(57)【要約】通信特性の劣化を改善すると同時にネットワーク全体のスループットを向上させることができ、送受信の失敗を低減すると同時に伝送時間を短縮する。送信端末１１が、少なくとも１つの中継端末を介して目的端末とパケットの送受信を行うマルチホップ通信方法において、中継端末１１またはさらに目的端末１３は、送信端末１２により発行された、使用チャネル候補のテーブルＴＢＬを有し、中継端末１３またはさらに目的端末１２は、データパケットの送信に際し、テーブルＴＢＬに登録された候補から使用チャネルを選択してデータパケットの送信を行う。
2007086620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信端末が、少なくとも１つの中継端末を介して目的端末とパケットの送受信を行うマルチホップ通信方法において、
前記中継端末またはさらに前記目的端末は、前記送信端末により発行された、使用チャネル候補のテーブルを有し、
前記中継端末またはさらに前記目的端末は、前記データパケットの送信に際し、前記テーブルに登録された候補から使用チャネルを選択して前記データパケットの送信を行う、
ことを特徴とするマルチホップ通信方法。
【請求項２】
前記パケットの送信が、送信端末を起点とし、周囲に分散して存在する中継端末を経由して、目的端末に届くまで繰り返して再送される分散自動再送要求方式により行われるマルチホップ通信方法であって、
前記中継端末は伝送ルートを自律形成し、送信端末のパケット再送に合わせて再送を行うことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマルチホップ通信方法。
【請求項３】
時空間ブロック符号化方式により、前記パケットの送信が行われることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のマルチホップ通信方法。
【請求項４】
前記送信端末は、前記テーブルに登録された使用チャネル候補から使用チャネルを選択して前記データパケットの送信を行う、ことを特徴とする請求の範囲第１項から第３項の何れかに記載のマルチホップ通信方法。
【請求項５】
前記目的端末が前記テーブルを有し、前記目的端末が前記中継端末を介して前記送信端末に確認パケットを送信するマルチホップ通信方法において、
前記目的端末は、前記テーブルに登録された使用チャネル候補から使用チャネルを選択して前記確認パケットの送信を行い、
前記中継端末は、前記確認パケットの送信に際し、前記テーブルに登録された使用チャネル候補から使用チャネルを選択して前記確認パケットの送信を行う、
ことを特徴とする請求の範囲第１項から第４項の何れかに記載のマルチホップ通信方法。
【請求項６】
前記使用チャネル候補が、データ伝送に使用される、周波数の候補、サブキャリアパターンの候補、タイムスロットの候補であることを特徴とする請求の範囲第１項から第５項の何れかに記載のマルチホップ通信方法。
【請求項７】
所定個数の前記中継端末が、時空間ブロック符号化による協力ダイバーシチのブランチとして動作することを特徴とする請求の範囲第１項から第６項の何れかに記載のマルチホップ通信方法。
【請求項８】
前記テーブルは、前記パケットに付属して、前記送信端末から前記中継端末またはさらに前記目的端末に送信されることを特徴とする請求の範囲第１項から第７項の何れかに記載のマルチホップ通信方法。
【請求項９】
前記テーブルには、前記使用チャネル候補の採択順位が付属し、前記中継端末、目的端末または前記送信端末は、前記採択順位に従って前記使用チャネル候補から使用チャネルを採択することを特徴とする請求の範囲第１項から第８項の何れかに記載のマルチホップ通信方法。
【請求項１０】
チャネル走査部と、使用チャネル候補決定部と、テーブル作成部と、テーブル記憶部と、テーブル埋込部と、テーブル抽出部と、使用チャネル選択部と、送信部と、受信部とを備えた前記送信端末、前記目的端末または前記中継端末として使用されるマルチホップ通信端末であって、
前記チャネル走査部は、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末、前記中継端末または前記受信端末として機能するときに、受信電波を走査して、周囲のシステムが使用しているチャネルを検出し、
前記使用チャネル候補決定部は、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末として機能するときに、前記チャネル走査部の走査結果に基づき使用チャネル候補を決定し、
前記テーブル作成部は、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末またはさらに前記目的端末として機能するときに、前記使用チャネル候補決定部により決定されたチャネルを参照するためのテーブルを作成し、
前記テーブル記憶部は、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末として機能するときに、前記テーブル作成部により作成された前記テーブルを記憶する一方、前記中継端末またはさらに前記目的端末として機能するときは、前記テーブル抽出部により抽出した前記テーブルを記憶し、
前記テーブル埋込部は、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末として機能するときに、前記テーブル作成部により作成されたテーブルをパケットに埋め込み、前記中継端末または前記目的端末として機能する他のマルチホップ通信端末に送信し、
