WO2018142862A1 - 通信処理システム、通信処理方法、基地局およびその制御方法と制御プログラム - Google Patents

Abstract

本発明は、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用する通信処理システムである。本通信処理システムは、通信端末と、基地局と、通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局と、通信端末において、複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定部と、基地局において、受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、基地局と通信端末とを接続する中継局を選択する選択部と、を備える。

Description

通信処理システム、通信処理方法、基地局およびその制御方法と制御プログラム

　本発明は、　通信処理システム、通信処理方法、基地局およびその制御方法と制御プログラムに関する。

　現在、3GPPではリモートデバイス(リモートＵＥ:Remote User Equipment)からのデータを中継装置（リレーＵＥ：Relay User Equipment/UE-to-Network Relay device）を介して基地局に送信する方法が検討されており、非特許文献１および２にその方法が開示されている。

　非特許文献１の「4.4.3 ProSe UE-to-Network Relay for Public Safety」には、そのアーキテクチャモデル、また、「5.4.4 Direct communication via ProSe UE-to-Network Relay」のFigure 5.4.4.1-1には、UE-to-Network Relay経由のProSe（D2D）接続を確立する手順が記載されている。そして、Figure 5.4.4.1-1の説明として、「リモートUEは、リレーUEを使った接続後も、リレーUEの再選択のため、リレーUEから送られるディスカバリメッセージの信号強度の測定を継続する。」との記載がある（非特許文献１、102ページ、14～21行参照）。

　また、非特許文献２の「23.10.4 Sidelink Communication via ProSe UE-to-Network Relay」には、「UEが、リレーUEとして動作できるかどうかは基地局が制御すること」、また、「リモートUEが、最良のPC5リンク品質のリレーUEを選択すること、およびPC5リンクの信号強度があらかじめ設定された閾値を下回った場合、リレーUEの再選択プロセスを行うこと」の記載がある（非特許文献２、283ページ、1～8行参照）。

　上記技術分野において、特許文献１には、ＵＡ(user agent)において、リレーノード選択ランク(relay node selection rank)に基づいて中継局(Relay Node)を選択して、アクセスノード(Access Node)に通知する技術が開示されている。特許文献１では、リレーノード選択ランクが、リレーノードのパワー(measured relay node power)と、選択・優先パラメータ(preference or priority parameter)と、パワーオフセット(power offset parameter)と、履歴(hysteresis parameter)とから得られる。

米国出願公開US 2013/0237228号公報

3GPP TS 23.303 V14.1.0 (2016-12) Proximity-based service (ProSe) 3GPP TS 36.300 V13.6.0 (2016-12) E-UTRAN Overall description

　しかしながら、上記文献に記載の技術では、中継局の選択をＵＡに委ねるため、アクセスノード（基地局）が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができなかった。

　本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

　上記目的を達成するため、本発明に係る通信処理システムは、
　通信端末と、
　基地局と、
　前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、
　前記通信端末において、前記複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定手段と、
　前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択手段と、
　を備える。

　上記目的を達成するため、本発明に係る通信処理方法は、
　　通信端末と、基地局と、前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、を有する通信処理システムの通信処理方法であって、
　前記通信端末において、前記複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定ステップと、
　前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
　を含む。

　上記目的を達成するため、本発明に係る基地局は、
　通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信手段と、
　前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶する記憶手段と、
　前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択手段と、
　を備える。

　上記目的を達成するため、本発明に係る基地局の制御方法は、
　通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信ステップと、
　前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
　前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
　を含む。

　上記目的を達成するため、本発明に係る基地局の制御プログラムは、
　通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信ステップと、
　前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
　前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
　をコンピュータに実行させる。

　本発明によれば、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができる。

本発明の第１実施形態に係る通信処理システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る通信処理システムの構成を示す図である。 前提技術としての通信処理システムの標準構成を示すブロック図である。 前提技術としての通信処理システムの標準動作を示すシーケンス図である。 本発明の第２実施形態に係る通信処理システムの動作を示すシーケンス図である。 本発明の第２実施形態に係る通信処理装置（基地局：ｅＮＢ）の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る基地局データベースの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る通信経路設定部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る中継局（リレーＵＥ）の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る中継局データベースの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る通信端末（リモートＵＥ）の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る通信処理装置（基地局：ｅＮＢ）のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る通信処理装置（基地局：ｅＮＢ）の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る通信処理システムの構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る基地局データベースの構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る通信処理装置（基地局：ｅＮＢ）の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係る通信処理システムの構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る基地局データベースの構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る通信処理装置（基地局：ｅＮＢ）の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第５実施形態に係る基地局データベースの構成を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る通信処理装置（基地局：ｅＮＢ）の処理手順を示すフローチャートである。

