JP7381972B2 - 無線通信システム、通信装置、中継装置、通信タイミング決定方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、通信装置、中継装置、通信タイミング決定方法及びコンピュータプログラムに関する。

小型の端末装置をインターネットに接続させて様々なアプリケーションを実現するＩｏＴ（Internet of Things）システムが普及している。ＩｏＴシステムの応用例として、複数のＩｏＴ端末が、気温、室温、加速度、及び光度などの環境情報をセンシングして無線信号で送信し、クラウド側で環境情報を収集するシステムが知られている。各種センサを備えたＩｏＴ端末は、様々な場所に設置される。例えば、海上のブイや船舶、及び山岳地帯など、基地局の設置が困難な場所のデータを収集するためにＩｏＴを活用することも想定されている。

一方で、通信衛星又はＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle：無人航空機）などを中継局として、地上の複数の通信装置の間で無線通信を行う無線システムがある。通信衛星を中継局とする無線システムとして、高度１，０００ｋｍ前後の低い軌道を周回する低軌道衛星（ＬＥＯ：Low Earth Orbit）を用いる場合と、高度３６，０００ｋｍを周回する静止衛星（ＧＥＯ：Geostationary Orbit）を用いる場合とがある。低軌道衛星は、静止衛星に比べて伝搬距離が短い。そのため、低軌道衛星を中継局とする場合、低遅延かつ低伝搬損失な通信の実現が可能である。また、この場合、低軌道衛星や地上の通信装置が備える高周波回路の構成が容易になる。ところが、低軌道衛星は、静止衛星とは異なり地球の上空を周回するため、地上の通信装置から見た衛星方向が常時変化する。地上の各通信装置における低軌道衛星の一周回当たりの可視時間は数分である。そのため、低軌道衛星と地上の各通信装置とが通信可能な時間帯が制限される。

一方で、ＩｏＴ端末の通信に適した低電力かつ低伝送レートで広域通信が可能な無線システムとしてＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）が知られている。昨今、通信衛星がＬＰＷＡを用いてＩｏＴ端末からデータを収集する衛星ＩｏＴシステムの検討が行われている。一般的に、通信衛星と地上の通信装置との間の無線通信は、地上の複数の通信装置の間で直接通信を行う無線通信に比べて伝搬距離が長い。しかしながら、低軌道衛星を用いることによりＬＰＷＡの適用が可能になる。このような衛星ＩｏＴシステムの場合、通常のＬＰＷＡのみでは困難であった、航空分野、船舶分野、及びルーラルエリアでのＩｏＴ端末の収容が可能になる。また、この場合、ハブ局を必要としないためサービス展開が容易になる。

昨今、ＩｏＴ端末数は増加の一途をたどっている。また、ＬＰＷＡはデータレートが低いため、ＩｏＴ端末がデータを送信している時間が相対的に長くなる。そのため、ＩｏＴ端末数の増加とともにデータパケットの衝突の増加が懸念される。これに対し、例えば非特許文献１には、ＬＰＷＡネットワークにおける端末の自律分散的な送信スケジュール制御により、基地局におけるデータ受信時の衝突を回避する手法が記載されている。特許文献１に記載の手法では、各端末の送信タイミングが位相振動子モデルで表現される。各端末は、送信するデータが発生した際には、自身の位相が０になるまで待機してから送信を行う。当該手法は、全端末の位相が互いに等間隔となる逆相同期状態を実現することでデータの衝突を回避させるものである。

小南 大智，合原 一究，村田 正幸，「ＬＰＷＡネットワークにおける基地局負荷の分散を考慮した自律分散型送信スケジュール手法」，電子情報通信学会技術研究報告（信学技報），vol.117 no.353 IN2017-67，pp.127-132，2017年12月

ＩｏＴシステムでは、通信の信頼性を確保するため、各ＩｏＴ端末が基地局へそれぞれ複数回データ送信を繰り返すことがある。また、多数のＩｏＴ端末がデータを送信することから、スロット数を超える送信機会が生じることがある。このように、ＩｏＴシステムでは、通信の混雑度が時によって変動する場合がある。しかしながら、非特許文献１に記載された手法は、各端末に対してそれぞれ与えられた互いに異なるタイミングで、端末が一律にデータを送信するものである。

また、非特許文献１に記載された手法は、端末との通信を行う基地局の位置が固定位置であることを前提としている。そのため、非特許文献１に記載された手法は、例えば端末との通信を行う通信局が周期的に移動する移動体に設置されている場合、端末から通信局へのデータの送信における効率的な送信タイミングを決定することが困難である。なぜならば、端末局から通信局へのデータの送信における適切な送信タイミングは、各々の端末と通信局との位置関係、及び端末ごとの通信量等に応じて、それぞれ異なるためである。これにより、非特許文献１に記載された手法は、効率的な送信タイミングでデータを送信することができず、データの衝突が発生し、通信の信頼性が低下することがあるという課題がある。

上記事情に鑑み、本発明は、通信の信頼性低下を抑制することができる無線通信システム、通信装置、中継装置、通信タイミング決定方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、移動体に備えられた中継装置と、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムであって、前記通信装置は、前記中継装置と通信可能な時間帯に複数のタイミングでテスト信号を送信する通信装置送信部と、前記複数のタイミングにおける前記中継装置との間のそれぞれの通信状況を示す通信状況情報を前記中継装置から受信する通信装置受信部と、前記通信状況情報に基づいて前記複数のタイミングのうち前記通信状況が良好なタイミングを特定し、特定された前記通信状況が良好なタイミングに前記中継装置との通信を行うように前記通信装置送信部を制御する通信装置制御部と、を備え、前記中継装置は、前記通信装置から送信された前記テスト信号を前記複数のタイミングでそれぞれ受信する中継装置受信部と、前記中継装置受信部によって前記複数のタイミングで前記テスト信号が受信された際のそれぞれの前記通信状況を測定する測定部と、前記測定部によって測定された前記通信状況に基づいて前記通信状況情報を生成する中継装置制御部と、前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信状況情報を前記通信装置へ送信する中継装置送信部と、を備える無線通信システムである。

また、本発明の一態様は、移動体に備えられた中継装置と、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムにおける前記通信装置であって、前記中継装置と通信可能な時間帯に複数のタイミングでテスト信号を送信する送信部と、前記複数のタイミングにおける前記中継装置との間のそれぞれの通信状況を示す通信状況情報を前記中継装置から受信する受信部と、前記通信状況情報に基づいて前記複数のタイミングのうち前記通信状況が良好なタイミングを特定し、特定された前記通信状況が良好なタイミングに前記中継装置との通信を行うように前記送信部を制御する制御部と、を備える通信装置である。

また、本発明の一態様は、移動体に備えられた中継装置と、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムにおける前記中継装置であって、前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信装置から複数のタイミングで送信されたテスト信号を前記複数のタイミングでそれぞれ受信する受信部と、前記受信部によって前記複数のタイミングで前記テスト信号が受信された際のそれぞれの通信状況を測定する測定部と、前記測定部によって測定された、それぞれの前記通信状況を示す通信状況情報を生成する制御部と、前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信状況情報を前記通信装置へ送信する送信部と、を備える中継装置である。

また、本発明の一態様は、移動体に備えられた中継装置と互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムにおける通信タイミング決定方法であって、前記通信装置が、前記中継装置と通信可能な時間帯に複数のタイミングでテスト信号を送信する通信装置送信ステップと、前記中継装置が、前記通信装置から送信された前記テスト信号を前記複数のタイミングでそれぞれ受信する中継装置受信ステップと、前記中継装置が、前記複数のタイミングで前記テスト信号が受信された際のそれぞれの通信状況を測定する測定ステップと、前記中継装置が、前記通信状況に基づいて前記複数のタイミングにおける前記中継装置との間のそれぞれの通信状況を示す通信状況情報を生成する中継装置制御ステップと、前記中継装置が、前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信状況情報を前記通信装置へ送信する中継装置送信ステップと、前記通信装置が、前記通信状況情報を受信する通信装置受信ステップと、前記通信装置が、前記通信状況情報に基づいて前記複数のタイミングのうち前記通信状況が良好なタイミングを特定し、特定された前記通信状況が良好なタイミングに前記中継装置との通信を行うように通信装置送信部を制御する通信装置制御ステップと、を有する通信タイミング決定方法である。

また、本発明の一態様は、移動体に備えられた中継装置と互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムにおける通信タイミング決定方法であって、前記通信装置が、前記中継装置と通信可能な時間帯に複数のタイミングでテスト信号を送信する送信ステップと、前記通信装置が、前記複数のタイミングにおける前記中継装置との間のそれぞれの通信状況を示す通信状況情報を前記中継装置から受信する受信ステップと、前記通信装置が、前記通信状況情報に基づいて前記複数のタイミングのうち前記通信状況が良好なタイミングを特定し、特定された前記通信状況が良好なタイミングに前記中継装置との通信を行うように通信装置送信部を制御する制御ステップと、を有する通信タイミング決定方法である。

また、本発明の一態様は、移動体に備えられた中継装置と互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムにおける通信タイミング決定方法であって、前記中継装置が、前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信装置から複数のタイミングで送信されたテスト信号を前記複数のタイミングでそれぞれ受信する受信ステップと、前記中継装置が、前記複数のタイミングで前記テスト信号が受信された際のそれぞれの通信状況を測定する測定ステップと、前記中継装置が、測定されたそれぞれの前記通信状況を示す通信状況情報であって、前記通信装置に前記通信状況が良好なタイミングを自装置との通信を行うタイミングとして決定させるための前記通信状況情報を生成する制御部と、前記中継装置が、前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信状況情報を前記通信装置へ送信する送信ステップと、を有する通信タイミング決定方法である。

また、本発明の一態様は、上記の通信装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムである。

また、本発明の一態様は、上記の中継装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムである。

本発明により、通信の信頼性低下を抑制することが可能となる。

本発明の第１の実施形態による無線通信システムの構成図である。 本発明の第１の実施形態による端末局から送信されるテスト信号の送信タイミングを示す模式図である。 図２に示される送信タイミングごとの通信状況の判定結果の一例を示す模式図である。 同実施形態による無線通信システムのデータ収集処理を示すフロー図である。 同実施形態による無線通信システムのデータ収集処理を示すフロー図である。 同実施形態による無線通信システムの送信実行タイミング決定処理を示すフロー図である。 本発明の第１の実施形態の変形例１による無線通信システムの構成図である。 同変形例による無線通信システムのデータ収集処理を示すフロー図である。 本発明の第１の実施形態の変形例２による無線通信システムの構成図である。 同変形例による無線通信システムのデータ収集処理を示すフロー図である。 同変形例による無線通信システムの送信実行タイミング決定処理を示すフロー図である。 本発明の第２の実施形態による無線通信システムの構成図である。 同実施形態による端末局の送信制御部の構成を示すブロック図である。 同実施形態による移動中継局の送信制御部の構成を示すブロック図である。 同実施形態の無線通信システムによる絞り込み処理の一例を示す模式図である。 同実施形態の無線通信システムによる絞り込み処理の一例を示す模式図である。 同実施形態の無線通信システムによる絞り込み処理の一例を示す模式図である。 同実施形態による無線通信システムの送信タイミング決定処理を示すフロー図である。 同実施形態による無線通信システムの絞り込み処理を示すフロー図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による無線通信システム１の構成図である。無線通信システム１は、移動中継局２と、端末局３と、基地局４とを有する。無線通信システム１が有する移動中継局２、端末局３及び基地局４のそれぞれの数は任意であるが、端末局３の数は多数であることが想定される。無線通信システム１は、即時性が要求されない情報の伝送を行う通信システムである。複数の端末局３からそれぞれ送信された情報は、移動中継局２を介して伝送され、基地局４によって収集される。

移動中継局２は、移動体に搭載され、通信可能なエリアが時間の経過により移動する中継装置の一例である。移動中継局２は、例えば、ＬＥＯ（Low Earth Orbit）衛星に備えられる。ＬＥＯ衛星の高度は２，０００ｋｍ以下であり、地球の上空を１周約１．５時間程度で周回する。端末局３及び基地局４は、地上や海上など地球上に設置される。複数の端末局３は、互いに異なる場所に存在する。端末局３は、例えば、ＩｏＴ端末である。端末局３は、センサが検出した環境データ等のデータを収集し、移動中継局２へ無線により送信する。同図では、２台の端末局３のみを示している。移動中継局２は、地球の上空を移動しながら、複数の端末局３それぞれから送信されたデータを無線信号により受信する。移動中継局２は、受信したこれらのデータを蓄積し、蓄積しておいたデータを、基地局４との通信が可能なタイミングで一括して基地局４へ無線送信する。基地局４は、移動中継局２から端末局３が収集したデータを受信する。