前記テーブル抽出部は、当該マルチホップ通信端末が前記中継端末またはさらに前記目的端末として機能するときに、送信端末として機能する他のマルチホップ通信端末から受信したパケットから前記テーブルを抽出し、
前記使用チャネル選択部は、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末または前記中継端末またはさらに前記目的端末として機能するときに、テーブル記憶部に保存されている前記テーブルから使用チャネルを選択する、
ことを特徴とするマルチホップ通信端末。
【請求項１１】
チャネル走査ステップ、使用チャネル候補決定ステップ、テーブル作成ステップ、テーブル記憶ステップ、テーブル埋込ステップ、テーブル抽出ステップ、使用チャネル選択ステップ、送信ステップ、および受信ステップをそれぞれ実行する、前記送信端末、前記目的端末または前記中継端末として使用されるマルチホップ通信端末に搭載されるプログラムであって、
前記チャネル走査ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末、前記中継端末または前記受信端末として機能するときに、受信電波を走査して、周囲のシステムが使用しているチャネルを検出し、
前記使用チャネル候補決定ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末として機能するときに、前記チャネル走査ステップにおける走査結果に基づき使用チャネル候補を決定し、
前記テーブル作成ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末またはさらに前記目的端末として機能するときに、前記使用チャネル候補決定ステップにおいて決定されたチャネルを参照するためのテーブルを作成し、
前記テーブル記憶ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末として機能するときに、前記テーブル作成ステップにおいて作成された前記テーブルを記憶する一方、前記中継端末またはさらに前記目的端末として機能するときは、前記テーブル抽出ステップにおいて抽出した前記テーブルを記憶し、
前記テーブル埋込ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末として機能するときに、前記テーブル作成ステップにおいて作成されたテーブルをパケットに埋め込み、前記中継端末または前記目的端末として機能する他のマルチホップ通信端末に送信し、
前記テーブル抽出ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記中継端末またはさらに前記目的端末として機能するときに、送信端末として機能する他のマルチホップ通信端末から受信したパケットから前記テーブルを抽出し、
前記使用チャネル選択ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末または前記中継端末またはさらに前記目的端末として機能するときに、テーブル記憶ステップにおいて保存されている前記テーブルから使用チャネルを選択する、
ことを特徴とするマルチホップ通信プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信端末が複数の中継端末を介して目的端末と分散自動再送要求によりパケットのやり取りを行うマルチホップ通信方法およびマルチホップ通信端末に関し、通信特性を向上させることができる前記通信方法およびマルチホップ通信端末に関する。
【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直接通信を行う一方、直接通信できない端末同士では、中継端末を介したマルチホップ通信を行う。これにより、柔軟かつ容易にネットワークを構築することができる。
図７に示すように、送信端末２１と目的端末２２とが、端末２３を介してマルチホップ通信を行う場合、送信端末２１と目的端末２２との最短経路上に存在するシステムが通信中であるときには（図７では送信端末３１と目的端末３２とが通信している場合を示す）、通信経路を迂回することになり、通常のマルチホップ通信を行うとホップ回数が増加してしまいパケット到達までの時間の増加とチャネルの占有が問題となる。
ところで、アドホックネットワークでは、分散ＡＲＱ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  Ｒｅｑｕｅｓｔ：自動再送要求）方式を採用することができ、信号の受信には失敗しても、その際に取得している各種情報を保存しておき、再送された信号と保存してある信号とを結合させることもできる（例えば、特表２００１−５１８７２５公報参照）。
パケットの送信が、送信端末を起点とし、周囲に分散して存在する中継端末を経由して、目的端末に届くまで繰り返して再送される分散ＡＲＱ方式では、中継端末は伝送ルートを自律形成し（すなわち、予めルートの構築をせずに）、送信端末のパケット再送に合わせて再送を行う。中継端末は、複数の端末からパケットの受信を行うことができるので、エラーが少なくなるといった利点がある。
