部１１は、指向性制御部１４に高周波数用アンテナ１０９の指向性の制御が完了すると、中継処理部１８に中継開始を指示する。

周辺装置情報ＤＢ １６は、基地局２及び端末３の位置情報と、無線通信システム１００のサービスを契約している端末３の端末識別情報とを格納している。移動中継プログラムのインストール時に、不揮発性メモリ１０３内の記憶領域が周辺装置情報ＤＢ １６用に確保される。基地局２及び端末３からの位置情報を含む制御信号には、基地局２及び端末３の識別情報も含まれており、周辺装置情報ＤＢ １６には、基地局２及び端末３の位置情報は識別情報とともに格納されている。

＜処理の流れ＞
図４は、第１実施形態に係る移動中継装置１の制御部１１の移動制御処理のフローチャートの一例である。移動制御処理は、移動中継装置１の移動を制御する処理である。図４に示される処理は、端末３の位置情報を含む制御信号が受信されると開始される。端末３は、端末３の位置情報を所定の周期で送信するので、図４に示される処理は、端末３が位置情報を送信する周期で実行されることとなる。図４に示される処理の実行主体は、移動中継装置１のプロセッサ１０１であるが、便宜上、機能構成要素である制御部１１を主体として説明する。端末３の位置情報を、以降、端末位置情報と称する。

ＯＰ１では、制御部１１は、低周波数受信部１５Ａから入力された制御信号から端末位置情報を取得する。ＯＰ２では、制御部１１は、低周波数受信部１５Ａから入力された端末位置情報が、中継対象の端末３のものであるか否かを判定する。例えば、端末位置情報とともに制御信号に含まれる端末識別情報が、周辺装置情報ＤＢ １６に格納されている無線通信システム１００のサービスを契約している端末３の端末識別情報と一致する場合に、中継対象の端末３の位置情報であることが判定される。

低周波数受信部１５Ａから入力された端末位置情報が、中継対象の端末３のものである場合には（ＯＰ２：ＹＥＳ）、処理がＯＰ３に進む。ＯＰ３では、制御部１１は、端末位置情報を周辺装置情報ＤＢ １６に格納する。低周波数受信部１５Ａから入力された端末位置情報が、中継対象の端末３のものでない場合には（ＯＰ２：ＮＯ）、図４に示される処理が終了する。

ＯＰ４では、制御部１１は、端末位置情報に含まれる緯度及び経度が、移動中継装置１の現在位置の緯度及び経度と一致するか否かを判定する。なお、この判定では、移動中継装置１の現在位置の緯度及び経度が端末位置情報に含まれる緯度及び経度から所定の許容範囲内であれば、一致と判定される。端末位置情報に含まれる緯度及び経度が、移動中継装置１の現在位置の緯度及び経度と一致する場合には（ＯＰ４：ＹＥＳ）、移動中継装置１の移動は判定されず、図４に示される処理が終了する。端末位置情報に含まれる緯度及び経度が、移動中継装置１の現在位置の緯度及び経度と一致しない場合には（ＯＰ４：ＮＯ）、処理がＯＰ５に進む。

ＯＰ５では、制御部１１は、端末位置情報に含まれる緯度及び経度の位置への移動を判定し、移動先として端末位置情報に含まれる緯度及び経度を推進機１０４Ｂに通知し、移動を指示する。なお、移動中継装置１の高度は変更されない。これによって、移動中継装置１は、端末３の移動に追従して、端末３の真上に移動することとなる。ＯＰ５の処理は、「前記端末装置の位置情報に基づいて、前記端末装置及び前記通信先装置と無線通信可能な位置を判定する」ことの一例である。

図５は、第１実施形態に係る移動中継装置１の制御部１１の中継制御処理のフローチャートの一例である。中継制御処理は、基地局２と端末３との通信の中継を制御する処理である。図５に示される処理は、中継対象の端末３からサーチ信号を受信すると開始される。図５に示される処理の実行主体は、移動中継装置１のプロセッサ１０１であるが、便宜上、機能構成要素である制御部１１を主体として説明する。

ＯＰ１１では、制御部１１は、高周波数受信部１７Ａから、中継対象の端末３からのサーチ信号の入力を受ける。ＯＰ１２では、制御部１１は、高周波数送信部１７Ｂを通じて、高周波数帯域で基地局２に接続要求を送信する。接続要求先の基地局２として、例えば、移動中継装置１が受信する電波の強度が最も高い基地局２が選択される。

ＯＰ１３では、制御部１１は、接続要求に対する基地局２からの応答を受信したか否かを判定する。接続要求に対する基地局２からの応答が高周波数受信部１７Ａから入力された場合には（ＯＰ１３：ＹＥＳ）、処理がＯＰ１４に進む。接続要求に対する基地局２からの応答が高周波数受信部１７Ａから入力されるまでの間（ＯＰ１３：ＮＯ）、ＯＰ１３の処理が繰り返し実行される。

ＯＰ１４では、制御部１１は、指向性制御部１４に高周波数用アンテナ１０９の指向性の制御を指示する。制御部１１は、基地局２及び端末３の最新の位置情報を周辺装置情報ＤＢ １６から読み出し、指向性制御部１４に通知する。

ＯＰ１５では、制御部１１は、中継処理部１８を起動する。これによって、基地局２と端末３との通信の中継が開始される。その後、図５に示される処理が終了する。その後、基地局２と端末３の通信が終了すると、中継処理部１８は動作を停止する。図５に示される処理は、「前記端末装置と前記通信先装置との無線通信の中継に係る処理」の一例である。