　以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

　［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態として通信処理システム１００について、図１を用いて説明する。通信処理システム１００は、中継局を有するシステムである。

　図１に示すように、通信処理システム１００は、通信端末１０１と、基地局１０２と、複数の中継局１０３と、測定部１１１と、選択部１２１と、を含む。複数の中継局１０３は、通信端末１０１と基地局１０２との通信を中継する。測定部１１１は、通信端末１０１において、複数の中継局１０３からの受信信号強度を測定する。選択部１２１は、基地局１０２において、受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、基地局１０２と通信端末１０１とを接続する中継局を選択する。

　本実施形態によれば、中継局の能力に応じて通信経路を選択することにより、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができる。

　［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態に係る通信処理システムについて説明する。本実施形態に係る通信処理システムにおいては、通信端末が測定する中継局からの受信信号強度が閾値を超える中継局の内、中継局の能力情報として通信端末の接続可能数や伝送帯域幅を考慮して、通信端末と基地局とを中継する中継局を選択する。

　《通信処理システムの構成概要》
　図２は、本実施形態に係る通信処理システム２００の構成を示す図である。図２は、基地局２２０が管理するセル内における、中継局２３１～２３３を中継する通信端末２１０と基地局２２０との通信経路の確定について示す。

　図２において、Ｂ１～Ｂ３は中継局２３１～２３３からの通信端末２１０での受信信号強度の測定結果である。図２においては、受信信号強度Ｂ１～Ｂ３が閾値を超えており、中継局２３１～２３３が接続される中継局の候補になったとする。

　基地局２２０において、各中継局２２１に対応付けて、受信信号強度２２２（Ｂ１～Ｂ３）を収集する。また、基地局２２０において、各中継局２２１に対応付けて、中継局の能力情報として通信端末の接続可能数２２３や伝送帯域幅２２４を取得する。そして、接続可能数２２３が最も多い、あるいは、伝送帯域幅２２４が最も大きい中継局(Relay-UE2)を、基地局２２０と通信端末２１０とを中継する中継局として選択する（２２５参照）。中継局(Relay-UE2)を使用することによって、通信端末２１０の消費電力を抑制すると共に、中継局２３１～２３３を効率的に使用することができ、通信処理システム２００全体のリソースを安定して効率よく使用することができる。

　《前提技術》
　図３Ａおよび図３Ｂに従って、本実施形態の技術範囲における受信信号強度測定に関連する前提技術について説明する。

　図３Ａは、前提技術としての通信処理システム３００の標準構成を示すブロック図である。図３Ａは、非特許文献１の「4.4.3 ProSe UE-to-Network Relay for Public Safety」のFigure 4.4.3-1に図示された、その通信処理システム３００のアーキテクチャモデルである。また、図３Ｂは、前提技術としての通信処理システム３００の標準動作を示すシーケンス図である。図３Ｂは、非特許文献１の「5.4.4 Direct communication via ProSe UE-to-Network Relay」のFigure 5.4.4.1-1に図示された、UE-to-Network Relay経由のProSe（D2D）接続を確立する手順である。

　以下、Figure 5.4.4.1-1を元に、UE-to-Network Relay のコネクション確立手順（Ｓ３００）の概要を紹介する。1.　UE-to-Network RelayノードはE-UTRANにアタッチし、PDNコネクションを確立する。2．リモートUEはModel-AまたはModel-Bディスカバリ手順を使ってUE-to-Network Relayノードを検索する。3．リモートUEはUE-to-Network Relayノードを選択しコネクションを確立する。4．UE-to-Network RelayノードはリモートUEのIPアドレスを設定する。5．UE-to-Network RelayノードはリモートUE IDとIP情報をMMEに報告する。6．MMEはリモート User IDとIP情報をS-GWとP-GWに報告する。7．リモートUEとP-GW間でリレートラフィックが送受信される。

　なお、Figure 5.4.4.1-1 の説明として、「リモートUEは、リレーUEを使った接続後も、リレーUEの再選択のため、リレーUEから送られるディスカバリメッセージの信号強度の測定を継続する」との記載がある。

　また、非特許文献２の「23.10.4 Sidelink Communication via ProSe UE-to-Network Relay」には、「UEが、リレーUEとして動作できるかどうかは基地局が制御すること」、また、「リモートUEが、最良のPC5リンク品質のリレーUEを選択すること、およびPC5リンクの信号強度があらかじめ設定された閾値を下回った場合、リレーUEの再選択プロセスを行うこと」の記載がある。