移動中継局２として、静止衛星や、ドローン、ＨＡＰＳ（High Altitude Platform Station）などの無人航空機に搭載された中継局を用いることが考えられる。しかし、静止衛星に搭載された中継局の場合、地上のカバーエリア（フットプリント）は広いものの、高度が高いために、地上に設置されたＩｏＴ端末に対するリンクバジェットは非常に小さい。一方、ドローンやＨＡＰＳに搭載された中継局の場合、リンクバジェットは高いものの、カバーエリアが狭い。さらには、ドローンにはバッテリーが、ＨＡＰＳには太陽光パネルが必要である。本実施形態では、ＬＥＯ衛星に移動中継局２を搭載する。よって、リンクバジェットは限界内に収まることに加え、ＬＥＯ衛星は、大気圏外を周回するために空気抵抗がなく、燃料消費も少ない。また、ドローンやＨＡＰＳに中継局を搭載する場合と比較して、フットプリントも大きい。

ＬＥＯ衛星に搭載された移動中継局２は、高速で移動しながら通信を行うため、個々の端末局３や基地局４が移動中継局２と通信可能な時間が限られている。具体的には、地上で見ると、移動中継局２は、１０分程度で上空を通り過ぎる。また、端末局３には、様々な仕様の無線通信方式が使用される。そこで、移動中継局２は、移動中の現在位置におけるカバレッジ内の端末局３から端末アップリンク信号を受信し、受信した端末アップリンク信号の波形データを保存しておく。移動中継局２は、カバレッジに基地局４が存在するタイミングにおいて、端末アップリンク信号の波形データを設定した基地局ダウンリンク信号を、基地局４に無線送信する。基地局４は、移動中継局２から受信した基地局ダウンリンク信号を復調して端末アップリンク信号の波形データを得る。基地局４は、波形データが表す端末アップリンク信号に対して復調及び復号を行うことにより、端末局３が送信したデータである端末送信データを得る。

なお、本実施形態による無線通信システム１では、移動中継局２と端末局３とがＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）を用いて無線通信を行う構成であるものとする。前述のとおり、端末局３の数は多数であることが想定される。なお、各々の端末局３は、通信の信頼性を確保するため、同一の端末アップリンク信号を複数回、移動中継局２へ向けて送信する構成であってもよい。

このような構成であることから、端末局３から移動中継局２へ送信される端末アップリンク信号の送信タイミングが制御されなかった場合、複数の端末局３からそれぞれ送信される端末アップリンク信号の送信タイミングが重なることによって移動中継局２における通信量が一時的に増大する。これにより、通信帯域が逼迫することがある。本実施形態による無線通信システム１は、通信帯域の逼迫を防止するため、各々の端末局３から移動中継局２への端末アップリンク信号の送信が実行される適切なタイミングをそれぞれ特定する。

以下、各々の端末局３における端末アップリンク信号の送信が実行されるタイミングを決定するための処理を、「送信実行タイミング決定処理」という。また、送信実行タイミング決定処理によって決定されたタイミングを、「送信実行タイミング」という。

送信実行タイミング決定処理は、例えば、無線通信システム１の初回起動時、又は端末局３の初回起動時等に実行される。なお、送信実行タイミング決定処理は、定期的に（例えば、１日ごと又は１か月ごと等の間隔で）実行されてもよい。例えば端末局３が、地上又は海上（以下、総称して「地上」ということがある。）を、定期的に移動する移動体等に備えられている場合には、端末アップリンク信号の適切な送信実行タイミングも変化する。したがって、このような場合、送信実行タイミング決定処理は、端末局３の位置が移動する度に実行されることが望ましい。

以下、送信実行タイミング決定処理について具体的に説明する。
各々の端末局３は、移動中継局２の軌道を示す軌道情報を予め記憶している。また、各々の端末局３は、自局の位置、及び現在時刻を認識することができる。例えば、端末局３は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機等の測位装置を備えており、自局の位置、及び現在時刻を特定することができる。前述の通り、ＬＥＯ衛星に搭載された移動中継局２は、高速で移動しながら通信を行う。そのため、個々の端末局３が移動中継局２と通信可能な時間帯（以下、「通信可能時間帯」という。）は限られている。端末局３は、軌道情報と自局の位置とに基づいて通信可能時間帯を特定する。

さらに、移動中継局２の周回ごとに訪れる１回の通信可能時間帯の中でも、移動中継局２と端末局３との間の通信状況は変化する。すなわち、１回の通信可能時間帯の中でも、相対的に、通信状況がより良い送信タイミングと、通信状況がより悪い送信タイミングとが存在する。これは、例えば、移動中継局２と端末局３との位置関係等に起因する。例えば、移動中継局２と端末局３との間の距離がより近い送信タイミングであるほど、相対的に通信状況がより良くなる可能性が高い。また例えば、移動中継局２と端末局３との間に遮蔽物（例えば、建物等）が存在するような位置関係になる送信タイミングでは、相対的に通信状況がより悪くなる可能性が高い。

また例えば、端末局３の近傍に、同一の移動中継局２と通信を行う他の端末局３が複数存在しており、当該他の端末局３が移動中継局２へ端末アップリンク信号を送信する送信タイミングでは、相対的に通信状況がより悪くなる可能性が高い。このように、端末局３の周辺環境等に起因して、１回の通信可能時間帯の中でも送信タイミングによって通信状況にはバラつきが生じる。
送信実行タイミング決定処理とは、各々の端末局３が、通信可能時間帯の中でも特に通信状況が良好なタイミングで移動中継局２への端末アップリンク信号をの送信を継続的に行うことができるように、送信実行タイミングを決定するための処理である。

本実施形態における無線通信システム１は、通信可能時間帯の中でも特に通信状況が良好な送信タイミングを端末局３ごとに特定する。送信実行タイミング決定処理では、まず端末局３が、通信可能時間帯に所定の間隔で（例えば、１分ごとに）、送信テストを表す情報を含む示す端末アップリンク信号（以下、「テスト信号」という。）を移動中継局２へ向けて送信する。

図２は、端末局３から送信されるテスト信号の送信タイミングを示す模式図である。図２において、横軸は時間を表す。時刻ｔ０～ｔ１０は、端末局３から移動中継局２へテスト信号が送信されるタイミングを表す。例えば、通信可能時間帯が１０分間であり、１分間隔でテスト信号が送信される場合、端末局３から移動中継局２へ合計１１回のテスト信号が送信される。この場合、時刻ｔ０は、通信可能時間帯の開始時刻であり、時刻ｔ１～ｔ１０は、それぞれ、時刻ｔ０から１分経過した時点～時刻ｔ０から１０分経過した時点である。

なお、本実施形態では、端末局３が所定の間隔（例えば、１分ごとに）でテスト信号を送信する構成であるが、これに限られるものではない。例えば、１回の通信可能時間帯にテスト信号が送信される回数（例えば、１０回など）が予め定められており、通信可能時間帯に所定の回数のテスト信号が例えば等間隔で送信されるような構成であってもよい。

なお、端末局３がテスト信号を送信する時刻と、移動中継局２がテスト信号を受信する時刻とは、厳密には伝送時間分のズレが生じる。しかしながら、テスト信号の送信間隔に対して、伝送時間は相対的に非常に短い時間である。したがって、以下の説明では、端末局３がテスト信号を送信する時刻と、移動中継局２がテスト信号を受信する時刻とは同一であるものとして説明する。

端末局３から移動中継局２へ送信されるテスト信号には、例えば端末局３を識別する識別情報が含まれる。移動中継局２は、端末局３から送信されたテスト信号を受信した場合、通信の混雑度を測定する。通信の混雑度とは、例えば、移動中継局２における、複数の端末局３からの単位時間当たりの端末アップリンク通信のアクセス数、又は端末アップリンク通信の周波数帯のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator：受信信号強度）によって表される度合いである。なお、通信の混雑度として用いられる指標は、移動中継局２における通信帯域の逼迫の度合いを定量的に示すことができる指標であるならば、どのような指標が用いられても構わない。

移動中継局２は、測定された通信の混雑度に基づいて通信状況を判定する。例えば、移動中継局２は、受信信号強度が所定の閾値以上である場合に通信状況が良好であると判定し、受信信号強度が所定の閾値未満である場合に通信状況が不良であると判定する。移動中継局２は、判定結果を示す情報と、受信されたテスト信号に含まれる端末局３を識別する識別情報とを含む情報（以下、「通信状況情報」という。）が設定された端末ダウンリンク信号を、地上へ向けて送信する。判定結果を示す情報とは、例えば、通信状況が良好であると判定された送信タイミング（例えば、時刻）を示す情報である。移動中継局２は、例えば次の周回時に（対象の端末局３の上空を次回通過する際に）、当該端末ダウンリンク信号を地上へ向けて送信する。

図３は、図２に示される送信タイミングごとの通信状況の判定結果の一例を示す模式図である。図３において、白丸は、通信状況が良好であると判定された送信タイミングを示し、黒丸は、通信状況が不良であると判定された送信タイミングを示す。すなわち、図３は、移動中継局２によって時刻ｔ０から時刻ｔ１０までの間に合計１１回受信されたテスト信号のうち、時刻ｔ３～ｔ８の６回の送信タイミングで送信されたテスト信号の受信において、通信状況が良好あると判定されたことを表す。

移動中継局２は、例えば、時刻ｔ３～ｔ８を示す情報と、受信されたテスト信号に含まれる端末局３を識別する識別情報とを、端末ダウンリンク信号に設定し地上へ向けて送信する。

端末ダウンリンク信号を受信した端末局３は、当該端末ダウンリンク信号に含まれる識別情報と自局を識別する識別情報とを照合する。端末ダウンリンク信号に含まれる識別情報と自局を識別する識別情報とが同一である場合（すなわち、自局へ向けて送信された端末ダウンリンク信号である場合）、端末局３は、端末ダウンリンク信号に含まれる通信状況情報を取得する。端末局３は、通信状況情報に基づいて、移動中継局２への端末アップリンク信号の送信を実行する送信実行タイミングを決定する。その後、端末局３は、移動中継局２が周回するごとに、上記決定された送信実行タイミングで、環境データ等の端末送信データを設定した端末アップリンク信号を移動中継局２へ送信する。

本実施形態では、端末局３は、例えば図３に示されるように時刻ｔ３～ｔ８が通信状況が良好であることを示す通信状況情報を取得した場合、時刻ｔ３～ｔ８の中から任意の時刻を選択し、選択された時刻を送信実行タイミングとする。

なお、端末局３は、通信状況情報が示す複数の（図３においては６回の）送信タイミングの中から、ランダムに送信実行タイミングを選択するようにしてもよい。また、例えば、端末局３は、通信状況情報が示す複数の送信タイミングのうち、最も早い送信タイミングからランダム時間が経過したタイミングを送信実行タイミングとするようにしてもよい。このように、通信状況が良好であると判定された時間帯の範囲内でランダムに送信実行タイミングが決定されることにより、例えば互いに近傍の位置に複数の端末局３が存在する場合に、これら複数の端末局３が同時に移動中継局２へ端末アップリンク信号の送信を行うことを回避することができる。よって、移動中継局２における通信の混雑度が軽減される。

なお、送信実行タイミング決定処理における各装置の構成及び動作の詳細については後述される。以下、各々の端末局３から送信された環境データ等の端末送信データを、移動中継局２を介して基地局４が収集するための処理（以下、「データ収集処理」という。）における各装置の構成及び動作の詳細についてまず説明する。

（データ収集処理）
データ収集処理における各装置の構成を説明する。
図１に示されるように、移動中継局２は、アンテナ２１と、端末通信部２２と、データ記憶部２３と、基地局通信部２４と、アンテナ２５とを備える。

端末通信部２２は、受信部２２１と、受信波形記録部２２２とを有する。受信部２２１は、アンテナ２１により端末アップリンク信号を受信する。受信波形記録部２２２は、受信部２２１が受信した端末アップリンク信号の受信波形をサンプリングし、サンプリングにより得られた値を示す波形データを生成する。受信波形記録部２２２は、アンテナ２１における端末アップリンク信号の受信時刻と、生成した波形データとを設定した受信波形情報をデータ記憶部２３に書き込む。データ記憶部２３は、受信波形記録部２２２により書き込まれた受信波形情報を記憶する。

基地局通信部２４は、任意の無線通信方式の基地局ダウンリンク信号により受信波形情報を基地局４へ送信する。基地局通信部２４は、記憶部２４１と、制御部２４２と、送信データ変調部２４３と、送信部２４４とを備える。記憶部２４１は、移動中継局２を搭載しているＬＥＯ衛星の軌道情報と、基地局４の位置とに基づいて、予め計算された送信開始タイミングを記憶する。ＬＥＯの軌道情報は、任意の時刻におけるＬＥＯ衛星の位置、速度、移動方向などを得ることが可能な情報である。送信時刻は、例えば、送信開始タイミングからの経過時間で表してもよい。

