WO2021234965A1

WO2021234965A1 - 中継装置、無線通信システム及び無線通信方法

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Publication number: WO2021234965A1
Application number: PCT/JP2020/020373
Authority: WO
Inventors: 大介五藤; 喜代彦糸川; 康義小島; 史洋山下; 洋輔藤野; 健人吉澤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2022-11-22
Also published as: JPWO2021234965A1; JP7415196B2; US20230189047A1

Abstract

移動体に備えられ、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と無線通信する中継装置は、前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する受信部と、前記受信部における通信の混雑度を測定する測定部と、自装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記通信装置から送信される前記信号の送信回数の決定に用いられる情報であって前記混雑度に基づく前記情報を前記通信装置へ送信する送信部とを備える。

Description

中継装置、無線通信システム及び無線通信方法

　本発明は、中継装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。

　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、当該手法は、基地局の占有状況に応じて送信スケジュールを制御するものではない。そのため、非特許文献１に記載された手法は、通信の混雑度が変動する場合において、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、通信の混雑度が変動する場合でも、通信の信頼性低下を抑制することができる中継装置、無線通信システム及び無線通信方法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、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と無線通信する中継装置であって、前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する受信部と、前記受信部における通信の混雑度を測定する測定部と、自装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記通信装置から送信される前記信号の送信回数の決定に用いられる情報であって前記混雑度に基づく前記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。

　本発明の一態様は、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と、移動体に備えられ前記複数の通信装置と無線通信する中継装置とを有する無線通信システムであって、前記中継装置は、前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する第一受信部と、前記第一受信部における通信の混雑度を測定する測定部と、自装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記混雑度に基づく混雑度情報を前記通信装置へ送信する第一送信部と、を備え、前記通信装置は、前記混雑度情報を受信する第二受信部と、前記中継装置へ、前記混雑度情報に基づいて決定される送信回数の前記信号の送信を行う第二送信部と、備える無線通信システムである。

　本発明の一態様は、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と、複数の移動体にそれぞれ備えられ前記複数の通信装置と無線通信する複数の中継装置とを有する無線通信システムであって、前記中継装置は、前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する第一受信部と、前記第一受信部における通信の混雑度を測定する測定部と、測定された前記混雑度が、前記複数の中継装置においてそれぞれ測定された混雑度の中で相対的に低い場合、自装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記混雑度に基づく混雑度情報を前記通信装置へ送信する第一送信部と、を備え、前記通信装置は、前記混雑度情報を受信する第二受信部と、前記混雑度情報が送信された前記中継装置へ、前記混雑度情報に基づいて決定される送信回数の前記信号の送信を行う第二送信部と、を備える無線通信システムである。

　本発明の一態様は、移動体に備えられ、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と無線通信する中継装置が実行する無線通信方法であって、前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する受信ステップと、前記受信ステップにおける通信の混雑度を測定する測定ステップと、前記中継装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記通信装置から送信される前記信号の送信回数の決定に用いられる情報であって前記混雑度に基づく前記情報を前記通信装置へ送信する送信ステップと、を有する無線通信方法である。

　本発明の一態様は、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と、移動体に備えられ前記複数の通信装置と無線通信する中継装置とを有する無線通信システムが実行する無線通信方法であって、前記中継装置が、前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する第一受信ステップと、前記中継装置が、前記第一受信ステップにおける通信の混雑度を測定する測定ステップと、前記中継装置が、自装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記混雑度に基づく混雑度情報を前記通信装置へ送信する第一送信ステップと、前記通信装置が、前記混雑度情報を受信する第二受信ステップと、前記通信装置が、前記中継装置へ、前記混雑度情報に基づいて決定される送信回数の前記信号の送信を行う第二送信ステップと、を有する無線通信方法である。

　本発明の一態様は、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と、複数の移動体にそれぞれ備えられ前記複数の通信装置と無線通信する複数の中継装置とを有する無線通信システムが実行する無線通信方法であって、前記中継装置が、前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する第一受信ステップと、前記中継装置が、前記第一受信ステップにおける通信の混雑度を測定する測定ステップと、前記中継装置が、測定された前記混雑度が、前記複数の中継装置においてそれぞれ測定された混雑度の中で相対的に低い場合、自装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記混雑度に基づく混雑度情報を前記通信装置へ送信する第一送信ステップと、前記通信装置が、前記混雑度情報を受信する第二受信ステップと、前記通信装置が、前記混雑度情報が送信された前記中継装置へ、前記混雑度情報に基づいて決定される送信回数の前記信号の送信を行う第二送信ステップと、を有する無線通信方法である。

　本発明により、通信の混雑度が変動する場合でも、通信の信頼性低下を抑制することができるが可能となる。

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。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制御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制御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。同実施形態による無線通信システムの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２０００ｋｍ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。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へ向けて送信することがある。さらに、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。このような構成により、端末局３から移動中継局２へ送信されるデータの通信量が増大し、通信帯域が逼迫する場合がある。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ぐため、端末局３から移動中継局２へのデータの送信における、送信タイミング及び送信回数を制御する。