分散ＡＲＱ方式を採用し同一パケットを送信する通常のシステムでは、２つの端末から受信した同一パケットについて信号の位相が反転している場合、無線通信の利得が大幅に劣化する。この無線通信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をアドホックネットワークの分散端末に応用することで、複数の信号を合成する手法も検討されている（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）。このアンテナダイバーシチ技術の一つとして、ＳＴＢＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｉｎｇ：時空間ブロック符号化）が知られている。ＳＴＢＣでは、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ことができる。
なお、マルチホップ通信においては、空間的に空いている周波数を有効利用するコグニティブ無線（Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ  Ｒａｄｉｏ）への応用も知られている。コグニティブ無線の技術では、端末が、自律して、地上波放送等の他のシステムに割り当てられている周波数帯で空いている周波数を探し出して通信を始めることができる。
しかし、児島江里奈、藤井威生等の「ＯＦＤＭアドホックネットワークのためのＳＴＢＣを用いた分散ＡＲＱ」による技術により、マルチホップ時の通信特性の劣化を改善できたとしても、迂回することには変わりはなく、遅延、チャネル占有の問題は残り、ネットワーク全体のスループットを向上させるには限界がある。また、特表２００１−５１８７２５公報記載の技術により、送受信の失敗を低減できるが、伝送時間を短縮することはできない。
本発明の目的は、最短経路途中に干渉等がありパケット伝送特性が劣化する環境で、通信特性の劣化を改善すると同時にネットワーク全体のスループットを向上させることができるマルチホップ通信方法およびマルチホップ通信端末を提供することにある。
本発明の他の目的は、送受信の失敗を低減すると同時に伝送時間を短縮することができるマルチホップ通信方法、マルチホップ通信端末および通信プログラムを提供することにある。
【発明の開示】
【０００３】
本発明のマルチホップ通信方法は、（１）〜（９）を要旨とする。
（１）  送信端末が、少なくとも１つの中継端末を介して目的端末とパケットの送受信を行うマルチホップ通信方法において、
前記中継端末またはさらに前記目的端末は、前記送信端末により発行された、使用チャネル候補のテーブルを有し、
前記中継端末またはさらに前記目的端末は、前記データパケットの送信に際し、前記テーブルに登録された候補から使用チャネルを選択して前記データパケットの送信を行う、
ことを特徴とするマルチホップ通信方法。
（２）  前記パケットの送信が、送信端末を起点とし、周囲に分散して存在する中継端末を経由して、目的端末に届くまで繰り返して再送される分散自動再送要求方式により行われるマルチホップ通信方法であって、
前記中継端末は伝送ルートを自律形成し、送信端末のパケット再送に合わせて再送を行うことを特徴とする（１）に記載のマルチホップ通信方法。
（３）  時空間ブロック符号化方式により、前記パケットの送信が行われることを特徴とする（２）に記載のマルチホップ通信方法。
（４）  前記送信端末は、前記テーブルに登録された使用チャネル候補から使用チャネルを選択して前記データパケットの送信を行う、
ことを特徴とする（１）から（３）に記載のマルチホップ通信方法。
（５）  前記目的端末が前記テーブルを有し、前記目的端末が前記中継端末を介して前記送信端末に確認パケット（ＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）パケット、またはＮＡＣＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）パケット）を送信するマルチホップ通信方法において、
前記目的端末は、前記テーブルに登録された使用チャネル候補から使用チャネルを選択して前記確認パケットの送信を行い、
前記中継端末は、前記確認パケットの送信に際し、前記テーブルに登録された候補から使用チャネルを選択して前記確認パケットの送信を行う、
ことを特徴とする（１）から（４）の何れかに記載のマルチホップ通信方法。
（６）  前記使用チャネル候補が、データ伝送に使用される、周波数の候補、サブキャリアパターンの候補、タイムスロットの候補であることを特徴とする（１）から（５）の何れかに記載のマルチホップ通信方法。
（７）  所定個数の前記中継端末が、時空間ブロック符号化による協力ダイバーシチのブランチとして動作することを特徴とする（１）から（６）の何れかに記載のマルチホップ通信方法。
（８）  前記テーブルは、前記パケットに付属して、前記送信端末から前記中継端末またはさらに前記目的端末に送信されることを特徴とする（１）から（７）の何れかに記載のマルチホップ通信方法。
（９）  前記テーブルには、前記使用チャネル候補の採択順位が付属し、前記中継端末、目的端末または前記送信端末は、前記採択順位に従って前記使用チャネル候補から使用チャネルを採択することを特徴とする（１）から（８）の何れかに記載のマルチホップ通信方法。
本発明のマルチホップ通信端末は、（１０）を要旨とする。
