WO2022137396A1

WO2022137396A1 - 無線通信システム、中継装置及び無線通信方法

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Publication number: WO2022137396A1
Application number: PCT/JP2020/048233
Authority: WO
Inventors: 一光坂元; 洋輔藤野; 大介五藤; 康義小島; 喜代彦糸川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2022-06-30
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: US12413256B2; US20230412199A1; JP7541253B2; JPWO2022137396A1

Abstract

無線通信システムは、受信された無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを測定する測定部と、アナログ信号の振幅を増幅し、振幅が増幅されたアナログ信号のうちから所望周波数帯のアナログ信号を抽出する第１出力部と、アナログ信号のうちから所望周波数帯のアナログ信号を抽出し、抽出されたアナログ信号の振幅を増幅する第２出力部と、所望周波数帯以外のアナログ信号の信号レベルが閾値未満である場合には、受信された無線信号に応じたアナログ信号を第１出力部に入力し、所望周波数帯以外のアナログ信号の信号レベルが閾値以上である場合には、受信された無線信号に応じたアナログ信号を第２出力部に入力する切替制御部と備える。

Description

無線通信システム、中継装置及び無線通信方法

　本発明は、無線通信システム、中継装置及び無線通信方法に関する。

　ＩｏＴ（Internet of Things）技術の発展により、各種センサを備えたＩｏＴ端末を様々な場所に設置することが検討されている。例えば、海上のブイや船舶、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、無人航空機（Unmanned Aerial Vehicle : UAV）又は静止衛星等が、地上の通信装置と無線通信する技術がある（非特許文献１参照）。

　また、地上の通信装置から送信された微弱な無線信号の受信感度の低下を抑止するために、低雑音増幅器（Low Noise Amplifier : LNA）における雑音指数（Noise Figure：NF）が大きくなることを抑止するには、低雑音増幅器が受信アンテナの直後に備えられることが有効である（非特許文献２参照）。

Wei Feng, et al. "UAV-aided MIMO communications for 5G Internet of Things", IEEE Internet of Things Journal，Volume6, Issue2，2018年，p.1731-1740 S. Dragas, P. Jankovic, L. Gonzalez, Z. Golubicic, L. S. Drioli, "Multi Satellite Tracking Antenna for Navigation Systems," 29th ESA Antenna Workshop on Multiple Beam and Reconfigurable Antennas - Innovation and challenges, April 2007.

　しかしながら、例えば低軌道衛星に搭載された中継装置に向けてＩｏＴ端末から送信された所望周波数帯の微弱な無線信号（希望波）に対して、所望周波数帯以外の高い信号レベルの無線信号（不要波）が干渉する場合がある。このような不要波は、例えば、他の衛星通信システムの基地局から中継装置に到来する無線信号、セルラシステムの多数の端末等から中継装置に同時に到来する無線信号、高高度を飛行する航空機から中継装置に到来する無線信号、又は、衛星間通信における近距離の他の人工衛星から中継装置に到来する無線信号である。所望周波数帯の微弱な無線信号に対して不要波が干渉した場合、無線信号の受信感度の低下を抑止することができない場合がある。

　上記事情に鑑み、本発明は、無線信号の受信感度の低下を抑止することが可能である無線通信システム、中継装置及び無線通信方法を提供することを目的としている。

　本発明の一態様は、第１通信装置と、第２通信装置と、移動する中継装置とを備える無線通信システムであって、前記第１通信装置に対応付けられた所望周波数帯を含む所定帯域の第１無線信号を受信するアンテナと、前記所定帯域について、受信された前記第１無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを測定する測定部と、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号が入力された場合、入力された前記アナログ信号の振幅を増幅し、振幅が増幅された前記アナログ信号のうちから前記所望周波数帯の前記アナログ信号を抽出する第１出力部と、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号が入力された場合、入力された前記アナログ信号のうちから前記所望周波数帯の前記アナログ信号を抽出し、抽出された前記アナログ信号の振幅を増幅する第２出力部と、前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが閾値未満である場合には、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第１出力部に入力し、前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが前記閾値以上である場合には、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第２出力部に入力する切替制御部と、前記第１出力部によって抽出された前記アナログ信号に応じた第２無線信号、又は、前記第２出力部によって振幅が増幅された前記アナログ信号に応じた第３無線信号を、前記第２通信装置に送信する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、移動する中継装置であって、通信装置に対応付けられた所望周波数帯を含む所定帯域の無線信号を受信するアンテナと、前記所定帯域について、受信された前記無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを測定する測定部と、受信された前記無線信号に応じた前記アナログ信号が入力された場合、入力された前記アナログ信号の振幅を増幅し、振幅が増幅された前記アナログ信号のうちから前記所望周波数帯の前記アナログ信号を抽出する第１出力部と、受信された前記無線信号に応じた前記アナログ信号が入力された場合、入力された前記アナログ信号のうちから前記所望周波数帯の前記アナログ信号を抽出し、抽出された前記アナログ信号の振幅を増幅する第２出力部と、前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが閾値未満である場合には、受信された前記無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第１出力部に入力し、前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが前記閾値以上である場合には、受信された前記無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第２出力部に入力する切替制御部とを備える中継装置である。

　本発明の一態様は、第１通信装置と、第２通信装置と、移動する中継装置とを備える無線通信システムが実行する無線通信方法であって、前記第１通信装置に対応付けられた所望周波数帯を含む所定帯域の第１無線信号を受信するアンテナと、前記所定帯域について、受信された前記第１無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを測定する測定ステップと、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号が入力された場合、入力された前記アナログ信号の振幅を増幅し、振幅が増幅された前記アナログ信号のうちから前記所望周波数帯の前記アナログ信号を抽出する第１出力ステップと、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号が入力された場合、入力された前記アナログ信号のうちから前記所望周波数帯の前記アナログ信号を抽出し、抽出された前記アナログ信号の振幅を増幅する第２出力ステップと、前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが閾値未満である場合には、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第１出力ステップを実行する第１出力部に入力し、前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが前記閾値以上である場合には、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第２出力ステップを実行する第２出力部に入力する切替制御ステップと、前記第１出力部によって抽出された前記アナログ信号に応じた第２無線信号、又は、前記第２出力部によって振幅が増幅された前記アナログ信号に応じた第３無線信号を、前記第２通信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、無線信号の受信感度の低下を抑止することが可能である。

第１の実施形態における、無線通信システムの構成例を示す図である。第１の実施形態における、受信部の構成例を示す図である。第１の実施形態における、受信アンテナのアンテナ利得の周波数特性の例を示す図である。第１の実施形態における、無線通信システムの処理を示すフローチャートである。第１の実施形態における、受信部の動作例を示すフローチャートである。第１の実施形態の第１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。第１の実施形態の第２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。第１の実施形態の第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。第１の実施形態の第３変形例における、無線通信システムの処理を示すフローチャートである。第１の実施形態の第３変形例における、無線通信システムの処理を示すフローチャートである。第１の実施形態の第４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。第１の実施形態の第５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。第１の実施形態の第５変形例における、無線通信システムの処理を示すフローチャートである。第１の実施形態の第５変形例における、無線通信システムの処理を示すフローチャートである。第２の実施形態における、受信部の構成例を示す図である。第２の実施形態における、受信部の動作例を示すフローチャートである。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。
（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が有する移動中継局２、端末局３及び基地局４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。

　移動中継局２は、移動体に搭載される。移動中継局２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。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、ＬＥＯ衛星は１周約１．５時間程度で地球を周回する。端末局３及び基地局４は、地上や海上などの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情報等（例えば、気温）のデータを収集し、移動中継局２へ無線により送信する。図１には、多数の端末局３のうち、一例として２台の端末局３が記載されている。移動中継局２は、端末局３の上空を移動しながら、複数の端末局３の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、基地局４へ無線送信する。基地局４は、移動中継局２が端末局３から収集したデータを、移動中継局２から受信する。

　移動中継局として、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（中継装置）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必要であり、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が搭載される。よって、所定の限界内にリンクバジェットが収まる。また、ＬＥＯ衛星は大気圏外を周回するので、ＬＥＯ衛星の空気抵抗が少なく、ＬＥＯ衛星の燃料消費も少ない。さらに、ドローンやＨＡＰＳに中継局が搭載される場合と比較して、ＬＥＯ衛星のフットプリントは大きい。

