(57)【要約】【課題】基地局を設置しなくても端末局を利用して適応的多段中継を行なうことにより、高速デジタル伝送を実現する中継伝送システムを提供すること。【解決手段】無線通信システムにおいて、端末局ＭＳ１０１〜ＭＳ１１５を中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９として利用し、当該中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９に多段中継を行なわせることにより、データ伝送を実現する。これにより、データ伝送により、本発明ではインフラコストを低く抑えながら、大量のデータを高速で送受信する中継伝送システムが実現される。【選択図】　　図１
2004032393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本部局と、中継局として設定された複数の端末局とから構成され、前記本部局から前記各中継局へポーリングを行なって、前記本部局とリンク回線構成可能な前記中継局を探索して１次中継局とし、前記１次中継局に中継を行なわせることにより、データ伝送を実現することを特徴とする中継伝送システム。
【請求項２】
本部局と、中継局として設定された複数の端末局とから構成され、前記本部局とリンク回線構成可能な端末局を１次中継局とし、
前記１次中継局に必要最小限のポーリングを指示してリンク回線構成可能な端末局を探索してこれを２次中継局とし、
前記１次中継局を介して前記２次中継局に必要最小限のポーリングを指示してリンク回線構成可能な端末局を探索してこれを３次中継局とし、
以下同様にして、前記１次中継局からＮ−１次中継局を介してＮ次中継局（３≦Ｎ）に必要最小限のポーリングを指示してリンク回線構成可能な端末局を探索（階層的中継局探索ポーリング）してこれをＮ＋１次中継局とし、
これを全中継局のポーリング応答が得られるまで順次実行して階層構造を決定するとともに、
前記階層構造を解析することにより得られるルート情報に基づき、前記各中継局に多段中継を行なわせることにより、データ伝送を実現することを特徴とする請求項１記載の中継伝送システム。
【請求項３】
前記ポーリングにおいて、ポーリング信号を受信したＮ＋１次中継局は受信時に測定又は推定した回線品質情報をポーリング応答メッセージに記載し、
前記ポーリング応答信号を受信したＮ次中継局は受信時に測定又は推定した回線品質情報をポーリング応答メッセージに追記して上位中継局に転送することを特徴とする請求項２記載の中継伝送システム。
【請求項４】
局間通信路の探索（階層的中継局探索ポーリング）に際し、最大中継段数（Ｍ）を限定する（Ｍ≧２）ことを特徴とする請求項２記載の中継伝送システム。
【請求項５】
前記本部局において、前記階層的中継局探索ポーリングにより得られた情報のうち、リンク行列を各中継局に配送することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の中継伝送システム。
【請求項６】
ルートの起点となるスタート局からルートの終点となるエンド局へのルート選択のための前記階層構造解析に当たって、前記スタート局とリンク回線構成可能な全ての中継局をリンク行列から検索して１次中継局とし、
この１次中継局が前記エンド局であるか否かをチェックし、
前記エンド局のときは、これを１つのルートの候補とし、
前記エンド局でないときは前記１次中継局とリンク回線構成可能な全ての中継局をリンク行列から検索して２次中継局とし、前記２次中継局が前記エンド局であるか否かをチェックし、
以下順次、
Ｎ次中継局が前記エンド局のときは、これを１つのルートの候補とし、
前記エンド局でないときはこのＮ次中継局とリンク回線構成可能な全ての中継局をリンク行列から検索してＮ＋１次中継局とし、前記Ｎ＋１次中継局が前記エンド局であるか否かをチェックすることにより、
リンク構成可能な全てのルートを検索することを特徴とするルート探索方法。
【請求項７】
前記リンク行列からＮ次中継局とリンク回線構成可能な全ての中継局を検索する場合、
前記リンク行列の各行毎に有効な列の数および有効な列番号を列記したリストを作成し、前記リストに基づいて有効な列のみを検索することを特徴とする請求項６記載のルート探索方法。
【請求項８】
前記ルート検索に当って、所定の段数を予め設定しておき、この段数になってもエンド局に到達しない場合は、その段以降のルート検索処理を打切り、次のルートの検索処理に移行することを特徴とする請求項６又は７記載のルート探索方法。
【請求項９】
前記ルート探索の結果から、各ルート候補間の比較を行うに当って、リンク行列の要素を各区間の実測または推定されたＣＮＲ真数値の逆数とし、
その総和が最小のルートを最適ルートとし、前記各中継局に適応的多段中継を行なわせることにより、データ伝送を実現することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の中継伝送システム。
【請求項１０】
前記ルート探索の結果から、各ルート候補間の比較を行うに当って、リンク行列の要素を各区間の実測または推定されたＢＥＲとし、
前記実測または推定されたＢＥＲの総和が最小のルートを最適ルートとし、前記各中継局に適応的多段中継を行なわせることにより、データ伝送を実現することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の中継伝送システム。
【請求項１１】
前記ルート探索の結果から、各ルート候補間の比較を行うに当って、リンク行列の要素を各区間の実測または推定された無線パケット消失率とし、
前記無線パケット消失率の総和が最小のルートを最適ルートとし、前記各中継局に適応的多段中継を行なわせることにより、データ伝送を実現することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の中継伝送システム。
【請求項１２】
前記ルート探索の結果から、各ルート候補間の比較を行うに当って、中継段数最小のルートを最適ルートとし、前記各中継局に多段中継を行なわせることにより、データ伝送を実現することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の中継伝送システム。
【請求項１３】
本部局は、リンク行列を各中継局に配送する際、階層構造を利用して中継ルートを決定し、そのルート上に位置する１次中継局からＮ−１次中継局を介してＮ次の最遠端中継局に向けて配送し、
その信号を中継する前記１次中継局から前記Ｎ−１次中継局は、中継過程で前記リンク行列を取得し、
前記本部局は、前記１次中継局から前記Ｎ−１次中継局へのリンク行列配送を省略することを特徴とする請求項５記載の中継伝送システム。
【請求項１４】
リンク行列の配送を中継した前記Ｎ−１次中継局は、Ｎ次の最遠点中継局からの配送応答メッセージを上位局に中継する際、前記Ｎ次の最遠点中継局が複数存在した場合はその全ての中継局の配送応答メッセージの到着を待ち、
前記配送応答メッセージの受信の有無の情報を含む応答メッセージを一括で上位局に送信し、
前記Ｎ−１次中継局より上位の中継局は、前記配送応答メッセージを自局の上位局に中継することを特徴とする請求項１３記載の中継伝送システム。
【請求項１５】
前記中継局は、前記リンク行列の配送応答メッセージを送信したタイミングを記憶し、その時点を基準に前記各中継局が同一周期で端末局に対してビーコン送出を行なうことを特徴とする請求項１３、１４記載の中継伝送システム。
【請求項１６】
前記各中継局は、前記ビーコン信号の中に報知メッセージを有し、その報知メッセージには中継局番号及び当該中継局の中継回線品質を表示し、
前記端末局は、位置登録動作を実行するに際して、複数の中継局からのビーコンを受信できる場合、
各ビーコン信号に含まれている報知メッセージの中の中継回線品質の数値と、当該移動局が当該ビーコン信号を受信に際して測定又は推定した回線品質の数値を加算し、
前記各中継局毎の前記加算結果を比較して、数値が最小となる中継局に対して位置登録を行うことを特徴とする請求項１５記載の中継伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システム、特にＰＭＰ（ポイント・ツー・マルチポイント）型の自営無線通信システムにおいて、端末局を利用して適応的多段中継を行なうことにより、高速デジタル伝送を実現する中継伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットの普及に伴い、自営無線通信分野においても大量のデータを高速で送受信するシステムに対する要望が高まってきている。
