JP2006333335A - 通信システムおよび通信端末 - Google Patents

Abstract

【課題】 データを中継する通信端末に対する負荷を軽減することができる通信システムおよび通信端末を提供する。
【解決手段】 制御部９は送信用のデータを送信データ処理部３へ出力する。送信データ処理部３は、制御部９による制御に従って、中継局となることを了解した移動局の数だけデータを分割し、複数の送信データを生成する。送信データ処理部３は、分割後の送信データを含むパケットを生成し、ＲＦ回路部２へ出力する。各パケットは、ＲＦ回路部２によって変調され、アンテナ１を介して、中継局となる各移動局へ送信される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信端末が送信した送信データを他の通信端末が転送する通信システムに関する。また、本発明は、本通信システムにおいて用いられる通信端末にも関する。

携帯電話端末に代表される通信端末は、自端末が存在するエリアの基地局を介して、他のエリアの通信端末と通信を行っている。そのため、広域大災害等によって、自端末が存在するエリアの基地局と通信を行うことができなくなった場合や、周囲に基地局が存在しない場所に自端末が存在している場合には、自端末の周辺のエリアは、基地局と通信を行うことができない通信不能領域（あるいは圏外エリア）となってしまう。従来、発信を行う発信局の周辺に存在する端末を中継局として、発信局からのデータを中継局が通信可能領域（通信可能地域、基地局と通信可能な圏内エリア・サービスエリア）の通信網まで中継する技術がある。

例えば、以下のような蓄積型のデータ中継技術がある。図２３（ａ）に示されるように、発信局４１が通信不能領域でデータを送信した場合に、そのデータを周囲の端末４２が受信して蓄積する。端末４２は、基地局５１と通信可能な無線サービス圏内に入った場合に、発信局４１から受信して蓄積したデータを基地局５１へ送信する。あるいは、図２３（ｂ）に示されるように、発信局４３が送信したデータを端末４４が受信して蓄積し、その後、周囲の端末４５へ送信する。端末４５も同様にデータを蓄積してから端末４６へデータを転送する。端末４６は、基地局５２と通信可能な無線サービス圏内に位置しており、端末４５からデータを受信して蓄積した後、基地局５２へデータを送信する。

また、通信不能領域に存在する発信局が、移動通信端末を中継局として利用し、圏内エリアの端末とリアルタイムでデータの送受信を行うリアルタイム中継型のデータ中継技術もある。例えば、図２４に示されるように、発信局４７が、無線通信網６１と接続された公衆回線網６２に接続している電話７１と通信を行う場合に、発信局４７から送信されたデータは、端末４８および４９によって端末５０へ転送される。端末５０は、端末４９から受信したデータを基地局５３へ送信する。基地局５３によって受信されたデータは、無線通信網６１および公衆回線網６２を介して電話７１へ転送される。一方、電話７１から送信されたデータは、上記と逆の経路で発信局４７まで転送される。
特開２００２−２７１２５７号公報 特開平７−１６２９３５号公報