図６は、第１実施形態に係る移動中継装置１の、基地局２と端末３との通信の中継開始までのシーケンスの一例を示す図である。図６に示される例では、例えば、端末３を携帯するユーザは移動していることを想定する。

Ｓ１、Ｓ２では、それぞれ、基地局２、端末３が所定の周期で位置情報を送信する。移動中継装置１は、基地局２、端末３の位置情報を受信すると、周辺装置情報ＤＢ １６に格納する（図４、ＯＰ２）。

Ｓ３では、端末３のユーザは移動しているので端末３の位置情報は変更されており、移動中継装置１は、移動中継装置１の現在位置と端末３の位置との緯度及び経度が一致していないことを判定する（図４、ＯＰ３：ＮＯ）。Ｓ４では、移動中継装置１は、端末３の真上に移動する（図４、ＯＰ４）。

Ｓ５では、端末３のユーザが、例えば、ビルの陰に入ったことにより、端末３が受信する基地局２からの電波の強度が低下し、端末３が基地局２と通信ができない状態になる。Ｓ６では、端末３は、高周波数帯域でサーチ信号をブロードキャストで送信する。

Ｓ７では、移動中継装置１は、端末３から送信されたサーチ信号を受信し（図５、ＯＰ１１）、高周波数帯域で基地局２に接続要求を送信する（図５、ＯＰ１２）。Ｓ８では、基地局２は、接続要求に対する応答を高周波数帯域で送信する。移動中継装置１は、基地局２からの接続要求に対する応答を受信し（図５、ＯＰ１３：ＹＥＳ）、中継処理を開始する（図５、ＯＰ１５）。これによって、以降、基地局２と端末３との間で接続シーケンスが行われ、通信が開始される。

図７は、基地局２、移動中継装置１、端末３それぞれのパケット送信、中継、受信の処理のタイミングチャートの一例である。第１実施形態では、移動中継装置１は、高周波数用アンテナ１０９の位相を基地局２向け、端末３向けにそれぞれ設定するか、基地局２向け用と端末３向け用とに別々のアンテナを保持する。これによって、移動中継装置１は、端末３２からのパケットの受信と並行して端末３へのパケット送信を行うことができる。したがって、移動中継装置１による基地局２と端末３との通信の中継処理では、遅延を小さく抑えることができる。

図８は、第１実施形態に係る無線通信システム１００における高周波数用アンテナ１０９の指向性の設定の一例を示す図である。第１実施形態では、移動中継装置１の高周波数用アンテナ１０９は指向性アンテナである。移動中継装置１は、基地局２と端末３との通信を中継する際に、高周波数用アンテナ１０９の指向性を、基地局２と端末３とそれぞれの位置に合わせて調整する。

高周波数用アンテナ１０９の指向性を調整することによって、高周波数用アンテナ１０９から発信される電波の拡散する方向を限定することができる。これによって、基地局２と移動中継装置１と通信の電波が基地局２からの他の通信の電波の干渉を受けるエリア（被干渉エリア）と、移動中継装置１と端末３との通信の電波が端末３からの他の通信の電波に干渉するエリア（与干渉エリア）と、を低減させることができる。

＜第１実施形態の作用効果＞
第１実施形態では、移動中継装置１は、端末３と基地局２とに無線通信可能な位置に移動し、端末３からのサーチ信号を受信すると、端末３と基地局２との無線通信の中継を行う。これによって、端末３が基地局２と無線通信できない状態である場合でも、端末３が基地局２と通信できるようになる。

第１実施形態では、移動中継装置１は、端末３の位置情報を取得し、端末３の位置情報に基づいて、端末３と基地局２とに無線通信可能な位置を判定し、判定した位置に移動する。これによって、端末３がヌルスポットに進入した場合でも、移動中継装置１が端末３と端末２とに無線通信可能な位置に移動し、端末３と基地局２との通信を中継するので、端末３がヌルスポットに進入しても基地局２との通信を行うことができる。

第１実施形態では、移動中継装置１は、端末３の移動に追従して端末３の真上を移動し、端末３がヌルスポットに進入したことによって発信されるサーチ信号を受信した場合に、基地局２と端末３との通信の中継を開始する。これによって、高周波数帯域を用いた通信におけるヌルスポット内の端末３の基地局２との通信を可能にすることができる。

移動中継装置１は、地上から所定の高度で飛行することで、基地局２との間に高周波数帯域の電波の障害物を避け、基地局２と高周波数帯域で通信可能な状態を保つ。また、移動中継装置１は、端末３の真上を飛行するので、端末３と高周波数帯域で通信可能な状態を保つことができる。

また、第１実施形態によれば、新規に基地局を設置することなく、ヌルスポットの対策ができる。これによって、基地局の設置費、場所代、回線費等のコストを削減することができる。

なお、第１実施形態では、移動中継装置１は端末３の真上に移動するが、移動中継装置１の移動先はこれに限定されない。例えば、移動中継装置１は、端末３と基地局２との中間地点の緯度及び経度を移動先としてもよい。移動中継装置１は、端末３と基地局２との間の、端末３と基地局２との両方と高周波数帯域で通信可能な位置に移動すればよい。

