WO2022118403A1 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

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WO2022118403A1
WO2022118403A1 PCT/JP2020/044893 JP2020044893W WO2022118403A1 WO 2022118403 A1 WO2022118403 A1 WO 2022118403A1 JP 2020044893 W JP2020044893 W JP 2020044893W WO 2022118403 A1 WO2022118403 A1 WO 2022118403A1
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WO
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terminal
value
transmission
wireless communication
station
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PCT/JP2020/044893
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English (en)
French (fr)
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一光 坂元
洋輔 藤野
康義 小島
大介 五藤
喜代彦 糸川
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18513—Transmission in a satellite or space-based system
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication device and a wireless communication method.
  • IoT terminals Internet of Things terminal stations
  • a plurality of terminal stations may be installed at a position where it is difficult to install a base station.
  • Locations that are difficult to install are, for example, buoys or ships on the sea, or mountainous areas.
  • Multiple terminal stations use sensors at their respective locations to generate environmental information (eg, temperature, room temperature, acceleration or luminosity information).
  • the plurality of terminal stations transmit the generated environmental information to the device on the cloud side by a wireless signal.
  • the device on the cloud side collects environmental information at a plurality of locations where it is difficult to install a base station from a plurality of terminal stations.
  • LPWA Low Power Wide Area
  • LPWA Low Power Wide Area
  • a communication satellite system (hereinafter referred to as "satellite IoT system") that collects data from a terminal station using wireless communication such as LPWA has been studied.
  • satellite IoT system a low earth orbit satellite may be used as a communication satellite.
  • the low earth orbit satellite moving over the sky gives a control signal (hereinafter referred to as "transmission permission signal") indicating that the terminal uplink signal is permitted to be transmitted to a large number of terminals on the ground.
  • transmission permission signal a control signal
  • Each terminal station that has received the transmission permission signal transmits a radio signal including data such as environmental information to a low earth orbit satellite as a terminal uplink signal.
  • the terminal uplink signals may collide with each other because the terminal uplink signals are transmitted at the same timing.
  • the CSMA / CA method is a method adopted in a wireless LAN system standardized by 802.11.
  • the backoff counter value is updated by subtracting the subtraction value from the backoff counter value.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a conventional relationship between the position of the mobile relay station 20 with respect to each terminal station 30 and each variable value (each subtraction value) used for subtracting the backoff counter value.
  • the elevation angle of the mobile relay station 20 seen from the terminal station 30-5 is larger than the elevation angle of the mobile relay station 20 seen from the terminal station 3-M (this "M" is an integer of 10 or more).
  • the terminal station 30 when the terminal station 30 receives the transmission permission signal, the terminal station 30 sets a random number uniformly distributed in the range from 0 to CW (Contention Window) as the backoff counter value, and the unit time is set. The subtraction value is subtracted from the backoff counter value each time. This subtraction value (integer value) is 1. The value "1" described in each terminal station 30 shown in FIG. 10 represents each subtraction value.
  • the terminal station 30 transmits the terminal uplink signal 100 (radio signal) to the low earth orbit satellite at the timing when the backoff counter value becomes 0. This makes it possible to uniformly distribute the transmission timings of a large number of terminal stations 30 and reduce the probability of collision between the terminal uplink signals 100.
  • Multiple terminal uplink signals transmitted from multiple terminal stations arrive at the relay device mounted on the low earth orbit satellite from different directions.
  • the relay device controls the direction of the received beam by using the receiving array antenna of the low earth orbit satellite.
  • the relay device separates terminal uplink signals transmitted from a plurality of terminal stations at the same timing by controlling the direction of the received beam.
  • the accuracy with which the relay device separates the terminal uplink signals transmitted from the terminal stations close to each other differs depending on the direction of the terminal uplink signals arriving at the receiving array antenna surface of the low earth orbit satellite.
  • the accuracy of separating the terminal uplink signal 100-9 and the terminal uplink signal 100-M by the relay device is almost the same in the arrival direction, so that the terminal uplink signal 100-5 and the terminal uplink signal are separated. It is low compared to the accuracy with which the relay device separates 100-7. Therefore, in the transmission timing control disclosed in Non-Patent Document 1, the accuracy of separating the terminal uplink signals from each other by the relay device is insufficient. As described above, it may not be possible to improve the accuracy of separating the radio signals received from a plurality of terminal stations.
  • an object of the present invention is to provide a wireless communication device and a wireless communication method capable of improving the accuracy of separating wireless signals received from a plurality of terminal stations.
  • One aspect of the present invention is a radio including a transmission control unit that determines an earlier transmission timing as the elevation angle of the relay device seen from the own wireless communication device is larger, and a transmission unit that transmits a radio signal to the relay device at the transmission timing. It is a communication device.
  • One aspect of the present invention is a wireless communication method executed by a wireless communication device, which is a transmission control step that determines a transmission timing that is faster as the elevation angle of the relay device as seen from the own wireless communication device is larger, and a wireless signal at the transmission timing.
  • a wireless communication method including a transmission step of transmitting to the relay device.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the wireless communication system 1 in the embodiment.
  • the wireless communication system 1 has a mobile relay station 2, a terminal station 3, and a base station 4.
  • the number of each of the mobile relay station 2, the terminal station 3, and the base station 4 is arbitrary.
  • it is assumed that the number of terminal stations 3 is large.
  • the wireless communication system 1 wirelessly communicates information that does not require immediacy. Data such as environmental information transmitted from each of the plurality of terminal stations 3 is collected by the base station 4 via the mobile relay station 2 (relay device).
  • the mobile relay station 2 is mounted on the mobile body.
  • the mobile relay station 2 moves with the movement of the moving body.
  • the area (communication target area) to be communicated by the mobile relay station 2 is determined according to the position of the mobile body.
  • the moving object is, for example, a LEO (Low Earth Orbit) satellite or an unmanned aerial vehicle.
  • the altitude of the LEO satellite is, for example, 2000 km or less.
  • the LEO satellite orbits the earth in about 1.5 hours per orbit.
  • the mobile relay station 2 and the terminal station 3 execute wireless communication using LPWA as an example.
  • LPWA includes wireless communication such as LoRaWAN (registered trademark) and Sigfox (registered trademark), but any wireless communication method can be used.
  • Each terminal station 3 may transmit the same terminal uplink signal to the mobile relay station 2 a plurality of times in order to ensure the reliability of communication.
  • the mobile relay station 2 transmits a transmission permission signal indicating that the terminal uplink signal (wireless signal from the terminal station to the mobile relay station) is permitted to be transmitted, and the terminal downlink signal (from the mobile relay station to the terminal station). It is transmitted in advance to the terminal station 3 using a wireless signal).
  • the terminal downlink signal contains information on the upper limit.
  • This upper limit is, for example, the value of the contention window.
  • the upper limit value is set as one of (1) to (4) shown below, for example.
  • An upper limit is set as a value obtained by dividing the total number of terminal stations 3 in a plurality of communication target areas in which the mobile relay station 2 passes over the sky by the length of time.
  • This predetermined period is, for example, the period of the number of return days of the mobile relay station 2 orbiting the earth.
  • the upper limit value in (1) above is the length of time that the mobile relay station 2 passes over the plurality of communication target areas in a predetermined period, and the total number of terminal stations 3 in the plurality of communication target areas is the total number. The value of the result of division.
  • the upper limit value in (2) above is the length of time that the mobile relay station 2 passes over the communication target area, and is the value obtained by dividing the total number of terminal stations 3 in the communication target area. be.
  • An upper limit is set as the value of the result of multiplying the number of signals (hereinafter referred to as "separable number") and the value of the result of division in (1) or (2) above.
  • This predetermined range is, for example, a range of about 20 degrees with respect to the front direction of the plurality of antennas 21 (array antennas).
  • the separable number is predetermined based on the result of prediction (simulation) or actual measurement of signal separation.
  • the upper limit value in (3) above is a radio signal that can be separated from a plurality of radio signals simultaneously arriving at the mobile relay station 2 from each terminal station 3 uniformly distributed in a predetermined range in the communication target area. It is the value of the result of multiplying the number of and the value of the result of division in the above (1) or (2).
  • the upper limit value of (3) above may be corrected according to the amount of interference of the interference signal with respect to the terminal uplink signal. For example, an interference signal arriving from a predetermined communication station other than the terminal station 3 (for example, another terminal station using the IoT platform on the ground) reduces the separable number of terminal uplink signals (desired signals). Therefore, the value obtained by correcting the upper limit value of the above (3) by the number of reductions due to the interference signal is determined as the corrected upper limit value. For example, the upper limit value after this correction is set to a larger value as the amount of interference increases.
  • the upper limit value in (4) above is a value corrected according to the amount of interference with the radio signal.
  • the terminal station 3 and the base station 4 are installed on the ground or at sea.
  • the terminal station 3 is, for example, an IoT terminal.
  • Each terminal station 3 is installed at a different position from each other, for example.
  • the terminal station 3 collects data such as environmental information detected by using a sensor at the installed position.
  • the terminal station 3 transmits the terminal uplink signal to the mobile relay station 2 according to the information of the upper limit value included in the terminal downlink signal and the elevation angle of the mobile relay station 2 seen from the terminal station 3. Adjust (Transmission frequency).