しかし、前述した蓄積型のデータ中継技術においては、データ量が大きくなってしまった場合、中継局となった他の移動局のメモリを圧迫する可能性があった。また、データを送受信する際に、通信時間が長いと、中継局となった他の移動局がデータ中継に占有される時間が長くなり、他の移動局におけるバッテリーの消費量が増大していた。さらに、リアルタイム中継型のデータ中継技術においても、通信が終わるまでの間、中継局となった他の移動局がデータ中継に占有されてしまっていた。また、この中継技術においても、中継局となった他の移動局におけるバッテリーの消費量が増大していた。このように、従来のデータ中継技術においては、他の移動局に対する負荷が増大するという問題点があった。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、データを中継する通信端末に対する負荷を軽減することができる通信システムおよび通信端末を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、データを発信する発信局、または前記発信局からの前記データを中継する中継局として動作する複数の通信端末を備えた通信システムにおいて、前記通信端末は、送信用のデータを分割し、複数の送信データを生成する分割手段と、各々の前記送信データを、異なる前記中継局へ送信するデータ送信手段とを備えたことを特徴とする通信システムである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の通信システムにおいて、前記通信端末は、前記送信データを送信した前段の通信端末から前記送信データを受信した場合に、受信の完了を示す受信完了通知を前記前段の通信端末へ送信する受信完了送信手段と、前記送信データを受信した次段の通信端末から前記受信完了通知を受信した場合に、前記次段の通信端末との呼を切断する呼切断手段とをさらに備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の通信システムにおいて、前記分割手段は、送信する他の通信端末のうち回線品質が良い他の通信端末に対して、より多くのデータが送信されるように前記送信データを分割することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載の通信システムにおいて、前記データ送信手段は、次段の通信端末への前記送信データの送信が完了する前に、前記次段の通信端末との回線が切断された場合に、前段の通信端末へ前記送信データを送信することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかの項に記載の通信システムにおいて、前記送信データには前記発信局の識別情報が付加されており、前記中継局によって転送された前記送信データを受信し、前記識別情報に基づいて前記発信局に課金するサーバをさらに備えたことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかの項に記載の通信システムにおいて、前記送信データには、前記発信局の位置を示す発信局位置情報が付加されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の通信システムにおいて、前記送信データを受信し、前記送信データの受信を前記発信局に通知するための、前記発信局位置情報が付加された受信確認を送信するサーバをさらに備え、前記通信端末は、他の通信端末に対して、前記他の通信端末の位置を示す中継局位置情報を要求する要求手段と、前記受信確認および前記中継局位置情報を受信する受信手段と、前記受信確認に付加された前記発信局位置情報および前記中継局位置情報に基づいて、前記受信確認の転送先の通信端末を決定する決定手段と、前記決定手段によって決定された前記転送先の通信端末へ前記受信確認を送信する受信確認送信手段とを備えたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、データを発信する発信局、または前記発信局からの前記データを中継する中継局として動作する通信端末において、送信用のデータを分割し、複数の送信データを生成する分割手段と、各々の前記送信データを、異なる前記中継局へ送信するデータ送信手段とを備えたことを特徴とする通信端末である。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の通信端末において、前記送信データを送信した前段の通信端末から前記送信データを受信した場合に、受信の完了を示す受信完了通知を前記前段の通信端末へ送信する受信完了送信手段と、前記送信データを受信した次段の通信端末から前記受信完了通知を受信した場合に、前記次段の通信端末との呼を切断する呼切断手段とをさらに備えたことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または請求項９に記載の通信端末において、前記分割手段は、送信する他の通信端末のうち回線品質が良い他の通信端末に対して、より多くのデータが送信されるように前記送信データを分割することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項８〜請求項１０のいずれかの項に記載の通信端末において、前記データ送信手段は、次段の通信端末への前記送信データの送信が完了する前に、前記次段の通信端末との回線が切断された場合に、前段の通信端末へ前記送信データを送信することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項８〜請求項１１のいずれかの項に記載の通信端末において、前記送信データには、前記発信局の位置を示す発信局位置情報が付加されていることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の通信端末において、他の通信端末に対して、前記他の通信端末の位置を示す中継局位置情報を要求する要求手段と、前記送信データを受信し、前記送信データの受信を前記発信局に通知するための、前記発信局位置情報が付加された受信確認を送信したサーバから前記受信確認を受信すると共に、前記他の通信端末から前記中継局位置情報を受信する受信手段と、前記受信確認に付加された前記発信局位置情報および前記中継局位置情報に基づいて、前記受信確認の転送先の通信端末を決定する決定手段と、前記決定手段によって決定された前記転送先の通信端末へ前記受信確認を送信する受信確認送信手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、データを中継する通信端末に対する負荷を軽減することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態による通信端末の構成を示すブロック図である。本実施形態による通信端末は、携帯電話端末や、無線通信機能を備えたＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の端末装置である。この通信端末は、データを発信する発信局としても動作するし、発信局からのデータを中継する中継局としても動作する。以下、図中の各構成について説明する。アンテナ１は、他の通信端末（発信局または中継局）や基地局と電波の送受信を行う。ＲＦ回路部２は送信信号の変調処理や受信信号の復調処理等を行う。

送信データ処理部３は、後述する送信用のデータの分割処理および分割後の送信データのパケット化処理等を行う。受信データ処理部４は受信パケットのパケット分解処理等を行う。データ蓄積部５は、中継局から受信された受信データを蓄積する。中継局切替制御部６は、データ蓄積部５に受信データが蓄積され、自局が中継局として動作する場合に、データ蓄積部５から送信データ処理部３へデータを出力させる。また、自局が通常の移動局として動作する場合には、中継局切替制御部６は、制御部９から出力されたデータを送信データ処理部３に入力させる。

ＧＰＳアンテナ７はＧＰＳ衛星から電波を受信し、受信信号をＧＰＳ受信部８へ出力する。ＧＰＳ受信部８は、ＧＰＳアンテナ７から出力された受信信号に基づいて測位を行う。すなわち、ＧＰＳ受信部８は、複数のＧＰＳ衛星から受信された信号に基づいて、電波の伝搬距離を検出し、複数のＧＰＳ衛星までの距離から、三角測量の原理によって、通信端末の現在位置を算出し、算出結果を示す信号を制御部９へ出力する。

