CN102577563A - 接入控制系统、接入控制方法、中继站装置、终端站装置、发送侧处理方法、接收侧处理系统以及接收侧处理方法 - Google Patents

接入控制系统、接入控制方法、中继站装置、终端站装置、发送侧处理方法、接收侧处理系统以及接收侧处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种改善终端站间的系统吞吐量并对于短期的业务量变动使系统吞吐量灵活可变的无线中继系统。在无线中继系统中，多个中继站对进行随机接入的2个终端站之间的通信进行中继。终端站和中继站具备时隙同步部、时刻同步部以及发送部。时隙同步部使表示单位时间的时隙的时隙定时同步化。时刻同步部为了使时隙定时同步化而进行时刻同步。发送部与时隙定时同步地向无线线路送出发送数据包。对以该终端站或该中继站与邻接的终端站或中继站为彼此不同的组的方式构成的多个组的每一个，针对至少1个时隙分配发送权。发送部仅在对该终端站或该中继站所属的组分配了发送权的时隙中向无线线路送出发送数据包。

Description

接入控制系统、接入控制方法、中继站装置、终端站装置、发送侧处理方法、接收侧处理系统以及接收侧处理方法
技术领域
本发明涉及在作为媒体接入控制方式而以随机接入（random access）为基础来使用的数字无线中继通信系统中，降低起因于中继站间的媒体接入控制的数据包（packet）信号的冲突概率，并改善在终端站间经由多级中继站进行通信的情况下的系统吞吐量的无线中继方式。
本申请基于2009年10月23日向日本申请的特愿2009-244526号而要求优先权，并在此引用其内容。
背景技术
存在应用于作为媒体接入控制方式而以随机接入为基础来使用的数字无线中继通信系统中的无线中继方式的通信协议。
例如，在非专利文献1中报告的无线中继方式的通信协议依据作为特定小功率无线的标准协议的ARIB（Association of Radio Industries and Businesses，日本无线工业及商贸联合会）标准STD-T67。在图16和图17中示出该现有例的无线中继系统的结构例和数据包的时隙（time slot）控制。
发送站在进行数据包发送时，在发送前进行载波侦听（carrier sense）。此时在检测到载波的情况下，发送站返回至等候状态。在未检测到载波的情况下，发送站利用随机数取得要在发送延迟定时器中设定的时间，在发送延迟定时器中设定取得的时间，等待其超时（time out）。在等待超时的期间检测到载波的情况下，发送站返回至等候状态。在没有载波且发送延迟定时器超时了的情况下，发送站开始发送数据包。为了确保数据包传输的可靠性，发送站等待来自对方站的ACK信号。在等待了规定的时间也无法接收ACK信号的情况下，发送站最大发送7次数据包信号。将这样的媒体接入控制方式称为CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，具有冲突避免的载波侦听多路访问）方式，并在作为无线LAN（Local Area Network，局域网）的标准的IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气电子工程师学会）802.11无线LAN标准中采用。在图16中以双向箭头表示的通信中利用CSMA/CA进行随机接入。
再有，在本现有方式中，未使用使系统吞吐量提高的网络编码技术。
此外，在非专利文献2报告的无线中继方式的通信协议中，关于时间轴上的时隙采用了作为时间表（schedule）管理的方式的TDMA（Time Division Multiple Access，时分多址）方式。在图18和图19中示出该现有例的无线中继系统的结构例和数据包的时隙控制。本方式为如下这样的无线中继方式：考虑终端站、中继站相互间的电波传播的影响，考虑各站间的设站距离以使在各站间彼此不产生电波干扰，在产生数据包冲突的情况下使各站使用的时隙在时间上隔开，容许位于距离上充分隔开的地方的站以相同的频率在相同的时刻发送数据包。在图18中以双向箭头表示的通信中利用TDMA进行排时间表（scheduling）的接入。
再有，在本现有方式中使用了使系统吞吐量提高的网络编码技术。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：中西一贵、堀尾伸治、金井洪纪、新村正明、国宗永佳、本山永树、不破泰，使用了无线Ad-Hoc网络的地区保护系统的现状和今后的规划，电子信息通信学会  技术报告，CS2009-19，pp. 35-40，2009年7月；
非专利文献2：武井香织、梅原大佑、田野哲、守仓正博、大摫畅明、杉山隆利，使用了网络编码的无线多跳接入系统的系统吞吐量，电子信息通信学会 综合大会，B-7-8，p.152，2009年3月。
发明内容
发明要解决的课题