（１０）  チャネル走査部と、使用チャネル候補決定部と、テーブル作成部と、テーブル記憶部と、テーブル埋込部と、テーブル抽出部と、使用チャネル選択部と、送信部と、受信部とを備えた前記送信端末、前記目的端末または前記中継端末として使用されるマルチホップ通信端末であって、
前記チャネル走査部は、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末、前記中継端末または前記受信端末として機能するときに、受信電波を走査して、周囲のシステムが使用しているチャネルを検出し、
前記使用チャネル候補決定部は、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末として機能するときに、前記チャネル走査部の走査結果に基づき使用チャネル候補を決定し、
前記テーブル作成部は、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末またはさらに前記目的端末として機能するときに、前記使用チャネル候補決定部により決定されたチャネルを参照するためのテーブルを作成し、
前記テーブル記憶部は、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末として機能するときに、前記テーブル作成部により作成された前記テーブルを記憶する一方、前記中継端末またはさらに前記目的端末として機能するときは、前記テーブル抽出部により抽出した前記テーブルを記憶し、
前記テーブル埋込部は、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末として機能するときに、前記テーブル作成部により作成されたテーブルをパケットに埋め込み、前記中継端末または前記目的端末として機能する他のマルチホップ通信端末に送信し、
前記テーブル抽出部は、当該マルチホップ通信端末が前記中継端末またはさらに前記目的端末として機能するときに、送信端末として機能する他のマルチホップ通信端末から受信したパケットから前記テーブルを抽出し、
前記使用チャネル選択部は、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末または前記中継端末またはさらに前記目的端末として機能するときに、テーブル記憶部に保存されている前記テーブルから使用チャネルを選択する、
ことを特徴とするマルチホップ通信端末。
本発明の通信プログラムは、（１１）を要旨とする。
（１１）チャネル走査ステップ、使用チャネル候補決定ステップ、テーブル作成ステップ、テーブル記憶ステップ、テーブル埋込ステップ、テーブル抽出ステップ、使用チャネル選択ステップ、送信ステップ、および受信ステップをそれぞれ実行する、前記送信端末、前記目的端末または前記中継端末として使用されるマルチホップ通信端末に搭載されるプログラムであって、
前記チャネル走査ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末、前記中継端末または前記受信端末として機能するときに、受信電波を走査して、周囲のシステムが使用しているチャネルを検出し、
前記使用チャネル候補決定ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末として機能するときに、前記チャネル走査ステップにおける走査結果に基づき使用チャネル候補を決定し、
前記テーブル作成ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末またはさらに前記目的端末として機能するときに、前記使用チャネル候補決定ステップにおいて決定されたチャネルを参照するためのテーブルを作成し、
前記テーブル記憶ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末として機能するときに、前記テーブル作成ステップにおいて作成された前記テーブルを記憶する一方、前記中継端末またはさらに前記目的端末として機能するときは、前記テーブル抽出ステップにおいて抽出した前記テーブルを記憶し、
前記テーブル埋込ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末として機能するときに、前記テーブル作成ステップにおいて作成されたテーブルをパケットに埋め込み、前記中継端末または前記目的端末として機能する他のマルチホップ通信端末に送信し、
前記テーブル抽出ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記中継端末またはさらに前記目的端末として機能するときに、送信端末として機能する他のマルチホップ通信端末から受信したパケットから前記テーブルを抽出し、
前記使用チャネル選択ステップでは、当該マルチホップ通信端末が前記送信端末または前記中継端末またはさらに前記目的端末として機能するときに、テーブル記憶ステップにおいて保存されている前記テーブルから使用チャネルを選択する、
ことを特徴とするマルチホップ通信プログラム。
本発明では、少なくとも中継端末は、送信端末により作成された使用チャネル候補のテーブルを有している。したがって、たとえば中継端末は、ある使用チャネル候補（たとえば、周波数候補、サブキャリアパターン候補、タイムスロット候補）を使用しょうとした場合に、最短の通信経路に既存システムなどの干渉が存在するために、通信を中止したり、通信経路を迂回せねばならないときであっても、干渉の存在しない使用チャネル候補を、採択順位に従って、またはランダムに選択して使用することで通信経路を迂回することなくパケットの伝送が可能となる。