【０００３】
従来、公衆移動通信サービスにおいては、高速のデータ伝送サービスを実現するためには、一つの基地局当たりのゾーン半径を小さくするとともに、単位面積当たりに基地局の設置されている密度（置局密度）を上げる（マイクロセル化）という方法が取られている。このように置局密度を上げることにより基地局−移動局間の伝搬損失を低く抑えることができ、ＢＥＲ（ビット誤り率）を低く保持したまま通信することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自営無線通信システムにあっては、置局密度を上げるために多くの地点に基地局を設置すること、及び、交換局から各基地局までのエントランス回線を全て整備することが必要となることから、インフラコストが増大するという不具合があった。
【０００５】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、多数の基地局を設置しなくても端末局を利用して適応的に中継、或いは適応的に多段中継を行なうことにより、高速デジタル伝送を実現する中継伝送システムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、中継伝送システムとして、端末局を利用して多段中継を行なわせ、高速のデータ伝送を行なうことを要旨とするものである。
【０００７】
このような中継伝送により、本発明ではインフラコストを低く抑えながら、大量のデータを高速で送受信する無線通信システムが実現される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
１．システム構成の説明
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態として、中継伝送システムにおいて構築された中継網の一接続構成例を模式的に示す図である。図１において、符号Ｃはこの中継網の基地局となる本部局である。符号ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９はそれぞれ端末局によって構成された中継局を、ＭＳ１０１〜ＭＳ１１５は中継機能を有していない端末局を表している。上記本部局Ｃと中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９により中継網を構築し、各端末局は本部局Ｃと直接、若しくは、中継局を介して本部局との通信を行う。この実施の形態においては、図１中で本部局Ｃと中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９のうち各局間を結ぶ線は互いに直接接続が可能な通信区間を表す。すなわち、例えば本部局Ｃは中継局ＲＭＳ１、ＲＭＳ２、ＲＭＳ３、ＲＭＳ４とリンク回線構成が可能（すなわち、直接通信することが可能な状態をいう）であり、その他の中継局とはリンク回線構成はできない。なお、このリンク回線構成の可能、不可能は当該中継網自身による後述のルート検索動作により検索される。
【０００９】
２．本部局の構成
図２は上記通信システムにおいて用いられる本部局Ｃの一構成例を示すブロック図である。この本部局Ｃは、電波を送受信するアンテナ１と、無線送受信動作を行なう無線部２と、送受信用の信号を変復調する変復調部３と、受信電波の品質を解析するＢＥＲ推定部４およびＣＮＲ推定部５と、送受信信号を符号化・復号するチャネルコーデック部６と、本部局Ｃにおける無線通信動作のタイミングをコントロールするタイミング制御部７と、無線通信動作全体をコントロールする無線制御部８とを備えている。また、この本部局Ｃは、中継網におけるルートの探索、ルート情報（後述するリンク行列）の各中継局への通知、ビーコン送出、位置登録処理、パケット中継サービス等、無線通信プロトコル処理動作を行うためのプロトコル制御部９と、このプロトコル制御を実行するために必要な階層構造を管理する階層構造管理部１０と、この本部局Ｃにより管轄される中継網におけるリンク行列を管理するリンク行列管理部１１と、中継網内におけるリンク回線構成が可能な区間を探索するためのポーリング制御部１２と、リンク行列をもとに各中継局との最適ルートを検索する適応ルート選択部１３と、中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９及びＭＳ１０１〜ＭＳ１１５等の管轄する全無線局に関するデータを格納する無線局データベース１４とを備えている。また、プロトコル制御部９はネットワークインタフェース部１５を介して有線ネットワーク１６に接続されている。
【００１０】
３．固定端末局の構成
図３は、固定端末局を中継局に利用する場合の例であり、本発明の通信システムにおいて用いられる中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９（ここではＲＭＳ１で代表させる。他の中継局も同様の構成を有することができる。）の一実施の形態の回路構成および外部設備との接続状態を表すブロック図である。この中継局ＲＭＳ１は、上に説明した本部局Ｃと基本的に同様な構成を有しており、電波を送受信するアンテナ２１と、無線送受信動作を行なう無線部２２と、送受信用の信号を変復調する変復調部２３と、受信電波の品質を解析するＢＥＲ推定部２４およびＣＮＲ推定部２５と、送受信信号を符号化・復号するチャネルコーデック部２６と、中継局ＲＭＳ１における無線通信動作のタイミングをコントロールするタイミング制御部２７と、本部局Ｃ或いは他の中継局との間における無線通信動作をコントロールする無線制御部２８とを備えている。また、この中継局ＲＭＳ１は、中継網におけるルートの検索、ルート情報の本部局からの通知受信（リンク行列配送）、ビーコン送出、位置登録処理、パケット中継サービス等、無線通信プロトコル処理動作をコントロールするためのプロトコル制御部２９と、当該局が本部局を代行する場合に必要となる階層構造管理部３０、ポーリング制御部３２、及び、無線局データベース３４と、本部局から配送されたリンク行列を管理するリンク行列管理部３１と、リンク行列をもとに各中継局との最適ルートを検索する適応ルート選択部３３とを備えている。また、プロトコル制御部２９はネットワークインタフェース部３５を介して外部の有線ネットワーク３６に接続されている。
【００１１】
４．移動端末局の構成
図４は、移動端末局を中継局に利用する場合の例であり、中継局（ここではＲＭＳ９で代表させる。他の中継局も同様の構成を有することができる。）の回路構成の例および外部装置（ＤＴＥ）との接続状態を表すブロック図である。この中継局ＲＭＳ９の構成は図３に示された中継局とほぼ同じ構成を有している。したがって、図３に示した中継局と同じ機能部については同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。この構成例と図３に示した中継局との違いは、アンテナに複数のアンテナ部を有していない単一アンテナ方式のアンテナ装置が用いられ、そのためにアンテナ切替部が取り付けられていない点、本部代行時に必要となる階層構造管理部３０、ポーリング制御部３２、無線局データベースが搭載されていない（または機能を停止している）点、および、プロトコル制御部２９が有線ネットワークに接続されず、ＤＴＥインタフェース部３７を介して端末装置であるＤＴＥ３８に接続されている点である。
なお、中継機能を有していない端末局ＭＳ１０１〜ＭＳ１１５の構成は、ＲＭＳ９とほぼ同様であり、その違いはリンク行列管理部３１が搭載されていない（または機能を停止している）点である。
【００１２】
かかる構成を有する本部局Ｃおよび中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９を用いた無線通信システムの本部局開局から中継サービスに至る各種動作について、以下説明する。
【００１３】
（動作例１）
５．適応ルーティング動作の概要説明
この実施の形態に係る通信システムの最初の段階における適応ルーティング動作を説明する。図５は適応ルーティングの全体動作を説明するフロー図である。図５において、本部局Ｃが開局されると（ステップＳＴ１）、ルート探索動作を行なうために階層的中継局探索ポーリングを行なう（ステップＳＴ２）。これは、所定の地点に設置された本部局Ｃおよび各中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９がリンク回線構成可能な相手中継局を探索する動作である。
【００１４】