　しかしながら、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ので、無線信号にドップラーシフトが発生する。また、ＬＥＯ衛星に搭載された中継局（中継装置）のリンクバジェットは、ドローンやＨＡＰＳに中継局が搭載される場合と比較して小さい。そこで、移動中継局２は、端末局３から複数アンテナにより無線信号を受信し、複数アンテナによって無線信号を基地局４に送信する。複数アンテナを用いた通信のダイバーシティー効果と、ビームフォーミング効果とによって、通信品質を高めることができる。本実施形態では、移動中継局２は、複数アンテナを用いて端末局３から受信された無線信号を、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）を用いて基地局４に中継する。

　各装置の構成を説明する。
　移動中継局２は、Ｎ本のアンテナ２１（Ｎは２以上の整数）と、端末通信部２２と、基地局通信部２４と、複数本のアンテナ２５とを備える。Ｎ本のアンテナ２１は、アンテナ２１－１～２１－Ｎと表記される。

　端末通信部２２は、Ｎ個の受信部２２１と、端末信号受信処理部２２２とを有する。Ｎ個の受信部２２１は、受信部２２１－１～２２１－Ｎと表記される。受信部２２１－ｎ（ｎは１以上Ｎ以下の整数）は、アンテナ２１－ｎによって、端末アップリンク信号を受信する。

　端末信号受信処理部２２２は、端末アップリンク信号の受信処理を行う。端末信号受信処理部２２２は、Ｎ個の周波数変換部２２３と、信号処理部２２４とを有する。Ｎ個の周波数変換部２２３は、周波数変換部２２３－１～２２３－Ｎと表記される。

　周波数変換部２２３－ｎ（ｎは１以上Ｎ以下の整数）は、受信部２２１－ｎが受信した９２０ＭＨｚ帯ＲＦ（Radio Frequency）信号を、直交復調器等を用いてベースバンド信号に変換する。周波数変換部２２３－ｎは、ベースバンド信号を信号処理部２２４に出力する。

　信号処理部２２４は、周波数変換部２２３－１～２２３－Ｎのそれぞれから入力されたベースバンド信号（シンボル）を合成する。例えば、信号処理部２２４は、各受信系統のベースバンド信号を加算合成する。また例えば、信号処理部２２４は、各受信系統のベースバンド信号が強め合って合成されるように各受信系統のベースバンド信号に対して振幅補正及び位相補正を行うウェイトを乗算して合成してもよい。なお、各受信系統のベースバンド信号を振幅補正及び位相補正を行って合成することは、受信ビーム制御に相当する。

　信号処理部２２４は、アナログデジタル変換器を備える。日本において９２０ＭＨｚ帯ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）が使用する周波数は、９１５ＭＨｚから９２８ＭＨｚまでの範囲（１３ＭＨｚ幅）である。信号処理部２２４のアナログデジタル変換器は、例えば、９２０ＭＨｚ帯ＬＰＷＡが使用する周波数の２倍（標本化定理）である２６ＭＨｚ以上のサンプリングレートでサンプリングを実行する。信号処理部２２４は、ベースバンド信号（アナログ信号）を、ベースバンド信号（デジタル信号）に変換する。信号処理部２２４は、ベースバンド信号（デジタル信号）に対して、フレーム検出及びドップラーシフト補償を実行する。このフレーム検出とは、複数のアンテナ２１によって常時受信された無線信号のうちから、端末アップリンク信号（フレーム）を検出することである。信号処理部２２４は、フレーム検出及びドップラーシフト補償の結果を合成する。信号処理部２２４は、得られたシンボル（合成結果）を、基地局通信部２４に出力する。

　信号処理部２２４は、受信ビーム制御をアナログ処理によって実行してもよい。この場合、信号処理部２２４は、周波数変換部２２３－１～２２３－Ｎのそれぞれから入力されたベースバンド信号を、アナログ処理によって合成する。信号処理部２２４は、合成されたベースバンド信号（アナログ信号）を、基地局通信部２４に出力する。

　基地局通信部２４は、端末アップリンク信号をＭＩＭＯによって基地局４に中継する機能部である。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、ＭＩＭＯ送信部２４４とを備える。記憶部２４１は、各アンテナ２５から送信される基地局ダウンリンク信号の送信時刻毎のウェイト（重み）を、予め記憶している。送信時刻は、例えば、送信開始タイミングからの経過時間として表されてもよい。送信時刻毎のウェイトは、ＬＥＯ衛星の軌道情報と、各アンテナ局４１の位置とに基づいて導出される。ＬＥＯの軌道情報は、任意の時刻におけるＬＥＯ衛星の位置、速度及び移動方向などを得ることが可能な情報である。なお、基地局ダウンリンク信号の送信時刻毎のウェイトは、送信時刻によらずに一定でもよい。

　制御部２４２は、記憶部２４１から読み出された送信時刻毎のウェイトを、ＭＩＭＯ送信部２４４に指示する。送信データ変調部２４３は、信号処理部２２４から出力されたベースバンド信号を、送信データとして取得する。送信データ変調部２４３は、取得された送信データをパラレル信号に変換し、パラレル信号に対して変調処理を実行する。ＭＩＭＯ送信部２４４は、制御部２４２から指示されたウェイトを用いてパラレル信号に対して重み付けを実行することによって、各アンテナ２５から送信される基地局ダウンリンク信号を生成する。ＭＩＭＯ送信部２４４は、生成された基地局ダウンリンク信号を、例えばＭＩＭＯによりアンテナ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、センサデータを端末送信データとしてデータ記憶部３１から読み出す。送信部３２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、アンテナ３３から送信する。送信部３２は、例えばＬＰＷＡを用いて、無線信号を送信する。ＬＰＷＡには、ＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）、Ｓｉｇｆｏｘ（登録商標）、ＬＴＥ－Ｍ（Long Term Evolution for Machines）、ＮＢ（Narrow Band）－ＩｏＴ等の無線通信方式があるが、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、時分割多重、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）、ＭＩＭＯなどにより、他の端末局３との通信を実行してもよい。送信部３２は、使用され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、使用される無線通信方式において予め決められた方法に応じて、複数本のアンテナ３３から送信される無線信号のビームを形成してもよい。

　基地局４は、複数のアンテナ局４１と、ＭＩＭＯ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。

　アンテナ局４１は、移動中継局２の複数のアンテナ２５それぞれから送信された無線信号の到来角差が大きくなるように、他のアンテナ局４１から互いに離れた位置に配置される。各アンテナ局４１は、移動中継局２から受信された基地局ダウンリンク信号を電気信号に変換し、変換された電気信号をＭＩＭＯ受信部４２に出力する。

　ＭＩＭＯ受信部４２は、複数のアンテナ局４１から受信された基地局ダウンリンク信号を集約する。ＭＩＭＯ受信部４２は、ＬＥＯ衛星の軌道情報と各アンテナ局４１の位置とに基づいて、各アンテナ局４１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（重み）を記憶している。この受信時刻は、受信開始のタイミングからの経過時間として表されてもよい。ＭＩＭＯ受信部４２は、各アンテナ局４１から入力され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する。また、ＭＩＭＯ受信部４２は、ウェイトが乗算された受信信号を合成する。なお、受信時刻によらずに、同じウェイトが用いられてもよい。基地局信号受信処理部４３は、合成された受信信号（ＲＦ信号）を、ベースバンド信号に変換する。基地局信号受信処理部４３は、ベースバンド信号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、端末アップリンク信号の復号処理を行う。端末信号受信処理部４４は、ベースバンド信号が示す端末アップリンク信号のシンボルを復号し、端末局３から送信された端末送信データを得る。

　次に、移動中継局２における信号処理系統の動的な切替制御について説明する。
　移動中継局２を搭載している低軌道衛星（移動体）は、予め定められた軌道に沿って、１日あたり所定回数、所定位置の上空を通過する。ここで、端末アップリンク信号の受信感度に対する不要波の影響度（干渉の度合）は、移動中継局２の位置に応じて異なる。

　例えば、都市部の上空を移動中継局２が通過中である場合、その都市部におけるセルラシステムの多数の端末等から送信された不要波（妨害波）が端末アップリンク信号（希望波）に干渉する度合（影響度）は大きい。また、都市部から離れた地上又は海上の上空を移動中継局２が通過中である場合には、不要波が端末アップリンク信号に干渉する度合は小さい。

　例えば、静止衛星との通信を実行する基地局（地球局）から送信された不要波が端末アップリンク信号に干渉する度合は、その基地局と静止衛星とを結ぶ経路上を移動中継局２が通過する際に大きくなる。

