(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、直接的にまた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システムにおいて、
前記無線局が、自局が送信する無線パケットを一定のレベル以上で受信可能な地理的な領域、もしくは受信可能な無線局を示す信号到達領域の情報を取得して、前記基地局へ通知する手段を備え、
前記基地局が、前記無線局が取得した信号到達領域の情報を収集する信号到達領域取得手段を備え、
前記基地局が、前記取得した各無線局の信号到達領域の情報を参照し、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットを決定し、当該タイムスロットで当該無線パケットを送信する無線パケット送信手段を備え、
前記無線局が、
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記載された再送中継の終了条件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、受信した前記無線パケットの再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する再送中継実施判断手段と、
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、かつ再送中継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、受信した前記無線パケットの再送中継を行う無線パケット送信手段と、
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手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記無線パケット送信手段は、次の無線パケットを送信するタイムスロットとして、前の無線パケットを送信してからＮ回のタイムスロットで各無線局の信号が到達する領域と自局が送信する信号が到達する領域とを対比して、重複がないことにより、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットであると決定する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
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、直接的にまた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システムの無線通信方法において、
前記無線局が、自局が送信する無線パケットを一定のレベル以上で受信可能な地理的な領域、もしくは受信可能な無線局を示す信号到達領域の情報を取得して、前記基地局へ通知するステップを有し、
前記基地局が、前記無線局が取得した信号到達領域の情報を収集する信号到達領域取得ステップを有し、
前記基地局が、前記取得した各無線局の信号到達領域の情報を参照し、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットを決定し、当該タイムスロットで当該無線パケットを送信する無線パケット送信ステップを有し、
前記無線局が、
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記載された再送中継の終了条件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、受信した前記無線パケットの再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する再送中継実施判断ステップと、
前記識別子一致判断ステップ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、かつ再送中継実施判断ステップで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の再送中継を行う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４】
請求項３に記載の無線通信方法において、
前記無線パケット送信ステップは、次の無線パケットを送信するタイムスロットとして、前の無線パケットを送信してからＮ回のタイムスロットで各無線局の信号が到達する領域と自局が送信する信号が到達する領域とを対比して、重複がないことにより、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットであると決定する
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システム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８は、従来技術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８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８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８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８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８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９は、従来技術における無線局装置の構成例を示す。
図９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。
【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システム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、直接的にまた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システムにおいて、無線局が、自局が送信する無線パケットを一定のレベル以上で受信可能な地理的な領域、もしくは受信可能な無線局を示す信号到達領域の情報を取得して、基地局へ通知する手段を備え、基地局が、無線局が取得した信号到達領域の情報を収集する信号到達領域取得手段を備え、基地局が、取得した各無線局の信号到達領域の情報を参照し、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットを決定し、当該タイムスロットで当該無線パケットを送信する無線パケット送信手段を備え、無線局が、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、無線パケット内に記載された再送中継の終了条件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、受信した無線パケットの再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する再送中継実施判断手段と、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、かつ再送中継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、受信した無線パケットの再送中継を行う無線パケット送信手段と、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手段とを備える。
