JP2018050262A - 無線中継装置、端末装置、及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線リソースを効率的に使用する無線中継装置、端末装置、及び無線中継方法を提供する。【解決手段】端末装置及び基地局装置と、少なくとも１つのキャリアで無線通信する無線中継装置であって、前記基地局装置と前記無線中継装置間の通信に関する第１の通信情報を取得する取得部と、前記第１の通信情報に基づき、前記無線中継装置と前記端末装置間のキャリア数を決定する決定部とを有する。【選択図】図６

Description

本発明は、無線中継装置、端末装置、及び無線通信方法に関する。

近年、多くのスマートフォンやタブレット端末などの端末装置が無線中継機能を有する。無線中継機能は、無線通信システムにおいて、基地局装置と端末装置との間の無線通信を中継する機能である。例えば、基地局装置の通信エリアの端に、無線中継機能を有する装置（以降、無線中継装置と呼ぶ）を配置することで、端末装置が通信可能なエリアが拡張される。

無線中継機能には、第１に、ワイファイ（Wi-Fi: Wireless Fidelity）通信によるテザリング機能がある。この場合、端末装置が無線中継装置とワイファイで無線接続し、無線中継装置はＬＴＥ（Long Term Evolution）、又はＬＴＥ−Ａ（LTE-Advance）などの公衆通信網で基地局装置と接続することで、端末装置の無線通信を中継する。

また、無線中継機能には、第２に、Ｄ２Ｄ（Device to Device）接続による中継機能がある。この場合、端末装置が公衆通信網と同じＬＴＥ又はＬＴＥ−Ａで無線中継装置とＤ２Ｄ接続することで、無線中継装置は端末装置の無線通信を中継する。

いずれの無線中継機能についても、予め決められた複数の周波数帯域の無線リソースを端末装置と無線中継装置間の通信に使用することで、高速に通信する。

無線中継機能に関する技術は、以下の特許文献１及び２に記載されている。

特開２０１４−１０７７８３号公報 特開２０１５−１９８４４６号公報

しかし、無線中継装置と端末装置間の複数の周波数帯域の無線リソースは、効率的に使用されない場合がある。例えば、基地局装置と無線中継装置間で少量のデータを送受信するとき、データ送信に必要である以上の周波数帯域の無線リソースを使用し、無線リソースが有効活用されない場合がある。また、例えば、基地局装置と無線中継装置間で多量のデータを送受信するとき、通信に使用する無線リソースが少ないため、多量のデータを遅滞なく送受信することができない場合がある。

そこで、一開示は、無線リソースを効率的に使用する無線中継装置、端末装置、及び無線中継方法を提供することにある。

１つの側面では、端末装置及び基地局装置と、少なくとも１つのキャリアで無線通信する無線中継装置であって、前記基地局装置と前記無線中継装置間の通信に関する第１の通信情報を取得する取得部と、前記第１の通信情報に基づき、前記無線中継装置と前記端末装置間のキャリア数を決定する決定部とを有する。

一開示は、無線リソースを効率的に使用する。

図１は、通信システム１０の構成例を示す図である。 図２は、通信システム１０における端末装置１００と無線中継装置３００がＤ２Ｄ通信をする場合の中継処理のシーケンスの例を示す図である。 図３は、無線中継装置３００の構成例を示す図である。 図４は、端末装置１００の構成例を示す図である。 図５は、基地局装置２００の構成例を示す図である。 図６は、通信システム１０におけるキャリア数変更処理のシーケンスの例を示す図である。 図７は、通信情報取得処理Ｓ２０４の処理フローチャートの例を示す図である。 図８は、キャリア決定処理Ｓ２０５の処理フローチャートの例を示す図である。 図９は、キャリア数を増加させる場合の例を示す図である。 図１０は、キャリア数ごとの通信速度の実測、及び推定値の例を示した図である。 図１１は、キャリア数を減少させる場合の例を示す図である。 図１２は、キャリア数ごとの通信速度の実測、及び推定値の例を示した図である。 図１３は、第２の実施の形態における通信情報取得処理Ｓ２０４の処理フローチャートの例を示す図である。 図１４は、第２の実施の形態におけるキャリア決定処理Ｓ２０５の処理フローチャートの例を示す図である。 図１５は、指標判定処理の処理フローチャートの例を示す図である。 図１６は、上り下りの通信速度の例を示す図である。 図１７は、無線中継装置３００の上り下りバッファの制御の例を示す図である。 図１８は、第３の実施の形態における通信情報取得処理Ｓ２０４の処理フローチャートの例を示す図である。 図１９は、第３の実施の形態におけるキャリア決定処理Ｓ２０５の処理フローチャートの例を示す図である。 図２０は、下りのデータ滞留割合が下り閾値以上であり、上りのデータ滞留割合が上り閾値より小さい場合の例を示す図である。 図２１は、下りのデータ滞留割合が下り閾値より小さく、上りのデータ滞留割合が上り閾値以上である場合の例を示す図である。 図２２は、下りのデータ滞留割合が下り閾値以上であり、上りのデータ滞留割合が上り閾値以上である場合の例を示す図である。 図２３は、キャリア決定処理Ｓ２０５の処理フローチャートの例を示す図である。

［第１の実施の形態］
＜通信システムの構成例＞
図１は、通信システム１０の構成例を示す図である。通信システム１０は、端末装置１００、基地局装置２００、無線中継装置３００、及び外部ネットワーク４００を有する。端末装置１００及び無線中継装置３００は、例えば、タブレット端末やスマートフォンなどの移動体通信装置である。また、基地局装置２００は、例えば、通信システム１０の管理者により、定位置に固定される。

端末装置１００と無線中継装置３００、及び基地局装置２００と無線中継装置３００は、それぞれ無線接続する。基地局装置２００と無線中継装置３００間の通信Ｃ２は、例えば、ＬＴＥなどの規格に準じた無線通信である。また、無線中継装置３００と端末装置１００間の通信Ｃ１は、例えば、基地局装置を介さずにＬＴＥなどの通信規格に準じた通信を行うＤ２Ｄ通信や、ワイファイなどのローカルエリアネットワークでもよい。

また、基地局装置２００は、例えば、ゲートウェイや基地局制御装置を介して、外部ネットワーク４００と接続する。エリアＡ２００は基地局装置２００と無線通信が可能な通信エリアであり、エリアＡ３００は無線中継装置３００と無線通信が可能な通信エリアである。

通信システム１０において、端末装置１００は、例えば、外部ネットワーク４００とデータ通信を行うとき、基地局装置２００と直接無線接続せず、無線中継装置３００と無線接続する。そして、端末装置１００は、無線中継装置３００を介して基地局装置２００と通信し、外部ネットワーク４００とのデータ通信を実現する。こうすることで、図１に示すように、基地局装置２００の通信エリアＡ２００の範囲外に存在する端末装置１００であっても、無線中継装置３００を中継させることで、端末装置１００と基地局装置２００の通信が可能となる。

図２は、通信システム１０における端末装置１００と無線中継装置３００がＤ２Ｄ通信をする場合の中継処理のシーケンスの例を示す図である。基地局装置２００の通信エリアＡ２００内に位置する無線中継装置３００は、基地局装置２００と無線を介して通信中（Ｓ１０１）である。なお、基地局装置２００と無線中継装置３００の間の通信で使用する無線リソースは、基地局装置２００が決定する。基地局装置２００は、通信エリアＡ２００内に位置する端末装置１００以外の端末装置や、無線中継装置３００以外の無線中継装置とも無線接続する場合がある。基地局装置２００は、例えば、無線接続する無線中継装置３００以外の装置に割り当てた無線リソースや、基地局装置２００の周辺の電波の干渉度合いに基づき、無線中継装置３００との通信に使用する無線リソースを決定する。

無線中継装置３００は、端末装置１００と基地局装置２００との通信の中継処理を開始する中継開始契機が発生しているかどうかを監視する（Ｓ１０２）。中継開始契機は、例えば、無線中継装置３００が無線中継装置３００のユーザや通信システム１０のシステム管理者に操作されることによる、中継処理プログラムの起動である。また、中継開始契機は、無線中継装置３００が、通信エリアＡ２００のエリア端に位置すること、又は移動したことであってもよい。無線中継装置３００は、例えば、基地局装置２００が送信する電波の受信電力を測定し、測定した受信電力が所定値以下の場合、通信エリアＡ２００のエリア端に位置することを検出する。