　そこで第１実施形態では、地球を周回する移動中継局２は、無線信号の信号レベル（受信電力）の情報を、電波環境情報として事前に測定する。これによって、移動中継局２は、無線信号の信号レベルが閾値以上となる移動中継局２の位置情報を含む履歴情報を、予め記憶する。移動中継局２は、履歴情報において不要波の信号レベルが閾値以上であった位置と移動中継局２の現在位置とが同じであるか否かを判定する。移動中継局２は、履歴情報において不要波の信号レベルが閾値以上であった位置と移動中継局２の現在位置とが同じであるか否かに応じて、受信された無線信号に関する信号処理系統を動的に切り替える。この閾値は、例えば、移動中継局２に備えられた増幅器が非線形領域で動作を始める入力レベル「Ｐ_１ｄＢ」の値である。閾値は、入力レベル「Ｐ_１ｄＢ」に対して数ｄＢ程度のマージンを持つ値でもよい。

　移動中継局２は、不要波の影響が大きい位置（例えば、都市部の上空）を通過する前又は通過中において、例えばバンドパスフィルタが低雑音増幅器の前段である系統に、受信された無線信号（ＲＦ信号）に関する信号処理系統を切り替える。移動中継局２は、不要波の影響が大きい位置を通過した後において、例えば低雑音増幅器がバンドパスフィルタの前段である系統に、受信された無線信号に関する信号処理系統を切り替える。

　図２は、第１の実施形態における、受信部２２１の構成例を示す図である。受信部２２１は、アンテナ２１と、切替制御部３０１と、測定部３０２と、位置検出部３０３と、記憶部３０４と、第１出力部３０５と、第２出力部３０６とを備える。ここで、測定部３０２と位置検出部３０３と記憶部３０４は、受信部２２１－１～２２１－Ｎのうちの少なくとも一つに備えられていればよい。各受信部２２１の切替制御部３０１は、いずれかの受信部２２１における信号レベルの測定結果を共有してもよい。切替制御部３０１は、例えばＲＦスイッチ（Radio Frequency switch）を備える。

　第１出力部３０５は、増幅器３０７－１と、フィルタ３０８－１とを備える。切替制御部３０１の出力端子と増幅器３０７－１の入力端子とが接続される。増幅器３０７－１の出力端子とフィルタ３０８－１の入力端子とが接続される。フィルタ３０８－１の出力端子と周波数変換部２２３の入力端子とが接続される。

　第２出力部３０６は、増幅器３０７－２と、フィルタ３０８－２とを備える。切替制御部３０１の出力端子とフィルタ３０８－２の入力端子とが接続される。フィルタ３０８－２の出力端子と増幅器３０７－２の入力端子とが接続される。増幅器３０７－２の出力端子と周波数変換部２２３の入力端子とが接続される。

　各アンテナ２１は、所望周波数帯の端末アップリンク信号を、１台以上の端末局３から受信する。所望周波数帯は、端末局３に対応付けられた周波数帯であり、例えば９２０ＭＨｚ帯である。端末アップリンク信号の伝搬距離が長いので、端末アップリンク信号の信号レベル（受信電力）は微弱である。また、各アンテナ２１は、所望周波数帯を含む所定帯域の無線信号を受信する。この受信された無線信号では、所望周波数帯の微弱な端末アップリンク信号（希望波）に対して、所望周波数帯以外の無線信号（不要波）が干渉している場合がある。

　図３は、第１の実施形態における、受信アンテナのアンテナ利得の周波数特性の例を示す図である。横軸は、周波数を示す。縦軸は、アンテナ２１のアンテナ利得を示す。図３では、ＬＴＥ（Long Term Evolution）等のセルラシステムにおいて使用されている約９００ＭＨｚから約９１５ＭＨｚまでの帯域の不要波４００と、所望周波数帯の無線信号（希望波）とは、同等のアンテナ利得で受信されてしまう。このため、移動中継局２に不要波４００が同時に到来して合成された場合には、所望周波数帯の無線信号よりも非常に大きな信号レベルで、不要波４００がアンテナ２１に受信されてしまう。この場合、所望周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタを用いて、不要波４００の信号レベルを抑制する必要がある。

　図２に戻り、受信部２２１の構成例の説明を続ける。
　切替制御部３０１は、複数のアンテナ２１に受信された無線信号の出力先を後段の第１出力部３０５又は第２出力部３０６のいずれかに切り替える機能部である。切替制御部３０１は、地球を周回する軌道における時刻「ｔ」の衛星位置「ｐ（ｔ）」について、記憶部３０４に記憶されている履歴情報を参照する。履歴情報は、過去（例えば、前回の周回時）における不要波の信号レベルの情報と衛星位置情報と受信時刻情報とを含む。

　切替制御部３０１は、履歴情報において、所望周波数帯の微弱な端末アップリンク信号に対して、所望周波数帯以外の無線信号（不要波）が干渉していない場合（不要波の信号レベルが一定値未満である場合）には、受信された無線信号に応じたアナログ信号を第１出力部３０５に入力する。すなわち、切替制御部３０１は、現在における移動中継局２の位置と過去における移動中継局２の位置とが同じであって、履歴情報においてその位置における無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルが閾値未満である場合には、そのアナログ信号を第１出力部３０５に入力する。

　切替制御部３０１は、履歴情報において、所望周波数帯の微弱な端末アップリンク信号に対して、所望周波数帯以外の無線信号（不要波）が干渉している場合には、受信された無線信号に応じたアナログ信号を第２出力部３０６に入力する。すなわち、切替制御部３０１は、現在における移動中継局２の位置と過去における移動中継局２の位置とが同じであって、履歴情報においてその位置における無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルが閾値以上である場合には、そのアナログ信号を第２出力部３０６に入力する。

　測定部３０２は、各アンテナ２１又は切替制御部３０１における無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを測定する機能部であり、例えばスペクトル解析装置又はパワーメータである。測定部３０２は、切替制御部３０１によって生成されたアナログ信号を、切替制御部３０１から取得する。測定部３０２は、アンテナ２１が利得を有する所定帯域について、受信された無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを測定する。なお、測定部３０２は、不要波の測定が不要である期間として予め定められた期間において、測定処理を停止してもよい。

　位置検出部３０３は、移動中継局２の軌道情報に基づいて、移動中継局２の位置を所定周期で検出する。位置検出部３０３は、移動中継局２の位置の情報を、記憶部３０４に記録する。

　記憶部３０４は、所定帯域の無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを、移動中継局２の位置に対応付けて履歴情報として予め記憶する。

　第１出力部３０５において、増幅器３０７－１には、不要波による干渉が少ない無線信号に応じたアナログ信号が、切替制御部３０１から入力される。増幅器３０７－１は、入力されたアナログ信号の振幅を増幅する。増幅器３０７－１は、振幅が増幅されたアナログ信号を、フィルタ３０８－１に出力する。

　フィルタ３０８－１は、所望周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタである。フィルタ３０８－１は、増幅器３０７－１によって振幅が増幅されたアナログ信号のうちから、所望周波数帯のアナログ信号を抽出する。これによって、所望周波数帯以外の不要波の信号レベルを抑制することが可能である。フィルタ３０８－１は、抽出されたアナログ信号を、周波数変換部２２３に出力する。

　このように第１出力部３０５では、干渉が少ないアナログ信号が入力される増幅器３０７－１が、フィルタ３０８－１の前段に備えられている。このため、フィルタ３０８－１の挿入損失があったとしても、増幅器３０７－１の雑音指数（Noise Figure：NF）は大きくなりにくい。

　第２出力部３０６において、フィルタ３０８－２には、不要波による干渉が多い無線信号に応じたアナログ信号が、切替制御部３０１から入力される。フィルタ３０８－２は、所望周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタである。フィルタ３０８－２は、入力されたアナログ信号のうちから、所望周波数帯のアナログ信号を抽出する。これによって、所望周波数帯以外の不要波の信号レベルを抑制することが可能である。フィルタ３０８－２は、抽出されたアナログ信号を、増幅器３０７－２に出力する。

　増幅器３０７－２は、抽出されたアナログ信号の振幅を増幅する。ここで、第２出力部３０６にアナログ信号が入力された場合の受信部２２１全体の雑音指数は、前段のフィルタ３０８－２の挿入損失によって、第１出力部３０５にアナログ信号が入力された場合の受信部２２１全体の雑音指数と比較して大きくなっている。しかしながら、第２出力部３０６において、前段のフィルタ３０８－２によって不要波の信号レベルが抑制されているので、不要波の非線形増幅による所望周波数帯への不要波信号成分の漏れ込みを防ぐことができ、受信感度の低下を防止することができる。増幅器３０７－２は、振幅が増幅されたアナログ信号を、周波数変換部２２３に出力する。