制御部９は通信端末内の各部の制御や演算等の機能を有する。データ記憶部１０は、各種のデータが格納されるメモリ等の記録媒体や、記録媒体に対するデータの書き込みおよび読み出しの回路等を備えている。入出力回路部１１は、ユーザが操作するキーやスイッチ等との間で入出力信号を処理する。表示部１２は液晶表示器等を備え、制御部９から出力された表示用の信号に基づいて画像や文字等を表示する。

次に、本実施形態による通信端末の動作を、図２〜図１３を用いて説明する。発信局ＭＳ１（以下、図２参照）は、広域大災害等によって、移動体通信網および公衆回線網が壊滅してしまった通信不可能領域に存在しているものとする。発信局ＭＳ１において、制御部９は、基地局から定期的に送信されるパイロット信号の受信強度を測定することによって、自局が基地局の圏内エリアであるか否かを判断している。この場合、基地局から受信されるパイロット信号の受信強度が所定値以下となるため、制御部９は、自局が基地局の圏外エリアに位置していると判断する。

制御部９は、入出力回路部１１から出力される信号を監視することによって、発信動作を行うか否かを判断する。発信を行う場合、制御部９は、自局の周囲の移動局に対してデータの中継を要求するための中継局要求の生成を送信データ処理部３に指示する。指示を受けた送信データ処理部３は中継局要求を生成してパケット化し、ＲＦ回路部２へ出力する。中継局要求は、ＲＦ回路部２によって変調され、アンテナ１を介して送信される。この中継局要求は移動局ＭＳ２〜ＭＳ５，ＭＳｘ，ＭＳｘｘへ送信され、各移動局によって受信される。

各移動局において、アンテナ１を介して中継局要求が受信され、ＲＦ回路部２によって復調されて、受信データ処理部４へ受信パケットが出力される。受信データ処理部４は、受信パケットからデータを取り出し、制御部９へ出力する。制御部９は、データに含まれる中継局要求の内容を解析する。中継局となることを了解する場合、制御部９は送信データ処理部３に了解信号の生成を指示する。送信データ処理部３は了解信号を生成してＲＦ回路部２へ出力する。了解信号は、ＲＦ回路部２によって変調され、アンテナ１を介して発信局ＭＳ１へ送信される（図３参照）。また、各移動局の制御部９は、中継局切替制御部６に対して、中継局動作への切替を指示する。指示を受けた中継局切替制御部６は送信データ出力の切替制御を行う。

了解信号は、発信局ＭＳ１によって受信される。中継局要求を受信した移動局ＭＳ１〜ＭＳ５，ＭＳｘ，ＭＳｘｘのうち、中継局となることを了解した移動局ＭＳ２〜ＭＳ５が了解信号を送信したとする。発信局ＭＳ１の制御部９は、了解信号を送信した移動局ＭＳ２〜ＭＳ５に対するデータの送信制御を開始する（以下、図４参照）。制御部９は送信用のデータを送信データ処理部３へ出力する。送信データ処理部３は、制御部９による制御に従って、了解信号を送信した移動局の数だけデータを分割し、複数の送信データを生成する。図４においては、データは４つに分割される。制御部９は、移動局ＭＳ２〜ＭＳ５との回線品質を測定し、回線品質に基づいて、各移動局へ送信されるデータの量を決定する。回線品質が移動局ＭＳ２，ＭＳ３，ＭＳ４，ＭＳ５の順に良かった場合、各移動局へ送信されるデータの量Ｄ（ＭＳ２），Ｄ（ＭＳ３），Ｄ（ＭＳ４），Ｄ（ＭＳ５）はＤ（ＭＳ２）＞Ｄ（ＭＳ３）＞Ｄ（ＭＳ４）＞Ｄ（ＭＳ５）となる。

各移動局へ送信されるデータの量は以下のようにして決定される。例えば、Ｅｃ／Ｉｏ（パイロット信号強度対全受信信号強度）が以下のようになっていたとする。
Ec/Io_MS2［ｄＢ］：発信局ＭＳ１と移動局ＭＳ２との間の通信路におけるＥｃ／Ｉｏ（＝Ｘ［ｄＢ］とする） （Ｘ≦０）
Ec/Io_MS3［ｄＢ］：発信局ＭＳ１と移動局ＭＳ３との間の通信路におけるＥｃ／Ｉｏ（＝Ｘ−２．５［ｄＢ］とする）
Ec/Io_MS4［ｄＢ］：発信局ＭＳ１と移動局ＭＳ４との間の通信路におけるＥｃ／Ｉｏ（＝Ｘ−６［ｄＢ］とする）
Ec/Io_MS5［ｄＢ］：発信局ＭＳ１と移動局ＭＳ５との間の通信路におけるＥｃ／Ｉｏ（＝Ｘ−１２［ｄＢ］とする）