　具体的には、移動中継局２は、端末局３に対し、環境データ等のデータを自己の移動中継局２へ送信することを許可することを示す制御信号（以下、「送信許可信号」という。）を事前に送信する。また、送信許可信号には、端末局３が移動中継局２へ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数を決定するために用いられる情報が含まれる。当該情報は、移動中継局２における、複数の端末局３との間の通信の混雑度に基づく情報（以下、「混雑度情報」という。）である。混雑度情報とは、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）を示す情報である。

　端末局３は、送信許可信号を受信したことに応じて、移動中継局２への端末アップリンク信号の送信を開始する。また、端末局３は、受信した送信許可信号に含まれる混雑度情報に基づいて、移動中継局２へ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数を決定する。

　なお、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において送信タイミング及び送信回数を制御するための処理（以下、「送信制御処理」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。
　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。

　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２は、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データを随時取得し、取得した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。

　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３は、移動中継局２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。

（送信制御処理）
　送信制御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、タイミング制御部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、受信部２２１における、複数の端末局３からの端末アップリンク通信の通信状況を測定する。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する。なお、ここでいう通信状況は、通信の混雑度を定量的に表す任意の情報である。

　通信状況測定部２２３は、測定された情報に基づいて混雑度情報を生成する。前述のとおり、混雑度情報は、端末局３が移動中継局２へ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数を決定するために用いられる情報である。なお、混雑度情報は、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示す情報そのものであってもよい。

　又は、混雑度情報は、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示す情報が所定の閾値の範囲内であるか否かに基づいて決定されるレベルを示す情報であってもよい。すなわち、例えば、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がある範囲内である場合にはレベル１、より多い範囲内である場合にはレベル２、更により多い範囲内である場合にはレベル３といったように一意にレベルが決定される。この場合、アクセス数や受信信号強度の値の範囲とレベルとが対応付けられた情報が、例えば記憶部２２５などに予め記憶されている。

　又は、混雑度情報は、端末局３が移動中継局２へ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数の値そのものであってもよい。すなわち、例えば、複数の端末局３からの端末アップリンク通信の周波数帯の受信信号強度がある範囲内である場合には５回、より強度が低い範囲内である場合には４回、更により強度が低い範囲内である場合にはレベル３回といったように一意に送信回数の値が決定される。この場合、アクセス数や受信信号強度の値の範囲と送信回数とが対応付けられた情報が、例えば記憶部２２５などに予め記憶されている。

　タイミング制御部２２４は、送信許可信号が設定された端末ダウンリンク信号を端末局３へ送信するタイミングを制御する。前述のとおり、送信許可信号は、端末局３に対し、環境データ等のデータを自己の移動中継局２へ送信することを許可することを示す制御信号である。タイミング制御部２２４は、通信状況測定部２２３によって生成された混雑度情報を取得する。タイミング制御部２２４は、取得された混雑度情報を含む送信許可信号を生成する。

　送信部２２６は、タイミング制御部２２４によって生成された送信許可信号を取得し、取得された送信許可信号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、タイミング制御部２２４によって制御される。

　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。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。タイミング制御部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、送信許可信号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。タイミング制御部２２４は、例えば、以前（例えば、一周回前の時点）において同一の端末局３から端末アップリンク信号を受信した際に生成された混雑度情報を送信許可信号に含める。または、タイミング制御部２２４は、例えば、過去の同時間帯において同一の端末局３から端末アップリンク信号を受信した際に生成された混雑度情報を送信許可信号に含めるようにしてもよい。または、タイミング制御部２２４は、端末局３へ送信許可信号を送信するタイミングの直前（例えば１分前）に生成された混雑度情報を送信許可信号に含めるようにしてもよい。

　また、記憶部２２５は、端末局３を識別する端末識別情報、及び端末局３の位置を示す位置情報を予め記憶している。タイミング制御部２２４は、現在の自局の位置と端末局３の位置とに基づいて通知対象とする端末局３を決定し、特定された端末局３の端末識別情報を特定する。タイミング制御部２２４は、特定された端末識別情報を送信許可信号に含める。

　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とをさらに備える。

　受信部３４は、アンテナ３３により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送信許可信号を取得する。送信制御部３５は、取得された送信許可信号に含まれる端末識別情報を取得する。送信制御部３５は、取得された端末識別情報が自局に対応付けられた識別情報である場合、取得された送信許可信号に含まれる混雑度情報を取得する。なお、取得された端末識別情報が自局に対応付けられた識別情報ではない場合、端末局３は移動中継局２へのデータの送信を開始せずに待機する。

　送信制御部３５は、取得された混雑度情報に基づいて、移動中継局２へ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数を決定する。例えば、送信制御部３５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などを示す混雑度情報を取得する。この場合、アクセス数や受信信号強度の値の範囲と送信回数とが対応付けられた情報が、例えば端末局３が備える記憶媒体に予め記憶されている。送信制御部３５は、混雑度情報が示すアクセス数や受信信号強度に基づいて送信回数を決定する。