制御部２４２は、記憶部２４１に記憶された送信開始タイミングにおいて、受信波形情報を基地局４に送信するように送信データ変調部２４３及び送信部２４４を制御する。送信データ変調部２４３は、データ記憶部２３から受信波形情報を送信データとして読み出し、読み出した送信データを変調して基地局ダウンリンク信号を生成する。送信部２４４は、基地局ダウンリンク信号を電気信号から無線信号に変換し、アンテナ２５から送信する。

端末局３は、データ記憶部３１と、送信部３２と、１本または複数本のアンテナ３３とを備える。データ記憶部３１は、センサデータなどを記憶する。送信部３２は、データ記憶部３１からセンサデータを端末送信データとして読み出し、読み出した端末送信データを設定した端末アップリンク信号をアンテナ３３から無線により送信する。

送信部３２は、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）により信号を送信する。ＬＰＷＡには、ＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）、Ｓｉｇｆｏｘ（登録商標）、ＬＴＥ－Ｍ（Long Term Evolution for Machines）、ＮＢ（Narrow Band）－ＩｏＴ等があるが、任意の無線通信方式を用いることができる。また、送信部３２は、他の端末局３と時分割多重、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）などにより送信を行ってもよい。

送信部３２は、使用する無線通信方式において予め決められた方法により、自局が端末アップリンク信号の送信に使用するチャネル及び送信タイミングを決定する。また、送信部３２は、使用する無線通信方式において予め決められた方法により、複数本のアンテナ３３から送信する信号のビーム形成を行ってもよい。

基地局４は、アンテナ４１と、受信部４２と、基地局信号受信処理部４３と、端末信号受信処理部４４とを備える。受信部４２は、アンテナ４１により受信した基地局ダウンリンク信号を、電気信号に変換する。基地局信号受信処理部４３は、受信部４２が電気信号に変換した受信信号の復調及び復号を行い、受信波形情報を得る。基地局信号受信処理部４３は、受信波形情報を端末信号受信処理部４４に出力する。

端末信号受信処理部４４は、受信波形情報が示す端末アップリンク信号の受信処理を行う。このとき、端末信号受信処理部４４は、端末局３が送信に使用した無線通信方式により受信処理を行って端末送信データを取得する。端末信号受信処理部４４は、端末信号復調部４４１と、端末信号復号部４４２とを備える。

端末信号復調部４４１は、波形データを復調し、復調により得られたシンボルを端末信号復号部４４２に出力する。端末信号復調部４４１は、波形データが示す信号に対して、移動中継局２のアンテナ２１が受信した端末アップリンク信号のドップラーシフトを補償する処理を行ってから、復調を行ってもよい。アンテナ２１が受信した端末アップリンク信号が受けるドップラーシフトは、端末局３の位置と、移動中継局２が搭載されているＬＥＯの軌道情報に基づき予め計算される。端末信号復号部４４２は、端末信号復調部４４１が復調したシンボルを復号し、端末局３から送信された端末送信データを得る。

以下、データ収集処理における無線通信システム１の動作を説明する。
図４は、端末局３から移動中継局２へ端末アップリンク信号を送信する場合の無線通信システム１の処理を示すフロー図である。

端末局３は、外部又は内部に備えられた図示しないセンサが検出したセンサデータ（例えば環境データ等）を随時取得し、取得したセンサデータをデータ記憶部３１に書き込む（ステップＳ１１１）。送信部３２は、データ記憶部３１からセンサデータを端末送信データとして読み出す。送信部３２は、移動中継局２を搭載したＬＥＯ衛星の軌道情報に基づいて予め得られた送信開始タイミングにおいて、端末送信データを設定した端末アップリンク信号をアンテナ３３から無線送信する（ステップＳ１１２）。端末局３は、ステップＳ１１１からの処理を繰り返す。なお、上記送信開始タイミングとは、上記の送信実行タイミング決定処理によって決定された送信実行タイミングである。

移動中継局２の受信部２２１は、端末局３から送信された端末アップリンク信号を受信する（ステップＳ１２１）。送信元の端末局３の無線通信方式によって、同一の周波数については時分割で１台の端末局３からのみ端末アップリンク信号を受信する場合と、同一の周波数で同時に複数台の端末局３から端末アップリンク信号を受信する場合がある。受信波形記録部２２２は、受信部２２１が受信した端末アップリンク信号の波形を表す波形データと、受信時刻とを対応付けた受信波形情報をデータ記憶部２３に書き込む（ステップＳ１２２）。移動中継局２は、ステップＳ１２１からの処理を繰り返す。

図５は、移動中継局２から基地局４へ基地局ダウンリンク信号を送信する場合の無線通信システム１の処理を示すフロー図である。
移動中継局２の基地局通信部２４が有する制御部２４２は、記憶部２４１に記憶された送信開始タイミングであることを検出すると、受信波形情報の送信を送信データ変調部２４３及び送信部２４４に指示する（ステップＳ２１１）。送信データ変調部２４３は、データ記憶部２３に蓄積していた受信波形情報を送信データとして読み出し、読み出した送信データを変調し、基地局ダウンリンク信号を生成する。送信部２４４は、送信データ変調部２４３が生成した基地局ダウンリンク信号を無線によりアンテナ２５から送信する（ステップＳ２１２）。移動中継局２は、ステップＳ２１１からの処理を繰り返す。

基地局４のアンテナ４１は、移動中継局２から基地局ダウンリンク信号を受信する（ステップＳ２２１）。受信部４２は、アンテナ４１が受信した基地局ダウンリンク信号を電気信号の受信信号に変換して、基地局信号受信処理部４３に出力する。基地局信号受信処理部４３は、受信信号を復調し、復調した受信信号を復号する（ステップＳ２２２）。基地局信号受信処理部４３は、復号により得られた受信波形情報を端末信号受信処理部４４に出力する。

端末信号受信処理部４４は、受信波形情報に含まれる波形データが表す端末アップリンク信号の受信処理を行う（ステップＳ２２３）。具体的には、端末信号復調部４４１は、波形データが表す受信信号に含まれる無線通信方式固有の情報に基づいて、端末局３が端末アップリンク信号の送信に用いた無線通信方式を特定する。端末信号復調部４４１は、特定した無線通信方式に従って、波形データが表す受信信号を復調し、復調により得られたシンボルを、端末信号復号部４４２に出力する。端末信号復号部４４２は、端末信号復調部４４１から入力したシンボルを特定された無線通信方式により復号し、端末局３から送信された端末送信データを得る。なお、端末信号復号部４４２は、ＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）のように、計算負荷が大きな復号方式を用いることも可能である。基地局４は、ステップＳ２２１からの処理を繰り返す。

（送信実行タイミング決定処理）
次に、送信実行タイミング決定処理における各装置の構成を説明する。
移動中継局２の構成について説明する。図１に示されるように、移動中継局２は、通信状況測定部２２３と、送信制御部２２４と、記憶部２２５と、送信部２２６とをさらに備える。

通信状況測定部２２３は、端末局３から送信されたテスト信号の受信時において、受信部２２１における通信状況を測定する。通信状況測定部２２３は、測定結果に基づいて、通信の混雑度を示す情報（以下、「混雑度情報」という。）を生成する。例えば、通信状況測定部２２３は、受信部２２１における、複数の端末局３からの単位時間当たりの端末アップリンク通信のアクセス数、又は端末アップリンク通信の周波数帯の受信信号強度を測定し、混雑度情報を生成する。通信状況測定部２２３は、生成された混雑度情報を送信制御部２２４へ出力する。

混雑度情報には、例えば、通信状況の測定結果を示す情報と、テスト信号の受信時刻と、テスト信号に含まれる端末局３を識別する識別情報とが含まれる。

送信制御部２２４は、通信状況測定部２２３から出力された混雑度情報を取得する。送信制御部２２４は、混雑度情報に含まれる通信状況の測定結果を示す情報に基づいて、通信状況の良不良の判定を行う。前述の通り、例えば、移動中継局２は、受信信号強度が所定の閾値以上である場合に通信状況が良好であると判定し、受信信号強度が所定の閾値未満である場合に通信状況が不良であると判定する。送信制御部２２４は、判定結果を示す情報と、取得された混雑度情報に含まれるテスト信号の受信時刻と、端末局３を識別する識別情報とが対応付けられた対応情報を生成し、記憶部２２５に記録する。記憶部２２５には、１回の通信可能時間帯に同一の端末局３から複数回送信されたテスト信号に基づく上記の対応情報がそれぞれ記録される。

送信制御部２２４は、端末局３との通信可能時間帯が終了した後、例えば次の周回時に当該端末局３に接近するまでの間に、記憶部２２５を参照し、当該端末局３を識別する識別情報に対応付けられた対応情報をまとめて取得する。送信制御部２２４は、取得された対応情報に基づいて、通信状況情報（すなわち、１回の通信可能時間帯における、判定結果を示す情報と、テスト信号の受信時刻と、端末局３を識別する識別情報とを含む情報）を生成する。送信制御部２２４は、生成された通信状況情報を送信部２２６へ出力する。

送信部２２６は、送信制御部２２４から通信状況情報を取得する。送信部２２６は、取得された通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号をアンテナ２１から無線により送信する。送信部２２６は、ＬＰＷＡにより信号を送信する。ＬＰＷＡには、ＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）、Ｓｉｇｆｏｘ（登録商標）、ＬＴＥ－Ｍ、ＮＢ－ＩｏＴ等の任意の無線通信方式を用いることができる。送信部２２６は、使用する無線通信方式において予め決められた方法により、自局が端末ダウンリンク信号の送信に使用するチャネルを決定する。送信部２２６が端末ダウンリンク信号を送信するタイミングは、送信制御部２２４によって制御される。

記憶部２２５は、移動中継局２（自局）を搭載しているＬＥＯ衛星の軌道情報と、各端末局３の位置とに基づいて、予め計算された端末局３ごとの送信開始タイミングを記憶する。ＬＥＯの軌道情報は、任意の時刻におけるＬＥＯ衛星の位置、速度、移動方向などを得ることが可能な情報である。送信時刻は、例えば、送信開始タイミングからの経過時間で表してもよい。送信制御部２２４は、記憶部２２５に記憶された端末局３ごとの送信開始タイミングにおいて、通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号を各端末局３へ送信するように送信部２２６を制御する。

前述の通り、移動中継局２は、例えば、地球の上空を所定の周期で周回するＬＥＯ衛星などに備えられる。送信制御部２２４は、例えば、以前（例えば、一周回前の時点）において端末局３からテスト信号を受信した際の通信の混雑度に基づいて生成された通信状況情報を端末ダウンリンク信号に設定する。

なお、送信制御部２２４は、例えば、過去の同一の時間帯において端末局３からテスト信号を受信した際の通信の混雑度に基づいて生成された通信状況情報を端末ダウンリンク信号に設定するようにしてもよい。または、送信制御部２２４は、端末局３からテスト信号を受信したタイミングで速やかに通信状況情報を端末ダウンリンク信号に設定して地上へ向けて送信するようにしてもよい。

以下、端末局３の構成について説明する。図１に示されるように、端末局３は、受信部３４と、送信制御部３５と、位置情報生成部３６と、軌道情報記憶部３７とをさらに備える。

位置情報生成部３６は、例えばＧＰＳ受信機等の測位装置を備えており、自局の位置、及び現在時刻を特定することができる。位置情報生成部３６は、特定された自局の位置を示す位置情報を生成する。
軌道情報記憶部３７は、移動中継局２を搭載しているＬＥＯ衛星の軌道情報を予め記憶する。

送信制御部３５は、軌道情報記憶部３７に記憶された軌道情報と、位置情報生成部３６によって生成された自局の位置を示す位置情報とに基づいて、移動中継局２と通信可能な時間帯である通信可能時間帯を算出する。送信制御部３５は、現在時刻が通信可能時間帯になったことを検出する。送信制御部３５は、送信部３２を制御し、上記算出された通信可能時間帯に例えば所定の間隔で（例えば、１分ごとに）、テスト信号を移動中継局２へ向けて複数回送信させる。送信部３２は、テスト信号をアンテナ３３から無線により送信する。

受信部３４は、アンテナ３３により、移動中継局２から送信された、通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号を受信する。

送信制御部３５は、受信部３４によって受信された端末ダウンリンク信号から通信状況情報を取得する。送信制御部３５は、通信状況情報に基づいて、移動中継局２への端末アップリンク信号の送信を実行する送信実行タイミングを決定する。それ以降、送信制御部３５は、移動中継局２が周回するごとに、上記決定された送信実行タイミングで、端末送信データが設定された端末アップリンク信号を移動中継局２へ送信するように、送信部３２を制御する。

