(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信端末から目的端末まで、少なくともひとつの中継端末で中継を行ってパケットデータを送信する通信システムにおいて、
前記送信端末が、パケットデータを前記目的端末に向けて送信する第１の送信手段と、
前記目的端末から送信された、前記第１の送信手段で送信したパケットデータに対する応答信号を受信する受信手段と、
前記応答信号の有無、種類により、送信端末および目的端末の情報やパケットデータの情報を含む制御信号を送信する第２の送信手段とを有し、
前記第１の送信手段が、前記第２の送信手段で制御信号を送信後、前記パケットデータを再送する手段をさらに有し、
前記目的端末が、前記第１の送信手段によって送信されたパケットデータに対する応答信号を、前記送信端末に向けて送信する第３の送信手段を有し、
前記中継端末が、前記パケットデータを受信し、該パケットデータを前記目的端末または他の中継端末へ送信する第１の中継手段と、
前記受信手段により受信した前記応答信号を前記送信端末または他の中継端末へ送信する第２の中継手段と、
前記第１の中継手段により中継送信したパケットデータの中継送信回数と、前記第２の中継手段により中継送信した応答信号の中継送信回数とから、当該中継端末の貢献度を数値により判定する判定手段とを有し、
前記判定手段により、前記貢献度が高いすなわち当該貢献度の数値が所定のしきい値に達しまたは超えたと判断した場合、前記中継端末は引き続きパケットデータの送信を行う中継モードとし、
前記貢献度が低いすなわち当該貢献度の数値がしきい値に達しないまたは超えないと判断した場合、前記中継端末はパケットデータの中継を行わない休止モードとする
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記中継モードおよび休止モードは、前記送信端末からのパケットデータの送信が行われるたびに前記判定手段によって決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１の送信手段により再送するパケットデータと、前記第１の中継手段により送信するパケットデータとでＳＴＢＣ符号化を行い、パケットデータを送信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記中継端末が、前記第１の中継手段で受信する際に誤りの発生したパケットデータを記憶する記憶手段と、前記第１の送信手段によって前記送信端末から再送するパケットデータと前記記憶手段に記憶している誤りの発生したパケットデータとを合成する合成手段とを有し、前記第１の送信手段により前記送信端末からさらに再送するパケットデータと、前記中継端末が前記合成手段により合成したパケットデータとでＳＴＢＣ符号化を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
前記目的端末からの応答信号の種類が、パケットデータを誤りなく受信した場合はＡＣＫ信号、パケットデータに誤りがある場合はＮＡＣＫ信号であり、前記第２の送信手段が、前記目的端末からの応答信号を受信していない場合、または前記応答信号の種類がＮＡＣＫ信号であった場合に、制御信号を送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項６】
送信端末から目的端末へ送信するパケットデータを中継する中継端末において、
前記送信端末から送信されたパケットデータを受信し、該パケットデータを前記目的端末または他の中継端末へ送信する第１の中継手段と、
前記目的端末から送信された応答信号を受信し、該応答信号を送信端末または他の中継端末へ送信する第２の中継手段と、
前記第１の中継手段により中継送信したパケットデータの中継送信回数と、前記第２の中継手段により中継送信した応答信号の中継送信回数とから、当該中継端末の貢献度を数値により判定する判定手段とを有し、
前記判定手段により、前記貢献度が高いすなわち当該貢献度の数値が所定のしきい値に達しまたは超えたと判断した場合、引き続きパケットデータの中継を行う中継モードとし、
前記貢献度が低いすなわち当該貢献度の数値がしきい値に達しないまたは超えないと判断した場合、パケットデータの中継を行わない休止モードとする
ことを特徴とする中継端末。
【請求項７】
前記中継モードおよび休止モードは、前記送信端末からのパケットデータの送信が行われるたびに前記判定手段により決定する
ことを特徴とする請求項６に記載の中継端末。
【請求項８】
前記第１の中継手段で受信する際に誤りの発生したパケットデータを記憶する記憶手段と、
前記送信端末から送信されるパケットデータと前記記憶手段に記憶している誤りの発生したパケットデータとを合成する合成手段とを有する