  • the terminal station 3 transmits a terminal uplink signal (wireless signal) including data such as environmental information to the mobile relay station 2.
  • the mobile relay station 2 receives the terminal uplink signals transmitted from each of the plurality of terminal stations 3 while moving over the earth.
  • the mobile relay station 2 receives a terminal uplink signal from each terminal station 3 within the coverage at the current position during movement.
  • the mobile relay station 2 mounted on the LEO satellite communicates while moving at high speed. Therefore, the time during which each terminal station 3 or base station 4 and the mobile relay station 2 can communicate with each other is limited. Further, the terminal station 3 uses wireless communication methods having various specifications. Therefore, the mobile relay station 2 stores the waveform data of the received terminal uplink signal. That is, the mobile relay station 2 accumulates the received waveform of the received radio signal. The mobile relay station 2 transmits the accumulated received waveform to the base station 4 using the base station downlink signal at the timing when communication with the base station 4 is possible.
  • the base station 4 acquires the received waveform of the terminal uplink signal in the mobile relay station 2 from the mobile relay station 2.
  • the base station 4 executes signal processing and decoding processing on the received waveform transmitted from the terminal station 3 using the base station downlink signal. As a result, the base station 4 obtains data such as environmental information transmitted from the terminal station 3.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the wireless communication system 1 in the embodiment.
  • the mobile relay station 2 includes a plurality of antennas 21 (array antennas), a terminal communication unit 22, a data storage unit 23, a base station communication unit 24, and a plurality of antennas 25 (array antennas).
  • the terminal communication unit 22 includes a plurality of reception units 221, a plurality of reception waveform recording units 222, a communication status measurement unit 223, a timing control unit 224, a storage unit 225, a transmission unit 226, and a plurality of frequency conversion units. It is equipped with 227.
  • the receiving unit 221 receives a terminal uplink signal from each terminal station 3 in the coverage by MIMO (Multi Input Multi Output) communication using a plurality of antennas 21.
  • the frequency conversion unit 227 executes frequency conversion of the received waveform (RF (Radio Frequency) signal) of the terminal uplink signal by an orthogonal demodulator or the like.
  • RF Radio Frequency
  • the received waveform recording unit 222 executes sampling processing on the result of frequency conversion for the received waveform (RF signal) of the terminal uplink signal.
  • the receiving unit 221 generates waveform data representing a digital value obtained by sampling processing.
  • the terminal station 3 When the terminal station 3 transmits the terminal uplink signal for each sensor data a plurality of times, a plurality of waveform data corresponding to the same terminal uplink signal may be generated.
  • the reception waveform recording unit 222 records the reception waveform information including the reception time information of the terminal uplink signal in the antenna 21 and the generated waveform data in the data storage unit 23.
  • the data storage unit 23 stores the received waveform information.
  • the received waveform recording unit 222 may select, for example, the waveform data having the best reception state from a plurality of waveform data corresponding to the same terminal uplink signal.
  • the reception waveform recording unit 222 may record the reception waveform information including the reception time information of the terminal uplink signal and the selected waveform data in the data storage unit 23.
  • the received waveform recording unit 222 may record, for example, received waveform information including the average of a plurality of waveform data corresponding to the same terminal uplink signal in the data storage unit 23.
  • the communication status measuring unit 223 measures the communication status of the terminal uplink signals transmitted from the plurality of terminal stations 3 in the receiving unit 221. This communication status is arbitrary information that quantitatively represents the degree of congestion of communication. For example, the communication status measuring unit 223 measures the number of terminal uplink signals received per unit time in the receiving unit 221. The communication status measuring unit 223 may measure the received signal strength of the frequency band of the terminal uplink signal in the receiving unit 221. The communication status measurement unit 223 outputs the measurement result of the communication status to the timing control unit 224.
  • the timing control unit 224 acquires the measurement result of the communication status from the communication status measurement unit 223.
  • the timing control unit 224 generates information on the upper limit value based on the measurement result of the communication status.
  • the timing control unit 224 generates a transmission permission signal including information on the upper limit value.
  • the timing control unit 224 controls the timing at which the terminal station 3 transmits the terminal uplink signal by using the terminal downlink signal including the transmission permission signal.
  • the storage unit 225 stores the transmission timing derived based on the orbit information of the mobile relay station 2. This transmission timing is, for example, the transmission timing of the terminal downlink signal.
  • the timing control unit 224 can obtain the position, speed, and moving direction of the mobile relay station 2 (LEO satellite) at any time based on the orbit information of the mobile relay station 2.
  • the storage unit 225 may store the terminal identification information of the terminal station 3 and the position information of the terminal station 3 in advance.
  • the timing control unit 224 may determine the terminal station 3 (terminal station 3 in coverage) to be notified of the transmission permission signal based on the position of the mobile relay station 2 and the position of the terminal station 3.
  • the timing control unit 224 may specify the terminal identification information of the determined terminal station 3.
  • the timing control unit 224 may include the specified terminal identification information in the transmission permission signal.
  • the transmission unit 226 acquires the terminal downlink signal generated by the timing control unit 224.
  • the transmission unit 226 transmits the terminal downlink signal from one or a plurality of antennas 21.
  • the terminal downlink signal includes a transmission permission signal and information on the upper limit value.
  • the transmission timing of the terminal downlink signal is controlled by the timing control unit 224 based on the orbit information of the mobile relay station 2.
  • the base station communication unit 24 includes a storage unit 241, a control unit 242, a transmission data modulation unit 243, and a transmission unit 244.
  • the storage unit 241 stores the transmission timing derived based on the orbit information of the mobile relay station 2 (LEO satellite). This transmission timing is, for example, the transmission timing of the base station downlink signal.
  • the control unit 242 controls the transmission data modulation unit 243 and the transmission unit 244 so that the received waveform information is transmitted to the base station 4 at the derived transmission timing.
  • the transmission data modulation unit 243 reads the received waveform information as transmission data from the data storage unit 23.
  • the transmission data modulation unit 243 modulates the read transmission data to generate a base station downlink signal (electrical signal).
  • the transmission unit 244 converts the base station downlink signal (electrical signal) into a radio signal.
  • the plurality of antennas 25 transmit a base station downlink signal (radio signal) to the base station 4.
  • the configuration of the terminal station 3 will be described.
  • the terminal station 3 includes a plurality of antennas 31, a receiving unit 32, a transmission control unit 33, a data storage unit 34, and a transmission unit 35.
  • the data storage unit 34 stores sensor data and the like.
  • the receiving unit 32 receives the terminal downlink signal from the mobile relay station 2 by using one or more antennas 31.
  • the transmission control unit 33 extracts a transmission permission signal from the terminal downlink signal received by the reception unit 32.
  • the transmission control unit 33 extracts the information of the upper limit value from the transmission permission signal.
  • the upper limit is, for example, the value of the contention window.
  • the transmission control unit 33 derives the backoff counter value "x" based on the information of the upper limit value extracted from the transmission permission signal.
  • the initial value of the backoff counter value "x" is a value of 0 or more.
  • the transmission control unit 33 selects the backoff counter value “x” from the random numbers uniformly distributed in the range in which the upper limit value included in the transmission permission signal is the upper limit value.
  • the transmission control unit 33 stores the orbit information of the mobile relay station 2 in advance.
  • the transmission control unit 33 derives the elevation angle of the mobile relay station 2 as seen from the own terminal station 3 based on the orbit information of the mobile relay station 2. For example, the transmission control unit 33 derives a subtraction value (countdown value) to a larger value as the elevation angle of the mobile relay station 2 seen from the own terminal station 3 is larger.
  • the transmission control unit 33 subtracts the subtraction value from the backoff counter value “x” at a predetermined cycle. As a result, the transmission control unit 33 updates the backoff counter value.
  • the transmission control unit 33 may acquire the terminal identification information included in the extracted transmission permission signal. When the acquired terminal identification information is the identification information associated with the own terminal station, the transmission control unit 33 may extract the information of the upper limit value from the transmission permission signal. If the acquired terminal identification information is not the identification information associated with the own terminal station, the transmission control unit 33 may suspend the transmission of the terminal uplink signal from the transmission unit 35 to the mobile relay station 2. good.
  • the transmission unit 35 When it is determined that the backoff counter value "x" is 0 or less, the transmission unit 35 reads the sensor data as terminal transmission data from the data storage unit 34.
  • the transmission unit 35 transmits a terminal uplink signal (wireless signal) including the read terminal transmission data from one or a plurality of antennas 31.
  • the transmission unit 35 transmits a signal by LPWA.
  • the transmission unit 35 determines the channel and transmission timing used by the own terminal station to transmit the terminal uplink signal by a method predetermined in the wireless communication method to be used. Further, the transmission unit 35 may form a transmission beam of a terminal uplink signal transmitted from one or a plurality of antennas 31 by a predetermined method in the wireless communication method to be used.
  • the transmission unit 35 starts transmitting the terminal uplink signal.
  • the transmission unit 35 reads the sensor data as terminal transmission data from the data storage unit 34.