　または例えば、送信制御部３５は、受信部２２１における、混雑度のレベル（前述のレベル１、レベル２など）を示す混雑度情報を取得する。この場合、混雑度のレベルと送信回数とが対応付けられた情報が、例えば端末局３が備える記憶媒体に予め記憶されている。送信制御部３５は、混雑度情報が示す混雑度のレベルに基づいて送信回数を決定する。または、例えば、送信制御部３５は、移動中継局２において決定された送信回数を示す混雑度情報を取得する。この場合、送信制御部３５は、混雑度情報が示す送信回数に決定する。

　送信部３２は、端末アップリンク信号の送信を開始する。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により信号を送信する。また、送信部３２は、同一の端末アップリンク信号について、送信制御部３５によって決定された送信回数だけ繰り返し送信を行う。

　移動中継局２の受信部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。端末局３において１つのセンサデータに対し複数回送信が行われているため、同一の端末アップリンク信号に対応する波形データが複数生成されることになる。

　受信波形記録部２２２は、同一の端末アップリンク信号に対応する複数の波形データの中から、例えば最も受信状態が良好な波形データを選定する。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、選定され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。なお、受信波形記録部２２２は、例えば、同一の端末アップリンク信号に対応する複数の波形データを平均化することによって生成される波形データを設定した受信波形情報をデータ記憶部２３に書き込むようにしてもよい。

　送信制御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、移動中継局２から端末局３へ端末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からの端末アップリンク通信の通信状況を測定する（ステップＳ３１１）。前述の通り、通信状況とは、例えば、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などである。

　通信状況測定部２２３は、測定された通信状況に基づいて、端末局３が移動中継局２へ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数を決定するために用いられる混雑度情報を生成する（ステップＳ３１２）。タイミング制御部２２４は、生成された混雑度情報と、通知対象である端末局３の端末識別情報を含む送信許可情報を生成する。送信部２２６は、タイミング制御部２２４によって生成された送信許可信号を取得する。送信部２２６は、取得された送信許可信号が設定された端末ダウンリンク信号を、例えば次の周回時において、アンテナ２１から無線により送信する（ステップＳ３１３）。移動中継局２は、ステップＳ３１１からの処理を繰り返す。

　端末局３の受信部３４は、移動中継局２から送信された端末ダウンリンク信号をアンテナ３３により受信する（ステップＳ３２１）。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が示す送信許可信号に含まれる端末識別情報を取得する。送信制御部３５は、取得された端末識別情報が自局に対応付けられた端末識別情報である場合（ステップＳ３２２・Ｙｅｓ）、取得された送信許可信号に含まれる混雑度情報に基づいて、移動中継局２へ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数を決定する（ステップＳ３２３）。送信制御部３５は、取得された端末識別情報が自局に対応付けられた端末識別情報ではない場合（ステップＳ３２２・Ｎｏ）、ステップＳ３２１からの処理を繰り返す。

　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、同一の端末アップリンク信号について、送信制御部３５によって決定された送信回数だけ複数回送信を行う（ステップＳ３２３）。端末局３は、ステップＳ３２１からの処理を繰り返す。

　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アンテナ２１により複数回受信する（ステップＳ３３１）。受信波形記録部２２２は、受信部２２１が受信した複数の端末アップリンク信号の受信波形をそれぞれサンプリングし、サンプリングにより得られた値を示す波形データをそれぞれ生成する。受信波形記録部２２２は、同一の端末アップリンク信号に対応する複数の波形データの中から、例えば最も受信状態が良好な波形データを選定する（ステップＳ３３２）。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、選定され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に記憶させる（ステップＳ３３３）。移動中継局２は、ステップＳ３３１からの処理を繰り返す。

　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、移動中継局２は、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を受信し、通信状況を測定する。移動中継局２は、通信状況に基づく混雑度情報を生成する。移動中継局２は、混雑度情報を含めた送信許可信号を端末ダウンリンク信号に設定して端末局３へ送信する。端末局３は、受信した端末ダウンリンク信号が示す送信許可信号を取得することにより、移動中継局２への端末アップリンク信号の送信を開始する。このような構成により、無線通信システム１は、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タイミングを制御することができる。

　また、端末局３は、送信許可信号に含まれる混雑度情報に基づいて端末アップリンク信号を繰り返し送信する送信回数を決定する。このような構成により、無線通信システム１は、移動中継局２における通信の混雑度がより高いほど、端末局３から端末アップリンク信号が送信される回数を少なくするように制御することができる。よって、無線通信システム１は、通信の混雑度が変動する場合であっても、通信の信頼性低下を抑制しつつ、より多くの端末局３から送信されるセンサデータを、移動中継局２を介して基地局４へ伝送することができる。

　なお、前述の通り、移動中継局２から端末局３へ送信される混雑度情報は、例えば単位時間あたりの端末アップリンク信号のアクセス回数や受信信号強度などの、通信の混雑度そのものを表す情報であってもよいし、混雑度に基づいて決定される送信回数を示す情報であってもよい。

