(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ひとつの基地局および複数の無線局により構成され、前記基地局と前記無線局の中の通信相手の無線局との間で直接的にないしはマルチホップ中継を行いながら無線パケットの送受信を行う無線通信装置において、
前記無線パケットは、送信元無線局および宛先無線局を示す識別子情報を含み、
前記無線局は、
該無線局が無線回線を介して接続すべき前記基地局の識別子情報を取得する基地局識別子取得手段と、
前記無線パケットを受信する無線パケット受信手段と、
受信した前記無線パケットの送信元無線局および宛先無線局を示す識別子情報を取得する識別子取得手段と、
前記識別子取得手段で取得した送信元無線局または宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが前記基地局の識別子情報または自局を示す識別子と一致するか否かを判断する識別子一致判断手段と、
前記無線パケット内に明示的に記載された再送中継の終了条件およびまたはシステム上で定められた再送中継の終了条件のいずれかに従い再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する再送実施判断手段と、
前記識別子一致判断手段で送信元無線局または宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが前記基地局の識別子情報と一致すると判断され、かつ前記再送実施判断手段で再送中継を実施すべきと判断された際に、受信したまたは送信済みの前記無線パケットをそのままないしは所定のフィールドに記載の情報を所定の条件に従い修整して再構成した無線パケットのいずれかを送信する無線パケット送信手段と、
前記識別子一致判断手段で宛先無線局を示す識別子情報が自局の識別子情報と一致すると判断された際に、受信した無線パケットを終端してデータを抜き出す無線パケット終端手段と
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置において、
前記無線パケットは、所定のフィールドに再送中継の回数に関する情報である再送カウンタ値を含む制御情報を含み、
前記再送実施判断手段は、
受信した前記無線パケットの所定のフィールドに記載の前記再送カウンタ値を取得する再送カウンタ値取得手段と、
前記再送カウンタ値が所定の条件に一致するか否かを判断する再送カウンタ値一致判断手段とを含み、
さらに、前記無線パケット送信手段は、前記再送カウンタ値に加算ないしは減算を施す再送カウンタ更新手段と、前記更新された再送カウンタ値を所定のフィールドに記録して得られる無線パケットを再構築する無線パケット更新手段とを含む
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信装置において、
前記無線局および前記基地局は共通に認識されたタイムスロットを用いて通信を行い、
前記再送実施判断手段は、前記無線パケットが受信されたタイムスロットが所定の周期的条件に一致したタイムスロットであった場合に再送終了と判断する構成である
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項１に記載の無線通信装置において、
前記基地局は、再送中継の実施可否に関する制御情報を報知する制御情報報知手段を備え、
前記無線局は、前記基地局の制御情報報知手段より通知される情報を取得する報知情報取得手段を備え、
前記再送実施判断手段は、前記報知情報取得手段で得られた情報と前記無線パケットを送信すべきタイムスロットの関係を比較し再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する構成である
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
ひとつの基地局および複数の無線局により構成され、前記基地局と前記無線局の中の通信相手の無線局との間で直接的にないしはマルチホップ中継を行いながら無線パケットの送受信を行う無線通信方法において、
前記無線パケットは、送信元無線局および宛先無線局を示す識別子情報を含み、
前記無線局は、
該無線局が無線回線を介して接続すべき前記基地局の識別子情報を取得する基地局識別子取得ステップと、
前記無線パケットを受信する無線パケット受信ステップと、
受信した前記無線パケットの送信元無線局および宛先無線局を示す識別子情報を取得する識別子取得ステップと、
前記取得した送信元無線局または宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが前記基地局の識別子情報または自局を示す識別子と一致するか否かを判断する識別子一致判断ステップと、
前記無線パケット内に明示的に記載された再送中継の終了条件およびまたはシステム上で定められた再送中継の終了条件のいずれかに従い再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する再送実施判断ステップと、
前記識別子一致判断ステップにおいて送信元無線局または宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが前記基地局の識別子情報と一致すると判断され且つ再送実施判断ステップにおいて再送中継を実施すべきと判断された際に、受信した前記無線パケットをそのままないしは所定のフィールドに記載の情報を所定の条件に従い修整して再構成した無線パケットのいずれかを送信する無線パケット送信ステップと、
前記識別子一致判断ステップにおいて宛先無線局を示す識別子情報が自局の識別子情報と一致すると判断された際に、該無線パケットを終端してデータを抜き出す無線パケット終端ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
請求項５に記載の無線通信方法において、
前記無線パケットは、所定のフィールドに再送中継の回数に関する情報である再送カウンタ値を含む制御情報を含み、
前記再送実施判断ステップは、
受信した前記無線パケットの所定のフィールドに記載の前記再送カウンタ値を取得する再送カウンタ値取得ステップと、
前記再送カウンタ値が所定の条件に一致するか否かを判断する再送カウンタ値一致判断ステップとを含み、
を含み、
さらに、前記無線パケット送信ステップは、前記再送カウンタ値に加算ないしは減算を施す再送カウンタ更新ステップと、前記更新された再送カウンタ値を所定のフィールドに記録して得られる無線パケットを再構築する無線パケット更新ステップとを含む
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項７】
請求項５に記載の無線通信方法において、
前記無線局および前記基地局は共通に認識されたタイムスロットを用いて通信を行い、
前記再送実施判断ステップは、前記無線パケットが受信されたタイムスロットが所定の周期的条件に一致したタイムスロットであった場合に再送終了と判断する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項８】
請求項５に記載の無線通信方法において、
前記基地局は、再送中継の実施可否に関する制御情報を報知する制御情報報知ステップを実施し、
前記無線局は、前記基地局の制御情報報知手段より通知される情報を取得する報知情報取得ステップを実施し、
前記再送実施判断ステップは、前記報知情報取得手段で得られた情報と前記無線パケットを送信すべきタイムスロットの関係を比較し再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信元無線局が宛先無線局との間で無線パケットの送受信を行う無線通信システムにおいて、送信元無線局と宛先無線局の間の距離が離れている、ないしは見通し外などの理由で直接的な無線通信が困難な場合を含む環境でも安定した無線通信を行う無線通信装置および無線通信方法に関する。
【０００２】
特に、送信元無線局と宛先無線局の間の直接通信が困難となる場合に、送信元無線局および宛先無線局の周辺に位置する複数の無線局が無線パケットを正常に受信できた際に、これらの無線局が協調してマルチホップ中継を行うための中継伝送技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、無線通信の普及が目覚しい。携帯電話等の移動通信から、準静止環境でのスポット的な無線ＬＡＮサービスの提供、光ファイバ等の有線回線の代替として無線回線を各家庭に提供するＦＷＡ（Fixed Wireless Access ）サービスの提供など、様々な形で無線通信の利点を利用したサービスが展開されている。この際、ビジネス的な見地からは、少ない基地局設備で広範囲のエリアをカバーし、より多くのユーザ端末を収容することが望ましい。しかし一般には、ひとつの基地局がカバーできるエリア面積は、そのシステム固有の条件（例えば周波数、送信出力、アンテナ利得、アンテナ設置場所、変調方式等）や伝搬環境により異なる。例えば、無線局の送信側の機能として、大出力の送信アンプを備えていた場合には、より広い領域をサービスエリアに設定することが可能である。また、一般には低い周波数ほど遠くまで伝達する。