特に、分散ＡＲＱ方式を採用した本発明のマルチホップ通信方法、さらにＳＴＢＣによる分散ＡＲＱ方式を採用した本発明のマルチホップ通信方法では、予めルート決定をすることなく目的端末へパケットを伝送することができる。すなわち、送信端末ではルート構築がなされていないので周囲の状況が分からない。そこで、送信端末は、使用チャネル候補が登録されたテーブル（優先度テーブルもしくは再送毎の指示テーブル）を作成し、これを中継端末またはさらに目的端末にパケットに含めて発行することで、
Ａ．中継端末はチャネル状態をチェックした上で送信チャネルを自律的に決定し
Ｂ．中継端末は送信端末の再送回数に応じてチャネルを決定し、そのチャネルが使用されていなければ送信できる。
本発明のマルチホップ通信端末は、上記マルチホップ通信方法の実施に際して、送信端末、中継端末または目的端末として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本発明のマルチホップ通信方法が実施されるシステムの説明図であり、（Ａ）は一般的なマルチホップ通信を行う場合を示す図、（Ｂ）はＳＴＢＣを使用したマルチホップ通信を行う場合を示す図である。
【図２】送信端末、目的端末および中継端末の何れにも使用できるマルチホップ通信端末の機能ブロック図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明で使用されるチャネルテーブルを例示する図である。
【図４】分散ＡＲＱにおける、マルチホップ通信システムの例を示す図であり、（Ａ）はシステムの全体図、（Ｂ）はパケットの送受信を示すタイムチャートである。
【図５】本発明のマルチホップ通信方法における処理の前半を示すフローチャートである。
【図６】本発明のマルチホップ通信方法における処理の後半を示すフローチャートである。
【図７】従来の本発明のマルチホップ通信方法の問題点を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明のマルチホップ通信方法が実施されるシステムの説明図であり、（Ａ）は一般的なマルチホップ通信を行う場合を示し、（Ｂ）はＳＴＢＣの利用に代表される端末協力ダイバーシチを使用したマルチホップ通信を行う場合を示している。
図１（Ａ），（Ｂ）のマルチホップ通信ステム１においては、送信端末１１と、目的端末１２と、中継端末Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（符号１３によっても示す）とが示されている。図１（Ｂ）の場合（端末協力ダイバーシチを使用する場合）、中継端末Ａ，Ｂの対、中継端末Ｃ，Ｄの対が、それぞれ協力ダイバーシチとして機能し、中継端末ＡおよびＢ、中継端末ＣおよびＤは、協力ダイバーシチのブランチとして機能する。
また、本発明のマルチホップ通信方法では、必ずしも、分散ＡＲＱ通信方式を採用してもよいし、採用しなくてもよい。なお、分散ＡＲＱ通信方式については後述する（図４、図５，図６参照）。
図１において、送信端末１１、目的端末１２、中継端末１３は、同一の構成を備えている必要はない。たとえば、送信端末１１と目的端末１２と中継端末１３の少なくとも一つが基地局（またはゲートウェイ）で、他が携帯端末であってもよい。
図２に、送信端末１１、目的端末１２および中継端末１３の何れにも使用できるマルチホップ通信端末１０の機能ブロックを示す。
マルチホップ通信端末１０は、チャネル走査部１０１と、使用チャネル候補決定部１０２と、テーブル作成部１０３と、テーブル記憶部１０４と、テーブル埋込部１０５と、テーブル抽出部１０６と、使用チャネル選択部１０７と、送信部１０８と、受信部１０９とを備えている。なお、マルチホップ通信端末１０のハードウェアブロックは記載しないが、制御回路（ＣＰＵを含む）、メモリ（ＲＡＭ，ＲＯＭ）、送受信回路（ＬＳＩを含む）等からなる。当業者であれば、容易に、マルチホップ通信端末１０の機能ブロックとハードウェアブロックとを対応させることができるので、マルチホップ通信端末１０のハードウェアブロックについての説明は省略する。
チャネル走査部１０１は、アンテナＡＮＴおよび受信部１０９を介して受信した電波を走査して、既存システム（周囲で稼動している無線システム）が使用しているチャネルを検出することができる。ここで、チャネルは、周波数、サブキャリアパターン、タイムスロット等である。
使用チャネル候補決定部１０２は、マルチホップ通信端末１０が送信端末１１として機能するときに、チャネル走査部１０１の走査結果（ａ）に基づき使用チャネル候補を決定する。
テーブル作成部１０３は、マルチホップ通信端末１０が送信端末１１として機能するときに、使用チャネル候補決定部１０２からチャネル候補を受け取り（ｂ）、テーブルＴＢＬを作成する。
チャネルが周波数である場合、テーブル作成部１０３は、使用チャネル候補決定部１０２により決定された使用チャネル候補から、たとえば図３（Ａ）に示すテーブルＴＢＬ１を作成することができる。
図３（Ａ）では、ランダムに選択した１２個の使用チャネル候補がテーブルＴＢＬ１に登録されている。分散ＡＲＱ方式を採用したマルチホップ通信の場合には、データパケット再送のたびに使用チャネルがテーブルＴＢＬ１に従って変更される。ＴＢＬ１における再送回数は、送信端末がデータパケットを再送した回数を意味する。