【００２９】
第１の発明の無線通信システムにおいて、無線パケット送信手段は、次の無線パケットを送信するタイムスロットとして、前の無線パケットを送信してからＮ回のタイムスロットで各無線局の信号が到達する領域と自局が送信する信号が到達する領域とを対比して、重複がないことにより、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットであると決定する。
【００３０】
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、直接的にまた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システムの無線通信方法において、無線局が、自局が送信する無線パケットを一定のレベル以上で受信可能な地理的な領域、もしくは受信可能な無線局を示す信号到達領域の情報を取得して、基地局へ通知するステップを有し、基地局が、無線局が取得した信号到達領域の情報を収集する信号到達領域取得ステップを有し、基地局が、取得した各無線局の信号到達領域の情報を参照し、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットを決定し、当該タイムスロットで当該無線パケットを送信する無線パケット送信ステップを有し、無線局が、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、無線パケット内に記載された再送中継の終了条件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、受信した無線パケットの再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する再送中継実施判断ステップと、識別子一致判断ステップ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、かつ再送中継実施判断ステップで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の再送中継を行う無線パケット送信ステップと、識別子一致判断ステップ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。
【００３１】
第２の発明の無線通信方法において、無線パケット送信ステップは、次の無線パケットを送信するタイムスロットとして、前の無線パケットを送信してからＮ回のタイムスロットで各無線局の信号が到達する領域と自局が送信する信号が到達する領域とを対比して、重複がないことにより、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットであると決定する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の無線通信システム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。
【００３３】
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。
【００３４】
さらに、本発明は、基地局および無線局が送信する信号の信号到達領域を利用することにより、同一周波数チャネルを用いて同一時刻に無線パケットを送信する基地局および無線局を制御し、周波数再利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明における再送中継が適用されるシステム構成例を示す図である。
【図２】本発明における再送中継の基本動作例を示す図である。
【図３】本発明における無線局装置の基本構成例を示す図である。
【図４】本発明における再送中継の基本処理フローを示す図である。
【図５】本発明の実施例における再送中継の動作例を示す図である。
【図６】基地局が用いる信号到達領域管理テーブルの例を示す図である。
【図７】本発明における基地局のパケット送信処理フローを示す図である。
【図８】従来技術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９】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】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明の無線通信システムの実施例について説明する。まず個々の実施例の説明の前に、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。
【００３７】
図１は、本発明における再送中継が適用されるシステム構成例を示す。
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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２−１〜２−７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。
【００４０】
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識別子「Ａ」と宛先識別子「ｇ」を含む無線パケット４−１を生成し、これを送信する。この無線パケット４−１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送信元識別子「Ａ」と宛先識別子「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はその無線パケットを再送中継し、それを無線局２−４〜２−６が受信できたとする。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送信元識別子「Ａ」と宛先識別子「ｇ」を認識する。
【００４１】
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。そして同様にその無線パケットを再送中継し、それを無線局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送信元識別子「Ａ」と宛先識別子「ｇ」を認識し、宛先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。
【００４２】