【０００４】
しかし、線形性の高い高機能の大出力送信アンプを利用することは、装置の価格を押し上げることになり、さらには電波法等の規定による送信出力の上限もあり、あまり大出力の送信アンプを利用してサービスエリア拡大を図るのは好ましくない。一方で、周波数の低いマイクロ波帯などは使い勝手の良い周波数帯として多くのシステムで利用されているために、既に周波数資源は枯渇しつつある状況であり、新たなシステムへの免許の割り当ては期待できない。
【０００５】
この結果、比較的高い周波数帯を用いて広いサービスエリアに対してサービス提供を図る場合、回線設計から得られるサービスエリア面積はビジネス的な採算性の視点からは十分と言えないことが多い。この場合の対策としては、エリア内の多数の無線局を利用して、無線によるマルチホップネットワークを構築して中継伝送することが考えられる。この様なマルチホップネットワークの例としては、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｓと呼ばれる無線ＬＡＮ規格におけるメッシュワークなどが有名であり（非特許文献１参照）、ここでは送信元無線局から宛先無線局へデータを到達させるためのルーチングとしてＡＯＤＶ等の方式が提案されている。
【０００６】
図１５は、従来技術における無線マルチホップネットワークにおけるルーチングの概要を示す。
図１５において、１００はネットワーク、１０１〜１０４は無線局（詳細には、１０１は送信元無線局、１０２は宛先無線局、１０３〜１０４は中継ノード）を表し、各無線局間リンクの数値は無線メトリック値を表す。例えば、ネットワーク１００から無線局１０３にデータを転送する場合には、単純に無線局１０１と無線局１０３が直接的に無線回線を介して通信を行うことで対処可能である。一方、無線局１０１と直接的に通信を行うことができない無線局１０２に対してデータを転送する場合には、送信元無線局１０１→中継ノード１０３→宛先無線局１０２のルートと、送信元無線局１０１→中継ノード１０４→宛先無線局１０２のルートの様に、複数の選択肢が存在するルートの中から最適なルートを検索するルーチング処理が必要になる。
【０００７】
このルーチング処理では、まず各無線局間で運用可能な伝送速度、トラフィック量、干渉量などの無線回線の状態を示す指標として定義された無線メトリックを利用する。説明を簡単にするため、ここでは無線メトリック値が少ない方が無線回線の状態が好ましいとする。例えば、図１５において、送信元無線局１０１と中継ノード１０３との間の無線メトリック値は「１２」、送信元無線局１０１と中継ノード１０４との間の無線メトリック値は「１０」、中継ノード１０３と宛先無線局１０２との間の無線メトリック値は「２０」、中継ノード１０４と宛先無線局１０２との間の無線メトリック値は「１２」となっている。この条件において、ルーチングを行うための処理を以下に示す。
【０００８】
（ステップ１）各無線局は、相互に近隣の無線局との間で無線メトリックを交換する。
（ステップ２）送信元無線局１０１は、リクエストパケットをマルチホップネットワーク内にブロードキャストする。具体的には、送信元無線局１０１からは近隣の中継ノード１０３〜１０４に対し、無線メトリック値を収容したリクエストパケットを送付する。
【０００９】
（ステップ３）各中継ノード１０３〜１０４は、受信したリクエストパケット内の無線メトリック値に、次の無線局との間の無線メトリック値を追加（積算または加算）したリクエストパケットを更に先の無線局に宛てて送信する。図１５においては、中継ノード１０３および中継ノード１０４共に中継先が宛先無線局１０２のみなので、この局宛にリクエストパケットを送信する。
【００１０】
（ステップ４）宛先無線局１０２では、受信したリクエストパケットに収容された無線メトリック値を参照し、経路全体で積算または加算された無線メトリック値が最小なものを選択する。図１５においては、経路として送信元無線局１０１→中継ノード１０３→宛先無線局１０２のルートは無線メトリック値「１２」と「２０」の積算（または加算）値、送信元無線局１０１→中継ノード１０４→宛先無線局１０２のルートは無線メトリック値「１０」と「１２」の積算（または加算）値となるので、経路としては送信元無線局１０１→中継ノード１０４→宛先無線局１０２のルートが好ましいと判断される。
【００１１】
（ステップ５）宛先無線局１０２は、レスポンスパケットを用いて選択されたルートを中継ノードに通知する。図１５においては、中継ノード１０４宛てにレスポンスパケットを送付する。
【００１２】
（ステップ６）レスポンスパケットを受け取った中継ノード１０４は、この経路上の先の無線局に対しレスポンスパケットを転送する。具体的には、送信元無線局１０１にレスポンスパケットを送信し、マルチホップネットワーク内では送信元無線局１０１、中継ノード１０４、宛先無線局１０２のルートを選択して通信を行うことを決定する。
【００１３】
以上がマルチホップネットワークにおけるルーチングの概要である。一般的に、多数の無線局が混在する場合には、論理的なルートの数は膨大となり、それらの中から最適なルートを選択するためには時間がかかる。したがって、この様なルーチング処理を適切に行うためには、ある程度の期間は当該マルチホップネットワークのトポロジーに変化がない、ないしは各ルートの個別のリンクの状態はある程度の期間は定常的で変化が小さいという前提が必要となる。
【００１４】
図１６は、従来の無線局装置の構成例を示す。
図１６において、１２１は無線局装置、１２２は無線部、１２３はベースバンド信号処理部、１２４は無線パケット終端手段、１２５はインタフェース部、１２６はアンテナ、１２７は通信制御部、１２８は識別子取得手段、１２９は識別子一致判断手段、１３０は無線メトリック管理手段、１３１は制御部全体を示す。ここでの無線局装置とは、基地局および端末局を含む一般的な無線局装置であり、基本的な動作は、以下に説明するとおりである。なお、基地局であれば配下の端末局を管理するための機能などが追加されることになるが、例えばこれらの機能は通信制御部１２７の機能の一部と見ることができる。
【００１５】
無線局装置１２１は、無線回線を介した信号をアンテナ１２６で受信し、無線部１２２で帯域外信号のフィルタリング、ローノイズアンプによる信号増幅、ＲＦ周波数からベースバンド帯への周波数変換、アナログ信号からデジタル信号へのＡ／Ｄ変換等の処理を行う。デジタル化されたベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部１２３に入力され、タイミング検出、物理レイヤに関するヘッダ情報の終端、復調処理、誤り訂正などの一連のベースバンド信号処理が施される。ここでの具体的な処理内容は、この無線局装置が備える無線方式に依存したものとなるが、以下で説明する基本動作はその無線方式には依存しない。
【００１６】
ベースバンド信号処理部１２３から出力される復調処理された信号は無線パケット終端手段１２４に入力され、ここで無線通信用のフォーマットからイーサネット（登録商標）等の有線ネットワーク上で通信されるパケットのフォーマットに変換される。この無線パケットには、いわゆるヘッダ領域等のオーバヘッドが含まれており、各種の制御情報や誤り検出用のビットの終端が行われる。例えば、誤り検出機能で誤りなしと判断された無線パケットは、ヘッダ情報から宛先や送信元等を示す識別子が取り出され、これを通信制御部１２７に転送する。通信制御部１２７ではこれらのヘッダ情報を管理するが、この中から識別子取得手段１２８が宛先の識別子を抜き出し、識別子一致判断手段１２９にて自局の識別子との一致／不一致判定を行う。この結果は通信制御部１２７にフィードバックされ、宛先が自局であると判断された場合には、通信制御部１２７は無線パケット終端手段１２４に対してデータの出力を指示し、フォーマット変換されたパケットをインタフェース部１２５にて電気的な条件等を調整して、外部に対して出力する。
【００１７】
逆に外部よりパケットが入力された際には、インタフェース部１２５を介して無線パケット終端手段１２４に入力され、ここで通信制御部１２４からの指示に従いヘッダ情報を付加し、更には誤り検出符号などを付加して無線パケットを生成する。ここでは宛先無線局の識別子に加え、送信元の識別子として自局の識別子が付与されている。この信号をベースバンド信号処理部１２３に入力し、ここで物理レイヤに関するヘッダ情報の付加や誤り訂正のための符号化に加え各種変調処理を施し、さらにプリアンブル信号の付加などを行い無線パケットのベースバンド信号を生成する。この信号は無線部１２２に入力され、デジタル信号からアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換、周波数変換、帯域外信号のフィルタリング、信号増幅などを行い、アンテナ１２６より送信される。