本実施の形態において、本部局Ｃは、通常、建物などに固定設置され、有線ネットワーク等に接続された交換機能を有するセンター装置を想定している。一方、中継局は、特に一地点に固定されているものではなく、任意に移動して（例えば中継車搭載、人による可搬装置携行）、通信や中継を行なえる端末装置を想定している。また、中継局は、端末局のうちの特定の局が予め中継局に指定されている場合と、本部局Ｃが端末局の中から任意に中継局に指定する場合とが有り得る。前者の場合、本部局Ｃ−中継局、中継局相互間のリンク・プロトコル（使用周波数、信号フォーマット等）は、予め当該局に設備することが可能であることから、中継局−移動局間のエア・プロトコル（使用周波数、信号フォーマット等）とは必ずしも同一とする必要はない。一方、後者の場合は、リンク・プロトコルとエア・プロトコルは同一であることが望ましい。
【００１５】
本実施の形態では、リンク・プロトコルとエア・プロトコルは同一で、中継局は予め指定されている（本部局の無線局データベースに登録済みである）ものとして記述している。なお、上記本部局Ｃそのものも移動可能な装置であっても一向に構わない。さらに本発明では、本部局Ｃ、中継局ともに固定されている（建物の中に固定設置されている）場合においても、その有効性に変わりはない。何故なら、この固定設置された本部局Ｃと中継局の関係においても、当初はリンク回線構成可能な状態であった本部局Ｃと中継局間、或いは中継局相互の区間に、後になって高層ビル等が建造されリンク回線構成が不可能になる場合が考えられる。このような場合には、再び本部局Ｃからポーリングを行なって別のルート探索を行なう必要が生じるからである。しかし、この実施の形態においては、少なくとも中継局は移動可能であるものとして説明する。
【００１６】
上記のように少なくとも中継局は移動可能であるから、各地点に中継局が設置（或いは配置）された最初の時点では、本部局Ｃがどの中継局とリンク回線構成可能か、或いは中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９の各中継局はどの中継局とリンク回線構成可能かは不明である。この状況下でリンク回線構成可能なルートを探索するのが階層的中継局探索ポーリングである。
【００１７】
この階層的中継局探索が行なわれると、階層構造とリンク行列が確定する（ステップＳＴ３）。階層構造とは、本部局Ｃから各中継局までのツリー状有階位網のトポロジーを表すもので、初期段階における制御メッセージ転送のルート選択に使用する。一方、リンク行列とは、本部局Ｃ及び全中継局の各局相互間でのリンク回線構成の可否及び可の場合の通信品質を記録した表（配列変数）である。リンク行列の情報は、ステップＳＴ２の過程で本部局Ｃに集められる。本部局Ｃは、これを階層構造の情報をもとに各中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９へ効率的に配送する（ステップＳＴ４）。
【００１８】
次に、リンク行列の情報を配送された各中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９は、当該情報を利用して自局から本部局Ｃまでの全ルート検索を行ない、その中から最適ルートの候補を確定する（ステップＳＴ５）。次いで、各中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９はビーコンを送出し、中継品質等の情報を移動局（端末局、すなわち、ユーザ局）に向けて報知する（ステップＳＴ６）。これを受けて移動局は、位置登録を開始する（ステップＳＴ７）。以降、位置登録が完了した移動局から、中継サービスが開始される（ステップＳＴ８）。
【００１９】
中継サービスが開始されると、パケット中継サービスが行なわれる（ステップＳＴ９）。パケット中継サービス中においても、リンク区間の伝搬路上にビル建設等が行われることによる遮蔽損失の増加（固定設置の中継局の場合）や中継局の位置移動（車両に搭載または人に携行された中継局の場合）等に伴うリンク回線品質変動を監視するため、本部局Ｃは周期的に中継局のポーリングを行ない、必要に応じて中継ルートの更新及び移動局への報知情報の更新を行う（ステップＳＴ１０）。また、移動局の位置移動等に伴い、時宜、移動局からの位置登録更新が行なわれる（ステップＳＴ１１）。
【００２０】
（動作例２：ルート探索動作の詳細）
６．階層的中継局探索ポーリング
（１）１次中継局探索プロトコル
図６乃至図８は図５に示された動作フロー中の階層的中継局探索ポーリング（ステップＳＴ２）の動作を詳細に説明するフロー図である。図６において、本部局Ｃが開局されて（ステップＳＴ１）中継局探索動作に入ると、本部局Ｃは無線局データベース１４から中継局（中継局数をＮｓとする。この実施の形態では中継局はＲＭＳ１からＲＭＳ９までありＮｓ＝９である）のデータを抽出する（これを中継局リストと言う。図１１。ステップＳＴ２０１）とともに、１次〜ｎ次中継局リスト（階層構造リスト）、及び、リンク行列を初期化する（ステップＳＴ２０２）。
【００２１】
次に本部局Ｃは変数ｉに１を設定し（ステップＳＴ２０３）、中継局リスト中の第ｉ番目の中継局をポーリングする（ステップＳＴ２０４）。これにより中継局ＲＭＳ１に対するポーリングが行なわれる。本部局Ｃは一定時間内にポーリングに対する応答があったか否かをチェックし（ステップＳＴ２０５）、ポーリング応答があればその中継局ｉ（＝ＲＭＳ１）を１次中継局として１次中継局リスト及びリンク行列を更新し（ステップＳＴ２０６、２０７）、応答がなければリスト更新を行わずにリンク行列のみを更新する（ステップＳＴ２０７）。１次中継局リスト更新では、応答があった中継局の番号が１次中継局の欄に書込まれる。また、リンク行列更新では、０行ｉ列及びｉ行０列にポーリング信号（下り受信）及びポーリング応答信号（上り受信）から観測された回線品質情報、本実施例では下りＢＥＲ推定値と上りＢＥＲ推定値のうち大きい方（回線品質が悪い方）の値が書き込まれる。
【００２２】
以降同様に、変数ｉの値をインクリメントしながら（ステップＳＴ２０９）、ｉ＝Ｎａとなるまで（ステップＳＴ２０８）、ポーリング〜リンク行列更新（ステップＳＴ２０４〜２０７）を繰り返す。本実施の形態においては、本部局Ｃが全中継局のポーリングを行なった結果、中継局ＲＭＳ１、ＲＭＳ２、ＲＭＳ３、ＲＭＳ４からポーリング応答があり、それ以外の中継局からはポーリング応答がなかったことが分かる。図１に示したシステム構成例の場合の上記シーケンスを図９（＜ｓｔｅｐ１＞本部局Ｃポーリング）に示す。　　したがって、図１２に示すように、中継局ＲＭＳ１、ＲＭＳ２、ＲＭＳ３、ＲＭＳ４が１次中継局として階層構造リストに計上され、それぞれ１次中継局番号１、２、３、４が付けられる。
【００２３】
（２）２次中継局探索プロトコル
図６のフロー図において、全中継局のポーリング動作を完了すると、階層構造リスト（図１２）の１次中継局の列の行数をカウントし、その値を１次中継局数としてＮａに設定する（図７ステップＳＴ２１１。この時点では、中継局番号の重複を許容している。）。本部局Ｃは変数ｉに１を設定し（ステップＳＴ２１２）、階層構造リストの１次中継局リスト中の第ｉ中継局に対して、リンク行列の当該中継局の行で未確認の中継局が存在する場合（ステップＳＴ２１３）、それらの中継局に対してポーリングを行なうことを指示する（ステップＳＴ２１４）。一方、リンク行列の当該中継局の行で未確認の中継局が存在しない場合は、無処理で次のステップ（ステップＳＴ２２０）に移行する。
【００２４】
本部局Ｃはポーリング指示後、第ｉ中継局からのポーリング一括応答を１次中継局より受信し（ステップＳＴ２１５）、ポーリング一括応答メッセージから応答局リストを抽出する（ステップＳＴ２１６）。ポーリング一括応答メッセージには、応答局数、応答中継局番号、応答局リンク回線品質情報が含まれている。本部局ＣはステップＳＴ２１６において抽出した応答局リストを基に応答局の有無をチェックし、応答局がある場合は１次中継局が第ｉ中継局の欄の右側に２次中継局欄を応答局数分確保し、若番順に応答中継局番号を書き込むことにより、階層構造リストを作成・更新する（図１３ステップＳＴ２１８）。次いで、各応答中継局番号の中継局リスト上の順序番号をｊとし、ｉ行ｊ列及びｊ行ｉ列にポーリング一括応答メッセージで通知された回線品質情報、本実施例では当該リンク区間（第ｉ中継局−第ｊ中継局）の下りＢＥＲ推定値と上りＢＥＲ推定値のうち大きい方（回線品質が悪い方）の値を書き込むことにより、リンク行列の更新を行う（ステップＳＴ２１９）。応答局がない場合は、無処理で次のステップ（ステップＳＴ２２０）に移行する。