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識別子「ｎ」と宛先識別子「Ｂ」を含む無線パケット４−２を生成し、これを送信する。この無線パケットは無線局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送信元識別子「ｎ」と宛先識別子「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、その無線パケットを再送中継し、これを無線局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送信元識別子「ｎ」と宛先識別子「Ｂ」を認識する。
【００４３】
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、その無線パケットを再送中継し、これを基地局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送信元識別子「ｎ」と宛先識別子「Ｂ」を認識し、宛先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。
【００４４】
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送信元識別子「ｎ」と宛先識別子「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。
【００４５】
以上が基本的な動作である。その特徴は、再送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。
【００４６】
図２は、本発明における再送中継の基本動作例を示す。
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は宛先の無線局を表す。図２(1) は基地局１１および無線局１２−１〜１２−９および宛先の無線局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。
【００４７】
タイムスロット＃１では、基地局１１が無線局１３宛てに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が再送中継を行い、無線局１２−４〜１２−６がこの無線パケットを受信する。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が再送中継を行い、無線局１２−７〜１２−９がこの無線パケットを受信する。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、この無線パケットを宛先の無線局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の無線局１３で受信することができる。
【００４８】
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がこの無線パケットを受信する。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が再送中継を行い、無線局１２−４〜１２−６がこの無線パケットを受信する。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が再送中継を行い、無線局１２−１〜１２−３がこの無線パケットを受信する。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が再送中継を行い、この無線パケットを宛先の基地局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で受信することができる。
【００４９】
ここでは、所定のタイムスロットまでの間は、各無線局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。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。
【００５０】
図３は、本発明における無線局装置の基本構成例を示す。
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。
【００５１】
基本的な動作は従来技術の通りであるが、自局宛の無線パケット以外を再送中継する場合の動作が異なるので、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が送信元識別子および宛先識別子を抜き出し、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２７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。
【００５２】
一方、識別子一致判断手段２９にて、送信元識別子または宛先識別子が自局宛ではないが自局が接続する基地局の識別子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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、ここ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。
【００５５】
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。
【００５６】
図４は、本発明における再送中継の基本処理フローを示す。
図４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識別子および宛先識別子を取得し（Ｓ2 ）、宛先識別子が自局の識別子に一致するか否かを判定する（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）。
【００５７】
一方、処理Ｓ3 にて一致しなかった場合は、送信元識別子また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否かを判断し（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否かの判断を行い（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否かの判断を行う。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や、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。
【００５８】
以上の説明では、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。基地局また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 ）または再送中継実施（Ｓ9 ）の処理を実施する。
【００５９】