  • the transmission unit 35 transmits a terminal uplink signal including the read terminal transmission data from the antenna 31.
  • the transmission unit 35 executes communication with a predetermined communication station (for example, another terminal station 3) by a wireless method such as time division multiplexing or orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). good.
  • a predetermined communication station for example, another terminal station 3
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • the base station 4 includes a plurality of antenna stations 41, a receiving unit 42, a base station signal receiving processing unit 43, and a terminal signal receiving processing unit 44.
  • the receiving unit 42 converts the base station downlink signal received by using the plurality of antenna stations 41 into an electric signal.
  • the base station signal reception processing unit 43 obtains received waveform information including waveform data and reception time information by executing signal processing and decoding processing on the converted electric signal.
  • the base station signal reception processing unit 43 outputs the received waveform information to the terminal signal reception processing unit 44.
  • the terminal signal reception processing unit 44 executes reception processing of received waveform information.
  • the terminal signal reception processing unit 44 executes a decoding process on the waveform data included in the received waveform information, so that the environment information (sensor data) and the like transmitted from the terminal station 3 using the terminal uplink signal and the like are used. Get the data of.
  • the terminal signal reception processing unit 44 includes a distribution unit 441, a signal processing unit 442, and a terminal signal decoding unit 443.
  • the distribution unit 441 reads out waveform data at the same reception time from the received waveform information.
  • the distribution unit 441 outputs the read waveform data to the signal processing unit 442 according to the antenna identifier associated with the waveform data. That is, the distribution unit 441 outputs each waveform data associated with the antenna identifier of the antenna 21 to the signal processing unit 442.
  • the signal processing unit 442 executes processing such as frame detection (terminal uplink signal detection), Doppler shift compensation, and offline beam control for each waveform data.
  • the signal processing unit 442 outputs the resulting symbol to the terminal signal decoding unit 443.
  • frame detection is a process of detecting a section including a signal (terminal transmission frame) transmitted from a terminal station from waveform data.
  • the offline beam control is not the received beam control executed by the mobile relay station 2, but the received beam control executed by the base station 4 as post-processing when the waveform data recorded by the mobile relay station 2 is transmitted to the base station 4. Is.
  • the terminal signal decoding unit 443 obtains terminal transmission data by executing a decoding process on the symbol.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the position of the mobile relay station 2 with respect to each terminal station 3 and each variable value (each subtraction value) used for subtracting the backoff counter value.
  • the mobile relay station 2 is mounted on a low earth orbit satellite moving over the communication target area.
  • the mobile relay station 2 irradiates the communication target area on the ground with the transmission permission signal including the information of the upper limit value by using the terminal downlink signal.
  • M terminal stations 3 are located in the communication target area.
  • the elevation angle of the mobile relay station 2 seen from the terminal station 3-7 is larger than the elevation angle of the mobile relay station 2 seen from the terminal station 3-9.
  • the elevation angle of the mobile relay station 2 seen from the terminal station 3-5 is larger than the elevation angle of the mobile relay station 2 seen from the terminal station 3-7.
  • the terminal station 3-5 transmits the terminal uplink signal 101-5 to the mobile relay station 2.
  • the terminal station 3-7 transmits the terminal uplink signal 101-7 to the mobile relay station 2.
  • the terminal station 3-9 transmits the terminal uplink signal 101-9 to the mobile relay station 2.
  • the separation of the terminal uplink signal 101 transmitted from each terminal station 3 becomes easier as the elevation angle of the mobile relay station 2 seen from the terminal station 3 is larger. In FIG. 3, it is easier to separate the terminal uplink signal 101-5 and the terminal uplink signal 101-7 than to separate the terminal uplink signal 101-7 and the terminal uplink signal 101-9.
  • the transmission control unit 33 increases the transmission probability of the terminal uplink signal 101 as the elevation angle of the mobile relay station 2 seen from the terminal station 3 increases. For this purpose, the transmission control unit 33 sets a subtraction value (countdown value) as a larger value as the elevation angle of the mobile relay station 2 is larger.
  • the value described in each terminal station 3 shown in FIG. 3 represents an example of each subtraction value.
  • the subtraction value is, for example, a real value in the range of 0 to 1.
  • the subtraction value of the terminal station 3-5 is "1.0" as an example.
  • the subtraction value of the terminal station 3-7 is “1.0” as an example.
  • the subtraction value of the terminal station 3-9 is "0.5” as an example.
  • the subtraction value of the terminal station 3-M is "0.2" as an example. Therefore, the transmission probability of the terminal uplink signal 101-M is lower than the transmission probability of the terminal uplink signal 101-9.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a decrease rate of the backoff counter value of each terminal station.
  • the rate of decrease of the backoff counter value is different between the terminal stations 3 having different elevation angles of the mobile relay stations 2. For example, even if the terminal station 3 has a large backoff counter value determined by using random numbers, the reduction rate of the backoff counter value is fast when the elevation angle of the mobile relay station 2 as seen from the terminal station 3 is large. Therefore, the transmission probability of the terminal uplink signal 101 is high. That is, the larger the elevation angle of the mobile relay station 2 as seen from the terminal station 3, the higher the transmission probability of the terminal uplink signal 101 in the terminal station 3.
  • FIG. 1 the rate of decrease of the backoff counter value of each terminal station.
  • the transmission probability of the terminal uplink signal 101 is the highest in the terminal station 3 “# 3” at the position where the elevation angle of the mobile relay station 2 is large. Further, in the terminal station 3 "# 1" at a position where the elevation angle of the mobile relay station 2 is small, the transmission probability of the terminal uplink signal 101 is the lowest.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a data collection process.
  • the sensor acquires sensor data (environmental information) at any time.
  • the data storage unit 34 stores the acquired sensor data (step S111).
  • the transmission unit 35 acquires the sensor data as terminal transmission data from the data storage unit 34.
  • the transmission unit 35 wirelessly transmits a terminal uplink signal including terminal transmission data from the antenna 31 at the transmission timing derived by the transmission control unit 33 (step S112).
  • the terminal station 3 repeats the process from step S111.
  • the receiving unit 221 receives the terminal uplink signal transmitted from the terminal station 3 (step S121).
  • the reception waveform recording unit 222 records the reception waveform information in which the waveform data representing the waveform of the terminal uplink signal and the reception time information are associated with each other in the data storage unit 23 (step S122).
  • the mobile relay station 2 repeats the process from step S121.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the control process of downlink transmission.
  • the control unit 242 detects that the derived transmission timing and the current time are equal to each other, the control unit 242 instructs the transmission data modulation unit 243 and the transmission unit 244 to transmit the received waveform information (step S211).
  • the transmission data modulation unit 243 reads the received waveform information stored in the data storage unit 23 as transmission data.
  • the transmission data modulation unit 243 generates a base station downlink signal by modulating the read transmission data.
  • the transmission unit 244 transmits a base station downlink signal (radio signal) from the plurality of antennas 25 (step S212).
  • the mobile relay station 2 repeats the process from step S211.
  • the antenna station 41 of the base station 4 receives the base station downlink signal from the mobile relay station 2 (step S221).
  • the receiving unit 42 converts the base station downlink signal received by the antenna station 41 into an electric signal.
  • the receiving unit 42 outputs the converted electric signal as a receiving signal to the base station signal receiving processing unit 43.
  • the base station signal reception processing unit 43 performs signal processing and decoding processing on the received signal.
  • the base station signal reception processing unit 43 outputs the reception waveform information obtained by the signal processing and the decoding processing to the terminal signal reception processing unit 44 (step S222).
  • the terminal signal reception processing unit 44 executes reception processing of the terminal uplink signal indicated by the received waveform information.
  • the terminal signal reception processing unit 44 obtains sensor data (environmental information) transmitted from the terminal station 3 by executing decoding processing on the waveform data included in the received waveform information (step S223).
  • the base station 4 repeats the process from step S221.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a control example of the transmission timing of the terminal uplink signal.
  • Step S328 shown in FIG. 7 corresponds to S112 shown in FIG.
  • Step S333 shown in FIG. 7 corresponds to S122 shown in FIG.
  • the communication status measuring unit 223 measures the communication status of the terminal uplink signal in the receiving unit 221 (step S311).
  • the timing control unit 224 generates information on the upper limit value (for example, the value of the contention window) based on the communication status measured by the communication status measurement unit 223 (step S312).
  • the timing control unit 224 generates a transmission permission signal including information on the upper limit value.
  • the timing control unit 224 may generate a transmission permission signal including the terminal identification information of the terminal station 3 to be notified of the transmission permission signal and the information of the upper limit value.
  • the transmission unit 226 acquires a transmission permission signal from the timing control unit 224.
  • the transmission unit 226 transmits a terminal downlink signal including a transmission permission signal from the plurality of antennas 21 (step S313).
  • the mobile relay station 2 repeats the process from step S311.
  • the receiving unit 32 receives the terminal downlink signal including the transmission permission signal from the mobile relay station 2 by the antenna 31 (step S321).
  • the transmission control unit 33 derives the backoff counter value “x” based on the upper limit value included in the transmission permission signal (step S322).
  • the transmission control unit 33 derives a subtraction value (countdown value) to a larger value as the elevation angle of the mobile relay station 2 seen from the own terminal station 3 is larger (step S324).