また、マルチホップネットワークの中継を行う場合には、通信制御部１２７にて事前に設定されたルーチング情報をもとに、受信した無線パケットに対し中継を行うべきか否かの判断を行い、中継にて送信する無線パケットに付与すべきヘッダ情報を無線パケット終端手段１２４に通知し、この新たなヘッダ情報を収容した無線パケットに対し、ベースバンド信号処理部１２３および無線部１２２で所定の信号処理を施し、アンテナ１２６から中継される信号が送信される。
【００１８】
なお、上述のルーチング処理を行う場合には、通信制御部１２７にてリクエストパケットやレスポンスパケットを生成、終端し、その際には周辺の無線局との間の通信状態である無線メトリック値を管理するための無線メトリック管理手段１３０を介して必要な情報をデータベース化して管理する。
【００１９】
以上の一連の信号処理は全体的な概要を説明したものであり、詳細には更に細かい処理が含まれるが、例えば無線部における送信と受信の切り替えに相当する時分割スイッチの管理などの各種タイミング管理から様々な制御情報の生成／終端など、通信制御部１２７が中心となって制御を行う。また、ここでは敢えて識別子取得手段１２８、識別子一致判断手段１２９、無線メトリック管理手段１３０を通信制御部１２７から切り離して説明を行ったが、これら全てをひとつの制御部全体１３１と捉えることも可能である。つまりハードウエア的に異なる別回路として構成をする必要はなく、ソフトウエア的な処理を行うひとつの回路として制御部全体１３１が存在し、その内部処理的に論理的な機能が分かれているとみなすことが可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】青木秀憲他「IEEE802.11s 無線ＬＡＮメッシュネットワーク技術」NTT DoCoMoテクニカル・ジャーナルVol.14 No.2 pp.14-pp.22,  2006年７月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
以上のルーチングを伴うマルチホップ中継には以下の課題が存在する。
(1) 従来技術のルーチング処理は、開始から完了までの間に時間がかかるため、中継ノードとなりうる各無線局のトポロジーや各リンクの通信状態が急激に変動する場合、頻繁に再ルーチングが必要となる。この頻発する再ルーチングのオーバヘッドにより通信効率が低下する。
【００２２】
(2) ルーチングにより選択される通信は１対１通信を複数段組み合わせたものであるために、経路上の何処かに不安定なリングが存在する場合には、そのリンクが全経路の通信特性を左右するボトルネックになるリスクがある。
【００２３】
上記の(1) の問題について、例えば高速移動する多数の車に搭載された無線局により構成されるマルチホップネットワークを考える。この場合、各車は高速で移動しており、特に互いに逆方向に向かう車が混在したネットワークでは、トポロジーは急激に変動することになる。多数の車が中継ノードになりうる場合、様々なルートに対して検索をかけると最適ルート検索には時間がかかる。例えば、ルーチングに１秒程度の時間を要すると仮定する。各車が時速60ｋｍで移動していれば、互いに逆方向に進む車同士の相対速度は時速 120ｋｍとなる。この速度で１秒間に移動する距離は約33ｍであるから、この距離の移動に伴ってトポロジーは大きく変化する。すなわち、ルーチング開始時の上記（ステップ１）で取得した無線メトリック値はルーチング完了時において全く別の値に変化しており、さらにその状態で１秒間通信を継続したとすると累積で車は約67ｍ移動したことになる。この間には、見通しが確保されていたはずのリンクの間に別の車が入り、見通しがさえぎられる状況にもなりうる。すなわち、通信状態が安定していると考えられる時間スケールに対して、ルーチングに要する時間は無視できるほど十分に小さな時間スケールになければならない。しかし、上記の自動車間の無線マルチホップネットワークではこの条件を満たすことはできない。
【００２４】
上記の(2) の問題について、例えばネットワークに接続された基地局が周辺の家庭に対してＦＷＡサービスを提供する場合を考える。この場合の基地局は比較的高所にアンテナを設置していて、各ユーザ宅とは見通しが取れる可能性が高い。しかし、距離に伴う伝搬減衰が避けられないため、距離が大きくなると受信レベルが低下し、この結果として直接通信をすることが可能なエリアは限定される。この様な状態でマルチホップネットワークをユーザ宅内に設定されたＦＷＡの端末局を中継ノードとして活用する場合を考える。
【００２５】
各中継ノードは基地局に対して低い所に設置されているため、中継ノード間は見通しが確保できる可能性は低い。さらに、局所的に中継ノードとなりうる無線局の密度が非常に低い領域がある場合には、中継ノードと中継ノードとの通信の品質が劣化することとなり、選択された経路の中の何れかのリンクが不安定であると全体としての通信品質も不安定になる。そもそもこの様な問題が発生する理由は、基地局と一般の端末局の装置上の条件や設置環境が非対称であり、基地局と各端末局との通信は比較的条件的に良好であることが期待される一方、端末局と端末局との間の通信では基地局との通信に比べて一般的に通信品質が劣るため、その非対称性を補う要素がなければマルチホップネットワークの中継の効率は低下する。
【００２６】
このように、マルチホップネットワークのトポロジーが急激に変化する場合や、マルチホップネットワーク内の基地局と端末局の間の非対象性が見られるような場合には、上記(1) ，(2) の問題を解決するための新たな技術が求められることになる。
【００２７】
本発明は、マルチホップネットワークのトポロジーが急激に変化する場合でも、そのトポロジーの変化の影響を抑えて安定した通信を可能とし、また経路上のどこかに不安定なリンクが存在する場合でも、その不安定なリンクが全経路の通信特性を左右するボトルネックになるリスクを回避して安定した通信を可能とする無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
第１の発明は、ひとつの基地局および複数の無線局により構成され、基地局と無線局の中の通信相手の無線局との間で直接的にないしはマルチホップ中継を行いながら無線パケットの送受信を行う無線通信装置において、無線パケットは、送信元無線局および宛先無線局を示す識別子情報を含み、無線局は、該無線局が無線回線を介して接続すべき基地局の識別子情報を取得する基地局識別子取得手段と、無線パケットを受信する無線パケット受信手段と、受信した無線パケットの送信元無線局および宛先無線局を示す識別子情報を取得する識別子取得手段と、識別子取得手段で取得した送信元無線局または宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが基地局の識別子情報または自局を示す識別子と一致するか否かを判断する識別子一致判断手段と、無線パケット内に明示的に記載された再送中継の終了条件およびまたはシステム上で定められた再送中継の終了条件のいずれかに従い再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する再送実施判断手段と、識別子一致判断手段で送信元無線局または宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが基地局の識別子情報と一致すると判断され、かつ再送実施判断手段で再送中継を実施すべきと判断された際に、受信したまたは送信済みの無線パケットをそのままないしは所定のフィールドに記載の情報を所定の条件に従い修整して再構成した無線パケットのいずれかを送信する無線パケット送信手段と、識別子一致判断手段で宛先無線局を示す識別子情報が自局の識別子情報と一致すると判断された際に、受信した無線パケットを終端してデータを抜き出す無線パケット終端手段とを備える。
【００２９】
第１の発明の無線通信装置において、無線パケットは、所定のフィールドに再送中継の回数に関する情報である再送カウンタ値を含む制御情報を含み、再送実施判断手段は、受信した無線パケットの所定のフィールドに記載の再送カウンタ値を取得する再送カウンタ値取得手段と、再送カウンタ値が所定の条件に一致するか否かを判断する再送カウンタ値一致判断手段とを含み、さらに、無線パケット送信手段は、再送カウンタ値に加算ないしは減算を施す再送カウンタ更新手段と、更新された再送カウンタ値を所定のフィールドに記録して得られる無線パケットを再構築する無線パケット更新手段とを含む。
【００３０】
第１の発明の無線通信装置において、無線局および基地局は共通に認識されたタイムスロットを用いて通信を行い、再送実施判断手段は、無線パケットが受信されたタイムスロットが所定の周期的条件に一致したタイムスロットであった場合に再送終了と判断する構成である。
【００３１】