＜第２実施形態＞
図９は、第２実施形態に係る無線通信システム１００のシステム構成の一例を示す図である。第２実施形態に係る無線通信システム１００は、移動中継装置１、基地局２、複数の端末３を含む。第２実施形態では、移動中継装置１は、担当するエリアが設定されており、担当するエリア内の端末３と基地局２との通信を中継する。

１つのエリアのサイズは、例えば、直径１０〜２０ｍである。移動中継装置１の担当エリアは、隣接しているエリアであるとする。移動中継装置１が通信を中継するのは、無線通信システム１００が提供するサービスに契約するユーザの端末に限られる。また、第２実施形態では、移動中継装置１が接続する基地局２は１台に固定されている。

例えば、図９に示される例において、移動中継装置１の担当エリアは、エリアＡ、エリアＢ、エリアＣである。第２実施形態では、移動中継装置１は、所定の高度で飛行して、基地局２と通信できない状態にある端末３の数が最も多いエリアの上空に移動し、基地局２と端末３との通信の中継を行う。また、移動中継装置１は、移動先でも担当エリア全ての範囲をカバーできるように高周波数用アンテナ１０９の指向性を調整する。移動中継装置１が飛行する高度は、例えば、地上から１０〜４０ｍである。例えば、移動中継装置１は、基地局２のアンテナの高度で飛行してもよい。

第２実施形態では、第１実施形態と重複する説明は省略される。第２実施形態では、移動中継装置１のハードウェア構成は、第１実施形態と同様である。第２実施形態に係る移動中継装置１の機能構成は、第１実施形態の機能構成に、移動中継装置１の担当エリアの情報を含むエリア情報データベースを追加した構成となる。ただし、第２実施形態では、移動中継装置１の制御部１１の処理は、第１実施形態と異なる。

エリア情報ＤＢは、不揮発性メモリ１０３内の記憶領域に移動中継プログラムのインストール時に作成される。エリア情報ＤＢには、移動中継装置１の担当エリアそれぞれについて、識別情報と、エリアの範囲とが格納されている。エリアの範囲は、例えば、緯度及び経度で定義されている。

図１０は、第２実施形態に係る移動中継装置１の制御部１１の移動制御処理の一例を示す図である。図１０に示される例は、例えば、所定の周期で実行される。図１０に示される処理の実行周期は、例えば、１０秒オーダで設定される。図１０に示される処理の実行主体は、移動中継装置１のプロセッサ１０１であるが、便宜上、機能構成要素である制御部１１を主体として説明する。

ＯＰ２１では、制御部１１は、高周波数受信部１７Ａからサーチ信号の入力を受けたか否かを判定する。サーチ信号の入力を受けた場合には（ＯＰ２１：ＹＥＳ）、処理がＯＰ２２に進む。所定時間経過してもサーチ信号の入力を受けていない場合には（ＯＰ２１：ＮＯ）、図１０に示される処理が終了する。所定時間は、例えば、１秒である。

ＯＰ２２では、制御部１１は、サーチ信号の発信元である端末３が担当エリア内の端末３であるか否かを判定する。例えば、制御部１１は、サーチ信号の発信元の端末３の識別情報で周辺装置情報ＤＢ １６を検索する。サーチ信号の発信元の端末３の位置情報が周辺装置情報ＤＢ １６に格納されており、当該端末３の位置情報が担当エリア内を示す場合には、制御部１１は、当該端末３が担当エリア内に存在することを判定する。例えば、サーチ信号の発信元の端末３の位置情報が周辺装置情報ＤＢ １６に格納されているものの、当該端末３の位置情報が担当エリア外を示す場合には、制御部１１は、当該端末３が担当エリア内に存在していないことを判定する。例えば、制御部１１は、サーチ信号の発信元の端末３が、無線通信システム１００が提供するサービスに契約する端末３でない場合には、サーチ信号を廃棄する。

サーチ信号の発信元である端末３が担当エリア内の端末３である場合には（ＯＰ２２：ＹＥＳ）、処理がＯＰ２３に進む。サーチ信号の発信元である端末３が担当エリア内の端末３でない場合には（ＯＰ２２：ＮＯ）、図１０に示される処理が終了する。

ＯＰ２３では、制御部１１は、各担当エリアについて、所定の位置において高周波数帯域で端末検出信号を発信し、応答信号が返ってくる端末３の数を検出する。これによって、高周波数帯域において、担当エリア内の端末３が移動中継装置１と通信可能であることが確認される。具体的な処理は以下の通りである。ただし、検出される端末３は、無線通信システム１００が提供するサービスを契約している端末３である。

例えば、各担当エリアでは、端末検出信号の発信ポイントが定められている。移動中継装置１は、現在位置するエリア内の端末検出信号の発信ポイントへの移動を、推進機１０４Ｂに指示する。端末検出信号の発信ポイントへの移動が完了すると、制御部１１は、端末検出信号を、中継処理部１８、高周波数送信部１７Ｂを通じて送出する。制御部１１は、端末３から高周波数受信部１７Ａ、中継処理部１８を通じて応答信号を受信する担当エリア内の端末３の数を計数する。応答信号が受信された端末３が現在移動中継装置１が位置する担当エリア内に存在するか否かは、周辺装置情報ＤＢ １６に格納されている端末
３の位置情報に基づいて判定される。応答信号が受信される端末３の数の計数が終了すると、制御部１１は、隣接する担当エリアの端末信号の発信ポイントへの移動を推進機１０４Ｂに指示する。