　なお、不要波信号成分の漏れ込みに関して、例えば、第１出力部３０５において、所望信号の周波数帯に隣接する周波数帯（以下「隣接周波数帯」という。）の大電力の干渉信号（不要波のアナログ信号）が増幅器３０７－１に入力された場合、増幅器３０７－１の入出力特性の非線形領域においてその干渉信号が増幅されることになるので、干渉信号が歪む。干渉信号が歪む（干渉信号のスペクトルが乱れる）ことで、その干渉信号の帯域外への信号成分の漏れ量が増加する。このように、第１出力部３０５において、隣接周波数帯の大電力の干渉信号が増幅器３０７－１に入力された場合、隣接周波数帯の干渉信号が所望信号の周波数帯に漏れ込む量が増加することになる。

　次に、無線通信システム１の動作を説明する。
　図４は、無線通信システム１の処理を示すフローチャートである。端末局３は、端末局３に備えられたセンサ（不図示）が検出したデータを随時取得し、取得され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、センサデータを端末送信データとしてデータ記憶部３１から読み出す。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導出された送信開始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２２１－１～２２１－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とがある。端末信号受信処理部２２２は、ステップＳ１２１において受信された端末アップリンク信号に対して、信号処理を実行する（ステップＳ１２２）。具体的には、周波数変換部２２３－ｎは、受信部２２１－ｎが受信した端末アップリンク信号に含まれる無線通信方式固有の情報に基づいて、無線通信方式を特定する。受信部２２１－１～２２１－Ｎは、特定された無線通信方式に従って、端末アップリンク信号に応じたベースバンド信号を信号処理部２２４に出力する。信号処理部２２４は、周波数変換部２２３－１～２２３－Ｎのそれぞれから入力されたベースバンド信号の合成の結果である合成情報を、送信データ変調部２４３に出力する。

　端末局３から送信された信号には相関があるので、ベースバンド信号の合成によってその信号は強調される。またベースバンド信号の合成によって、その信号にランダムに付加されている雑音の影響は低減される。そのため、移動中継局２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２が同時に複数台の端末局３から受信された端末アップリンク信号については、ベースバンド信号の合成は、ＭＩＭＯ通信を行うことに相当する。

　送信データ変調部２４３は、合成情報を送信データとして信号処理部２２４から取得する。送信データ変調部２４３は、送信データをパラレル変換した後、変調する。ＭＩＭＯ送信部２４４は、送信データ変調部２４３が変調した送信データに対して、制御部２４２から指示されたウェイトを用いて重み付けを実行する。これによって、ＭＩＭＯ送信部２４４は、各アンテナ２５から送信される基地局ダウンリンク信号を生成する。ＭＩＭＯ送信部２４４は、生成された各基地局ダウンリンク信号を、ＭＩＭＯによってアンテナ２５から送信する（ステップＳ１２３）。移動中継局２は、ステップＳ１２１からの処理を繰り返す。

　基地局４の各アンテナ局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Ｓ１３１）。各アンテナ局４１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、変換された電気信号を受信信号としてＭＩＭＯ受信部４２に出力する。ＭＩＭＯ受信部４２は、各アンテナ局４１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４２は、各アンテナ局４１が受信した受信信号にウェイトを乗算し、乗算結果を加算する。これによって、基地局信号受信処理部４３は、合成情報を受信信号から取得する（ステップＳ１３２）。基地局信号受信処理部４３は、合成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の端末信号復号部４４１は、合成情報が示す端末アップリンク信号のシンボルを復号し、端末局３から送信された端末送信データを得る（ステップＳ１３３）。なお、端末信号復号部４４１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Ｓ１３１からの処理を繰り返す。

　図５は、第１の実施形態における、受信部２２１の動作例を示すフローチャートである。移動中継局２が地球を周回しながら、測定部３０２は、アンテナ２１が利得を有する所定帯域について、無線信号の信号レベルを予め測定する。位置検出部３０３は、移動中継局２の軌道情報に基づいて、移動中継局２の位置を検出する（ステップＳ１０１）。記憶部３０４は、所定帯域の無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルと受信時刻とを、移動中継局２の位置に対応付けて履歴情報として予め記憶する（ステップＳ１０２）。

　切替制御部３０１は、時刻パラメータ「ｔ」を初期化「ｔ＝１」する（ステップＳ１０３）。切替制御部３０１は、現在における移動中継局２（中継装置）の位置と、履歴情報における移動中継局２の位置（過去における移動中継局２の位置）とが同じである場合、記憶部３０４に記憶されている履歴情報を更に参照する。例えば、切替制御部３０１は、その位置の信号レベルの情報を、履歴情報から取得する。なお、履歴情報における受信時刻と現在時刻とが同じ時間帯に属しているか否かが判定されてもよい。同じ時間帯に属していると判定された場合に、切替制御部３０１は、信号レベルの情報を履歴情報から取得してもよい（ステップＳ１０４）。切替制御部３０１は、履歴情報においてその位置に対応付けられた信号レベルが閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

　信号レベルが閾値未満である場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、切替制御部３０１は、受信された無線信号に応じたアナログ信号（干渉の度合が少ない信号）を、第１出力部３０５に入力する（ステップＳ１０６）。信号レベルが閾値以上である場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、切替制御部３０１は、受信された無線信号に応じたアナログ信号（干渉の度合が多い信号）を、第２出力部３０６に入力する（ステップＳ１０７）。切替制御部３０１は、時刻パラメータ「ｔ」を更新「ｔ＝ｔ＋１」する（ステップＳ１０８）。

　本実施形態によれば、移動中継局は、端末局の端末アップリンク信号をダイバーシティー受信や、ＭＩＭＯ受信などにより受信する。よって、端末局との間のリンクバジェットを向上させることができる。また、移動中継局は、端末アップリンク信号を、基地局にＭＩＭＯ伝送する。よって、移動中継局は、多数の端末局から受信した端末アップリンク信号を一括して大容量で、品質良く基地局へ送信することができる。

　以上のように、移動中継局２は、例えば、地球を周回する軌道に沿って移動する。各アンテナ２１は、端末局３（第１通信装置）に対応付けられた所望周波数帯（例えば、９２０ＭＨｚ）を含む所定帯域の第１無線信号を受信する。第１無線信号では、端末アップリンク信号に対して不要波が干渉している場合がある。測定部３０２は、アンテナ２１が利得を有する所定帯域について、受信された第１無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを測定する。位置検出部３０３は、移動中継局２（中継装置）の位置を検出する。記憶部３０４は、所定帯域の第１無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを、移動中継局２の位置に対応付けて履歴情報として記憶する。

　切替制御部３０１は、現在における移動中継局２（中継装置）の位置と、履歴情報における移動中継局２の位置（過去における移動中継局２の位置）とが同じである場合、記憶部３０４に記憶されている履歴情報を更に参照する。

　切替制御部３０１は、所定帯域における所望周波数帯以外のアナログ信号（不要波のアナログ信号）の信号レベルが閾値未満である場合（希望波に対する干渉が少ない場合）には、受信された第１無線信号に応じたアナログ信号を、第１出力部３０５に入力する。例えば、切替制御部３０１は、現在における移動中継局２（中継装置）の位置と履歴情報における移動中継局２の位置（過去における移動中継局２の位置）とが同じであって、履歴情報におけるその位置に対応付けられた信号レベルが閾値未満である場合には、受信された第１無線信号に応じたアナログ信号を、第１出力部３０５に入力する。

　切替制御部３０１は、所定帯域における所望周波数帯以外のアナログ信号の信号レベルが閾値以上である場合（希望波に対する干渉が多い場合）には、受信された第１無線信号に応じたアナログ信号を、第２出力部３０６に入力する。例えば、切替制御部３０１は、現在における移動中継局２の位置と履歴情報における移動中継局２の位置とが同じであって、履歴情報におけるその位置に対応付けられた信号レベルが閾値以上である場合には、受信された第１無線信号に応じたアナログ信号を第２出力部３０６に入力する。

　受信された第１無線信号に応じたアナログ信号が第１出力部３０５に入力された場合、増幅器３０７－１は、入力されたアナログ信号の振幅を増幅する。フィルタ３０８－１（バンドパスフィルタ）は、振幅が増幅されたアナログ信号のうちから、所望周波数帯のアナログ信号を抽出する。フィルタ３０８－１は、抽出されたアナログ信号を、周波数変換部２２３に出力する。