第１の発明の無線通信装置において、基地局は、再送中継の実施可否に関する制御情報を報知する制御情報報知手段を備え、無線局は、基地局の制御情報報知手段より通知される情報を取得する報知情報取得手段を備え、再送実施判断手段は、報知情報取得手段で得られた情報と無線パケットを送信すべきタイムスロットの関係を比較し再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する構成である。
【００３２】
第２の発明は、ひとつの基地局および複数の無線局により構成され、基地局と無線局の中の通信相手の無線局との間で直接的にないしはマルチホップ中継を行いながら無線パケットの送受信を行う無線通信方法において、無線パケットは、送信元無線局および宛先無線局を示す識別子情報を含み、無線局は、該無線局が無線回線を介して接続すべき基地局の識別子情報を取得する基地局識別子取得ステップと、無線パケットを受信する無線パケット受信ステップと、受信した無線パケットの送信元無線局および宛先無線局を示す識別子情報を取得する識別子取得ステップと、取得した送信元無線局または宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが基地局の識別子情報または自局を示す識別子と一致するか否かを判断する識別子一致判断ステップと、無線パケット内に明示的に記載された再送中継の終了条件およびまたはシステム上で定められた再送中継の終了条件のいずれかに従い再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する再送実施判断ステップと、識別子一致判断ステップにおいて送信元無線局または宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが基地局の識別子情報と一致すると判断され且つ再送実施判断ステップにおいて再送中継を実施すべきと判断された際に、受信した無線パケットをそのままないしは所定のフィールドに記載の情報を所定の条件に従い修整して再構成した無線パケットのいずれかを送信する無線パケット送信ステップと、識別子一致判断ステップにおいて宛先無線局を示す識別子情報が自局の識別子情報と一致すると判断された際に、該無線パケットを終端してデータを抜き出す無線パケット終端ステップとを有する。
【００３３】
第２の発明の無線通信方法において、無線パケットは、所定のフィールドに再送中継の回数に関する情報である再送カウンタ値を含む制御情報を含み、再送実施判断ステップは、受信した無線パケットの所定のフィールドに記載の再送カウンタ値を取得する再送カウンタ値取得ステップと、再送カウンタ値が所定の条件に一致するか否かを判断する再送カウンタ値一致判断ステップとを含み、さらに、無線パケット送信ステップは、再送カウンタ値に加算ないしは減算を施す再送カウンタ更新ステップと、更新された再送カウンタ値を所定のフィールドに記録して得られる無線パケットを再構築する無線パケット更新ステップとを含む。
【００３４】
第２の発明の無線通信方法において、無線局および基地局は共通に認識されたタイムスロットを用いて通信を行い、再送実施判断ステップは、無線パケットが受信されたタイムスロットが所定の周期的条件に一致したタイムスロットであった場合に再送終了と判断する。
【００３５】
第２の発明の無線通信方法において、基地局は、再送中継の実施可否に関する制御情報を報知する制御情報報知ステップを実施し、無線局は、基地局の制御情報報知手段より通知される情報を取得する報知情報取得ステップを実施し、再送実施判断ステップは、報知情報取得手段で得られた情報と無線パケットを送信すべきタイムスロットの関係を比較し再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の無線通信装置および無線通信方法は、送信元無線局と宛先無線局が直接的にデータ通信を行うことが困難な状況において、マルチホップで再送中継することで送信元無線局と宛先無線局の間の通信を実現する際に、１対１の通信を多段に組み合わせたルートの最適化を図るルーチング処理を必要とせずに実現することが可能となる。その結果、マルチホップネットワークのトポロジーが急激に変化する場合であっても、そのトポロジーの変化の影響を抑えて安定した通信を提供することが可能となる。
【００３７】
また、１対１の通信を多段に組み合わせる代わりに、複数の無線局が再送中継に関与することで、経路上の何処かに不安定なリングが存在する場合であっても、その他の多数の経路が同時並行的に運用されているために、不安定な局所的なリンクが全経路の通信特性を左右するボトルネックになるリスクを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明における再送中継の基本動作の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の再送中継の動作概要を示す図である。
【図３】本発明の実施例１における無線局装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施例１における再送中継の動作フローを示す図である。
【図５】本発明の実施例２の再送中継の動作概要を示す図である。
【図６】本発明の実施例２の再送中継の別の動作概要を示す図である。
【図７】本発明の実施例３の再送中継の動作概要を示す図である。
【図８】本発明の実施例３における無線局装置の構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施例３における再送中継の動作フローを示す図である。
【図１０】本発明の実施例４の再送中継の動作概要を示す図である。
【図１１】本発明の実施例４における無線局装置の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の実施例４における再送中継の動作フローを示す図である。
【図１３】本発明の実施例５の再送中継の動作概要を示す図である。
【図１４】本発明の実施例５における再送中継の動作フローを示す図である。
【図１５】従来の無線マルチホップネットワークにおけるルーチングの概要を示す図である。
【図１６】従来技術における無線局装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３９】
以下、図面を参照して本発明の無線通信装置の実施形態について詳しく説明する。まず個々の実施形態の説明の前に、全体的な基本動作について説明する。なお、本明細書においては「再送中継」という用語を用いているが、これはマルチホップ中継を行う際の１対１の通信を多段に組み合わせた通信と異なり、ヘッダ領域に記載される送信元および宛先無線局の識別子を書き換えることなしに中継することを意識したものであり、いわゆる誤り訂正のための再送（ＡＲＱ：Automatic Repeat reQest ）を意味したものではない。
【００４０】
図１は、本発明における再送中継の基本動作の概要を示す。
図１において、１−１〜１−２は基地局、２−１〜２−７および３−１〜３−７は無線局、４−１〜４−２は無線パケット、５−１〜５−２は各基地局のサービスエリア、１００はネットワークを表す。
【００４１】
ネットワーク１００に接続された基地局１−１，１−２は、それぞれがサービスエリア５−１，５−２を形成する。サービスエリア５−１は基地局１−１により管理されたエリアで、サービスエリア５−２は基地局１−２により管理されたエリアである。サービスエリア５−１内には無線局２−１〜２−７が存在し、サービスエリア５−２内には無線局３−１〜３−７が存在する。無線局２−１〜２−３は基地局１−１と通信できるが、その他の無線局２−４〜２−７は基地局１−１と直接通信を行うことはできない。なお、ここでのサービスエリアとは、たとえば、基地局１−１により管理される無線局によりマルチホップネットワークとして拡張される、無線局が基地局１−１と通信可能なエリアをいう。各基地局１−１〜１−２および各無線局２−１〜３−７にはそれぞれ識別子が付与されており、例えば基地局１−１には「Ａ」、基地局１−２には「Ｂ」、無線局２−１には「ａ」、無線局２−２には「ｂ」、…、無線局３−７には「ｎ」の識別子が付与されている。
【００４２】
各サービスエリア５−１〜５−２に所属する無線局２−１〜３−７は、そのサービスエリアを管理する基地局の識別子を把握しているものとする。この把握方法は如何なるものであっても良く、例えばＦＷＡサービスであればサービス契約時にサービスエリア毎の基地局情報を設定しても構わないし、無線局の位置が分かればネットワーク上ないしは無線局が備えるデータベースと位置情報を参照して基地局の識別子を把握しても良い。さらには、基地局がエリア内のユーザに対して通知しても構わない。この様にして、例えばサービスエリア５−１内の無線局２−１は、自局を管理する基地局１−１の識別子が「Ａ」であることを事前に認識している。
【００４３】