　《前提技術の課題》
　ここで、図３ＢのステップＳ３００において、リモートUEは、リレーUEの選択または再選択の必要性が発生した場合、複数のリレーUE候補から送られてくるディスカバリ・アナウンスメント・メッセージの受信信号強度を測定し、最もリンク品質がよいリレーUE候補を自身のリレーUEとして選択する。しかし、リモートUEとリレーUE間のリンク品質がよいということは、一部の例外（干渉や建物による反射、遮蔽など）を除き、その距離も近い場合が多いと考えられる。しかしながら、中継局の選択をリモートUEによる受信信号強度の測定に委ねるため、リレーUEの能力などの条件が考慮されず、アクセスノード（基地局）が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができなかった。つまり、リモートUEで受信信号強度が一番高いリレーUE候補を自身のリレーUEとして選択した場合、リモートUEの送信電力は抑えられるが、能力の余裕がないリレーUEが選択されるということが起こり得る。このように、基地局が管理するセルでのトータルのリソース使用は最適化されていない。

　《本実施形態による解決技術》
　本実施形態は、上記の課題を解決または緩和するため、基地局が、リモートUEが測定した受信信号強度と、複数のリレーUE候補についての能力情報を取得し、この情報をもとにリモートUEに対し最適なリレーUEを選択させるものである。なお、本実施形態のリモートUEは、IoT(Internet of Things)デバイス、MTC(Machine Type Communication)デバイスおよびM2M(Machine to Machine)デバイスなどを含む。

　《通信処理システムの動作シーケンス》
　図４は、本発明の第２実施形態に係る通信処理システム２００の動作を示すシーケンス図である。図４は、図３ＢのステップＳ３００において、本実施形態に係る新たな条件に基づいて中継局を選択するシーケンスである。

　基地局２２０は、ステップＳ４０１において、ディスカバリ用信号の周波数および測定周期を、中継局２３１～２３ｎおよび通信端末２１０に設定する。以降、この周波数および測定周期に同期して、受信信号強度の測定が繰り返される。また、基地局２２０は、ステップＳ４０３において、各中継局２３１～２３ｎの能力情報を取得する。

　中継局２３１～２３ｎは、ステップＳ４０５において、通信端末２１０が信号強度を測定するディスカバリ用信号を発信する。なお、本実施形態においては、中継局４３０から周期的にディスカバリ・アナウンスメント・メッセージ(Discovery Announcement Message)を送信する“Model A”の場合で説明するが、通信端末４１０からディスカバリ・レスポンス・メッセージ(Discovery Response Message)を要求する“Model B”であってもよい。そして、基地局２２０は、ステップＳ４０７において、通信端末２１０が測定した各中継局からの受信信号強度を収集して記憶する。

　基地局２２０は、ステップＳ４０９において、受信信号強度が閾値を超える中継局を、通信端末２１０を接続する候補として選択する。さらに、基地局２２０は、ステップＳ４１１において、ステップＳ４０９で候補として選択された中継局から、その能力がより高い中継局を選択する。そして、基地局２２０は、ステップＳ４１３において、通信端末２１０に対して接続する中継局を指示することにより、通信経路が確定する。

　《通信処理装置の機能構成》
　図５は、本実施形態に係る通信処理装置２２０（基地局：ｅＮＢ）の機能構成を示すブロック図である。なお、図５には、本実施形態に関連する機能構成部を示し、通信処理装置２２０が有する他の機能については図示を省略している。

　通信処理装置２２０は、通信制御部５０１と、基地局データベース５０２と、中継局能力情報取得部５０３と、通信端末受信信号強度取得部５０４と、通信経路設定部５０５と、受信信号測定用パラメータ設定部５０６と、通信端末位置登録部５０７と、を備える。

　通信制御部５０１は、通信処理装置２２０と中継局２３０あるいはＭＭＥなどの上位装置との通信を制御する。なお、図５には記載していないが、通信処理装置２２０と通信端末２１０との通信を制御してもよい。また、図５では、１つの通信制御部５０１が下位装置および上位装置の両方との通信を制御するように記載するが、下位装置用通信制御部と上位装置用通信制御部を別途、設けてもよい。

　基地局データベース５０２は、基地局としての通信処理装置２２０の動作に必要なデータを格納する。中継局能力情報取得部５０３は、中継局が保持する中継局の能力情報を、中継局から取得して基地局データベース５０２に格納する。通信端末受信信号強度取得部５０４は、通信端末で測定した中継局からの受信信号強度を、通信端末から中継局を介して取得して基地局データベース５０２に格納する。通信経路設定部５０５は、基地局データベース５０２に格納された通信端末による受信信号強度の測定結果と、中継局の能力情報とから、通信端末２１０に接続する中継局２３０を選択して設定するよう指示する。受信信号測定用パラメータ設定部５０６は、基地局データベース５０２を参照して、通信端末２１０や中継局２３０に受信信号測定用パラメータを設定する。通信端末位置登録部５０７は、本基地局のセル内に在圏する通信端末２１０の位置を受信し、ＭＭＥなどの上位装置に位置登録する。