端末検出信号、応答信号には、それぞれ、例えば、ＬＴＥの、ＵＥ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｅｎｑｕｉｒｙ、ＵＥ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅが用いられる。また、端末検出信号、応答信号には、それぞれ、例えば、ＷｉＦｉの、ビーコン信号、プローブ信号が用いられる。ＯＰ２３の処理は、「複数のエリアそれぞれにおける自装置と無線通信可能な端末装置の数を検出」することの一例である。

ＯＰ２４では、制御部１１は、端末検出信号に対する応答信号が受信された端末数が最も多いエリアを移動先として判定し、推進機１０４Ｂに移動先エリアへの移動の指示を送る。例えば、移動先の担当エリア内の端末検出信号の発信ポイントが、移動先として指定される。各担当エリアの端末検出信号の発信ポイントは、「エリアにおける所定の位置」の一例である。ＯＰ２４の処理は、「前記複数のエリアのうち所定の条件を満たすエリアにおける所定の位置を、前記端末装置及び前記通信先装置と無線通信可能な位置として決定する」ことの一例である。端末検出信号に対する応答信号が受信された端末数が最も多いエリアは、「前記複数のエリアのうち所定の条件を満たすエリア」の一例である。

ＯＰ２５では、制御部１１は、指定した移動先への移動が完了したか否かを判定する。指定した移動先への移動が完了した場合には（ＯＰ２５：ＹＥＳ）、処理がＯＰ２６に進む。指定した移動先への移動が完了していない場合には（ＯＰ２５：ＮＯ）、ＯＰ２５の処理が繰り返し実行される。

ＯＰ２６では、制御部１１は、指向性制御部１４に高周波数用アンテナ１０９の指向性の制御を指示する。制御部１１は、現在位置と、エリア情報ＤＢ内の担当エリアそれぞれの範囲の情報とを、指向性制御部１４に通知する。指向性制御部１４は、現在位置において、全ての担当エリアをカバーできるように、高周波数用アンテナ１０９の指向性を制御する。ＯＰ２６の処理は、「前記複数のエリアへ前記第１の周波数帯域の電波が到達可能なように、前記アンテナの指向性を制御する」ことの一例である。

ＯＰ２７では、制御部１１は、現在位置において、図５に示される中継制御処理を開始する。その後、図１０に示される処理が終了する。なお、第２実施形態では、中継制御処理は、第１実施形態と同様であり（図５参照）、移動中継装置１は、サーチ信号を受信すると、基地局２に対して接続要求を送信し、基地局２から接続要求に対する応答を受信すると、端末３と基地局２との通信の中継を開始する。

＜具体例＞
図１１Ａは、第２実施形態に係る具体例のエリア構成を示す図である。具体例では、移動中継装置１の担当エリアはエリアＡ、エリアＢ、エリアＣであるとする。エリアＡ、エリアＢ、エリアＣは、連続的に隣接しあうエリアである。エリアＡ、エリアＢ、エリアＣともに、固定の障害物（ビル等）によるヌルスポットではないものとする。

エリア内の端末３の数は、エリアＡ＞エリアＢ＞エリアＣであることを前提とする。また、移動中継装置１は、エリアＡの上空に停留していることを前提とする。

例えば、エリアＡが、トラックやバス等の移動してくる障害物によってヌルスポットとなると、エリアＡ内の端末３が受信する基地局２からの高周波数帯域の電波の強度が低下し、エリアＡ内の端末３は基地局２と高周波数帯域で通信できない状態となる。この場合、エリアＡ内の端末３は、基地局２を探すためにサーチ信号を送信する。具体例では、エ
リアＡ内の端末３からのサーチ信号を受信した場合の移動中継装置１の処理について説明される。

図１１Ｂは、第２実施形態に係る具体例の、無線通信システム１００における処理のシーケンスの一例を示す図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示されるエリア構成を前提とする。移動中継装置１は、エリアＡの上空に位置することを前提とする。

Ｓ１１では、エリアＡ内の端末３からサーチ信号が発信される。移動中継装置１は、エリアＡ内の端末３からのサーチ信号を受信する（図１０、ＯＰ２１）。Ｓ１２では、移動中継装置１は、エリアＡ内の端末検出信号の発信ポイントに移動し、端末検出信号を発信し、エリアＡ内の応答信号が受信される端末３の数を検出する（図１０、ＯＰ２３）。

Ｓ１３では、移動中継装置１は、次のエリアであるエリアＢに移動する。Ｓ１４では、移動中継装置１は、エリアＢ内の端末検出信号の発信ポイントに移動し、端末検出信号を発信し、エリアＢ内の応答信号が受信される端末３の数を検出する（図１０、ＯＰ２３）。

Ｓ１５では、移動中継装置１は、次のエリアであるエリアＣに移動する。Ｓ１６では、移動中継装置１は、エリアＣ内の端末検出信号の発信ポイントに移動し、端末検出信号を発信し、エリアＣ内の応答信号が受信される端末３の数を検出する（図１０、ＯＰ２３）。

Ｓ１７では、移動中継装置１は、エリアＡ、エリアＢ、エリアＣのうち、最も端末数が多いエリアＡを移動先として判定する（図１０、ＯＰ２４）。Ｓ１８では、移動中継装置１は、エリアＡに移動する。Ｓ１８では、例えば、移動中継装置１は、エリアＡ内の端末検出信号の発信ポイントに移動する。