送信部３２は、送信制御部３５による制御の下で、データ記憶部３１からセンサデータを端末送信データとして読み出し、読み出した端末送信データを設定した端末アップリンク信号をアンテナ３３から無線により送信する。

以下、送信実行タイミング決定処理における無線通信システム１の動作について説明する。
図６は、無線通信システム１による送信実行タイミング決定処理を示すフロー図である。図６のフロー図が示す送信実行タイミング決定処理は、例えば、無線通信システム１の初回起動時又は端末局３の初回起動時等に開始される。

端末局３の位置情報生成部３６は、例えばＧＰＳ受信機等の測位装置により自局の位置を特定する（ステップＳ３１１）。端末局３の送信制御部３５は、位置情報生成部３６によって特定された自局の位置を示す位置情報を取得する。また、送信制御部３５は、軌道情報記憶部３７に記憶された、移動中継局２を搭載するＬＥＯ衛星の軌道情報を取得する（ステップＳ３１２）。送信制御部３５は、自局の位置を示す位置情報と軌道情報とに基づいて、移動中継局２と通信可能な時間帯である通信可能時間帯を算出する（ステップＳ３１３）。

送信制御部３５は、現在時刻が通信可能時間帯になるまで待機する。送信制御部３５は、現在時刻が通信可能時間帯になったことを検出した場合（ステップＳ３１４）、送信部３２を制御し、テスト信号を移動中継局２へ向けて送信させる（ステップＳ３１５）。送信部３２は、テスト信号をアンテナ３３から無線により送信する。送信制御部３５は、現在時刻が通信可能時間帯である間（ステップＳ３１６・Ｎｏ）、例えば所定の間隔で（例えば、１分ごとに）テスト信号を移動中継局２へ向けて繰り返し送信させる（ステップＳ３１５）。送信制御部３５は、通信可能時間帯が終了した場合（ステップＳ３１６・Ｙｅｓ）、テスト信号の送信を終了させ、待機する。

移動中継局２の受信部２１１は、端末局３から送信されるテスト信号を待ち受ける（ステップＳ３２１）。移動中継局２の通信状況測定部２２３は、端末局３から送信されたテスト信号を受信した場合（ステップＳ３２１・Ｙｅｓ）、受信部２２１における通信状況を測定する（ステップＳ３２２）。通信状況測定部２２３は、測定結果に基づいて混雑度情報を生成する。前述の通り、混雑度情報には、例えば、通信状況の測定結果を示す情報と、テスト信号の受信時刻と、テスト信号に含まれる端末局３を識別する識別情報とが含まれる。

移動中継局２の送信制御部２２４は、通信状況測定部２２３から出力された混雑度情報を取得する。送信制御部２２４は、混雑度情報に含まれる通信状況の測定結果を示す情報に基づいて、通信状況の良不良を判定する。前述の通り、例えば、移動中継局２は、受信信号強度が所定の閾値以上である場合に通信状況が良好であると判定し、受信信号強度が所定の閾値未満である場合に通信状況が不良であると判定する。送信制御部２２４は、判定結果を示す情報と、取得された混雑度情報に含まれるテスト信号の受信時刻及び端末局３を識別する識別情報とが対応付けられた対応情報を生成し、記憶部２２５に記録する（ステップＳ３２３）。記憶部２２５には、通信可能時間帯に同一の端末局３から複数回送信されたテスト信号に基づく上記対応情報がそれぞれ記録される。

送信制御部２２４は、端末局３との通信の通信可能時間帯が終了した場合（ステップＳ３２４・Ｙｅｓ）、記憶部２２５を参照し、当該端末局３を識別する識別情報に対応付けられた対応情報をまとめて取得する。送信制御部２２４は、取得された対応情報に基づいて、通信状況情報（すなわち、１回の通信可能時間帯における、判定結果を示す情報と、テスト信号の受信時刻と、端末局３を識別する識別情報とを含む情報）を生成する（ステップＳ３２５）。

前述の通り、記憶部２２５は、移動中継局２を搭載しているＬＥＯ衛星の軌道情報と、各端末局３の位置とに基づいて、予め計算された端末局３ごとの送信開始タイミングを記憶する。送信制御部２２４は、現在時刻が送信開始タイミングになるまで待機する（ステップＳ３２６）。送信制御部２２４は、現在時刻が送信開始タイミングなった場合（ステップＳ３２６・Ｙｅｓ）、通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号を地上へ向けて送信するように送信部２２６を制御する。送信制御部２２４は、例えば、以前（例えば、一周回前の時点）において端末局３からテスト信号を受信した際の通信の混雑度に基づいて生成された通信状況情報を端末ダウンリンク信号に設定する。

移動中継局２の送信部２２６は、使用する無線通信方式において予め決められた方法により、自局が端末ダウンリンク信号の送信に使用するチャネルを決定する。移動中継局２の送信部２２６は、送信制御部２２４によって生成された通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号をアンテナ２１から無線により地上へ向けて送信する（ステップＳ３２７）。以上で、図６のフロー図が示す送信実行タイミング決定処理における、移動中継局２の動作が終了する。

端末局３の受信部３４は、移動中継局２から送信される、通信状況情報及び自局の識別情報が設定された端末ダウンリンク信号の受信を待ち受ける（ステップＳ３３１）。受信部３４が、アンテナ３３により、通信状況情報及び自局の識別情報が設定された端末ダウンリンク信号を受信した場合（ステップＳ３３１・Ｙｅｓ）、送信制御部３５は、受信部３４によって受信された端末ダウンリンク信号から通信状況情報を取得する。送信制御部３５は、通信状況情報に基づいて、端末送信データが設定された端末アップリンク信号の移動中継局２への送信を実行する送信実行タイミングを決定する（ステップＳ３３２）。
以上で、図６のフロー図が示す送信実行タイミング決定処理における、端末局３及び無線通信システム１の動作が終了する。

以上説明したように、第１の実施形態による無線通信システム１によれば、各々の端末局３は、自局の位置と、周回する移動中継局２の軌道情報とに基づいて、通信可能時間帯を特定する。各々の端末局３は、移動中継局２の１回の周回における通信可能時間帯の間に、複数の送信タイミングで移動中継局２へ向けてテスト信号を繰り返し送信する。

移動中継局２は、端末局３から複数の送信タイミングで繰り返し送信されたテスト信号を受信し、それぞれのテスト信号の受信時における通信状況を測定する。移動中継局２は、通信状況の測定結果に基づいて、複数の送信タイミングにおける通信状況の良不良をそれぞれ判定する。移動中継局２は、例えば次の周回時において端末局３に接近する際に、通信状況の判定結果に基づく通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号を地上へ向けて送信する。

端末局３は、アンテナ３３により、移動中継局２から送信された、通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号を受信する。端末局３は、当該端末ダウンリンク信号に設定された識別情報が自局を識別する識別情報である場合（すなわち、自局に対して送信された端末ダウンリンク信号であった場合）、端末ダウンリンク信号から通信状況情報を取得する。端末局３は、取得された通信状況情報に基づいて、移動中継局２への端末アップリンク信号の送信を実行する送信実行タイミングを決定する。それ以降、端末局３は、移動中継局２が周回するごとに、上記決定された送信実行タイミングで、環境データ等の端末送信データが設定された端末アップリンク信号を移動中継局２へ送信する。

このような構成により、本実施形態による無線通信システム１は、通信可能時間帯の中でも特に通信状況が良好な送信実行タイミングを、端末局３ごとに決定することができる。これにより、本実施形態による無線通信システム１は、複数の端末局３と移動中継局２との間の通信における通信の混雑度を抑制する（例えば、通信帯域の逼迫等を防止する）ことができるため、通信の信頼性低下を抑制することができる。

また、本実施形態による無線通信システム１では、例えば、端末局３が、通信状況情報が示す複数の送信タイミングの中からランダムに送信実行タイミングを選択する構成とすることができる。このような構成により、本実施形態による無線通信システム１は、例えば互いに近傍の位置に複数の端末局３が存在する場合に、これら複数の端末局３が同時に移動中継局２へ端末アップリンク信号の送信を行うことを回避させることができる。これにより、無線通信システム１は複数の端末局３と移動中継局２との間の通信における通信の混雑度を更に抑制することができるため、通信の信頼性低下を更に抑制することができる。

（第１の実施形態の変形例１）
本変形例では、移動中継局は、複数本のアンテナにより基地局ダウンリンク信号を送信する。以下では、基地局ダウンリンク信号の送信に、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）を用いる場合を例にして、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

図７は、第１の実施形態の変形例１による無線通信システム１ａの構成図である。同図において、図１に示す第１の実施形態における無線通信システム１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。無線通信システム１ａは、移動中継局２ａと、端末局３と、基地局４ａとを有する。

移動中継局２ａは、アンテナ２１と、端末通信部２２と、データ記憶部２３と、基地局通信部２６と、複数のアンテナ２５とを備える。基地局通信部２６は、ＭＩＭＯにより基地局４ａへ受信波形情報を送信する。基地局通信部２６は、記憶部２６１と、制御部２６２と、送信データ変調部２６３と、ＭＩＭＯ送信部２６４とを備える。記憶部２６１は、移動中継局２ａを搭載しているＬＥＯ衛星の軌道情報と、基地局４ａの位置とに基づいて、予め計算された送信開始タイミングを記憶する。さらに、記憶部２６１は、各アンテナ２５から送信する基地局ダウンリンク信号の送信時刻毎のウェイトを予め記憶している。送信時刻毎のウェイトは、ＬＥＯ衛星の軌道情報と、基地局４ａが備える各アンテナ局４１０の位置とに基づいて計算される。なお、送信時刻によらず、一定のウェイトを使用してもよい。

制御部２６２は、記憶部２６１に記憶された送信開始タイミングにおいて、受信波形情報を基地局４ａに送信するように送信データ変調部２６３及びＭＩＭＯ送信部２６４を制御する。さらに、制御部２６２は、記憶部２６１から読み出した送信時刻毎のウェイトをＭＩＭＯ送信部２６４に指示する。送信データ変調部２６３は、データ記憶部２３から受信波形情報を送信データとして読み出し、読み出した送信データをパラレル信号に変換した後、変調する。ＭＩＭＯ送信部２６４は、変調されたパラレル信号に、制御部２６２から指示されたウェイトにより重み付けを行い、各アンテナ２５から送信する基地局ダウンリンク信号を生成する。ＭＩＭＯ送信部２６４は、生成した基地局ダウンリンク信号をアンテナ２５からＭＩＭＯにより送信する。

基地局４ａは、複数のアンテナ局４１０と、ＭＩＭＯ受信部４２０と、基地局信号受信処理部４３０と、端末信号受信処理部４４とを備える。アンテナ局４１０は、移動中継局２ａの複数のアンテナ２５それぞれからの信号の到来角差が大きくなるように他のアンテナ局４１０と離れた位置に配置される。各アンテナ局４１０は、移動中継局２ａから受信した基地局ダウンリンク信号を電気信号に変換してＭＩＭＯ受信部４２０に出力する。

ＭＩＭＯ受信部４２０は、複数のアンテナ局４１０から受信した基地局ダウンリンク信号を集約する。ＭＩＭＯ受信部４２０は、ＬＥＯ衛星の軌道情報と、各アンテナ局４１０の位置とに基づいて、各アンテナ局４１０それぞれが受信した基地局ダウンリンク信号に対する受信時刻毎のウェイトを記憶している。ＭＩＭＯ受信部４２０は、各アンテナ局４１０から入力した基地局ダウンリンク信号に対して、その基地局ダウンリンク信号の受信時刻に対応したウェイトを乗算し、ウェイトが乗算された受信信号を合成する。なお、受信時刻によらず同じウェイトを用いてもよい。基地局信号受信処理部４３０は、合成された受信信号の復調及び復号を行い、受信波形情報を得る。基地局信号受信処理部４３０は、受信波形情報を端末信号受信処理部４４に出力する。

以下、無線通信システム１ａの動作を説明する。
端末局３から端末アップリンク信号を送信する場合の無線通信システム１ａの処理は、図４に示す第１の実施形態の無線通信システム１の処理と同様である。

図８は、移動中継局２ａから基地局ダウンリンク信号を送信する場合の無線通信システム１ａの処理を示すフロー図である。移動中継局２ａの基地局通信部２６が有する制御部２６２は、記憶部２６１に記憶された送信開始タイミングであることを検出すると、受信波形情報の送信を送信データ変調部２６３及びＭＩＭＯ送信部２６４に指示する（ステップＳ４１１）。送信データ変調部２６３は、データ記憶部２３に蓄積していた受信波形情報を送信データとして読み出し、読み出した送信データをパラレル変換した後、変調する。ＭＩＭＯ送信部２６４は、送信データ変調部２６３が変調した送信データに制御部２６２から指示されたウェイトにより重み付けを行って、各アンテナ２５から送信する送信信号である基地局ダウンリンク信号を生成する。ＭＩＭＯ送信部２６４は、生成した各基地局ダウンリンク信号をアンテナ２５からＭＩＭＯにより送信する（ステップＳ４１２）。移動中継局２ａは、ステップＳ４１１からの処理を繰り返す。