可是，在非专利文献1中，如图16所示那样，中继站130A、130B、130C、以及终端站110A、110B、110C自主分散地进行随机接入控制，针对向连结各站的时隙的竞争，仅进行利用载波检测的冲突避免的控制。因此，存在当业务量（traffic）增多时由于数据包冲突而导致系统吞吐量减少的问题。具体地说，发送站当检测载波时在经过了随机设定的待机时间之后发送数据包。可是，当进行发送的站或业务量增多时，在进行发送的站间成为相同的待机时间的概率变高，数据包冲突较多地发生。虽然对由于数据包冲突而失去的数据包利用再送控制进行再次发送，但是在系统吞吐量或数据包延迟时间特性方面恶化。
此外，在非专利文献2中，如图19那样，对全部业务量排时间表以使在各站间不产生数据包冲突。在非专利文献2中，为通过在终端站210A、210B中时分多址地分配固定的时隙，从而使数据包的冲突避免的系统。这样的系统适于终端站210A、210B稳定地传输某固定的业务量的情况。可是，在终端站210A、210B传输在时间上变动的业务量的情况下，必须变更包含中继站230A、230B、230C在内的全部的站的数据包发送接收定时。此外，由于该系统管理整体业务量并向各站传达业务量状况，所以系统变得复杂，在对于时隙的发送接收定时时间的变更控制中产生延迟时间等业务量变动的灵活性方面存在问题。
本发明是鉴于这样的情况而完成的，提供了一种利用改善终端站间的系统吞吐量并对于终端站的短期的业务量变动使系统吞吐量灵活可变的无线中继方式的接入控制系统、接入控制方法、中继站装置、终端站装置、发送侧处理方法、接收侧处理系统以及接收侧处理方法。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题，本发明是一种无线中继系统中的中继站，在所述无线中继系统中，多个中继站对进行随机接入的2个终端站之间的通信进行中继，其中，所述中继站具备：时隙同步部，使表示单位时间的时隙的时隙定时同步化；时刻同步部，为了使所述时隙定时同步化而进行时刻同步；以及发送部，与所述时隙定时同步地向无线线路送出发送数据包，对以该中继站与邻接的所述终端站或所述中继站为彼此不同的组的方式构成的多个组的每一个，针对至少1个所述时隙分配发送权，所述发送部仅在对该中继站所属的组分配了发送权的时隙中向所述无线线路送出所述发送数据包。
此外，也可以是，在所述中继站中，在对所述组分配的时隙数为多个的情况下，接连地（successively）分配被给予所述发送权的时隙。
此外，也可以是，在所述中继站中，所述组为2个，在对所述组分配的时隙数分别为单数的情况下，根据所述中继站的中继级数交替地分配被给予所述发送权的时隙。
此外，也可以是，在所述中继站中，具备：编码部，对使用所述时隙来发送的数据包进行网络编码；以及译码部，基于自身发送的所述数据包，对网络编码处理后的数据包进行译码。
此外，本发明是一种无线中继系统中的终端站，在所述无线中继系统中，多个中继站对进行随机接入的2个终端站之间的通信进行中继，其中，所述终端站具备：时隙同步部，使表示单位时间的时隙的时隙定时同步化；时刻同步部，为了使所述时隙定时同步化而进行时刻同步；以及发送部，与所述时隙定时同步地向无线线路送出发送数据包，对以该终端站与邻接的所述中继站为彼此不同的组的方式构成的多个组的每一个，针对至少1个所述时隙分配发送权，所述发送部仅在对该终端站所属的组分配了发送权的时隙中向所述无线线路送出所述发送数据包。
此外，也可以是，在所述终端站中，在对所述组分配的时隙数为多个的情况下，接连地分配被给予所述发送权的时隙。
此外，也可以是，在所述终端站中，所述组为2个，在对所述组分配的时隙数分别为单数的情况下，根据所述中继站的中继级数交替地分配被给予所述发送权的时隙。
此外，也可以是，在所述终端站中，具备：译码部，基于自身发送的所述数据包，对网络编码处理后的数据包进行译码。
此外，本发明是一种无线中继系统，多个中继站对进行随机接入的2个终端站之间的通信进行中继，其中，所述终端站和所述中继站具备：时隙同步部，使表示单位时间的时隙的时隙定时同步化；时刻同步部，为了使所述时隙定时同步化而进行时刻同步；以及发送部，与所述时隙定时同步地向无线线路送出发送数据包，对以该终端站或该中继站与邻接的所述终端站或所述中继站为彼此不同的组的方式构成的多个组的每一个，针对至少1个所述时隙分配发送权，所述发送部仅在对该终端站或该中继站所属的组分配了发送权的时隙中向所述无线线路送出所述发送数据包。
此外，也可以是，在所述无线中继系统中，在对所述组分配的时隙数为多个的情况下，接连地分配被给予所述发送权的时隙。
此外，也可以是，在所述无线中继系统中，所述组为2个，在对所述组分配的时隙数分别为单数的情况下，根据所述中继站的中继级数交替地分配被给予所述发送权的时隙。
此外，也可以是，在所述无线中继系统中，所述中继站具备：编码部，对使用所述时隙来发送的数据包进行网络编码，所述终端站和所述中继站具备：译码部，基于自身发送的所述数据包，对网络编码处理后的数据包进行译码。