Ｘを基準として比率表現すると以下の通りとなる。
Ec/Io_MS2［ｄＢ］→（１０^Ｘ／２０）／（１０^Ｘ／２０）＝１
Ec/Io_MS3［ｄＢ］→（１０^{（Ｘ−２．５）／２０}）／（１０^Ｘ／２０）＝１０^{（−２．５／２０）}＝０．７５
Ec/Io_MS4［ｄＢ］→（１０^{（Ｘ−６）／２０}）／（１０^Ｘ／２０）＝１０^{（−６／２０）}＝０．５
Ec/Io_MS5［ｄＢ］→（１０^{（Ｘ−１２）／２０}）／（１０^Ｘ／２０）＝１０^{（−１２／２０）}＝０．２５

以上より、制御部９は各移動局へのデータの分割量を以下のように設定する。
移動局ＭＳ２へのデータ量→１/(１+0.75+0.50+0.25)＝0.4→４０％
移動局ＭＳ３へのデータ量→0.75/(１+0.75+0.50+0.25)＝0.3→３０％
移動局ＭＳ４へのデータ量→0.5/(１+0.75+0.50+0.25)＝0.2→２０％
移動局ＭＳ５へのデータ量→0.25/(１+0.75+0.50+0.25)＝0.１→１０％

制御部９は、データの分割数、上記のデータ量、発信局ＩＤ、およびＧＰＳ受信部８から通知された現在位置を送信データ処理部３に通知する。送信データ処理部３は、分割後の各送信データに対して発信局ＩＤと発信局位置情報（現在位置の情報）とを付加してパケットを生成し、ＲＦ回路部２へ出力する。各パケットは、ＲＦ回路部２によって変調され、アンテナ１を介して各移動局へ送信される。各移動局は、自局へ送信されたパケットを受信する。各移動局において、受信されたパケットは、受信データ処理部４によって分解され、パケット中のデータはデータ蓄積部５に蓄積される。

受信されたパケットに含まれていた発信局ＩＤおよび発信局位置情報は、受信データ処理部４から制御部９に通知される。制御部９は、データ受信が完了したことを通知するための受信完了（受信完了通知）の生成を送信データ処理部３に指示する。送信データ処理部３によって受信完了が生成され、ＲＦ回路部２およびアンテナ１を介して発信局ＭＳ１へ送信される（図５参照）。発信局ＭＳ１において、各移動局から受信完了が受信されたら、受信データ処理部４は受信完了を制御部９へ出力する。制御部９は、受信完了を送信した移動局との呼切断処理を行うため、呼切断メッセージの送信を送信データ処理部３に指示する等の処理を行う。これによって、発信局ＭＳ１は移動局ＭＳ２〜ＭＳ５との呼を切断する。

続いて、各移動局が中継動作を行う。まず、移動局ＭＳ２を例として説明する（以下、図６参照）。移動局ＭＳ２の制御部９は、自局が基地局の圏外エリアに位置していると判断し、他の移動局へのデータの中継処理を開始する。前述した動作と同様にして、移動局ＭＳ２は中継局要求を移動局ＭＳ６およびＭＳｘｘｘへ送信する。中継局要求を受信した移動局ＭＳ６およびＭＳｘｘｘのうち、移動局ＭＳ６のみが了解信号を返信したとする（図７参照）。

移動局ＭＳ２は移動局ＭＳ６からの了解信号を受信し、移動局ＭＳ６へデータを送信すべきであると判断し、発信局ＭＳ１から受信したデータを移動局ＭＳ６へ送信する（図８参照）。この場合、中継局切替制御部６による制御に従って、データがデータ蓄積部５から送信データ処理部３へ出力される。制御部９は、データを分割しなくてよいこと、および発信局ＩＤと発信局位置情報とを送信データ処理部３に通知する。送信データ処理部３は、データに対して発信局ＩＤと発信局位置情報とを付加してパケットを生成し、ＲＦ回路部２へ出力する。パケットは、ＲＦ回路部２によって変調され、アンテナ１を介して移動局ＭＳ６へ送信される。移動局ＭＳ６は、自局へ送信されたパケットを受信し、受信完了を移動局ＭＳ２へ送信する（図９参照）。移動局ＭＳ２は受信完了を受信し、移動局ＭＳ６との呼を切断する。