　混雑度情報が通信の混雑度を表す情報である場合には、端末局３において、混雑度情報に基づき送信回数が決定される。この場合、移動中継局２の装置構成を簡易にすることができる。また、この場合、各々の端末局３において、それぞれ異なる判定基準に基づいて混雑度情報から送信回数を決定する構成にすることも可能である。よって、柔軟にシステム設計を行うことが可能になる。

　一方、混雑度情報が送信回数そのものを示す情報である場合には、移動中継局２において、混雑度情報に基づき送信回数が決定される。この場合、混雑度情報から送信回数を決定する機能を移動中継局２に集約することができる。また、とくに端末局３がＩｏＴ端末である場合には一般的に装置の小型化や省電力化が要求されるが、この場合、端末局３の装置構成を簡易にすることができる。

（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５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。

　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２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６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３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、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７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７に示されるように、移動中継局２は、通信状況測定部２２３ｂと、タイミング制御部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、受信部２２１ｂ－１～２２１ｂ－Ｎにおける、複数の端末局３からの端末アップリンク通信の通信状況を測定する。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する。通信状況測定部２２３ｂは、測定された情報に基づいて混雑度情報を生成する。

　なお、混雑度情報は、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示す情報そのものであってもよい。又は、混雑度情報は、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示す情報が所定の閾値の範囲内であるか否かに基づいて決定されるレベルを示す情報であってもよい。又は、混雑度情報は、端末局３が移動中継局２ｂへ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数の値そのものであってもよい。

　タイミング制御部２２４ｂは、送信許可信号が設定された端末ダウンリンク信号を端末局３へ送信するタイミングを制御する。タイミング制御部２２４ｂは、通信状況測定部２２３ｂによって生成された混雑度情報を取得する。タイミング制御部２２４ｂは、取得された混雑度情報を含む送信許可信号を生成する。

　送信部２２６ｂは、タイミング制御部２２４ｂによって生成された送信許可信号を取得し、取得された送信許可信号が設定された端末ダウンリンク信号を複数のアンテナ２１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、タイミング制御部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。タイミング制御部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、送信許可信号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。

　タイミング制御部２２４ｂは、例えば、一周回前の時点において同一の端末局３から端末アップリンク信号を受信した際に生成された混雑度情報を送信許可信号に含める。または、タイミング制御部２２４ｂは、例えば、過去の同時間帯において同一の端末局３から端末アップリンク信号を受信した際に生成された混雑度情報を送信許可信号に含めるようにしてもよい。または、例えば、タイミング制御部２２４ｂは、端末局３へ送信許可信号を送信するタイミングの直前（例えば１分前）の時点において生成された混雑度情報を送信許可信号に含めるようにしてもよい。

　また、記憶部２２５は、端末局３を識別する端末識別情報、及び端末局３の位置を示す位置情報を予め記憶している。タイミング制御部２２４ｂは、現在の自局の位置と端末局３の位置とに基づいて通知対象である端末局３の端末識別情報を特定する。タイミング制御部２２４ｂは、特定された端末識別情報を送信許可信号に含める。

　また、図７に示されるように、端末局３は、受信部３４と、送信制御部３５とをさらに備える。受信部３４は、アンテナ３３により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送信許可信号を取得する。送信制御部３５は、取得された送信許可信号に含まれる端末識別情報を取得する。送信制御部３５は、取得された端末識別情報が自局に対応付けられた端末識別情報である場合、取得された送信許可信号に含まれる混雑度情報を取得する。なお、取得された端末識別情報が自局に対応付けられた識別情報ではない場合、端末局３は移動中継局２へのデータの送信を開始せずに待機する。

　送信制御部３５は、取得された混雑度情報に基づいて、移動中継局２へ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数を決定する。例えば、送信制御部３５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示す混雑度情報を取得する。この場合、アクセス数や受信信号強度の値の範囲と送信回数とが対応付けられた情報が、例えば端末局３が備える記憶媒体に予め記憶されている。送信制御部３５は、混雑度情報が示すアクセス数や受信信号強度に基づいて送信回数を決定する。

　受信部２２１ｂ－１～２２１ｂ－Ｎは、複数のアンテナ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２２１ｂ－１～２２１ｂ－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。端末局３において１つのセンサデータに対し複数回送信が行われているため、同一の端末アップリンク信号に対応する波形データが複数生成されることになる。

　受信波形記録部２２２ｂ－１～２２２ｂ－Ｎは、同一の端末アップリンク信号に対応する複数の波形データの中から、例えば最も受信状態が良好な波形データを選定する。受信波形記録部２２２ｂ－１～２２２ｂ－Ｎ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、選定され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２２２ｂ－１～２２２ｂ－Ｎにより書き込まれた受信波形情報を記憶する。なお、受信波形記録部２２２ｂ－１～２２２ｂ－Ｎは、例えば、同一の端末アップリンク信号に対応する複数の波形データを平均化することによって生成される波形データを設定した受信波形情報をデータ記憶部２３に書き込むようにしてもよい。