次に、ネットワーク１００から無線局２−７に送信すべきデータが存在する場合を考える。このデータはネットワーク１００から基地局１−１に入力され、基地局１−１は、ヘッダ領域に送信元の識別子「Ａ」と宛先の識別子「ｇ」を含む無線パケット４−１を生成し、これを送信する。この信号は基地局１−１の近傍の無線局２−１〜２−３が受信する。例えば、無線局２−１は無線パケット４−１を受信すると、そのヘッダ領域に付与された識別子として送信元の識別子「Ａ」と宛先の識別子「ｇ」を認識する。ここで、自局を管理する基地局１−１の識別子が「Ａ」であることから、送信元が自局を管理する基地局１−１であると認識することができる。この様な条件の無線パケット４−１を受け取った無線局２−１〜２−３はその信号を再送中継し、この中継された信号が無線局２−４〜２−６に受信できたとする。これらの無線局２−４〜２−６も同様に、無線パケット４−１と同等の無線パケットを受信し、そのヘッダ領域に付与された識別子として送信元の識別子「Ａ」と宛先の識別子「ｇ」を認識する。
【００４４】
ここで、無線局２−４〜２−６も自局を管理する基地局１−１の識別子が「Ａ」であることから、送信元が自局を管理する基地局１−１であると認識することができる。そして同様にその信号を再送中継し、この中継された信号を無線局２−７が受信する。無線局２−７は、受信した無線パケットのヘッダ領域に付与された識別子として送信元の識別子「Ａ」と宛先の識別子「ｇ」を認識し、宛先の識別子が自局の識別子と一致することを認識する。これにより、この無線パケットが自局宛であることを認識し、この無線パケットを終端し、中に収容されたデータを取り出すことができる。この様にして、基地局１−１から無線局２−７への通信を実現する。
【００４５】
次に、マルチホップネットワークの下流から上流方向へのアップリンクの通信に関して説明する。例えば、無線局３−７からネットワーク１００側に送信すべきデータが存在する場合を考える。無線局３−７は、ヘッダ領域に送信元の識別子「ｎ」と宛先の識別子「Ｂ」を含む無線パケット４−２を生成し、これを送信する。この信号は無線局３−７の近傍の無線局３−４〜３−６が受信する。例えば、無線局３−４は無線パケット４−２を受信すると、そのヘッダ領域に付与された識別子として送信元の識別子「ｎ」と宛先の識別子「Ｂ」を認識する。ここで、自局を管理する基地局１−２の識別子が「Ｂ」であることから、宛先が自局を管理する基地局１−２であると認識することができる。この様な条件の無線パケット４−２を受け取った無線局３−４〜３−６は、その信号を再送中継し、この中継された信号を無線局３−１〜３−３が受信できたとする。これらの無線局３−１〜３−３も同様に、無線パケット４−２と同等の無線パケットを受信し、そのヘッダ領域に付与された識別子として送信元の識別子「ｎ」と宛先の識別子「Ｂ」を認識する。
【００４６】
ここで、無線局３−１〜３−３も自局を管理する基地局１−２の識別子が「Ｂ」であることから、宛先が自局を管理する基地局１−２であると認識することができる。そして同様に、その信号を再送中継し、この中継された信号を基地局１−２が受信する。基地局１−２は、受信した無線パケットのヘッダ領域に付与された識別子として送信元の識別子「ｎ」と宛先の識別子「Ｂ」を認識し、宛先の識別子が自局の識別子と一致することを認識する。これにより、この無線パケットが自局宛であることを認識し、この無線パケットを終端し、中に収容されたデータを取り出しネットワーク１００に転送することができる。この様にして、無線局３−７から基地局１−２への通信を実現する。
【００４７】
ここで注意しておくこととして、例えば近接するサービスエリアからの電波の漏れ込み等により、無線局３−４が再送中継した無線パケット４−２と同等の信号を、基地局１−１の配下（基地局１−１のサービスエリア５−１内に存在することを意味する）の例えば無線局２−３や無線局２−６が受信できたとする。この際、無線局２−３または２−６は、受信した無線パケットのヘッダ領域に付与された識別子として送信元の識別子「ｎ」と宛先の識別子「Ｂ」を認識することができるが、そのいずれも自局を管理する基地局１−１の識別子「Ａ」と一致しないため、再送中継を行うことはない。
【００４８】
以上が本発明の基本的な動作である。ここで、本発明の特徴は、中継を行う無線局は複数存在し、それらは全て同一の内容の信号を同一周波数でかつ同一タイミングで送信する点にある。それぞれの無線局の周波数誤差が無視できる場合には、若干のタイミング誤差があったとしても、それはあたかもマルチパスの信号と等価な信号とみなすことができる。しかも、図１では３つの無線局が同時に送信するため、総送信電力は３倍となり、かつ物理的に異なる場所からの信号であるためにダイバーシチ効果も得られる。受信側では複数の無線局からの信号が合成されて受信することになるため、無線局毎に特性のばらつきが出ることは予想されるが、平均受信電力について中継局の数だけ利得が向上するため、システム全体としての回線利得が大幅に改善することが期待される。特に、局所的に見通しが利かないリンクがあっても、複数の無線局から信号を受信可能で、かつ受信側も複数の候補が存在するために、ダイバーシチ効果は非常に大きい。さらに、１対１の通信を多段に構成する構成ではないため、最適なルートを選定するルーチング処理が不要であり、トポロジーの急激な変化にも柔軟に対応可能である。
【００４９】
以下、本発明によるマルチホップの再送中継を実現するための具体的な実施例について説明する。
【００５０】
（実施例１）
図２は、本発明の実施例１の再送中継の動作概要を示す。
図２において、１１は基地局、１２−１〜１２−９は再送中継を行う無線局、１３は宛先無線局を表す。図２(1) は基地局１１および無線局１２−１〜１２−９および宛先無線局１３の位置関係を示し、図２(2) はタイムスロット＃１〜＃８における各無線局の送信または受信状態を示し、横軸は時間を示す。
【００５１】
タイムスロット＃１で基地局１１が無線パケットを送信すると、無線局１２−１〜１２−３がこの信号を受信する。次のタイムスロット＃２では、前のタイムスロット＃１で送信していた基地局１１と、受信していた無線局１２−１〜１２−３が送信動作を行い、この信号を無線局１２−４〜１２−６が受信する。次のタイムスロット＃３では、前のタイムスロット＃２で送信していた基地局１１および無線局１２−１〜１２−３と、受信していた無線局１２−４〜１２−６が送信動作を行い、この信号を無線局１２−７〜１２−９が受信する。次のタイムスロット＃４では、前のタイムスロット＃３で送信していた基地局１１および無線局１２−１〜１２−６と、受信していた無線局１２−７〜１２−９が送信動作を行い、この信号を宛先無線局１３が受信する。これにより、基地局１１が送信した無線パケットを宛先無線局１３が受信することができる。
【００５２】
同様に、無線局１３が基地局１１宛てに無線パケットを送信する場合、タイムスロット＃５で無線局１３が無線パケットを送信すると、無線局１２−７〜１２−９がこの信号を受信する。次のタイムスロット＃６では、前のタイムスロット＃５で送信していた無線局１３と、受信していた無線局１２−７〜１２−９が送信動作を行い、この信号を無線局１２−４〜１２−６が受信する。次のタイムスロット＃７では、前のタイムスロット＃６で送信していた無線局１３および無線局１２−７〜１２−９と、受信していた無線局１２−４〜１２−６が送信動作を行い、この信号を無線局１２−１〜１２−３が受信する。次のタイムスロット＃８では、前のタイムスロット＃７で送信していた無線局１３および無線局１２−４〜１２−９と、受信していた無線局１２−１〜１２−３が送信動作を行い、この信号を基地局１１が受信する。これにより、無線局１３が送信した無線パケットを基地局１１が受信することができる。
【００５３】
本実施例１の特徴は、所定のタイムスロットまでの間は、受信した無線パケットを何度も繰り返して送信し続ける点にある。この様にして、トータルの送信電力を高めることで、最終的な無線パケットの送達を確実なものにすることができる。ここで、どのタイムスロットまで繰り返し送信するか（すなわち再送中継回数の上限）に関しては、例えばサービスエリアの半径と、１回当たりの再送中継にてどの程度にまで無線パケットが届くかに関する統計的な情報が回線設計的に見積もられていれば、何回の再送中継でサービスエリアをカバーできるかを推定することは可能である。以下に示す実施例においては、どのタイムスロットまで再送中継を繰り返すべきかの情報に関する基地局１１と配下の無線局（１２−１〜１２−９および１３）の間での情報共有方法を具体的に示しているが、この再送中継回数の上限値自体の設定は、上述の回線設計情報から得られるものとする。
【００５４】
図３は、本発明の実施例１における無線局装置の構成例を示す。
図３において、２１は無線局装置、２２は無線部、２３はベースバンド信号処理部、２４は無線パケット終端手段、２５はインタフェース部、２６はアンテナ、２７は通信制御部、２８は識別子取得手段、２９は識別子一致判断手段、３０は基地局識別子取得手段、３１は再送中継実施判断手段、３２は制御部全体を示す。従来技術の説明でも述べたとおり、ここでの無線局装置とは、基地局および端末局を含む一般的な無線局装置であり、基地局であれば配下の端末局を管理するための機能などが追加されることになるが、これらの機能は通信制御部２７の機能の一部と見ることができるため、基本的には以下の説明で基地局および端末局を含めた理解が可能である。