無線中継装置３００は、中継開始契機を検出すると（Ｓ１０２のＹｅｓ）、中継処理を開始する（Ｓ１０３）。中継処理において、無線中継装置３００は、周囲の端末装置に対して疑似的に基地局装置として動作する。無線中継装置３００は、所定の周波数帯域で報知情報を送信する（Ｓ１０４）。報知情報は、例えば、無線中継装置３００の識別子を含む。また、報知情報は、例えば、Ｄ２ＤにおけるＳＳＳ（Sidelink Synchronization Signals）などの同期用の信号や、ＰＳＢＣＨ（Physical Sidelink Broadcast Channel）などのブロードキャストで送信されるメッセージである。

端末装置１００は、所定の周波数を探索し、報知情報を受信すると（Ｓ１０４）、無線中継装置３００を検出する（Ｓ１０５）。そして、端末装置１００と無線中継装置３００との間で接続処理を行い（Ｓ１０６）、通信中となる（Ｓ１０７）。

無線中継装置３００は、中継処理として、端末装置１００に送信するパケットＰ１を基地局装置２００から受信すると（Ｓ１０８）、端末装置１００に受信したパケットＰ１を送信する（Ｓ１０９）。また、端末装置１００は、中継処理として、基地局装置２００に送信するパケットＰ２を端末装置１００から受信すると（Ｓ１１０）、基地局装置２００に受信したパケットＰ２を送信する（Ｓ１１１）。

このように、無線中継装置３００は、端末装置１００と基地局装置２００の間の通信を中継する。そして、無線中継装置３００は、例えば定期的に、無線中継装置３００と端末装置１００との通信に使用する周波数帯域幅を変更する。周波数帯域幅は、例えば、キャリア数を増加させることで大きくなり、キャリア数を減少させることで小さくなる。キャリアとは、単位時間あたりに所定の周波数帯域幅を有する無線リソースであり、例えば、ＬＴＥにおけるリソースブロックである。無線中継装置３００は、基地局装置２００と無線中継装置３００間、及び無線中継装置３００と端末装置１００間の通信に関する通信情報に基づいて、変更するキャリア数を決定する。

次に、第１の実施の形態における、無線中継装置３００のキャリア数の決定について説明する。第１の実施の形態では、無線中継装置３００は、端末装置１００及び基地局装置２００と、１又は複数のキャリアで無線通信し、端末装置１００と基地局装置２００間の無線通信を中継する。また、無線中継装置３００は、基地局装置２００と無線中継装置３００間、及び無線中継装置３００と端末装置１００間の通信に関する通信情報を取得する取得部と、通信情報に基づき、無線中継装置３００と端末装置１００間のキャリア数を決定する決定部とを有する。

なお、無線中継装置３００は、基地局装置２００と無線中継装置３００間における通信情報に基づいて無線中継装置３００と端末装置１００間のキャリア数を決定してもよい。

＜無線中継装置の構成例＞
図３は、無線中継装置３００の構成例を示す図である。無線中継装置３００は、例えば、無線中継機能を有するマートホンやタブレット端末である。無線中継装置３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１０、ストレージ３２０、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などのメモリ３３０、ＲＦ（Radio Frequency）回路３４０−１〜ｎ、ＲＦ回路３４１−１〜ｍ、アンテナ３５０、及びアンテナ３５１を有する。

ストレージ３２０は、プログラムやデータを記憶するフラッシュメモリやＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置である。ストレージ３２０は、基地局側通信プログラム３２１、無線中継プログラム３２２、及び通信情報テーブル３２３を記憶する。

通信情報テーブル３２３は、通信情報を記憶するテーブルである。通信情報テーブル３２３に記憶される情報要素は、例えば、基地局装置２００と無線中継装置３００間の通信量（第１通信量）、及び無線中継装置３００と端末装置１００間の通信量（第２通信量）である。通信量は、例えば、無線中継装置３００が有するデータ送信用のバッファや、通信速度である。通信情報テーブル３２３は、無線中継装置３００が、通信情報を取得するごとに更新される。

メモリ３３０は、ストレージ３２０に記憶されているプログラムをロードする領域である。また、メモリ３３０は、プログラムがデータを記憶する領域としても使用される。

ＲＦ回路３４０−１〜ｎ、及びＲＦ回路３４１−１〜ｍは、電波の送受信を実現する装置である。ＲＦ回路３４０−１〜ｎは、アンテナ３５０を介して、例えば、端末装置１００と電波の送受信を行う。ＲＦ回路３４１−１〜ｍは、アンテナ３５１を介して、例えば、基地局装置２００と電波の送受信を行う。

無線中継装置３００におけるＲＦ回路３４０は、例えば、１つのＲＦ回路につき、１つのキャリアを送受信することができる。無線中継装置３００は、端末装置１００との通信に使用するキャリア数に応じた数のＲＦ回路を通電させる。無線中継装置３００において、通信に使用するキャリア数が多い程、多くのＲＦを通電させるため、キャリア数が多い程、消費電力が大きくなる。

ＣＰＵ３１０は、ストレージ３２０に記憶されているプログラムを、メモリ３３０にロードし、ロードしたプログラムを実行し、各処理を実現するプロセッサである。

また、ＣＰＵ３１０は、基地局側通信プログラム３２１を実行することで、基地局側通信処理を行う。基地局側通信処理は、無線中継装置３００が、基地局装置２００と無線通信を行う処理である。基地局側通信処理は、無線接続可能な基地局装置２００を探索し、検出した基地局装置２００と無線接続し、パケットの送受信を行う処理である。ＣＰＵ３１０は、基地局側無線接続モジュール３２１１を実行することで、無線接続可能な基地局装置２００を探索し、検出した基地局装置２００と無線接続する処理を行う。また、ＣＰＵ３１０は、基地局側パケット送受信モジュール３２１２を実行することで、無線接続した基地局装置２００とパケットの送受信処理を行う。

また、ＣＰＵ３１０は、無線中継プログラム３２２を実行することで、無線中継処理を行う。無線中継処理は、無線中継装置３００が、端末装置１００と無線接続し、基地局装置２００と端末装置１００との間で送受信するパケットを中継する処理である。また、無線中継処理は、端末装置１００との通信で使用するキャリア数を変更する契機を検出すると、通信情報を取得し、変更するキャリア数を決定し、決定したキャリア数で通信するよう端末装置１００を制御する処理である。

ＣＰＵ３１０は、通信情報取得モジュール３２２１を実行することで、取得部を構築し、取得部として通信情報取得処理を行う。通信情報取得処理は、通信情報を取得する処理である。通信情報は、基地局装置２００と無線中継装置３００間の通信量、及び無線中継装置３００と端末装置１００間の通信量を含む情報である。通信量は、例えば、無線通信における通信速度である。

また、ＣＰＵ３１０は、端末側キャリア決定モジュール３２２２を実行することで、決定部を構築し、決定部として端末側キャリア決定処理を行う。端末側キャリア決定処理は、無線中継装置３００と端末装置１００との通信に使用するキャリアの周波数帯域や、使用するキャリア数を決定する処理である。ＣＰＵ３１０は、端末側キャリア決定処理において、例えば、端末装置１００との無線接続時は、使用するキャリアの周波数帯域及びキャリア数を決定し、キャリア数変更契機には、変更するキャリア数を決定する。

また、ＣＰＵ３１０は、端末側無線接続モジュール３２２３を実行することで、制御部を構築し、制御部として端末側無線接続処理を行う。端末側無線接続処理は、無線中継装置が決定した周波数帯域及びキャリア数で、端末装置１００と無線接続する機能である。ＣＰＵ３１０は、端末側無線接続処理において、例えば、端末装置１００に決定した周波数帯域及びキャリア数で無線接続するよう指示するメッセージを送信する。

また、ＣＰＵ３１０は、端末側パケット送受信モジュール３２２４を実行することで、端末側パケット送受信処理を行う。端末側パケット送受信処理は、端末装置１００と無線中継装置３００との間でパケットを送受信する処理である。なお、無線中継装置３００は、端末側パケット送受信処理を、前述した基地局側パケット送受信処理と連動して行うことで、基地局装置２００と端末装置１００との間で送受信されるパケットを中継する。

＜端末装置の構成例＞
図４は、端末装置１００の構成例を示す図である。端末装置１００は、例えば、スマートフォンやタブレット端末であり、ＣＰＵ１１０、ストレージ１２０、ＤＲＡＭなどのメモリ１３０、ＲＦ回路１４０−１〜ｘ、及びアンテナ１５０を有する。

ＣＰＵ１１０、ストレージ１２０、メモリ１３０、ＲＦ回路１４０−１〜ｘ、及びアンテナ１５０は、それぞれ、図３のＣＰＵ３１０、ストレージ３２０、メモリ３３０、ＲＦ回路３４０−１〜ｎ、及びアンテナ３５０と同様の装置である。