また、分散ＡＲＱ方式を採用しないマルチホップ通信（予めルートが決定されているマルチホップ通信）では、ホップ番号（送信端末が送信開始してから、当該中継端末に到来するまでのホップ数）により、使用チャネルがテーブルＴＢＬ１に従って変更される。この場合には、図３（Ａ）における「再送回数」は「ホップ数」である（図３（Ｃ），（Ｅ）の「再送回数」についても同様）。
なお、周波数候補の個数をたとえば４個とし、データパケット再送を０回から３回まで４個の周波数を用いて行い、再送４回から７回目は再送０回から３回において使用した周波数候補を再び使用するといったように、所定個数（ここでは４個）の周波数候補を繰り返し使用することもできる。
一方、利用する周波数は再送毎ではなく、使用周波数候補に採択順位を付属させることで、各端末が干渉状態に応じて送信の都度自律的にテーブルに記載されている採択順位に沿って周波数を決定することもできる。この場合、たとえば、テーブル作成部１０３は、使用チャネル候補決定部１０２により決定された周波数から、図３（Ｂ）に示す採択順位付きのテーブルＴＢＬ２を作成することができる。テーブルＴＢＬ２には、採択順位が高い順に４つの周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４が登録されている。本実施形態では、走査周波数の受信信号強度が大きいものほど採択順位を低くしてある。これはそのチャネルの干渉が大きいほど受信信号強度が大きくなるためである。
チャネルがＯＦＤＭのサブキャリアパターンである場合、テーブル作成部１０３は、使用チャネル候補決定部１０２により決定されたＯＦＤＭのサブキャリアパターンから、図３（Ｃ）に示すテーブルＴＢＬ３を作成することができる。図３（Ｃ）では、ランダムに選択した１２個のサブキャリアパターン（整数で示す）が登録されており、データパケットの再送のたびにサブキャリアパターンが変更される。この場合にも、たとえば４個のサブキャリアパターンを、４回以上のデータパケットの再送について繰り返し使用することもできる。また、テーブル作成部１０３は、使用チャネル候補決定部１０２により決定されたサブキャリアパターンから、図３（Ｄ）に示す採択順位付きのテーブルＴＢＬ４を作成することができる。図３（Ｄ）では、既存システムが使用しているサブキャリアパターンの信号強度が大きいものほど採択順位を低くしてある。
また、チャネルがタイムスロットである場合、テーブル作成部１０３は、使用チャネル候補決定部１０２により決定されたタイムスロットから、図３（Ｅ）に示すテーブルＴＢＬ５を作成することができる。図３（Ｅ）では、ランダムに選択した１２個のタイムスロットが登録されており、再送のたびにタイムスロットが変更される。この場合にも、所定個数のタイムスロットを繰り返し使用することもできる。
テーブル記憶部１０４は、マルチホップ通信端末１０が送信端末１１として機能するときは、テーブル作成部１０３により作成されたテーブルＴＢＬを記憶し（ｃ）、また、マルチホップ通信端末１０が中継端末１３として機能するときや目的端末１２として機能するときには、送信端末として機能する他のマルチホップ通信端末のテーブル作成部１０３により作成されたテーブルＴＢＬを受信部１０９，テーブル抽出部１０６を介して直接またはマルチホップにより受信して記憶する（ｄ）。すなわち、テーブル記憶部１０４は、受信部１０９を介して受信した、データパケットのヘッダに書き込まれているテーブルＴＢＬや制御パケットに書き込まれているテーブルＴＢＬを記憶する。目的端末１２は、たとえばＡＣＫパケット（以下「ＡＣＫ」と言う）を中継端末１３を介して送信端末１１に送信する場合には、直前に目的端末１２からパケットの受信を行っているはずである。したがって、目的端末１２は、そのとき使用されていた周波数を使用すれば、中継端末１３にＡＣＫを送信できる可能性は高く、この場合にはテーブルＴＢＬを記憶しておかなくてもよい。しかし、直前の目的端末１２が、既存システムと干渉がないとして使用していた周波数であっても、目的端末１２が使用した場合に、当該既存システムまたは他の既存システムと干渉する可能性はあるので、テーブル記憶部１０４は、通常、マルチホップ通信端末１０が目的端末１２としてＡＣＫを送信するときであっても、受信部１０９を介して受信したテーブルＴＢＬを記憶し、このテーブルＴＢＬに基づき、使用チャネルを決定してＡＣＫの送信を行う。
テーブル埋込部１０５は、マルチホップ通信端末１０が送信端末１１として機能するときに、テーブル作成部１０３により作成されたテーブルＴＢＬをパケットに埋め込み（ｅ）、中継端末１３または目的端末１２として機能する他のマルチホップ通信端末に送信する。
テーブル抽出部１０６は、マルチホップ通信端末１０が中継端末１３または目的端末１２として機能する場合、受信部１０９が受信したパケット（本実施形態ではデータパケット）からテーブルＴＢＬを抽出することができる。
使用チャネル選択部１０７は、テーブルＴＢＬを参照するとともに（ｆ）、チャネル走査部１０１による走査を行い（ｇ）使用チャネルを決定する。マルチホップ通信端末１０が送信端末１１として機能する場合、ＡＣＫを受信するまで同一のチャネルを使用することもできるし、分散ＡＲＱにより通信する場合には、データパケットの再送ごとにテーブルに記載された順に従って使用するチャネルを変えて採択することができる。