【００５５】
基本的な動作は従来技術の通りであるが、自分宛の無線パケット以外を再送中継する場合の動作が本発明では異なるので、その点に絞ってここでは説明を行う。無線回線を介した信号をアンテナ２６で受信し、無線部２２、ベースバンド信号処理部２３で処理された信号は無線パケット終端手段２４に入力され、ここで無線通信用のフォーマットからネットワーク上で一般的なパケットのフォーマットに変換される。ここでは、この無線パケットに付与されたヘッダ情報から宛先や送信元等を示す識別子が取り出され、これを通信制御部２７に転送する。通信制御部２７ではこれらのヘッダ情報を管理するが、この中から識別子取得手段２８が送信元および宛先の識別子を抜き出し、識別子一致判断手段２９にて自局の識別子および自局が接続する基地局の識別子との一致／不一致判定を行う。この結果は通信制御部２７にフィードバックされ、宛先が自局であると判断された場合には、通信制御部は無線パケット終端手段２４に対してデータの出力を指示し、フォーマット変換されたパケットをインタフェース部２５にて電気的な条件等を調整して、外部に対して出力する。
【００５６】
一方、識別子一致判断手段２９にて自局宛ではないが自局が接続する基地局の識別子が宛先ないしは送信元と一致すると判定した際には、この結果を再送中継実施判定手段３１に通知し、再送中継実施判定手段３１では後述する様々な判断条件を加味して再送中継の実施の可否を判断し、その結果を通信制御部２７に通知する。通信制御部２７では再送中継の実施指示を受けた際には、無線パケット終端手段２４に対して受信した無線パケットをそのまま、ないしはヘッダ情報を所定のルールで変更し、誤り検出符号化などの処理を施し無線パケットを更新し、これをベースバンド信号処理部２３、無線部２２、アンテナ２６を介して無線回線に送信する。この様にして再送中継を実施する。
【００５７】
なお、無線パケットのヘッダ情報の変更ルールや、再送中継実施判断の判断条件等は以下の実施例の中で説明を行うが、これらの例に限定されない。また、基地局識別子取得手段３０は、基地局により報知された基地局識別子を通信制御部２７が取得することにより、または自ら備えている様々な情報の中から、自局が接続すべき基地局の識別子情報を取得する。すなわち、基地局の識別子は基地局から受信した無線パケットから取得したものでも構わないし、自局がもつデータベースなどから参照したものでも構わない。この場合、当該無線局がＧＰＳ等の自局の位置情報を取得できる場合には、当該位置情報とデータベース上の基地局の位置に基づいて、最も近い基地局に対応する識別子を取得するなど、別の情報をもとにして取得することも可能である。また、ＦＷＡサービスなどの場合であれば、契約時、機器設置時などに設定しても構わない。この様に、基地局識別子取得手段３０による「識別子の取得」の意図するところは、必ずしも能動的な取得である必要はなく、装置内の設定値の読み込みやデータベースからの検索という処理であっても良い。この様に様々な形で取得される識別子情報を基地局識別子取得手段３０が管理し、識別子一致判断手段２９の問合せに対して応答する。また、通信制御部２７、識別子取得手段２８、識別子一致判断手段２９、基地局識別子取得手段３０、再送中継実施判断手段３１は、通信制御部２７から切り離して説明を行ったが、これら全てをひとつの制御部全体３２と捉えることも可能である。すなわち、ハードウエア的に異なる別回路として構成する必要はなく、ソフトウエア的な処理を行うひとつの回路として制御部全体３２が存在し、その内部処理的に論理的な機能が分かれているとみなすことも可能である。
【００５８】
以上は無線回線で無線パケットを受信した場合の動作であるが、外部よりパケットが入力された際には、当然ながら識別子などの参照を省略して従来技術と同様の送信動作を行うことになる。ただし、従来技術ではルーチングのための動作が規定されていたが、本発明ではルーチングを行わずに無線パケットの転送を行うので、これらの機能は必要ない。
【００５９】
以上の一連の信号処理は全体的な概要を説明したものであり、詳細には更に細かい処理が含まれるが、例えば無線部における送信と受信の切り替えに相当する時分割スイッチの管理などの各種タイミング管理から様々な制御情報の生成／終端など、通信制御部２７が中心となって制御を行う。
【００６０】
図４は、本発明の実施例１における再送中継の動作フローを示す。
図において、各無線局は無線パケットを受信する（Ｓ1 ）と、受信した無線パケットの所定のフィールドから送信元および宛先である無線局の識別子を取得（Ｓ2 ）し、宛先識別子が自局の識別子に一致するかどうかを判定する（Ｓ3 ）。一致した場合には、無線パケットを終端してデータの出力処理を実施し（Ｓ6 ）、「再送中継なし」として処理を終了する（Ｓ7 ）。
【００６１】
一方、処理Ｓ3 にて一致しなかった場合は、送信元ないしは宛先識別子が自局を管理する基地局の識別子に一致するかどうかを判断し（Ｓ4 ）、一致しない場合には「再送中継なし」として処理を終了する（Ｓ7 ）。一方、一致した場合には再送中継実施条件に合致するかどうかの判断を行い（Ｓ5 ）、再送実施条件に合致する場合には再送中継を実施し（Ｓ9 ）、合致しない場合には再送中継を終了する（Ｓ8 ）。なお、処理Ｓ9 にて再送中継を実施した場合には、再送中継の実施後に再度処理Ｓ5 に戻り、引き続き再送中継の実施条件に合致するかの判断を行う。繰り返し再送実施条件に合致する場合には、複数回の再送中継を継続し、条件に合致しなくなった段階で再送中継を終了する。なお、ここでの再送中継実施条件とは、以下の実施例でも具体例を示すが、例えば再送中継をどのタイムスロットまで継続するかとか、何回まで再送中継を行ったら再送中継を終了するかなどの条件を意味する。
【００６２】
以上の説明においては、従来技術において説明したようなルーチング処理は一切伴わない。基地局ないしは端末局が送信局となる場合には、必要に応じて無線パケットのヘッダ情報を適宜設定したり、フレーム条件や報知情報などを再送中継条件に適合させるなどの整合性を確保する必要がある。さらに、送信局は無線パケットの新規送信（Ｓ10）の後、無線パケットの受信時と同様に処理Ｓ5 に移行し、この後の処理は無線パケット受信時と同様であり、再送実施条件に合致するか否かの判断を行い、その判断結果により再送中継の終了（Ｓ8 ）ないしは再送中継実施（Ｓ9 ）の処理を実施する。
（実施例２）
【００６３】
図５は、本発明の実施例２の再送中継の動作概要を示す。図２に示す実施例１との違いは、再送中継を実施する無線局が異なる点にある。
【００６４】
図５において、タイムスロット＃１で基地局１１が無線パケットを送信すると、無線局１２−１〜１２−３がこの信号を受信する。次のタイムスロット＃２では、基地局１１は送信を行わず、前のタイムスロット＃１で受信していた無線局１２−１〜１２−３が送信動作を行い、この信号を無線局１２−４〜１２−６が受信する。次のタイムスロット＃３では、基地局１１および無線局１２−１〜１２−３は送信を行わず、前のタイムスロット＃２で受信していた無線局１２−４〜１２−６が送信動作を行い、この信号を無線局１２−７〜１２−９が受信する。次のタイムスロット＃４では、基地局１１および無線局１２−１〜１２−６は送信を行わず、前のタイムスロット＃３で受信していた無線局１２−７〜１２−９が送信動作を行い、この信号を宛先無線局１３が受信する。これにより、基地局１１が送信した無線パケットを宛先無線局１３が受信することができる。
【００６５】
同様に、無線局１３が基地局１１宛てに無線パケットを送信する場合、タイムスロット＃５で無線局１３が無線パケットを送信すると、無線局１２−７〜１２−９がこの信号を受信する。次のタイムスロット＃６では、無線局１３は送信を行わず、前のタイムスロット＃５で受信していた無線局１２−７〜１２−９が送信動作を行い、この信号を無線局１２−４〜１２−６が受信する。次のタイムスロット＃７では、無線局１３および無線局１２−７〜１２−９は送信を行わず、前のタイムスロット＃６で受信していた無線局１２−４〜１２−６が送信動作を行い、この信号を無線局１２−１〜１２−３が受信する。次のタイムスロット＃８では、無線局１３および無線局１２−４〜１２−９は送信を行わず、前のタイムスロット＃７で受信していた無線局１２−１〜１２−３が送信動作を行い、この信号を基地局１１が受信する。これにより、無線局１３が送信した無線パケットを基地局１１が受信することができる。
【００６６】
本実施例の特徴は、無線パケットを受信した無線局が次のタイムスロットのみで再送中継する点にある。この様にして、あまり再送中継しても効果の少ないと思われる無線局の送信を抑制することで、実施例１に比較して周囲のサービスエリアへの与干渉を低減することができる。なお、再送の回数は必ずしも１回である必要はなく有限回としても構わない。例えば、再送中継を２回行う場合の動作概要を図６に示すが、これは図２と図５で示した中間の動作に相当する。