ことを特徴とする請求項６に記載の中継端末。
【請求項９】
送信端末から目的端末まで、少なくともひとつの中継端末で中継を行ってパケットデータを送信する通信方法において、
前記送信端末が、パケットデータを前記目的端末に向けて送信するステップと、送信したパケットデータに対する応答信号を受信するステップと、
前記応答信号の有無、種類により、送信端末および目的端末の情報やパケットデータの情報を含む制御信号を送信するステップと、
前記制御信号を送信後、送信したパケットデータを再送するステップとを有し、前記目的端末が、送信されたパケットデータに対する応答信号を、前記送信端末に向けて送信するステップを有し、
前記中継端末が、
前記パケットデータを受信し、該パケットデータを前記目的端末または他の中継端末へ送信するステップと、
前記応答信号を受信し、該応答信号を前記送信端末または他の中継端末へ送信するステップと、
中継送信したパケットデータの中継送信回数と、中継送信した応答信号の中継送信回数とから、当該中継端末の貢献度を数値により判定するステップとを有し、
前記貢献度を判定するステップにおいて、前記貢献度が高いすなわち当該貢献度の数値が所定のしきい値に達しまたは超えたと判断した場合、引き続きパケットデータの中継を行う中継モードとし、
前記貢献度が低いすなわち当該貢献度の数値がしきい値に達しないまたは超えないと貢献度の数値がしきい値に達しないまたは超えないと判断した場合、パケットデータの中断を行わない休止モードとする
ことを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信端末から目的端末までパケットデータを送信する際に、中継端末で通信の中継を行う通信システム、中継端末および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基地局や有線網などの特定のインフラに頼らず、複数の無線端末が相互に通信を行うアドホックネットワークが注目されている。アドホックネットワークでは、互いの通信範囲内の端末同士では直接通信を行う一方、直接通信できない端末同士では、通信を中継する端末を中継したマルチホップ通信を行うことにより、柔軟かつ容易にネットワークを構築することができる。
【０００３】
マルチホップ通信に関する技術の例として、伝送する通信回線の特徴により伝送に係るパケットのサイズを決定することによって、ビットエラー率の低減と通信効率の向上を図ることのできるものがある（例えば、特開２００３−２０９５７７号公報参照）。
【０００４】
一般に、ある端末（送信端末）が遠方の目的端末と、他の端末を介して通信を行う場合、中継端末が次に通信を行う端末を決めることで通信経路を決定するルーティングが必要となる。無線を用いたアドホックネットワークでは、端末の移動や接続切断などによりネットワーク情報が刻々と変化するため、任意の送信端末と目的端末の間の通信を効率よく行う上でのルーティング方式は複雑となり、多くの課題がある。
【０００５】
そこで、無線を用いたアドホックネットワークにおいては、目的端末で誤りが発生した場合、目的端末から送信端末に向けてＡＲＱ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  ｒｅＱｕｅｓｔ：自動再送要求）を行い、このＡＲＱに応じて、送信端末と中継端末とから一斉に再送を行うことで、ルーティングなしの通信を可能とする方式が提案されている。
【０００６】
ＡＲＱに関する技術の例として、信号の受信には失敗したがその際に取得している各種情報と、ＡＲＱにより再送信された元の同じ信号とを結合させるというものがある（例えば、特表２００１−５１８７２５号公報参照）。
【０００７】
ところで、マルチホップ通信が必要となる環境において、送信端末と目的端末との距離が離れている場合や、フェージングによる電力の落ち込みが発生した場合、通常のマルチホップ通信を行うとパケットに誤りが発生し、特性が大幅に劣化することがある。
【０００８】
上記の特性劣化を改善する方法の一つとして、複数のアンテナを用いてパケットを送信するアンテナダイバーシチ技術が知られている。この送信アンテナダイバーシチ技術の一つとして、ＳＴＢＣ（Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｅ：時空間ブロック符号化）が知られている。これは、異なる符号化を施して複数の送信アンテナからそれぞれ同時にパケットを送信することで、受信側においてダイバーシチ利得を得るものである。図７（Ａ）は２つの送信アンテナを用いたＳＴＢＣ通信システムの構成例である。
【０００９】