Ｓ１９では、移動中継装置１は、高周波数用アンテナ１０９の指向性を、エリアＡの上空に位置しながらエリアＢ及びエリアＣもカバーできるように、制御する（図１０、ＯＰ２６）。Ｓ２０では、移動中継装置１は、エリアＡ内の端末３からサーチ信号を受信する（図５、ＯＰ１１）。以降、図５に示される中継制御処理が行われ、基地局２と端末３との通信が移動中継装置１によって中継される。

なお、移動中継装置１は、エリアＡの上空に停留して端末３と基地局２との通信の中継を行うが、エリアＡ以外の担当エリア内の端末３からのサーチ信号を受信した場合には、当該端末３の通信の中継も行う。すなわち、第２実施形態では、移動中継装置１は、端末３のアクセスが集中することが予想される場所へと移動するように制御される。

＜第２実施形態の作用効果＞
第２実施形態では、移動中継装置１は、担当エリア上空を飛行し、エリア内の端末３からサーチ信号を受信すると、端末３が最も多く存在するエリアに移動し、通信の中継を行う。これによって、移動中継装置１の担当エリア内のヌルスポットに存在するより多くの端末３が高周波数帯域において基地局２と通信を行うことができるようになる。

また、第２実施形態では、移動中継装置１は複数のエリアを担当するため、無線通信システム１００に用いられる移動中継装置１の数を少なく抑えることができる。

第２実施形態では、移動中継装置１は、担当エリア全てをカバーできるように、高周波数用アンテナ１０９の指向性を制御する。これによって、各担当エリア内の端末３からのサーチ信号を取りこぼすことを抑制することができる。

第２実施形態では、移動中継装置１は、各担当エリアの端末検出信号の発信ポイントに移動して高周波数帯域で端末検出信号を発信し、応答信号が返ってくる端末３の数を数える。これによって、より正確に、各担当エリア内において移動中継装置１と高周波数帯域で通信可能な端末３の数を検出することができる。

第２実施形態では、移動中継装置１は、端末検出信号に対する応答が返ってくる端末３の数が最も多いエリアに移動して、端末３と基地局２との通信の中継を行う。ただし、移動中継装置１の移動先を決定する条件は、端末検出信号に対する応答が返ってくる端末３の数が最も多いことに限定されない。例えば、移動中継装置１の移動先を決定する条件は、端末検出信号に対する応答が返ってくる端末３の数が最も少ないことであってもよい。

第１及び第２実施形態では、移動中継装置１は、固定の基地局２と端末３との通信の中継を行うことが想定されて説明された。ただし、これに限られず、移動中継装置１は、他の移動中継装置と端末３との通信の中継を行ってもよい。移動中継装置１が他の移動中継装置と端末３との通信を中継する場合には、移動中継装置１も他の移動中継装置も、地上から所定の高度を飛行するため、高周波数帯域での通信可能な状態を保つことができる。また、他の移動中継装置も所定の周期で自装置の位置情報をブロードキャストで送信する。そのため、移動中継装置１が他の移動中継装置の位置情報を取得することができ、第１又は第２実施形態と同様の処理を行うことで、他の移動中継装置と端末３との通信を中継することができる。なお、移動中継装置１が、他の移動中継装置と端末３との通信の中継を行う場合には、他の移動中継装置は、「通信先装置」の一例である。

＜第３実施形態＞
第１及び第２実施形態では、移動中継装置１自身が、端末３の位置に応じて移動先を判定し、中継処理の開始を判定している。第３実施形態では、移動中継装置１は判定処理を行わず、複数の移動中継装置１を集中管理するコントローラが、移動中継装置１の移動先を判定し、中継処理の開始を判定する。

図１２は、第３実施形態に係る無線通信システム１００Ｃのシステム構成の一例である。第３実施形態に係る無線通信システム１００Ｃでは、複数の移動中継装置１、基地局２、端末３、及び、複数の移動中継装置１を集中管理するコントローラ４が含まれる。コントローラ４は、移動中継装置１、基地局２と、制御プレーン、すなわち、低周波数帯域で通信する。移動中継装置１は、基地局２を介してコントローラ４と通信を行う。ただし、図１２では、便宜上、移動中継装置１とコントローラ４とが直接通信を行うように表示されている。コントローラ４は、「制御装置」の一例である。コントローラ４と複数の移動中継装置１とを含むシステムは、「移動中継システム」の一例である。

例えば、無線通信システム１００Ｃにおいて、第１実施形態と同様に、移動中継装置１は端末３の真上を追従して移動し、端末３からのサーチ信号の検出により基地局２と端末３との通信の中継を開始する場合は、コントローラ４は以下のように動作する。

コントローラ４へは、移動中継装置１から所定の周期で、移動中継装置１、基地局２、及び端末３の位置情報が送信される。コントローラ４は、移動中継装置１から位置情報を受信した場合に、第１実施形態に係る移動中継装置１の制御部１１の移動制御処理（図４参照）を実行して、移動中継装置１の移動先を判定し、判定した移動先への移動の指示を移動中継装置１に通知する。

移動中継装置１は、端末３からサーチ信号を受信した場合には、コントローラ４へサーチ信号の受信を通知する。コントローラ４は、端末３からのサーチ信号の受信の通知を受
けると、移動中継装置１に、基地局２への接続要求の送信を指示する。移動中継装置１は、コントローラ４からの指示を受けて、基地局２へと接続要求を送信する（図５、ＯＰ１２）。