此外，本发明是一种无线中继系统中的接入控制方法，在所述无线中继系统中，多个中继站对进行随机接入的2个终端站之间的通信进行中继，其中，所述接入控制方法具备：时隙同步过程，所述终端站和所述中继站使表示单位时间的时隙的时隙定时同步化；时刻同步过程，所述终端站和所述中继站为了使所述时隙定时同步化而进行时刻同步；以及发送过程，所述终端站和所述中继站与所述时隙定时同步地向无线线路送出发送数据包，对以该终端站或该中继站与邻接的所述终端站或所述中继站为彼此不同的组的方式构成的多个组的每一个，针对至少1个所述时隙分配发送权，在所述发送过程中，仅在对该终端站或该中继站所属的组分配了发送权的时隙中向所述无线线路送出所述发送数据包。
此外，也可以是，在所述接入控制方法中，在对所述组分配的时隙数为多个的情况下，接连地分配被给予所述发送权的时隙。
此外，也可以是，在所述接入控制方法中，所述组为2个，在对所述组分配的时隙数分别为单数的情况下，根据所述中继站的中继级数交替地分配被给予所述发送权的时隙。
此外，也可以是，在所述接入控制方法中，具备：编码过程，所述中继站对使用所述时隙来发送的数据包进行网络编码；以及译码过程，所述终端站和所述中继站基于自身发送的所述数据包，对网络编码处理后的数据包进行译码。
发明效果
在本发明的无线中继系统中，多个中继站对进行随机接入的2个终端站之间的通信进行中继。终端站和中继站具备时隙同步部、时刻同步部以及发送部。时隙同步部使表示单位时间的时隙的时隙定时同步化。时刻同步部为了使时隙定时同步化而进行时刻同步。发送部与时隙定时同步地向无线线路送出发送数据包。对以该终端站或该中继站与邻接的终端站或中继站为彼此不同的组的方式构成的多个组的每一个，针对至少1个时隙分配发送权。发送部仅在对该终端站或该中继站所属的组分配了发送权的时隙中向无线线路送出发送数据包。
由此，为了降低进行随机接入的中继站或终端站间的数据包冲突的概率，而通过限制竞争的站并进行时隙分配，从而能改善终端站间的系统吞吐量。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的无线中继系统的结构的结构图。
图2是表示本实施方式的终端站10的结构的概略框图。
图3是表示本实施方式的中继站30的结构的概略框图。
图4是表示本实施方式的时隙控制的图。
图5是表示在本实施方式中未使用网络编码的编码方式的系统中的双向的数据包传输的框图。
图6是表示在本实施方式中使用网络编码的编码方式的系统中的双向的数据包传输的框图。
图7是表示利用本发明的第二实施方式的无线中继系统的时隙的定时图。
图8是表示利用本发明的第三实施方式的无线中继系统的时隙的定时图。
图9是表示利用本发明的第四实施方式的无线中继系统的时隙的定时图。
图10是表示本发明的第五实施方式的无线中继系统的结构的结构图。
图11是表示利用本实施方式的无线中继系统的时隙的定时图。
图12是表示利用本发明的第六实施方式的无线中继系统的时隙的定时图。
图13是表示在利用本发明的各实施方式来进行模拟的情况下的无线中继系统的结构的概略框图。
图14是表示在图13所示的无线中继系统中的吞吐量的模拟结果的图。
图15是表示在图13所示的无线中继系统中的吞吐量的模拟结果的图。
图16是表示现有技术的无线中继系统的结构例的图。
图17是表示现有技术的时隙控制的图。
图18是表示现有技术的无线中继系统的结构例的图。
图19是表示现有技术的时隙控制的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
（第一实施方式）
图1是表示本实施方式的无线中继系统的结构的结构图。
该图所示的无线中继系统1具备：终端站10A、10B（有时也汇总称为终端站10。）和中继站30A、30B、30C（有时也汇总称为中继站30。）。
终端站10A和10B是不直接进行通信而对其通信进行中继的无线终端，彼此进行通信。终端站10A和10B例如进行在配置于彼此电波不会到达的位置的情况或处于难以实现直接的通信的状态的情况下的通信处理。
在终端站10A和10B之间配置中继站30，该中继站30对终端站10A和10B之间的通信进行中继。在该图所示的无线中继系统1中，在从终端站10A到终端站10B之间，依次配置中继站30A、30B以及30C。再有，中继站30至少需要1个站以上。
此外，无线中继系统1是在终端站10A和10B产生业务量并为了分别向远距离的对方站进行传输而使用多个中继站30来转送的系统。虽然在本实施方式中中继站30未产生业务量，但是也能应用于中继站30产生业务量的情况。此外，虽然针对无线频率信道仅使用1个信道的情况进行了叙述，但是也能应用于有多个无线信道的情况。