但し、ストレージ１２０は、通信プログラム１２１を記憶する。

ＣＰＵ１１０は、通信プログラム１２１を実行することで、受信部及無線制御部を構築し、受信部又は無線制御部として通信処理を行う。通信処理は、無線中継装置３００又は基地局装置２００と通信する処理である。通信プログラム１２１は、例えば、無線中継装置３００が有する基地局側通信プログラム３２１と同一である。同様に、無線接続モジュール１２１１は、基地局側無線接続モジュール３２１１と、パケット送受信モジュール１２１２は、基地局側パケット送受信モジュール３２１２と同一である。すなわち、端末装置１００と無線中継装置３００との間の無線通信は、無線中継装置３００と基地局装置２００との間の無線通信と同様である。

＜基地局装置の構成例＞
図５は、基地局装置２００の構成例を示す図である。基地局装置２００は、ＣＰＵ２１０、ストレージ２２０、メモリ２３０、ＲＦ回路２４０、アンテナ２５０、及びＮＩＣ（Network Interface Card）２６０を有する。

ＣＰＵ２１０、ストレージ２２０、メモリ２３０、ＲＦ回路２４０、アンテナ２５０は、それぞれ、図３のＣＰＵ３１０、ストレージ３２０、メモリ３３０、ＲＦ回路３４０−１〜ｎ、及びアンテナ３５０と同様の装置である。

但し、ストレージ２２０は、通信プログラム２２１を記憶する。

ＮＩＣ２６０は、外部ネットワーク４００と接続し、通信を行う装置である。ＮＩＣ２６０は、例えば、異なるネットワーク同士の通信を中継するゲートウェイ装置、複数の基地局装置を制御する基地局制御、及びスイッチやハブなどと、光ケーブルなどの有線で接続する。

ＣＰＵ２１０は、通信プログラム２２１を実行することで、通信処理を行う。通信処理は、無線中継装置３００又は端末装置１００と通信する処理である。

ＣＰＵ２１０は、キャリア決定モジュール２２１１を実行することで、キャリア決定処理を行う。キャリア決定処理は、通信エリアＡ２００内の複数の端末装置や無線中継装置との無線通信に使用するキャリアの周波数帯域及びキャリア数を決定する処理である。基地局装置２００は、例えば、無線中継装置３００以外の装置に割り当てたキャリア以外のキャリアで、干渉度合いが低いキャリアを探索し、無線中継装置３００の有する無線通信の能力に基づき、キャリアを決定する。

ＣＰＵ２１０は、無線接続モジュール２２１２を実行することで、無線接続処理を行う。無線接続処理は、通信エリアＡ２００内の端末装置や無線中継装置３００と無線接続する処理であり、無線中継装置３００の端末側無線接続処理と同様である。

ＣＰＵ２１０は、パケット送受信モジュール２２１３を実行することで、パケット送受信処理を行う。パケット送受信処理は、通信エリアＡ２００内の端末装置や無線中継装置３００とパケットを送受信する処理であり、無線中継装置３００の端末側パケット送受信処理と同様である。

＜キャリア数変更処理＞
図６は、通信システム１０におけるキャリア数変更処理のシーケンスの例を示す図である。基地局装置２００と無線中継装置３００、及び無線中継装置３００と端末装置１００は、それぞれ通信中である（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。

無線中継装置３００は、キャリア数変更契機が発生するまで、キャリア数変更契機を監視する（Ｓ２０３のＮｏ）。キャリア数変更契機は、例えば、１分間隔など定期的に発生する。無線中継装置３００は、例えば、インターバルタイマを発行し、インターバルタイマのタイムアウトを、キャリア数変更契機として検出する。

無線中継装置３００は、キャリア変更契機が発生したことを検出すると（Ｓ２０３のＹｅｓ）、通信情報取得処理を行う（Ｓ２０４）。

図７は、通信情報取得処理Ｓ２０４の処理フローチャートの例を示す図である。無線中継装置３００は、単位時間内に端末装置１００に送信したデータ量から、端末装置１００との通信速度を算出する（Ｓ２０４１）。算出する端末装置１００との通信速度（第２通信速度）は、例えば、下り（基地局装置２００から端末装置１００への方向）の通信速度であり、以降、通信速度ＶＲＭ（Velocity Relay station to Mobile station）と呼ぶ。また、単位時間内に端末装置１００に送信したデータ量は、例えば、無線中継装置３００により、内部メモリに記憶される。

無線中継装置３００は、単位時間内に基地局装置２００から受信したデータ量から、基地局装置との通信速度を算出する（Ｓ２０４２）。算出する基地局装置２００との通信速度（第１通信速度）は、例えば、下りの通信速度であり、以降、通信速度ＶＢＲ（Velocity Base station to Relay station）と呼ぶ。また、単位時間内に基地局装置２００から受信したデータ量は、端末装置１００に送信したデータ量と同様に、例えば、無線中継装置３００により、内部メモリに記憶される。

そして、無線中継装置３００は、算出した通信速度ＶＲＭ、及び通信速度ＶＢＲを、通信情報テーブル３２３に記憶する（Ｓ２０４３）。

図７における通信情報取得処理Ｓ２０４で取得する通信情報は、基地局装置２００と無線中継装置３００間、及び無線中継装置３００と端末装置１００間の、下りの通信速度である。通信情報取得処理で取得した通信情報は、以降のキャリア決定処理において指標として用いる。なお、キャリア決定処理における指標は、上り（端末装置１００から基地局装置２００への方向）の通信速度であってもよい。キャリア決定処理における指標を上りの通信速度とする場合、通信情報取得処理で取得する通信情報（第１及び第２通信速度）は、上りの通信速度を取得する。

図６に戻り、無線中継装置３００は、キャリア決定処理を行う（Ｓ２０５）。

図８は、キャリア決定処理Ｓ２０５の処理フローチャートの例を示す図である。無線中継装置３００は、取得した通信情報から、通信速度ＶＢＲと通信速度ＶＲＭとの速度差分を算出する（Ｓ２０５１）。速度差分は、例えば、通信速度ＶＢＲから通信速度ＶＲＭを減ずることで算出される。

また、無線中継装置３００は、通信速度ＶＲＭに基づき、１キャリアあたりの通信速度を算出する（Ｓ２０５２）。無線中継装置３００は、実測した通信速度ＶＲＭを、無線中継装置３００と端末装置１００間の通信に使用しているキャリア数で割った数値を、１キャリアあたりの通信速度であるとみなす。

そして、無線中継装置３００は、速度差分の絶対値が所定値以上かを判定する（Ｓ２０５３）。無線中継装置３００は、速度差分の絶対値が所定値より小さい場合（Ｓ２０５３のＮｏ）、通信速度ＶＢＲと通信速度ＶＲＭの差が、キャリアを増減させなくてよい程度に小さいと判定し、キャリア数の変更なしと決定する（Ｓ２０５４）。所定値は、例えば、計算処理Ｓ２０５２で算出した、１キャリアあたりの通信速度である。また、所定値は、例えば、あらかじめメモリに記憶しておいた、１キャリアあたりの通信速度の理論値であってもよい。

そして、無線中継装置３００は、速度差分の絶対値が所定値以上の場合（Ｓ２０５３のＹｅｓ）、端末装置１００間のキャリア数を増減させる処理を行う。

次に、無線中継装置３００は、通信速度ＶＢＲのほうが通信速度ＶＲＭより速いかどうかを判定する（Ｓ２０５５）。以下、通信速度ＶＢＲが通信速度ＶＲＭより速い場合（通信速度ＶＢＲ＞通信速度ＶＲＭ）と、通信速度ＶＢＲが通信速度ＶＲＭ以下の場合（通信速度ＶＢＲ≦通信速度ＶＲ）、それぞれについて説明する。

＜１．通信速度ＶＢＲが通信速度ＶＲＭより速い場合（通信速度ＶＢＲ＞通信速度ＶＲＭ）＞
無線中継装置３００は、通信速度ＶＢＲのほうが速い場合（Ｓ２０５５のＹｅｓ）、通信速度差分と１キャリアあたりの通信速度に基づき、増加させるキャリア数を算出する（Ｓ２０５６）。無線中継装置３００は、端末装置１００間のキャリア数を増加させることで、通信速度ＶＢＲと通信速度ＶＲＭが等しくなるようにする。すなわち、通信速度ＶＢＲから通信速度ＶＲＭを減じた通信速度差分を、１キャリアあたりの通信速度で除した商を、キャリア増加数とする。しかし、ほとんどの場合、通信速度差分が１キャリアあたりの通信速度の整数倍とならないため、上述した除算の商が小数点を含む数値となる。そこで、商の小数点以下の扱いについて、無線中継装置３００は、通信速度ＶＢＲが通信速度ＶＲＭより遅いという条件（以下、第１条件）、又は通信速度ＶＢＲが通信速度ＶＲＭより速いという条件（以下、第２条件）を加え、キャリア増加数を決定する。

