JP2012114833A - 無線中継装置及び無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】無線基地局と無線移動局との間の通信を実現する上で無線中継装置の必要性を判断し、不要であると判断した場合、無線中継装置のサービスを停止する無線中継装置及び無線通信方法を提供する。
【解決手段】TDD方式を採用する無線基地局BSと無線移動局MSとの間で送受信されるデータを中継する無線中継装置11であって、無線基地局BSからデータを第1期間で受信し、無線基地局BSへデータを第2期間で送信する基地局側送受信部117と、無線移動局MSからデータを第1期間で受信し、無線移動局MSへデータを第2期間で送信する移動局側送受信部123と、第1期間に基地局側送受信部117での受信品質値を取得し、取得した受信品質値が受信品質閾値以上の場合、移動局側送受信部123の機能を無効にし、取得した受信品質値が受信品質閾値未満の場合、移動局側送受信部123の機能を有効にする制御部121とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】TDD方式を採用する無線基地局BSと無線移動局MSとの間で送受信されるデータを中継する無線中継装置11であって、無線基地局BSからデータを第1期間で受信し、無線基地局BSへデータを第2期間で送信する基地局側送受信部117と、無線移動局MSからデータを第1期間で受信し、無線移動局MSへデータを第2期間で送信する移動局側送受信部123と、第1期間に基地局側送受信部117での受信品質値を取得し、取得した受信品質値が受信品質閾値以上の場合、移動局側送受信部123の機能を無効にし、取得した受信品質値が受信品質閾値未満の場合、移動局側送受信部123の機能を有効にする制御部121とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、無線中継装置及び無線通信方法に関するものである。
無線移動局が無線基地局と通信するためには、無線移動局は無線基地局からの無線電波が届く範囲(サービスエリア)に位置する必要がある。しかし、山岳地帯や高層ビル等が建ち並ぶ市街地では、障害物が多いため無線電波が届きにくい領域が存在する。また、屋外に設置された無線基地局からは、電波が届かない領域(例えば、建物の内部や地下)が多く存在する。特に、IEEE標準規格802.16eを基に規格化されたWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等の高速無線通信方式では、2.5GHz以上の高周波数帯の電波が使用されるが、このような電波は直進性が強く、障害物を回りこむ性質が弱い。そのため、WiMAX等は障害物の影響を強く受ける。このような電波が届かない領域をカバーするため、無線基地局と無線移動局との間の無線電波を中継する無線中継装置(レピータ)が必要となる。
この無線中継装置は、サービスエリアを拡充できるという利点がある反面、無線中継装置が発する電波が他の電波との干渉を引き起こすという欠点がある。無線中継装置に起因する干渉の一つには、無線基地局と通信を行う基地局側ユニット(ドナー部又はMS(Mobile Station)部)と、無線移動局と通信を行う移動局側ユニット(サービス部又はBS(Base Station)部)との間における相互干渉(回り込み干渉又は自己干渉)があげられる。例えば、基地局側ユニットの受信タイミングと移動局側ユニットの送信タイミングが重なった場合、無線基地局からの送信波が、移動局側ユニットの送信波と干渉を起こし、基地局側ユニットは、品質の劣化した無線基地局からの送信波を受信することになる。同様にして、基地局側ユニットの送信タイミングと移動局側ユニットの受信タイミングが重なった場合にも、相互干渉は発生する。
そこで、従来、相互干渉を抑制するための無線通信方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。当該方法は、図4のように、基地局側ユニットの送信(Tx)タイミングと移動局側ユニットの送信タイミングを第1期間に合わせ、基地局側ユニットの受信(Rx)タイミングと移動局側ユニットの受信タイミングを第2期間に合わせる。これにより、上述したような相互干渉について抑制することができる。