図７（Ａ）では、情報源７１からＳＴＢＣ機能を備えた送信端末７２に複素信号（シンボル）Ｓ0，Ｓ1，・・・が送られる。送信端末７２では、連続する２つのシンボルＳ0，Ｓ1から、図７（Ｂ）に示すような第１のＳＴＢＣ送信パターン（パターン１：Ｓ0，パターン２：Ｓ1）および第２の送信パターン（パターン１：−Ｓ1*，パターン２：Ｓ0*）を作成し、パターン１の信号Ｓ0，Ｓ1*をアンテナ７３１から、パターン２の信号Ｓ1，Ｓ0*をアンテナ７３２から送信する。受信端末７４では、図７（Ａ）の式に示すように、重み付け合成を行い最大比合成（ＭＲＣ）と同等のダイバーシチ利得を得ることができる。
【００１０】
アドホックネットワークにおいてダイバーシチ利得を得る場合、一つの端末に複数のアンテナを用意するのは、端末の小型化が求められるため難しい。そこで、周囲に分散して存在する端末（分散端末）を活用し、それぞれの端末をアンテナダイバーシチブランチとしてパケットを同時に送信することで、ＳＴＢＣにおけるダイバーシチ利得を得る方法が提案されている（例えば、児島江里奈、藤井威生、神谷幸宏、鈴木康夫「ＯＦＤＭアドホックネットワークのためのＳＴＢＣを用いた分散ＡＲＱ」，信学技報，２００４年６月，ＲＣＳ２００４−７７，ｐｐ．７−１２参照）。ＳＴＢＣでは、送信側でチャネルの情報を必要とせず、また分散端末での送信時に端末間で位相の共有が必要にならないというメリットもある。図８に複数端末によるＳＴＢＣのモデルを示す。
【００１１】
アドホックネットワークのための、ＳＴＢＣを用いた端末分散ＡＲＱによる信号の送受信概略図を図９に、時間経過による信号の伝送状況の例を図１０に示す。なお、通信方式には、ＡＲＱによる再送時の端末間のタイミングオフセットなどを考慮して、ガードインターバル（ＧＩ：Ｇｕａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）によるタイミング誤差の影響低減効果のあるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式を用いる。
まず、パケット送信時における、送信端末Ｓおよび中継端末Ｒｎ（ｎ＝１，２，３・・・）の動作を図１１に示す。送信端末Ｓが目的端末Ｄに向けてパケットを送信すると（ステップＳａ１）、受信待機状態（ステップＳｂ１）である中継端末Ｒｎはこれを受信し（ステップＳｂ３）、仮復調を行う（ステップＳｂ５）。
【００１２】
誤りなしで復調を行った場合（ステップＳｂ７で「Ｙｅｓ」）、中継端末Ｒはパケットの再送を待機する（ステップＳｂ９）。復調に誤りがあった場合（ステップＳｂ７で「Ｎｏ」）、ステップＳｂ１の受信待機状態に戻る。また、パケットの再送待機の時間が規定時間を経過した場合は（ステップＳｂ１１で「Ｎｏ」）、処理を終了する。
【００１３】
一方、送信端末Ｓは、一定時間内に受信端末ＤからのＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）を受信しているか否か判断する（ステップＳａ３）。送信端末ＳがＮＡＣＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）を受信している場合、あるいは一定時間を過ぎても送信端末ＳがＡＣＫを受信していない場合（ステップＳａ３で「Ｎｏ」）、送信端末Ｓは、規定再送回数以下のパケットの送信回数であれば（ステップＳａ５で「Ｙｅｓ」）、パケット再送の回数（ｒ回とする）と同じ数の再送用制御信号を送信する（ステップＳａ７）。例えば、パケット再送の回数が２回目ならば、再送用制御信号は２つ送信する。
【００１４】
規定再送回数を超える場合（ステップＳａ５で「Ｎｏ」）、パケットを破棄し処理を終了する。
ここで、再送用制御信号には、送信端末Ｓのアドレス、目的端末Ｄのアドレス、パケットＩＤ、再送タイミング用ビット、送信回数、最大再送回数等を含んでいる。
【００１５】
中継端末Ｒｎが最初に受信した再送用制御信号が，送信端末ＳからＮ回目の送信であるとすると、現在のパケット再送回数がｒ回の時（ステップＳｂ１３で「Ｙｅｓ」）、中継端末Ｒｎは送信された再送用制御信号に含まれる情報をチェックし、あらかじめ中継端末Ｒｎに保存しておいた送信回数情報を更新する（ステップＳｂ１５）。この再送用制御信号に、ステップＳｂ３で受信して中継端末Ｒｎで保持しているパケットのＩＤが含まれている場合、中継端末Ｒｎは再送タイミングを同期させ、送信端末Ｓからの制御信号を（ｒ−Ｎ）回、目的端末Ｄまたは他の中継端末Ｒｍ（ｎ≠ｍ，ｍ＝１，２，３・・・）に送信する（ステップＳｂ１７）。
【００１６】
次に、送信端末Ｓと、ステップＳｂ３で送信端末Ｓからのパケットを受信した中継端末Ｒｎの両者は、目的端末Ｄまたは他の中継端末Ｒｍに向けて一斉に再送パケットを送信する（ステップＳａ９，Ｓｂ１９）。このとき、送信端末Ｓと中継端末ＲｎはＳＴＢＣの２つの送信パターンを自律的に選択して送信する。送信端末Ｓと中継端末Ｒｎの両方から、ＳＴＢＣを用いた再送パケットを受信した中継端末Ｒｍまたは目的端末Ｄは、ＳＴＢＣのパターン毎にチャネル推定値を分離し、重み付け合成を行い復調する。