　（基地局データベース）
　図６は、本実施形態に係る基地局データベース５０２の構成を示す図である。基地局データベース５０２は、本実施形態の通信処理装置２２０の動作に必要なデータを格納する。

　基地局データベース５０２は、セル内の通信端末２１０および中継局２３０に対し本実施形態の制御を実現するためのパラメータを格納するパラメータ格納部６１０と、通信処理装置２２０が制御するセル内の通信端末２１０の受信信号強度の測定結果を含む通信端末情報格納部６２０と、通信処理装置２２０が制御するセル内の中継局２３０の能力情報を含む中継局情報格納部６３０と、を含む。

　パラメータ格納部６１０は、通信端末でのディスカバリ処理に必要な通信端末信号強度測定パラメータ６１１を記憶する。通信端末信号強度測定パラメータ６１１は、信号の周波数と測定周期とを含む。

　通信端末情報格納部６２０は、セル内に在圏する通信端末ＩＤ６２１に対応付けた、通信端末位置６２２と、各中継局からの信号強度測定結果６２３と、を記憶する。信号強度測定結果６２３は、中継局ＩＤと信号強度とを対応付けて記憶する。

　中継局情報格納部６３０は、セル内に在圏する中継局ＩＤ６３１に対応付けた、中継局位置６３２と、中継局の能力情報６３３と、を記憶する。本実施形態の中継局の能力情報６３３は、各中継局への通信端末の接続可能数や各中継局の伝送帯域幅などを含む。

　（通信経路設定部）
　図７は、本実施形態に係る通信経路設定部５０５の機能構成を示すブロック図である。

　通信経路設定部５０５は、通信端末受信信号強度取得部７０１と、中継局能力情報取得部７０２と、受信信号強度比較部７０３と、中継局選択部７０４と、選択中継局通知部７０５と、を有する。

　通信端末受信信号強度取得部７０１は、基地局データベース５０２に格納された各通信端末が測定した中継局からの受信信号強度を取得する。中継局能力情報取得部７０２は、基地局データベース５０２に格納された各中継局の能力情報を取得する。受信信号強度比較部７０３は、通信端末受信信号強度を閾値と比較して閾値を超える中継局を選択候補とする。中継局選択部７０４は、受信信号強度比較部７０３による比較結果の中で、受信信号強度が閾値を超え、かつ、能力のより高い中継局を通信端末に接続先として選択する。選択中継局通知部７０５は、中継局選択部７０４が選択した中継局を通信端末に接続先として通知する。

　《中継局の機能構成》
　図８Ａは、本実施形態に係る中継局２３０（リレーＵＥ）の機能構成を示すブロック図である。なお、図８Ａには、本実施形態に関連する機能構成部を示し、中継局２３０が有する他の機能については図示を省略している。

　中継局２３０は、通信制御部８０１と、中継局データベース８０２と、中継処理パラメータ取得部８０３と、通信中継処理部８０４と、ディスカバリ処理制御部８０５と、能力情報送信部８０６と、電源（バッテリ）８０７と、を備える。

　通信制御部８０１は、中継局２３０と基地局２２０あるいは通信端末２１０との通信を制御する。なお、図８には記載していないが、他の中継局２３０との通信を制御してもよい。また、図８では、１つの通信制御部８０１が基地局２２０と通信端末２１０との両方との通信を制御するように記載するが、基地局用通信制御部と通信端末用通信制御部とを別途、設けてもよい。

　中継局データベース８０２は、本実施形態の中継局２３０の動作に必要なデータを格納する。中継処理パラメータ取得部８０３は、基地局２２０から設定される中継処理に必要なパラメータを取得して、中継局データベース８０２に格納する。通信中継処理部８０４は、中継局データベース８０２に格納された中継処理パラメータを用いて、基地局２２０と通信端末２１０との通信を中継する。ディスカバリ処理制御部８０５は、中継局データベース８０２に格納されたパラメータを用いて、接続する通信端末２１０に対しディスカバリ処理を制御する。能力情報送信部８０６は、基地局２２０からの受信信号強度を測定して基地局に通知する。電源（バッテリ）８０７は、中継局２３０を動作させるための電源である。

　（中継局データベース）
　図８Ｂは、本実施形態に係る中継局データベース８０２の構成を示す図である。中継局データベース８０２は、本実施形態の中継局２３０の動作に必要なデータを格納する。

　中継局データベース８０２は、セル内の通信端末２１０に対し信号強度測定のための信号を発信するためのパラメータを格納するパラメータ格納部８１０と、自中継局２３０の能力情報を含む中継局情報を格納する中継局情報格納部８２０と、セル内の通信端末２１０の受信信号強度の測定結果を含む通信端末情報格納部８３０と、を含む。