しかし、無線中継装置に起因する干渉は、基地局側ユニットと移動局側ユニットとの間に生じる相互干渉だけではなく、図5のような状況においては別の干渉が発生する。図5では、無線基地局401が無線中継装置403を介して無線移動局405と通信を行っている。具体的には、無線基地局401が無線中継装置403の基地局側ユニット407と周波数Aで通信を行い、無線移動局405が無線中継装置403の移動局側ユニット409と周波数Bで通信を行っている。更に、移動局側ユニット409は、無線基地局411からの周波数Bの電波が届く位置であるとする。このような状況では、上述の第1期間における無線基地局411の送信波は、第1期間における無線中継装置403と無線移動局405との通信(具体的には、無線移動局405からの送信波)間に干渉をもたらす。このような干渉は、無線中継装置に届く電波の送信元である無線基地局が激しく変化する電車等の車両に搭載された無線中継装置において特に問題となる。車両に搭載された無線中継装置は、移動局側ユニットで使用している周波数と同一周波数の無線基地局に接近する可能性が高い。
また、このような干渉が生じているときは、無線基地局のサービスエリアと無線中継装置のサービスエリアが重なっていることがある。重なったエリア内に位置する無線移動局は、無線基地局からの電波と無線中継装置からの電波との双方を受信できることになる。このような場合、無線移動局は、電波の電界強度が強い通信経路を選択する。無線中継装置は、無線基地局の電波を中継するため、無線移動局に近い位置に存在することが多い。よって、無線中継装置からの電波強度は、無線移動局よりも強くなりやすい。そのため、無線移動局は、無線基地局と直接通信できるにも係わらず、無線中継装置を経由した通信を選択することがある。そして、無線中継装置を経由した通信を選択する結果、当該無線中継装置の経由に起因するデータの伝送遅れも発生することになる。
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、無線基地局と無線移動局との間の通信を実現する上で無線中継装置の必要性を判断し、不要であると判断した場合、無線中継装置のサービスを停止する無線中継装置及び無線通信方法を提供することにある。
上述した諸課題を解決すべく、第1の発明による無線中継装置は、
TDD方式を採用する無線基地局と無線移動局との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置であって、
前記無線基地局からデータを第1期間で受信し、前記無線基地局へデータを第2期間で送信する基地局側送受信部と、
前記無線移動局からデータを前記第1期間で受信し、前記無線移動局へデータを前記第2期間で送信する移動局側送受信部と、
前記第1期間に前記基地局側送受信部での受信品質値を取得し、取得した前記受信品質値が受信品質閾値以上の場合、前記移動局側送受信部の機能を無効にし、取得した前記受信品質値が前記受信品質閾値未満の場合、前記移動局側送受信部の機能を有効にする制御部と
を備える無線中継装置である。
TDD方式を採用する無線基地局と無線移動局との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置であって、
前記無線基地局からデータを第1期間で受信し、前記無線基地局へデータを第2期間で送信する基地局側送受信部と、
前記無線移動局からデータを前記第1期間で受信し、前記無線移動局へデータを前記第2期間で送信する移動局側送受信部と、
前記第1期間に前記基地局側送受信部での受信品質値を取得し、取得した前記受信品質値が受信品質閾値以上の場合、前記移動局側送受信部の機能を無効にし、取得した前記受信品質値が前記受信品質閾値未満の場合、前記移動局側送受信部の機能を有効にする制御部と
を備える無線中継装置である。
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
例えば、本発明の第1の発明を方法として実現させた無線中継装置の無線通信方法は、無線中継装置が、
前記無線基地局からデータを第1期間に受信するステップと、
前記無線移動局からデータを前記第1期間に受信するステップと、
前記無線基地局へデータを第2期間に送信するステップと、
前記無線移動局へデータを前記第2期間に送信するステップと、
前記第1期間に前記無線基地局に関する前記無線中継装置の受信品質値を取得するステップと、
取得された前記受信品質値が受信品質閾値以上の場合、前記無線中継装置が前記無線移動局と通信するための機能を無効にするステップと、
取得された受信品質値が前記受信品質閾値未満の場合、前記無線中継装置が前記無線移動局と通信するための機能を有効にするステップと
を含む無線通信方法である。
前記無線基地局からデータを第1期間に受信するステップと、
前記無線移動局からデータを前記第1期間に受信するステップと、