＜１．１ 条件１を満たす場合＞
条件１（通信速度ＶＢＲ＜通信速度ＶＲＭ）を設ける理由は、例えば、通信速度ＶＲＭを速くすることで、無線中継装置３００から端末装置１００への下りデータが滞留し、バッファオーバーフローの発生により下りデータが破棄されることを防ぐためである。

この場合、無線中継装置３００は、条件１を満たす最小のキャリア増加数を、キャリア増加数と決定する（Ｓ２０５６）。すなわち、無線中継装置３００は、通信速度差分を１キャリアあたりの通信速度で除した商の小数点以下を切り上げた数値を、キャリア増加数とする。

＜１．２ 条件２を満たす場合＞
条件２（通信速度ＶＢＲ＞通信速度ＶＲＭ）を設ける理由は、例えば、無線リソースが不足しており、データ破棄の発生の防止よりも無駄な無線リソースを使用しないことを優先するためである。

この場合、無線中継装置３００は、条件２を満たす最大のキャリア増加数を、キャリア増加数と決定する（Ｓ２０５６）。すなわち、無線中継装置３００は、通信速度差分を１キャリアあたりの通信速度で除した商の小数点以下を切り捨てた数値を、キャリア増加数とする。条件２を満たす場合、条件１を満たす場合を比較して、小数点以下を切り捨てるため、増加キャリア数が１少なくなり、使用する無線リソースを削減できる。

＜２．通信速度ＶＢＲが通信速度ＶＲＭ以下場合（通信速度ＶＢＲ≦通信速度ＶＲＭ）＞
無線中継装置３００は、通信速度ＶＢＲが通信速度ＶＲＭより遅い場合（Ｓ２０５５のＮｏ）、通信速度差分と１キャリアあたりの通信速度に基づき、減少させるキャリア数を算出する（Ｓ２０５８）。無線中継装置３００は、端末装置１００間のキャリア数を減少させることで、通信速度ＶＢＲと通信速度ＶＲＭが等しくなるようにする。

通信速度差分が１キャリアあたりの通信速度の整数倍でない場合、通信速度ＶＢＲが通信速度ＶＲＭより速い場合と同様、以下の条件１又は条件２を満たすようにキャリア減少数を決定する。

＜２．１ 条件１を満たす場合＞
この場合、無線中継装置３００は、条件１を満たす最大のキャリア減少数を、キャリア減少数と決定する（Ｓ２０５８）。すなわち、無線中継装置３００は、通信速度差分を１キャリアあたりの通信速度で除した商の少数点以下を切り捨てた数値を、キャリア減少数とする。

＜２．２ 条件２を満たす場合＞
この場合、無線中継装置３００は、条件２を満たす最小のキャリア減少数を、キャリア減少数と決定する（Ｓ２０５８）。すなわち、無線中継装置３００は、通信速度差分を１キャリアあたりの通信速度で除した商の小数点以下を切り上げた数値を、キャリア減少数とする。条件２を満たす場合、条件１を満たす場合を比較して、小数点以下を切り上げるため、減少キャリア数が１多くなり、使用する無線リソースを削減できる。

上述したように、無線中継装置３００は、キャリア増加数又はキャリア減少数を決定し（Ｓ２０５６、Ｓ２０５８）、現在のキャリア数に増加させるキャリア数を加えた数（Ｓ２０５７）、又は現在のキャリア数から減少させるキャリア数を減じた数（Ｓ２０５９）を、キャリア数と決定する。

図９は、キャリア数を増加させる場合の例を示す図である。図９の例では、基地局装置２００との通信速度（通信速度ＶＢＲ）は５０Ｍｂｐｓ（Mega bit per second）で、端末装置１００との通信速度（通信速度ＶＲＭ）は２４Ｍｐｂｓである。以下、図９の例について、図８の処理フローチャートを用いて説明する。

無線中継装置３００は、通信速度ＶＢＲから通信速度ＶＲＭを減じ、速度差分２６Ｍｂｐｓを算出する（Ｓ２０５１）。無線中継装置３００は、通信速度ＶＲＭに基づき、１キャリアあたりの通信速度を算出する（Ｓ２０５２）。図９によると現在のキャリア数は１であり、通信速度ＶＲＭは２４Ｍｂｐｓであるので、無線中継装置３００は、１キャリアあたりの通信速度２４Ｍｂｐｓを算出する。そして、無線中継装置３００は、速度差分の絶対値２６Ｍｂｐｓが所定値（ここでは１キャリアあたりの通信速度である２４Ｍｂｐｓとする）以上であると判定する（Ｓ２０５３のＹｅｓ）。

無線中継装置３００は、通信速度ＶＢＲ（５０Ｍｂｐｓ）のほうが通信速度ＶＲＭ（２４Ｍｂｐｓ）より速いため（Ｓ２０５５のＹｅｓ）、速度差分と１キャリアあたりの通信速度２４Ｍｂｐｓに基づき、増加させるキャリア数を算出する（Ｓ２０５６）。

図１０は、キャリア数ごとの通信速度の実測、及び推定値の例を示した図である。図１０において、無線中継装置３００は、算出した１キャリアあたりの通信速度２４Ｍｂｐｓから、例えば、２キャリア増加させると４８Ｍｂｐｓ増加し、３キャリア増加さえると７２Ｍｂｐｓ増加すると推定する。

無線中継装置３００は、キャリア数を増加せることで通信速度ＶＲＭが通信速度ＶＢＲより速くなる範囲での、最小のキャリア数を、増加させるキャリア数とする。すなわち、無線中継装置３００は、速度差分を超える最小のキャリア数を、増加させるキャリア数とする。無線中継装置３００は、図１０に示すように、増加させるキャリア数を２キャリア（４８Ｍｂｐｓ増加）と決定する。

そして、無線中継装置３００は、現在のキャリア数１に増加させるキャリア数２を加えたキャリア数３を、無線中継装置３００と端末装置１００間の新たなキャリア数として決定する（Ｓ２０５７）。

上述したように、無線中継装置３００は、無線中継装置３００と端末装置１００間の通信速度が、基地局装置２００と無線中継装置３００間の通信速度より遅い場合、端末装置１００間のキャリア数を増加させる。これにより、基地局装置２００と無線中継装置３００間の通信速度に対応し、無線中継装置３００と端末装置１００間でも多量データの送受信を高速で行うことができる。

次に、キャリア数を減少させる場合の例について説明する。図１１は、キャリア数を減少させる場合の例を示す図である。図１１では、基地局装置２００との通信速度（通信速度ＶＢＲ）は５０Ｍｂｐｓで、端末装置１００との通信速度（通信速度ＶＲＭ）は１２０Ｍｐｂｓである。以下、図１１の例について、図８の処理フローチャートを用いて説明する。

無線中継装置３００は、通信速度ＶＢＲから通信速度ＶＲＭを減じ、速度差分−７０Ｍｂｐｓを算出する（Ｓ２０５１）。そして、無線中継装置３００は、現在のキャリア数６で、通信速度ＶＲＭは１２０Ｍｂｐｓであるので、１キャリアあたりの通信速度２０Ｍｂｐｓを算出する（Ｓ２０５２）。さらに、無線中継装置３００は、速度差分の絶対値７０Ｍｂｐｓが所定値（ここでは１キャリアあたりの通信速度である２０Ｍｂｐｓとする）以上であると判定する（Ｓ２０５３のＹｅｓ）。

無線中継装置３００は、通信速度ＶＢＲ（５０Ｍｂｐｓ）のほうが通信速度ＶＲＭ（１２０Ｍｂｐｓ）より遅いので（Ｓ２０５５のＮｏ）、速度差分と１キャリアあたりの通信速度に基づき、減少させるキャリア数を算出する（Ｓ２０５８）。

図１２は、キャリア数ごとの通信速度の実測、及び推定値の例を示した図である。図１２において、無線中継装置３００は、算出した１キャリアあたりの通信速度２０Ｍｂｐｓから、例えば、２キャリア減少させると４０Ｍｂｐｓ減少し、３キャリア減少さえると６０Ｍｂｐｓ減少すると推定する。