　パラメータ格納部８１０は、通信端末でのディスカバリ処理に必要な通信端末信号強度測定パラメータ８１１を記憶する。通信端末信号強度測定パラメータ８１１は、信号の周波数と測定周期とを含む。

　中継局情報格納部８２０は、セル内に在圏する中継局ＩＤ８２１に対応付けた、中継局位置８２２と、中継局の能力情報８２３と、を記憶する。本実施形態の中継局の能力情報８２３は、各中継局への通信端末の接続可能数や各中継局の伝送帯域幅などを含む。

　通信端末情報格納部８３０は、セル内に在圏する通信端末ＩＤ８３１に対応付けた、通信端末位置８３２と、各通信端末からの信号強度測定結果８３３と、を記憶する。

　《通信端末の機能構成》
　図９は、本実施形態に係る通信端末２１０（リモートＵＥ）の機能構成を示すブロック図である。なお、図９には、本実施形態に関連する機能構成部を示し、通信端末２１０が有する他の機能については図示を省略している。

　通信端末２１０は、通信制御部９０１と、通信端末データベース９０２と、通信処理パラメータ取得部９０３と、通信処理部９０４と、受信信号強度測定処理部９０５と、電源（バッテリ）９０６と、を備える。

　通信制御部９０１は、通信端末２１０と中継局２３０との通信を制御する。なお、図９には記載していないが、基地局２２０や他の通信端末２１０との通信を制御してもよい。

　通信端末データベース９０２は、通信端末２１０の動作に必要なデータを格納する。通信処理パラメータ取得部９０３は、基地局２２０から設定される通信処理に必要なパラメータを取得して、通信端末データベース９０２に格納する。通信処理部９０４は、通信端末データベース９０２に格納された通信処理パラメータを用いて、中継局２３０を中継する基地局２２０との通信を処理する。なお、通信処理部９０４は、受信信号強度の測定結果に基づく中継局の再選択処理も行なう。受信信号強度測定処理部９０５は、通信端末データベース９０２に格納されたパラメータを用いて、中継局２３０から送信される受信信号強度を測定して、中継局を介して基地局に通知する。電源（バッテリ）９０６は、通信端末２１０用の電源である。

　《通信処理装置のハードウェア構成》
　図１０は、本実施形態に係る通信処理装置２２０（基地局：ｅＮＢ）のハードウェア構成を示すブロック図である。

　図１０で、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０１０は演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図５の機能構成部を実現する。ＣＰＵ１０１０は複数のプロセッサを有し、異なるプログラムやモジュール、タスク、スレッドなどを並行して実行してもよい。ＲＯＭ(Read Only Memory)１０２０は、初期データおよびプログラムなどの固定データおよびプログラムを記憶する。ネットワークインタフェース１０３０は、ネットワークを介して、中継局２３０、通信端末２１０あるいは他の上位装置との通信を制御する。

　ＲＡＭ(Random Access Memory)１０４０は、ＣＰＵ１０１０が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ１０４０には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。通信端末情報１０４１は、基地局としての通信処理装置２２０のセルの在圏内にいる通信端末の情報である。通信端末情報１０４１は、各通信端末の通信端末ＩＤに対応付けて、通信端末位置データおよび受信信号強度データなどを含む。中継局能力情報１０４２は、基地局としての通信処理装置２２０のセルの在圏内にいる中継局の能力情報である。中継局能力情報１０４２は、各中継局の中継局ＩＤに対応付けて、中継局位置データおよび中継局能力データなどを含む。受信信号測定用パラメータ１０４３は、中継局２３０および通信端末２１０で受信信号強度を測定するために用いるパラメータである。中継局選択テーブル１０４４は、本実施形態の中継局選択のアルゴリズムに相当するテーブルである。送受信データ１０４５は、ネットワークインタフェース１０３０を介して、中継局２３０、通信端末２１０あるいは他の上位装置と送受信するデータである。

　ストレージ１０５０は、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。基地局データベース５０２は、図６に示したデータベースである。ストレージ１０５０には、以下のプログラムが格納される。基地局制御プログラム１０５１は、通信処理装置２２０全体の情報処理を制御するプログラムである。通信端末受信信号強度取得モジュール１０５２は、通信端末２１０が測定した受信信号強度を通信端末から中継局を介して取得して基地局データベース５０２に蓄積するモジュールである。中継局能力情報取得モジュール１０５３は、中継局２３０が保持する能力情報を中継局から取得して基地局データベース５０２に蓄積するモジュールである。通信経路設定モジュール１０５４は、基地局データベース５０２の通信履歴である受信信号強度と能力情報とを参照して接続する中継局４３０を選択して、基地局と通信端末間の通信経路を設定するモジュールである。受信信号測定用パラメータ設定モジュール１０５５は、受信信号強度を所定周期で測定するためのパラメータを設定するためのモジュールである。通信端末位置登録モジュール１０５６は、セル内に在圏する通信端末の位置を登録するためのモジュールである。