【００６７】
本発明の実施例２における再送中継の動作フローは、基本的に図４に示した処理と同様であり、図５に記載の内容の場合には図４の処理Ｓ5 において、1 回目の再送中継か否かが判断条件になり、図６に記載の内容の場合には図４の処理Ｓ5 において２回目までの再送中継か否かが判断条件となる。
なお、ここでは例えばタイムスロット＃３で送信した信号が、実際には無線局１２−１〜１２−３および基地局１１で受信される状況が想定される。しかし、以下に示す実施例の様に、一連の再送中継がどのタイムスロットまで継続するかを把握することができていれば、タイムスロット＃３で受信した無線パケットは、無線局１２−１〜１２−３および基地局１１にとって再送中継が既に完了した無線パケットであると認識することが可能であり、この場合には図４の処理Ｓ5 において、再送中継実施条件に合致しないと判断することになる。また同様の認識は、例えば無線パケットに通し番号などを付与し、再送中継を完了した無線パケットと同一であると判断し、同様に図４における処理Ｓ5 において、再送中継実施条件に合致しないと判断することも可能である。
【００６８】
（実施例３）
図７は、本発明の実施例３の再送中継の動作概要を示す。図２に示す実施例１との違いは、再送カウンタを用いて再送中継の回数の上限を管理する点である。
【００６９】
図７において、基地局１１が無線局１３宛てに無線パケットを送信する場合、ヘッダ領域に送信元無線局および宛先無線局の識別子に加えて、再送中継の回数の上限値を再送カウンタ値ＲＣとして収容した無線パケットを構成し、これを送信する。
【００７０】
タイムスロット＃１で基地局１１が送信した無線パケットを受信した無線局１２−１〜１２−３は、この無線パケットに収容された送信元無線局および宛先無線局の識別子、再送カウンタ値ＲＣを参照し、送信元無線局および宛先無線局の識別子のいずれかが自局を管理する基地局１１の識別子に一致した場合、再送カウンタ値ＲＣを１だけ減算してタイムスロット＃２で送信する。この際、前のタイムスロット＃１で送信を行った基地局１１も、送信した無線パケットに付与されていた再送カウンタ値ＲＣを１だけ減算してタイムスロット＃２で送信する。
【００７１】
同様に、タイムスロット＃２で無線パケットを受信した無線局１２−４〜１２−６は、この無線パケットに収容された送信元無線局および宛先無線局の識別子、再送カウンタ値ＲＣを参照し、送信元無線局および宛先無線局の識別子のいずれかが自局を管理する基地局１１の識別子に一致した場合、再送カウンタ値ＲＣを１だけ減算してタイムスロット＃３で送信する。この際、前のタイムスロット＃２で送信を行った基地局１１および無線局１２−１〜１２−３も、送信した無線パケットに付与されていた再送カウンタ値ＲＣを１だけ減算してタイムスロット＃３で送信する。
【００７２】
以上の処理を繰り返し、タイムスロット＃１では再送カウンタ値ＲＣは３、タイムスロット＃２では再送カウンタ値ＲＣは２、タイムスロット＃３では再送カウンタ値ＲＣは１、タイムスロット＃４では再送カウンタ値ＲＣは０となり、タイムスロット＃４で無線パケットを受信または送信した基地局１１および無線局１２−１〜１２−９および宛先無線局１３は、これ以上の再送中継は不要であると認識し、再送中継を完了する。宛先無線局１３は、このタイムスロット＃４で無線パケットを受信し、基地局１１から宛先無線局１３への無線パケットの転送は完結する。
【００７３】
同様に、基地局１１が無線局１２−７宛てに無線パケットを送信する場合について説明する。無線局１２−７は無線局１３よりも近距離に位置する場合、基地局１１はその距離ないしは宛先無線局１２−７の存在する場所に応じて、再送カウンタ値ＲＣを適宜設定する。この図では、再送カウンタ値ＲＣを２と設定している。先の説明と同様に、無線パケットは順次再送中継されるが、タイムスロット＃７において、無線パケットを送信した基地局１１および無線局１２−１〜１２−６、無線パケットを受信した無線局１２−７〜１２−９は、この無線パケットに収容された再送カウンタ値ＲＣが０であることから再送中継を終了する。したがって、タイムスロット＃８に送信すべき無線パケットがなければ送受信は行われない。
【００７４】
同様に、無線局側から基地局側に無線パケットを再送中継する場合も、送信元になる無線局は、適宜、再送カウンタ値ＲＣを無線パケットに設定して送信することになる。
【００７５】
宛先無線局に無線パケットを送信する基地局が再送カウンタ値ＲＣを設定する方法としては、宛先無線局の存在する大まかな位置を把握している場合には、１ホップでどの程度の距離だけ転送可能かを伝搬環境を考慮して推定し、何回再送中継すれば到達するかを判断することは可能である。また、基地局に無線パケットを送信する無線局においても、自局の存在位置と基地局の場所との関係から同様に何回再送中継すれば到達するかを判断することは可能である。
【００７６】
さらに、基地局１１が送信する無線パケットのヘッダ領域に、再送カウンタ値ＲＣに加えて、再送カウンタ値の初期値をあわせて収容しておけば、各無線局は自局宛の無線パケットが何回目の再送で到達できたかを知ることが可能であり、この情報を基に逆方向の伝送に必要なホップ数を推定することも可能である。同様の制御は、再送カウンタ値の初期値を０に設定すると共に再送カウンタ値の最終値をあわせて収容し、1 回の再送中継毎に再送カウンタ値を１ずつ加算し、再送カウンタ値が再送カウンタ値の最終値に一致する場合には再送中継の終了を判断する処理としても実効的には等価である。
なお、これらのホップ数は基地局から端末局側への下り方向と、端末局側から基地局への上り方向とで必ずしも対称とは限らない。これは、基地局と一般の無線局の送信電力が異なる場合には容易に発生するため、この点を考慮して上り／下りの再送カウンタ値を最適化すればよい。最も簡単な方法としては、下り方向に要するホップ数に、固定的なホップ回数の加算（例えばプラス1 回）を行うなどが考えられるが、この回数にしてもサービスエリアの伝搬環境や基地局および無線局の送信電力やアンテナ利得などを考慮した個別の条件で異なる値としても構わない。
また、ここでの実施例では再送カウンタ値ＲＣがゼロになるまでは全ての無線局が繰り返し再送中継する場合を示したが、実施例２で示したように、数回の再送中継を行ったらそれ以降は再送カウンタ値の値に関係なく、再送中継を実施しないという動作でも構わない。
【００７７】
図８は、本発明の実施例３における無線局装置の構成例を示す。図３に示す実施例１の無線局装置の構成例との差分は、再送カウンタ取得手段３３、再送カウンタ一致判断手段３４が追加された点である。
【００７８】
動作は、無線回線を介して無線パケットを受信した際に、無線パケットのヘッダ領域からは宛先および送信元の無線局の識別子に加えて再送カウンタ値の情報も無線パケット終端手段２４より通信制御部２７に入力され、さらに通信制御部２７から再送カウンタ取得手段３３に再送カウンタ値が転送される。再送カウンタ取得手段３３では、再送カウンタ一致判断手段３４にて所定の値（例えば図７の様にカウント値を１ずつ減算する場合にはゼロ）と再送カウンタ値が一致するかどうかを確認する。その結果を再送中継実施判断手段３１に通知し、識別子一致判断手段２９から通知される結果とあわせて再送中継の可否を判断し、その結果を通信制御部２７に通知し、その指示に従い再送中継を実施する。なお、新規に送信する、または再送中継する再送カウンタ値の設定はここでは通信制御部２７で実施し、無線パケット終端手段２４にてその値を無線パケットに反映することになる。
【００７９】
図９は、本発明の実施例３における再送中継の動作フローを示す。基本的な動作は図４に示す実施例１と同様であるが、ここでは図４の処理Ｓ5 における再送実施条件に合致するかどうかの判断として再送カウンタ値を用いた処理となっている。このため、図４の処理Ｓ2 は再送カウンタ値も同時に取得する処理（Ｓ11）に置き換えられる。また、再送実施判断である図４の処理Ｓ5 においては再送カウンタ値ＲＣが０であるかを判断し（Ｓ12）、０の場合には再送中継を終了する（Ｓ8 ）。処理Ｓ12にて０以外の場合には、再送カウンタ値ＲＣを１だけ減算し（Ｓ13）、減算した再送カウンタ値ＲＣを収容した無線パケットを再構築し（Ｓ14）、この無線パケットの再送中継を実施する（Ｓ9 ）。
【００８０】
図４の場合と同様に、処理Ｓ9 の実施後は次なる再送の実施判断を行う処理Ｓ12に戻り、所定の回数だけ再送を繰り返す。また、無線パケットの新規送信時（Ｓ10）に対しても同様であり、新規送信処理の完了後に図４の処理Ｓ5 に相当する処理Ｓ12に移行し、同様の処理を繰り返す。なお、無線パケットの新規送信時には、通常の送信処理に加えて再送カウンタを所定の値に設定する処理をあわせて行う。図９の例では、再送カウンタ値ＲＣとしては残りの再送回数を示す値としているため、再送のたびに１ずつカウンタ値を減算することで対応しているが、同様の処理は異なる条件でも実施可能である。例えば、再送回数の上限値が設定されている場合には、再送のつどに処理Ｓ13では再送カウンタ値ＲＣを１ずつ加算し、処理Ｓ12では再送カウンタが再送回数の上限に一致するか否かで判断しても良い。また、再送カウンタが２進数表示で表され、各ビットが１回目、２回目、…の再送の実施の有無を示すのであれば、対応したビットを反転させることで処理を実施することも可能である。この様に、再送カウンタの具体的な実現方法は、再送の実施判断および残りの再送の回数が把握できるものであれば如何なるものであっても構わない。