本实施方式的对象是以终端站10A和10B之间的双向业务量为对象的媒体接入控制（Medium Access Control：MAC）。例如，本实施方式以采用的作为媒体接入控制方式的时隙ALOHA方式（Slotted ALOHA）为对象。因此，在GPS（Global Positioning System，全球定位系统）等中，对全部的终端站10和中继站30建立时隙同步，而且，也确立时刻同步。此外，假设本站的电波引起的干扰影响到邻接站，但对下一邻接站没有干扰的影响。因此，本站和下一邻接站能同时发送相同的频率信道的数据包信号。
图2是表示本实施方式中的终端站10的结构的概略框图。
终端站10经由存储器11a、11b与终端20进行数据信号的发送接收。
终端站10具备：存储器11a、11b、发射机12、开关13、接收机14、GPS电路15、以及定时控制电路16。
存储器11a和11b是在对连接的终端20的通信中分别作为缓冲器而发挥作用的存储部。存储器11a储存从终端20供给的发送至无线线路的数据包（发送数据包）。存储器11b储存从无线线路供给的发送至终端20的数据包（接收数据包）。在汇总表示存储器11a和11b时，称为存储器11。
发射机12与同步于被供给的定时信号而形成的时隙同步地对储存在存储器11a中的发送数据包进行调制，将调制后的发送数据包向无线线路送出。发射机12根据使用时隙向无线线路送出的发送权，分配发送数据包，并且控制向无线线路的送出。
开关13在发射机12和接收机14之间选择性地切换天线的连接目的地。
接收机14对从无线线路接收到的调制信号进行解调，与同步于被供给的定时信号而形成的时隙同步地从接收信号中提取数据包（接收数据包）。接收机14按照以根据使用时隙向无线线路送出的发送权来确定的发送顺序送出的数据包所对应的顺序，提取接收数据包。接收机14将提取出的接收数据包储存在存储器11b中。
GPS电路15接收来自未图示的GPS系统的卫星的电波，提取时刻信息。GPS电路15为了确立终端站10的无线区间的时隙同步而将来自卫星的时刻信息输入至定时控制电路16。
定时控制电路16基于从GPS电路15供给的时刻信息，生成定时信号。定时控制电路16向存储器11a、11b、发射机12、开关13以及接收机14供给生成的定时信号，使终端站10内的定时同步。定时控制电路16除了基于被供给的时刻信息来进行时刻同步以外，也能使以无线信号进行通信时的时隙的定时同步。
此外，定时控制电路16监视存储器11a、11b的状态，在存储器11a（发送侧存储器）中积蓄有信息的情况下，在分配有发送权的时隙中，按照某发送概率，使发射机12进行发送。在未进行发送的时隙中，由于接收机14进行发给本站的数据包信号的收信处理，所以终端站10变为始终接收状态来进行工作。
再有，与后面叙述的网络编码对应的终端站10在上述所示的结构中兼具以下所示的功能。
接收机14包含译码部（DEC）14a（图6），该译码部14a对解调生成的接收数据包，基于预先发送并储存在存储器11a中的发送数据包的信息来进行译码处理。
译码部14a对接收数据包和发送数据包进行异或运算处理，生成译码处理后的数据包。
图3是表示本实施方式中的中继站30的结构的概略框图。
中继站30在与终端站10或其它中继站30之间经由存储器31进行通信信号的发送接收。
中继站30具备：存储器31、发射机32、开关33、接收机34、GPS电路35、以及定时控制电路36。
存储器31是作为暂时储存分别从中继线路接收的数据包直到发送为止的缓冲器而发挥作用的存储部。
发射机32与同步于被供给的定时信号而形成的时隙同步地对储存在存储器31中的发送数据包进行调制，将调制后的发送数据包向无线线路送出。发射机32根据使用时隙向无线线路送出的发送权，分配发送数据包，并且控制向无线线路的送出。
开关33在发射机32和接收机34之间选择性地切换天线的连接目的地。
接收机34对从无线线路接收到的调制信号进行解调，与同步于被供给的定时信号而形成的时隙同步地从接收信号中提取数据包（接收数据包）。接收机34按照以根据使用时隙向无线线路送出的发送权来确定的发送顺序送出的数据包所对应的顺序，提取接收数据包。接收机34将提取出的接收数据包储存在存储器31中。
GPS电路35接收来自未图示的GPS系统的卫星的电波，提取时刻信息。GPS电路35为了确立中继站30的无线区间的时隙同步而将来自卫星的时刻信息输入至定时控制电路36。
定时控制电路36基于从GPS电路35供给的时刻信息，生成定时信号。定时控制电路36向存储器31、发射机32、开关33以及接收机34供给生成的定时信号，使中继站30内的定时同步。定时控制电路36除了基于被供给的时刻信息来进行时刻同步以外，也能使以无线信号进行通信时的时隙的定时同步。
此外，除了时隙ALOHA方式用的时隙同步以外，定时控制电路36还判别是否为具有发送权的时隙，仅在具有发送权的时隙，进行利用随机接入控制的发送。在没有发送权的时隙或即使有发送权也未进行发送的状态下接收机34始终进行工作。针对发送权，基于平均的业务量事先决定对哪个时隙给予发送权。
再有，与后面叙述的网络编码对应的中继站30在上述所示的结构中兼具以下所示的功能。