前記無線基地局へデータを第2期間に送信するステップと、
前記無線移動局へデータを前記第2期間に送信するステップと、
前記第1期間に前記無線基地局に関する前記無線中継装置の受信品質値を取得するステップと、
取得された前記受信品質値が受信品質閾値以上の場合、前記無線中継装置が前記無線移動局と通信するための機能を無効にするステップと、
取得された受信品質値が前記受信品質閾値未満の場合、前記無線中継装置が前記無線移動局と通信するための機能を有効にするステップと
を含む無線通信方法である。
上記のように構成された本発明に係る無線中継装置及び無線通信方法によれば、無線基地局から受信したデータに関する受信品質閾値に基づき無線基地局と無線移動局との間の通信を実現する上での無線中継装置の必要性が判断され、不要であると判断された場合、無線中継装置のサービス(無線中継装置と無線移動局との間の通信)は停止する。これにより、不要な無線中継装置に起因する電波の干渉の発生を防ぐことができる。
以下、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線ネットワーク構成図である。無線ネットワーク11は、無線基地局BS(Base Station)と、無線移動局MS(Mobile Station)と、無線中継装置111とから構成されている。無線ネットワーク11の通信方式がWiMAXである場合、無線ネットワーク11には、例えば時分割複信(TDD:Time Division Duplex)方式が採用される。無線中継装置111は、WiMAX等の無線通信方式において、無線基地局BSと無線移動局MSとの間で送受信されるデータを中継する。当該無線中継装置111により、無線移動局MSは、無線基地局BSのセル(通信可能エリア)の範囲外に位置していても、無線基地局BSとデータを送受信できる。
図2は、本発明の一実施形態に係る無線中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。無線中継装置111は、基地局側ユニット(ドナー部又はMS(Mobile Station)部)113と、移動局側ユニット(サービス部又はBS(Base Station)部)115とを備えている。無線中継装置111は、一体型、分離型又は車両型である。一体型の無線中継装置111は、一つの筐体内に基地局側ユニット113と移動局側ユニット115とを備えるものである。分離型又は車両型の無線中継装置111では、基地局側ユニット113と移動局側ユニット115とをそれぞれ独立して配置することが可能である。分離型又は車両型の基地局側ユニット113と移動局側ユニット115とは、同軸ケーブル等の信号ケーブルにより接続される。車両型の無線中継装置111は、移動車両への搭載を目的とするものであり、車両外に設置される基地局側ユニット113と、車両内に設置される移動局側ユニット115とにおいて異なる無線通信方式が採用されることがある。例えば、基地局側ユニット113には(WiFiよりも)移動に強いWiMAXが、移動局側ユニット115には(WiMAXよりも)通信速度の速いWiFiが採用される。
まず、基地局側ユニット113の機能ブロックについて説明する。基地局側ユニット113は、基地局側送受信部117と、基地局側記憶部119と、基地局側制御部121(請求項における制御部)とを備えている。
基地局側送受信部117は、アンテナを介して無線基地局BSとデータを送受信する。無線ネットワーク11に時分割複信方式が採用されている場合は、基地局側送受信部117は、例えば、無線基地局BSからデータをある第1期間で受信し、無線基地局BSへデータを第1期間に続く第2期間で送信する。そして、連続する第1期間と第2期間の繰り返しにより、基地局側送受信部117は、受信と送信を繰り返すことになる。
基地局側記憶部119は、基地局側ユニット113の受信品質閾値などの各種情報を記憶するものであり、ワークメモリなどとしても機能する。受信品質閾値は、無線中継装置111を介さずに無線基地局BSと無線移動局MSとが通信できる可能性が高いか否かという点に基づいて設定される。この受信品質閾値は、基地局側送受信部117で受信された無線基地局BSが送信した電波における、例えば、RSSI(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度)やCINR(Carrier to Interference and Noise Ratio:搬送波レベル対干渉雑音比)の値である。無線中継装置111を介さずに無線基地局BSと無線移動局MSとが通信できるためには、無線基地局BSからの電波が無線移動局MSまで直接届く必要がある。