　受信された第１無線信号に応じたアナログ信号が第２出力部３０６に入力された場合、フィルタ３０８－２（バンドパスフィルタ）は、入力されたアナログ信号のうちから、所望周波数帯のアナログ信号を抽出する。増幅器３０７－２は、抽出されたアナログ信号の振幅を増幅する。増幅器３０７－２は、振幅が増幅されたアナログ信号を、周波数変換部２２３に出力する。

　これによって、無線信号の受信感度の低下を抑止することが可能である。なお、ＭＩＭＯ送信部２４４（送信部）は、周波数変換部２２３に第１出力部３０５から出力されたアナログ信号に応じた第２無線信号（基地局ダウンリンク信号）、又は、周波数変換部２２３に第２出力部３０６から出力されたアナログ信号に応じた第３無線信号（基地局ダウンリンク信号）を、基地局４（第２通信装置）に送信してもよい。

（第１の実施形態の第１変形例）
　第１の実施形態の第１変形例では、移動中継局は、ベースバンド信号の合成情報を蓄積し、蓄積された合成情報を含む基地局ダウンリンク信号を、基地局４に無線送信する。第１の実施形態の第１変形例を、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

　図６は、第１の実施形態の第１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。移動中継局２ａは、Ｎ本のアンテナ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、複数本のアンテナ２５とを備える。データ記憶部２３は、信号処理部２２４によって合成されたベースバンド信号の合成情報を記憶する。データ記憶部２３は、合成情報を送信データ変調部２４３に出力する。

（第１の実施形態の第２変形例）
　第１の実施形態の第２変形例では、移動中継局２は、合成情報の復号結果を含む基地局ダウンリンク信号を、基地局４に無線送信する。第１の実施形態の第２変形例を、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

　図７は、第１の実施形態の第２変形例における、無線通信システム１ｂの構成例を示す図である。端末信号受信処理部２２２は、Ｎ個の周波数変換部２２３と、信号処理部２２４と、端末信号復号部２２６とを有する。周波数変換部２２３は、受信部２２１－ｎが受信した端末アップリンク信号をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号を信号処理部２２４に出力する。信号処理部２２４は、周波数変換部２２３－１～２２３－Ｎのそれぞれから入力されたベースバンド信号を合成する。端末信号復号部２２６は、ベースバンド信号の合成の結果である合成情報（シンボル）に対して、復号処理を実行する。端末信号復号部２２６は、復号結果を送信データ変調部２４３に出力する。

　基地局４ｂは、複数のアンテナ局４１と、ＭＩＭＯ受信部４２と、基地局信号受信処理部４３とを備える。基地局信号受信処理部４３は、受信された復号結果を、ＭＩＭＯ受信部４２から取得する。

（第１の実施形態の第３変形例）
　第１の実施形態の第３変形例では、移動中継局は、端末アップリンク信号の波形データを蓄積し、蓄積された波形データを含む基地局ダウンリンク信号を、基地局４に無線送信する。第１の実施形態の第１変形例を、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

　図８は、第１の実施形態の第１変形例による無線通信システム１ｃの構成例を示す図である。同図において、図１に示す第１の実施形態における無線通信システム１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。無線通信システム１ｃは、移動中継局２ｃと、端末局３と、基地局４ａとを有する。

　ＬＥＯ衛星に搭載された移動中継局２ｃは、高速で移動しながら通信を行う。具体的には、移動中継局２ｃを地上から見ると、移動中継局２ｃは、数分程度で上空を通り過ぎる。そのため、個々の端末局３や基地局４ｃが移動中継局２ｃと高品質で通信可能な時間が限られており、その時間が端末局３と基地局４ｃとで異なる場合がある。加えて、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、第１の実施形態の第１変形例の移動中継局２ｃ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、受信された端末アップリンク信号の波形データを保存する。移動中継局２ｃは、カバレッジに基地局４ｃ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含む基地局ダウンリンク信号を、基地局４ｃに無線送信する。基地局４ｃは、移動中継局２ｃから受信された基地局ダウンリンク信号に対して周波数変換処理を実行することによって、端末アップリンク信号の波形データを得る。基地局４ｃは、波形データに対して復号を行うことによって、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。

　各装置の構成を説明する。
　移動中継局２ｃは、Ｎ本のアンテナ２１（Ｎは２以上の整数）と、端末通信部２２ｃと、データ記憶部２３と、基地局通信部２４ｃと、複数本のアンテナ２５とを備える。端末通信部２２ｃは、Ｎ個の受信部２２１と、Ｎ個の受信波形記録部２２５とを有する。Ｎ個の受信波形記録部２２５は、受信波形記録部２２５－１～２２５－Ｎと表記される。受信波形記録部２２５－ｎ（ｎは１以上Ｎ以下の整数）は、受信部２２１－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２２５－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。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。

　基地局通信部２４ｃは、記憶部２４１ｃと、制御部２４２ｃと、送信データ変調部２４３ｃと、ＭＩＭＯ送信部２４４とを備える。記憶部２４１ｃは、移動中継局２ｃ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。また、記憶部２４１ｃ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（重み）を、予め記憶している。なお、送信時刻によらず、一定のウェイトが使用されてもよい。

　制御部２４２ｃは、記憶部２４１ｃ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４ｃに送信するように、送信データ変調部２４３ｃ及びＭＩＭＯ送信部２４４を制御する。さらに、制御部２４２ｃは、記憶部２４１ｃから読み出された送信時刻毎のウェイトを、ＭＩＭＯ送信部２４４に指示する。送信データ変調部２４３ｃ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２４３ｃは、読み出された送信データをパラレル信号に変換し、パラレル信号を変調する。送信データ変調部２４３ｃは、変調されたパラレル信号を、ＭＩＭＯ送信部２４４に出力する。ＭＩＭＯ送信部２４４は、制御部２４２から指示されたウェイトを用いてパラレル信号に対して重み付けを実行することによって、各アンテナ２５から送信される基地局ダウンリンク信号を生成する。ＭＩＭＯ送信部２４４は、生成された基地局ダウンリンク信号を、ＭＩＭＯによりアンテナ２５から送信する。

　基地局４ｃは、複数のアンテナ局４１と、ＭＩＭＯ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４５とを備える。端末信号受信処理部４５は、分配部４５１と、複数の周波数変換部４５２と、信号処理部４５３と、端末信号復号部４５４とを備える。

　端末信号受信処理部４５は、基地局信号受信処理部４３によって受信された受信波形情報を取得する。端末信号受信処理部４５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４５は、端末局３が送信に使用された無線通信方式を用いて受信処理を行って、端末送信データを取得する。端末信号受信処理部４５は、分配部４５１と、Ｎ個の周波数変換部４５２と、信号処理部４５３と、端末信号復号部４５４とを備える。Ｎ個の周波数変換部４５２は、周波数変換部４５２－１～４５２－Ｎと表記される。

　分配部４５１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し、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周波数変換部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、周波数変換部４５２－ｎに出力する。周波数変換部４５２－１～４５２－Ｎはそれぞれ、波形データに対して周波数変換処理を実行し、周波数変換処理により得られたシンボルを信号処理部４５３に出力する。周波数変換部４５２－ｎ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－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、周波数変換処理を行ってもよい。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２ａ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。信号処理部４５３は、周波数変換部４５２－１～４５２－Ｎのそれぞれから入力されたシンボルを合成し、合成され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。

　無線通信システム１ｃの動作を説明する。
　図９は、端末局３から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の処理を示すフローチャートである。同図において、図４に示す第１の実施形態と処理フローと同じ処理には、同一の符号が付されている。端末局３は、図４に示す第１の実施形態の処理フローにおけるステップＳ１１１～ステップＳ１１２の処理と同様の処理を行う。

　移動中継局２ｃの受信部２２１－１～２２１－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Ｓ１２１）。受信波形記録部２２５－ｎは、受信部２２１－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Ｓ２２１）。移動中継局２ｃは、ステップＳ１２１からの処理を繰り返す。

　図１０は、移動中継局２ｃ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１ｃの処理を示すフローチャートである。図１０において、図４に示す第１の実施形態のフローチャートが示す処理と同じ処理には、同一の符号が付されている。