【００２５】
以降同様に、変数ｉの値をインクリメントしながら（ステップＳＴ２２１）、ｉ＝Ｎａとなるまで（ステップＳＴ２１６）、ポーリング指示〜リンク行列更新（ステップＳＴ２１１〜２１５）を繰り返す。図１に示したシステム構成例の場合の上記シーケンスを、図９（＜ｓｔｅｐ２−１＞ＲＭＳ１ポーリング　　〜　　＜ｓｔｅｐ２−４＞ＲＭＳ４ポーリング）に示す。
【００２６】
（３）３次以降の中継局探索プロトコル
図７のフロー図において、全１次中継局へのポーリング指示が完了すると、本部局Ｃは中継次数としてｎ＝３を設定するとともに（ステップＳＴ２３１）、階層構造リスト（図１３）のｎ−１次中継局の列の行数をカウントし、その値をｎ−１次中継局数としてＮａに設定する（図８ステップＳＴ２３２。この時点では、中継局番号の重複を許容している。）。
【００２７】
次に本部局Ｃは変数ｉに１を設定し（ステップＳＴ２３３）、階層構造リストのｎ−１次中継局リスト中の第ｉ中継局宛に、当該中継局に対してポーリング指示メッセージ未送出の場合（ステップＳＴ２３４）で、かつ、リンク行列の当該中継局の行で未確認の中継局が存在する場合（ステップＳＴ２３５）、階層構造リスト中で最上位局に当たる１次中継局に対して、それらの中継局に対してポーリング指示メッセージの転送を中継ルートを指定して指示する（ステップＳＴ２３６）。一方、当該中継局に対してポーリング指示メッセージ既送出の場合（ステップＳＴ２３４）、又は、リンク行列の当該中継局の行で未確認の中継局が存在しない場合（ステップＳＴ２３５）は、無処理で次のステップ（ステップＳＴ２４２）に移行する。本部局Ｃはポーリング指示メッセージの転送指示後、第ｉ中継局からのポーリング一括応答を１次中継局より受信し（ステップＳＴ２３７）、ポーリング一括応答メッセージから応答局リストを抽出する（ステップＳＴ２３８）。前述のように、ポーリング応答メッセージには、応答局数、応答中継局番号、応答局リンク回線品質情報が含まれている。
【００２８】
次に本部局Ｃは応答局リスト中に応答局があるか否かをチェックし（ステップＳＴ２３９）、応答局がある場合は、ステップＳＴ２３８において抽出した応答局リストを基にｎ次中継局までの階層構造リストを作成・更新し（ステップＳＴ２４０）、次いでリンク行列を更新する（ステップＳＴ２４１）。一方、応答局がない場合は、無処理で次のステップ（ステップＳＴ２４２）に移行する。以降同様に、変数ｉの値をインクリメントしながら（ステップＳＴ２４４）、ｉ＝Ｎａとなるまで（ステップＳＴ２４３）、ポーリング指示メッセージ転送〜リンク行列更新（ステップＳＴ２３６〜２４１）を繰り返す。
【００２９】
次に本部局Ｃは、ステップＳＴ２４３においてｉ＝Ｎａとなったときは、ｎが許容最大中継段数に達しているか否かをチェックする（ステップＳＴ２４５）。このときｎが許容最大中継段数に達していない場合は、ｎをインクリメントし（ステップＳＴ２４６）、階層構造リスト（図１４）のｎ−１次中継局の列の行数をカウントしてｎ−１次中継局数Ｎａに設定する（ステップＳＴ２３２）。以下、ｎが許容最大中継段数に達するまでステップＳＴ２３２〜ステップＳＴ２４５までの処理動作を繰り返し実行する。そして、ステップＳＴ２４２においてポーリング指示メッセージ未送出の中継局がなくなった場合、およびステップＳＴ２４５においてｎが許容最大中継段数に達した場合は、一連の中継局探索処理動作を終了して、初期階層とリンク行列の確定状態（ステップＳＴ３）へと移行する。図１に示したシステム構成例の場合の上記シーケンスを、図１０（＜ｓｔｅｐ３−１＞ＲＭＳ１経由ＲＭＳ５ポーリング　　〜　　＜ｓｔｅｐ４−１＞ＲＭＳ２−ＲＭＳ６経由ＲＭＳ７ポーリング）に示す。
【００３０】
７．　探索結果の構造化処理（階層構造リスト、リンク行列）
本部局Ｃは、前記の階層的中継局探索ポーリング（ＳＴ２）が終了すると、階層構造リストとリンク行列が得られる（ＳＴ３）。図１３〜図１５はそれぞれ１次中継局探索後〜４次中継局探索後に得られる階層構造リストを示している。また、図１６は、４次中継局まで探索したときに得られるリンク行列（本実施の形態では回線品質としてＢＥＲを適用した例を示している。）を示している。無線通信システム全体のルーティング制御の観点からは、本部局が掌握した上記階層構造リストとリンク行列から、各中継局までの最適ルートを本部局が検索して、その結果のみを各中継局に送付する方法と、リンク行列を全中継局に配送して、各中継局が個別に最適ルート検索を行う方法とが考えられる。
【００３１】
本発明においては、本部局以外の中継局（特に有線ネットワークに接続されている固定の中継局。後述するスタート局、エンド局がともに中継局の場合。）との接続も考慮して、後者の方法を例として記述するものとする。なお、リンク行列の配送方法については、実施の形態２において詳述することとし、先にルート検索アルゴリズム及び最適ルート検索アルゴリズムについて説明する。
【００３２】
８．ルート検索アルゴリズム
図１９は、本部局Ｃ若しくは各中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９の適応ルート選択部が、ビーコン送出（ＳＴ６）に先立って、図１６のリンク行列、図１７のリンク可能局数表、及び、図１８の検索順位表を使ってルート検索を行なう（ＳＴ５）ときの処理アルゴリズムを説明するフロー図である。
【００３３】
以下に本アルゴリズムで使用する変数及び配列変数の定義を記述する。
■Ｍ（ｉ，ｊ）
リンク行列を表す配列変数。無線局ｉと無線局ｊの対向区間におけるＢＥＲ推定値が書き込まれている。但し、リンク構成が可能でない場合はＮｕｌｌコードを書き込まれる。ｉ，ｊの数値範囲はそれぞれ０〜ｎでｎは中継局数。
【００３４】
エンド・エンドの回線品質を評価するためには各区間の受信入力レベル（ｄＢμ）ではなく、加法性のあるＣＮＲ（搬送波電力対雑音電力比）真数値の逆数、若しくは、ＢＥＲ（ビット誤り率）推定値等を用いる必要がある。本実施の形態では、無線局ｉと無線局ｊの区間のＢＥＲ推定値をリンク行列の要素Ｍ（ｉ，ｊ）で表すものとする。また、対向区間では上り回線と下り回線の２つの回線品質が測定されるが、回線品質保証の観点から、回線品質の悪い方の回線の値を採用しリンク行列が対称行列（Ｍ（ｉ，ｊ）＝Ｍ（ｊ，ｉ））となるよう作成する（図２０参照）。本配列変数は、本部局Ｃより配送されたデータをもとに各中継局のリンク行列管理部が生成し、適応ルート選択部に供給する。
【００３５】
■Ｉ（ｘ）
リンク可能局数を表す配列変数。リンク行列の第ｘ行のＮｕｌｌコードでないセルの個数が書き込まれている。ｘの数値範囲は０〜ｎで無線局番号に対応している。本配列変数は、生成されたリンク行列をもとにリンク行列管理部が生成し、適応ルート選択部に供給する。
【００３６】
■Ｑ（ｘ、ｙ）
検索順位を表す配列変数。リンク行列の第ｘ行のＮｕｌｌコードでないセルの列番号（無線局番号に対応）を若番順に並べたもの。配列サイズはｎ×ｍ（ｍ＝ｍａｘ｛Ｉ（ｘ）｝）となるが、ｍ＞Ｉ（ｘ）となる行の第Ｉ（ｘ）列以降の列にはＮｕｌｌコードを書き込む。ｘの数値範囲は０〜ｎで無線局番号に対応し、ｙの数値範囲は１〜Ｉ（ｘ）で、無線局ｘからリンク可能な無線局への方路番号（方路番号には絶対的な意味はなく、ルート検索時にのみ使用される仮の番号である。）に対応している。本配列変数は、生成されたリンク行列をもとにリンク行列管理部が生成し、適応ルート選択部に供給する。
【００３７】
■Ａ
多段中継の起点となる無線局（スタート局と言う。通常は本部局がスタート局となる。）の無線局番号を示す変数。
【００３８】
■Ｂ
多段中継の終点となる中継局（エンド局と言う。当該中継局が端末局への中継サービスを行う。）の無線局番号を示す変数。
【００３９】
■Ｆｋ
ｋ次中継局の中継局番号を表す変数。従って、Ｆ０＝Ａ、Ｆｎ＝Ｂとなる。
【００４０】
■ｃ
ルートカウンタ。スタート局Ａからエンド局Ｂに至る各ルートに管理番号を付与するための変数。
【００４１】
図１９のフロー図は、ＳＴ３〜ＴＳ１０が１段中継ルート（本部局Ｃ−中継局−移動局）の有無を、ＳＴ１１〜ＳＴ１９が２段中継ルート（本部局Ｃ−中継局−中継局−移動局）の有無を、ＳＴ２０〜ＳＴ２９が３段中継ルート（本部局Ｃ−中継局−中継局−中継局−移動局）の有無を検索する処理ブロックとなっている。本実施例では割愛されているが、これを任意の段数まで拡張することは容易である。
【００４２】
各中継局の適応ルート選択部は、本部局Ｃからリンク行列を配送され、リンク行列管理部よりＭ（ｉ，ｊ）、Ｉ（ｘ）、Ｑ（ｘ、ｙ）の供給を受けると、全ルート検索を開始する。通常、適応ルート選択部は、スタート局番号Ａを本部局Ｃの局番号である０に、エンド局番号Ｂを自局番号に設定する（ＳＴ１）。