  • the transmission control unit 33 subtracts the subtraction value “CD” from the backoff counter value “x”.
  • the transmission control unit 33 determines whether or not the backoff counter value “x” is 0 or less.
  • the transmission control unit 33 may determine whether or not the backoff counter value is 0 (step S326).
  • the transmission control unit 33 updates the time variable value "t" to "t + 1" (step S327).
  • the terminal station 3 returns the process to step S325.
  • step S326 When it is determined that the backoff counter value "x" is 0 or less (step S326: Yes), the transmission unit 35 reads the sensor data as terminal transmission data from the data storage unit 34. The transmission unit 35 transmits a terminal uplink signal including the read terminal transmission data from the antenna 31 (step S328). The terminal station 3 repeats the process from step S321.
  • the transmission control unit 33 may return the process from step S326 to step S321 at a predetermined cycle. In this case, the backoff counter value may not be updated in step S322 following step S321.
  • the receiving unit 221 of the mobile relay station 2 receives the terminal uplink signal transmitted from the terminal station 3 a plurality of times by the antenna 21 (step S331).
  • the reception waveform recording unit 222 samples the reception waveforms of the plurality of terminal uplink signals received by the reception unit 221.
  • the received waveform recording unit 222 generates waveform data indicating the values obtained by sampling.
  • the received waveform recording unit 222 selects, for example, the waveform data having the best reception state from a plurality of waveform data corresponding to the same terminal uplink signal (step S332).
  • the reception waveform recording unit 222 records the reception waveform information including the reception time information of the terminal uplink signal in the antenna 21 and the selected waveform data in the data storage unit 23 (step S333).
  • the mobile relay station 2 repeats the process from step S331.
  • the transmission control unit 33 determines the earlier transmission timing as the elevation angle of the relay device as seen from the own wireless communication device is larger. For example, when the elevation angle of the mobile relay station 2 as seen from the terminal station 3 is large, the rate of decrease of the backoff counter value is high, so that the transmission probability of the terminal uplink signal 101 is high.
  • the transmission unit 35 transmits the terminal uplink signal to the mobile relay station 2 (relay device) at the transmission timing.
  • a MAC (Media Access Control) protocol that reduces the transmission probability of a terminal uplink signal is feasible when the elevation angle of the mobile relay station 2 as seen from the terminal station 3 is small.
  • the mobile relay station 2 transmits the transmission permission signal and the information of the upper limit value to the terminal station 3 by using the terminal downlink signal.
  • the transmission permission signal and the information of the upper limit value are transmitted to the terminal station 3 from other than the mobile relay station 2. That is, the transmission permission signal and the information of the upper limit value may be transmitted to the terminal station 3 by using a wireless signal or a wired signal other than the terminal downlink signal.
  • a surrounding ground station may transmit a transmission permission signal and information on an upper limit value to a predetermined terminal station 3 by a wireless signal.
  • the transmission control unit 33 of the terminal station 3 does not have to store the orbit information of the mobile relay station 2 in advance.
  • the timing control unit 224 of the mobile relay station 2 receives information on the current position of the mobile relay station 2, information on the position advanced by the width (distance) of the communication target area in the moving direction from the current position, information on the time, and information on the time.
  • the transmission permission signal and the upper limit value are transmitted by the terminal downlink signal.
  • the transmission control unit 33 of the terminal station 3 is based on the current position of the mobile relay station 2, the information of the position advanced by the width (distance) of the communication target area in the moving direction from the current position, and the time information.
  • the elevation angle of the mobile relay station 2 as seen from the own terminal station may be derived for each time.
  • the transmission control unit 33 derives a subtraction value (countdown value) to a larger value as the elevation angle of the mobile relay station 2 seen from the own terminal station 3 is larger.
  • the timing control unit 224 uses the two-line orbital elements (Two Line Elements: TLE) of the mobile relay station 2 as a terminal downlink signal instead of transmitting information on the position advanced by the width of the communication target area and information on the time. May be transmitted to the terminal station 3.
  • the transmission control unit 33 of the terminal station 3 may derive the elevation angle of the mobile relay station 2 as seen from the own terminal station for each time based on the two-line orbital element of the mobile relay station 2.
  • the transmission control unit 33 derives a subtraction value to a larger value as the elevation angle of the mobile relay station 2 seen from the own terminal station 3 is larger.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the wireless communication system 1a in the third modification of the embodiment.
  • the base station has a frequency conversion unit instead of the mobile relay station having a frequency conversion unit.
  • the wireless communication system 1a has a mobile relay station 2a, a terminal station 3, and a base station 4a.
  • the mobile relay station 2a includes a plurality of antennas 21 (array antennas), a terminal communication unit 22a, a data storage unit 23, a base station communication unit 24, and a plurality of antennas 25 (array antennas).
  • the terminal communication unit 22a includes a plurality of reception units 221, a plurality of reception waveform recording units 222, a communication status measurement unit 223, a timing control unit 224, a storage unit 225, and a transmission unit 226.
  • the received waveform recording unit 222 executes sampling processing on the received waveform (RF signal) of the terminal uplink signal.
  • the base station 4a includes a plurality of antenna stations 41, a receiving unit 42, a base station signal receiving processing unit 43, and a terminal signal receiving processing unit 44.
  • the terminal signal reception processing unit 44 includes a distribution unit 441, a signal processing unit 442, a terminal signal decoding unit 443, and a plurality of frequency conversion units 444.
  • the distribution unit 441 reads out the waveform data at the same reception time from the received waveform information.
  • the distribution unit 441 outputs the read waveform data to the signal processing unit 442 according to the antenna identifier associated with the waveform data. That is, the distribution unit 441 outputs the waveform data associated with the antenna identifier of the antenna 21 to the plurality of frequency conversion units 444.
  • the frequency conversion unit 444 executes frequency conversion using an orthogonal demodulator or the like for the waveform data (RF signal) of the terminal uplink signal.
  • the frequency conversion unit 444 outputs the result of frequency conversion for the waveform data to the signal processing unit 442.
  • the signal processing unit 442 executes processing such as frame detection (detection of terminal uplink signal), Doppler shift compensation, and offline beam control for the result of frequency conversion for waveform data.
  • the signal processing unit 442 outputs a symbol obtained as a result of processing such as frame detection, Doppler shift compensation, and offline beam control to the terminal signal decoding unit 443.
  • the mobile body on which the mobile relay station is mounted is a low earth orbit satellite (LEO satellite) has been described, but other than geostationary satellites, drones, HAPS, etc. It may be a flying object.
  • LEO satellite low earth orbit satellite
  • the base station and the mobile relay station communicate with each other by MIMO, but the present invention is not limited to this, and at least one of the base station and the mobile relay station uses one antenna. It may be one that communicates.
  • the wireless communication device is the terminal station 3 in the embodiment
  • the relay device is the mobile relay station 2 in the embodiment
  • the base station device is the base station in the embodiment. It is 4.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the mobile relay station 2.
  • a part or all of each functional unit of the mobile relay station 2 is stored in a memory 202 in which a processor 200 such as a CPU (Central Processing Unit) has a non-volatile recording medium (non-temporary recording medium). It is realized as software by executing the program.
  • the program may be recorded on a computer-readable recording medium.
  • Computer-readable recording media include, for example, flexible disks, magneto-optical disks, portable media such as ROM (ReadOnlyMemory) and CD-ROM (CompactDiscReadOnlyMemory), and storage of hard disks built into computer systems. It is a non-temporary recording medium such as the device 201.
  • each functional unit of the mobile relay station 2 is, for example, an electronic circuit using an LSI (Large Scale Integrated circuit), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a PLD (Programmable Logic Device), an FPGA, or the like. It may be realized by using hardware including electronic circuit or circuitry).