接收机34包含译码部（DEC）34a（图6），该译码部34a对解调生成的接收数据包，基于预先发送并储存在存储器31中的发送数据包的信息来进行译码处理。
译码部34a对接收数据包和发送数据包进行异或运算处理，生成译码处理后的数据包。
发射机32包含编码部（ENC）32a（图6），该编码部32a在经由2个无线线路接收的数据包储存在存储器31中的情况下，进行编码处理。
编码部32a对储存在存储器31中的2个接收数据包进行异或运算处理，生成编码处理后的数据包。
发射机32对编码处理后的数据包进行调制，将调制后的数据包发送至无线线路。
图4是表示本实施方式的时隙控制的图。
该图表示图1所示的终端站10和中继站30的每个站获得了分配给时隙列从TS1到TS10的定时的发送权的时隙。
图1所示的终端站10和中继站30的每个站通过提取以GPS的电波供给的时刻信息，从而建立时隙的时刻同步，若对于各时隙有本站要发送的数据包信号，则按照某发送概率，发送该数据包信号。在该情况下，在现有的随机接入控制中，无论在哪个时隙均能发送数据包信号。与此相对地，本实施方式选择仅在被给予了发送权的时隙许可利用随机接入的发送的控制方式。
针对应用于本实施方式的无线中继方式示出两种系统。
第一系统是未使用网络编码的编码方式的通常的系统。
图5是表示在未使用网络编码的编码方式的系统中的双向的数据包传输的图。
在无该网络编码的系统的情况下，使用4个时隙结束双向数据包的传输。即，需要的发送有从终端站10A（N）向中继站30A（N）的数据包ai的发送、从中继站30A（N）向终端站10B（N）的数据包ai的发送、从终端站10B（N）向中继站30A（N）的数据包bj的发送、从中继站30A（N）向终端站10A（N）的数据包bj的发送。为了进行各个发送，需要分配各个不同的时隙，因此使用4个时隙。
第二系统是使用网络编码的编码方式的系统。
图6是针对在使用网络编码的编码方式的系统中的双向数据包传输而示出的框图。
从终端站10A（A）、10B（A）发送的数据包信号被中继站30A（A）分别接收，在中继站30A（A）中对接收的数据包信号以比特单位进行异或（Exclusive OR）的逻辑处理，并编码。将此称为网络编码。将网络编码后的编码数据包信号（xk）从中继站30A（A）以广播模式发送至两终端站。在接收到编码数据包信号（xk）的终端站10A（A）中，以存储本站发送的数据包信号（在该情况下是ai）为前提。因此，通过对接收的编码数据包信号（xk）和本站发送的数据包信号（在该情况下是ai）再次进行异或处理，从而能接收期望的对方站的数据包信号（bj）。
终端站10B（A）也通过同样的工作，从而能接收对方站的数据包信号（ai）。因此，通过进行网络编码，从而能合计使用3个时隙来实现双向数据包传输，改善吞吐量特性。
关于以下叙述的实施方式，在进行网络编码的情况下也是有效的，在未进行网络编码的情况下也是有效的。
（第二实施方式）
示出在本实施方式的无线中继系统中的发送权的赋予。
图7是表示利用本实施方式的无线中继系统的时隙的定时图。
该图所示的中继站30通过如下这样的无线中继方式进行控制：第奇数个中继站30仅限于在第奇数个时隙的时刻能进行发送，第偶数个中继站30仅限于在第偶数个时隙的时刻能进行发送。通过将该方式应用于当本站发送时和邻接站产生电波干扰但本站和下一邻接站不产生电波干扰的模型，从而即使在各中继站30利用随机接入方式进行数据包传输的情况下，也能在中继站30之间避免数据包冲突。
即，在该图所示的实施方式中，将3个中继站30以产生电波干扰的中继站彼此不邻接的方式分成2个组。在第一组中包含中继站30A和30C，在第二组中包含中继站30B。
对各个组给予在不同的时隙进行发送的发送权，按照各个时隙来对一个组分配1个时隙。
对该时隙给予许可仅限于属于1个组的中继站30进行发送的发送权，并按照时隙的分配顺序所对应的发送顺序赋予发送权。
在时隙TS11，对中继站30A和30C给予发送权，在时隙TS12，对中继站30B给予发送权。以后，交替地重复同样的发送权的赋予。
（第三实施方式）
示出在本实施方式的无线中继系统中的发送权的赋予。
图8是表示利用本实施方式的无线中继系统的时隙的定时图。
该图所示的中继站30通过如下这样的无线中继方式进行控制：第偶数个中继站30仅限于在第奇数个时隙的时刻能进行发送，第奇数个中继站30仅限于第偶数个时隙的时刻能进行发送。在将该方式应用于当本站发送时和邻接站产生电波干扰但本站和下一邻接站不产生电波干扰的模型时，即使在各中继站30利用随机接入方式进行数据包传输的情况下，也能在中继站30之间避免数据包冲突。
即，在该图所示的实施方式中，将3个中继站30以产生电波干扰的中继站彼此不邻接的方式分成2个组。在第一组中包含中继站30A和30C，在第二组中包含中继站30B。
对各个组给予在不同的时隙进行发送的发送权，按照各个时隙来对一个组分配1个时隙。
对该时隙给予许可仅限于属于1个组的中继站30进行发送的发送权，并按照时隙的分配顺序所对应的发送顺序赋予发送权。