　移動中継局２ｃの基地局通信部２４ａが有する制御部２４２ｃは、記憶部２４１ｃ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２４３ｃ及びＭＩＭＯ送信部２４４に指示する（ステップＳ３１１）。送信データ変調部２４３ｃ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す。送信データ変調部２４３ｃは、読み出された送信データをパラレル信号に変換し、パラレル信号を変調する。ＭＩＭＯ送信部２４４は、送信データ変調部２４３ｃが変調した送信データに対して、制御部２４２ｃから指示されたウェイトにより重み付けを実行する。これによって、ＭＩＭＯ送信部２４４は、各アンテナ２５から送信される基地局ダウンリンク信号を生成する。ＭＩＭＯ送信部２４４は、生成された各基地局ダウンリンク信号を、ＭＩＭＯによってアンテナ２５から送信する（ステップＳ３１２）。移動中継局２は、ステップＳ３１１からの処理を繰り返す。

　基地局４ｃは、図４に示す第１の実施形態と同様に、基地局ダウンリンク信号をＭＩＭＯによって移動中継局２ｃから受信する（ステップＳ１３１）。具体的には、各アンテナ局４１は、移動中継局２ｃ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、変換された電気信号を受信信号としてＭＩＭＯ受信部４２に出力する。ＭＩＭＯ受信部４２は、各アンテナ局４１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４２は、各アンテナ局４１が受信した受信信号にウェイトを乗算し、ウェイトが乗算された受信信号を加算する。基地局信号受信処理部４３は、加算された受信信号を受信する（ステップＳ３２１）。基地局信号受信処理部４３は、受信信号から得られた受信波形情報を、端末信号受信処理部４５に出力する。

　端末信号受信処理部４５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（ステップＳ３２２）。具体的には、分配部４５１は、受信時刻が同じ波形データを受信波形情報から読み出し、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周波数変換部４５２－１～４５２－Ｎに出力する。周波数変換部４５２－１～４５２－Ｎ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。周波数変換部４５２－１～４５２－Ｎは、特定された無線通信方式に従って、波形データが表す受信信号に対して周波数変換処理を実行し、得られたシンボルを信号処理部４５３に出力する。

　信号処理部４５３は、合成されたベースバンド信号に対して、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を実行する。このオフラインビーム制御とは、移動中継局が受信ビーム制御を行うのではなく、記録された波形データを移動中継局が基地局に送信して、基地局が後処理として実行する受信ビーム制御である。

　例えば、信号処理部４５３は、周波数変換部４５２－１～４５２－Ｎのそれぞれから入力されたベースバンド信号（シンボル）を合成する。端末局３が送信した信号には相関があるので、その信号は合成によって強調される。また合成によって、その信号にランダムに付加されている雑音の影響は低減される。そのため、移動中継局２ｃ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２ｃ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、合成は、ＭＩＭＯ通信を行うことに相当する。信号処理部４５３は、合成されたシンボルを、端末信号復号部４５４に出力する。端末信号復号部４５４は、信号処理部４５３によって合成されたベースバンド信号（シンボル）を、特定された無線通信方式により復号する。これによって、端末信号復号部４５４は、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。基地局４ｃは、ステップＳ１３１からの処理を繰り返す。

　第１の実施形態の第３変形例によれば、移動中継局は、第１の実施形態と同様に、端末局から受信した端末アップリンク信号をダイバーシティー受信や、ＭＩＭＯ受信などにより受信する。よって、端末局との間のリンクバジェットを向上させることができる。また、移動中継局は、端末アップリンク信号の受信波形の情報を、基地局にＭＩＭＯ伝送する。よって、基地局が移動中継局の通信可能エリアに含まれている間に、それまでに多数の端末局から受信した端末アップリンクの受信波形を一括して大容量で、品質良く送信することができる。

　また、上記のように、第１の実施形態の第３変形例においては、移動中継局２ｃは、周波数変換部２２３を備えていない。移動中継局２ｃは、端末局３から受信した端末アップリンク信号（ＲＦ信号）に対して周波数変換処理を実行することなく、その受信信号波形の情報の保存及び蓄積を行い、通信可能なタイミングで基地局４にＭＩＭＯ伝送する。基地局４ｃは、移動中継局２における受信信号波形によって表される端末アップリンク信号に対して、信号処理及び復号などの受信処理を行う。よって、低軌道衛星を用いた無線通信システム１に対して、通信方式に依存しない非再生中継方式を適用することができる。また、非再生中継を行うため、移動中継局２ｃは、端末局３に用いられる無線通信方式を実装する必要がない。例えば、新たな無線通信方式で通信する端末局３が加わった場合でも、移動中継局２に変更を行う必要なく、地上に設置された基地局４ｃにその無線通信方式を追加する変更を行えばよい。したがって、様々なＩｏＴシステムの同時収容が可能であり、ＩｏＴシステムの更新にも容易に対応可能である。また、各端末局３が受けた大きなドップラーシフトを移動中継局２ｃで処理せず、基地局４ｃで行うことが可能であるため、ドップラーシフトを補償するための複雑な非線形演算を移動中継局２ｃに実装する必要がない。

（第１の実施形態の第４変形例）
　第１の実施形態の第４変形例では、基地局が周波数変換部を備える代わりに、移動中継局が周波数変換部を備える点が、第１の実施形態の第３変形例との差分である。第１の実施形の第３変形例との差分を中心に、第１の実施形態の第４変形例を説明する。

　図１１は、第１の実施形態の第４変形例における、無線通信システム１ｄの構成例を示す図である。移動中継局２ｄは、Ｎ本のアンテナ２１と、端末通信部２２ｄと、基地局通信部２４ｃと、複数本のアンテナ２５とを備える。端末通信部２２ｄは、Ｎ個の受信部２２１と、端末信号受信処理部２２２と、Ｎ個の周波数変換部２２３とを有する。

　周波数変換部２２３－ｎ（ｎは１以上Ｎ以下の整数）は、受信部２２１－ｎが受信した９２０ＭＨｚ帯ＲＦ信号を、直交復調器等を用いてベースバンド信号に変換する。周波数変換部２２３－ｎは、ベースバンド信号を受信波形記録部２２５に出力する。受信波形記録部２２５－ｎ（ｎは１以上Ｎ以下の整数）は、受信部２２１－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。

　基地局４ｄは、複数のアンテナ局４１と、ＭＩＭＯ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４５ｄとを備える。端末信号受信処理部４５ｄは、分配部４５１と、信号処理部４５３と、端末信号復号部４５４とを備える。

　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、信号処理部４５３に出力する。信号処理部４５３は、合成されたシンボルを、端末信号復号部４５４に出力する。端末信号復号部４５４は、信号処理部４５３によって合成されたベースバンド信号（シンボル）を、特定された無線通信方式により復号する。これによって、周波数の高いＲＦ信号ではなくベースバンド信号がサンプリングされるので、波形データのデータ量の増加を抑えることができる。

（第１の実施形態の第５変形例）
　上述した第１の実施形態の第３変形例では、端末アップリンク信号の周波数変換及び復号を基地局が行っている。第１の実施形態の第５変形例では、端末アップリンク信号の周波数変換及び復号を、移動中継局（中継装置）が行う。第１の実施形の第３変形例との差分を中心に、第１の実施形態の第５変形例を説明する。

　図１２は、第１の実施形態の第５変形例による無線通信システム１ｅの構成例を示す図である。同図において、図１に示す第１の実施形態における図８に示す第３の実施形態の第１変形例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１ｅは、移動中継局２ｅと、端末局３と、基地局４とを有する。

　移動中継局２ｅは、アンテナ２１－１～２１－Ｎ（Ｎは２以上の整数）と、端末通信部２２ｅと、データ記憶部２３と、基地局通信部２４ｅと、複数本のアンテナ２５とを備える。

　端末通信部２２ｅは、受信部２２１－１～２２１－Ｎと、端末信号受信処理部２２２ｅと、データ記録部２２７とを有する。

　端末信号受信処理部２２２ｅは、端末アップリンク信号の受信処理を行って、端末送信データを得る。端末信号受信処理部２２２ｅは、Ｎ個の周波数変換部２２３と、信号処理部２２４と、端末信号復号部２２６とを有する。信号処理部２２４は、周波数変換部２２３－１～２２３－Ｎのそれぞれから入力したシンボルを合成し、合成されたシンボルを端末信号復号部２２６に出力する。端末信号復号部２２６は、信号処理部２２４によって合成されたシンボルを復号することによって、端末局３から送信された端末送信データを得る。