　なお、図１０のＲＡＭ１０４０やストレージ１０５０には、通信処理装置２２０が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。

　《通信処理装置の処理手順》
　図１１は、本実施形態に係る通信処理装置２２０（基地局：ｅＮＢ）の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図１０のＣＰＵ１０１０がＲＡＭ１０４０を用いて実行し、図５の機能構成部を実現する。

　通信処理装置２２０は、ステップＳ１１０１において、強度測定用信号の周波数および測定周期を、通信端末と中継局とに設定する。通信処理装置２２０は、ステップＳ１１０３において、各中継局から、中継局に保持された能力情報を取得する。通信処理装置２２０は、ステップＳ１１０５において、中継局から発信されて、通信端末で測定された受信信号強度を、中継局を介して取得する。

　通信処理装置２２０は、ステップＳ１１０７において、通信端末の受信信号強度を閾値と比較して、閾値を超える受信信号強度の中継局を候補として選択する。通信処理装置２２０は、ステップＳ１１０９において、比較してない他の中継局が残っている場合は、ステップＳ１１０７を繰り返す。

　他の中継局が残ってなければ、通信処理装置２２０は、ステップＳ１１１１において、信号強度に基づいて選択された中継局から、通信端末接続可能数または伝送帯域幅のより大きい中継局を選択する。そして、通信処理装置２２０は、ステップＳ１１１３において、選択された中継局を通信端末に通知して、データ通信処理を実行させる。

　本実施形態によれば、通信端末で測定される中継局からの受信信号強度と、中継局の能力情報である通信端末接続可能数または伝送帯域幅とにより中継局を選択するので、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができる。

　［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態に係る通信処理システムについて説明する。本実施形態に係る通信処理システムは、上記第２実施形態と比べると、中継局の能力情報として、現在接続されている通信端末の接続数や中継局の負荷量によって中継局を選択する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

　《通信処理システムの構成概要》
　図１２は、本実施形態に係る通信処理システム１２００の構成を示す図である。なお、図１２において、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。

　図１２は、基地局１２２０が管理するセル内における、中継局２３１～２３３を中継する通信端末２１０と基地局１２２０との通信経路の確定について示す。図１２において、Ｂ１～Ｂ３は中継局２３１～２３３からの通信端末２１０での受信信号強度の測定結果である。

　基地局１２２０において、各中継局２２１に対応付けて、受信信号強度２２２（Ｂ１～Ｂ３）を収集する。また、基地局１２２０において、各中継局２２１に対応付けて、中継局の能力情報として通信端末の接続数１２２３や負荷量１２２４を取得する。そして、接続数１２２３が最も少ない、あるいは、負荷量１２２４が最も小さい中継局(Relay-UE2)を、基地局１２２０と通信端末２１０とを中継する中継局として選択する（１２２５参照）。中継局(Relay-UE2)を使用することによって、通信端末２１０の消費電力を抑制すると共に、中継局２３１～２３３を効率的に使用することができ、通信処理システム１２００全体のリソースを安定して効率よく使用することができる。

　（基地局データベース）
　図１３は、本実施形態に係る基地局データベース１２０２の構成を示す図である。基地局データベース１２０２は、本実施形態の通信処理装置１２２０の動作に必要なデータを格納する。なお、図１３において、図６と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。

　基地局データベース１２０２は、パラメータ格納部６１０と、通信端末情報格納部６２０と、通信処理装置１２２０が制御するセル内の中継局２３０の能力情報を含む中継局情報格納部１３３０と、を含む。

　中継局情報格納部１３３０は、セル内に在圏する中継局ＩＤ６３１に対応付けた、中継局位置６３２と、中継局の能力情報１３３３と、を記憶する。本実施形態の中継局の能力情報１３３３は、各中継局への通信端末の現在の接続数や各中継局の負荷量などを含む。

　《通信処理装置の処理手順》
　図１４は、本実施形態に係る通信処理装置１２２０（基地局：ｅＮＢ）の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１４において、図１１と同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明は省略する。

　各中継局からの受信信号強度の閾値との比較が終了すると、通信処理装置１２２０は、ステップＳ１４１１において、信号強度に基づいて選択された中継局から、通信端末接続数または負荷量のより小さい中継局を選択する。

　本実施形態によれば、通信端末で測定される中継局からの受信信号強度と、中継局の能力情報である通信端末接続数または負荷量とにより中継局を選択するので、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができる。

　［第４実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態に係る通信処理システムについて説明する。本実施形態に係る通信処理システムは、上記第２実施形態および第３実施形態と比べると、中継局の能力情報として、中継局のバッテリ残量によって中継局を選択する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