無線中継装置３００は、通信速度ＶＲＭが通信速度ＶＢＲより遅くならない範囲で、減少させることができる最大のキャリア数を、減少させるキャリア数とする。すなわち、無線中継装置３００は、速度差分の絶対値を超えない最大のキャリア数を、減少させるキャリア数とする。無線中継装置３００は、図１２に示すように、減少させるキャリア数を、３キャリア（６０Ｍｂｐｓ減少）と決定する。

そして、無線中継装置３００は、現在のキャリア数６から減少させるキャリア数３を減じた、キャリア数３を、無線中継装置３００と端末装置１００間の新たなキャリア数として決定する（Ｓ２０５９）。

上述したように、無線中継装置３００は、無線中継装置３００と端末装置１００間の通信速度が、基地局装置２００と無線中継装置３００間の通信速度より速い場合、キャリア数を減少させる。これにより、無線中継装置３００と端末装置１００間の無線リソースで、データを送受信するのに必要である以上に割り当てられている無線リソースを解放することができる。また、データを送受信していないキャリアの送受信を停止することにより、キャリア送受信による消費電力を削減することができる。

図６に戻り、無線中継装置３００は、キャリア数に変更があるか否かを確認する（Ｓ２０７）。無線中継装置３００は、現在のキャリア数と決定したキャリア数を比較し、キャリア数に変更がない場合（Ｓ２０６のＮｏ）、処理を終了し、再度キャリア数変更契機の発生を監視する（Ｓ２０３）。

無線中継装置３００は、キャリア数に変更がある場合（Ｓ２０６のＹｅｓ）、無線中継装置３００のキャリア数変更処理を行う（Ｓ２０７）。キャリア数変更処理は、決定したキャリア数に応じ、ＲＦ回路をＯＮまたはＯＦＦする処理である。

そして、無線中継装置３００は、端末装置１００に、キャリア数変更指示を送信する（Ｓ２０８）。キャリア数変更指示は、キャリア数、及び使用するキャリアの周波数帯域などの情報が含まれるメッセージであり、例えば、Ｄ２ＤにおけるＰＳＢＣＨである。キャリア数変更指示を受信した端末装置１００は、キャリア数変更処理を行う（Ｓ２０９）。キャリア数変更処理は、無線中継装置３００のキャリア数変更処理と同様に、ＲＦ回路をＯＮまたはＯＦＦする処理である。そして、端末装置１００は、キャリア数の変更が完了したことを通知する、キャリア数変更通知を無線中継装置３００に送信し（Ｓ２１０）、無線中継装置３００と通信中に戻る（Ｓ２１１）。

第１の実施の形態では、無線中継装置３００は、端末装置１００間及び基地局装置２００ 間の通信速度に基づき、端末装置１００間のキャリア数を変更し、端末装置１００間の通信速度を、基地局装置２００間の通信速度に近づける。こうすることで、無線中継装置３００は、基地局装置２００との通信において、無駄な無線リソースの使用を防止しつつ、遅滞なくデータ送受信を行え、効率的に無線リソースを使用する。

また、基地局装置２００は、通信エリアＡ２００内の他の端末装置や無線中継装置との通信も考慮し、無線中継装置３００との通信に使用する無線リソースを決定する。よって、無線中継装置３００が、基地局装置２００間の無線リソースを変更すると、他の端末装置や無線中継装置の無線通信に対して、干渉が発生したり、無線リソース不足が発生したりという影響を与えてしまう場合がある。そこで、第１の実施の形態では無線中継装置３００が決定する無線リソースである、端末装置１００間の無線リソースだけを変更することで、他の装置の無線通信に影響を与えることを抑制しつつ、効率的に無線リソースを使用することができる。

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態におけるキャリア決定処理は、下り（又は上り）の通信速度のどちらかに基づき、キャリア数を増減させる。第２の実施の形態では、下り又は上りの通信速度のうち、どちらの通信速度に基づいてキャリア数を増減させるかを判定する指標判定処理を設ける。無線中継装置３００は、指標として、基地局装２００から端末装置１００への下り方向に送信される下り通信速度の下り組み合わせ、又は端末装置１００から基地局装置２００への上り方向に送信される上り通信速度の上り組み合わせの、どちらかの組み合わせを指標として使用する。

＜キャリア決定処理＞
第２の実施の形態におけるキャリア決定処理のシーケンスは、図６に示すシーケンスと同様である。以降、通信情報取得処理Ｓ２０４及びキャリア決定処理Ｓ２０５について説明する。

図１３は、第２の実施の形態における通信情報取得処理Ｓ２０４の処理フローチャートの例を示す図である。第１の実施の形態における通信情報取得処理に加え、さらに、単位時間内に端末装置から受信したデータ量から通信速度ＶＭＲを算出し（Ｓ２０４４）、単位時間内に基地局装置に送信したデータ量から通信速度ＶＲＢを算出する（Ｓ２０４５）。すなわち、無線中継装置３００は、上り下りの両方向の通信速度を取得する。そして、無線中継装置３００は、算出した上り下り両方向の通信速度を、通信情報テーブル３２３に記憶する（Ｓ２０４６）。

図１４は、第２の実施の形態におけるキャリア決定処理Ｓ２０５の処理フローチャートの例を示す図である。第２の実施の形態におけるキャリア決定処理は、第１の実施の形態のキャリア変更処理の先頭の処理に、指標判定処理（Ｓ２０６０）を有する。無線中継装置３００は、下り又は上りの通信速度のうち、どちらの通信速度に基づいてキャリア数を増減させるかの判定を、キャリア決定処理の先頭で実施する。そして、無線中継装置３００は、決定した下り又は上りの通信速度を指標として、キャリア決定処理を行い、キャリア数の増減を決定する。

図１５は、指標判定処理の処理フローチャートの例を示す図である。無線中継装置３００は、指標判定処理において、通信速度ＶＢＲと通信速度ＶＲＭの通信速度差分（以下、下り通信速度差分と呼ぶ）を算出する（Ｓ２０６１）。さらに、無線中継装置３００は、無線中継装置３００から基地局装置２００への上り通信速度と、端末装置１００から無線中継装置３００への上り通信速度の通信速度差分（以降、上り通信速度差分と呼ぶ）を算出する（Ｓ２０６２）。以降、無線中継装置３００から基地局装置２００への上り通信速度を通信速度ＶＲＢ（Velocity Relay station to Base station）、端末装置１００から無線中継装置３００への上り通信速度を通信速度ＶＭＲ（Velocity Mobile station to Relay station）と呼ぶ。

そして、無線中継装置３００は、上りと下りの通信速度差分の絶対値を比較する（Ｓ２０６３）。無線中継装置３００は、上り通信速度差分のほうが大きい場合（Ｓ２０６４のＹｅｓ）、上り通信速度（通信速度ＶＲＢと通信速度ＶＭＲとの組み合わせ）をキャリア決定処理の指標と決定する（Ｓ２０６５）。また、無線中継装置３００は、上り通信速度差分のほうが大きくない場合（Ｓ２０６４のＮｏ）、下り通信速度（通信速度ＶＢＲと通信速度ＶＲＭとの組み合わせ）をキャリア決定処理の指標と決定する（Ｓ２０６６）。

図１６は、上り下りの通信速度の例を示す図である。図１６によると、上り通信速度は、基地局装置２００間が１１０Ｍｂｐｓ、端末装置１００間が６０Ｍｂｐｓであり、上り通信速度差分の絶対値は５０Ｍｂｐｓとなる。また、図１６によると、下り通信速度は、基地局装置２００間が１２０Ｍｂｐｓ、端末装置１００間が４０Ｍｂｐｓであり、下り通信速度差分の絶対値は８０Ｍｂｐｓとなる。以下、図１６の場合について、図１５の処理フローチャートを用いて説明する。

無線中継装置３００は、上り下りの通信速度差分を比較し（Ｓ２０６４）、下り通信速度差分のほうが大きいと判定し（Ｓ２０６４のＮｏ）、下りの通信速度をキャリア決定処理の指標と決定する（Ｓ２０６６）。

通信速度差分が大きいほど、無線中継装置３００は、無線リソースをより効率的に使用できていないということである。例えば、端末装置１００間の通信速度が基地局装置２００間の通信速度より速いほど、データが送信されていない無線リソースが多くなる。また、例えば、端末装置１００間の通信速度が基地局装置２００間の通信速度より遅いほど、基地局装置２００と送受信できないデータ量が増加する。よって、通信速度差分がより大きい方向の通信速度は、優先して改善されるべきである。