【００１７】
そして、送信端末ＳはステップＳａ３の動作に、中継端末ＲｎはステップＳｂ９の動作に戻る。
【００１８】
次に、ＡＣＫ送信時における目的端末Ｄおよび中継端末Ｒｍの動作を図１２に示す。
【００１９】
目的端末Ｄはパケットを受信し（ステップＳｃ１）、パケットに誤りがあった場合（ステップＳｃ３で「Ｙｅｓ」）、送信端末Ｓに向けてＮＡＣＫを送信する（ステップＳｃ５）。パケットに誤りがなかった場合（ステップＳｃ３で「Ｎｏ」）、目的端末Ｄは送信端末Ｓに向けてＡＣＫを送信する（ステップＳｃ７）。
このＡＣＫ、ＮＡＣＫの中継は、制御信号の中継の逆を行う。パケットがｒ回の再送で目的端末Ｄに届いた場合、目的端末はＡＣＫまたはＮＡＣＫを（ｒ＋１）回送信する。
【００２０】
送信されたＡＣＫまたはＮＡＣＫをＭ回目で受信した（ステップＳｄ１）中継端末Ｒｍは、（ｒ＋１−Ｍ）回の送信を行って送信端末ＳまでのＡＣＫまたはＮＡＣＫの中継を行う（ステップＳｄ３）。
【発明の開示】
【００２１】
ＳＴＢＣを用いて複数端末でのＡＲＱを行うと、単にＯＦＤＭのみで再送を行うより、ダイバーシチ利得を得られる分、パケット成功率が改善される。また、再送回数が多いほどパケット成功率が良くなり、ルーティングを用いなくても品質の良い通信が可能である。
【００２２】
しかしながら、ＳＴＢＣを用いた複数端末でのＡＲＱは、再送を繰り返しているうちに全方向に信号を送信してしまうため、実際に目的端末までの中継の役に立っていない端末までも使用することになり、無駄な電力の消費をしてしまう。
【００２３】
この発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、無線端末のパケット伝送において、マルチホップ通信でのダイバーシチ利得で特性の改善を図りつつ、なおかつ無駄な再送による電力の消費を抑えることができる通信システム、通信システムにおける中継端末および通信方法を提供することを目的としている。
【００２４】
本発明の通信システムは、（１）から（５）を要旨とする。
【００２５】
（１）送信端末から目的端末まで、少なくともひとつの中継端末で中継を行ってパケットデータを送信する通信システムにおいて、前記送信端末が、パケットデータを前記目的端末に向けて送信する第１の送信手段と、前記目的端末から送信された、前記第１の送信手段で送信したパケットデータに対する応答信号を受信する受信手段と、前記応答信号の有無、種類により、送信端末および目的端末の情報やパケットデータの情報を含む制御信号を送信する第２の送信手段とを有し、前記第１の送信手段が、前記第２の送信手段で制御信号を送信後、前記パケットデータを再送する手段をさらに有し、前記目的端末が、前記第１の送信手段によって送信されたパケットデータに対する応答信号を、前記送信端末に向けて送信する第３の送信手段を有し、前記中継端末が、前記パケットデータを受信し、該パケットデータを前記目的端末または他の中継端末へ送信する第１の中継手段と、前記受信手段により受信した前記応答信号を前記送信端末または他の中継端末へ送信する第２の中継手段と、前記第１の中継手段により中継送信したパケットデータの中継送信回数と、前記第２の中継手段により中継送信した応答信号の中継送信回数とから、当該中継端末の貢献度を数値により判定する判定手段とを有し、前記判定手段により、前記貢献度が高いすなわち当該貢献度の数値が所定のしきい値に達しまたは超えたと判断した場合、前記中継端末は引き続きパケットデータの送信を行う中継モードとし、前記貢献度が低いすなわち当該貢献度の数値がしきい値に達しないまたは超えないと判断した場合、前記中継端末はパケットデータの中継を行わない休止モードとすることを特徴とする通信システム。
【００２６】
（２）前記中継モードおよび休止モードは、前記送信端末からのパケットデータの送信が行われるたびに前記判定手段によって決定することを特徴とする（１）に記載の通信システム。
【００２７】
（３）前記第１の送信手段により再送するパケットデータと、前記第１の中継手段により送信するパケットデータとでＳＴＢＣ符号化を行い、パケットデータを送信する
ことを特徴とする（１）に記載の通信システム。
【００２８】
（４）前記中継端末が、前記第１の中継手段で受信する際に誤りの発生したパケットデータを記憶する記憶手段と、前記第１の送信手段によって前記送信端末から再送するパケットデータと前記記憶手段に記憶している誤りの発生したパケットデータとを合成する合成手段とを有し、前記第１の送信手段により前記送信端末からさらに再送するパケットデータと、前記中継端末が前記合成手段により合成したパケットデータとでＳＴＢＣ符号化を行う
ことを特徴とする（１）に記載の通信システム。