そこで、受信品質閾値に、電波が無線基地局BSから無線移動局MSまで届くことを保証する基地局側ユニット113の位置におけるRSSIの値が設定される。当該値は、移動距離に関する電波(データ)の電界強度の減衰率や無線基地局BS、無線中継装置111及び無線移動局MSの位置関係、周囲の環境(基地局側ユニット113と移動局側ユニット115との間の無線におけるパスロス(伝播損失)など)などを勘案して求めることができる。また、無線中継装置111を介さずに無線基地局BSと無線移動局MSとが通信できるためには、無線移動局MSに届いたデータが復調可能な品質を有している必要がある。そこで、受信品質閾値に、無線移動局MSでのデータの復調を保証する基地局側ユニット113の位置におけるCINRの値が設定される。当該値は、移動距離に関するデータの品質劣化率や無線基地局BS、無線中継装置111及び無線移動局MSの位置関係、周囲の環境などを勘案して求めることができる。なお、本実施形態では、基地局側ユニット113のみが、記憶部を有するが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、移動局側ユニット115のみが記憶部を有し、当該記憶部が、基地局側ユニット113及び移動局側ユニット115の各種情報を記憶することもできる。また、基地局側ユニット113及び移動局側ユニット115の双方が記憶部を有し、各々の記憶部が各々の情報を記憶することもできる。
基地局側制御部121は、基地局側ユニット113及び移動局側ユニット115の各機能ブロックをはじめとして基地局側ユニット113及び移動局側ユニット115の全体を制御及び管理する。ここで、基地局側制御部125は、CPU(中央処理装置)等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ(例えばDSP(デジタルシグナルプロセッサ))によって構成したりすることもできる。なお、本実施形態では、基地局側ユニット113のみが、制御部を有するが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、移動局側ユニット115のみが制御部を有し、当該制御部が、基地局側ユニット113及び移動局側ユニット115の全体を制御及び管理することができる。また、基地局側ユニット113及び移動局側ユニット115の双方が制御部を有し、各々の制御部が各々のユニットを制御及び管理することもできる。
基地局側制御部121についてより詳細に説明する。基地局側制御部121は、基地局側送受信部117が受信した電波から、当該電波に関する受信品質値を取得する。受信品質値とは、例えば、RSSIやCINRである。基地局側送受信部117が受信した電波のRSSIとは、基地局側送受信部117が受信する無線基地局BSからのデータ信号の電界強度のことである。RSSIの値が大きいほど受信品質(通信品質)は良い。また、基地局側送受信部117が受信した電波のCINRとは、無線基地局BSからのデータ信号が受ける干渉や雑音の影響の度合いを示すものである。CINRの値が大きいほど受信品質は良い。
基地局側制御部121は、取得した受信品質値を基地局側記憶部119に記憶されている受信品質閾値と比較し、受信品質値が受信品質閾値以上の場合、無線基地局BSと無線移動局MSとの間の通信を実現するために無線中継装置111を介す必要はないと判断する。そして、基地局側制御部121は、後述の移動局側送受信部123の機能を無効にする。これにより、無線中継装置111と無線移動局MSとの間の通信は不可能になり、無線中継装置111のサービスは停止されることになる。また、受信品質値が受信品質閾値未満の場合、無線基地局BSと無線移動局MSとの間の通信を実現するために無線中継装置111を介す必要があると判断する。そして、基地局側制御部121は、移動局側送受信部123の機能を有効にする。これにより、無線中継装置111と無線移動局MSとの間の通信は可能になり、無線中継装置111のサービスは維持又は再開されることになる。
続いて、移動局側ユニット115の機能ブロックについて説明する。移動局側ユニット115は、移動局側送受信部123と、移動局側表示部125とを備えている。
移動局側送受信部123は、アンテナを介して無線移動局MSとデータを送受信する。無線ネットワーク11に時分割複信方式が採用されている場合は、移動局側送受信部123は、例えば、無線移動局MSからデータをある第1期間で受信し、無線移動局MSへデータを第1期間に続く第2期間で送信する。そして、連続する第1期間と第2期間の繰り返しにより、移動局側送受信部123は、受信と送信を繰り返すことになる。移動局側送受信部123と基地局側送受信部117との送信タイミング及び受信タイミングが揃うことにより、無線中継装置111における相互干渉は抑制される。