続いてルートカウンタｃをリセット（ｃ＝０。ステップＳＴ２）すると、１段中継ルートの検索を開始する。
【００４３】
（１）１段中継ルート検索
先ず、変数Ｉ１を１（ステップＳＴ３）として、Ｆ１にＱ（Ａ，Ｉ１）を代入する（ステップＳＴ４）。そして、Ｆ１がスタート局番号Ａと重複（Ｆ１＝Ａ）していないかどうかをチェックし（ステップＳＴ５）、重複していない場合（Ｎ）は、引き続き、エンド局Ｂと一致するかどうかをチェックする（ステップＳＴ６）。ＳＴ５で重複している場合（Ｙ）は、次の中継局を検索するため、Ｉ１＜Ｉ（Ａ）の間（ステップＳＴ９）、Ｉ１をインクリメントして（ステップＳＴ１０）、ＳＴ４〜ＳＴ９の処理を繰り返す。ＳＴ６で一致した場合（Ｙ）は、ルートカウンタｃをインクリメントして（ステップＳＴ７）、メモリＲ（ｃ）にルート情報［Ａ，Ｂ］を書き込み（ステップＳＴ８）、次の中継局を検索するため、Ｉ１＜Ｉ（Ａ）の間（ステップＳＴ９）、Ｉ１をインクリメントして（ステップＳＴ１０）、ＳＴ４〜ＳＴ９の処理を繰り返す。ＳＴ６で一致しなかった場合（Ｎ）は、２段中継ルートを検索するため、ＳＴ１１に移行する。
【００４４】
（２）２段中継ルート検索
２段中継ルート検索では、当初、変数Ｉ２を１（ステップＳＴ１１）として、Ｆ２にＱ（Ｆ１，Ｉ２）を代入する（ステップＳＴ１２）。そして、Ｆ２がスタート局番号Ａ、１次中継局番号Ｆ１と重複（Ｆ２＝Ａ，Ｆ２＝Ｆ１）していないかどうかをチェックし（ステップＳＴ１３、１４）、重複していない場合（Ｎ）は、引き続き、エンド局Ｂと一致するかどうかをチェックする（ステップＳＴ１５）。ＳＴ１３，１４で重複している場合（Ｙ）は、次の中継局を検索するため、Ｉ２＜Ｉ（Ｆ１）の間（ステップＳＴ１８）、Ｉ２をインクリメントして（ステップＳＴ１９）、ＳＴ１２〜ＳＴ１８の処理を繰り返す。ＳＴ１５で一致した場合（Ｙ）は、ルートカウンタｃをインクリメントして（ステップＳＴ１６）、メモリＲ（ｃ）にルート情報［Ａ，Ｆ１，Ｂ］を書き込み（ステップＳＴ１７）、次の中継局を検索するため、Ｉ２＜Ｉ（Ｆ１）の間（ステップＳＴ１８）、Ｉ２をインクリメントして（ステップＳＴ１９）、ＳＴ１２〜ＳＴ１８の処理を繰り返す。ＳＴ１５で一致しなかった場合（Ｎ）は、３段中継ルートを検索するため、ＳＴ２０に移行する。
【００４５】
（３）３段中継ルート検索
３段中継ルート検索では、当初、変数Ｉ３を１（ステップＳＴ１１）として、Ｆ３にＱ（Ｆ２，Ｉ３）を代入する（ステップＳＴ２１）。そして、Ｆ３がスタート局番号Ａ、１次中継局番号Ｆ１、２次中継局番号Ｆ２と重複（Ｆ３＝Ａ，Ｆ３＝Ｆ１，Ｆ３＝Ｆ２）していないかどうかをチェックし（ステップＳＴ２２、２３、２４）、重複していない場合（Ｎ）は、引き続き、エンド局Ｂと一致するかどうかをチェックする（ステップＳＴ２５）。ＳＴ２２、２３、２４で重複している場合（Ｙ）は、次の中継局を検索するため、Ｉ３＜Ｉ（Ｆ２）の間（ステップＳＴ２８）、Ｉ３をインクリメントして（ステップＳＴ２９）、ＳＴ２１〜ＳＴ２８の処理を繰り返す。ＳＴ２５で一致した場合（Ｙ）は、ルートカウンタｃをインクリメントして（ステップＳＴ２６）、メモリＲ（ｃ）にルート情報［Ａ，Ｆ１，Ｆ２，Ｂ］を書き込み（ステップＳＴ２７）、次の中継局を検索するため、Ｉ３＜Ｉ（Ｆ２）の間（ステップＳＴ２８）、Ｉ３をインクリメントして（ステップＳＴ２９）、ＳＴ２１〜ＳＴ２８の処理を繰り返す。図１９では、ＳＴ２５で一致しなかった場合（Ｎ）は、４段中継ルートを検索を行わず、ＳＴ２８に移行しているが、４段以上のルートについても同一形式の処理で検索し続けることが可能である。
【００４６】
（４）検索結果
図２０に、図１に示したシステム構成例で中継局ＲＭＳ３に関して算出された９段中継ルートまで検索した結果を示す（Ａ＝０、Ｂ＝３）。本例の場合、９局の中継局による組合せで１６通りのルートが存在していることが分かる。
【００４７】
９．最適ルート検索アルゴリズム
最適ルートの定義は、そのシステムの目的、用途、トラヒック条件等により異なることが想定される。以下に種々の条件における最適ルート検索アルゴリズムについて記述する。
【００４８】
（１）ルート内総和最小条件
この最適ルート条件は、次式で示される中継品質評価関数Ｐ（ｋ）を最小とする変数Ｆ１〜Ｆｎ−１の組として与えられる。その際、Ｆ１〜Ｆｎ−１の各変数の中にＡ、Ｂは含まれず、かつ、無線局番号の重複もないことが条件となる。ここで、Ｐ（ｋ）（ｋは中継段数で１〜ｎ）は、そのルートが存在する場合は、
Ｐ（１）＝Ｍ（Ａ，Ｂ）
Ｐ（２）＝Ｍ（Ａ，Ｆ１）＋Ｍ（Ｆ１，Ｂ）
Ｐ（３）＝Ｍ（Ａ，Ｆ１）＋Ｍ（Ｆ１，Ｆ２）＋Ｍ（Ｆ２，Ｂ）
：
Ｐ（ｎ）＝Ｍ（Ａ，Ｆ１）＋Ｍ（Ｆ１，Ｆ２）＋Ｍ（Ｆ２，Ｆ３）＋・・・
・・・＋Ｍ（Ｆｎ−１，Ｂ）
で与えられる。
【００４９】
前節のルート検索アルゴリズムに基づきルート検索が完了すると、次に、適応ルート選択部は最適ルート検索を行う。ルート検索結果（図２０）より、各ルート番号毎に、本部−１次間を第１区間、１次−２次間を第２区間、２次−３次間を第３区間、以下同様として、各区間のＢＥＲをリンク行列より求める。即ち、ルート番号１の場合は第１区間の値はＭ（０，１）、第２区間はＭ（１，２）、第３区間はＭ（２，３）となる。
【００５０】
図２１に示すように、各区間のＢＥＲの値をリンク行列より求め、その総和（総合ＢＥＲ）を計算することにより、中継品質の順位を確定することができる。因みに、図２０のような検索結果の場合、第１位はルート番号１（０−１−２−３。３段中継）、第２位はルート番号８（０−２−３。２段中継）、第３位はルート番号４（０−１−５−６−２−３。５段中継）となり、必ずしも直結の０−３（１段中継。ルート番号１１）が中継品質最良とはならないことが分かる。
【００５１】
（２）中継段数最小条件
中継遅延時間を極力短縮したいシステム、或いは、中継トラヒックの負荷を極力軽減したいシステムにおいては、最適ルートの定義として、「中継段数最小」を採用するものとする。この場合、ルート検索で得られた結果（図２０）から、中継次数最小のルートを選択する。図２０の例では、ルート番号１１の本部−ＲＭＳ３直結のルートが選択される。
【００５２】
１０．回線品質推定
本実施の形態における無線通信システムにおいては、本部局Ｃおよび中継局ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９はいずれも、ＢＥＲ推定部４およびＣＮＲ推定部５或いはＢＥＲ推定部２４およびＣＮＲ推定部２５を有しており、前述のポーリング指示メッセージ等の制御メッセージは、誤り訂正符号化（ＢＣＨ符号、ＲＳ符号、畳込み符号等）が施されていることを前提としている。本実施の形態では回線品質指標としてＢＥＲを例に記述してきたが、中継サービスの方式によっては他の回線品質指標を使用することが妥当である場合がある。以下に、種々の中継サービス方式における回線品質指標について記述する。
【００５３】
（１）ＣＮＲ真数値の逆数
中継サービスの方式をリアルタイムのベースバンド再生中継方式（この場合、接続方式は回線交換方式となる。）とした場合、リンク回線品質の指標としてはＣＮＲを使用することが妥当である。この場合は、ＣＮＲ推定部は無信号時に無線部から通知されるＡＧＣ情報と復調部から通知されるベースバンド信号の平均電力の情報から算出される雑音電力値と、制御メッセージ受信時に無線部・復調部から通知される同情報から算出される平均受信電力値との比から、ＣＮＲの真数値の逆数（＝雑音電力÷受信電力）を算出する。但し、マルチパス環境下にあっては、上記のような測定法に基づくＣＮＲ推定では正確に回線品質を評価することができない。そこで、信号サイズがある程度大きい無線通信システムにおいては、ＢＥＲ推定部が出力するＢＥＲ推定値をもとに、ＣＮＲ推定部に図２２に示すＣＮＲ対ＢＥＲ標準カーブを具備し、ＢＥＲ推定値からＣＮＲ値を推定するものとする。これにより、無線部・変復調部からの情報に基づいて算出されたＣＮＲが３０ｄＢであっても、マルチパス等により上記ＢＥＲが２Ｅ−０４であった場合は、ＣＮＲ対ＢＥＲ標準カーブより、約１６ｄＢ（従って、ＣＮＲの真数値の逆数は１０＾（−１６／１０）＝０．０２５）と推定することができる。
【００５４】