　無線通信システム１ｂの動作を説明する。
　図８は、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の実施形態と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２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６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９は、移動中継局２ｂから端末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の処理を示すフロー図である。移動中継局２ｂの通信状況測定部２２３ｂは、受信部２２１ｂ－１～２２１ｂ－Ｎにおける、複数の端末局３からの端末アップリンク通信の通信状況を測定する（ステップＳ６１１）。

　通信状況測定部２２３ｂは、測定された情報に基づいて、端末局３が移動中継局２ｂへ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数を決定するために用いられる混雑度情報を生成する（ステップＳ６１２）。タイミング制御部２２４ｂは、生成された混雑度情報と、通知対象である端末局３の端末識別情報を含む送信許可情報を生成する。送信部２２６ｂは、タイミング制御部２２４ｂによって生成された送信許可信号を取得する。送信部２２６ｂは、取得された送信許可信号が設定された端末ダウンリンク信号を、例えば次の周回時において、複数のアンテナ２１から無線により送信する（ステップＳ６１３）。移動中継局２ｂは、ステップＳ６１１からの処理を繰り返す。

　端末局３の受信部３４は、移動中継局２ｂから送信された端末ダウンリンク信号をアンテナ３３により受信する（ステップＳ６２１）。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が示す送信許可信号に含まれる端末識別情報を取得する。送信制御部３５は、取得された端末識別情報が自局に対応付けられた端末識別情報である場合（ステップＳ６２２・Ｙｅｓ）、取得された送信許可信号に含まれる混雑度情報に基づいて、移動中継局２ｂへ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数を決定する（ステップＳ６２３）。送信制御部３５は、取得された端末識別情報が自局に対応付けられた端末識別情報ではない場合（ステップＳ６２２・Ｎｏ）、ステップＳ６２１からの処理を繰り返す。

　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、同一の端末アップリンク信号について、送信制御部３５によって決定された送信回数だけ複数回送信を行う（ステップＳ６２３）。端末局３は、ステップＳ６２１からの処理を繰り返す。

　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複数のアンテナ２１により複数回受信する（ステップＳ６３１）。受信波形記録部２２２ｂ－１～２２２ｂ－Ｎは、受信部２２１ｂ－１～２２１ｂ－Ｎが受信した複数の端末アップリンク信号の受信波形をそれぞれサンプリングし、サンプリングにより得られた値を示す波形データをそれぞれ生成する。受信波形記録部２２２ｂ－１～２２２ｂ－Ｎは、同一の端末アップリンク信号に対応する複数の波形データの中から、例えば最も受信状態が良好な波形データを選定する（ステップＳ６３２）。受信波形記録部２２２ｂ－１～２２２ｂ－Ｎは、各アンテナ２１における端末アップリンク信号の受信時刻と、選定され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に記憶させる（ステップＳ６３３）。移動中継局２ｂは、ステップＳ６３１からの処理を繰り返す。

　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）
　本実施形態では、無線通信システムは複数の移動中継局を有する。本実施形態による無線通信システム１ｃでは、端末局３から送信される端末アップリンク信号が、通信の混雑度が相対的に低い移動中継局２ｃへ送信されるように送信タイミングの制御が行われる。以下では、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

　図１０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、複数の移動中継局２ｃと、端末局３と、基地局４ａとを有する。無線通信システム１ｃが有する複数の移動中継局２ｃ、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３からそれぞれ送信された情報は、複数の移動中継局２ｃのいずれかを介して伝送され、基地局４によって収集される。

　移動中継局２ｃは、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。複数の移動中継局２ｃは、それぞれ別々の移動体に搭載される。移動中継局２ｃは、例えば、ＬＥＯ衛星に備えられる。複数のＬＥＯ衛星は、例えば低軌道上を編隊飛行する。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。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２ｃ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２ｃ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２ｃは、アンテナ２１と、端末通信部２２ｃと、データ記憶部２３と、基地局通信部２４と、アンテナ２５と、中継局間通信部２７と、アンテナ２８とを備える。
　各々の移動中継局２ｃの端末通信部２２ｃは、複数の端末局３からの端末アップリンク通信の通信状況を測定する。例えば、端末通信部２２ｃは、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する。

　端末通信部２２ｃは、測定された情報に基づいて混雑度情報を生成する。前述のとおり、混雑度情報は、端末局３が移動中継局２ｃへ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数を決定するために用いられる情報である。なお、混雑度情報は、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示す情報そのものであってもよい。

　又は、混雑度情報は、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示す情報が所定の閾値の範囲内であるか否かに基づいて決定されるレベルを示す情報であってもよい。又は、混雑度情報は、端末局３が移動中継局２ｃへ同一の端末アップリンク信号を繰り返し送信する回数の値そのものであってもよい。

　各々の移動中継局２ｃの中継局間通信部２７は、アンテナ２８により互いにデータの送受信（衛星間通信）を行うことができる。中継局間通信部２７は、生成された混雑度情報を他の移動中継局２ｃへ送信する。移動中継局２ｃ間の通信には、例えば２３ＧＨｚ帯の通信帯域が用いられる。