使用チャネル選択部１０７は、マルチホップ通信端末１０が目的端末１２または中継端末１３として機能する場合、再送ごとにテーブルに記載された順に従って、使用するチャネルを変えて採択することができるし、さらに分散ＡＲＱにより通信する場合には、データパケットの再送ごとにランダムにまたはテーブルに指定された採択順にしたがって、使用するチャネルを変えて選択することができる。また、端末が自律的に既存システムを回避するために、チャネル走査部１０１から得られた干渉状態を得て、テーブルに記載された順に沿って、干渉の無いチャネルを選択することができる。このようにして選択したチャネルを用いて送信部１０８はデータパケット、制御パケット等を送信することができる（ｈ）。
図４は、分散ＡＲＱにおける、マルチホップ通信システムの例であり、（Ａ）はシステムの全体図、（Ｂ）はパケットの送受信を示すタイムチャートである。
≪データ送信時の送信端末１１の動作≫
送信端末１１は、以下のように、再送ｉ回目では、ｉ個の制御パケットと、１つのデータパケットを送信する。なお、図４（Ｂ）では、再送２回目でＡＣＫを受信した例を示しており、再送３回目以降は行っていない。
初回送信（再送０回目）：データパケット
再送１回目：制御パケット＋データパケット
再送２回目：制御パケット＋制御パケット＋データパケット
・・・
再送ｉ回目：制御パケット＋・・・＋制御パケット＋データパケット
≪データ中継時の中継端末１３の動作≫
一方、中継端末１３（図４（Ａ），（Ｂ）ではＡ，Ｂ，Ｃで示す）は、データパケット受信ｊ回目では、（ｊ−２）個の制御パケットと、１つのデータパケットを送信する。なお、図４（Ｂ）では、中継端末Ａ，Ｂについてはデータパケット受信３回目で処理を終え、中継端末Ｃについてはデータパケット受信２回目で処理を終えた例を示している。
データパケット受信１回目：送信しない
データパケット受信２回目（同一フレームで制御パケット１個受信）：データパケット
データパケット受信３回目（同一フレームで制御パケット２個受信）：制御パケット＋データパケット
・・・
データパケット受信ｊ回目（同一フレームで制御パケット（ｊ−１）個受信）：制御パケット＋・・・＋制御パケット＋データパケット
≪データ受信時の目的端末１２の動作≫
目的端末１２は、データパケットを受信すると、受信時点での送信端末１１の再送回数（Ｒとする）に１を加算した回数（Ｒ＋１）だけ、ＡＣＫを送信する。なお、図４（Ｂ）では、Ｒ＝２の例を示しているのでＡＣＫを３回送信する。
≪ＡＣＫ中継時の中継端末１３の動作≫
中継端末１３は、ＡＣＫ受信ｋ回目では、（ｋ−１）個のＡＣＫを送信する。なお、図４（Ｂ）では、中継端末Ｃについては、ＡＣＫ受信３回目で、ＡＣＫを２回送信した場合を示している。
ＡＣＫ受信１回目：送信しない
ＡＣＫ受信２回目：ＡＣＫ
ＡＣＫ受信３回目：ＡＣＫ＋ＡＣＫ
・・・
データパケット受信ｋ回目：ＡＣＫ＋・・・＋ＡＣＫ＋ＡＣＫ
図５および図６は、本発明のマルチホップ通信方法における処理を示すフローチャートである。
まず、図５に示すように、送信端末１１の周波数走査部１０１は、通信に先立って、予め周囲空間を走査して、使用可能な周波数を走査する（Ｓ１０１）。ここでは、使用できるチャネルが複数検出されたものとする。使用チャネル候補決定部１０２は、これらのチャネルから、使用チャネル候補を決定する（Ｓ１０２）。テーブル作成部１０３は、テーブルＴＢＬを作成し（Ｓ１０３）、テーブル記憶部１０４に記憶する（Ｓ１０４）。送信端末１１は、テーブルＴＢＬをデータパケットのヘッダに書き込み、送信部１０８から目的端末１２に向けて送信する（Ｓ１０５）。送信端末１１は、たとえば、採択順序が最も上のチャネル（干渉が最も少ない周波数）で送信するものとする。
一方、受信待機状態（Ｓ２０１，Ｓ２０２の「Ｎｏ」）にある中継端末１３（図４（Ａ）の中継端末Ａ，Ｂ，Ｃ）は、信号受信があったときは（Ｓ２０２の「Ｙｅｓ」）、データパケットか制御パケットかを判断し（Ｓ２０３）、データパケットであるときは（Ｓ２０３の「Ｙｅｓ」）、データパケットを受信し（Ｓ２０４）、データパケットからテーブルＴＢＬを抽出し、テーブル記憶部１０４に記憶し（Ｓ２０５）、処理をＳ２０１の受信待機状態に処理を戻す。
Ｓ２０３で制御パケットであると判断したときは（Ｓ２０３の「Ｎｏ」）、制御パケットを受信し（Ｓ２０６）、テーブルＴＢＬを呼び出し（Ｓ２０７）、周波数走査部１０１は、通信に先立って、予め周囲空間を走査し（Ｓ２０８）、テーブルＴＢＬを参照してチャネル候補から使用可能なチャネルを決定し（Ｓ２０９）、制御パケットおよびデータパケットを送信する（Ｓ２１０）。
なお、図５（および図６）のフローチャートにおいて、中継端末Ａ，Ｂにおける処理と、中継端末Ｃにおける処理とは同じであるので、フローチャートのステップ符号は同一のものを使用している。
図６に示すように、待機状態にある目的端末１２は（Ｓ３０１，Ｓ３０２の「Ｎｏ」）、データパケットを受信すると（Ｓ３０２の「Ｙｅｓ」）、ＡＣＫを送信する（Ｓ３０３）。なお、目的端末１２はパケットを受信し、パケットに誤りがあった場合、送信端末１１に向けてＮＡＣＫを、再送回数＋１回送信するが、図６では説明をわかりやすくするために、データパケットに誤りがなかったものとして説明をする。