一方、信号サイズが小さく（例えば１０００ビット以下。この場合、ＢＥＲが１Ｅ−０３以下のＢＥＲは測定困難。）、上記方法の適用が不合理なシステムの場合は、同期検波が可能な変調方式に関してはテンプレート上に写像された受信シンボルと最も近いシンボル点との信号空間上のユークリッド距離の２乗平均値を正規化雑音電力としてＣＮＲの真数値の逆数を算出する。遅延検波が可能な変調方式で受信信号の振幅変動の補正が困難な場合は、差動信号空間内の単位円上に受信シンボルを写像して、受信シンボルとテンプレート上の最も近いシンボル点のユークリッド距離の２乗平均値を正規化雑音電力としてＣＮＲの真数値の逆数を算出する。なお、ＣＮＲ推定部で算出されたＣＮＲの真数値の逆数は、チャネルコーデック部を介してプロトコル制御部に通知され、必要に応じてポーリング応答メッセージ等の情報要素として使用される。
【００５５】
（２）ＢＥＲ
中継サービスの方式をビット再生中継方式（この場合、接続方式は回線交換方式となる。）とした場合、リンク回線品質の指標としてはＢＥＲを使用することが妥当である。この場合、ＢＥＲ推定部は、制御メッセージを受信するごとにチャネルコーデック部から提供されるビット再生系列と誤り訂正符号の復号系列を利用して、復号系列から再符号化系列を生成して、これとビット再生系列と比較することにより直接算出する。
【００５６】
一方、信号サイズが小さく（例えば１０００ビット以下。この場合、ＢＥＲが１Ｅ−０３以下のＢＥＲは測定困難。）、上記方法の適用が不合理なシステムの場合は、測定したＣＮＲから、図２２のＣＮＲ対ＢＥＲ標準カーブを逆に辿って、ＢＥＲ推定を行うものとする。算出されたＢＥＲはチャネルコーデック部を介して、プロトコル制御部に通知され、必要に応じてポーリング応答メッセージ等の情報要素として使用される。
【００５７】
（３）無線パケット消失率
中継サービスの方式を誤り訂正中継方式（この場合、接続方式は回線交換方式、パケット交換方式のいずれもが可能となる。）とした場合、リンク回線品質の指標としては無線パケット消失率（無線回線のビット誤りにより、正しくパケットが送達できない確率）を使用することが妥当である。しかしながら、少ない通信量の中で、無線パケット消失率を観測することは困難であることから、これに代わる手段として、実測したＢＥＲまたはＣＮＲを利用して、無線パケット消失率を推定すると言う方法が考えられる。
【００５８】
すなわち、図２２はＣＮＲ対ＢＥＲの標準カーブであったが、同様に予めＢＥＲ対無線パケット消失率の標準カーブ、若しくは、ＣＮＲ対無線パケット消失率の標準カーブをＣＮＲ推定部４、ＣＮＲ推定部２４に具備することにより、制御メッセージ受信時に測定されるＢＥＲやＣＮＲから、無線パケット消失率を推定することが可能となる。これにより、リンク行列の要素として、無線パケット消失率を用いることが可能となり、各区間の無線パケット消失率の総和でルート相互間の比較を行うことが可能となる。ＢＥＲ推定部で算出された無線パケット消失率は、チャネルコーデック部を介して、プロトコル制御部に通知され、必要に応じてポーリング応答メッセージ等の情報要素として使用される。
【００５９】
（実施の形態２）
１１．リンク行列配送アルゴリズム
次に、本発明における第２の実施の形態として、リンク行列の各中継局への配送方式について説明する。第７節（探索結果の構造化処理）で説明したように、各中継局へ与えるルーティング情報及びその送付方法としては、本部局Ｃが個々の中継局までの最適ルートを予め検索し、その結果を個別に各中継局に配送する方法と、全中継局へのリンク行列の配送とが考えられる。前者の場合は個別配送となるため、その通信回数は中継局数分、即ち、ｎとなるが、後者の場合は、同一情報の配送となるため、以下に示すような効率的な配送方法が考えられる。
図２３は、本発明の第２の実施の形態に係る、中継伝送システムにおけるリンク行列の配送方式を説明する図である。この図における中継伝送システムは、上記第１の実施の形態にかかる中継伝送システムとは異なった中継局数及びリンク回線で構成されている。そして、本部局Ｃには１次中継局として、中継局１、中継局７、中継局８、中継局９が接続され、１次中継局１には２次中継局として、中継局２、中継局５、中継局６が接続されている。また、２次中継局２には３次中継局として、中継局３および中継局４が分岐して接続された構成となっている。なお、中継局７、中継局８、中継局９は単独の１次中継局であり、中継局５、中継局６は単独の２次中継局である。
【００６０】
先ず本部局Ｃは、実施の形態１の手順に基づいて中継局の階層構造リストを作成する。その階層構造リストの例を図２４に示す。この階層構造リストから、各ルートの最遠点、即ち、３次中継局である中継局３、中継局４、２次中継局である中継局５、中継局６、及び、１次中継局である中継局７、中継局８、中継局９に対してリンク行列を多段中継により配送すれば、それ以外の中継局を全て経由することとなる。その際、経由局となる各中継局では、配送されているリンク行列を取得することが可能であり、配送応答メッセージの中継においても、自局の配送応答情報を付加して中継することが可能である。
【００６１】
なお、階層構造リストが図１５の例のように、同一中継局が複数リスト上に現れる場合は、予めより下位の位置にある中継局を消去しておくものとする。図１５の例では、４次中継局のｉ＝５のＲＭＳ９、２次中継局のｉ＝１のＲＭＳ２、ｉ＝２のＲＭＳ３、ｉ＝４のＲＭＳ３、ｉ＝７のＲＭＳ８が消去対象となる。
上記のように整理された階層構造リストを分析することにより、本部局Ｃは、中継局１−中継局２経由中継局３・中継局４、中継局１経由中継局５・中継局６、中継局７、中継局８、中継局９の合計５回の通信により、リンク行列配送が可能となることが認識できる。本部局Ｃは、各通信毎にトランザクション管理用のメッセージ番号を付して、リンク行列の配送を行う。なお、メッセージ番号は同一期間内に発行される他の制御メッセージのメッセージ番号と重複さえしていなければよいテンポラリな番号で、連番である必要はない。後述するように、各局が応答メッセージを受信したとき、このメッセージ番号により、どの指示メッセージに対する応答メッセージであるかを容易に判別することが可能となる。
【００６２】
（１）メッセージ番号　　０ｘ００Ｆ２の動作
そこで、先ず本部局Ｃからは中継局３および中継局４にリンク行列を配送するため、メッセージ番号「０ｘ００Ｆ２」を付けて中継局１へ送信する。この送信データは更に中継局２を経由して中継局３および中継局４へ送信される。リンク行列を受け取った中継局３および中継局４は応答メッセージをそれぞれ中継局２に返送し、以降、中継局２、中継局１の順に転送されて、本部局Ｃへ送達する。
【００６３】
図２５は、このリンク行列の配送および応答メッセージの送信動作を説明するタイムチャートである。同図中▲１▼〜■はリンク行列の配送および応答メッセージの送信動作の全手順で、このうち▲１▼〜▲８▼がメッセージ番号０ｘ００Ｆ２に関する手順を示している。リンク行列は、先ず本部局Ｃから中継局１へ送られ▲１▼、次に中継局２へ送られ▲２▼、さらに中継局３へ送られる▲３▼。中継局３はこの実施の形態のリンク構成では最終段中継局であるから、中継局２へ応答メッセージを送信する▲４▼。中継局２は、次に中継局４へリンク行列を送る▲５▼。中継局４は最終段中継局であるから、中継局２へ応答メッセージを送信する▲６▼。中継局３および中継局４から応答メッセージを受け取った中継局２は両方の応答メッセージを合わせた応答メッセージを中継局１へ送信する▲７▼。中継局１は中継局２から送られてきた応答メッセージを本部局Ｃへ送信する▲８▼。
【００６４】
上記メッセージ番号「０ｘ００Ｆ２」のリンク行列配送指示メッセージを配送する処理動作において、中継局１および中継局２は、特に配送先に指定されなかったが、リンク行列情報の取り込みは可能である。したがって、この実施の形態では上記中継局１および中継局２はその中継動作の中でリンク行列情報を受信格納する。したがって、次に本部局Ｃが２次中継局へ向けてリンク行列を配送するときは中継局２は配送先リストからは除外される。
【００６５】
（２）メッセージ番号０ｘ００Ｆ３の動作
次に、本部局Ｃは中継局５および中継局６にリンク行列を配送するため、メッセージ番号「０ｘ００Ｆ３」を付けて中継局１へ送信する▲９▼。この送信データは中継局１により中継局５に送信され■、中継局５からの応答が返ると■、引き続き中継局６へ送信される■。中継局６より応答を受信する■と、中継局１は本部局Ｃへ応答を返す■。
【００６６】
（３）メッセージ番号０ｘ００Ｆ４〜６の動作
更に、本部局Ｃは孤立した１次中継局である中継局７、中継局８、および中継局９にリンク行列を配送するため、それぞれに異なるメッセージ番号を付与し、個別配送して、個別に応答をとる。（■■には「０ｘ００Ｆ４」、■■には「０ｘ００Ｆ５」、■■には「０ｘ００Ｆ６」が付与される。）
【００６７】