ここで、無線局が再送中継を繰り返す再送中継実施条件について説明する。再送実施条件として各無線局における再送回数を規定する場合は次のようになる。例えば、再送中継の実施は無線パケットを受信した次のタイムスロットのみの１回と限定しても構わない。同様に、無線パケットを受信した次のタイムスロットと更にその次のタイムスロットのみという様に２回と限定しても構わない。いずれにしても、先々の無線局で再送中継が繰り返されるが、各無線局における再送回数は限定される。
【００６０】
また、再送実施条件として再送中継が継続するタイムスロット（ホップ数）を規定する場合は次のようになる。無線パケット内に残りの再送回数を把握可能な条件として、例えば再送カウンタを記録しておき、無線パケットを受信した際に再送カウンタ数に残りがある場合には、残りがある間だけ再送中継を実施する。仮に再送カウンタ（以下「ＲＣ」という）が残りの再送回数を示すのであれば、ＲＣ＝２と受信した場合には最初の再送中継時には、カウンタ値を１減算してＲＣ＝１、次の再送中継時にはＲＣ＝０として、このカウンタ値を更新して無線パケットに収容し、送信する。ＲＣ＝０の無線パケットを受信した無線局は、次の再送中継を行わない。すなわち、最初に無線パケットを送信した無線局が再送カウンタに設定するタイムスロット（ホップ数）までの再送中継に限定される。なお、この動作では、再送中継の都度、無線パケットの中身は変更されることになるが、全ての無線局が同一のルールで無線パケットの中身を更新するため、結果的に同一の無線パケットを送信することが可能である。
【００６１】
さらに、無線パケットの中継時にはタイムスロットに対してフレーム構成を設定し、同一フレーム内では再送中継を継続するが、フレーム終了時点で再送中継を打ち切り、次のフレームまで再送中継を持ち越さない構成としてもよい。また、無線パケットの送信とは別に、基地局から再送中継の実施の可否について指示を行い、その指示に従って再送中継の実施の可否を判断する構成としてもよい。
【００６２】
以上説明した再送中継の基本概念は、先願（特願２０１１−０８２０２２）に記載の発明の技術的特徴である。
【００６３】
このような再送中継を行う構成では、複数の無線局が協調することによるダイバーシチ効果や、ルーチング処理を伴わないことにより安定した通信を実現することができる。ただし、システムの特性を決定付ける要因としては、基地局または無線局が無線パケットを送信または再送中継する際のタイムスロットをどのように運用するかという点も重要となる。
【実施例】
【００６４】
図５は、本発明の実施例における再送中継の動作例を示す。
図５において、１１は基地局（Ａ）、１２−１〜１２−９は無線局、１３は宛先の無線局（Ｚ）を示す。図５(1) は、基地局１１および無線局１２−１〜１２−９，１３の位置関係を示す。図５(2) は、タイムスロット＃１〜＃８における基地局および各無線局の送信または受信状態を表しており、横軸は時間を表す。また、信号到達領域＃１〜＃４は、それぞれ基地局１１、無線局１２−１〜１２−３、無線局１２−４〜１２−６、無線局１２−７〜１２−９における送信信号の到達領域を示す。
【００６５】
本発明の特徴は、基地局１１および各無線局１２−１〜１２−９の信号到達領域＃１〜＃４の情報を利用し、基地局１１が無線パケットを送信するタイムスロットを制御するところにある。
【００６６】
信号到達領域＃１〜＃４とは、基地局１１が管理する情報であり、基地局１１および各無線局１２−１〜１２−９が無線パケットを送信したとき、該無線パケットを一定のレベル以上で受信可能な地理的な領域情報、もしくは受信可能な無線局のそのものの情報を示す。基地局１１は本情報を管理し、再送中継の際に各無線局間において信号到達領域が重複しないように無線パケットを送信するタイムスロットを制御することで、同一チャネル干渉を抑制し、かつ不要な干渉回避による周波数再利用効率低下を抑えることが可能となる。
【００６７】
本実施例では、無線パケットを受信した次のタイムスロットのみで再送中継する（再送中継数が１）場合について説明する。例えば、タイムスロット＃１では、基地局１１に隣接する無線局１２−１〜１２−３が受信できるとすると、これらの無線局１２−１〜１２−３が位置する（と予測される）領域として信号到達領域＃１が定義できる。もしくは、基地局１１からの信号を受信可能な無線局１２−１〜１２−３そのものを信号到達領域として定義してもよい。同様に、タイムスロット＃２では、無線局１２−１〜１２−３に隣接する無線局１２−４〜１２−６が受信でき、これらの無線局１２−４〜１２−６が位置する（と予測される）領域として信号到達領域＃２が定義できる。ここで、信号到達領域＃２には、信号の伝達方向とは逆方向に存在する基地局１１も含まれることになるが、過去に送信済みの無線パケットを受信した際にはそれを廃棄し再送中継を実施しないことにすれば、実質的には信号到達領域はタイムスロット毎に徐々に場所をシフトすることになる。このようにして、再送中継を行っても効果の少ないと思われる場合、すなわち過去に再送中継を実施した領域では送信する無線局の数を抑制することで、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。
【００６８】
そこで、図５(1) に示す基地局１１の信号到達領域＃１と無線局１２−７〜１２−９の信号到達領域＃４のように、互いに重複しない領域である組み合わせは同一タイムスロットに無線パケットを送信することが可能である。このような同時送信を行うために、基地局１１の送信タイムスロット間隔を３とする、すなわちタイムスロット＃１、＃４、＃７で無線パケットを送信する。仮に、送信タイムスロット間隔を２とすると、基地局１１と無線局１２−４〜１２−６が同一タイムスロットに無線パケットを送信することになるが、互いの信号到達領域＃１と信号到達領域＃３は、無線局１２−１〜１２−３で重複しているため干渉し合い、無線局１２−１〜１２−３は信号を正確に受信できなくなる恐れがある。一方、送信タイムスロット間隔を４以上とすると、同一タイムスロットに無線パケットを送信する基地局および無線局は存在しないため干渉の恐れはなくなるが、周波数再利用効率は低下する。
【００６９】
このように、基地局が信号到達領域の情報を基に、基地局および各無線局が同一周波数チャネルを用いて無線パケットを送信可能なタイムスロットを制御することで互いの信号到達領域が重複しない、すなわち基地局および無線局が互いに干渉しない最小限の距離を維持しながら無線パケットの中継伝送を実施し、高い周波数再利用効率を達成することが可能となる。
【００７０】
図６は、基地局が用いる信号到達領域管理テーブルの例を示す。
ここでは、無線パケットを一定のレベル以上で受信可能な無線局の情報を、協調して再送中継を行う無線局毎に示している。図６(2) に示す信号到達領域管理テーブルは、１タイムスロットにおいて送信／受信する無線局を、無線パケットが中継される順、つまりホップ数順に並べている。このとき、タイムスロット＃４において、基地局１１の無線局１２−１〜１２−３宛ての送信は空間的に再利用可能であることがわかる。基地局１１は、この信号到達領域管理テーブルに基づいて、無線パケットを送信可能なタイムスロットを判断する。
【００７１】