目的端末１２は、中継端末１３が周波数を選択したと同様に、送信されたパケットの周波数で送信を行うこともできるが、中継端末１３は既にテーブルＴＢＬを持っているので、次に述べるようにチャネルの選択には、このテーブルＴＢＬを使用することも可能である。
待機状態にある中継端末１３は（Ｓ４０１，Ｓ４０２の「Ｎｏ」）は、ＡＣＫを受信すると（Ｓ４０２の「Ｙｅｓ」）、中継端末１３が、データパケットを送信する際に使用したチャネルの情報を呼び出し（たとえば、この情報はメモリに記憶されている）、当該チャネルによりＡＣＫを送信する。この場合、周囲に既存システム（周囲で稼動している無線システム）がある場合には、テーブルＴＢＬを参照して、チャネルを選択することもできる。なお、前述したように、中継端末１３は、ＡＣＫを始めて受信したときには、ＡＣＫの送信は行わず、２回目以降の受信から、ＡＣＫの送信を行う（ＡＣＫ受信ｋ回目では、（ｋ−１）個のＡＣＫを送信する）。
なお、上記した例では、送信端末１１が目的端末１２にデータパケットを送信する際に、再送１回目で中継端末Ａ，Ｂにより、再送２回目で中継端末Ｃにより中継（送信）がなされ、再送３回目で目的端末にデータが伝送されている。
実際には、再送回数は３以上となることも多いし、各再送回で２つあるいは３つ以上の中継端末により中継がなされることが想定される。ある再送回において中継端末Ｌは複数（２つとは限らない）の中継端末からパケットの受信を行うことで、エラーを低減できる。この場合、当該再送回において受信を行う中継端末はＬの他にＭ，Ｎ等、複数であることが想定され、これらＬ，Ｍ，Ｎ等が、さらにパケットの送信を行う。
ＡＣＫが目的端末１２から送信端末１１に返される場合、送信に際して中継端末となった端末と全く同じ端末を経由する必要はない。すなわち、前述した例では、データパケットの送信に際して当該データパケットは、送信端末１１→中継端末Ａ，Ｂ→中継端末Ｃ→目的端末１２のルートで伝送されているが、ＡＣＫの送信に際しては、目的端末１２→中継端末Ｃ→中継端末Ａ，Ｂ→送信端末１１のルートで伝送されることもあるし、目的端末１２→中継端末Ｃ→中継端末Ｂ→送信端末１１のルートで伝送されることもある。この時、利用するチャネルの選択は、パケット送信に際して中継端末となった端末（すなわち、テーブルＴＢＬを記憶している端末）によりＡＣＫを中継する場合は、そのテーブルＴＢＬの種類により対応を変えればよい。図４（Ａ）（Ｃ）（Ｅ）のＴＢＬ１、ＴＢＬ３、ＴＢＬ５を利用し、ＴＢＬに沿った再送回数で利用するチャネルを選択する場合には、データパケット同様にこの順序でＡＣＫの再送回数で送信チャネルを変更することも出来るし、逆に（パケットデータが目的端末に到達したときの送信端末の再送回数−ＡＣＫの再送回数）でチャネルを選択することもできる。この場合には、ＡＣＫを受信した複数の中継端末は、同一の周波数で同時にＡＣＫを送信できるので、特にＳＴＢＣで送信するのに最適であるし、ＳＴＢＣで送信しないときでも干渉の影響を小さくできる。
一方、図３（Ｂ）（Ｄ）のＴＢＬ２やＴＢＬ４を利用し、端末で自律的にチャネルを選択した場合には、データパケットで利用したチャネルもしくは再度チャネルを走査しテーブルの上位から検索し、空いているチャネルで送信すればよい。さらに、目的端末周囲にあるものの、中継には寄与しなかった端末も含めてＡＣＫを伝送する際は、ＡＣＫパケットにテーブルＴＢＬを挿入することで、データパケット伝送時と同様にチャネルを決定してＡＣＫを伝送することも可能である。
以上のようにして、ＡＣＫは、送信端末１１に返される。送信端末１１は、一定時間内に受信端末１２からのＡＣＫを受信しているか否か判断する（Ｓ１０７）。ＡＣＫを受信している場合には、処理を終了するが（Ｓ１０８の「Ｙｅｓ」，Ｓ１０９）、送信端末１１がＮＡＣＫ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１１がＡＣＫを受信していない場合（Ｓ１０８の「Ｎｏ」）、送信端末１１は、規定再送回数以下のパケットの送信回数であれば、前述したようにパケット再送の回数と同じ数の制御パケットと、データパケットを送信する（Ｓ１０５）。例えば、パケット再送の回数が２回目ならば、制御パケットは２つ送信する。再送回数が１回増えることになるので、送信端末１１は１つ増えた再送回数の制御パケットと１つのデータパケットを送信する。
なお、送信端末１１はＡＣＫを受信しない場合において、規定再送回数を超える場合には、パケットを破棄し処理を終了する。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成20年11月20日(2008.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007086620.tif 000010
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2007086620.tif 000011
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2007086620.tif 000012
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
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【国際調査報告】
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