【００２９】
（５）前記目的端末からの応答信号の種類が、パケットデータを誤りなく受信した場合はＡＣＫ信号、パケットデータに誤りがある場合はＮＡＣＫ信号であり、前記第２の送信手段が、前記目的端末からの応答信号を受信していない場合、または前記応答信号の種類がＮＡＣＫ信号であった場合に、制御信号を送信することを特徴とする（１）に記載の通信システム。
【００３０】
本発明の中継端末は、（６）から（８）を要旨とする。
【００３１】
（６）送信端末から目的端末へ送信するパケットデータを中継する中継端末において、前記送信端末から送信されたパケットデータを受信し、該パケットデータを前記目的端末または他の中継端末へ送信する第１の中継手段と、前記目的端末から送信された応答信号を受信し、該応答信号を送信端末または他の中継端末へ送信する第２の中継手段と、前記第１の中継手段により中継送信したパケットデータの中継送信回数と、前記第２の中継手段により中継送信した応答信号の中継送信回数とから、当該中継端末の貢献度を数値により判定する判定手段とを有し、前記判定手段により、前記貢献度が高いすなわち当該貢献度の数値が所定のしきい値に達しまたは超えたと判断した場合、引き続きパケットデータの中継を行う中継モードとし、前記貢献度が低いすなわち当該貢献度の数値がしきい値に達しないまたは超えないと判断した場合、パケットデータの中継を行わない休止モードとすることを特徴とする中継端末。
【００３２】
（７）前記中継モードおよび休止モードは、前記送信端末からのパケットデータの送信が行われるたびに前記判定手段により決定する
ことを特徴とする（６）に記載の中継端末。
【００３３】
（８）前記第１の中継手段で受信する際に誤りの発生したパケットデータを記憶する記憶手段と、
前記送信端末から送信されるパケットデータと前記記憶手段に記憶している誤りの発生したパケットデータとを合成する合成手段とを有する
ことを特徴とする（６）に記載の中継端末。
【００３４】
本発明の通信方法は、（９）を要旨とする。
【００３５】
（９）送信端末から目的端末まで、少なくともひとつの中継端末で中継を行ってパケットデータを送信する通信方法において、前記送信端末が、パケットデータを前記目的端末に向けて送信するステップと、送信したパケットデータに対する応答信号を受信するステップと、前記応答信号の有無、種類により、送信端末および目的端末の情報やパケットデータの情報を含む制御信号を送信するステップと、前記制御信号を送信後、送信したパケットデータを再送するステップとを有し、前記目的端末が、送信されたパケットデータに対する応答信号を、前記送信端末に向けて送信するステップを有し、前記中継端末が、前記パケットデータを受信し、該パケットデータを前記目的端末または他の中継端末へ送信するステップと、前記応答信号を受信し、該応答信号を前記送信端末または他の中継端末へ送信するステップと、中継送信したパケットデータの中継送信回数と、中継送信した応答信号の中継送信回数とから、当該中継端末の貢献度を数値により判定するステップとを有し、前記貢献度を判定するステップにおいて、前記貢献度が高いすなわち当該貢献度の数値が所定のしきい値に達しまたは超えたと判断した場合、引き続きパケットデータの中継を行う中継モードとし、前記貢献度が低いすなわち当該貢献度の数値がしきい値に達しないまたは超えないと判断した場合、パケットデータの中継を行わない休止モードとすることを特徴とする通信方法。
【発明の効果】
【００３６】
以上の説明で明らかなように、本発明の通信システム（上記した（１）から（５））によれば、送信端末が送信したパケットデータの中継送信回数と、目的端末が送信した応答信号の中継送信回数とから、中継端末の貢献度を判定するので、中継端末がパケットデータの中継送信における自身の貢献度を自律的に判定することができる。
【００３７】
また、上記した（１）に記載の発明によれば、貢献度が高い中継端末はパケットデータの中継を行い、貢献度が低い中継端末はパケットデータの送信を行わないので、送信に係る端末の無駄な電力の浪費を抑えることができる。
【００３８】
また、上記した（２）に記載の発明によれば、休止モードである中継端末も、判定手段により中継モードに移行してパケットデータの中継を行うことができる。
【００３９】
また、上記した（３）に記載の発明によれば、ＳＴＢＣ符号化を行うことにより、ダイバーシチ利得を得られパケットデータの特性を改善することができる。
【００４０】
また、上記した（４）に記載の発明によれば、誤りの発生したパケットデータを保存し、次に再送されたパケットデータと合成するので、１リンク目におけるパケットデータの特性も改善し、パケットデータ全体の品質を向上することができる。
【００４１】