　中継局間通信部２７は、端末通信部２２ｃによって生成された混雑度情報を他の移動中継局２ｃへ送信する。これにより、移動中継局２ｃは混雑度情報を共有することができる。共有された混雑度情報に基づいて、端末局３へ送信許可信号を送信する移動中継局２ｃが決定される。前述のとおり、送信許可信号は、端末局３に対し、環境データ等のデータを自己の移動中継局２ｃへ送信することを許可することを示す制御信号である。

　本実施形態では、予めホストとなる移動中継局２ｃが定められ、当該ホストとなる移動中継局２ｃが、端末局３へ送信許可信号を送信する移動中継局２ｃを決定する。各々の移動中継局２ｃによってそれぞれ生成された混雑度情報は、ホストとなる移動中継局２ｃによって収集される。ホストとなる移動中継局２ｃは、収集された混雑度情報に基づいて端末局３へ送信許可信号を送信する移動中継局２ｃを決定する。例えば、ホストとなる移動中継局２ｃは、例えば最も低い混雑度を示す混雑度情報を生成した移動中継局２ｃを、端末局３へ送信許可信号を送信する移動中継局２ｃとして決定する。ホストとなる移動中継局２ｃは、決定された移動中継局２ｃに対して、対象の端末局３へ送信許可信号を送信させるための指示情報を送信する。

　なお、本実施形態では、ホストとなる移動中継局２ｃが、端末局３へ送信許可信号を送信する移動中継局２ｃを決定する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、各々の移動中継局２ｃにおいて生成された混雑度情報が、全ての移動中継局２ｃにおいて互いに共有されるようにしてもよい。この場合、各々の移動中継局２ｃは、収集された混雑度情報に基づいて端末局３へ送信許可信号を送信する移動中継局２ｃをそれぞれ特定する。これにより、全ての移動中継局２ｃが、端末局３へ送信許可信号を送信する移動中継局２ｃを認識することができる。

　送信許可信号を送信させるための指示情報を受信した移動中継局２ｃの端末通信部２２ｃは、取得された混雑度情報を含む送信許可信号を生成する。端末通信部２２ｃは、生成された送信許可信号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。端末通信部２２ｃは、例えばＬＰＷＡにより信号を送信する。端末通信部２２ｃ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。

　端末通信部２２ｃは、移動中継局２ｃ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。端末通信部２２ｃは、通信対象の端末局３の送信開始タイミングにおいて、送信許可信号が設定された端末ダウンリンク信号を当該端末局３へ送信する。

　端末通信部２２ｃは、例えば、一周回前の時点において同一の端末局３から端末アップリンク信号を受信した際に生成された混雑度情報を送信許可信号に含める。または、端末通信部２２ｃは、例えば、過去の同時間帯において同一の端末局３から端末アップリンク信号を受信した際に生成された混雑度情報を送信許可信号に含めるようにしてもよい。または、端末通信部２２ｃは、端末局３へ送信許可信号を送信するタイミングの直前（例えば１分前）の時点において生成された混雑度情報を送信許可信号に含めるようにしてもよい。

　また、端末通信部２２ｃは、端末局３を識別する端末識別情報、及び端末局３の位置を示す位置情報をあら締め記憶している。タイミング制御部２２４は、現在の自局の位置と端末局３の位置とに基づいて通知対象である端末局３の端末識別情報を特定する。タイミング制御部２２４は、特定された端末識別情報を送信許可信号に含める。

　なお、本実施形態においては、ホストとなる移動中継局２ｃが例えば混雑度が最も低い移動中継局２ｃを特定し、特定された移動中継局２ｃが通信対象の端末局３へ送信許可信号を送信する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、ホストとなる移動中継局２ｃが、収集された混雑度情報に基づいて、混雑度が最も低い時間帯を特定し、特定された時間帯に通信対象の端末局３の上空を通過する移動中継局２ｃに対して、送信許可信号を送信させるための指示情報を送信するようにしてもよい。

　無線通信システム１ｃの動作を説明する。
　図１１は、送信許可信号を送信する移動中継局２ｃを決定する場合における各々の移動中継局２ｃの処理を示すフロー図である。端末通信部２２ｃは、複数の端末局３からの端末アップリンク通信の通信状況を測定する。例えば、端末通信部２２ｃは、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する（ステップＳ７１１）。端末通信部２２ｃは、測定された情報に基づいて混雑度情報を生成する（ステップＳ７１２）。

　自局がホストとなる移動中継局２ｃである場合（ステップＳ７１３・Ｙｅｓ）、ホストとなる移動中継局２ｃの中継局間通信部２７は、他の移動中継局２ｃから送信された混雑度情報を収集する（ステップＳ７１４）。ホストとなる移動中継局２ｃは、収集された混雑度情報に基づいて端末局３から基地局４へのデータ送信を中継させる移動中継局２ｃ（すなわち、端末局３へ送信許可信号を送信する移動中継局２ｃ）を決定する（ステップＳ７１５）。