【００８１】
（実施例４）
図１０は、本発明の実施例４の再送中継の動作概要を示す。図７に示す実施例３との違いは、ここでは再送カウンタ値を用いることなく再送回数の上限を管理している点である。
【００８２】
図１０において、タイムスロット＃１からタイムスロット＃４は第１フレーム、タイムスロット＃５からタイムスロット＃８は第２フレームといったフレーム構成を備えている。各再送中継は、フレーム単位で完結し、フレームをまたいでの再送中継は行わない。タイムスロット＃１からタイムスロット＃４の再送中継は図２に示す実施例１の動作と全く同じであるが、異なる点はタイムスロット＃４において、基地局１１、無線局１２−１〜１２−９および宛先無線局１３は、第１フレームの最終タイムスロットであることを把握することで、これ以上の再送中継を中止する。
【００８３】
なお、図２では基地局１１から宛先無線局１３への無線パケットの転送について説明したが、ここでは無線局１２−４宛ての無線パケットの転送について説明する。無線局１２−４は基地局１１から比較的近距離であるために、タイムスロット＃６までで十分に無線パケットを受信可能である。しかし、毎フレーム共通のフレーム長を用いる場合には、このタイムスロット＃６で再送中継を終了しない。この結果、タイムスロット＃６までに、宛先である無線局１２−４が無線パケットを正常に受信できているところ、タイムスロット＃７およびタイムスロット＃８にて再送中継が継続されることとなる。
【００８４】
ここでフレーム周期は、各基地局がサポートするサービスエリアを考慮し、サービスエリアの端まで無線パケットを送り届けるのに必要な再送中継の回数を見積もり、この値に合わせたタイムスロット数をフレーム長に設定する。ないしは、システム固有の値として、システム設置時にフレーム長を固定的に与えても構わない。なお、フレーム長は、必ずしも実時間で与える必要はない。具体的には、各無線パケットは送信するデータ長が必ずしも一定とは限らないため、各無線パケットの送信に必要となる時間も一定ではない。この場合、無線パケットのデータ長と変調方式から与えられる無線パケットの伝送に要する時間と、ガードタイム的な無線パケットと無線パケットとの隙間の時間を合わせた時間を単位タイムスロット長として無線パケット毎に定義し、フレーム長がこの単位タイムスロット長の何個分という定義でもよい。さらには、このフレーム長を固定的な条件で定める以外にも、逐次、基地局から報知する制御情報の中で、このフレーム長をダイナミックに変更しながら定めるという方法をとっても構わない。
【００８５】
なお、本実施形態の場合の機能ブロック構成は、基本的に図３に示す実施例１のものと同等となるが、この場合は通信制御部２７にてフレーム周期を管理する機能を備えることになる。このフレーム周期は基地局装置から通知される情報に従い同期を図っても構わないし、図１１に示すようにＧＰＳ等３５の別の無線システムのより得られるタイミングに関する情報をもとに同期を図っても構わない。ＧＰＳを用いる場合には精度の高い絶対時間を各無線局で共有できるため、各タイムスロットの区切り（フレームの区切り）などは簡易に把握することができる。また、他の無線システムとは、例えば電波時計の様なものであっても構わない。この様な同期に必要な時刻情報を把握できるものであれば、あらゆるものを利用することが可能である。
【００８６】
図１２は、本発明の実施例４における再送中継の動作フローを示す。基本的な動作は図４に示す実施例１と同様であるが、ここでは図４の処理Ｓ5 における再送実施条件に合致するかどうかの判断においてフレーム条件を用いた処理となっている。このため、再送実施判断である図４の処理Ｓ5 においては、まずフレーム条件を把握し（Ｓ15）、フレームＥＮＤか否かを判断し（Ｓ16）、フレームＥＮＤの場合には再送中継を終了する（Ｓ8 ）。一方、フレームＥＮＤ以外の場合には再送中継を実施する（Ｓ9 ）。図４の場合と同様に、処理Ｓ9 の実施後は処理Ｓ15に戻り、フレームＥＮＤとなるまで所定の回数だけ再送を繰り返す。また、無線パケットの新規送信時（Ｓ10）に対しても同様であり、新規送信処理の完了後に図４の処理Ｓ5 に相当する処理Ｓ15および処理Ｓ16に移行し、同様の処理を繰り返す。なお、無線パケットの新規送信時には、フレーム先頭から送信を開始することになる。
【００８７】
（実施例５）
以上説明した以外にも、基地局から報知される情報を利用すれば、再送の打ち切りを判断することは可能である。
【００８８】
図１３は、本発明の実施例５の再送中継の動作概要を示す。
図１３において、１９は基地局からの報知情報である。無線パケットの再送中継を行うタイムスロット＃１〜＃８毎に、再送中継の実施の可否を周知する。再送ありとの指示を受ければ再送を行い、再送の指示がなければ再送を行わない。例えば、タイムスロット＃１〜＃３およびタイムスロット＃５〜＃７では、基地局からの再送の指示があるので次のタイムスロットで再送中継を行うが、タイムスロット＃４および＃８では、基地局からの再送の指示がないので次のタイムスロットでは再送中継は行わない。この再送の指示は、再送実施を明示的に示しても良いし、再送中止の明示的な指示がなければ再送を行うとしても構わない。
ないしは、１回の再送指示がその後複数回の再送を意味するとしても構わない。この場合には、再送指示がなくても直前のタイムスロットで指示がなされていれば、再送を実施することが可能である。この場合、逆に再送中止の際には、その分、前のタイムスロットから再送指示を取りやめる必要がある。具体的には、1 回の「再送あり」の指示が２回分の再送中継を指示するものであるならば、タイムスロット＃４での再送中継完了を指示するために、タイムスロット＃２での「再送あり」の指示を最後とし、タイムスロット＃３では「再送あり」の指示を行わないようにすれば良い。  
【００８９】
また、この再送の指示は各無線パケットの送信タイミングの隙間で送信しても良いし、ＯＦＤＭＡなどを用いて特定のサブキャリアにそのような信号を収容しても構わない。さらには、回線利得を確保するために、既知のパターンの固定信号を送信し、受信側ではその信号の相関検出を行い、相関値が所定のレベル以上となる信号を検出できた場合には再送の指示と判断することも可能である。つまり、伝送方式などが異なる場合も含めてどの様な条件で再送の指示をしても構わない。
【００９０】
図１４は、本発明の実施例５における再送中継の動作フローを示す。基本的な動作は図４に示す実施例１と同様であるが、ここでは図４の処理Ｓ5 における再送実施条件に合致するかどうかの判断において報知情報を用いた処理となっている。このため、再送実施判断である図４の処理Ｓ5 においては、まず報知情報を取得し（Ｓ17）、報知情報にて再送中継の実施の指示があるか否かを判断し（Ｓ18）、実施の指示がなければ再送中継を終了する（Ｓ8 ）。一方、再送中継の実施の指示があれば再送中継を実施する（Ｓ9 ）。図４の場合と同様に、処理Ｓ9 の実施後は処理Ｓ17に戻り、報知情報にて再送実施の指示がなくなるまで所定の回数だけ再送を繰り返す。また、無線パケットの新規送信時（Ｓ10）に対しても同様であり、新規送信処理の完了後に図４の処理Ｓ5 に相当する処理Ｓ17および処理Ｓ18に移行し、同様の処理を繰り返す。ここでの処理Ｓ１７の報知情報取得とは、必ずしもこのタイミングで受信した信号である必要はなく、どのタイムスロットの無線パケットに対応した指示であるかが分かる信号であれば、全く異なる別のタイミングで受信した信号における指示内容を記録しておき、ここでその情報を参照するという動作であっても構わない。
【符号の説明】
【００９１】
１−１〜１−２  基地局
２−１〜２−７、３−１〜３−７  無線局
４−１〜４−２  無線パケット
５−１〜５−２  各基地局のサービスエリア
１００  ネットワーク
１１  基地局
１２−１〜１２−９  再送中継を行う無線局
１３  宛先無線局
２１  無線局装置
２２  無線部
２３  ベースバンド信号処理部
２４  無線パケット終端手段
２５  インタフェース部
２６  アンテナ
２７  通信制御部
２８  識別子取得手段
２９  識別子一致判断手段
３０  基地局識別子取得手段
３１  再送中継実施判断手段
３２  制御部全体
３３  再送カウンタ取得手段
３４  再送カウンタ一致判断手段
３５  ＧＰＳ等
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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