在时隙TS21，对中继站30B给予发送权，在时隙TS22，对中继站30A和30C给予发送权。以后，交替地重复同样的发送权的赋予。
（第四实施方式）
示出在本实施方式的无线中继系统中的发送权的赋予。
图9是表示利用本实施方式的无线中继系统的时隙的定时图。
该图所示的中继站30通过如下这样的无线中继方式进行控制：对第i个中继站30分配ni个（其中ni是1以上的整数且可变）时隙，在被分配的时隙期间给予许可仅限于一个中继站30进行发送的发送权，重复对应于经过ni个时隙依次对下一中继站30给予发送权的操作。在本实施方式中，即使在中继站30之间处理的业务量中产生差的情况下，根据该业务量的差来控制时隙的分配数，由此也能应对经过长时间的平均的业务量变动。
即，在该图所示的实施方式中，将各中继站30分成各自独立的组，在每个组中包含1个中继站30。
对各个组给予在不同的时隙进行发送的发送权，按照各个时隙来对每个组分配1个时隙。
对该时隙给予许可仅限于属于1个组的1个中继站30进行发送的发送权，并按照时隙的分配顺序所对应的发送顺序赋予发送权。
（第五实施方式）
示出在本实施方式的无线中继系统中的发送权的赋予。
图10是表示本实施方式的无线中继系统的结构的结构图。
该图所示的无线中继系统1a具备：终端站10A、10B（有时也汇总称为终端站10。）和中继站30A、30B、30C、30D、30E（有时也汇总称为中继站30。）。对与图1相同的结构标注相同的附图标记。
中继站30A和30E与其它的中继站30B、30C、30D具备相同的结构，并与其它中继站30B、30C、30D协作地进行终端站10A和10B之间的通信。
在中继站30中，定时控制电路36在规定的期间对组分配的时隙数为多个的情况下，接连地分配被给予发送权的时隙。
图11是表示利用本实施方式的无线中继系统的时隙的定时图。
将该图所示的5台中继站30分成3个组，对第j个组分配nj个（其中nj是1以上的整数且可变）时隙。中继站30通过如下这样的无线中继方式进行控制：在被分配的时隙期间给予许可仅限于属于一个组的中继站30进行发送的发送权，重复每经过nj个时隙时依次对每个组给予发送权的操作。在本实施方式中，在5个中继站的分组中，作为第一个组而聚集中继站30A和30E，作为第二个组而聚集中继站30B和30D，作为第三个组而分配中继站30C。利用本实施方式，即使在中继站30之间处理的业务量中产生差的情况下，根据该业务量的差来控制时隙的分配数，由此也能应对经过长时间的平均的业务量变动。
在本实施方式中，对各个组给予在不同的时隙进行发送的发送权，对为每个时隙分配的每个组，分配多个时隙。
对该时隙给予许可仅限于属于1个组的中继站30进行发送的发送权，并按照时隙的分配顺序所对应的发送顺序赋予发送权。
在中继站30中，定时控制电路36在规定的期间（例如，时隙列TS41～TS47）对组分配的时隙数为多个的情况下，接连地分配被给予发送权的时隙。
（第六实施方式）
示出在本实施方式的无线中继系统中的发送权的赋予。
图12是表示利用本实施方式的无线中继系统的时隙的定时图。
将该图所示的终端站10和3台中继站30分成4个组。将终端站10A、中继站30A和30C、中继站30B、终端站10B构成为第一～四组。对这些组分别分配（2、2、3、2）个时隙。终端站10和中继站30通过如下这样的无线中继方式进行控制：在被分配的时隙期间给予许可仅限于属于一个组的终端站10或中继站30进行发送的发送权，重复每经过分配有发送权的时隙时依次对每个组给予的操作。在本实施方式中，即使在中继站30之间处理的业务量中产生差的情况下，根据该业务量的差来控制时隙的分配数，由此也能应对经过长时间的平均的业务量变动。
在本实施方式中，对各个组给予在不同的时隙进行发送的发送权，对为每个时隙分配的每个组，分配多个时隙。
对该时隙给予许可仅限于属于1个组的终端站10或中继站30进行发送的发送权，并按照时隙的分配顺序所对应的发送顺序赋予发送权。
终端站10中的定时控制电路16、以及中继站30中的定时控制电路36在规定的期间（例如，时隙列TS51～TS59）对组分配的时隙数为多个的情况下，接连地分配被给予发送权的时隙。
（吞吐量）
作为第一实施方式至第六实施方式，示出了在编组方法、发送权的赋予方法不同的实施方式中组合有无实施网络编码的12种方式。其中，针对在第一实施方式（第二实施方式）（汇总称为本实施方式）中的吞吐量使用模拟结果示出。
图13是表示进行模拟的无线中继系统的结构的概略框图。
该图所示的无线中继系统1b是与图1所示的无线中继系统1相比少1站中继站30的结构。即，示出除去了中继站30C的结构。再有，对与图1相同的结构标注相同的附图标记。
在以下示出的模拟中，对随机接入的MAC协议采用时隙ALOHA方式，以在作为彼此电波难以到达的2地点之间的无线站的终端站10A和10B之间经由2台中继站30A和30B进行通信的无线中继系统为模型。而且，将该模拟结果与现有方式进行比较而示出。