　決定された移動中継局２ｃが自局ではない場合（ステップＳ７１６・Ｎｏ）、ホストとなる移動中継局２ｃの中継局間通信部２７は、決定された他の移動中継局２ｃへ、送信許可信号を送信させるための指示情報を送信する（ステップＳ７１７）。決定された移動中継局２ｃが自局である場合（ステップＳ７１６・Ｙｅｓ）、ホストとなる移動中継局２ｃの端末通信部２２ｃは、混雑度情報が含まれる送信許可信号が設定された端末ダウンリンク信号を送信する（ステップＳ７２０）。ホストとなる移動中継局２ｃは、ステップＳ７１１からの処理を繰り返す。

　自局がホストとなる移動中継局２ｃではない場合（ステップＳ７１３・Ｎｏ）、中継局間通信部２７は、生成された混雑度情報を、ホストとなる移動中継局２ｃへ送信する（ステップＳ７１８）。中継局間通信部２７は、ホストとなる移動中継局２ｃから送信された、送信許可信号を送信させるための指示情報を受信した場合（ステップＳ７１９・Ｙｅｓ）、端末通信部２２ｃは、混雑度情報が含まれる送信許可信号が設定された端末ダウンリンク信号を送信する（ステップＳ７２０）。移動中継局２ｃは、ステップＳ７１１からの処理を繰り返す。

　第２の実施形態による無線通信システム１ｃによれば、複数の移動中継局２ｃは、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をそれぞれ受信し、受信状況をそれぞれ測定する。複数の移動中継局２ｃは、受信状況に基づく混雑度情報をそれぞれ生成する。無線通信システム１ｃは、複数の移動中継局２ｃによってそれぞれ生成された混雑度情報に基づいて、各々の端末局３へ送信許可信号を送信させる移動中継局２ｃをそれぞれ決定する。このような構成により、無線通信システム１ｃは、より通信の混雑度が低い移動中継局２ｃを介して端末局３から基地局４へのデータ伝送を行うことができるため、効率化な通信を実現することができる。

　また、上記決定された移動中継局２ｃは、混雑度情報を含めた送信許可信号を端末ダウンリンク信号に設定して端末局３へ送信する。端末局３は、受信した端末ダウンリンク信号が示す送信許可信号を取得することにより、移動中継局２ｃへの端末アップリンク信号の送信を開始する。このような構成により、無線通信システム１は、端末局３から移動中継局２ｃへの端末アップリンク信号の送信タイミングを制御することができる。

　また、端末局３は、送信許可信号に含まれる混雑度情報に基づいて端末アップリンク信号を繰り返し送信する送信回数を決定する。このような構成により、無線通信システム１は、移動中継局２ｃにおける通信の混雑度がより高いほど、端末局３から端末アップリンク信号が送信される回数を少なくするように制御することができる。よって、無線通信システム１ｃは、通信の混雑度が変動する場合であっても、通信の信頼性低下を抑制しつつ、より多くの端末局３から送信されるセンサデータを、移動中継局２ｃを介して基地局４へ伝送することができる。

　なお、上記の各実施形態において、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。

　上述した実施形態及びその変形例によれば、無線通信システムは、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と、移動体に備えられ複数の通信装置と無線通信する中継装置と、基地局装置とを有する。例えば、通信装置は、実施形態における端末局３であり、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、基地局装置は、実施形態における基地局４、４ａ、４ｂである。

　中継装置は、第一受信部と、測定部と、第一送信部とを備える。例えば、第一受信部は、実施形態におけるアンテナ２１及び受信部２２１、２２１ｂ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、第一送信部は、実施形態におけるアンテナ２１及び送信部２２６、２２６ｂである。第一受信部は、複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する。例えば、信号は、実施形態における端末アップリンク信号である。測定部は、第一受信部における通信の混雑度を測定する。第一送信部は、自装置が通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、混雑度に基づく混雑度情報を通信装置へ送信する。

　通信装置は、第二受信部と、第二送信部とを備える。例えば、第二受信部は、実施形態におけるアンテナ３３及び受信部３４であり、第二送信部は、実施形態におけるアンテナ３３及び送信部３２である。第二受信部は、混雑度情報を受信する。第二送信部は、中継装置へ、混雑度情報に基づいて決定される送信回数の信号の送信を行う。例えば、信号は、実施形態における端末アップリンク信号である。

　基地局装置は、中継装置と無線通信する。中継装置は、自装置が基地局装置と通信可能な範囲に位置しているときに複数の通信装置からそれぞれ送信された信号に基づく信号を前記基地局装置へ送信する。例えば、複数の通信装置からそれぞれ送信された信号に基づく信号は、実施形態における基地局ダウンリンク信号である。

　なお、混雑度に基づく情報は、受信部における単位時間あたりの信号のアクセス数を示す情報、信号の受信信号強度を示す情報、又は送信回数を示す情報を含む。

　中継装置は、地球を周回する前記移動体に備えられ、第一送信部は、以前の周回において測定された混雑度に基づく情報を通信装置へ送信するようにしてもよい。

　移動体は低軌道衛星であり、通信装置はＩｏＴ端末に備えられ、通信装置から送信される信号はＩｏＴ端末によって測定されたセンサデータを示す信号であってもよい。

　第一送信部は、測定部によって測定された混雑度が、複数の中継装置においてそれぞれ測定された混雑度の中で相対的に低い場合、自装置が通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、混雑度に基づく混雑度情報を通信装置へ送信するようにしてもよい。