第２の実施の形態では、無線中継装置３００は、上り下りの通信速度のうち、端末装置１００間と基地局装置２００間の通信速度差が大きいほうを、キャリア数の増減を決定する指標とする。これにより、無線中継装置３００は、上りと下りの通信速度のうち、より無線リソースの改善が必要な方向の通信速度を優先して改善することができる。

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、無線中継装置は、さらに、端末装置に中継するデータを蓄積する下りバッファ及び、基地局装置に中継するデータを蓄積する上りバッファを有する。通信情報は、上りバッファに滞留するデータ量を示す上り滞留データ量、及び下りバッファに滞留するデータ量を示す下り滞留データ量を含む。そして、無線中継装置は、上り及び下り滞留データ量に基づいて、キャリア数を決定する。

＜上りバッファ及び下りバッファの制御＞
図１７は、無線中継装置３００の上り下りバッファの制御の例を示す図である。図１７を用いて上りバッファ及び下りバッファの制御について以下に説明する。

無線中継装置３００は、上りバッファＢ１と下りバッファＢ２を有する。無線中継装置３００は、端末装置１００から受信したデータを上りバッファＢ１に蓄積し、蓄積したデータを古い順に基地局装置２００に送信する。同様に、無線中継装置３００は、基地局装置２００から受信したデータを下りバッファＢ２に蓄積し、蓄積したデータを古い順に端末装置１００に送信する。上りバッファＢ１及び下りバッファＢ２は、例えば、ＦＩＦＯ（First In First Out）バッファであり、データが蓄積された順に送信されるバッファである。また、上りバッファＢ１及び下りバッファＢ１はそれぞれ決められたバッファサイズであり、無線中継装置３００は、バッファサイズを超えるデータを超えるデータを受信すると、バッファに蓄積せずにデータを破棄する。

無線中継装置３００における下りバッファＢ２の制御について説明する。基地局装置２００がデータＤ３を無線中継装置３００に送信する（Ｓ１）。無線中継装置３００は、データＤ３を受信し、下りバッファＢ２に蓄積する。このとき、下りバッファＢ２には、データＤ３より前に基地局装置２００が送信したデータＤ１、Ｄ２が蓄積されている。無線中継装置３００は、データＤ１、Ｄ２の次にデータＤ３を蓄積する。そして、無線中継装置３００は、端末装置１００にデータを送信するタイミングで、下りバッファＢ２に蓄積されている最古のデータであるデータＤ１を、端末装置１００に送信する（Ｓ２）。

無線中継装置３００における上りバッファＢ１の制御も同様である。無線中継装置３００は、端末装置１００からデータＵ２を受信し（Ｓ３）、上りバッファＢ１に蓄積する。そして、基地局装置２００にデータを送信するタイミングで、上りバッファＢ１に蓄積されている最古のデータであるデータＵ１を、基地局装置２００に送信する（Ｓ４）。

上述したように、無線中継装置３００は、データを受信したタイミングでデータをバッファに蓄積し、送信するタイミングで古いデータから順に送信する。よって、受信側の通信速度が送信側の通信速度より速い場合、時間あたりに受信するデータ量のほうが送信するデータ量より多いため、バッファにデータが蓄積される。すなわち、上りバッファにデータが蓄積（滞留）しているということは、通信速度ＶＲＢが通信速度ＶＭＲより遅いということである。同様に、下りバッファにデータが蓄積（滞留）しているということは、通信速度ＶＢＲが通信速度ＶＲＭより速いということである。

＜キャリア数変更処理＞
第３の実施の形態におけるキャリア決定処理のシーケンスは、図６に示すシーケンスと同様である。以降、通信情報取得処理Ｓ２０４及びキャリア決定処理Ｓ２０５について説明する。

図１８は、第３の実施の形態における通信情報取得処理Ｓ２０４の処理フローチャートの例を示す図である。無線中継装置３００は、上りバッファ及び下りバッファに滞留（蓄積）しているデータ量を示すデータ滞留量をそれぞれ取得する（Ｓ２０７１）。無線中継装置３００は、例えば、メモリ内の上り及び下りバッファに滞留しているデータ量を参照することで、データ滞留量を取得する。そして、無線中継装置３００は、取得した上りデータ滞留量及び下りデータ滞留量を、通信情報テーブル３２３に記憶する（Ｓ２０７２）。

図１９は、第３の実施の形態におけるキャリア決定処理Ｓ２０５の処理フローチャートの例を示す図である。無線中継装置３００は、上り及び下りバッファのバッファサイズに対するデータ滞留量の割合（データ滞留割合）を算出する（Ｓ２０８１）。無線中継装置３００は、上りデータ滞留量を上りバッファのサイズで除することで、上りのデータ滞留割合を算出する。同様に、無線中継装置３００は、下りデータ滞留量を下りバッファのサイズで除することで、下りのデータ滞留割合を算出する。

無線中継装置３００は、下りバッファのデータ滞留割合が下り閾値以上かどうかを判定する（Ｓ２０８２）。無線中継装置３００は、下りバッファのデータ滞留割合が下り閾値以上である場合（Ｓ２０８２のＹｅｓ）、上りバッファのデータ滞留割合に関わらず、無線中継装置３００と端末装置１００間のキャリア数を１増加させる（Ｓ２０８３）。キャリア数を増加させるのは、端末装置１００に対する下りの通信速度を上げ、下りバッファに滞留しているデータを送信して減少させるためである。

無線通信システムは一般に、無線通信部での誤り発生によりバッファにデータが蓄積されることを前提としているため、データ滞留割合１００％になるまでに所定の時間を要する設計である。このように、冗長性があるため、例えば、本実施の形態において、下り閾値は、１００％より十分に小さい５０％とする。また、下り閾値は、例えば、基地局装置２００からの下り通信速度と、端末装置１００への下り通信速度とに基づき、データパケットを次の所定時間内に最大数受信しても、データ滞留割合が１００％を超えない数値であってもよい。また、そのように制御できる下り閾値を、データが通信中に基地局装置２００から無線中継装置３００に通知して適用する形態でもよい。

また、基地局装置２００間と端末装置１００間の通信速度差が大きい場合、キャリアの増加数が１では、通信速度差が十分に小さくならない場合がある。この場合、図６の処理を繰り返し実行されて、次のキャリア数変更の契機でも、下りバッファのデータ滞留割合が下り閾値以上であると想定され、無線中継装置３００は、さらに１キャリア増加させる。無線中継装置３００は、このようにキャリアの増加を繰り返すことで、端末装置１００間の通信速度を、適正な数値（例えば、基地局装置２００間の通信速度）に近づける。

これは、下りにバッファに閾値以上のデータが滞留している場合、上り滞留データ量が多くても、下りデータを送信することを優先するという意味がある。下りのデータは、例えば、外部ネットワークに属する通信装置から基地局装置２００経由で受信したデータである。無線中継装置３００で破棄されると、外部ネットワークに属する装置が、破棄したデータを再送することとなり、再送されたデータは基地局装置２００を含む多くの装置を経由する。多くの装置を経由するということは、それだけ通信システム１０の有線及び無線リソースを使用したり、また、通信システム１０の各装置の処理負荷となったりする。一方、上りのデータは、無線中継装置３００で破棄されたとしても、端末装置１００からのデータ再送となり、経由する装置数は下りデータの再送に比べて少ない。よって、下りデータの下りバッファ内での滞留の防止を優先することで、通信システム１０の有線及び無線リソースの使用、及び通信システム１０の各装置の処理負荷の上昇を、抑制することができる。

一方、無線中継装置３００は、下りバッファのデータ滞留割合が下り閾値以上でない場合（Ｓ２０８２のＮｏ）、上りバッファのデータ滞留割合を判定する（Ｓ２０８４）。無線中継装置３００は、上りのバッファのデータ滞留割合が上り閾値以上である場合（Ｓ２０８４のＹｅｓ）、キャリア数を１減少させる（Ｓ２０８５）。キャリア数を減少させるのは、端末装置１００からの上りの通信速度を下げて、上りバッファにさらにデータが滞留することを防ぐためである。無線中継装置３００の下りバッファの滞留はない（又は少ない）ので、基地局装置２００から受信する下り方向のデータ量は、無線中継装置３００から端末装置１００に送信するデータ量より少ない。よって、無線中継装置３００は、無線中継装置３００から端末装置１００への下りの通信速度はデータを送信するのに必要である以上に速いと判定し、端末装置１００からの上りの通信速度を下げることで、上りバッファの滞留量を減少させる。