　《通信処理システムの構成概要》
　図１５は、本実施形態に係る通信処理システム１５００の構成を示す図である。なお、図１５において、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。

　図１５は、基地局１５２０が管理するセル内における、中継局２３１～２３３を中継する通信端末２１０と基地局１５２０との通信経路の確定について示す。図１５において、Ｂ１～Ｂ３は中継局２３１～２３３からの通信端末２１０での受信信号強度の測定結果である。

　基地局１５２０において、各中継局２２１に対応付けて、受信信号強度２２２（Ｂ１～Ｂ３）を収集する。また、基地局１５２０において、各中継局２２１に対応付けて、中継局の能力情報として中継局のバッテリ残量１５２３を取得する。そして、バッテリ残量が最も多い中継局(Relay-UE2)を、基地局１５２０と通信端末２１０とを中継する中継局として選択する（１５２５参照）。なお、バッテリ残量１５２３が所定閾値より少ない中継局は選択しないようにする。中継局(Relay-UE2)を使用することによって、通信端末２１０の消費電力を抑制すると共に、中継局２３１～２３３を効率的に使用することができ、通信処理システム１２００全体のリソースを安定して効率よく使用することができる。

　（基地局データベース）
　図１６は、本実施形態に係る基地局データベース１５０２の構成を示す図である。基地局データベース１５０２は、本実施形態の通信処理装置１５２０の動作に必要なデータを格納する。なお、図１５において、図６と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。

　基地局データベース１５０２は、パラメータ格納部６１０と、通信端末情報格納部６２０と、通信処理装置１５２０が制御するセル内の中継局２３０の能力情報を含む中継局情報格納部１６３０と、を含む。

　中継局情報格納部１６３０は、セル内に在圏する中継局ＩＤ６３１に対応付けた、中継局位置６３２と、中継局の能力情報１６３３と、を記憶する。本実施形態の中継局の能力情報１６３３は、各中継局のバッテリ残量などを含む。

　《通信処理装置の処理手順》
　図１７は、本実施形態に係る通信処理装置１５２０（基地局：ｅＮＢ）の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１７において、図１１と同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明は省略する。

　各中継局からの受信信号強度の閾値との比較が終了すると、通信処理装置１５２０は、ステップＳ１７１１において、信号強度に基づいて選択された中継局から、中継局のバッテリ残量のより大きい中継局を選択する。

　本実施形態によれば、通信端末で測定される中継局からの受信信号強度と、中継局の能力情報であるバッテリ残量とにより中継局を選択するので、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができる。

　［第５実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態に係る通信処理システムについて説明する。本実施形態に係る通信処理システムは、上記第２実施形態乃至第４実施形態と比べると、中継局の種々の能力情報を組み合わせて中継局を選択する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

　（基地局データベース）
　図１８は、本実施形態に係る基地局データベース１８０２の構成を示す図である。基地局データベース１８０２は、本実施形態の通信処理装置１８２０の動作に必要なデータを格納する。なお、図１８において、図６と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。

　基地局データベース１８０２は、パラメータ格納部６１０と、通信端末情報格納部６２０と、通信処理装置１８２０が制御するセル内の中継局２３０の能力情報を含む中継局情報格納部１８３０と、を含む。

　中継局情報格納部１８３０は、セル内に在圏する中継局ＩＤ６３１に対応付けた、中継局位置６３２と、中継局の能力情報１８３３と、を記憶する。本実施形態の中継局の能力情報１８３３は、通信端末の接続可能数や伝送帯域幅と、通信端末の接続数や負荷量と、各中継局のバッテリ残量などを含む。

　なお、中継局の能力情報１８３３は、それぞれの能力情報に優先順位や重み付けをしたスコアなどに基づいて、セル全体のリソースが効率的に利用させるようにより適切な中継局が選択される。また、端末接続可能数のうち、既に接続中の端末接続数の比率が小さい中継局を選択する、あるいは、比率が閾値以上の中継局は選択しないなどの管理もできる。また、バッテリ残量が閾値以下であれば、他の能力は無視して中継局を選択しないなどの管理もできる。さらに、中継局の伝送帯域幅や負荷量においても、他の能力と関係付けられたり、閾値判断したりする、中継局の管理が可能である。また、能力情報については図１８に限定されない。

　《通信処理装置の処理手順》
　図１９は、本実施形態に係る通信処理装置１８２０（基地局：ｅＮＢ）の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１９において、図１１、図１４または図１７と同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明は省略する。

　各中継局からの受信信号強度の閾値との比較が終了すると、通信処理装置１８２０は、ステップＳ１９１１において、信号強度に基づいて選択された中継局から、中継局の各能力情報をトータルに考慮して中継局を選択する。なお、ステップＳ１９１１は、ステップＳ１１１１、Ｓ１４１１およびＳ１７１１を組み合わせて含むものでもよい。