ここで、信号到達領域は各無線局が取得し、基地局へ通知するのが一般的である。その取得は様々な形で実施可能である。例えば、無線局がＧＰＳ等の自局の位置情報を取得できる場合には、当該位置情報および送信する信号の減衰量に基づいて信号到達距離を算出し、信号到達領域としてもよい。また、信号を受信可能な周辺の無線局をキャリアセンスによって検知し、該無線局を信号到達領域としてもよい。そのようにして各無線局が取得した信号到達領域の情報を、再送中継によって基地局に通知したり、異なる周波数帯の制御チャネル等を用いて基地局に通知することにより、基地局は信号到達領域の情報を収集する。基地局が信号到達領域の情報を収集するタイミングは、ある時刻に基地局から集中制御的に無線局に指示を出してもよいし、システムとして予め定められた制御用のタイムスロットにて無線局が自律的に信号到達領域の情報を収集・通知する処理を実施してもよい。
【００７２】
基地局と各無線局の信号到達領域の情報は、時間と共に変化しているのが一般的であるため、所定の周期でそれぞれの上記の処理を行うようにしても構わない。
【００７３】
また、基地局がすべての無線局の信号到達領域の情報を取得できない場合、基地局近傍の信号到達領域の情報のみを用いることとして、再送中継を実施する他の無線局が送信している信号の電波強度を測定することも可能である。
【００７４】
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。このように様々な形で取得される信号到達領域の情報を基地局にて管理する。
【００７５】
また、信号到達領域の情報として、複数の無線局が協調して同時に送信した場合の信号到達領域を把握する必要があるため、個々の無線局から協調する無線局を選別し、信号到達領域を算出する。どの無線局が協調するかは、ＧＰＳ等によって取得できる位置情報から互いに近接する無線局同士を協調する無線局群として推測してもよいし、基地局が協調する無線局を事前に定めておき、無線パケット中継伝送時に指示するなど、いかなる手段を用いても構わない。
【００７６】
次に、本実施形態の動作例について図５(2) を参照して説明する。
タイムスロット＃１では、基地局１１が無線パケットを送信すると、無線局１２−１〜１２−３は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で受信していた無線局１２−１〜１２−３は送信動作を行い、この信号を無線局１２−４〜１２−６が受信する。なお、当該信号を基地局１１も受信するが廃棄する。次のタイムスロット＃３では、前のタイムスロット＃２で受信していた無線局１２−４〜１２−６は送信動作を行い、この信号を無線局１２−７〜１２−９が受信する。なお、当該信号を無線局１２−１〜１２−３も受信するが廃棄する。
【００７７】
次のタイムスロット＃４では、前のタイムスロット＃３で受信していた無線局１２−７〜１２−９は送信動作を行い、この信号を宛先の無線局１３が受信する。なお、当該信号を無線局１２−４〜１２−７も受信するが廃棄する。同時に、基地局１１が新たな無線パケットを送信し、無線局１２−１〜１２−３はこの信号を受信する。
【００７８】
次のタイムスロット＃５では、前のタイムスロット＃４で受信していた無線局１２−１〜１２−３は送信動作を行い、この信号を無線局１２−４〜１２−６が信号を受信する。なお、当該信号を基地局１１も受信するが廃棄する。次のタイムスロット＃６では、前のタイムスロット＃５で受信していた無線局１２−４〜１２−６は送信動作を行い、この信号を無線局１２−７〜１２−９が受信する。なお、当該信号を無線局１２−１〜１２−３も受信するが廃棄する。
【００７９】
次のタイムスロット＃７では、前のタイムスロット＃６で受信していた無線局１２−７〜１２−９は送信動作を行い、この信号を宛先の無線局１３が受信する。なお、当該信号を無線局１２−４〜１２−７も受信するが廃棄する。同時に、基地局１１が新たな無線パケットを送信し、無線局１２−１〜１２−３はこの信号を受信する。次のタイムスロット＃８では、前のタイムスロット＃７で受信していた無線局１２−１〜１２−３は送信動作を行い、この信号を無線局１２−４〜１２−６が信号を受信する。なお、当該信号を基地局１１も受信するが廃棄する。
【００８０】
このように、基地局１１が送信した無線パケットは各無線局間にて干渉することなく再送中継され、宛先の無線局１３にて受信することが可能になる。
【００８１】
図７は、本発明における基地局のパケット送信処理フローを示す。
図７において、新規の無線パケット送信処理を開始すると（Ｓ11）、信号到達領域管理テーブルを参照し、他の無線局における再送中継のタイムスロット利用状況を把握し（Ｓ12）、他の信号到達領域との重複があるか否かを判断する（Ｓ13）。ここでのタイムスロット利用情報は、図６(2) に示す信号到達領域管理テーブルから直接把握する他に、基地局近傍の他の無線局が無線信号を送信しているか否かを電波強度を測定し、推測することとしてもよい。電波強度から推測する場合、ステップＳ12では、電波強度がある閾値を超えるか否かが判断基準となる。たとえば、当該タイムスロットで送信した場合に、これを受信する無線局において、他の無線局が送信する信号の電波強度がある閾値を超える場合には重複があると判定する。ステップＳ13でYes の場合、現時点でのスロットでは新規の無線パケットの送信は行わず、１タイムスロットだけ待機し（Ｓ14）、次のタイムスロットにおける送信処理を実施するためにステップＳ12に戻る。一方、ステップＳ13でNoの場合、予め規定されている再送中継回数を考慮し、Ｎ回の再送中継を実施する場合にはＮ−１タイムスロットだけ待機し（Ｓ15）、新規の無線パケットの送信処理を行い（Ｓ16）、処理を終了する（Ｓ17）。
【００８２】
なお、図５および図６の説明では、無線局の再送中継回数は１回として説明したが、２回以上でもよい。このとき、再送中継を実施する無線局の数に応じて信号到達領域を設定し、同一周波数チャネルを用いて同一時刻に送信可能な複数の基地局／無線局から、基地局が無線パケットを効率よく送信可能なタイムスロットを決定する。
【００８３】
本発明は、基地局における動作を与えることによって実現されるものであり、基地局以外の無線局は、信号到達領域の情報を用いず、再送中継の動作フローは図４に示した基本動作の処理と同様である。再送中継回数が異なる場合には図４の処理Ｓ５において何回目の再送中継となるかが判断条件となる。
【符号の説明】
【００８４】
１−１，１−２  基地局
２−１〜２−７、３−１〜３−７，１０１〜１０４  無線局
４−１，４−２  無線パケット
５−１，５−２  サービスエリア
１００  ネットワーク
１１，１０１  基地局
１２−１〜１２−９  再送中継を行う無線局
１３  宛先の無線局
２１，１２１  無線局装置
２２，１２２  無線部
２３，１２３  ベースバンド信号処理部
２４，１２４  無線パケット終端手段
２５，１２５  インタフェース部
２６，１２６  アンテナ
２７，１２７  通信制御部
２８，１２８  識別子取得手段
２９，１２９  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
３２，１３１  制御部全体
１３０  無線メトリック管理手段
【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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