  • Communication status measurement unit 224 ... Timing control unit, 225 ... Storage unit, 226 ... Transmission unit, 227 ... Frequency conversion unit, 241 ... Storage unit, 242 ... Control unit, 243 ... Transmission data modulation unit, 244 ... Transmission unit, 41 ... Antenna station, 42 ... Reception Unit, 43 ... Base station signal reception processing unit, 44 ... Terminal signal reception processing unit, 441 ... Distribution unit, 442 ... Signal processing unit, 443 ... Terminal signal decoding unit, 444 ... Frequency conversion unit

Abstract

無線通信装置は、自無線通信装置から見た中継装置の仰角が大きいほど早い送信タイミングを定める送信制御部と、送信タイミングにおいて無線信号を中継装置に送信する送信部とを備える。無線通信装置は、上限値を取得する受信部を備えてもよい。送信制御部は、減算に用いられる変数値である減算値を仰角が大きいほど大きい値に導出し、上限値に基づいて導出された０以上のバックオフカウンタ値から減算値を減算し、バックオフカウンタ値が０以下となったタイミングを送信タイミングと定めてもよい。

Description

無線通信装置及び無線通信方法
　本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。
　ＩｏＴ（Internet of Things）の端末局（ＩｏＴ端末）を通信装置として用いて様々なアプリケーションを実現する無線通信システムが普及している。このような無線通信システムでは、基地局の設置が困難な位置に、複数の端末局が設置される場合がある。設置が困難な位置とは、例えば、海上のブイ若しくは船舶、又は山岳地帯である。
　複数の端末局は、設置されたそれぞれの位置においてセンサを用いて、環境情報（例えば、気温、室温、加速度又は光度の情報）を生成する。複数の端末局は、生成された環境情報を、無線信号によってクラウド側の装置に送信する。このようにして、クラウド側の装置は、基地局の設置が困難な複数の位置における環境情報を、複数の端末局から収集する。
　また、端末局の通信に適した無線システムとして、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）が知られている。ＬＰＷＡでは、広域通信が可能である。近年、ＬＰＷＡ等の無線通信を用いて端末局からデータを収集する通信衛星のシステム（以下「衛星ＩｏＴシステム」という。）が検討されている。衛星ＩｏＴシステムでは、通信衛星として低軌道衛星が使用される場合がある。
　ここで、上空を移動している低軌道衛星は、端末アップリンク信号の送信を端末局に対して許可することを表す制御信号（以下「送信許可信号」という。）を、地上の多数の端末局に向けて送信する。送信許可信号を受信した各端末局は、環境情報等のデータを含む無線信号を端末アップリンク信号として、低軌道衛星に送信する。このような場合、端末アップリンク信号が同一タイミングで送信されることで、端末アップリンク信号同士が衝突する場合がある。
　このような衝突を回避する方法として、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式におけるバックオフアルゴリズムを活用することが有効である（非特許文献１参照）。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、ＩＥＥＥ８０２．１１で標準規格化された無線ＬＡＮシステムにおいて採用されている方式である。
　以下、バックオフカウンタ値の減算に用いられる変数を「減算値」という。減算値がバックオフカウンタ値から減算されることによって、バックオフカウンタ値が更新される。
　図１０は、従来における、各端末局３０に対する移動中継局２０の位置と、バックオフカウンタ値の減算に使用される各変数値（各減算値）との関係例を示す図である。ここで、例えば端末局３０－５から見た移動中継局２０の仰角は、端末局３－Ｍ（この「Ｍ」は１０以上の整数）から見た移動中継局２０の仰角よりも大きい。
　ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、送信許可信号を端末局３０が受信した場合、端末局３０は、０からＣＷ（Contention Window）までの範囲で一様分布する乱数をバックオフカウンタ値に設定し、単位時間ごとに減算値をバックオフカウンタ値から減算する。この減算値（整数値）は１である。図１０に示された各端末局３０に記載の値「１」は、各減算値を表す。
　端末局３０は、バックオフカウンタ値が０になったタイミングで、端末アップリンク信号１００（無線信号）を低軌道衛星に送信する。これによって、多数の端末局３０の送信タイミングを均一に分散させ、端末アップリンク信号１００同士の衝突確率を低減させることが可能である。
IEEE Std 802.11-2012, "9.3.3 Random backoff time," pp.836-837, March 2012.
　低軌道衛星に搭載された中継装置には、複数の端末局から送信された複数の端末アップリンク信号が、互いに異なる方向から到来する。ここで、中継装置は、低軌道衛星の受信用アレーアンテナを用いて、受信ビームの方向を制御する。中継装置は、受信ビームの方向を制御することによって、複数の端末局から同一タイミングで送信された端末アップリンク信号同士を分離する。
　ここで、互いに近接する端末局から送信された端末アップリンク信号同士を中継装置が分離する精度は、低軌道衛星の受信用アレーアンテナ面に到来した端末アップリンク信号の方向に応じて異なる。例えば、図１０において、端末アップリンク信号１００－９と端末アップリンク信号１００－Ｍとを中継装置が分離する精度は、到来方向がほぼ同じなので、端末アップリンク信号１００－５と端末アップリンク信号１００－７とを中継装置が分離する精度と比較して低い。このため、非特許文献１において開示された送信タイミング制御では、端末アップリンク信号同士を中継装置が分離する精度が不十分である。このように、複数の端末局から受信された無線信号同士を分離する精度を向上させることができない場合がある。
　上記事情に鑑み、本発明は、複数の端末局から受信された無線信号同士を分離する精度を向上させることが可能である無線通信装置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、自無線通信装置から見た中継装置の仰角が大きいほど早い送信タイミングを定める送信制御部と、前記送信タイミングにおいて無線信号を前記中継装置に送信する送信部とを備える無線通信装置である。
　本発明の一態様は、無線通信装置が実行する無線通信方法であって、自無線通信装置から見た中継装置の仰角が大きいほど早い送信タイミングを定める送信制御ステップと、前記送信タイミングにおいて無線信号を前記中継装置に送信する送信ステップとを含む無線通信方法である。
　本発明により、複数の端末局から受信された無線信号同士を分離する精度を向上させることが可能となる。
実施形態における、無線通信システムの概要例を示す図である。 実施形態における、無線通信システムの構成例を示す図である。 実施形態における、各端末局に対する移動中継局の位置と、バックオフカウンタ値の減算に使用される各変数値との関係例を示す図である。 実施形態における、各端末局のバックオフカウンタ値の減少速度の例を示す図である。 実施形態における、データ収集処理を示すフローチャートである。 実施形態における、ダウンリンク送信の制御処理を示すフローチャートである。 実施形態における、端末アップリンク信号の送信タイミングの制御例を示すフローチャートである。 実施形態の第３変形例における、無線通信システムの構成例を示す図である。 各実施形態における、移動中継局のハードウェア構成の例を示す図である。 従来における、各端末局に対する移動中継局の位置と、バックオフカウンタ値の減算に使用される各変数値との関係例を示す図である。
　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。
　図１は、実施形態における、無線通信システム１の構成例を示す図である。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において、移動中継局２、端末局３及び基地局４のそれぞれの台数は、任意である。ここで、端末局３の台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を無線通信する。複数の端末局３からそれぞれ送信された環境情報等のデータは、移動中継局２（中継装置）を介して、基地局４によって収集される。
　移動中継局２は、移動体に搭載される。移動中継局２は、移動体の移動に伴って移動する。移動中継局２が通信対象とするエリア（通信対象エリア）は、移動体の位置に応じて定まる。移動体は、例えば、ＬＥＯ（Low Earth Orbit）衛星、無人航空機である。ＬＥＯ衛星の高度は、例えば、２０００ｋｍ以下である。ＬＥＯ衛星は、１周約１．５時間程度で地球を周回する。
　無線通信システム１では、移動中継局２と端末局３とが、一例としてＬＰＷＡを用いて無線通信を実行する。ＬＰＷＡには、ＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）、Ｓｉｇｆｏｘ（登録商標）等の無線通信があるが、任意の無線通信方式を用いることができる。各端末局３は、通信の信頼性を確保するために、同一の端末アップリンク信号を移動中継局２に複数回送信してもよい。
　移動中継局２は、端末アップリンク信号（端末局から移動中継局への無線信号）を送信することを許可することを示す送信許可信号を、端末ダウンリンク信号（移動中継局から端末局への無線信号）を用いて端末局３に事前に送信する。
　端末ダウンリンク信号には、上限値の情報が含まれる。この上限値とは、例えば、コンテンション・ウィンドウの値である。上限値は、例えば、以下に示す（１）から（４）までのいずれかのように定められる。
　（１）：所定期間において通信対象エリア（データ収集の対象エリア）の上空を移動中継局２が通過して、移動中継局２が端末アップリンク信号を用いてデータを収集するのに必要とされる時間の長さで、その所定期間において移動中継局２が上空を通過する複数の通信対象エリアにおける端末局３の総数が除算された結果の値として、上限値が定められる。この所定期間とは、例えば、地球を周回する移動中継局２の回帰日数の期間である。
　このように、上記（１）における上限値は、所定期間において複数の通信対象エリアの上空を移動中継局２が通過する時間の長さで、それら複数の通信対象エリアにおける端末局３の総数が除算された結果の値である。