移動中継装置１は、基地局２から接続要求に対する応答を受信すると（図５、ＯＰ１３：ＹＥＳ）、コントローラ４に接続要求に対する応答の受信を通知する。コントローラ４は、移動中継装置１から接続要求に対する応答の受信の通知を受けると、基地局２及び端末３の位置情報から、移動中継装置１の高周波数用アンテナ１０９の指向性の制御情報を生成し、移動中継装置１に通知する。

移動中継装置１は、コントローラ４から高周波数用アンテナ１０９の指向性の制御情報を受信すると、当該制御情報に従って、高周波数用アンテナ１０９の指向性を制御する（図５、ＯＰ１４）。高周波数用アンテナ１０９の指向性の制御が完了すると、移動中継装置１は、コントローラ４に指向性の制御の完了を通知する。

コントローラ４は、移動中継装置１から指向性の制御の完了の通知を受信すると、移動中継装置１に無線通信の中継の開始の指示を送信する。移動中継装置１は、コントローラ４からの指示を受信すると、端末３と基地局２との通信を開始する（図５、ＯＰ１５）。

例えば、無線通信システム１００Ｃおいて、第２実施形態と同様に、移動中継装置１は、端末３からのサーチ信号の検出により、担当エリア内の端末３の数が最も多いエリアに移動し、基地局２と端末３との通信の中継を開始する場合は、コントローラ４は以下のように動作する。

コントローラ４へは、移動中継装置１から所定の周期で、移動中継装置１、基地局２、及び端末３の位置情報が送信される。移動中継装置１は、端末３からのサーチ信号を検出した場合（図１０、ＯＰ２１：ＹＥＳ）に、コントローラ４に、端末３からのサーチ信号の検出を通知する。コントローラ４は、端末３からのサーチ信号の検出を通知を受けた場合に、当該端末３が移動中継装置１の担当エリア内の端末３であるか否かを判定する（図１０、ＯＰ２２）。

サーチ信号の発信元の端末３が移動中継装置１の担当エリア内の端末３である場合には、コントローラ４は、移動中継装置１に担当エリア上空の飛行と、各担当エリアの端末数の検出とを指示する。

移動中継装置１は、コントローラ４から指示を受けると、各担当エリアにおいて端末検出信号を発信し、応答が返ってくる端末３の数を検出する（図１０、ＯＰ２３）。移動中継装置１は、各担当エリア内の端末検出信号の応答が返ってくる端末３の数をコントローラ４に通知する。

移動中継装置１から各担当エリア内の端末数の通知を受けた場合に、コントローラ４は、端末数の最も多いエリアを移動中継装置１の移動先となるエリアとして判定し、移動先エリアへの移動の指示を移動中継装置１に通知する。移動中継装置１は、コントローラ４からの通知を受けると、移動先エリアへ移動する（図１０、ＯＰ２４）。移動先エリアへの移動が完了すると、移動中継装置１は、コントローラ４へ移動の完了を通知する。

コントローラ４は、移動中継装置１から移動の完了の通知を受けると、移動中継装置１の担当エリアの情報に基づいて、移動中継装置１の高周波数用アンテナ１０９の指向性の制御情報を生成し、移動中継装置１に通知する。

移動中継装置１は、コントローラ４から高周波数用アンテナ１０９の指向性の制御情報を受信すると、当該制御情報に従って、高周波数用アンテナ１０９の指向性を制御する（図１０、ＯＰ２６）。高周波数用アンテナ１０９の指向性の制御が完了すると、移動中継装置１は、コントローラ４に指向性の制御の完了を通知する。

以降は、例えば、無線通信システム１００Ｃにおいて、第１実施形態と同様の制御が行われる場合と同様にして、コントローラ４によって、移動中継装置１の、端末３と基地局２との無線通信の中継処理の制御が行われる。

したがって、第３実施形態に係る無線通信システム１００Ｃでは、第１実施形態又は第２実施形態において、移動中継装置１が行う判定処理を移動中継装置１に代わりコントローラ４が行う。

図１３は、コントローラ４のハードウェア構成の一例を示す図である。コントローラ４は、例えば、専用のコンピュータである。コントローラ４は、プロセッサ４０１、主記憶装置４０２、補助記憶装置４０３、ネットワークインタフェース４０４を備える。また、これらはバスにより互いに接続されている。

補助記憶装置４０３は、ＯＳ、様々なプログラムや、各プログラムの実行に際してＣＰＵ ４０１が使用するデータを格納する。補助記憶装置４０３は、例えば、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、フラッシュメモリ、又はハードディスクドライブ（Hard Disk Drive）等の不揮発性のメモリである。補助記憶装置４０３は、例えば、移動中継制御プログラムを記憶する。移動中継制御プログラムは、移動中継装置１を制御するためのプログラムである。

主記憶装置４０２は、プロセッサ４０１に、補助記憶装置４０３に格納されているプログラムをロードする記憶領域および作業領域を提供したり、バッファとして用いられたりする記憶装置である。主記憶装置４０２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭのような半導体メモリを含む。

プロセッサ４０１は、補助記憶装置４０３に保持されたＯＳや様々なアプリケーションプログラムを主記憶装置４０２にロードして実行することによって、様々な処理を実行する。プロセッサ４０１は、１つに限られず、複数備えられてもよい。プロセッサ４０１は、「制御装置」の「制御部」の一例である。