また、上記した（５）に記載の発明によれば、目的端末がパケットデータを誤り無く受信できていない場合に、送信端末が制御信号を送信するので、目的端末がパケットデータを確実に受信することができる。
【００４２】
また、上記した（６）から（８）に記載の中継端末によれば、中継送信したパケットデータの中継送信回数と、応答信号の中継送信回数とから、中継端末の貢献度を判定するので、中継端末がパケットデータの中継送信における自身の貢献度を自律的に判定することができる。
【００４３】
また、上記した（６）に記載の中継端末は、貢献度が高い中継端末がパケットデータの中継を行い、貢献度が低い中継端末はパケットデータの中継を行わないので、送信端末から中継端末への、送信に係る無駄な電力の浪費を抑えることができる。
【００４４】
また、上記した（７）に記載の中継端末は、休止モードであっても、判定により中継モードに移行してパケットデータの中継を行うことができる。
【００４５】
また、上記した（８）に記載の中継端末は、誤りの発生したパケットデータを保存し、送信端末から次に再送されたパケットデータと合成するので、１リンク目におけるパケットデータの特性も改善し、パケットデータ全体の品質を向上することができる。
【００４６】
また、上記した（９）に記載の通信方法は、中継端末が中継送信したパケットデータの中継送信回数と、応答信号の中継送信回数とから、中継端末の貢献度を判定するので、中継端末がパケットデータの中継送信における自身の貢献度を自律的に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
図１は、本発明の一実施形態に係る、送信端末Ｓ、中継端末Ｒ１〜Ｒ１３、目的端末Ｄの送受信図である。
図２は、同上の実施形態における各端末の概略構成を示すブロック図である。
図３は、分散ＡＲＱ適用時の端末貢献度判定例（判定条件を総ホップ数±１としたとき）のフローチャートである。
図４は、同上の実施形態における、中継端末Ｒ１に注目した場合の時間経過による信号の伝送状況である。
図５は、同上の実施形態における、中継端末Ｒ１０に注目した場合の時間経過による信号の伝送状況である。
図６は、同上の実施形態における、中継端末のモード切替図である。
図７は、２つの送信アンテナを用いたＳＴＢＣの構成例である。
図８は、複数端末によるＳＴＢＣの構成例である。
図９は、アドホックネットワークのための、ＳＴＢＣを用いた端末分散ＡＲＱの送受信概略図である。
図１０は、アドホックネットワークのための、ＳＴＢＣを用いた端末分散ＡＲＱの時間経過による信号の伝送状況である。
図１１は、従来のパケット送信時における、送信端末Ｓおよび中継端末Ｒｎの動作を示すフローチャートである。
図１２は、従来のパケット送信時における、ＡＣＫ送信時における目的端末Ｄおよび中継端末の動作を示すフローチャートである。
図１３は、パケットを同位相合成した場合における時間経過による信号の伝送状況である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００４９】
図１は、本発明の一実施形態に係る送信端末Ｓ、目的端末Ｄ、中継端末Ｒ１〜Ｒ１３の送受信図である。送信端末Ｓから目的端末Ｄへの送信方向の間にある中継端末をＲ１〜Ｒ７、目的端末Ｄへの送信方向の逆側にある中継端末をＲ８〜Ｒ１３とする。
【００５０】
図２は送信端末Ｓ、目的端末Ｄ、中継端末Ｒ１〜Ｒ１３の構成図である。
まず、中継端末Ｒ１〜Ｒ１３の構成について述べる。送受信アンテナ１１で受信したパケット等の信号Ｘは、サーキュラー１９を介して無線受信部１２へ入力される。無線受信部１２は、入力された信号Ｘをダウンコンバートし、Ａ／Ｄ変換してディジタル信号Ｙに変換し、制御部１０に出力する。次に制御部１０は、このディジタル信号Ｙを復調部１３に入力し、その信号がＳＴＢＣ符号化されている場合にはＳＴＢＣの復号の操作を行った後、信号の復調を行わせる。次に制御部１０は、インタリーバ／デインタリーバ部１７で信号のデインタリーバを行う。これは、マルチキャリア通信の場合のキャリアシフトに対応している。
【００５１】
次に制御部１０は、メモリ１６に記憶されている先に受信した信号Ｚを呼び出し、パケット合成部１５で信号Ｙと信号Ｚを合成させ検波する。制御部１０は、この合成信号に対して誤りがないかを判断する。誤りがあった場合、制御部１０はその検波前の信号をメモリ１６に格納し、再度次の信号到来を待つ。
誤りがなかった場合、制御部１０は、検波されたこの合成信号を変調部１４に入力し、変調を行わせる。さらに制御部１０は、変調部１４で変調した合成信号に対しＳＴＢＣ符号化をし、無線送信部１８へ出力する。無線送信部１８は、この合成信号をＤ／Ａ変換してディジタル信号をアナログ信号に変換し、無線周波数に合わせてアップコンバートする。そして信号はサーキュラー１９を経由し送受信アンテナ１１から送信される。
【００５２】