上り閾値は、下り閾値と同様に、例えば、５０％に設定される。また、上り閾値は、例えば、下り閾値と同様に、端末装置１００との通信速度に基づき、データパケットを所定時間内に最大数受信してもデータ滞留割合が１００％を超えない数値としてもよい。また、そのように制御できる下り閾値を、データ通信中に基地局装置２００から無線中継装置３００に通知して適用する形態でもよい。さらに、基地局装置２００間と端末装置１００間の通信速度差が大きい場合についても、無線中継装置３００は、キャリアを増加させる場合と同様に、１キャリア減少を繰り返すことで、端末装置１００との通信速度を、適正な数値に近づける。

そして、無線中継装置３００は、上りバッファのデータ滞留割合が上り閾値以上でない場合（Ｓ２０８４のＮｏ）、キャリア数を増減させず、処理を終了する。この場合、無線中継装置３００は、上りバッファ及び下りバッファに滞留データがなく（又は少なく）、上り下りの通信速度は適正である判定する。

以下、上りのデータ滞留割合及び下りのデータ滞留割合の具体例を示し、図１９の処理フローチャートを用いて説明する。

図２０は、下りのデータ滞留割合が下り閾値以上であり、上りのデータ滞留割合が上り閾値より小さい場合の例を示す図である。無線中継装置３００は、下りバッファのデータ滞留割合が６０％で、下り閾値５０％以上であり（Ｓ２０８３のＹｅｓ）、キャリア数を１増加させる（Ｓ２０８３）。結果として、端末装置１００間のキャリア数は、現在のキャリア数３に１キャリア増加させ、４キャリアとなる。

図２１は、下りのデータ滞留割合が下り閾値より小さく、上りのデータ滞留割合が上り閾値以上である場合の例を示す図である。無線中継装置３００は、下りバッファのデータ滞留割合が１０％で下り閾値５０％以上ではなく（Ｓ２０８３のＮｏ）、上りバッファのデータ滞留割合が７０％で上り閾値５０％以上であるので（Ｓ２０８４のＹｅｓ）、キャリア数を１減少させる（Ｓ２０８５）。結果として、端末装置１００間のキャリア数は、現在のキャリア数３から１キャリア減少させ、２キャリアとなる。

図２２は、下りのデータ滞留割合が下り閾値以上であり、上りのデータ滞留割合が上り閾値以上である場合の例を示す図である。この場合、上りのデータ滞留割合５０％が上り閾値５０％以上であるが、下りのデータ滞留割合５０％が下り閾値以上であるため（Ｓ２０８２のＹｅｓ）、上りのデータ滞留量に関わらず、キャリア数を１増加させる（Ｓ２０８３）。結果として、図２０の場合と同様に、端末装置１００間のキャリア数は、現在のキャリア数３に１キャリア増加させ、４キャリアとなる。

第３の実施の形態においては、無線中継装置３００は、通信速度の実測せずに、取得した上り及び下りバッファのデータ滞留量に基づき、キャリア数を増減させる。通信速度の実測は、例えば、無線中継装置３００が送受信するパケットを常時監視及び記憶し、記憶したパケット送受信数に基づき通信速度を算出する処理である。通信速度の算出は、無線中継装置３００にとって、処理負荷が大きい。第３の実施の形態では、処理負荷が大きい通信速度の測定を実施せず、上り下りバッファのデータ滞留量を取得し、間接的に通信速度を判定するという、処理負荷の小さい処理を実施することで、効率的なキャリア数に制御することができる。

［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態では、決定部は、上り滞留データ量が下り滞留データ量より多い場合、キャリア数を減少させ、下り滞留データ量が上り滞留データ量より多い場合、キャリア数を増加させる。

＜キャリア数変更処理＞
第４の実施の形態におけるキャリア決定処理のシーケンスは、図６に示すシーケンスと同様である。以降、キャリア決定処理Ｓ２０５について説明する。

図２３は、キャリア決定処理Ｓ２０５の処理フローチャートの例を示す図である。無線中継装置３００は、下り滞留データ量が上りデータ滞留量より多い場合（Ｓ２０９１のＹｅｓ）、端末装置１００間のキャリア数を１増加させる（Ｓ２０９２）。下り滞留データ量の方が上り滞留データ量より多いということは、通信速度ＶＢＲと通信速度ＶＲＭとの差分（下り通信速度差分）のほうが、通信速度ＶＭＲと通信速度ＶＲＢとの差分（上り通信速度差分）より大きいということである。そこで、無線中継装置３００は、通信速度ＶＲＭを、通信速度ＶＲＭより速い通信速度ＶＢＲに近づけるようにキャリア数を増加させ、通信速度差分が大きい方を優先して改善する。

一方、無線中継装置３００は、上り滞留データ量が下りデータ滞留量より多い場合（Ｓ２０９２のＮｏ）、端末装置１００間のキャリア数を１減少させる（Ｓ２０９３）。上り滞留データ量の方が下り滞留データ量より多いということは、上り通信速度差分のほうが、下り通信速度差分より大きいということである。そこで、無線中継装置３００は、通信速度ＶＭＲを、通信速度ＶＭＲより遅い通信速度ＶＲＢに近づけるようにキャリアを減少させ、通信速度差分が大きい方を優先して改善する。

なお、図２３に処理フローチャートによると、上り滞留データ量と下りデータ滞留量が同じ場合（Ｓ２０９１のＹｅｓ）、キャリア数を１減少させているが（Ｓ２０９３）、下り滞留データを送信し、下り滞留データ量を減少させることを優先して、キャリア数を１増加させてもよい。

以上の第１〜第４の実施の形態を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
端末装置及び基地局装置と、少なくとも１つのキャリアで無線通信する無線中継装置であって、
前記基地局装置と前記無線中継装置間の通信に関する第１の通信情報を取得する取得部と、
前記通信情報に基づき、前記無線中継装置と前記端末装置間のキャリア数を決定する決定部とを有する無線中継装置。

（付記２）
前記取得部は、前記無線中継装置と前記端末装置間の通信に関する第２の通信情報を取得し、
前記決定部は、前記第１及び第２の通信情報に基づいて、前記キャリア数を決定する
付記１記載の無線中継装置。

（付記３）
前記第１の通信情報は、前記基地局装置と前記無線中継装置間の通信速度である第１通信速度を含み、
前記第２の通信情報は、前記無線中継装置と前記端末装置間の通信速度である第２通信速度を含み、
前記決定部は、前記第１通信速度が前記第２通信速度より速い場合、前記キャリア数を増加させ、前記第２通信速度が前記第１通信速度より速い場合、前記キャリア数を減少させる
付記２記載の無線中継装置。

（付記４）
前記決定部は、前記第１通信速度と前記第２通信速度の速度差分に応じて、前記増加及び減少させるキャリア数を決定する
付記３記載の無線中継装置。

（付記５）
前記決定部は、前記速度差分が所定値以上である場合、前記キャリア数を増加及び減少させる
付記４記載の無線中継装置。

（付記６）
前記決定部は、前記速度差分が大きい程、多くのキャリアを増加又は減少させ、前記速度差分が小さい程、少ないキャリアを増加又は減少させる
付記４記載の無線中継装置。

（付記７）
前記第１及び第２通信速度の組み合わせは、前記基地局装置から前記無線中継装置に送信される下り通信速度及び前記無線中継装置から前記端末装置に送信される下り通信速度の下り組み合わせ、又は前記無線中継装置から前記基地局装置に送信される上り通信速度及び前記端末装置から前記無線中継装置に送信される上り通信速度の上り組み合わせである
付記３記載の無線中継装置。

（付記８）
前記決定部は、前記基地局装置から前記無線中継装置に送信される下り通信速度と前記無線中継装置から前記端末装置に送信される下り通信速度との下り通信速度差分と、前記端末装置から前記無線中継装置に送信される上り通信速度と前記無線中継装置から前記基地局装置に送信される上り通信速度との上り通信速度差分との絶対値を比較し、前記下り通信速度差分のほうが大きい場合、前記第１及び第２通信速度の組み合わせを前記下り組み合わせとし、前記上り通信速度差分のほうが大きい場合、前記第１及び第２通信速度の組み合わせを前記上り組み合わせとする
付記７記載の無線中継装置。

（付記９）
さらに、前記端末装置に中継するデータを蓄積する下りバッファ及び、前記基地局装置に中継するデータを蓄積する上りバッファを有し、
前記第１の通信情報は、前記下りバッファに滞留するデータ量を示す下り滞留データ量を含み、
前記第２の通信情報は、前記上りバッファに滞留するデータ量を示す上り滞留データ量を含み、
前記決定部は、前記下り滞留データ量が下り閾値以上の場合、前記上り滞留データ量に関わらず、前記キャリア数を増加させる
付記２記載の無線中継装置。