　（２）：通信対象エリアの上空を移動中継局２が通過する時間の長さで、その通信対象エリアにおける端末局３（データの収集対象とされた無線通信装置）の総数が除算された結果の値として、上限値が定められる。
　このように、上記（２）における上限値は、通信対象エリアの上空を移動中継局２が通過する時間の長さで、その通信対象エリアにおける端末局３の総数が除算された結果の値である。
　（３）：所定範囲（例えば、通信対象エリアの部分領域）に一様分布する各端末局３から移動中継局２に同時に到来した複数の端末アップリンク信号のうちで分離可能である端末アップリンク信号の数（以下「分離可能数」という。）と、上記（１）又は（２）における除算された結果の値とが乗算された結果の値として、上限値が定められる。この所定範囲とは、複数のアンテナ２１（アレーアンテナ）の正面方向を基準として例えば２０度程度の範囲である。分離可能数は、信号分離の予測（シミュレーション）又は実測の結果に基づいて予め定められる。
　このように、上記（３）における上限値は、通信対象エリアにおける所定範囲に一様分布する各端末局３から移動中継局２に同時に到来した複数の無線信号のうちで分離可能である無線信号の数と、上記（１）又は（２）における除算された結果の値とが乗算された結果の値である。
　（４）：上記（３）の上限値は、端末アップリンク信号に対する干渉信号の干渉量に応じて、補正されてもよい。例えば、端末局３以外の所定の通信局（例えば、地上のＩｏＴプラットフォームを利用する他の端末局）から到来する干渉信号によって、端末アップリンク信号（所望信号）の分離可能数が減少する。このため、この干渉信号による減少数で上記（３）の上限値が補正された値が、補正後の上限値として定められる。例えば、この補正後の上限値は、干渉量が多いほど大きな値に定められる。
　このように、上記（４）における上限値は、無線信号に対する干渉量に応じて補正された値である。
　端末局３及び基地局４は、地上又は海上に設置される。端末局３は、例えば、ＩｏＴ端末である。各端末局３は、例えば、互いに異なる位置に設置される。端末局３は、設置された位置において、センサを用いて検出された環境情報等のデータを収集する。
　端末局３は、端末ダウンリンク信号に含まれている上限値の情報と、端末局３から見た移動中継局２の仰角とに応じて、移動中継局２への端末アップリンク信号の送信タイミング（送信頻度）を調整する。端末局３は、環境情報等のデータを含む端末アップリンク信号（無線信号）を、移動中継局２に送信する。
　移動中継局２は、複数の端末局３のそれぞれから送信された端末アップリンク信号を、地球の上空を移動しながら受信する。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各端末局３から、端末アップリンク信号を受信する。
　ここで、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する。このため、各端末局３又は基地局４と移動中継局２とが通信可能な時間は限られている。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ている。そこで、移動中継局２は、受信された端末アップリンク信号の波形データを保存する。すなわち、移動中継局２は、受信された無線信号の受信波形を蓄積する。移動中継局２は、基地局４との通信が可能なタイミングにおいて、蓄積された受信波形を、基地局ダウンリンク信号を用いて基地局４に送信する。
　基地局４は、移動中継局２における端末アップリンク信号の受信波形を、移動中継局２から取得する。基地局４は、基地局ダウンリンク信号を用いて端末局３から送信された受信波形に対して、信号処理及び復号処理を実行する。これによって、基地局４は、端末局３から送信された環境情報等のデータを得る。
　次に、無線通信システム１の構成例を説明する。
　図２は、実施形態における、無線通信システム１の構成例を示す図である。移動中継局２は、複数のアンテナ２１（アレーアンテナ）と、端末通信部２２と、データ記憶部２３と、基地局通信部２４と、複数のアンテナ２５（アレーアンテナ）とを備える。
　移動中継局２の構成を説明する。
　端末通信部２２は、複数の受信部２２１と、複数の受信波形記録部２２２と、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、複数の周波数変換部２２７とを備える。
　受信部２２１は、複数のアンテナ２１を用いるＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）通信によって、カバレッジ内の各端末局３から、端末アップリンク信号を受信する。周波数変換部２２７は、端末アップリンク信号の受信波形（ＲＦ（Radio Frequency）信号）に対して、直交復調器等による周波数変換を実行する。
　受信波形記録部２２２は、端末アップリンク信号の受信波形（ＲＦ信号）に対する周波数変換の結果に対して、サンプリング処理を実行する。受信部２２１は、サンプリング処理によって得られたデジタル値を表す波形データを生成する。
　なお、端末局３がセンサデータごとに端末アップリンク信号を複数回送信した場合には、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が生成されてもよい。
　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情報と、生成された波形データとを含む受信波形情報とを、データ記憶部２３に記録する。データ記憶部２３は、受信波形情報を記憶する。
　なお、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してもよい。受信波形記録部２２２は、端末アップリンク信号の受信時刻情報と選定された波形データとを含む受信波形情報を、データ記憶部２３に記録してもよい。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の平均を含む受信波形情報を、データ記憶部２３に記録してもよい。
　通信状況測定部２２３は、受信部２２１における、複数の端末局３から送信された端末アップリンク信号の通信状況を測定する。この通信状況は、通信の混雑度を定量的に表す任意の情報である。例えば、通信状況測定部２２３は、受信部２２１における、単位時間当たりの端末アップリンク信号の受信数を測定する。通信状況測定部２２３は、受信部２２１における、端末アップリンク信号の周波数帯の受信信号強度を測定してもよい。通信状況測定部２２３は、通信状況の測定結果を、タイミング制御部２２４に出力する。
　タイミング制御部２２４は、通信状況の測定結果を、通信状況測定部２２３から取得する。タイミング制御部２２４は、通信状況の測定結果に基づいて、上限値の情報を生成する。タイミング制御部２２４は、上限値の情報を含む送信許可信号を生成する。タイミング制御部２２４は、送信許可信号を含む端末ダウンリンク信号を用いて、端末アップリンク信号を端末局３が送信するタイミングを制御する。
　記憶部２２５は、移動中継局２の軌道情報に基づいて導出された送信タイミングを記憶する。この送信タイミングは、例えば、端末ダウンリンク信号の送信タイミングである。なお、タイミング制御部２２４は、移動中継局２の軌道情報に基づいて、移動中継局２（ＬＥＯ衛星）の位置、速度及び移動方向を任意の時刻について得ることができる。
　なお、記憶部２２５は、端末局３の端末識別情報と端末局３の位置情報とを、予め記憶していてもよい。タイミング制御部２２４は、移動中継局２の位置と端末局３の位置とに基づいて、送信許可信号の通知対象とされる端末局３（カバレッジ内の端末局３）を決定してもよい。タイミング制御部２２４は、決定された端末局３の端末識別情報を特定してもよい。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てもよい。
　送信部２２６は、タイミング制御部２２４によって生成された端末ダウンリンク信号を取得する。送信部２２６は、端末ダウンリンク信号を１本又は複数本のアンテナ２１から送信する。端末ダウンリンク信号は、送信許可信号と上限値の情報とを含む。端末ダウンリンク信号の送信タイミングは、移動中継局２の軌道情報に基づいて、タイミング制御部２２４によって制御される。
　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（ＬＥＯ衛星）の軌道情報に基づいて導出された送信タイミングを記憶する。この送信タイミングは、例えば、基地局ダウンリンク信号の送信タイミングである。
　制御部２４２は、導出された送信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、受信波形情報を送信データとして、データ記憶部２３から読み出す。送信データ変調部２４３は、読み出された送信データを変調して、基地局ダウンリンク信号（電気信号）を生成する。送信部２４４は、基地局ダウンリンク信号（電気信号）を無線信号に変換する。複数のアンテナ２５は、基地局ダウンリンク信号（無線信号）を、基地局４に送信する。
　端末局３の構成を説明する。
　端末局３は、複数のアンテナ３１と、受信部３２と、送信制御部３３とデータ記憶部３４と、送信部３５とを備える。データ記憶部３４は、センサデータなどを記憶する。
　受信部３２は、１又は複数のアンテナ３１を用いて、端末ダウンリンク信号を移動中継局２から受信する。
　送信制御部３３は、受信部３２によって受信された端末ダウンリンク信号から、送信許可信号を抽出する。送信制御部３３は、送信許可信号を抽出した場合、上限値の情報を送信許可信号から抽出する。上述したように、上限値は、例えば、コンテンション・ウィンドウの値である。
　送信制御部３３は、送信許可信号から抽出された上限値の情報に基づいて、バックオフカウンタ値「ｘ」を導出する。バックオフカウンタ値「ｘ」の初期値は、０以上の値である。例えば、送信制御部３３は、送信許可信号に含まれていた上限値を上限値とする範囲で一様分布する乱数値のうちから、バックオフカウンタ値「ｘ」を選択する。
　送信制御部３３は、移動中継局２の軌道情報を予め記憶する。送信制御部３３は、移動中継局２の軌道情報に基づいて、自端末局３から見た移動中継局２の仰角を導出する。例えば、送信制御部３３は、自端末局３から見た移動中継局２の仰角が大きいほど大きな値に、減算値（カウントダウン値）を導出する。送信制御部３３は、所定周期で、減算値をバックオフカウンタ値「ｘ」から減算する。これによって、送信制御部３３は、バックオフカウンタ値を更新する。
　なお、送信制御部３３は、抽出された送信許可信号に含まれる端末識別情報を取得してもよい。送信制御部３３は、取得された端末識別情報が自端末局に対応付けられた識別情報である場合に、上限値の情報を送信許可信号から抽出してもよい。送信制御部３３は、取得された端末識別情報が自端末局に対応付けられた識別情報ではない場合には、送信部３５から移動中継局２への端末アップリンク信号の送信を保留してもよい。
　送信部３５は、バックオフカウンタ値「ｘ」が０以下であると判定された場合、センサデータを端末送信データとしてデータ記憶部３４から読み出す。送信部３５は、読み出された端末送信データを含む端末アップリンク信号（無線信号）を、１又は複数のアンテナ３１から送信する。送信部３５は、ＬＰＷＡにより信号を送信する。