送信端末Ｓの構成においては、送信信号は制御部１０で生成される。また、インタリーバ／デインタリーバ部１７ではインタリーバを行う。
また、目的端末Ｄの構成においては、無線送信部１８に信号を送らない。
送信端末Ｓが１回目にパケットを送信する際、中継端末Ｒ１〜Ｒ１３は、先に示した図１０の従来技術と同様に、パケットを受信した全端末において再送によるデータ伝送を実行する。
【００５３】
送信端末Ｓが２回目以降にパケットを送信する際に、中継端末Ｒ１〜Ｒ１３は、パケット送信における中継と、返りのＡＣＫ（またはＮＡＣＫ）中継のホップ数から、中継端末自身の貢献度を判定する。そして、貢献度の高い中継端末は「中継モード」、貢献度の低い中継端末は「休止モード」として自律的に決定する。
【００５４】
中継端末の貢献度の判定条件は、典型的には、
判定条件１：中継端末がＡＣＫを受信している
判定条件２：中継端末のパケットの送信回数をＳＴDATA、中継端末のＡＣＫの送信回数をＳＴACKとすると、総ホップ数をＴＴHOPとしたときに、
ＴＴHOP−１≦ＳＴDATA＋ＳＴACK≦ＴＴHOP＋１    （１）
とすることができる。
【００５５】
判定条件１では、判定の対象となる中継端末が、送信端末Ｓから目的端末Ｄまでの送信方向の間にあるか否かを判断することができる。また、判定条件２では、送信端末Ｓから目的端末Ｄまで大回りしたルート上にある中継端末への、２回目以降の無駄な再送を回避することができる。
ここで、判定条件２における「総ホップ数±１」とは、送信パケットとＡＣＫのデータ長の違いによる信頼度を考慮したものである。
【００５６】
判定条件２の他の例として、
判定条件２：ＴＴHOP−α１≦ＳＴDATA＋ＳＴACK≦ＴＴHOP＋α２    （２）
とすることもできる。ここで、α１はたとえば「０」または正の整数であり、α２は正の整数である。また、α１≠α２であってもよいし、α１＝α２であってもよい。
α１，α２の値を小さく設定し過ぎると、比較的貢献度が高かった端末が休止モードに入ったがために、再送回数が増えることがある。また、α１，α２の値を大きく設定し過ぎると、電力消費が大きくなる。
【００５７】
上記の判定条件１および／または判定条件２を満たした中継端末は、貢献度が高いと判断し、中継モードとしてデータ再送を行う。
【００５８】
逆に、判定条件１および／または判定条件２を満たさない中継端末は、貢献度が低いと判断し、休止モードとしてデータの再送を休止する。
【００５９】
貢献度は、通常は、判定条件１および判定条件２を勘案して定義される。貢献度の定義手法はさまざまであり、貢献度を、関数Ｆ（ｂ，α１，α２）あるいは関数Ｆ（ｂ，α）（ただし、α＝α１＝α２）で表わし、判定条件１を充足する場合にはｂ＝１，充足しない場合にはｂ＝０として、貢献度を算出するようにしてもよい。また、関数Ｆのパラメータを、パケットデータ長等のパケットの属性を加えることができる
【００６０】
貢献度は送信するデータの中継に、その中継端末がどの程度最適な中継経路として機能するかの度合いである。
【００６１】
図３は、分散ＡＲＱ適用時の端末貢献度の、中継端末による自己判定例（判定条件２を総ホップ数±１としたとき）のフローチャートである。まず、中継端末に送信端末から制御パケットが到来し、データパケットの中継動作を行う（ステップＳｅ１）。つぎに、当該端末におけるパケットの送信回数をカウントする（ステップＳｅ３）。中継端末は、ＡＣＫが到来せずに、パケットの再送待機の時間が規定時間を経過した場合等により処理が終了するときは、判定条件１を満たさないので、休止モードを維持するか、中継モードから休止モードに移行する（ステップＳｅ１７）。
【００６２】
ステップＳｅ３において、ＡＣＫが到来したときはＡＣＫの中継動作を行い（ステップＳｅ７）、中継端末におけるＡＣＫの送信回数をカウントする（ステップＳｅ９）。そして、ＡＣＫに含まれている中継に要した総ホップ数を認識し（ステップＳｅ１１）、「ＳＴDATA（パケット送信回数）」＋「ＳＴACK（ＡＣＫの送信回数）」が「ＴＴHOP（総ホップ数）」又は「ＴＴHOP（総ホップ数）±１」であるか否かを判断する（ステップＳｅ１３）。
【００６３】
ステップＳｅ１３において、ＳＴDATA＋ＳＴACKがＴＴHOP又はＴＴHOP±１である場合（ステップＳｅ１３で「Ｙｅｓ」）のときは判定条件１および判定条件２を満足するので、中継モードを維持するか休止モードから中継モードに移行する（ステップＳｅ１５）。ステップＳｅ１３において、ＳＴDATA＋ＳＴACKがＴＴHOPでなく、かつＴＴHOP±１でない場合（ステップＳｅ１３で「Ｎｏ」）では、判定条件１および判定条件２を満足しないので、休止モードを維持するか中継モードから休止モードに移行する（ステップＳｅ１７）。
【００６４】