　データ記録部２２７は、端末信号復号部２２６が復号した端末送信データを、データ記憶部２３に書き込む。データ記憶部２３は、各端末局３が送信した端末送信データを記憶する。基地局通信部２４ｃの送信データ変調部２４３ｃは、端末送信データを送信データとして、データ記憶部２３から読み出す。

　基地局４は、複数のアンテナ局４１と、ＭＩＭＯ受信部４２と、基地局信号受信処理部４３とを備える。基地局信号受信処理部４３は、ＭＩＭＯ受信部４２において合成された受信信号（ＲＦ信号）をベースバンド信号に変換することによって、端末送信データを得る。

　無線通信システム１ｂの動作を説明する。
　図１３は、端末局３から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チャートである。図１３において、図４に示す第１の実施形態のフローチャートが示す処理と同じ処理には、同一の符号を付している。

　ステップＳ１１１～ステップＳ１１２における端末局３の処理は、図４に示す第１の実施形態と同様である。移動中継局２ｂの受信部２２１－１～２２１－Ｎは、第１の実施形態と同様に、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）。端末信号受信処理部２２２ｅは、ステップＳ１２１において受信された端末アップリンク信号の受信処理を行う（ステップＳ４１１）。具体的には、周波数変換部２２３－ｎは、受信部２２１－ｎが受信した端末アップリンク信号に含まれる無線通信方式固有の情報に基づいて、無線通信方式を特定する。受信部２２１－１～２２１－Ｎは、特定されたた無線通信方式に従って、端末アップリンク信号に対して周波数変換処理を実行する。受信部２２１－１～２２１－Ｎは、得られたシンボルを、信号処理部２２４に出力する。信号処理部２２４は、周波数変換部２２３－１～２２３－Ｎのそれぞれから入力されたシンボルを合成する。信号処理部２２４は、合成されたシンボルを、端末信号復号部２２６に出力する。端末信号復号部２２６は、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。データ記録部２２７は、端末信号復号部２２６がシンボルを復号することによって得られた端末送信データを、データ記憶部２３に書き込む（ステップＳ４１２）。

　図１４は、移動中継局２ｅ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１ｅの処理を示すフローチャートである。図１４において、図４に示す第１の実施形態のフローチャートが示す処理と同じ処理には、同一の符号が付されている。

　移動中継局２ｅの基地局通信部２４ｃが有する制御部２４２ｃは、記憶部２４１ｃに記憶された送信開始タイミングであることを検出した場合、端末送信データの送信を送信データ変調部２４３ｃ及びＭＩＭＯ送信部２４４に指示する（ステップＳ５１１）。送信データ変調部２４３ｃは、データ記憶部２３に蓄積されていた端末送信データを、送信データとして読み出す。送信データ変調部２４３ｃは、読み出された送信データをパラレル信号に変換し、パラレル信号に対して変調処理を実行する。ＭＩＭＯ送信部２４４は、送信データ変調部２４３ｃが変調した送信データに対して、制御部２４２ｃから指示されたウェイトにより重み付けを実行する。これによって、ＭＩＭＯ送信部２４４は、各アンテナ２５から送信され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２４４は、生成された各基地局ダウンリンク信号を、ＭＩＭＯによってアンテナ２５から送信する（ステップＳ５１２）。移動中継局２ｅは、ステップＳ５１１からの処理を繰り返す。

　基地局４は、第１の実施形態と同様に、基地局ダウンリンク信号をＭＩＭＯによって移動中継局２ｅから受信する（ステップＳ１３１）。具体的には、各アンテナ局４１は、移動中継局２ｅ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する。各アンテナ局４１は、変換された電気信号を受信信号として、ＭＩＭＯ受信部４２に出力する。ＭＩＭＯ受信部４２は、各アンテナ局４１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４２は、各アンテナ局４１が受信した受信信号にウェイトを乗算し、乗算結果を加算する。基地局信号受信処理部４３は、加算された受信信号に対して周波数変換処理を実行することによって、端末送信データを得る（ステップＳ５２１）。基地局４は、ステップＳ１３１からの処理を繰り返す。

　以上説明した実施形態によれば、移動中継局は、端末局が送信した端末アップリンク信号を、ダイバーシティー受信や、ＭＩＭＯ受信などによって受信することができる。これよって、端末局からのアップリンク信号のリンクバジェットを向上させることができる。また、移動中継局は、端末局から受信したデータを、複数のアンテナを用いて基地局にＭＩＭＯ伝送する。これよって、複数の端末局から収集されたデータを短い時間で一括して品質良く送信することができる。また、中継装置の移動に伴い通信可能なエリアが移動する場合でも、通信装置から受信されたデータを他の通信装置に中継することが可能となる。

　（第２の実施形態）
　第１の実施形態では、予め測定された信号レベル（信号レベルの履歴情報）に基づいて切替制御部がアナログ信号の出力先を切り替える。これに対して、第２の実施形態では、受信された無線信号の信号レベルを測定部が測定しながら、切替制御部がアナログ信号の出力先を切り替える。切替制御部は、信号レベルの履歴情報を参照しなくてもよい。第２の実施形態を、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

　図１５は、第２の実施形態における、受信部２２１ｅの構成例を示す図である。受信部２２１ｅは、例えば、図１に示された受信部２２１と同様に、移動中継局２に備えられる。受信部２２１ａは、切替制御部３０１と、測定部３０２と、第１出力部３０５と、第２出力部３０６とを備える。測定部３０２は、アンテナ２６を備える。

　測定部３０２は、アンテナ２６を用いて、不要波の干渉状況（発生状況）を常時測定する。アンテナ２６が利得を有する帯域は、例えば、アンテナ２１が利得を有する帯域よりも広い。

　切替制御部３０１は、現在において、所望周波数帯の微弱な端末アップリンク信号に対して、所望周波数帯以外の無線信号（不要波）が干渉していない場合（不要波の信号レベルが一定値未満である場合）には、受信された無線信号に応じたアナログ信号を、第１出力部３０５に入力する。すなわち、切替制御部３０１は、移動中継局２の現在位置における無線信号の信号レベルが閾値未満である場合には、受信された無線信号に応じたアナログ信号を、第１出力部３０５に入力する。

　切替制御部３０１は、現在において、所望周波数帯の微弱な端末アップリンク信号に対して、所望周波数帯以外の無線信号（不要波）が干渉している場合には、受信された無線信号に応じたアナログ信号を、第２出力部３０６に入力する。すなわち、切替制御部３０１は、移動中継局２の現在位置における無線信号の信号レベルが閾値以上である場合には、受信された無線信号に応じたアナログ信号を、第２出力部３０６に入力する。

　図１６は、第２の実施形態における、受信部２２１の動作例を示すフローチャートである。受信部２２１の動作例を示すフローチャートである。移動中継局２が地球を周回しながら、測定部３０２は、アンテナ２６が利得を有する所定帯域について、無線信号の信号レベルを測定する。すなわち、測定部３０２は、無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを常時測定する（ステップＳ２０１）。切替制御部３０１は、受信された無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルが閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

　信号レベルが閾値未満である場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、切替制御部３０１は、受信された無線信号に応じたアナログ信号を、第１出力部３０５に入力する（ステップＳ２０３）。信号レベルが閾値以上である場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、切替制御部３０１は、受信された無線信号に応じたアナログ信号を、第２出力部３０６に入力する（ステップＳ２０４）。

　以上のように、各アンテナ２１は、端末局３（第１通信装置）に対応付けられた所望周波数帯を含む所定帯域の第１無線信号を受信する。切替制御部３０１は、受信された第１無線信号に応じたアナログ信号を生成する。測定部３０２は、アンテナ２６を用いて、所定帯域についてアナログ信号の信号レベルを測定する。これによって、常時、測定部３０２が信号レベルを広帯域について測定することが可能である。

　切替制御部３０１は、所定帯域における所望周波数帯以外のアナログ信号（不要波のアナログ信号）の信号レベルが閾値未満である場合には、受信された第１無線信号に応じたアナログ信号を、第１出力部３０５に入力する。切替制御部３０１は、所定帯域における所望周波数帯以外のアナログ信号の信号レベルが閾値以上である場合には、受信された第１無線信号に応じたアナログ信号を、第２出力部３０６に入力する。これによって、無線信号の受信感度の低下を抑止することが可能である。

　なお、上記実施形態において、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。

　上述した実施形態によれば、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、基地局及び移動中継局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。