基地局４ａの各アンテナ局４１０は、移動中継局２ａから基地局ダウンリンク信号を受信する（ステップＳ４２１）。各アンテナ局４１０は、受信した基地局ダウンリンク信号を電気信号に変換した受信信号をＭＩＭＯ受信部４２０に出力する。ＭＩＭＯ受信部４２０は、各アンテナ局４１０から受信した受信信号のタイミングを同期させる。ＭＩＭＯ受信部４２０は、各アンテナ局４１０が受信した受信信号にウェイトを乗算して加算する。基地局信号受信処理部４３０は、加算された受信信号を復調し、復調した受信信号を復号する（ステップＳ４２２）。基地局信号受信処理部４３０は、復号により得られた受信波形情報を端末信号受信処理部４４に出力する。

端末信号受信処理部４４は、図５に示す第１の実施形態の処理フローにおけるステップＳ２２３と同様の処理により、受信波形情報に含まれる波形データが表す端末アップリンク信号の受信処理を行う（ステップＳ４２３）。すなわち、端末信号復調部４４１は、波形データが表す受信信号に含まれる無線通信方式固有の情報に基づいて、端末局３が端末アップリンク信号の送信に用いた無線通信方式を特定する。端末信号復調部４４１は、特定した無線通信方式に従って、波形データが表す受信信号を復調し、復調により得られたシンボルを端末信号復号部４４２に出力する。端末信号復号部４４２は、端末信号復調部４４１から入力したシンボルを、特定された無線通信方式により復号し、端末局３から送信された端末送信データを得る。なお、端末信号復号部４４２は、ＳＩＣのように、計算負荷が大きな復号方式を用いることも可能である。基地局４ａは、ステップＳ４２１からの処理を繰り返す。

本変形例による無線通信システム１ａによれば、移動中継局２ａは、複数の端末局３から受信し、蓄積しておいたデータを、基地局４ａと通信可能なタイミングで、短い時間で一括して品質良く送信することができる。

（第１の実施形態の変形例２）
本変形例では、移動中継局は、複数のアンテナにより端末アップリンク信号を受信し、複数のアンテナにより端末ダウンリンク信号を送信する。以下では、前述の第１の実施形態の変形例１との差分を中心に説明する。

図９は、第１の実施形態の変形例２による無線通信システム１ｂの構成図である。同図において、図５に示す第１の実施形態の変形例１における無線通信システム１ａと同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。無線通信システム１ｂは、移動中継局２ｂと、端末局３と、基地局４ｂとを有する。

移動中継局２ｂは、Ｎ本のアンテナ２１（Ｎは２以上の整数）と、端末通信部２２ｂと、データ記憶部２３と、基地局通信部２６と、複数本のアンテナ２５とを備える。Ｎ本のアンテナ２１をそれぞれ、アンテナ２１－１～２１－Ｎと記載する。

端末通信部２２ｂは、Ｎ個の受信部２２１ｂと、Ｎ個の受信波形記録部２２２ｂとを有する。Ｎ個の受信部２２１ｂを、受信部２２１ｂ－１～２２１ｂ－Ｎと記載し、Ｎ個の受信波形記録部２２２ｂを、受信波形記録部２２２ｂ－１～２２２ｂ－Ｎと記載する。受信部２２１ｂ－ｎ（ｎは１以上Ｎ以下の整数）は、アンテナ２１－ｎにより端末アップリンク信号を受信する。受信波形記録部２２２ｂ－ｎは、受信部２２１ｂ－ｎが受信した端末アップリンク信号の受信波形をサンプリングし、サンプリングにより得られた値を示す波形データを生成する。受信波形記録部２２２ｂ－ｎは、アンテナ２１－ｎのアンテナ識別子と、アンテナ２１－ｎにおける端末アップリンク信号の受信時刻と、生成した波形データとを設定した受信波形情報をデータ記憶部２３に書き込む。アンテナ識別子は、アンテナ２１－ｎを特定する情報である。データ記憶部２３は、アンテナ２１－１～２１－Ｎそれぞれが受信した端末アップリンク信号の波形データを含む受信波形情報を記憶する。

基地局４ｂは、複数のアンテナ局４１０と、ＭＩＭＯ受信部４２０と、基地局信号受信処理部４３０と、端末信号受信処理部４５０とを備える。

端末信号受信処理部４５０は、受信波形情報が示す端末アップリンク信号の受信処理を行う。このとき、端末信号受信処理部４５０は、端末局３が送信に使用した無線通信方式により受信処理を行って端末送信データを取得する。端末信号受信処理部４５０は、分配部４５１と、Ｎ個の端末信号復調部４５２と、合成部４５３と、端末信号復号部４５４とを備える。Ｎ個の端末信号復調部４５２をそれぞれ、端末信号復調部４５２－１～４５２－Ｎと記載する。

分配部４５１は、受信波形情報から同じ受信時刻の波形データを読み出し、読み出した波形データを、その波形データに対応付けられたアンテナ識別子に応じて端末信号復調部４５２－１～４５２－Ｎに出力する。つまり、分配部４５１は、アンテナ２１－ｎのアンテナ識別子に対応付けられた波形データを、端末信号復調部４５２－ｎに出力する。端末信号復調部４５２－１～４５２－Ｎはそれぞれ、波形データが表す信号を復調し、復調により得られたシンボルを合成部４５３に出力する。端末信号復調部４５２－ｎは、波形データが表す信号に対して、移動中継局２のアンテナ２１－ｎが受信した端末アップリンク信号のドップラーシフトを補償する処理を行ってから、復調を行ってもよい。各アンテナ２１－ｎが受信した端末アップリンク信号が受けるドップラーシフトは、端末局３の位置と、移動中継局２ｂが搭載されているＬＥＯの軌道情報に基づき予め計算される。合成部４５３は、端末信号復調部４５２－１～４５２－Ｎのそれぞれから入力したシンボルを加算合成し、端末信号復号部４５４に出力する。端末信号復号部４５４は、加算合成されたシンボルを復号し、端末局３から送信された端末送信データを得る。

また、図９に示されるように、移動中継局２ｂは、通信状況測定部２２３ｂと、送信制御部２２４ｂと、記憶部２２５と、送信部２２６ｂとをさらに備える。

通信状況測定部２２３ｂは、複数の端末局３から送信されたテスト信号のそれぞれの受信時において、受信部２２１ｂ－１～２２１ｂ－Ｎにおける通信状況を測定する。通信状況測定部２２３ｂは、測定結果に基づいて混雑度情報を生成する。例えば、通信状況測定部２２３ｂは、受信部２２１ｂ－１～２２１ｂ－Ｎにおける、複数の端末局３からの単位時間当たりの端末アップリンク通信のアクセス数、又は端末アップリンク通信の周波数帯の受信信号強度を測定し、混雑度情報を生成する。通信状況測定部２２３は、生成された混雑度情報を送信制御部２２４ｂへ出力する。

前述の通り、混雑度情報には、例えば、通信状況の測定結果を示す情報と、テスト信号の受信時刻と、テスト信号に含まれる端末局３を識別する識別情報とが含まれる。

送信制御部２２４ｂは、通信状況測定部２２３ｂから出力された混雑度情報を取得する。送信制御部２２４ｂは、混雑度情報に含まれる通信状況の測定結果を示す情報に基づいて、通信状況の良不良を判定する。前述の通り、例えば、移動中継局２ｂは、受信信号強度が所定の閾値以上である場合に通信状況が良好であると判定し、受信信号強度が所定の閾値未満である場合に通信状況が不良であると判定する。送信制御部２２４ｂは、判定結果を示す情報と、取得された混雑度情報に含まれるテスト信号の受信時刻及び端末局３を識別する識別情報とが対応付けられた対応情報を生成し、記憶部２２５に記録する。記憶部２２５には、通信可能時間帯に同一の端末局３から複数回送信されたテスト信号に基づく上記対応情報がそれぞれ記録される。

送信制御部２２４ｂは、端末局３との通信可能時間帯が終了した後、例えば次の周回時に当該端末局３に接近するまでの間に、記憶部２２５を参照し、当該端末局３を識別する識別情報に対応付けられた対応情報をまとめて取得する。送信制御部２２４ｂは、取得された対応情報に基づいて、通信状況情報（すなわち、１回の通信可能時間帯における、判定結果を示す情報と、テスト信号の受信時刻と、端末局３を識別する識別情報とを含む情報）を生成する。送信制御部２２４ｂは、生成された通信状況情報を送信部２２６ｂへ出力する。

送信部２２６ｂは、送信制御部２２４ｂから通信状況情報を取得する。送信部２２６ｂは、取得された通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号をアンテナ２１－１～２１－Ｎから無線により送信する。送信部２２６ｂは、ＬＰＷＡにより信号を送信する。送信部２２６ｂは、使用する無線通信方式において予め決められた方法により、自局が端末ダウンリンク信号の送信に使用するチャネルを決定する。送信部２２６ｂが端末ダウンリンク信号を送信するタイミングは、送信制御部２２４ｂによって制御される。

記憶部２２５は、移動中継局２ｂを搭載しているＬＥＯ衛星の軌道情報と、各端末局３の位置とに基づいて、予め計算された端末局３ごとの送信開始タイミングを記憶する。送信制御部２２４ｂは、記憶部２２５に記憶された端末局３ごとの送信開始タイミングにおいて、通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号を各端末局３へ送信するように送信部２２６ｂを制御する。

前述の通り、移動中継局２ｂは、例えば、地球の上空を所定の周期で周回するＬＥＯ衛星などに備えられる。送信制御部２２４ｂは、例えば、以前（例えば、一周回前の時点）において端末局３からテスト信号を受信した際の通信の混雑度に基づいて生成された通信状況情報を端末ダウンリンク信号に設定する。

なお、送信制御部２２４ｂは、例えば、過去の同一の時間帯において端末局３からテスト信号を受信した際の通信の混雑度に基づいて生成された通信状況情報を端末ダウンリンク信号に設定するようにしてもよい。または、送信制御部２２４ｂは、端末局３からテスト信号を受信したタイミングで速やかに通信状況情報を端末ダウンリンク信号に設定して地上へ向けて送信するようにしてもよい。

端末局３の構成について説明する。図９に示されるように、端末局３は、受信部３４と、送信制御部３５と、位置情報生成部３６と、軌道情報記憶部３７とをさらに備える。

位置情報生成部３６は、例えばＧＰＳ受信機等の測位装置を備えており、自局の位置、及び現在時刻を特定することができる。位置情報生成部３６は、特定された自局の位置を示す位置情報を生成する。
軌道情報記憶部３７は、移動中継局２ｂを搭載しているＬＥＯ衛星の軌道情報を予め記憶する。

送信制御部３５は、軌道情報記憶部３７に記憶された軌道情報と、位置情報生成部３６によって生成された自局の位置を示す位置情報とに基づいて、移動中継局２ｂと通信可能な時間帯である通信可能時間帯を算出する。送信制御部３５は、現在時刻が通信可能時間帯になったことを検出する。送信制御部３５は、送信部３２を制御し、上記算出された通信可能時間帯に、例えば所定の間隔で（例えば、１分ごとに）、テスト信号を移動中継局２ｂへ向けて送信させる。送信部３２は、テスト信号をアンテナ３３から無線により送信する。

受信部３４は、アンテナ３３により、移動中継局２ｂから送信された、通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号を受信する。

送信制御部３５は、受信部３４によって受信された端末ダウンリンク信号から識別情報を取得する。送信制御部３５は、取得された識別情報が自局を識別する識別情報である場合、端末ダウンリンク信号から通信状況情報を取得する。送信制御部３５は、当該通信状況情報に基づいて、移動中継局２ｂへの端末アップリンク信号の送信を実行する送信実行タイミングを決定する。それ以降、送信制御部３５は、移動中継局２ｂが周回するごとに、上記決定された送信実行タイミングで、端末送信データが設定された端末アップリンク信号を移動中継局２ｂへ送信するように、送信部３２を制御する。

送信部３２は、送信制御部３５による送信実行タイミングでの制御の下で、データ記憶部３１からセンサデータを端末送信データとして読み出し、読み出した端末送信データを設定した端末アップリンク信号をアンテナ３３から無線により送信する。