　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…端末局，
４、４ａ、４ｂ…基地局，
２１、２１－１～２１－Ｎ…アンテナ，
２２、２２ｂ、２２ｃ…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…送信制御部，
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…タイミング制御部，
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，
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

Claims

　移動体に備えられ、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と無線通信する中継装置であって、
　前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する受信部と、
　前記受信部における通信の混雑度を測定する測定部と、
　自装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記通信装置から送信される前記信号の送信回数の決定に用いられる情報であって前記混雑度に基づく前記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。
　前記混雑度に基づく情報は、前記受信部における単位時間あたりの前記信号のアクセス数を示す情報、前記信号の受信信号強度を示す情報、又は前記送信回数を示す情報である
　請求項１に記載の中継装置。
　地球を周回する前記移動体に備えられ、
　前記送信部は、以前の周回において測定された前記混雑度に基づく前記情報を前記通信装置へ送信する
　請求項１又は２に記載の中継装置。
　前記移動体は低軌道衛星であり、
　前記通信装置はＩｏＴ端末に備えられ、
　前記信号は前記ＩｏＴ端末によって測定されたセンサデータを示す信号である
　請求項１から３のうちいずれか一項に記載の中継装置。
　互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と、移動体に備えられ前記複数の通信装置と無線通信する中継装置とを有する無線通信システムであって、
　前記中継装置は、
　前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する第一受信部と、
　前記第一受信部における通信の混雑度を測定する測定部と、
　自装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記混雑度に基づく混雑度情報を前記通信装置へ送信する第一送信部と、
　を備え、
　前記通信装置は、
　前記混雑度情報を受信する第二受信部と、
　前記中継装置へ、前記混雑度情報に基づいて決定される送信回数の前記信号の送信を行う第二送信部と、
　を備える無線通信システム。
　前記中継装置と無線通信する基地局装置をさらに有し、
　前記中継装置は、自装置が前記基地局装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記複数の通信装置からそれぞれ送信された前記信号に基づく信号を前記基地局装置へ送信する
　請求項５に記載の無線通信システム。
　互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と、複数の移動体にそれぞれ備えられ前記複数の通信装置と無線通信する複数の中継装置とを有する無線通信システムであって、
　前記中継装置は、
　前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する第一受信部と、
　前記第一受信部における通信の混雑度を測定する測定部と、
　測定された前記混雑度が、前記複数の中継装置においてそれぞれ測定された混雑度の中で相対的に低い場合、自装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記混雑度に基づく混雑度情報を前記通信装置へ送信する第一送信部と、
　を備え、
　前記通信装置は、
　前記混雑度情報を受信する第二受信部と、
　前記混雑度情報が送信された前記中継装置へ、前記混雑度情報に基づいて決定される送信回数の前記信号の送信を行う第二送信部と、
　を備える無線通信システム。
　移動体に備えられ、互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と無線通信する中継装置が実行する無線通信方法であって、
　前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する受信ステップと、
　前記受信ステップにおける通信の混雑度を測定する測定ステップと、
　前記中継装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記通信装置から送信される前記信号の送信回数の決定に用いられる情報であって前記混雑度に基づく前記情報を前記通信装置へ送信する送信ステップと、
　を有する無線通信方法。
　互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と、移動体に備えられ前記複数の通信装置と無線通信する中継装置とを有する無線通信システムが実行する無線通信方法であって、
　前記中継装置が、前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する第一受信ステップと、
　前記中継装置が、前記第一受信ステップにおける通信の混雑度を測定する測定ステップと、
　前記中継装置が、自装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記混雑度に基づく混雑度情報を前記通信装置へ送信する第一送信ステップと、
　前記通信装置が、前記混雑度情報を受信する第二受信ステップと、
　前記通信装置が、前記中継装置へ、前記混雑度情報に基づいて決定される送信回数の前記信号の送信を行う第二送信ステップと、
　を有する無線通信方法。
　互いに異なる場所に存在する複数の通信装置と、複数の移動体にそれぞれ備えられ前記複数の通信装置と無線通信する複数の中継装置とを有する無線通信システムが実行する無線通信方法であって、
　前記中継装置が、前記複数の通信装置から送信される信号をそれぞれ受信する第一受信ステップと、
　前記中継装置が、前記第一受信ステップにおける通信の混雑度を測定する測定ステップと、
　前記中継装置が、測定された前記混雑度が、前記複数の中継装置においてそれぞれ測定された混雑度の中で相対的に低い場合、自装置が前記通信装置と通信可能な範囲に位置しているときに、前記混雑度に基づく混雑度情報を前記通信装置へ送信する第一送信ステップと、
　前記通信装置が、前記混雑度情報を受信する第二受信ステップと、
　前記通信装置が、前記混雑度情報が送信された前記中継装置へ、前記混雑度情報に基づいて決定される送信回数の前記信号の送信を行う第二送信ステップと、
　を有する無線通信方法。