移動局ＭＳ６は周囲の移動局へ中継局要求を送信し（図１０参照）、了解信号を返信した移動局ＭＳ７〜ＭＳ９（図１１参照）に対して、移動局ＭＳ２から受信したデータを３分割して送信する。その際に、回線品質が移動局ＭＳ７，ＭＳ８，ＭＳ９の順に良かった場合、各移動局へ送信されるデータの量Ｄ（ＭＳ７），Ｄ（ＭＳ８），Ｄ（ＭＳ９）はＤ（ＭＳ７）＞Ｄ（ＭＳ８）＞Ｄ（ＭＳ９）となる。

各移動局へ送信されるデータの量は以下のようにして決定される。例えば、Ｅｃ／Ｉｏが以下のようになっていたとする。
Ec/Io_MS7［ｄＢ］：移動局ＭＳ６と移動局ＭＳ７との間の通信路におけるＥｃ／Ｉｏ（＝Ｙ［ｄＢ］とする） （Ｙ≦０）
Ec/Io_MS8［ｄＢ］：移動局ＭＳ６と移動局ＭＳ８との間の通信路におけるＥｃ／Ｉｏ（＝Ｙ−ａ［ｄＢ］とする） （ａ≧０）
Ec/Io_MS9［ｄＢ］：移動局ＭＳ６と移動局ＭＳ９との間の通信路におけるＥｃ／Ｉｏ（＝Ｙ−ｂ［ｄＢ］とする） （ｂ≧０）

Ｙを基準として比率表現すると以下の通りとなる。
Ec/Io_MS7［ｄＢ］→（１０^Ｙ／２０）／（１０^Ｙ／２０）＝１
Ec/Io_MS8［ｄＢ］→（１０^{（Ｙ−ａ）／２０}）／（１０^Ｙ／２０）＝１０^{（−ａ／２０）}（＝０．６であったとする）
Ec/Io_MS9［ｄＢ］→（１０^{（Ｙ−ｂ）／２０}）／（１０^Ｙ／２０）＝１０^{（−ｂ／２０）}（＝０．４であったとする）

以上より、移動局ＭＳ６の制御部９は各移動局へのデータの分割量を以下のように設定する。
移動局ＭＳ７へのデータ量→１/(１+0.6+0.4)＝0.5→５０％
移動局ＭＳ８へのデータ量→0.6/(１+0.6+0.4)＝0.3→３０％
移動局ＭＳ９へのデータ量→0.4/(１+0.6+0.4)＝0.2→２０％

移動局ＭＳ６は、移動局ＭＳ７〜ＭＳ９に対して分割後のデータを送信する（図１２参照）。各移動局は、自局へ送信されたパケットを受信し、受信完了を移動局ＭＳ６へ送信する（図１３参照）。移動局ＭＳ６は受信完了を受信し、移動局ＭＳ７〜ＭＳ９との呼を切断する。移動局ＭＳ２と同様の動作は、移動局ＭＳ３〜ＭＳ５によっても行われる。

以後、上述した動作が繰り返し行われる。中継局となった移動局は、自局が基地局の圏内エリア内に位置している場合、他の移動局から受信したデータを基地局へ送信する。分割されたデータは、図１４に示されるように、基地局の圏内エリアに位置する移動局ＭＳ１００〜ＭＳ１０５によって受信され、各移動局が通信可能な基地局ＢＳ１〜ＢＳ６へデータが送信される。基地局ＢＳ１〜ＢＳ６によって受信されたデータは、通信網３０１に接続されたサーバ２０１（課金サーバ）へ送信され、サーバ２０１によって結合されて、元のデータが復元される。

結合されたデータは、発信局ＭＳ１の通信相手である電話ＬＡＮＤへ転送される。サーバ２０１は、基地局ＢＳ１〜ＢＳ６から受信した分割データに付加された発信局ＩＤに基づいて、発信局ＭＳ１に対する課金処理を行う。これによって、データを中継した中継局は課金されない。なお、本実施形態においては、サーバ２０１が、分割されたデータの結合と課金処理との両方を行うとしているが、分割されたデータの結合と課金処理とをそれぞれ別のサーバが行うとしてもよい。