以上のように、より一層下位（下段）の中継局へのリンク行列の配送処理動作において中継動作を行なった中間の中継局へのリンク行列の個別配送を省略することにより、同一情報の配送を効率的に実現することができる。
【００６８】
１２．メッセージフォーマット
（１）制御メッセージフォーマット
図２６はこれまでに説明してきた各種制御メッセージのフォーマットを示す図である。制御メッセージは、メッセージ種別、発ＩＤ，着ＩＤ、メッセージン番号、中継段数Ｎ、終段中継局数Ｍ、メッセージ発行局ＩＤ、１次中継局ＩＤ〜Ｎ−１次中継局ＩＤ、Ｎ次中継局ＩＤ−１〜Ｎ次中継局ＩＤ−Ｍ、及び、制御情報要素から構成される。「中継段数」から「Ｎ次中継局ＩＤ−Ｍ」まではルート情報である。当該制御メッセージを中継する際、各局は、自局のＩＤを「発ＩＤ」に、対向局のＩＤを「着ＩＤ」に表示し、「メッセージ番号」以降をそのまま中継する。すなわち、本部局が当該メッセージをリンク回線に送出する場合は、発ＩＤに本部局ＩＤを、着ＩＤに１次中継局ＩＤを設定する。これを受けた１次中継局は、発ＩＤに自局のＩＤを着ＩＤに２次中継局ＩＤを設定する。以下、同様にして中継され、Ｎ−１次中継局が当該メッセージを受信すると、終段中継局数Ｍが１の場合はＮ−１次中継局と同様の動作となるが、Ｍの値が２以上の場合は、その局数に応じて、指定のＮ次中継局ＩＤ−１〜Ｍを順次着ＩＤに設定して、制御メッセージをＭ回送出する。
【００６９】
図９、図１０における階層的中継局探索ポーリングでは、本部局が直接ポーリングを行う場合は「ポーリング」、１次中継局にポーリングを指示する場合は「ポーリング指示」、２次中継局以降の中継局にポーリングを指示する場合は１次中継局に対して「ポーリング転送指示」と言う制御メッセージを発行する。これらの制御メッセージを中継する中継局は、その位置に応じて、ポーリング転送指示をポーリング指示に（Ｎ−２次中継局の場合）、ポーリング指示をポーリング（Ｎ−１次中継局の場合）に変換するが、メッセージ番号は不変とする。なお、当該制御メッセージにおいては、制御情報要素を省略することができる。
【００７０】
同様に、図２５においても、本部局が直接リンク行列配送を行う場合は「リンク行列配送」、１次中継局にリンク行列配送を指示する場合は「リンク行列配送指示」、２次中継局以降の中継局にリンク行列配送を指示する場合は１次中継局に対して「リンク行列転送指示」と言う制御メッセージを発行する。これらの制御メッセージを中継する中継局は、その位置に応じて、リンク行列転送指示をリンク行列配送指示に（Ｎ−２次中継局の場合）、リンク行列配送指示をリンク行列配送（Ｎ−１次中継局の場合）に変換するが、メッセージ番号は不変とする。なお、当該制御メッセージにおいては、制御情報要素の領域にリンク行列の情報が設定される。なお、リンク行列の表現方法として、有効な要素のみを表現する方法（行番号・列番号・ＢＥＲのセットを並べる。但し対称要素は重複のため除外。）と、対称行列構造の全てを表現する方法（０行１列〜ｎ列、１行２列〜ｎ列、・・・、ｎ−１行ｎ−１列の順にＢＥＲのみを送付）がある。
【００７１】
（２）応答メッセージフォーマット
図２７はこれまでに説明してきた各種応答メッセージのフォーマットを示す図である。応答メッセージは、メッセージ種別、発ＩＤ，着ＩＤ、メッセージ番号、及び、制御情報要素から構成される。制御メッセージと応答メッセージは、メッセージ番号により対応付けられる。前述したように、メッセージ番号は、制御メッセージを発行する局（通常は本部局）がトランザクション管理用に生成するテンポラリな番号であり、同一時間内に他の制御メッセージと番号が重複しないよう管理されているものである。メッセージ番号による対応付けにより、応答メッセージには、ルート情報の表示を省略することが可能である。
【００７２】
また、応答メッセージに付随している制御情報要素の領域には、最終区間で応答があった場合に、Ｎ−１次中継局がＮ次中継局の応答中継局ＩＤを書き込む。（制御情報要素の冒頭に応答局数領域を設け、それに引き続き応答局ＩＤを書き込む。Ｎ−１次中継局では複数の応答中継局が存在する可能性がある。）一方、応答がない場合は、応答局数を０として上位局に応答を返す。最終区間以外の区間では、応答が合った場合は、制御情報要素の領域をそのまま上位局に転送し、応答がなかった場合は、応答局数を０として上位局に応答を返す。
【００７３】
以上より、制御メッセージ発行局（通常は本部局）において制御メッセージの送達確認が可能となる。階層的中継局探索ポーリングでは、これらの機構を利用して中継局の探索を行っている。
【００７４】
なお、ポーリング応答メッセージにおいては、制御情報要素の領域には応答局（Ｎ次中継局）がポーリング信号受信時に測定或いは推定した回線品質情報（下り回線品質）を応答中継局ＩＤに続いて書き込むものとする。これを中継するポーリングを行ったＮ−１次中継局は、当該ポーリング応答信号受信時に測定或いは推定した回線品質情報（上り回線品質）を、上記下り回線品質情報に続いて書き込んだ応答メッセージを生成して上位局に中継するものとする。
【００７５】
１３．中継局のビーコン送出タイミング
図５のフロー図に示すように、リンク行列配送が完了すると、各中継局はリンク行列から最適ルートを検索し、これをもとに報知メッセージを生成し、移動局に向けてビーコン（周期的に下り報知メッセージを送出することにより、中継局の存在を移動局に認識させることが出来ることから、下り報知メッセージを無線標識になぞらえて「ビーコン」と呼ぶものとする。）を送出する。その際、図２８に示すように、各中継局は、リンク行列の配送を受け、応答メッセージを送出したタイミングを基準にして、以降Ｔ１秒周期で移動局に対してビーコンを送出する。なお、本部局は、１次中継局からの応答メッセージ受信と次のリンク配送指示メッセージとの間の任意のタイミング、若しくは、全ての１次中継局からの応答メッセージ受信完了後の任意のタイミングを基準として、以降Ｔ１秒周期で移動局に対してビーコンを送出する。
【００７６】
なお、周期Ｔ１は、最初のリンク行列配送指示メッセージ▲１▼送出開始から最後の１次中継局からの応答メッセージ■受信終了までの時間以上の任意の値とする。
但し、本部局のビーコン送出タイミングが、全ての１次中継局からの応答メッセージ受信完了後の任意のタイミングを基準とした場合は、Ｔ１は、最初のリンク行列配送指示メッセージ▲１▼送出開始から本部局の初回ビーコン送出終了までの時間以上の任意の値とする。
【００７７】
以上のようなタイミングを用いてビーコン送出を行うことにより、各中継局のビーコン送出タイミングが一致することはなく、無用な衝突を防止することが可能となる。
【００７８】
１４．端末局位置登録と最適ルート選択
上記ビーコン送出により信号を受信した移動局は自局についての位置登録を行なう。図２９はこの位置登録動作を説明するフロー図である。端末局ＭＳ１０１〜ＭＳ１１５は、ビーコン受信を開始すると、タイマーを起動し（ステップＳＴ７０１）、カウンタｃ及びルートメモリが初期化（リセット）する（ステップＳＴ７０２、ＳＴ７０３）。次に、ビーコン受信を行なったか否かをチェックし（ステップＳＴ７０４）、受信していなければ上記起動したタイマーがタイムアウトしたか否かをチェックする（ステップＳＴ７１２）。そして、タイムアウトしていなければ再びビーコン受信を行なったか否かをチェックする（ステップＳＴ７０４）。ステップＳＴ７０４においてビーコン受信している場合は、カウンタｃをインクリメントし（ステップＳＴ７０５）、次いで受信した報知メッセージのＢＥＲを算出し（ステップＳＴ７０６）、更に当該メッセージ中に表示されている中継回線品質（ＢＥＲ）とステップ７０６で算出したＢＥＲを加算する（ステップ７０７）。
【００７９】
カウンタｃの値が２以上でない場合（即ちｃが１の場合。ステップ７０８：Ｎ）はステップ７０７で加算されたＢＥＲの値と当該報知メッセージ中に表示されている送信中継局番号をルートメモリに記憶する（ステップＳＴ７１０）。一方、カウンタｃの値が２以上の場合（ステップＳＴ７０８：Ｙ）は、ルートメモリに記憶されているＢＥＲの値とステップＳＴ７０７で加算したＢＥＲの値とを比較する（ステップ７０９）。そして、ルートメモリに記憶されているＢＥＲの値（メモリ値）がステップＳＴ７０７で加算したＢＥＲの値（加算値）以下の場合はステップ７１２に移行し、逆に、加算値がメモリ値未満の場合は、加算値と当該メッセージの送信中継局番号をルートメモリに上書きする（ステップＳＴ７１１）。
【００８０】