移動局側表示部125は、基地局側制御部121により移動局側送受信部123の機能が有効又は無効になった旨を表示するもので、例えば、液晶表示パネルや有機EL表示パネル等を用いて構成される。これにより、ユーザは、当該表示により無線中継装置111を介して無線通信が行われているか否かを認識することができる。なお、本実施形態では、移動局側ユニット115のみが、表示部を有するが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、基地局側ユニット115のみが表示部を有し、当該表示部が、移動局側送受信部123の機能の有効又は無効を示す旨を表示することもできる。また、基地局側ユニット113及び移動局側ユニット115の双方が表示部を有し、各々の表示部が上記旨を表示することもできる。なお、移動局側送受信部123の機能の有効又は無効を示す旨の表示とは、液晶表示パネル等で構成された移動局側表示部125が「有効(無効)である」との文章を表示することに限定されるものではない。例えば、複数の色に対応する複数のLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)で構成された移動局側表示部125が、「有効」及び「無効」にそれぞれ対応する色のLEDを発光させることによりユーザに上記旨を通知することもできる。
続いて、無線中継装置111の必要性を決定する方法について、図3を参照して説明する。図3は、本発明の一実施形態に係る無線中継装置の処理を示すフローチャートである。
基地局側ユニット113は、データを送受信するために、未使用の伝送路を検出するためのキャリアセンスを定期的に行う。基地局側制御部121は、キャリアセンスにおいて基地局側送受信部117が受信した電波から受信品質値を取得する(ステップS101)。なお、図1では、無線基地局BSが1つのみ記されているが、無線基地局BSの数は1つに限定されるものではない点に留意すべきである。基地局側ユニット113が受信可能な電波を送信する無線基地局BSが複数存在する場合、基地局側ユニット113は、全ての無線基地局BSに関する基地局側受信品質値を取得することができる。また、キャリアセンスでは、基地局側制御部121は、基地局側受信品質値と共に無線基地局のIDの情報も受信することにより、基地局側受信品質値がどの無線基地局に関する値であるかを把握することができる。
そして、基地局側制御部121は、取得した受信品質値を基地局側記憶部119に記憶されている受信品質閾値と比較する(ステップS102)。受信品質値が受信品質閾値以上の場合(ステップS102のYes)、基地局側制御部121は移動局側送受信部123の機能を無効にする(ステップS103)。これにより、無線基地局BSと無線移動局MSとが、無線中継装置111を介さずに通信を行うことになる。
その後、基地局側制御部121は、移動局側表示部125に移動局側送受信部123の機能が無効である旨を表示させる(ステップS104)。
ステップS102において、受信品質値が受信品質閾値未満の場合(ステップS102のNo)、基地局側制御部121は移動局側送受信部123の機能を有効にする(ステップS105)。これにより、無線基地局BSと無線移動局MSとが、無線中継装置111を介して通信を行うことになる。
その後、基地局側制御部121は、移動局側表示部125に移動局側送受信部123の機能が有効である旨を表示させる(ステップS106)。
このように本実施形態では、無線中継装置111の基地局側制御部121は、基地局側送受信部117での受信品質値を取得し、取得した受信品質値が受信品質閾値以上の場合、移動局側送受信部123の機能を無効にし、取得した受信品質値が受信品質閾値未満の場合、移動局側送受信部123の機能を有効にする。受信品質閾値は、無線中継装置111を介さずに無線基地局BSと無線移動局MSとが通信できる可能性が高いか否かという点に基づいて設定されるものであるため、取得した受信品質値が受信品質閾値以上の場合は、無線中継装置111を介さずに無線基地局BSと無線移動局MSとが通信できる可能性は高い。このような状況では、無線中継装置111のサービスは停止される。これにより、無線基地局BSと無線移動局MSとが直接通信できるにも係わらず、無線中継装置111が使用されることを避けることができる。よって、不要な無線中継装置111に起因する電波の干渉の発生を防ぐことができる。また、不要な無線中継装置111が使用されないため、当該無線中継装置111に起因するデータの伝送遅れが発生することもない。更に、無線中継装置111が使用される場合、無線基地局BSと基地局側ユニット113との間で使用される周波数と、無線移動局MSと移動局側ユニット115との間で使用される周波数とには、干渉の発生を抑えるために、一般的に異なる周波数が割り当てられる。本実施形態では、無線中継装置111の使用が抑えられるため、無線リソース(無線チャネル)を確保することができる(無線リソースの無駄遣いを防止できる)。