次に、上述したデータ中継と同様のデータ中継を、図１５〜図１６に示される例を用いて説明する。この通信システムにおいては（以下、図１５参照）、通信網３０２に対して基地局ＢＳ７〜ＢＳ１０が接続されている。発信局ＭＳ１１は、本来であれば基地局ＢＳ１０の圏内エリアに位置しているが、広域大災害等によって、基地局ＢＳ１０が損壊してしまったため、基地局と通信できない通信不能領域（通信不可能地域）に位置している。

発信局ＭＳ１１は、前述した動作と同様にして、データを分割し、移動局ＭＳ１２〜ＭＳ１５へ送信する。発信局ＭＳ１１から送信されるデータには、発信局ＭＳ１１の発信局ＩＤと発信局位置情報とが付加されている。移動局ＭＳ１２へ送信されたデータは移動局ＭＳ１６へ転送され、移動局ＭＳ１６から基地局ＢＳ７へ送信される。移動局ＭＳ１３へ送信されたデータは、移動局ＭＳ１３によって分割されて移動局ＭＳ１７およびＭＳ１８へ送信される。移動局ＭＳ１７へ送信されたデータは、移動局ＭＳ１９によって基地局ＢＳ８へ送信される。移動局ＭＳ１８へ送信されたデータは、移動局ＭＳ２０およびＭＳ２１によって基地局ＢＳ８へ転送される。また、移動局ＭＳ１４へ送信されたデータは、移動局ＭＳ２２によって基地局ＢＳ９へ転送される。移動局ＭＳ１５へ送信されたデータは、移動局ＭＳ２３およびＭＳ２４によって基地局ＢＳ９へ転送される。

基地局ＢＳ７〜ＢＳ９によって受信されたデータは（以下、図１６参照）、通信網３０２に接続されたサーバ２０２へ転送される。サーバ２０２は、受信したデータを結合し、元のデータを復元する。データ転送が完了すると、発信局ＭＳ１１への中継経路が、以下のようにして構築される。サーバ２０２は、データの受信が完了したことを発信局ＭＳ１１に通知するための受信確認を生成する。この受信確認には、中継局が発信局ＭＳ１１を探すための情報として、発信局ＭＳ１１の発信局ＩＤと発信局位置情報が付加される。

サーバ２０２は、例えば発信局ＭＳ１１からのデータを最後に送信した移動局ＭＳ２１に対して受信確認を送信する。受信確認は、基地局ＢＳ８を介して移動局ＭＳ２１によって受信される。続いて、移動局ＭＳ２１は、周囲の移動局に対して各移動局の位置情報（中継局位置情報）を要求するための位置情報要求を送信する。位置情報要求を送信する動作は、中継局要求を送信する動作と同様である。位置情報要求は、移動局ＭＳ１９およびＭＳ２０によって受信される。

受信された位置情報要求は受信データ処理部４から制御部９へ出力される。制御部９は、位置情報要求に基づいて、ＧＰＳ受信部８から通知された現在位置の位置情報を送信データ処理部３に通知すると共に、移動局ＭＳ２１への通知を送信データ処理部３に指示する。指示を受けた送信データ処理部３は、位置情報を含むパケットを生成し、ＲＦ回路部２へ出力する。パケットは、ＲＦ回路部２によって変調され、アンテナ１を介して移動局ＭＳ２１へ送信される。

移動局ＭＳ２１は移動局ＭＳ１９およびＭＳ２０からのパケットを受信する。制御部９は、受信されたパケットに含まれる移動局ＭＳ１９およびＭＳ２０の位置情報に基づいて、各移動局の位置を認識する。制御部９は、受信確認に含まれる発信局位置情報と移動局ＭＳ１９およびＭＳ２０の位置情報と自局の位置情報とに基づいて、次段の中継局（受信確認の転送先）を決定する。すなわち、制御部９は、自局の位置を基準として、発信局ＭＳ１１、移動局ＭＳ１９、および移動局ＭＳ２０の方位を算出し、移動局ＭＳ１９とＭＳ２０のうちどちらの方位が発信局ＭＳ１１の方位により近いかを判定する。

この判定の基準は方位に限定されず、例えば発信局ＭＳ１１までの距離がより近い移動局が次段の中継局となるようにしてもよい。判定の結果、制御部９は、移動局ＭＳ２０を次段の中継局とすることを決定する。受信確認は移動局ＭＳ２１から移動局ＭＳ２０へ送信される。同様にして、移動局ＭＳ２０は、移動局ＭＳ２５を次段の中継局に決定し、移動局ＭＳ２５へ受信確認を送信する。移動局ＭＳ２５は発信局ＭＳ１１へ受信確認を送信し、発信局ＭＳ１１は受信確認を受信する。