その後タイマーがタイムアウトしたか否かをチェックする（ステップＳＴ７１２）。また、ステップＳＴ７１２においてタイマーがタイムアウトした場合は、カウンタｃについてｃ＝０か否かをチェックし（ステップＳＴ７１３）、ステップＳＴ７１３においてｃ＝０である場合は、再びステップＳＴ７０１に戻ってタイマーを起動させる。ステップＳＴ７１３においてｃ＝０でない場合は、ルートメモリに記憶された中継局に対して位置登録を行なう（ステップＳＴ７１４）。端末局の最適ルート選択の手法は、端末局がビーコン受信に際して表示される回線品質と、自局が測定した当該中継局との回線品質をもとに、トータルの回線品質を評価し（上記の例ではＢＥＲ加算）、トータルの回線品質が最も良好な中継局に対して位置登録を行なうと言うもので、電源投入時、ゾーン移動時等に適宜実行される。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、無線通信システムにおいて、端末局を中継局として利用し、当該中継局に適応的に多段中継を行なわせることにより、データ伝送を実現するようにしたため、インフラコストを低く抑えながら、大量のデータを高速で送受信することができる。
【００８２】
また、本発明によれば、階層的中継局探索ポーリングにより、端末局の中の中継機能を具備した局を効率的に検索することが出来ると同時に、リンク構造を把握するために必要な情報を収集できる。
【００８３】
また、本発明によれば、ルート検索アルゴリズムにより、収集した情報から、効率的に（少ない演算処理で）中継可能な全てのルートを検索することが出来る。
【００８４】
また、本発明によれば、上記において、中継段数の上限を設けておくことにより、中継局数が多く中継網が複雑なシステムにおいても、ルート検索時間が過剰に長くなることを防止することが出来る。
【００８５】
また、本発明によれば、最適ルート検索アルゴリズム１（ルート内総和最小条件）により、他のルートと比較してビット誤りの少ない経路を選択することが可能となる。
【００８６】
また、本発明によれば、最適ルート検索アルゴリズム２（中継段数最小条件）により、他のルートと比較して中継遅延時間の少ない経路を選択することが可能となる。
【００８７】
また、本発明によれば、中継サービスとしてベースバンド再生中継を行うシステムの場合、中継ルート選択に際して、ルート毎の各区間の実測ＣＮＲの真数値の逆数、或いは実測ＢＥＲから換算したＣＮＲ推定値の真数の逆数の総和を比較することにより、より良好な中継ルートを選択することができる。
【００８８】
また、本発明によれば、中継ルート選択に際して、ルート毎の各区間の実測ＢＥＲ、或いは、実測ＣＮＲから換算されるＢＥＲ推定値の総和を比較することにより、より良好な中継回線品質比較を行うことができる。
【００８９】
また、本発明によれば、中継サービスとして誤り訂正中継を行うシステムの場合、中継ルート選択に際して、ルート毎の各区間の実測ＢＥＲ或いは実測ＣＮＲから換算される無線パケット消失率の総和を比較することにより、より良好な中継ルートを選択することができる。
【００９０】
また、本発明によれば、最適ルート情報ではなく、リンク行列を配送することで、各中継局が独自に任意のルート検索が可能となる。
【００９１】
また、本発明によれば、上記により、本部局以外への中継も可能となることから、本部局障害時の固定中継局によるバックアップや中継トラヒックの分散に資することができる。
【００９２】
また、本発明によれば、階層構造を利用することで、リンク行列の効率的な配送が行える。
【００９３】
また、本発明によれば、上記の応答タイミングを利用することで、対移動局向けビーコンの衝突を回避することができる。
【００９４】
また、本発明によれば、複数の中継局のビーコンを受信可能な移動局は、ビーコンに中継局番号と中継ルート品質情報を表示することで、ビーコン受信品質と合わせて、端末局−本部局トータルの回線品質を比較することが可能となり、オーバーオールの最適ルート選択が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における無線通信システムによって構築されるシステム構成例の中で中継網構成の一例を表す図
【図２】本発明の一実施の形態における無線通信システムに用いられる本部局の回路構成の一例を表すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態における無線通信システムに用いられる固定中継局の回路構成の一例を表すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態における通信システムに用いられる移動中継局の回路構成の他の一例を表すブロック図
【図５】前記実施の形態に係る中継網における適応ルーティングの全体動作を説明するフロー図
【図６】前記実施の形態に係る中継網に関して図５に示された動作フロー中の１次中継局探索処理の動作を詳細に説明するフロー図
【図７】前記実施の形態に係る中継網において図６に続き２次中継局探索処理の動作を詳細に説明するフロー図
【図８】前記実施の形態に係る中継網において図７に続き３次以降の中継局探索処理の動作を詳細に説明するフロー図
【図９】前記実施の形態に係る中継網における階層的中継局探索処理（図６、図７）の通信プロトコル動作を説明するシーケンス図
【図１０】図９に続き前記実施の形態に係る中継網における階層的中継局探索処理（図８）の通信プロトコル動作を説明するシーケンス図
【図１１】図６の１次中継局探索処理において使用される中継局リストを表形式で表した図
【図１２】図６の１次中継局探索処理後に得られた階層構造リストを表形式で表した図
【図１３】図７の２次中継局探索処理後に得られた階層構造リストを表形式で表した図
【図１４】図８の中で、３次中継局探索処理後に得られた階層構造リストを表形式で表した図
【図１５】図８の中で、４次中継局探索処理後に得られた階層構造リストを表形式で表した図
【図１６】前記実施の形態に係る中継網の階層的中継局探索処理動作により明らかとなった各局間のリンク回線構成の可否及び可の場合の回線品質を表形式で表した図（リンク行列）
【図１７】前記実施の形態に係る中継網の階層的中継局探索処理動作により明らかとなった各局の通信可能局数を表形式で表した図
【図１８】前記実施の形態に係る中継網のルート検索をするに当たっての各局からみた検索範囲と順位を表形式で表した図
【図１９】図１６、図１７、および図１８の表を使って中継可能な全ルートを検索する処理動作を説明するフロー図
【図２０】前記実施の形態において中継可能な全ルートを検索する処理動作により得られた本部局−中継局（ＲＭＳ３）間ルート検索結果の一例を表す図
【図２１】前記実施の形態において中継可能な全ルート検索結果から最適ルート検索を行う際に得られるルート毎の回線品質（総合ＢＥＲ）及びその順位を表形式で表した図
【図２２】前記実施の形態において、回線品質を推定する際に使用するＣＮＲ対ＢＥＲ標準カーブを示す図
【図２３】本発明の第２の実施の形態に係る中継伝送システムにおいて、リンク行列の配送方式を説明する図
【図２４】前記第２の実施の形態において、本部局により作成されたリンク行列配送のための中継局の階層構造リストの例を示す図
【図２５】前記第２の実施の形態において、リンク行列の配送および応答メッセージの送信動作を説明するシーケンス図
【図２６】前記実施の形態１、及び、実施の形態２において、共通に使用される下り制御メッセージのフォーマットの一例を表した図
【図２７】前記実施の形態１、及び、実施の形態２において、共通に使用される上り応答メッセージのフォーマットの一例を表した図
【図２８】前記第２の実施の形態において、ビーコン送出動作を説明するためのタイムチャート
【図２９】前記第２の実施の形態において、ビーコンを受信した移動局による端末局位置登録動作を説明するフロー図
【符号の説明】
１、２１　　アンテナ
２、２２　　無線部
３、２３　　変復調部
４、２４　　ＢＥＲ推定部
５、２５　　ＣＮＲ推定部
６、２６　　チャネルコーデック部
７、２７　　タイミング制御部
８、２８　　無線制御部
９、２９　　プロトコル制御部
１０、３０　　階層構造管理部
１１、３１　　リンク行列管理部
１２、３２　　ポーリング制御部
１３、３３　　適応ルート選択部
１４、３４　　無線局データベース
１５、３５　　ネットワークインタフェース部
１６、３６　　有線ネットワーク
３７　　ＤＴＥインタフェース部
３８　　ＤＴＥ
Ｃ　　本部局
ＲＭＳ１〜ＲＭＳ９　中継局
ＭＳ１０１〜ＭＳ１１５　端末局
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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