ネットワークインタフェース４０４は、ネットワークとの情報の入出力を行うインタフェースである。ネットワークインタフェース４０４は、例えば、無線ＬＡＮに対応するインタフェースである。移動中継装置１からコントローラ４に送信されるデータは、基地局２に中継され、ネットワークインタフェース４０４で受信される。ネットワークインタフェース４０４は、「制御装置」の「送信部」の一例である。

なお、図１３に示されるコントローラ４のハードウェア構成は一例であり、上記に限られず、実施の形態に応じて適宜構成要素の省略や置換、追加が可能である。例えば、サーバ３は、可搬記録媒体駆動装置を備え、可搬記録媒体に記録されたプログラムを実行してもよい。可搬記録媒体は、例えば、ＳＤカード、ｍｉｎｉＳＤカード、ｍｉｃｒｏＳＤカード、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）フラッシュメモリ、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ、又はフラッシュメモリカードのような記録媒体である。

図１４は、コントローラ４の機能構成の一例を示す図である。コントローラ４は、機能
構成要素として、制御部４１、ネットワーク送受信部４２、基地局情報ＤＢ ４３、端末情報ＤＢ ４４、移動中継装置情報ＤＢ ４５を備える。これらは、コントローラ４のプロセッサ４０１が補助記憶装置４０３内の移動中継制御プログラムを実行することによって達成される機能構成要素である。

ネットワーク送受信部４２は、ネットワークインタフェース４０４とのインタフェースである。ネットワーク送受信部４２は、例えば、基地局２経由で、移動中継装置１から、移動中継装置１、基地局２、及び端末３の位置情報、端末３からのサーチ信号の検出の通知等を受信する。ネットワーク送受信部４２は、移動中継装置１からの、移動中継装置１、基地局２、及び端末３の位置情報、端末３からのサーチ信号の検出の通知等を制御部４１に出力する。

また、ネットワーク送受信部４２は、制御部４１から、移動中継装置１への移動先の指示の入力を受けると、端末３への移動先の指示を、ネットワークインタフェース４０４を通じて送信する。

制御部４１は、ネットワーク送受信部４２から、移動中継装置１から、移動中継装置１、基地局２、及び端末３の位置情報、端末３からのサーチ信号の検出の通知等を受信する。制御部４１は、移動中継装置１の位置情報を移動中継装置情報ＤＢ ４５に格納する。制御部４１は、基地局２の位置情報を基地局情報ＤＢ ４３に格納する。制御部４１は、端末３の位置情報を端末情報ＤＢ ４４に格納する。

無線通信システム１００Ｃにおいて、第１実施形態と同様のサービスが実施される場合には、制御部４１は、移動中継装置１及び端末３の位置情報が入力されると、移動中継装置１及び端末３の位置情報に含まれる緯度及び経度が一致するか否かを判定する。移動中継装置１及び端末３の位置情報に含まれる緯度及び経度が一致しない場合に、制御部４１は、移動中継装置１の移動先として端末３の位置情報に含まれる緯度及び経度を判定し、移動中継装置１への移動先への移動の指示を、ネットワーク送受信部４２に出力する。

無線通信システム１００Ｃにおいて、第２実施形態と同様のサービスが実施される場合には、制御部４１は、以下の処理を行う。制御部４１は、端末３からのサーチ信号の検出の通知が入力されると、移動中継装置１への、担当エリア上空の飛行指示と各担当エリア内の端末数の検出指示とを、ネットワーク送受信部４２に出力する。制御部４１は、移動中継装置１から各担当エリア内の端末数の通知が入力されると、最も端末数の多いエリアを移動先のエリアと判定し、移動中継装置１への移動先エリアへの移動の指示をネットワーク送受信部４２に出力する。

また、制御部４１は、無線通信システム１００Ｃにおいて、第１又は第２実施形態と同様のいずれのサービスが実施される場合にも、例えば、上述のように、移動中継装置１が図５に示される中継制御処理に従って動作するように、移動中継装置１に指示を送信する。

すなわち、制御部４１は、第１実施形態又は第２実施形態において、例えば、図４、図５、図１０に示される処理において移動中継装置１が行っている判定処理を、移動中継装置１に代わって行う。

基地局情報ＤＢ ４３、端末情報ＤＢ ４４、移動中継装置情報ＤＢ ４５は、それぞれ、コントローラ４の補助記憶装置４０３の記憶領域に作成される。基地局情報ＤＢ ４３、端末情報ＤＢ ４４、移動中継装置情報ＤＢ ４５は、それぞれ、基地局２、端末３、移動中継装置１の位置情報を格納する。

第３実施形態によれば、複数の移動中継装置１を一元的に制御することができる。また、各移動中継装置１の担当エリアの変更等の設定変更もコントローラ４から移動中継装置１に送信することで容易に行うことができ、ヌルスポットの変動にも柔軟に対応することができる。また、判定処理はコントローラ４が行うため、移動中継装置１が搭載するプロセッサ１０１の性能は低くてもよく、移動中継装置１自体のコストを抑えることができる。