なお、発信局ＭＳ１１からのデータを中継した際に、各移動局が通信相手の移動局を記憶しておき、受信確認を送信する際に、記憶した移動局に対して送信するようにしてもよい。

次に、通信端末の変形例について説明する。通常、無線区間においては、電波状況によって、バースト的にデータが壊れることがあるため、無線インターフェースとして誤り訂正符号処理およびインターリーブ処理が行われている。図１７は、誤り訂正符号処理およびインターリーブ処理を行う機能を備えた通信端末の構成を示している。

図において、誤り訂正符号処理部１３は、送信データに対して誤り訂正符号を付加する。インターリーブ部１４は、送信データに対してインターリーブ処理を施す。例えば、周波数インターリーブの場合、複数のデータからなるデータ系列の各データの順序が入れ替えられ、そのデータ系列が、周波数軸上で隣接しないサブキャリア（副搬送波）に割り当てられる。周波数選択性フェージングが発生するマルチパス環境下では、周波数インターリーブの適用により、同一情報が、相関の低いサブキャリアに分配されるため、高い周波数ダイバーシチ利得を得ることができ、通信品質を向上することができる。

誤り訂正復号処理部１５は受信データの誤り訂正（誤り訂正複合処理）を行う。デインターリーブ部１６は、受信データに対してデインターリーブ処理を施し、インターリーブ処理が施される前のデータを復元する。上記の構成によって、発信局からは、誤り訂正符号処理およびインターリーブ処理が施されたデータが送信される。また、中継局となる移動局においては、受信データに対して、デインターリーブ処理および誤り訂正復号処理が施された後、誤り訂正符号処理およびインターリーブ処理が施されて、送信データとして送信される。

図１８は、通信端末の他の構成例を示している。通信端末が中継局としてデータの中継を行っている間は、確実にデータの転送を行うことが望ましい。そこで、中継局となった場合、通信端末は、電源キー等が操作されても、その操作を無効とする。ユーザによって電源キー等が操作されると、入出力回路部１１から信号が出力される。自局が中継局として動作している場合には、スイッチの切替等によって、入出力回路部１１からの信号は制御部９に入力されないようになっている。あるいは、入出力回路部１１から制御部９に信号が入力されても、制御部９はその信号を無効と判断し、電源のオフ等の処理を行わない。これによって、中継局が、自局のユーザによる操作指示に依存せずに確実にデータを中継することができる。

次に、発信局および中継局において、表示部１２の画面に表示される画像の例を説明する。図１９は、発信局の表示部１２によって表示される画像の例である。発信局の制御部９は、中継局要求の送信後、中継局となる移動局からの了解信号が受信されたか否か監視する。どの移動局からも了解信号が受信されなかった場合（すなわち、例えば中継局要求が送信されてから所定時間以内に了解信号の受信が検出できなかった場合）、ユーザに対して通知を行うため、制御部９はデータ記憶部１０から表示用のデータを読み出し、表示用の信号に変換して、表示部１２へ出力する。表示部１２は、制御部９から出力された信号に基づいて、画像を表示する。通常、表示部１２において、図１９（ａ）に示されるような表示が行われるが、中継局となる移動局が見つからなかった場合には、図１９（ｂ）に示されるような、中継経路が存在しないことを示す表示が行われる。

図２０は、中継局の表示部１２によって表示される画像の例である。中継局の制御部９は、了解信号が生成された後、データ記憶部１０から表示用のデータを読み出し、表示用の信号に変換して、表示部１２へ出力する。表示部１２は、制御部９から出力された信号に基づいて、画像を表示する。通常、表示部１２において、図２０（ａ）に示されるような表示が行われるが、自局が中継局となった場合には、図２０（ｂ）に示されるような、自局が中継局であることを示す表示が行われる。なお、図１９および図２０に示されるように画像を表示することに代えて、ＬＥＤを点灯させること等によって、ユーザに対する通知が行われるようにしてもよい。

次に、伝送路上の障害（例えばノイズ）等によって、移動局間の通信（回線）が切断されてしまった場合の通信端末の動作を説明する。図２１に示されるように、中継局となった移動局ＭＳ３２が、元中継局である移動局ＭＳ３１から受信したデータを分割し、移動局ＭＳ３３およびＭＳ３４に送信しようとしているとする。例えば、移動局ＭＳ３２と移動局ＭＳ３３との間の回線が切断されてしまった場合、以下の４種類の動作が可能である。通信が切断されるタイミングは、例えば移動局ＭＳ３３との呼が一旦確立された後、データの送信前やデータの送信中等、データの送信が完了する前の任意の時点である。