　上述した実施形態によれば、無線通信システムは、第１通信装置と、第２通信装置と、移動する中継装置とを有する。例えば、第１通信装置は、実施形態における端末局３であり、第２通信装置は、実施形態における基地局４、４ｃ、４ｄ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、２ｄ、２ｅである。

　中継装置は、受信部と、送信部とを備える。例えば、受信部は、実施形態における端末通信部２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄであり、送信部は、実施形態における基地局通信部２４、２４ａである。受信部は、第１通信装置が無線により送信したデータを複数の第１アンテナにより受信する。例えば、第１アンテナは、実施形態におけるアンテナ２１である。第１アンテナは、所望周波数帯以外の不要な無線信号を受信してもよい。受信部は、第１通信装置が無線により送信したデータを複数の第２アンテナにより受信してもよい。例えば、第２アンテナは、実施形態におけるアンテナ２６である。第２アンテナは、所望周波数帯以外の不要な無線信号を受信してもよい。

　送信部は、受信部が受信したデータを複数の第３アンテナから無線により第２通信装置に送信する。例えば、第３アンテナは、実施形態におけるアンテナ２５である。第２通信装置は、中継データ受信部を備える。中継データ受信部は、中継装置が無線により送信したデータを、複数の第４アンテナにより受信する。第４アンテナは、実施形態におけるアンテナ局４１である。

　なお、中継装置は、受信部が受信したデータを記憶する記憶部をさらに有してもよい。記憶部は、実施形態におけるデータ記憶部２３である。送信部は、記憶部に記憶されたデータを、第２通信装置と通信可能なタイミングで第３アンテナから無線により送信する。

　図１７は、各実施形態による移動中継局２の機能部のハードウェア構成例を示す図である。上述した各実施形態における移動中継局、端末局、及び基地局の一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

　すなわち、無線通信システム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１００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１０２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１０１などの非一時的な記録媒体である。無線通信システム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、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ…無線通信システム，
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ…移動中継局，
３…端末局，
４、４ｂ、４ｃ、４ｄ…基地局，
２１－１～２１－Ｎ…アンテナ，
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…端末通信部，
２３…データ記憶部，
２４、２４ａ、２４ｃ…基地局通信部，
２５…アンテナ，２６…アンテナ，
３１…データ記憶部，
３２…送信部，
３３…アンテナ，
４１…アンテナ局，
４２…ＭＩＭＯ受信部，
４３…基地局信号受信処理部，
４４、４５、２２２、２２２ｂ、２２２ｅ…端末信号受信処理部，
２２１－１～２２１－Ｎ…受信部，
２２３－１～２２３－Ｎ、４５２－１～４５２－Ｎ…周波数変換部，
２２４、４５３…信号処理部，
２２５－１～２２５－Ｎ…受信波形記録部，
２２６、４４１、４５４…端末信号復号部，
２２７…データ記録部，
２４１、２４１ａ…記憶部，
２４２、２４２ａ…制御部，
２４３、２４３ａ…送信データ変調部，
２４４…ＭＩＭＯ送信部，
３０１…切替制御部，３０２…測定部，３０３…位置検出部，３０４…記憶部，３０５…第１出力部，３０６…第２出力部，３０７…増幅器，３０８…フィルタ，３０９…変換器，
４００…不要波，
４５１…分配部

Claims

　第１通信装置と、第２通信装置と、移動する中継装置とを備える無線通信システムであって、
　前記第１通信装置に対応付けられた所望周波数帯を含む所定帯域の第１無線信号を受信するアンテナと、
　前記所定帯域について、受信された前記第１無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを測定する測定部と、
　受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号が入力された場合、入力された前記アナログ信号の振幅を増幅し、振幅が増幅された前記アナログ信号のうちから前記所望周波数帯の前記アナログ信号を抽出する第１出力部と、
　受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号が入力された場合、入力された前記アナログ信号のうちから前記所望周波数帯の前記アナログ信号を抽出し、抽出された前記アナログ信号の振幅を増幅する第２出力部と、
　前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが閾値未満である場合には、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第１出力部に入力し、前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが前記閾値以上である場合には、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第２出力部に入力する切替制御部と、
　前記第１出力部によって抽出された前記アナログ信号に応じた第２無線信号、又は、前記第２出力部によって振幅が増幅された前記アナログ信号に応じた第３無線信号を、前記第２通信装置に送信する送信部と
　備える無線通信システム。
　前記中継装置の位置を検出する位置検出部と、
　前記所定帯域における前記アナログ信号の前記信号レベルを前記中継装置の位置に対応付けて履歴情報として記憶する記憶部と
　を備え、
　前記切替制御部は、現在における前記中継装置の位置と前記履歴情報における前記中継装置の位置とが同じであって前記履歴情報における前記中継装置の位置に対応付けられた前記信号レベルが閾値未満である場合には、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第１出力部に入力し、現在における前記中継装置の位置と前記履歴情報における前記中継装置の位置とが同じであって前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが閾値以上である場合には、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第２出力部に入力する、
　請求項１に記載の無線通信システム。
　移動する中継装置であって、
　通信装置に対応付けられた所望周波数帯を含む所定帯域の無線信号を受信するアンテナと、
　前記所定帯域について、受信された前記無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを測定する測定部と、
　受信された前記無線信号に応じた前記アナログ信号が入力された場合、入力された前記アナログ信号の振幅を増幅し、振幅が増幅された前記アナログ信号のうちから前記所望周波数帯の前記アナログ信号を抽出する第１出力部と、
　受信された前記無線信号に応じた前記アナログ信号が入力された場合、入力された前記アナログ信号のうちから前記所望周波数帯の前記アナログ信号を抽出し、抽出された前記アナログ信号の振幅を増幅する第２出力部と、
　前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが閾値未満である場合には、受信された前記無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第１出力部に入力し、前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが前記閾値以上である場合には、受信された前記無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第２出力部に入力する切替制御部と
　を備える中継装置。
　前記中継装置の位置を検出する位置検出部と、
　前記所定帯域における前記アナログ信号の前記信号レベルを前記中継装置の位置に対応付けて履歴情報として記憶する記憶部と
　を備え、
　前記切替制御部は、現在における前記中継装置の位置と前記履歴情報における前記中継装置の位置とが同じであって前記履歴情報における前記中継装置の位置に対応付けられた前記信号レベルが閾値未満である場合には、受信された前記無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第１出力部に入力し、現在における前記中継装置の位置と前記履歴情報における前記中継装置の位置とが同じであって前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが閾値以上である場合には、受信された前記無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第２出力部に入力する、
　請求項３に記載の中継装置。
　第１通信装置と、第２通信装置と、移動する中継装置とを備える無線通信システムが実行する無線通信方法であって、
　前記第１通信装置に対応付けられた所望周波数帯を含む所定帯域の第１無線信号を受信するアンテナと、
　前記所定帯域について、受信された前記第１無線信号に応じたアナログ信号の信号レベルを測定する測定ステップと、
　受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号が入力された場合、入力された前記アナログ信号の振幅を増幅し、振幅が増幅された前記アナログ信号のうちから前記所望周波数帯の前記アナログ信号を抽出する第１出力ステップと、
　受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号が入力された場合、入力された前記アナログ信号のうちから前記所望周波数帯の前記アナログ信号を抽出し、抽出された前記アナログ信号の振幅を増幅する第２出力ステップと、
　前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが閾値未満である場合には、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第１出力ステップを実行する第１出力部に入力し、前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが前記閾値以上である場合には、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第２出力ステップを実行する第２出力部に入力する切替制御ステップと、
　前記第１出力部によって抽出された前記アナログ信号に応じた第２無線信号、又は、前記第２出力部によって振幅が増幅された前記アナログ信号に応じた第３無線信号を、前記第２通信装置に送信する送信ステップと
　を含む無線通信方法。
　前記中継装置の位置を検出する位置検出ステップと、
　前記所定帯域における前記アナログ信号の前記信号レベルを前記中継装置の位置に対応付けて履歴情報として記憶部に記録するステップと
　を含み、
　前記切替制御ステップでは、現在における前記中継装置の位置と前記履歴情報における前記中継装置の位置とが同じであって前記履歴情報における前記中継装置の位置に対応付けられた前記信号レベルが閾値未満である場合には、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第１出力部に入力し、現在における前記中継装置の位置と前記履歴情報における前記中継装置の位置とが同じであって前記所定帯域における前記所望周波数帯以外の前記アナログ信号の信号レベルが閾値以上である場合には、受信された前記第１無線信号に応じた前記アナログ信号を前記第２出力部に入力する、
　請求項５に記載の無線通信方法。