　本実施形態によれば、通信端末で測定される中継局からの受信信号強度と、中継局の能力情報をトータルに考慮することにより中継局を選択するので、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができる。

　［他の実施形態］
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。

　また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

　［実施形態の他の表現］
　上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
　通信端末と、
　基地局と、
　前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、
　前記通信端末において、前記複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定手段と、
　前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択手段と、
　を備える通信処理システム。
（付記２）
　前記選択手段は、前記複数の中継局から前記少なくとも１つの能力を取得して各中継局に対応付けて記憶する記憶手段を有する、付記１に記載の通信処理システム。
（付記３）
　前記少なくとも１つの能力は、当該中継局に接続可能な通信端末の数、あるいは、当該中継局の伝送帯域幅を含む、付記１または２に記載の通信処理システム。
（付記４）
　前記少なくとも１つの能力は、当該中継局に現在接続されている通信端末の数、あるいは、当該中継局への負荷量を含む、付記１乃至３のいずれか１項に記載の通信処理システム。
（付記５）
　前記少なくとも１つの能力は、当該中継局のバッテリ残量を含む、付記１乃至４のいずれか１項に記載の通信処理システム。
（付記６）
　前記選択手段は、前記少なくとも１つの能力に対して重み付けをして、前記能力を組み合わせることで、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する、付記１乃至５のいずれか１項に記載の通信処理システム。
（付記７）
　前記通信端末は3GPP TS 23.303 V14.1.0におけるRemote UE（リモートＵＥ）であり、前記基地局はeNBであり、前記中継局はProSe UE-to-NW Relay（リレーＵＥ）であり、前記測定手段による受信信号強度の測定はDiscovery Procedure（ディスカバリ・プロシダー）に含まれる、付記１乃至６のいずれか１項に記載の通信処理システム。
（付記８）
　前記通信端末は、IoTデバイス、MTCデバイスおよびM2Mデバイスを含む、付記１乃至７のいずれか１項に記載の通信処理システム。
（付記９）
　　通信端末と、基地局と、前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、を有する通信処理システムの通信処理方法であって、
　前記通信端末において、前記複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定ステップと、
　前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
　を含む通信処理方法。
（付記１０）
　通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信手段と、
　前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶する記憶手段と、
　前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択手段と、
　を備える基地局。
（付記１１）
　通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信ステップと、
　前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
　前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
　を含む基地局の制御方法。
（付記１２）
　通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信ステップと、
　前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
　前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
　をコンピュータに実行させる基地局の制御プログラム。

　この出願は、２０１７年２月３日に出願された日本国特許出願　特願２０１７－０１８８３０号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (12)

1. 　通信端末と、
   　基地局と、
   　前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、
   　前記通信端末において、前記複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定手段と、
   　前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択手段と、
   　を備える通信処理システム。
2. 　前記選択手段は、前記複数の中継局から前記少なくとも１つの能力を取得して各中継局に対応付けて記憶する記憶手段を有する、請求項１に記載の通信処理システム。
3. 　前記少なくとも１つの能力は、当該中継局に接続可能な通信端末の数、あるいは、当該中継局の伝送帯域幅を含む、請求項１または２に記載の通信処理システム。
4. 　前記少なくとも１つの能力は、当該中継局に現在接続されている通信端末の数、あるいは、当該中継局への負荷量を含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信処理システム。
5. 　前記少なくとも１つの能力は、当該中継局のバッテリ残量を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信処理システム。
6. 　前記選択手段は、前記少なくとも１つの能力に対して重み付けをして、前記能力を組み合わせることで、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の通信処理システム。
7. 　前記通信端末は3GPP TS 23.303 V14.1.0におけるRemote UE（リモートＵＥ）であり、前記基地局はeNBであり、前記中継局はProSe UE-to-NW Relay（リレーＵＥ）であり、前記測定手段による受信信号強度の測定はDiscovery Procedure（ディスカバリ・プロシダー）に含まれる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の通信処理システム。
8. 　前記通信端末は、IoTデバイス、MTCデバイスおよびM2Mデバイスを含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の通信処理システム。
9. 　　通信端末と、基地局と、前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、を有する通信処理システムの通信処理方法であって、
   　前記通信端末において、前記複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定ステップと、
   　前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
   　を含む通信処理方法。
10. 　通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信手段と、
    　前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶する記憶手段と、
    　前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択手段と、
    　を備える基地局。
11. 　通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信ステップと、
    　前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
    　前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
    　を含む基地局の制御方法。
12. 　通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信ステップと、
    　前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
    　前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも１つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
    　をコンピュータに実行させる基地局の制御プログラム。

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