中継端末Ｒ１に注目した場合の、時間経過による信号の伝送状況を図４に示す。図４で中継端末Ｒ１は、送信端末Ｓからのパケットを受信し、中継端末Ｒ４を経由して目的端末Ｄに送信する。送信端末Ｓからのパケット送信の中継では、総ホップ数が３ホップ、中継端末Ｒ１の送信回数が２回である。一方、目的端末ＤからのＡＣＫ（またはＮＡＣＫ）の中継では、ＡＣＫの総ホップ数が３ホップ、中継端末Ｒ１におけるＡＣＫの送信回数が１回である。
【００６５】
よって中継端末Ｒ１は、ＡＣＫを受信しているので判定条件１を満たし、また、パケットの送信回数とＡＣＫの送信回数の和が３と、総ホップ数の３と等しく判定条件２を満たしているので、貢献度Ｆが高いと判断し、中継モードの状態となる。
【００６６】
中継端末Ｒ１０に注目した場合の時間経過による信号の伝送状況を図５に示す。図５で中継端末Ｒ１０は、送信端末Ｓからのパケットを中継端末Ｒ１１経由で受信する。しかし、中継端末Ｒ１０は送信端末Ｓをはさんで目的端末Ｄと逆側にあるため、中継端末Ｒ１０から目的端末Ｄへパケットを直接送信することができない。図５において、送信端末Ｓからのパケット送信の中継では、総ホップ数が３ホップ、中継端末Ｒ１０の送信回数が１回である。一方、目的端末ＤからのＡＣＫ（またはＮＡＣＫ）の中継では、ＡＣＫの総ホップ数が３ホップ、中継端末Ｒ１０におけるＡＣＫの送信回数が０回である。よって、判定条件１、２のどちらも満たさず、中継端末Ｒ１０は貢献度Ｆが低いと判断し、休止モードの状態となる。
【００６７】
図６に中継端末のモード切替図を示す。初期状態（ａ）において、中継端末は全て中継モードである。送信端末Ｓから目的端末Ｄまでのパケット中継を行った際に、判定条件１、２を満たした中継端末（ｂ）は、中継モードを維持している。送信端末Ｓからのパケット中継を行った際に、判定条件１、２を満たさなかった中継端末（ｃ）は、休止モードとなる。
【００６８】
休止モードの中継端末は、パケットを受信して擬似的に中継処理をシミュレートしているものの、パケットの中継、ＡＣＫの中継は行わず、一定時間後には受信したパケットを廃棄する。その疑似中継時に判定条件１，２を満足した休止モードの中継端末（ｄ）は、休止モードから中継モードに移行する。疑似中継時にも判定条件１，２を満たさない端末（ｅ）は、休止モードの状態のままである。
パケットの中継が連続して失敗し、一定時間内での中継端末間の伝送が無い場合（ｆ）、または規定再送回数以上まで送信端末Ｓが再送した場合（ｇ）、休止モードの中継端末は中継モードに移行する。
【産業上の利用の可能性】
【００６９】
以上説明したように、本実施形態によれば、中継端末がパケットの中継とＡＣＫの中継とで自身の貢献度Ｆを判定し、中継モードあるいは休止モードを自律的に決定する。よって、送信端末Ｓから目的端末Ｄまでの送信方向にないため、パケットを中継するのに効率の悪い中継端末を休止モードとすることができ、パケットの無駄な再送を回避することができる。また、中継端末が送信方向外に移動した場合でも、モードを遷移することで対処することができる。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００７１】
例えば、上記実施形態では、送信端末Ｓから中継端末に送信される最初の１ホップが単ルートであるため、他のホップで得られるダイバーシチ利得と同様な特性改善効果を得られない。そこで、中継端末が最初の１ホップでパケットを受信する際に誤りが発生した場合、その誤った受信信号を保存し、次の再送１回目で送信されたパケットと同位相合成する。そして、再送２回目でこの中継端末と送信端末Ｓの両者が、目的端末Ｄまたは他の中継端末に向けて一斉に再送パケットを送信し、最初の１ホップであってもダイバーシチ利得を得るような構成としてもよい。図１３にこの場合の時間経過による信号の伝送状況を示す。さらに２ホップ目以降でも、パケット受信に誤りが発生した場合には前の信号を保存し、次の再送時にＳＴＢＣの復号結果と共に合成することで、ＳＴＢＣのダイバーシチ利得に加えて、保存信号との間でのダイバーシチ利得を得ることができる。
【図１】
0004737694.tif 000002
【図２】
0004737694.tif 000003
【図３】
0004737694.tif 000004
【図４】
0004737694.tif 000005
【図５】
0004737694.tif 000006
【図６】
0004737694.tif 000007
【図７】
0004737694.tif 000008
【図９】
0004737694.tif 000009
【図１０】
0004737694.tif 000010
【図１２】
0004737694.tif 000011
【図１３】
0004737694.tif 000012
【図８】
0004737694.tif 000013
【図１１】
0004737694.tif 000014