以下、無線通信システム１ｂの動作を説明する。
図１０は、端末局３から移動中継局２へ端末アップリンク信号を送信する場合の無線通信システム１ｂの処理を示すフロー図である。同図において、図２に示す第１の実施形態の処理フローと同じ処理には、同一の符号を付している。端末局３は、図４に示す第１の実施形態の処理フローにおけるステップＳ１１１～ステップＳ１１２の処理と同様の処理を行う。なお、端末局３は、他の端末局３と時分割多重、ＯＦＤＭ、ＭＩＭＯなどにより送信を行ってもよい。

移動中継局２ｂの受信部２２１ｂ－１～２２１ｂ－Ｎは、端末局３から送信された端末アップリンク信号を受信する（ステップＳ５２１）。送信元の端末局３の無線通信方式によって、同一の周波数については時分割で１台の端末局３からのみ端末アップリンク信号を受信する場合と、同一の周波数で同時に複数台の端末局３から端末アップリンク信号を受信する場合がある。受信波形記録部２２２ｂ－ｎは、受信部２２１ｂ－ｎが受信した端末アップリンク信号の波形を表す波形データと、受信時刻と、アンテナ２１－ｎのアンテナ識別子とを対応付けた受信波形情報をデータ記憶部２３に書き込む（ステップＳ５２２）。移動中継局２ｂは、ステップＳ５２１からの処理を繰り返す。

移動中継局２ｂから基地局４へ基地局ダウンリンク信号を送信する場合の無線通信システム１ｂの処理は、以下の処理を除いて、図８に示す第１の実施形態の変形例１の処理フローと同様である。すなわち、ステップＳ４２３において、端末信号受信処理部４５０は、受信波形情報が示す端末アップリンク信号の受信処理を行う。具体的には、分配部４５１は、受信波形情報から受信時刻が同じ波形データを読み出し、読み出した波形データを、その波形データに対応付けられたアンテナ識別子に応じて端末信号復調部４５２－１～４５２－Ｎに出力する。端末信号復調部４５２－１～４５２－Ｎはそれぞれ、波形データが表す受信信号に含まれる無線通信方式固有の情報に基づいて、端末局３が端末アップリンク信号の送信に用いた無線通信方式を特定する。端末信号復調部４５２－１～４５２－Ｎは、特定した無線通信方式に従って、波形データが表す受信信号を復調し、復調により得られたシンボルを合成部４５３に出力する。

合成部４５３は、端末信号復調部４５２－１～４５２－Ｎのそれぞれから入力したシンボルを加算合成する。加算合成により、端末局３が送信した信号は相関があるために強調されるが、ランダムに付加される雑音の影響は低減される。そのため、移動中継局２ｂが同時に１台の端末局３からのみ受信した端末アップリンク信号についてはダイバーシティー効果が得られる。また、移動中継局２ｂが同時に複数台の端末局３から受信した端末アップリンク信号についてはＭＩＭＯ通信を行うことに相当する。合成部４５３は、加算合成したシンボルを端末信号復号部４５４に出力する。端末信号復号部４５４は、合成部４５３により加算合成されたシンボルを特定された無線通信方式により復号し、端末局３から送信された端末送信データを得る。なお、端末信号復号部４５４は、ＳＩＣのように、計算負荷が大きな復号方式を用いることも可能である。

図１１は、無線通信システム１ｂによる送信実行タイミング決定処理を示すフロー図である。図１１のフロー図が示す送信実行タイミング決定処理は、例えば、無線通信システム１ｂの初回起動時又は端末局３の初回起動時等に開始される。

端末局３の位置情報生成部３６は、例えばＧＰＳ受信機等の測位装置により自局の位置を特定する（ステップＳ６１１）。端末局３の送信制御部３５は、位置情報生成部３６によって特定された自局の位置を示す位置情報を取得する。また、送信制御部３５は、軌道情報記憶部３７に記憶された、移動中継局２を搭載するＬＥＯ衛星の軌道情報を取得する（ステップＳ６１２）。送信制御部３５は、自局の位置を示す位置情報と軌道情報とに基づいて、移動中継局２ｂと通信可能な時間帯である通信可能時間帯を算出する（ステップＳ６１３）。

送信制御部３５は、現在時刻が通信可能時間帯になるまで待機する。送信制御部３５は、現在時刻が通信可能時間帯になったことを検出した場合（ステップＳ６１４）、送信部３２を制御し、テスト信号を移動中継局２ｂへ向けて送信させる（ステップＳ６１５）。送信部３２は、テスト信号をアンテナ３３から無線により送信する。送信制御部３５は、現在時刻が通信可能時間帯である間（ステップＳ６１６・Ｎｏ）、所定の間隔で（例えば、１分ごとに）テスト信号を移動中継局２へ向けて繰り返し送信させる（ステップＳ６１５）。送信制御部３５は、通信可能時間帯が終了した場合（ステップＳ６１６・Ｙｅｓ）、テスト信号の送信を終了させ、待機する。

移動中継局２ｂの受信部２２１ｂ－１～２２１ｂ－Ｎは、端末局３から送信されるテスト信号を待ち受ける（ステップＳ６２１）。移動中継局２ｂの通信状況測定部２２３ｂは、端末局３から送信されたテスト信号を受信した場合（ステップＳ６２１・Ｙｅｓ）、受信部２２１ｂ－１～２２１ｂ－Ｎにおける通信状況を測定する（ステップＳ６２２）。通信状況測定部２２３ｂは、測定結果に基づいて混雑度情報を生成する。

移動中継局２ｂの送信制御部２２４ｂは、通信状況測定部２２３から出力された混雑度情報を取得する。送信制御部２２４ｂは、混雑度情報に含まれる通信状況の測定結果を示す情報に基づいて、通信状況の良不良を判定する。送信制御部２２４ｂは、判定結果を示す情報と、取得された混雑度情報に含まれるテスト信号の受信時刻及び端末局３を識別する識別情報とが対応付けられた対応情報を生成し、記憶部２２５に記録する（ステップＳ６２３）。記憶部２２５には、通信可能時間帯に同一の端末局３から複数回送信されたテスト信号に基づく上記対応情報がそれぞれ記録される。

送信制御部２２４ｂは、端末局３との通信可能時間帯が終了した場合（ステップＳ６２４・Ｙｅｓ）、記憶部２２５を参照し、当該端末局３を識別する識別情報に対応付けられた対応情報をまとめて取得する。送信制御部２２４ｂは、取得された対応情報に基づいて、通信状況情報を生成する（ステップＳ６２５）。

送信制御部２２４ｂは、現在時刻が送信開始タイミングになるまで待機する（ステップＳ６２６）。送信制御部２２４ｂは、現在時刻が送信開始タイミングなった場合（ステップＳ６２６・Ｙｅｓ）、通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号を地上へ向けて送信するように送信部２２６ｂを制御する。送信制御部２２４は、例えば、以前（例えば、一周回前の時点）において端末局３からテスト信号を受信した際の通信の混雑度に基づいて生成された通信状況情報を端末ダウンリンク信号に設定する。

移動中継局２ｂの送信部２２６ｂは、使用する無線通信方式において予め決められた方法により、自局が端末ダウンリンク信号の送信に使用するチャネルを決定する。移動中継局２ｂの送信部２２６ｂは、送信制御部２２４ｂによって生成された通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号をアンテナ２１－１～２１－Ｎから無線により地上へ向けて送信する（ステップＳ６２７）。以上で、図１１のフロー図が示す送信実行タイミング決定処理における、移動中継局２ｂの動作が終了する。

端末局３の受信部３４は、移動中継局２ｂから送信される、通信状況情報及び自局の識別情報が設定された端末ダウンリンク信号の受信を待ち受ける（ステップＳ６３１）。受信部３４が、アンテナ３３により、通信状況情報及び自局の識別情報が設定された端末ダウンリンク信号を受信した場合（ステップＳ６３１・Ｙｅｓ）、送信制御部３５は、受信部３４によって受信された端末ダウンリンク信号から通信状況情報を取得する。送信制御部３５は、通信状況情報に基づいて、移動中継局２ｂへの端末アップリンク信号の送信を実行する送信実行タイミングを決定する（ステップＳ６３２）。
以上で、図１１のフロー図が示す送信実行タイミング決定処理における、端末局３及び無線通信システム１ｂの動作が終了する。

本変形例によれば、移動中継局２ｂは、端末局３から送信された端末アップリンク信号をダイバーシティ受信や、ＭＩＭＯ受信などにより受信する。よって、本変形例による無線通信システム１ｂによれば、移動中継局２ｂと端末局３との間の通信のリンクバジェットを向上させることができる。

（第２の実施形態）
前述の第１の実施形態による無線通信システム１（１ａ，１ｂ）では、通信状況情報が設定された端末ダウンリンク信号を端末局３が１回受信し、例えば当該通信状況情報が示す複数の送信タイミングの中から（例えばランダムに）送信実行タイミングを１つ選択する構成であった。しかしながら、当該通信状況情報が示す（通信状況が良好であると判定された）複数の送信タイミングの中でも、通信状況にはバラつきが存在し、相対的に通信状況がより良好な送信タイミングが存在しうる。

そこで、本実施形態による無線通信システム１ｃの端末局３ｃは、取得された通信状況情報に基づいて、初回のテスト送信時よりもさらに短い間隔で移動中継局２ｃへの複数のテスト信号の送信を行う。そして、端末局３ｃは、当該複数のテスト信号の送信に対する通信状況情報を再び移動中継局２ｃから受信することにより、相対的により通信状況が良好な送信タイミングのみに絞り込んでいく処理（以下、「絞り込み処理」という。）を実行する。このような構成により、本実施形態による無線通信システム１ｃは、第１の実施形態による無線通信システム１に比べてさらに通信状況が良好な送信実行タイミングを、端末局３ごとに決定することができる。

以下では、第１の実施形態との差分を中心に説明する。
図１２は、第２の実施形態による無線通信システム１ｃの構成図である。同図において、図１に示す第１の実施形態における無線通信システム１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。無線通信システム１ｃは、移動中継局２ｃと、端末局３ｃと、基地局４とを有する。無線通信システム１ｃが有する移動中継局２ｃ、端末局３ｃ及び基地局４のそれぞれの数は任意であるが、端末局３ｃの数は多数であることが想定される。無線通信システム１ｃは、即時性が要求されない情報の伝送を行う通信システムである。複数の端末局３ｃからそれぞれ送信された情報は、移動中継局２ｃを介して伝送され、基地局４によって収集される。

図１２に示されるように、本実施形態による移動中継局２ｃの構成において、前述の第１の実施形態による移動中継局２の構成と異なっている点は、送信制御部２２４に代えて送信制御部２２４ｃとなっている点である。また、本実施形態による端末局３ｃの構成において、前述の第１の実施形態による端末局３の構成と異なっている点は、送信制御部３５に代えて送信制御部３５ｃとなっている点である。本実施形態による送信制御部３５ｃ及び送信制御部２２４ｃの構成は、前述の送信実行タイミング決定処理においてのみ、第１の実施形態による送信制御部３５及び送信制御部２２４の構成と異なる。以下、送信実行タイミング決定処理における送信制御部３５ｃ及び送信制御部２２４ｃの構成を中心に説明する。

以下、端末局３ｃの送信制御部３５ｃの構成について説明する。
図１３は、第２の実施形態による端末局３ｃの送信制御部３５ｃの構成を示すブロック図である。送信制御部３５ｃは、軌道情報記憶部３７に記憶された軌道情報と、位置情報生成部３６によって生成された自局の位置を示す位置情報とに基づいて、移動中継局２ｃと通信可能な時間帯である通信可能時間帯を算出する。送信制御部３５ｃは、現在時刻が通信可能時間帯になったことを検出する。送信制御部３５ｃは、送信部３２を制御し、上記算出された通信可能時間帯に所定の間隔で（例えば、１分ごとに）、テスト信号を移動中継局２へ向けて送信させる。送信部３２は、テスト信号をアンテナ３３から無線により送信する。

送信制御部３５ｃは、受信部３４によって受信された端末ダウンリンク信号から通信状況情報を取得する。送信制御部３５ｃの絞り込み部３５１は、取得された通信状況情報に基づいて、移動中継局２ｃによって通信状況が良好であると判定された時間帯（以下、「１次絞り込み時間帯」という。）を特定する。１次絞り込み時間帯は、前述の通信可能時間帯に含まれる時間帯である。

絞り込み部３５１は、１次絞り込み時間帯の長さと、所定の閾値である目標絞り込み時間Ｔｓの長さとの比較を行う。目標絞り込み時間Ｔｓは、予め定められた値である。絞り込み部３５１は、１次絞り込み時間帯の長さが目標絞り込み時間Ｔｓの長さ未満である場合、１次絞り込み時間帯の範囲内で、移動中継局２ｃへの端末アップリンク信号の送信を実行する送信実行タイミングを決定する。それ以降、送信制御部３５ｃは、移動中継局２ｃが周回するごとに、上記決定された送信実行タイミングで端末アップリンク信号を移動中継局２ｃへ送信するように、送信部３２を制御する。