图14示出在图13所示的无线中继系统中的吞吐量的模拟结果。
该图所示的模拟结果示出在未进行网络编码的条件下的结果。
该图表的横轴表示在每个终端站10中根据伯努利过程产生的业务量G，纵轴表示吞吐量S，该吞吐量S表示每单位时隙有多少数据包到达了目的地节点。
如该图表所示那样，在本实施方式中，在终端站10的业务量为0.7的情况下，能使吞吐量的峰值为0.22。当与现有方法相比时，可见遍及业务量的整个范围的改善，示出了从现有方法的吞吐量的峰值（0.2）起改善的情况。
根据该结果，可见通过采用第一实施方式（或第二实施方式）所示的结构，从而中继站30之间的数据包冲突完全消除，在未进行网络编码的条件下，与现有方式相比吞吐量大幅度地改善。
针对在第三实施方式、第四实施方式、第五实施方式以及第六实施方式中未进行网络编码的条件下的情况，也同样地是减少在终端站10和中继站30之间的数据包冲突的方式，因此与第一实施方式（或第二实施方式）的在未进行网络编码的条件下的情况同样地可得到吞吐量特性改善的效果。
图15示出在图13所示的无线中继系统中的吞吐量的模拟结果。
该图所示的模拟结果示出在进行网络编码的条件下的结果。
该图表的横轴表示在各终端站10中根据伯努利过程产生的业务量G，纵轴表示吞吐量S，该吞吐量S表示每单位时隙有多少数据包到达了目的地节点。
如该图表所示那样，在本实施方式中，在终端站10的业务量为0.8的情况下，能使吞吐量的峰值为0.34。当与现有方法相比时，可见遍及业务量的整个范围的改善，示出了从现有方法的吞吐量的峰值（0.23）起改善的情况。
根据该结果，可见通过采用第一实施方式（或第二实施方式）所示的结构，从而中继站30之间的数据包冲突完全消除，此外通过采用进行网络编码的条件，从而与现有方式相比吞吐量大幅度地改善。
针对在第三实施方式、第四实施方式、第五实施方式以及第六实施方式中进行网络编码的条件下的情况，也同样地是减少在终端站10和中继站30之间的数据包冲突的方式，因此与第一实施方式（或第二实施方式）的在进行网络编码的条件下的情况同样地可得到吞吐量特性改善的效果。
如以上说明的那样，无线中继系统1、1a以及1b在进行随机接入的2个终端站10之间的通信中使用中继站30。发射机12（32）和接收机14（34）使表示单位时间的时隙的时隙定时同步化。定时控制电路16（36）为了使时隙定时同步化而进行时刻同步。根据使用时隙来许可发送的发送权将终端站10和中继站30中的至少中继站30分割成多个组，对每个组分配至少1个时隙，对时隙给予许可仅限于属于1个组的终端站10或中继站30进行发送的发送权。定时控制电路16（36）按照时隙的分配顺序所对应的发送顺序对组赋予发送权。
由此，无线中继系统1、1a以及1b改善终端站10之间的系统吞吐量，对于短期的业务量变动能使系统吞吐量灵活可变。
此外，定时控制电路16（36）在对组分配的时隙数为多个的情况下，接连地分配被给予发送权的时隙。
由此，能根据发送权接连地发送对组分配的多个时隙。因此，能不需要复杂的处理地控制发送顺序，改善终端站10之间的系统吞吐量，对于短期的业务量变动能使系统吞吐量灵活可变。
此外，定时控制电路16（36）在组为2个并且对组分配的时隙数分别为单数的情况下，根据中继站30的中继级数交替地分配被给予发送权的时隙。
由此，若组数为2个并且被分配的时隙数为单数，则能根据中继站的级数交替地赋予发送权，容易根据中继级数导出要发送的时隙。由此，能改善终端站10之间的系统吞吐量，对于短期的业务量变动能使系统吞吐量灵活可变。
此外，中继站30具备对使用时隙来发送的数据包进行网络编码的编码部32a，终端站10和中继站30分别具备基于自身发送的数据包，对网络编码处理后的数据包进行译码的译码部14a和译码部34a。
由此，能应用于进行网络编码的无线中继系统，能利用网络编码使吞吐量的改善进一步提高。
进而，为了降低在进行随机接入的中继站30或终端站10之间的数据包冲突的概率，而通过限制竞争的站并进行时隙分配，从而改善终端站10之间的系统吞吐量，此外通过根据平均的业务量来限制竞争的站，从而能减少系统吞吐量的恶化，并且提供对于终端站10的短期的业务量变动能使系统吞吐量灵活可变的无线中继方式。
以上，针对本发明的实施方式参照附图进行了详细叙述，具体的结构并不限于这些实施方式，也包含在不脱离本发明的主旨的范围内的设计等（结构的附加、省略、置换、以及其它变更）。例如，使上述的实施方式适当地组合也可。本发明并不被上述的说明限定，而仅被附上的权利要求书限定。
产业上的可利用性
本发明例如在作为媒体接入控制方式而以随机接入为基础来使用的数字无线中继通信系统中利用。根据本发明，能降低起因于中继站间的媒体接入控制的数据包信号的冲突概率，能改善在终端站间经由多级中继站进行通信的情况下的系统吞吐量。
附图标记的说明
10 终端站；
12 发射机；
14a 译码部；
15 GPS电路；
16 定时控制电路；
30 中继站；
32 发射机；
32a 编码部；
34a 译码部；