　送信部３５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、自端末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３５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って、１又は複数のアンテナ３１から送信される端末アップリンク信号の送信ビームを形成してもよい。
　送信部３５は、端末アップリンク信号の送信を開始する。送信部３５は、センサデータを端末送信データとして、データ記憶部３４から読み出す。送信部３５は、読み出された端末送信データを含む端末アップリンク信号を、アンテナ３１から送信する。
　なお、送信部３５は、時分割多重又は直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：OFDM）等の無線方式によって、所定の通信局（例えば、他の端末局３）との通信を実行してもよい。
　基地局４の構成を説明する。
　基地局４は、複数のアンテナ局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、複数のアンテナ局４１を用いて受信され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、変換された電気信号に対して信号処理及び復号処理を実行することによって、波形データと受信時刻情報とを含む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、受信波形情報の受信処理を実行する。端末信号受信処理部４４は、受信波形情報に含まれている波形データに対して復号処理を実行することによって、端末アップリンク信号を用いて端末局３から送信された環境情報（センサデータ）等のデータを得る。
　端末信号受信処理部４４は、分配部４４１と、信号処理部４４２と、端末信号復号部４４３とを備える。分配部４４１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す。分配部４４１は、読み出された波形データを、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信号処理部４４２に出力する。つまり、分配部４４１は、アンテナ２１のアンテナ識別子に対応付けられた各波形データを、信号処理部４４２に出力する。
　信号処理部４４２は、フレーム検出（端末アップリンク信号の検出）、ドップラーシフト補償及びオフラインビーム制御等の処理を、各波形データに対して実行する。信号処理部４４２は、その結果として得られるシンボルを、端末信号復号部４４３に出力する。
　ここで、フレーム検出とは、端末局から送信された信号（端末送信フレーム）が含まれる区間を波形データから検出する処理である。オフラインビーム制御とは、移動中継局２が実行する受信ビーム制御ではなく、移動中継局２によって記録された波形データが基地局４に送信されて、基地局４が後処理として実行する受信ビーム制御である。
　端末信号復号部４４３は、シンボルに対して復号処理を実行することによって、端末送信データを得る。
　次に、各端末局３における端末アップリンク信号の送信制御について説明する。
　図３は、各端末局３に対する移動中継局２の位置と、バックオフカウンタ値の減算に使用される各変数値（各減算値）との関係例を示す図である。図３では、通信対象エリアの上空を移動中の低軌道衛星に、移動中継局２が搭載されている。移動中継局２は、上限値の情報を含む送信許可信号を、端末ダウンリンク信号を用いて、地上の通信対象エリアに照射する。
　図３では、Ｍ台（この「Ｍ」は１以上の整数）の端末局３が、通信対象エリア内に位置している。ここで例えば、端末局３－７から見た移動中継局２の仰角は、端末局３－９から見た移動中継局２の仰角よりも大きい。また、端末局３－５から見た移動中継局２の仰角は、端末局３－７から見た移動中継局２の仰角よりも大きい。
　図３では、端末局３－５は、端末アップリンク信号１０１－５を、移動中継局２に送信する。端末局３－７は、端末アップリンク信号１０１－７を、移動中継局２に送信する。端末局３－９は、端末アップリンク信号１０１－９を、移動中継局２に送信する。
　一般に、各端末局３から送信された端末アップリンク信号１０１の分離は、端末局３から見た移動中継局２の仰角が大きいほど容易になる。図３では、端末アップリンク信号１０１－７と端末アップリンク信号１０１－９との分離よりも、端末アップリンク信号１０１－５と端末アップリンク信号１０１－７との分離のほうが容易である。
　そこで、送信制御部３３は、端末局３から見た移動中継局２の仰角が大きいほど端末アップリンク信号１０１の送信確率が高くなるようにする。このために、送信制御部３３は、移動中継局２の仰角が大きいほど大きな値に、減算値（カウントダウン値）を定める。図３に示された各端末局３に記載の値は、各減算値の例を表す。
　減算値は、例えば、０から１までの範囲内の実数値である。例えば、端末局３－５の減算値は、一例として「１．０」である。例えば、端末局３－７の減算値は、一例として「１．０」である。例えば、端末局３－９の減算値は、一例として「０．５」である。例えば、端末局３－Ｍの減算値は、一例として「０．２」である。このため、端末アップリンク信号１０１－Ｍの送信確率は、端末アップリンク信号１０１－９の送信確率よりも低い。
　図４は、各端末局のバックオフカウンタ値の減少速度の例を示す図である。移動中継局２の仰角が異なる端末局３同士では、バックオフカウンタ値の減少速度が異なる。例えば、乱数を用いて定められたバックオフカウンタ値が大きい端末局３であっても、その端末局３から見た移動中継局２の仰角が大きい場合にはバックオフカウンタ値の減少速度が速いので、端末アップリンク信号１０１の送信確率が高くなる。すなわち、端末局３から見た移動中継局２の仰角が大きいほど、その端末局３における端末アップリンク信号１０１の送信確率は高い。図４では、移動中継局２の仰角が大きい位置の端末局３「＃３」において、端末アップリンク信号１０１の送信確率が最も高い。また、移動中継局２の仰角が小さい位置の端末局３「＃１」において、端末アップリンク信号１０１の送信確率が最も低い。
　次に、無線通信システム１の動作例を説明する。
　図５は、データ収集処理を示すフローチャートである。端末局３において、センサはセンサデータ（環境情報）を随時取得する。データ記憶部３４は、取得されたセンサデータを記憶する（ステップＳ１１１）。
　送信部３５は、センサデータを端末送信データとして、データ記憶部３４から取得する。送信部３５は、送信制御部３３によって導出された送信タイミングにおいて、端末送信データを含む端末アップリンク信号をアンテナ３１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において、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）。受信波形記録部２２２は、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情報とが対応付けられた受信波形情報を、データ記憶部２３に記録する（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６は、ダウンリンク送信の制御処理を示すフローチャートである。制御部２４２は、導出された送信タイミングと現在時刻とが等しいことを検出した場合、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に蓄積されていた受信波形情報を、送信データとして読み出す。送信データ変調部２４３は、読み出された送信データを変調することによって、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（無線信号）を、複数のアンテナ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のアンテナ局４１は、基地局ダウンリンク信号を移動中継局２から受信する（ステップＳ２２１）。受信部４２は、アンテナ局４１によって受信された基地局ダウンリンク信号を、電気信号に変換する。受信部４２は、変換された電気信号を受信信号として、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、受信信号に対して信号処理及び復号処理を行う。基地局信号受信処理部４３は、信号処理及び復号処理によって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（ステップＳ２２２）。
　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実行する。端末信号受信処理部４４は、受信波形情報に含まれている波形データに対して復号処理を実行することによって、端末局３から送信されたセンサデータ（環境情報）を得る（ステップＳ２２３）。基地局４は、ステップＳ２２１からの処理を繰り返す。
　図７は、端末アップリンク信号の送信タイミングの制御例を示すフローチャートである。図７に示されたステップＳ３２８は、図５に示されたＳ１１２に対応する。図７に示されたステップＳ３３３は、図５に示されたＳ１２２に対応する。
　通信状況測定部２２３は、受信部２２１における端末アップリンク信号の通信状況を測定する（ステップＳ３１１）。タイミング制御部２２４は、通信状況測定部２２３によって測定された通信状況に基づいて、上限値（例えば、コンテンション・ウィンドウの値）の情報を生成する（ステップＳ３１２）。
　タイミング制御部２２４は、上限値の情報を含む送信許可信号を生成する。タイミング制御部２２４は、送信許可信号の通知対象である端末局３の端末識別情報と上限値の情報とを含む送信許可信号を生成してもよい。
　送信部２２６は、送信許可信号をタイミング制御部２２４から取得する。送信部２２６は、送信許可信号を含む端末ダウンリンク信号を、複数のアンテナ２１から送信する（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。
　受信部３２は、送信許可信号を含む端末ダウンリンク信号を、アンテナ３１により移動中継局２から受信する（ステップＳ３２１）。送信制御部３３は、送信許可信号に含まれている上限値に基づいて、バックオフカウンタ値「ｘ」を導出する（ステップＳ３２２）。
　送信制御部３３は、時刻変数値「ｔ」を初期化「ｔ＝１」する（ステップＳ３２３）。送信制御部３３は、自端末局３から見た移動中継局２の仰角が大きいほど大きな値に、減算値（カウントダウン値）を導出する（ステップＳ３２４）。送信制御部３３は、バックオフカウンタ値「ｘ」から、減算値「ＣＤ」を減算する。これによって、送信制御部３３は、バックオフカウンタ値を更新「ｘ＝ｘ－ＣＤ」する（ステップＳ３２５）。このように、端末局３から見た移動中継局２の仰角が大きいほど、バックオフカウンタ値のカウントダウン速度は速い。
　送信制御部３３は、バックオフカウンタ値「ｘ」が０以下であるか否かを判定する。なお、送信制御部３３は、バックオフカウンタ値が０であるか否かを判定してもよい（ステップＳ３２６）。バックオフカウンタ値「ｘ」が正値であると判定された場合（ステップＳ３２６：Ｎｏ）、送信制御部３３は、時刻変数値「ｔ」を更新「ｔ＋１」する（ステップＳ３２７）。端末局３は、ステップＳ３２５に処理を戻す。