一方、絞り込み部３５１は、１次絞り込み時間帯の長さが目標絞り込み時間Ｔｓの長さ以上である場合、上記１次絞り込み時間帯に、初回のテスト信号の送信時より短い間隔で（例えば、３０秒ごとに）、テスト信号を移動中継局２ｃへ向けて複数回送信させる。送信部３２は、テスト信号をアンテナ３３から無線により送信する。

送信制御部３５ｃは、受信部３４によって受信された端末ダウンリンク信号から識別情報を取得する。送信制御部３５ｃは、取得された識別情報が自局を識別する識別情報である場合（すなわち、自局へ送信された端末ダウンリンク信号である場合）、端末ダウンリンク信号から通信状況情報を取得する。送信制御部３５ｃの絞り込み部３５１は、取得された通信状況情報に基づいて、移動中継局２ｃによって通信状況がさらに良好であると判定された時間帯（以下、「２次絞り込み時間帯」という。）を特定する。２次絞り込み時間帯は、前述の１次絞り込み時間帯に含まれる時間帯である。

絞り込み部３５１は、２次絞り込み時間帯の長さと、目標絞り込み時間Ｔｓの長さとの比較を行う。絞り込み部３５１は、２次絞り込み時間帯の長さが目標絞り込み時間Ｔｓの長さ以下である場合、２次絞り込み時間帯の範囲内で、移動中継局２ｃへの端末アップリンク信号の送信を実行する送信実行タイミングを決定する。それ以降、送信制御部３５ｃは、移動中継局２ｃが周回するごとに、上記決定された送信実行タイミングで端末アップリンク信号を移動中継局２ｃへ送信するように、送信部３２を制御する。

一方、絞り込み部３５１は、２次絞り込み時間帯の長さが目標絞り込み時間Ｔｓの長さ以上である場合、上記２次絞り込み時間帯に、２回目のテスト信号の送信時よりさらに短い間隔で（例えば、１５秒ごとに）、テスト信号を移動中継局２ｃへ向けて複数回送信させる。送信部３２は、テスト信号をアンテナ３３から無線により送信する。

このように、絞り込み部３５１は、取得された通信状況情報が示す、通信状況が良好な時間帯（上記の「ｎ（ｎ＝１，２・・・）次絞り込み時間帯」）の長さが、目標絞り時間帯Ｔｓの長さより短くなるまで、移動中継局２へのテスト信号の送信を繰り返し行う。これにより、通信状況がより良い時間帯のみに絞り込みがなされる。

次に、移動中継局２ｃの送信制御部２２４ｃの構成について説明する。
図１４は、第２の実施形態による移動中継局２ｃの送信制御部２２４ｃの構成を示すブロック図である。送信制御部２２４ｃの選択部２２４１は、通信状況測定部２２３から出力された混雑度情報を取得する。選択部２２４１は、取得された混雑度情報を、例えば記憶部２２５等の記憶媒体に一時的に記録する。当該記憶媒体には、同一の端末局３から複数回送信されたテスト信号の受信時における混雑度情報がそれぞれ記録される。

選択部２２４１は、記憶媒体に記録された複数の混雑度情報のうち、相対的に混雑度が低い混雑度情報を選択する。例えば、選択部２２４１は、混雑度が平均以下である混雑度情報を選択する。または、例えば、選択部２２４１は、混雑度が最も低いものから所定の数の（例えば、３つの）混雑度情報を選択する。送信制御部２２４ｃは、上記選択の結果を通信情報の判定結果とする。

なお、第１の実施形態と同様に、例えば、選択部２２４１は、受信信号強度が所定の閾値以上である場合に通信状況が良好であると判定し、受信信号強度が所定の閾値未満である場合に通信状況が不良であると判定するような構成であってもよい。この場合、選択部２２４１は、テスト信号の送信が繰り返される回数に応じて異なる閾値を用いる。すなわち、例えば選択部２２４１は、テスト信号の送信が繰り返される回数が多くなるほど、通信状況が良好であると判定されにくくなるような閾値を用いる。

選択部２２４１は、判定結果を示す情報と、取得された混雑度情報に含まれるテスト信号の受信時刻と、端末局３を識別する識別情報とが対応付けられた通信状況情報を生成し、記憶部２２５に記録する。送信制御部２２４ｃは、例えば次の周回時に、生成された通信状況情報を送信部２２６へ出力する。

図１５～１７は、第２の実施形態の無線通信システム１ｃによる絞り込み処理の一例を説明するための模式図である。

図１５に示される時刻ｔ０～ｔ１０は、前述の図３に示される時刻ｔ０～ｔ１０に相当する。図３と同様に、白丸は、通信状況が良好であると判定された送信タイミングを示し、黒丸は、通信状況が不良であると判定された送信タイミングを示す。すなわち、図１５は、移動中継局２ｃによって時刻ｔ０から時刻ｔ１０までの間に合計１１回受信されたテスト信号のうち、時刻ｔ３～ｔ８に送信された６回のテスト信号の受信において通信状況が良好であると判定されたことを表す。

端末局３ｃは、時刻ｔ３から時刻ｔ８までの時間帯を、前述の１次絞り込み時間帯とする。端末局３ｃは、１次絞り込み時間帯の長さ（ｔ８－ｔ３）と、目標絞り込み時間帯Ｔｓの長さとを比較する。図１５に示されるように、１次絞り込み時間帯の長さが目標絞り込み時間帯Ｔｓの長さ以上であるため、端末局３ｃは、初回のテスト信号の送信時の送信間隔（時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，・・・，ｔ１０）よりさらに短い送信間隔（時刻ｔ００，ｔ０１，ｔ０２，・・・，ｔ０１０）で、再び移動中継局２ｃへテスト信号の送信を行う。

図１６は、移動中継局２ｃによって時刻ｔ００から時刻ｔ０１０までに合計１１回受信されたテスト信号のうち、時刻ｔ０３～ｔ０７に送信された５回のテスト信号の受信において通信状況が良好であると判定されたことを表す。

端末局３ｃは、時刻ｔ０３から時刻ｔ０７までの時間帯を、前述の２次絞り込み時間帯とする。端末局３ｃは、２次絞り込み時間帯の長さ（ｔ０７－ｔ０３）と、目標絞り込み時間帯Ｔｓの長さとを比較する。図１６に示されるように、２次絞り込み時間帯の長さが目標絞り込み時間帯Ｔｓの長さ以上であるため、端末局３ｃは、２回目のテスト信号の送信時の送信間隔（時刻ｔ００，ｔ０１，ｔ０２，・・・，ｔ０１０）よりさらに短い送信間隔（時刻ｔ０００，ｔ００１，ｔ００２，・・・，ｔ００８）で、再び移動中継局２ｃへテスト信号の送信を行う。

図１７は、移動中継局２ｃによって時刻ｔ０００から時刻ｔ００８までに合計９回受信されたテスト信号のうち、時刻ｔ００３～ｔ００６に送信された４回のテスト信号の受信において通信状況が良好であるで判定されたことを表す。

端末局３ｃは、時刻ｔ００３から時刻ｔ００４までの時間帯を、３次絞り込み時間帯とする。端末局３ｃは、３次絞り込み時間帯の長さ（ｔ００６－ｔ００３）と、目標絞り込み時間帯Ｔｓの長さとを比較する。図１７に示されるように、３次絞り込み時間帯の長さは目標絞り込み時間帯Ｔｓの長さ未満である。したがって、端末局３ｃは、３次絞り込み時間帯（時刻ｔ００３～ｔ００６）の範囲内で、移動中継局２ｃへの端末アップリンク信号の送信を実行する送信実行タイミングを決定する。それ以降、送信制御部３５ｃは、移動中継局２ｃが周回するごとに、上記決定された送信実行タイミングで、環境データ等の端末送信データが設定された端末アップリンク信号を移動中継局２ｃへ送信するように、送信部３２を制御する。

図１８は、無線通信システム１ｃによる送信実行タイミング決定処理を示すフロー図である。図１８のフロー図が示す送信実行タイミング決定処理は、例えば、無線通信システム１の初回起動時又は端末局３の初回起動時等に開始される。同図において、図６に示す第１の実施形態の処理フローと同じ処理には、同一の符号を付している。図１８のフロー図が示す送信実行タイミング決定処理が、図６に示す第１の実施形態の処理フローと異なる点は、ステップＳ３３１とステップＳ３３２との間に、前述の絞り込み処理に相当するステップＳ３３１５の処理が追加されている点である。

図１９は、無線通信システム１ｃによる絞り込み処理を示すフロー図である。前述の通り、図１９のフロー図は、図１８のステップＳ３３１５の処理に相当する。

送信制御部３５ｃの絞り込み部３５１は、取得された通信状況情報に基づいて、移動中継局２ｃによって通信状況が良好であると判定された時間帯を示す１次絞り込み時間帯を特定する（ステップＳ７１１）。絞り込み部３５１は、１次絞り込み時間帯の長さと、所定の閾値である目標絞り込み時間Ｔｓの長さとの比較を行う（ステップＳ７１２）。１次絞り込み時間帯の長さが目標絞り込み時間Ｔｓの長さ未満である場合（ステップＳ７１２・Ｎｏ）、図１９のフロー図が示す絞り込み処理が終了する。

一方、１次絞り込み時間帯の長さが目標絞り込み時間Ｔｓの長さ以上である場合（ステップＳ７１２・Ｙｅｓ）、絞り込み部３５１は、テスト信号の送信間隔を決定する（ステップＳ７１３）。前述の通り、絞り込み部３５１は、前回のテスト信号の送信間隔より短い送信間隔とするように決定する。

絞り込み部３５１は、絞り込み時間帯の開始時刻になるまで待機する（ステップＳ７１４）。絞り込み時間帯の開始時刻になった場合（ステップＳ７１４・Ｙｅｓ）、移動中継局２ｃへのテスト信号の送信を開始させる。絞り込み部３５１は、上記決定された、前回より短い送信間隔で繰り返しテスト信号の送信を行わせる。送信部３２は、テスト信号をアンテナ３３から無線により送信する。絞り込み時間帯が終了した場合（ステップＳ７１６）、絞り込み部３５１は再び待機する。

移動中継局２の通信状況測定部２２３は、端末局３から送信されたテスト信号を受信した場合（ステップＳ７２１・Ｙｅｓ）、受信部２２１における通信状況を測定する（ステップＳ７２２）。通信状況測定部２２３は、測定結果に基づいて混雑度情報を生成し、出力する。送信制御部２２４ｃの選択部２２４１は、通信状況測定部２２３から出力された混雑度情報を取得する。選択部２２４１は、取得された混雑度情報を、例えば記憶部２２５等の記憶媒体に一時的に記録する。当該記憶媒体には、同一の端末局３から複数回送信されたテスト信号の受信時における混雑度情報がそれぞれ記録される。

絞り込み時間帯が終了した場合（ステップＳ７２４・Ｙｅｓ）、選択部２２４１は、記憶媒体に記録された複数の混雑度情報のうち、相対的に混雑度が低い混雑度情報を選択する。送信制御部２２４ｃは、上記選択の結果を通信情報の判定結果とする。選択部２２４１は、判定結果を示す情報と、取得された混雑度情報に含まれるテスト信号の受信時刻及び端末局３を識別する識別情報とが対応付けられた通信状況情報を生成する（ステップＳ７２５）。

送信制御部２２４ｃは、次回の送信タイミングとなった場合（ステップＳ７２６）、生成された通信状況情報を送信部２２６へ出力する。送信部２２６は、取得された通信状況情報を設定した端末ダウンリンク信号を地上へ向けて送信する（ステップＳ７２７）。
そして、端末局３ｃの受信部３４が端末ダウンリンク信号を受信した場合（ステップＳ７３１・Ｙｅｓ）、再びステップＳ７１１以降の処理が繰り返される。

以上説明したように、第２の実施形態による無線通信システム１ｃの端末局３ｃは、取得された通信状況情報に基づいて、さらに短い間隔で移動中継局２ｃへの複数のテスト信号の送信を行う。そして、端末局３ｃは、当該複数のテスト信号の送信に対する通信状況情報を再び移動中継局２ｃから受信することにより、相対的により通信状況が良好な送信タイミングのみに絞り込んでいく絞り込み処理を実行する。このような構成により、本実施形態による無線通信システム１ｃは、第１の実施形態による無線通信システム１に比べてさらに通信状況が良好な送信実行タイミングを、端末局３ごとに決定することができる。