35 GPS电路；
36 定时控制电路。

Claims (16)

1.一种无线中继系统中的中继站，在所述无线中继系统中，多个中继站对进行随机接入的2个终端站之间的通信进行中继，其中，所述中继站具备：
时隙同步部，使表示单位时间的时隙的时隙定时同步化；
时刻同步部，为了使所述时隙定时同步化而进行时刻同步；以及
发送部，与所述时隙定时同步地向无线线路送出发送数据包，
对以该中继站与邻接的所述终端站或所述中继站为彼此不同的组的方式构成的多个组的每一个，针对至少1个所述时隙分配发送权，
所述发送部仅在对该中继站所属的组分配了发送权的时隙中向所述无线线路送出所述发送数据包。
2.根据权利要求1所述的中继站，其中，在对所述组分配的时隙数为多个的情况下，接连地分配被给予所述发送权的时隙。
3.根据权利要求1所述的中继站，其中，
所述组为2个，
在对所述组分配的时隙数分别为单数的情况下，根据所述中继站的中继级数交替地分配被给予所述发送权的时隙。
4.根据权利要求1至权利要求3的任一项所述的中继站，其中，具备：
编码部，对使用所述时隙来发送的数据包进行网络编码；以及
译码部，基于自身发送的所述数据包，对网络编码处理后的数据包进行译码。
5.一种无线中继系统中的终端站，在所述无线中继系统中，多个中继站对进行随机接入的2个终端站之间的通信进行中继，其中，所述终端站具备：
时隙同步部，使表示单位时间的时隙的时隙定时同步化；
时刻同步部，为了使所述时隙定时同步化而进行时刻同步；以及
发送部，与所述时隙定时同步地向无线线路送出发送数据包，
对以该终端站与邻接的所述中继站为彼此不同的组的方式构成的多个组的每一个，针对至少1个所述时隙分配发送权，
所述发送部仅在对该终端站所属的组分配了发送权的时隙中向所述无线线路送出所述发送数据包。
6.根据权利要求5所述的终端站，其中，在对所述组分配的时隙数为多个的情况下，接连地分配被给予所述发送权的时隙。
7.根据权利要求5所述的终端站，其中，
所述组为2个，
在对所述组分配的时隙数分别为单数的情况下，根据所述中继站的中继级数交替地分配被给予所述发送权的时隙。
8.根据权利要求5至权利要求7的任一项所述的终端站，其中，具备：译码部，基于自身发送的所述数据包，对网络编码处理后的数据包进行译码。
9.一种无线中继系统，多个中继站对进行随机接入的2个终端站之间的通信进行中继，其中，
所述终端站和所述中继站具备：
时隙同步部，使表示单位时间的时隙的时隙定时同步化；
时刻同步部，为了使所述时隙定时同步化而进行时刻同步；以及
发送部，与所述时隙定时同步地向无线线路送出发送数据包，
对以该终端站或该中继站与邻接的所述终端站或所述中继站为彼此不同的组的方式构成的多个组的每一个，针对至少1个所述时隙分配发送权，
所述发送部仅在对该终端站或该中继站所属的组分配了发送权的时隙中向所述无线线路送出所述发送数据包。
10.根据权利要求9所述的无线中继系统，其中，在对所述组分配的时隙数为多个的情况下，接连地分配被给予所述发送权的时隙。
11.根据权利要求9所述的无线中继系统，其中，
所述组为2个，
在对所述组分配的时隙数分别为单数的情况下，根据所述中继站的中继级数交替地分配被给予所述发送权的时隙。
12.根据权利要求9至权利要求11的任一项所述的无线中继系统，其中，
所述中继站具备：编码部，对使用所述时隙来发送的数据包进行网络编码，
所述终端站和所述中继站具备：译码部，基于自身发送的所述数据包，对网络编码处理后的数据包进行译码。
13.一种无线中继系统中的接入控制方法，在所述无线中继系统中，多个中继站对进行随机接入的2个终端站之间的通信进行中继，其中，所述接入控制方法具备：
时隙同步过程，所述终端站和所述中继站使表示单位时间的时隙的时隙定时同步化；
时刻同步过程，所述终端站和所述中继站为了使所述时隙定时同步化而进行时刻同步；以及
发送过程，所述终端站和所述中继站与所述时隙定时同步地向无线线路送出发送数据包，
对以该终端站或该中继站与邻接的所述终端站或所述中继站为彼此不同的组的方式构成的多个组的每一个，针对至少1个所述时隙分配发送权，
在所述发送过程中，仅在对该终端站或该中继站所属的组分配了发送权的时隙中向所述无线线路送出所述发送数据包。
14.根据权利要求13所述的接入控制方法，其中，在对所述组分配的时隙数为多个的情况下，接连地分配被给予所述发送权的时隙。
15.根据权利要求13所述的接入控制方法，其中，
所述组为2个，
在对所述组分配的时隙数分别为单数的情况下，根据所述中继站的中继级数交替地分配被给予所述发送权的时隙。
16.根据权利要求13至权利要求15的任一项所述的接入控制方法，其中，具备：
编码过程，所述中继站对使用所述时隙来发送的数据包进行网络编码；以及
译码过程，所述终端站和所述中继站基于自身发送的所述数据包，对网络编码处理后的数据包进行译码。
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