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
上述の本発明の実施形態の説明において、例えば、受信品質閾値「以上」または受信品質閾値「未満」のような表現の技術的思想が意味する内容は必ずしも厳密な意味ではなく、無線中継装置の仕様に応じて、基準となる値を含む場合又は含まない場合の意味を包含するものとする。例えば、受信品質閾値「以上」とは、受信品質が受信品質閾値に達した場合のみならず、受信品質閾値を超えた場合も含意し得るものとする。また、例えば受信品質閾値「未満」とは、受信品質値が受信品質閾値を下回った場合のみならず、受信品質閾値に達した場合、つまり受信品質閾値以下になった場合も含意し得るものとする。
11 無線ネットワーク
111 無線中継装置
113 基地局側ユニット
115 移動局側ユニット
117 基地局側送受信部
119 基地局側記憶部
121 基地局側制御部
123 移動局側送受信部
125 移動局側表示部
BS 無線基地局
MS 無線移動局
111 無線中継装置
113 基地局側ユニット
115 移動局側ユニット
117 基地局側送受信部
119 基地局側記憶部
121 基地局側制御部
123 移動局側送受信部
125 移動局側表示部
BS 無線基地局
MS 無線移動局
Claims (2)
- TDD方式を採用する無線基地局と無線移動局との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置であって、
前記無線基地局からデータを第1期間で受信し、前記無線基地局へデータを第2期間で送信する基地局側送受信部と、
前記無線移動局からデータを前記第1期間で受信し、前記無線移動局へデータを前記第2期間で送信する移動局側送受信部と、
前記第1期間に前記基地局側送受信部での受信品質値を取得し、取得した前記受信品質値が受信品質閾値以上の場合、前記移動局側送受信部の機能を無効にし、取得した前記受信品質値が前記受信品質閾値未満の場合、前記移動局側送受信部の機能を有効にする制御部と
を備える無線中継装置。 - TDD方式を採用する無線基地局と無線移動局との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置の無線通信方法であって、前記無線中継装置が、
前記無線基地局からデータを第1期間に受信するステップと、
前記無線移動局からデータを前記第1期間に受信するステップと、
前記無線基地局へデータを第2期間に送信するステップと、
前記無線移動局へデータを前記第2期間に送信するステップと、
前記第1期間に前記無線基地局に関する前記無線中継装置の受信品質値を取得するステップと、
取得された前記受信品質値が受信品質閾値以上の場合、前記無線中継装置が前記無線移動局と通信するための機能を無効にするステップと、
取得された受信品質値が前記受信品質閾値未満の場合、前記無線中継装置が前記無線移動局と通信するための機能を有効にするステップと
を含む無線通信方法。
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Cited By (2)
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JP2018026617A (ja) * | 2016-08-08 | 2018-02-15 | ソフトバンク株式会社 | 中継装置および移動体通信システム |
JP7474648B2 (ja) | 2020-06-26 | 2024-04-25 | 京セラ株式会社 | 中継装置及びその制御方法 |
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JP7474648B2 (ja) | 2020-06-26 | 2024-04-25 | 京セラ株式会社 | 中継装置及びその制御方法 |
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