＜プロセッサ＞
ＣＰＵは、ＭＰＵ（Microprocessor）、プロセッサとも呼ばれる。ＣＰＵは、単一のプロセッサに限定される訳ではなく、マルチプロセッサ構成であってもよい。また、単一のソケットで接続される単一のＣＰＵがマルチコア構成を有していても良い。上記各部の少なくとも一部の処理は、ＣＰＵ以外のプロセッサ、例えば、Digital Signal Processor(DSP)、Graphics Processing Unit（GPU）、数値演算プロセッサ、ベクトルプロセッサ、画像処理プロセッサ等の専用プロセッサで行われても良い。また、上記各部の少なくとも一部の処理は、集積回路（ＩＣ）、その他のディジタル回路であっても良い。また、上記各部の少なくとも一部にアナログ回路が含まれても良い。集積回路は、ＬＳＩ，Application Specific Integrated Circuit（ASIC），プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）
を含む。ＰＬＤは、例えば、Field-Programmable Gate Array(FPGA)を含む。上記各部は
、プロセッサと集積回路との組み合わせであっても良い。組み合わせは、例えば、マイクロコントローラ（ＭＣＵ），ＳｏＣ（System-on-a-chip），システムＬＳＩ，チップセットなどと呼ばれる。

＜記録媒体＞
コンピュータその他の機械、装置（以下、コンピュータ等）に上記いずれかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。

ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる非一時的な記録媒体をいう。このような記録媒体のうちコンピュータ等から取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ＤＡＴ、８ｍｍテープ、フラッシュメモリなどのメモリカード等がある。また、コンピュータ等に固定された記録媒体としてハードディスク、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等がある。さらに、ＳＳＤ（Solid State Drive）は、コンピュータ等から取り外し可能な記録媒体としても、コ
ンピュータ等に固定された記録媒体としても利用可能である。

１ 移動中継装置
２ 基地局
３ 端末
４ コントローラ
１１ 制御部
１２ 位置情報受信部
１３ 位置推定部
１４ 指向性制御部
１５Ａ 低周波数受信部
１５Ｂ 低周波数送信部
１６ 周辺装置情報データベース
１７Ａ 高周波数受信部
１７Ｂ 高周波数送信部
１８ 中継処理部
１０１ プロセッサ
１０２ ＲＡＭ
１０３ 不揮発性メモリ
１０４Ａ 原動機
１０４Ｂ 推進機
１０５ 位置測位部
１０６ 低周波数用無線通信部
１０７ 低周波数用アンテナ
１０８ 高周波数用無線通信部
１０９ 高周波数用アンテナ

Claims (5)

1. 端末装置から通信先装置を探すための制御信号を受信する無線通信部と、
   前記端末装置及び前記通信先装置と無線通信可能な位置に移動するように飛行するための推進機と、
   前記端末装置からの前記制御信号を受信した場合に、前記端末装置及び前記通信先装置と無線通信可能な前記位置において、前記端末装置と前記通信先装置との無線通信の中継に係る処理を行う制御部と、
   を備える移動中継装置であって、
   前記無線通信部は、前記端末装置の位置情報を受信し、
   前記制御部は、
   前記移動中継装置の現在位置が前記端末装置の現在位置から所定の範囲内にあるか否かを判定し、
   前記移動中継装置の現在位置が前記所定の範囲内にないと判定した場合に、前記端末装置の現在位置を前記無線通信可能な位置として決定し、
   前記推進機は、前記移動中継装置の高度を所定の高度で維持するように飛行した状態で、前記移動中継装置を前記端末装置の現在位置へ移動させる、
   移動中継装置。
2. 前記制御部は、前記端末装置から前記制御信号が受信された場合に、複数のエリアそれぞれにおける自装置と無線通信可能な端末装置の数を検出し、前記複数のエリアのうち所定の条件を満たすエリアにおける所定の位置を、前記端末装置及び前記通信先装置と無線通信可能な位置として決定する、
   請求項１に記載の移動中継装置。
3. 前記無線通信部は、第１の周波数帯域で、前記端末装置と前記通信先装置との無線通信を中継し、
   前記第１の周波数帯域の電波の送受信を行うアンテナをさらに備え、
   前記制御部は、前記所定の条件を満たすエリアにおける前記所定の位置に移動後、前記複数のエリアへ前記第１の周波数帯域の電波が到達可能なように、前記アンテナの指向性を制御する、
   請求項２に記載の移動中継装置。
4. 前記制御部は、前記端末装置から前記制御信号が受信された場合に、前記複数のエリアのそれぞれについて、エリアにおける前記所定の位置への移動を前記推進機に指示し、前記エリアにおける前記所定の位置において、端末検出信号を発信し、前記端末検出信号に対する応答を受信した端末装置の数を数えて、前記複数のエリアそれぞれにおける自装置と無線通信可能な端末装置の数を検出する、
   請求項２又は３に記載の移動中継装置。
5. 推進機を備える移動中継装置が、
   端末装置及び通信先装置と無線通信可能な位置に前記推進機によって飛行して移動する推進ステップと、
   前記端末装置から前記通信先装置を探すための制御信号を受信した場合に、前記端末装置及び前記通信先装置と無線通信可能な前記位置において、前記端末装置と前記通信先装置との無線通信の中継に係る処理を行う制御ステップと、
   を有し、
   前記制御ステップは、
   前記移動中継装置の現在位置が前記端末装置の現在位置から所定の範囲内にあるか否かを判定し、
   前記移動中継装置の現在位置が前記所定の範囲内にないと判定した場合に、前記端末装置の現在位置を前記無線通信可能な位置として決定し、
   前記推進ステップは、前記推進機によって、前記移動中継装置の高度を所定の高度で維持するように飛行した状態で、前記移動中継装置を前記端末装置の現在位置へ移動させる、
   移動中継方法。

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