　バックオフカウンタ値「ｘ」が０以下であると判定された場合（ステップＳ３２６：Ｙｅｓ）、送信部３５は、センサデータを端末送信データとして、データ記憶部３４から読み出す。送信部３５は、読み出された端末送信データを含む端末アップリンク信号を、アンテナ３１から送信する（ステップＳ３２８）。端末局３は、ステップＳ３２１からの処理を繰り返す。
　なお、送信制御部３３は、所定周期で、ステップＳ３２６からステップＳ３２１に処理を戻してもよい。この場合、ステップＳ３２１の次のステップＳ３２２において、バックオフカウンタ値は更新されなくてもよい。
　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によって受信され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する。受信波形記録部２２２は、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情報と選定された波形データとを含む受信波形情報を、データ記憶部２３に記録する（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。
　以上のように、送信制御部３３は、自無線通信装置から見た中継装置の仰角が大きいほど早い送信タイミングを定める。例えば、端末局３から見た移動中継局２の仰角が大きい場合にはバックオフカウンタ値の減少速度が速いので、端末アップリンク信号１０１の送信確率は高くなる。送信部３５は、送信タイミングにおいて、端末アップリンク信号を移動中継局２（中継装置）に送信する。
　これによって、複数の端末局３から受信された無線信号同士を分離する精度を向上させることが可能である。端末局３を収容する効率を向上させることが可能である。移動中継局２の仰角が小さい複数の端末局３から同時に送信された端末アップリンク信号同士の分離は難しい。このような端末アップリンク信号同士が同時に送信される確率を低減させるので、通信成功率を向上させることが可能である。
　端末局３から見た移動中継局２の仰角が小さい状態で、端末アップリンク信号の送信確率を低下させるＭＡＣ（Media Access Control）プロトコルが、実現可能である。
（第１変形例）
　上記の実施形態では、移動中継局２が、送信許可信号と上限値の情報とを、端末ダウンリンク信号を用いて端末局３に送信している。第１変形例では、送信許可信号と上限値の情報とは、移動中継局２以外から、端末局３に送信される。すなわち、送信許可信号と上限値の情報とは、端末ダウンリンク信号以外の無線信号又は有線信号を用いて、端末局３に送信されてもよい。
　例えば、周囲の地上局（例えば、他の端末局３、基地局４）は、送信許可信号と上限値の情報とを、無線信号によって所定の端末局３に送信してもよい。
（第２変形例）
　端末局３の送信制御部３３は、移動中継局２の軌道情報を、予め記憶していなくてもよい。例えば、移動中継局２のタイミング制御部２２４は、移動中継局２の現在位置と、その現在位置から移動方向に通信対象エリアの幅（距離）だけ進んだ位置の情報と、時刻の情報と、送信許可信号と、上限値とを、端末ダウンリンク信号で送信する。
　端末局３の送信制御部３３は、移動中継局２の現在位置と、その現在位置から移動方向に通信対象エリアの幅（距離）だけ進んだ位置の情報と、時刻の情報とに基づいて、自端末局から見た移動中継局２の仰角を時刻ごとに導出してもよい。送信制御部３３は、自端末局３から見た移動中継局２の仰角が大きいほど大きな値に、減算値（カウントダウン値）を導出する。
　タイミング制御部２２４は、通信対象エリアの幅だけ進んだ位置の情報と時刻の情報とを送信する代わりに、移動中継局２の２行軌道要素（Two Line Elements : TLE）を、端末ダウンリンク信号で端末局３に送信してもよい。端末局３の送信制御部３３は、移動中継局２の２行軌道要素に基づいて、自端末局から見た移動中継局２の仰角を時刻ごとに導出してもよい。送信制御部３３は、自端末局３から見た移動中継局２の仰角が大きいほど大きな値に、減算値を導出する。
　（第３変形例）
　図８は、実施形態の第３変形例における、無線通信システム１ａの構成例を示す図である。第３変形例では、移動中継局が周波数変換部を備える代わりに、基地局が周波数変換部を備える。
　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、複数のアンテナ２１（アレーアンテナ）と、端末通信部２２ａと、データ記憶部２３と、基地局通信部２４と、複数のアンテナ２５（アレーアンテナ）とを備える。
　端末通信部２２ａは、複数の受信部２２１と、複数の受信波形記録部２２２と、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とを備える。受信波形記録部２２２は、端末アップリンク信号の受信波形（ＲＦ信号）に対して、サンプリング処理を実行する。
　基地局４ａは、複数のアンテナ局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。端末信号受信処理部４４は、分配部４４１と、信号処理部４４２と、端末信号復号部４４３と、複数の周波数変換部４４４とを備える。
　分配部４４１は、同じ受信時刻の波形データを、受信波形情報から読み出す。分配部４４１は、読み出された波形データを、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信号処理部４４２に出力する。つまり、分配部４４１は、アンテナ２１のアンテナ識別子に対応付けられた波形データを、複数の周波数変換部４４４に出力する。
　周波数変換部４４４は、端末アップリンク信号の波形データ（ＲＦ信号）に対して、直交復調器等による周波数変換を実行する。周波数変換部４４４は、波形データに対する周波数変換の結果を、信号処理部４４２に出力する。
　信号処理部４４２は、フレーム検出（端末アップリンク信号の検出）、ドップラーシフト補償及びオフラインビーム制御等の処理を、波形データに対する周波数変換の結果に対して実行する。信号処理部４４２は、フレーム検出、ドップラーシフト補償及びオフラインビーム制御等の処理の結果として得られるシンボルを、端末信号復号部４４３に出力する。
　なお、上記の実施形態及び各変形例において、移動中継局が搭載される移動体が低軌道衛星（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。
　上記の実施形態及び各変形例では、基地局と移動中継局とがＭＩＭＯによる通信を行うが、これに限られず、基地局と移動中継局とのうちの少なくとも一方が１本のアンテナを用いて通信を行うものであってもよい。
　上記の実施形態及び各変形例によれば、無線通信装置は、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であり、基地局装置は、実施形態における基地局４である。
　図９は、移動中継局２のハードウェア構成の例を示す図である。移動中継局２の各機能部のうちの一部又は全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ２００が、不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）を有するメモリ２０２に記憶されたプログラムを実行することにより、ソフトウェアとして実現される。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）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２０１などの非一時的な記録媒体である。移動中継局２の各機能部のうちの一部又は全部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）又はＦＰＧＡ等を用いた電子回路（electronic circuit又はcircuitry）を含むハードウェアを用いて実現されてもよい。
　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…無線通信システム、２…移動中継局、３…端末局、４…基地局、２１…アンテナ、２２…端末通信部、２３…データ記憶部、２４…基地局通信部、２５…アンテナ、３１…アンテナ、３２…受信部、３３…送信制御部、３４…データ記憶部、３５…送信部、４１…アンテナ局、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、１００…端末アップリンク信号、１０１…端末アップリンク信号、２００…プロセッサ、２０１…記憶装置、２０２…メモリ、２２１…受信部、２２２…受信波形記録部、２２３…通信状況測定部、２２４…タイミング制御部、２２５…記憶部、２２６…送信部、２２７…周波数変換部、２４１…記憶部、２４２…制御部、２４３…送信データ変調部、２４４…送信部、４１…アンテナ局、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、４４１…分配部、４４２…信号処理部、４４３…端末信号復号部、４４４…周波数変換部

Claims (7)

  1. 　自無線通信装置から見た中継装置の仰角が大きいほど早い送信タイミングを定める送信制御部と、
    　前記送信タイミングにおいて無線信号を前記中継装置に送信する送信部と
    　を備える無線通信装置。
  2. 　上限値を取得する受信部を備え、
    　前記送信制御部は、減算に用いられる変数値である減算値を前記仰角が大きいほど大きい値に導出し、前記上限値に基づいて導出された０以上のバックオフカウンタ値から前記減算値を減算し、前記バックオフカウンタ値が０以下となったタイミングを前記送信タイミングと定める、
    　請求項１に記載の無線通信装置。
  3. 　前記上限値は、所定期間において複数の通信対象エリアの上空を前記中継装置が通過する時間の長さで、前記複数の通信対象エリアにおける無線通信装置の総数が除算された結果の値である、
    　請求項２に記載の無線通信装置。
  4. 　前記上限値は、通信対象エリアの上空を前記中継装置が通過する時間の長さで、前記通信対象エリアにおける無線通信装置の総数が除算された結果の値である、
    　請求項２に記載の無線通信装置。
  5. 　前記上限値は、前記通信対象エリアにおける所定範囲に一様分布する各無線通信装置から前記中継装置に同時に到来した複数の無線信号のうちで分離可能である前記無線信号の数と、前記除算された結果の値とが乗算された結果の値である、
    　請求項３又は請求項４に記載の無線通信装置。
  6. 　前記上限値は、前記無線信号に対する干渉量に応じて補正された値である、
    　請求項５に記載の無線通信装置。
  7. 　無線通信装置が実行する無線通信方法であって、
    　自無線通信装置から見た中継装置の仰角が大きいほど早い送信タイミングを定める送信制御ステップと、
    　前記送信タイミングにおいて無線信号を前記中継装置に送信する送信ステップと
    　を含む無線通信方法。
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