（付記１０）
前記決定部は、さらに、前記下り滞留データ量が前記下り閾値より小さく、かつ前記上り滞留データ量が上り閾値以上の場合、前記キャリア数を減少させる
付記９記載の無線中継装置。

（付記１１）
前記上り閾値及び下り閾値は、前記上り及び下りバッファのバッファサイズに対する、前記滞留データ量の割合である
付記１０記載の無線中継装置。

（付記１２）
さらに、前記端末装置に中継するデータを蓄積する下りバッファ及び、前記基地局装置に中継するデータを蓄積する上りバッファを有し、
前記第１の通信情報は、前記下りバッファに滞留するデータ量を示す下り滞留データ量を含み、
前記第２の通信情報は、前記上りバッファに滞留するデータ量を示す上り滞留データ量を含み、
前記決定部は、前記上り滞留データ量が前記下り滞留データ量より多い場合、前記キャリア数を減少させ、前記下り滞留データ量が前記上り滞留データ量より多い場合、前記キャリア数を増加させる
付記２記載の無線中継装置。

（付記１３）
前記基地局装置との無線通信に使用するキャリアは、前記基地局装置が決定する
付記１記載の無線中継装置。

（付記１４）
さらに、前記決定したキャリア数で通信するよう前記端末装置を制御する制御部を有する
付記１記載の無線中継装置。

（付記１５）
前記制御部は、前記制御において、前記決定したキャリア数での通信を指示する情報を含むメッセージを前記端末装置に送信する
付記１４記載の無線中継装置。

（付記１６）
前記キャリアは、単位時間あたりに所定の周波数帯域幅を有する無線リソースである
付記１記載の無線中継装置。

（付記１７）
端末装置と基地局装置間の通信を中継する無線中継装置と、少なくとも１つのキャリアで無線通信する端末装置であって、
前記基地局装置と前記無線中継装置間の通信に関する通信情報に基づき決定されたキャリア数で前記無線中継装置と通信する指示を受信する受信部と、
前記指示に応答して、前記決定されたキャリア数で前記無線中継装置と通信を行う無線制御部とを有する
端末装置。

（付記１８）
端末装置及び基地局装置と、少なくとも１つのキャリアで無線通信する無線中継装置における無線通信方法であって、
前記基地局装置と前記無線中継装置間の通信に関する通信情報を取得し、
前記通信情報に基づき、前記無線中継装置と前記端末装置間のキャリア数を決定する
無線通信方法。

１００…端末装置 １１０…ＣＰＵ
１２０…ストレージ １２１…通信プログラム
１２１１…無線接続モジュール １２１２…パケット送受信モジュール
１３０…メモリ １４０…ＲＦ回路
１５０…アンテナ ２００…基地局装置
２１０…ＣＰＵ ２２０…ストレージ
２２１…通信プログラム ２２１１…キャリア決定モジュール
２２１２…無線接続モジュール ２２１３…パケット送受信モジュール
２３０…メモリ ２４０…ＲＦ回路
２５０…アンテナ ２６０…ＮＩＣ
３００…無線中継装置 ３１０…ＣＰＵ
３２０…ストレージ ３２１…基地局側通信プログラム
３２１１…基地局側無線接続モジュール
３２１２…基地局側パケット送受信モジュール
３２２…無線中継プログラム ３２２１…通信情報取得モジュール
３２２２…端末側キャリア決定モジュール ３２２３…端末側無線接続モジュール
３２２４…端末側パケット送受信モジュール ３２３…通信情報テーブル
３３０…メモリ ３４０…ＲＦ回路
３４１…ＲＦ回路 ３５０…アンテナ
３５１…アンテナ ４００…外部ネットワーク

Claims (15)

1. 端末装置及び基地局装置と、少なくとも１つのキャリアで無線通信する無線中継装置であって、
   前記基地局装置と前記無線中継装置間の通信に関する第１の通信情報を取得する取得部と、
   前記通信情報に基づき、前記無線中継装置と前記端末装置間のキャリア数を決定する決定部とを有する無線中継装置。
2. 前記取得部は、前記無線中継装置と前記端末装置間の通信に関する第２の通信情報を取得し、
   前記決定部は、前記第１及び第２の通信情報に基づいて、前記キャリア数を決定する
   請求項１記載の無線中継装置。
3. 前記第１の通信情報は、前記基地局装置と前記無線中継装置間の通信速度である第１通信速度を含み、
   前記第２の通信情報は、前記無線中継装置と前記端末装置間の通信速度である第２通信速度を含み、
   前記決定部は、前記第１通信速度が前記第２通信速度より速い場合、前記キャリア数を増加させ、前記第２通信速度が前記第１通信速度より速い場合、前記キャリア数を減少させる
   請求項２記載の無線中継装置。
4. 前記決定部は、前記第１通信速度と前記第２通信速度の速度差分に応じて、前記増加及び減少させるキャリア数を決定する
   請求項３記載の無線中継装置。
5. 前記決定部は、前記速度差分が所定値以上である場合、前記キャリア数を増加及び減少させる
   請求項４記載の無線中継装置。
6. 前記決定部は、前記速度差分が大きい程、多くのキャリアを増加又は減少させ、前記速度差分が小さい程、少ないキャリアを増加又は減少させる
   請求項４記載の無線中継装置。
7. 前記第１及び第２通信速度の組み合わせは、前記基地局装置から前記無線中継装置に送信される下り通信速度及び前記無線中継装置から前記端末装置に送信される下り通信速度の下り組み合わせ、又は前記無線中継装置から前記基地局装置に送信される上り通信速度及び前記端末装置から前記無線中継装置に送信される上り通信速度の上り組み合わせである
   請求項３記載の無線中継装置。
8. 前記決定部は、前記基地局装置から前記無線中継装置に送信される下り通信速度と前記無線中継装置から前記端末装置に送信される下り通信速度との下り通信速度差分と、前記端末装置から前記無線中継装置に送信される上り通信速度と前記無線中継装置から前記基地局装置に送信される上り通信速度との上り通信速度差分との絶対値を比較し、前記下り通信速度差分のほうが大きい場合、前記第１及び第２通信速度の組み合わせを前記下り組み合わせとし、前記上り通信速度差分のほうが大きい場合、前記第１及び第２通信速度の組み合わせを前記上り組み合わせとする
   請求項７記載の無線中継装置。
9. さらに、前記端末装置に中継するデータを蓄積する下りバッファ及び、前記基地局装置に中継するデータを蓄積する上りバッファを有し、
   前記第１の通信情報は、前記下りバッファに滞留するデータ量を示す下り滞留データ量を含み、
   前記第２の通信情報は、前記上りバッファに滞留するデータ量を示す上り滞留データ量を含み、
   前記決定部は、前記下り滞留データ量が下り閾値以上の場合、前記上り滞留データ量に関わらず、前記キャリア数を増加させる
   請求項２記載の無線中継装置。
10. 前記決定部は、さらに、前記下り滞留データ量が前記下り閾値より小さく、かつ前記上り滞留データ量が上り閾値以上の場合、前記キャリア数を減少させる
    請求項９記載の無線中継装置。
11. 前記上り閾値及び下り閾値は、前記上り及び下りバッファのバッファサイズに対する、前記滞留データ量の割合である
    請求項１０記載の無線中継装置。
12. さらに、前記決定したキャリア数で通信するよう前記端末装置を制御する制御部を有する
    請求項１記載の無線中継装置。
13. 前記制御部は、前記制御において、前記決定したキャリア数での通信を指示する情報を含むメッセージを前記端末装置に送信する
    請求項１２記載の無線中継装置。
14. 端末装置と基地局装置間の通信を中継する無線中継装置と、少なくとも１つのキャリアで無線通信する端末装置であって、
    前記基地局装置と前記無線中継装置間の通信に関する通信情報に基づき決定されたキャリア数で前記無線中継装置と通信する指示を受信する受信部と、
    前記指示に応答して、前記決定されたキャリア数で前記無線中継装置と通信を行う無線制御部とを有する
    端末装置。
15. 端末装置及び基地局装置と、少なくとも１つのキャリアで無線通信する無線中継装置における無線通信方法であって、
    前記基地局装置と前記無線中継装置間の通信に関する通信情報を取得し、
    前記通信情報に基づき、前記無線中継装置と前記端末装置間のキャリア数を決定する
    無線通信方法。

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