なお、本実施形態では、得られた絞り込み時間帯の長さと、閾値である目標絞り込み時間Ｔｓの長さとの比較結果に基づいて、さらに絞り込み処理を続けるか否かを判定する構成とした。但し、この構成に限られるものではなく、例えば、通信状況が良好である送信タイミングの個数がいくつに絞り込まれたかに応じて、さらに絞り込み処理を続けるか否かについての判定がなされる構成であってもよい。または、予め定められた回数の絞り込み処理が行われる構成であってもよい。

上述した各実施形態及びその変形例によれば、無線通信システムは、移動体に備えられた中継装置と、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する。例えば、中継装置は、実施形態における移動中継局２、２ａ、２ｂ、２ｃであり、通信装置は、実施形態における端末局３、３ｃである。

通信装置は、通信装置送信部と、通信装置受信部と、通信装置制御部とを備える。例えば、通信装置送信部は、実施形態における送信部３２及びアンテナ３３であり、通信装置受信部は、実施形態における受信部３４及びアンテナ３３であり、通信装置制御部は、実施形態における送信制御部３５、３５ｃである。

通信装置送信部は、中継装置と通信可能な時間帯に複数のタイミングでテスト信号を送信する。例えば、中継装置と通信可能な時間帯は、実施形態における通信可能時間帯及び絞り込み時間帯であり、タイミングは、実施形態における送信タイミングである。通信装置受信部は、複数のタイミングにおける中継装置との間のそれぞれの通信状況を示す通信状況情報を中継装置から受信する。通信装置制御部は、通信状況情報に基づいて複数のタイミングのうち通信状況が良好なタイミングを特定し、特定された通信状況が良好なタイミングに中継装置との通信を行うように通信装置送信部を制御する。例えば、中継装置との通信を行う通信状況が良好なタイミングは、実施形態における送信実行タイミングである。また、例えば、中継装置との通信は、実施形態における環境データ等の端末送信データが設定された端末アップリンク信号の送信に係る通信である。

中継装置は、中継装置受信部と、測定部と、中継装置制御部と、中継装置送信部とを備える。例えば、中継装置受信部は、実施形態における受信部２２１、２２１ｂ、２２１ｂ－１～２２１ｂ－Ｎ及びアンテナ２１、２１－１～２１－Ｎであり、測定部は、実施形態における通信状況測定部２２３、２２３ｂであり、中継装置制御部は、実施形態における送信制御部２２４、２２４ｂ、２２４ｃであり、中継装置送信部は、実施形態における送信部２２６、２２６ｂ及びアンテナ２１、２１－１～２１－Ｎである。

中継装置受信部は、通信装置から送信されたテスト信号を複数のタイミングでそれぞれ受信する。測定部は、中継装置受信部によって複数のタイミングでテスト信号が受信された際のそれぞれの通信状況を測定する。中継装置制御部は、測定部によって測定された通信状況に基づいて通信状況情報を生成する。中継装置送信部は、通信装置と通信可能な時間帯に通信状況情報を通信装置へ送信する。例えば、通信装置と通信可能な時間帯は、実施形態における通信可能時間帯及び絞り込み時間帯である。

なお、通信装置送信部は、通信状況情報に基づいて、中継装置と通信可能な時間帯のうち一部の時間帯に、より短い間隔の複数のタイミングでテスト信号を再び送信するようにしてもよい。例えば、中継装置と通信可能な時間帯のうち一部の時間帯は、実施形態における通信可能時間帯に含まれる（ｎ次）絞り込み時間帯である。

なお、上記の第１の実施形態～第２の実施形態、及びその変形例において、移動中継局が搭載される移動体は、ＬＥＯ衛星である場合を説明したが、静止衛星、ドローンやＨＡＰＳなど上空を飛行する他の飛行体であってもよい。

上述した各実施形態における移動中継局２，２ａ，２ｂ，２ｃ、端末局３，３ｃ、及び基地局４，４ａ，４ｂの一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、こ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、実行することによって実現してもよい。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。さらに「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を送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その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のように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。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よく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ…無線通信システム，
２、２ａ、２ｂ、２ｃ…移動中継局，
３、３ｃ…端末局，
４、４ａ、４ｂ…基地局，
２１、２１－１～２１－Ｎ…アンテナ，
２２、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…端末通信部，
２３…データ記憶部，
２４…基地局通信部，
２５…アンテナ，
２６…基地局通信部，
２７…中継局間通信部，
２８…アンテナ，
３１…データ記憶部，
３２…送信部，
３３…アンテナ，
３４…受信部，
３５、３５ｃ…送信制御部，
３６…位置情報生成部，
４１…アンテナ，
４２…受信部，
４３…基地局信号受信処理部，
４４…端末信号受信処理部，
２２１、２２１ｂ、２２１ｂ－１～２２１ｂ－Ｎ…受信部，
２２２、２２２ｂ、２２２ｂ－１～２２２ｂ－Ｎ…受信波形記録部，
２２３、２２３ｂ…通信状況測定部，
２２４、２２４ｂ、２２４ｃ…送信制御部，
２２５…記憶部，
２２６、２２６ｂ…送信部，
２４１…記憶部，
２４２…制御部，
２４３…送信データ変調部，
２４４…送信部，
２６１…記憶部，
２６２…制御部，
２６３…送信データ変調部，
２６４…ＭＩＭＯ送信部，
３５１…絞り込み部，
４１０…アンテナ局，
４２０…ＭＩＭＯ受信部，
４３０…基地局信号受信処理部，
４４１…端末信号復調部，
４４２…端末信号復号部，
４５０…端末信号受信処理部，
４５１…分配部，
４５２、４５２－１～４５２－Ｎ…端末信号復調部，
４５３…合成部，
４５４…端末信号復号部，
２２４１…選択部

Claims (9)

1. 移動体に備えられた中継装置と、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムであって、
   前記通信装置は、
   前記中継装置と通信可能な時間帯に複数のタイミングでテスト信号を送信する通信装置送信部と、
   前記複数のタイミングにおける前記中継装置との間のそれぞれの通信状況を示す通信状況情報を前記中継装置から受信する通信装置受信部と、
   前記通信状況情報に基づいて前記複数のタイミングのうち前記通信状況が良好なタイミングを特定し、特定された前記通信状況が良好なタイミングに前記中継装置との通信を行うように前記通信装置送信部を制御する通信装置制御部と、
   を備え、
   前記中継装置は、
   前記通信装置から送信された前記テスト信号を前記複数のタイミングでそれぞれ受信する中継装置受信部と、
   前記中継装置受信部によって前記複数のタイミングで前記テスト信号が受信された際のそれぞれの前記通信状況であって、前記通信装置の周辺環境に起因する通信の混雑度の違いを表す前記通信状況を測定する測定部と、
   前記測定部によって測定された前記通信状況に基づいて前記通信状況情報を生成する中継装置制御部と、
   前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信状況情報を前記通信装置へ送信する中継装置送信部と、
   を備える無線通信システム。
2. 移動体に備えられた中継装置と、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムであって、
   前記通信装置は、
   前記中継装置と通信可能な時間帯に複数のタイミングでテスト信号を送信する通信装置送信部と、
   前記複数のタイミングにおける前記中継装置との間のそれぞれの通信状況を示す通信状況情報を前記中継装置から受信する通信装置受信部と、
   前記通信状況情報に基づいて前記複数のタイミングのうち前記通信状況が良好なタイミングを特定し、特定された前記通信状況が良好なタイミングに前記中継装置との通信を行うように前記通信装置送信部を制御する通信装置制御部と、
   を備え、
   前記中継装置は、
   前記通信装置から送信された前記テスト信号を前記複数のタイミングでそれぞれ受信する中継装置受信部と、
   前記中継装置受信部によって前記複数のタイミングで前記テスト信号が受信された際のそれぞれの前記通信状況を測定する測定部と、
   前記測定部によって測定された前記通信状況に基づいて前記通信状況情報を生成する中継装置制御部と、
   前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信状況情報を前記通信装置へ送信する中継装置送信部と、
   を備え、
   前記通信装置送信部は、前記通信状況情報に基づいて、前記中継装置と通信可能な時間帯のうち一部の時間帯に、より短い間隔の複数のタイミングで前記テスト信号を再び送信する
   無線通信システム。
3. 移動体に備えられた中継装置と、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムにおける前記通信装置であって、
   前記中継装置と通信可能な時間帯に複数のタイミングでテスト信号を送信する送信部と、
   前記複数のタイミングにおける前記中継装置との間のそれぞれの通信状況を示す通信状況情報を前記中継装置から受信する受信部と、
   前記通信状況情報に基づいて前記複数のタイミングのうち前記通信状況が良好なタイミングを特定し、特定された前記通信状況が良好なタイミングに前記中継装置との通信を行うように前記送信部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記送信部は、前記通信状況情報に基づいて、前記中継装置と通信可能な時間帯のうち一部の時間帯に、より短い間隔の複数のタイミングで前記テスト信号を再び送信する
   通信装置。
4. 移動体に備えられた中継装置と、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムにおける前記中継装置であって、
   前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信装置から複数のタイミングで送信されたテスト信号を前記複数のタイミングでそれぞれ受信する受信部と、
   前記受信部によって前記複数のタイミングで前記テスト信号が受信された際のそれぞれの通信状況であって、前記通信装置の周辺環境に起因する通信の混雑度の違いを表す前記通信状況を測定する測定部と、
   前記測定部によって測定された、それぞれの前記通信状況を示す通信状況情報を生成する制御部と、
   前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信状況情報を前記通信装置へ送信する送信部と、
   を備える中継装置。
5. 移動体に備えられた中継装置と互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムにおける通信タイミング決定方法であって、
   前記通信装置が、前記中継装置と通信可能な時間帯に複数のタイミングでテスト信号を送信する通信装置送信ステップと、
   前記中継装置が、前記通信装置から送信された前記テスト信号を前記複数のタイミングでそれぞれ受信する中継装置受信ステップと、
   前記中継装置が、前記複数のタイミングで前記テスト信号が受信された際のそれぞれの通信状況を測定する測定ステップと、
   前記中継装置が、前記通信状況に基づいて前記複数のタイミングにおける前記中継装置との間のそれぞれの通信状況を示す通信状況情報を生成する中継装置制御ステップと、
   前記中継装置が、前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信状況情報を前記通信装置へ送信する中継装置送信ステップと、
   前記通信装置が、前記通信状況情報を受信する通信装置受信ステップと、
   前記通信装置が、前記通信状況情報に基づいて前記複数のタイミングのうち前記通信状況が良好なタイミングを特定し、特定された前記通信状況が良好なタイミングに前記中継装置との通信を行うように通信装置送信部を制御する通信装置制御ステップと、
   前記通信装置が、前記通信状況情報に基づいて、前記中継装置と通信可能な時間帯のうち一部の時間帯に、より短い間隔の複数のタイミングで前記テスト信号を再び送信する通信装置再送ステップと、
   を有する通信タイミング決定方法。
6. 移動体に備えられた中継装置と互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムにおける通信タイミング決定方法であって、
   前記通信装置が、前記中継装置と通信可能な時間帯に複数のタイミングでテスト信号を送信する送信ステップと、
   前記通信装置が、前記複数のタイミングにおける前記中継装置との間のそれぞれの通信状況を示す通信状況情報を前記中継装置から受信する受信ステップと、
   前記通信装置が、前記通信状況情報に基づいて前記複数のタイミングのうち前記通信状況が良好なタイミングを特定し、特定された前記通信状況が良好なタイミングに前記中継装置との通信を行うように通信装置送信部を制御する制御ステップと、
   前記通信装置が、前記通信状況情報に基づいて、前記中継装置と通信可能な時間帯のうち一部の時間帯に、より短い間隔の複数のタイミングで前記テスト信号を再び送信する再送ステップと、
   を有する通信タイミング決定方法。
7. 移動体に備えられた中継装置と互いに異なる場所に存在する複数の通信装置とが無線通信する無線通信システムにおける通信タイミング決定方法であって、
   前記中継装置が、前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信装置から複数のタイミングで送信されたテスト信号を前記複数のタイミングでそれぞれ受信する受信ステップと、
   前記中継装置が、前記複数のタイミングで前記テスト信号が受信された際のそれぞれの通信状況であって、前記通信装置の周辺環境に起因する通信の混雑度の違いを表す前記通信状況を測定する測定ステップと、
   前記中継装置が、測定されたそれぞれの前記通信状況を示す通信状況情報であって、前記通信装置に前記通信状況が良好なタイミングを自装置との通信を行うタイミングとして決定させるための前記通信状況情報を生成する制御ステップと、
   前記中継装置が、前記通信装置と通信可能な時間帯に前記通信状況情報を前記通信装置へ送信する送信ステップと、
   を有する通信タイミング決定方法。
8. 請求項３に記載の通信装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。
9. 請求項４に記載の中継装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。

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