第１の動作例として、移動局ＭＳ３２は、再度移動局ＭＳ３３と呼を張り（呼接続をし）、データを再送する。この場合、移動局ＭＳ３２の制御部９は、移動局ＭＳ３３との通信の切断を検出した後、移動局ＭＳ３３と再度呼接続するため、送信データ処理部３に呼接続メッセージの送信を指示する等の処理を行う。移動局ＭＳ３３と呼接続がなされたら、制御部９による指示に従って、送信データ処理部３は、前回移動局ＭＳ３３へ送信された送信データを再度処理する。送信データ処理部３は、送信された分割後のデータをバッファ等に所定時間蓄積し、再度の送信が必要になった場合に、そのデータを再度処理すればよい。あるいは、送信データ処理部３は、再度のデータの送信が必要になった場合に、データ蓄積部５に蓄積されたデータを用いて、再度データを分割し、必要な送信データを生成してもよい。

第２の動作例として、移動局ＭＳ３２は新しい中継局を探し、中継局が見つかった場合に、移動局ＭＳ３３へ送信するはずだったデータ（図２１のデータＡ）を新たな中継局へ送信する。この場合に、移動局ＭＳ３２は中継局要求を再度送信する。この中継局要求を移動局ＭＳ３５が受信し、了解信号を移動局ＭＳ３２へ返信したとする。移動局ＭＳ３２の受信データ処理部４は、受信された了解信号を制御部９へ出力する。制御部９は、移動局ＭＳ３５へデータを送信するため、送信データ処理部３に送信データの処理を指示する。送信データは、送信データ処理部３およびＲＦ回路部２によって処理され、アンテナ１を介して移動局ＭＳ３５へ送信される。

第３の動作例として、移動局ＭＳ３２は、既に接続を行った中継局ＭＳ３４へデータを送信する。この場合、移動局ＭＳ３２は、中継局ＭＳ３４へデータＢを送信した後、同じ中継局ＭＳ３４へデータＡを送信する。移動局ＭＳ３４が、移動局ＭＳ３２に対して受信完了を通知している場合には、移動局ＭＳ３２と移動局ＭＳ３４の間の呼が切断されているので、移動局ＭＳ３２は移動局ＭＳ３４と再度呼接続をし、データＢを移動局ＭＳ３４へ送信する。

第４の動作例として、移動局ＭＳ３２は、移動局ＭＳ３３へ送信するはずだったデータ（図２１のデータＡ）を、前段の中継局である移動局ＭＳ３１へ返送し、移動局ＭＳ３１が別の移動局ＭＳ３６へデータを送信する。第４の動作例は、例えば第１〜第３の動作例を全て試行してもデータを中継局へ送信することができなかった場合に行われる。この場合、移動局ＭＳ３２の制御部９は、移動局ＭＳ３１との呼接続処理を行うと共に、移動局ＭＳ３１に対するデータの送信を送信データ処理部３に指示する。指示を受けた送信データ処理部３によってデータが再度処理され、そのデータは移動局ＭＳ３１へ送信される。

データの返信前には、移動局ＭＳ３１と移動局ＭＳ３２との間で制御信号の送受信が行われ、移動局ＭＳ３１に対して、データが送信されることが通知される。あるいは、移動局ＭＳ３１から送信されるデータに対して、返信データであることを示す情報が付加され、移動局ＭＳ３１へ送信される。移動局ＭＳ３１は、移動局ＭＳ３２から送信されたデータを受信し、他の移動局へのデータの送信処理を行う。すなわち、移動局ＭＳ３１において、制御部９は、移動局ＭＳ３２からのデータが受信された場合、中継局要求の送信処理を行う。これによって、移動局ＭＳ３１から中継局要求が送信される。

移動局ＭＳ３２が中継局要求を再度受信した場合には、移動局ＭＳ３２は中継局要求を無視すればよい。また、移動局ＭＳ３６が中継局要求を受信して、了解信号を移動局ＭＳ３１へ送信したとする。移動局ＭＳ３１は、了解信号を受信し、データを移動局ＭＳ３６へ送信する。

上記の第４の動作例において、データが前段の中継局に戻されるが、発信局までデータが戻されてしまう可能性がある。発信局までデータが戻され、発信局が、新たに送信可能な中継局を発見することができなかった場合に、ユーザに通知するため、発信局の表示部１２に表示を行わせてもよい。図２２は、表示部１２によって表示される画像の例である。通常、表示部１２において、図２２（ａ）に示されるような表示が行われるが、データが発信局まで戻され、新たな中継局を発見することができなかった場合には、図２２（ｂ）に示されるような、中継経路の切断を示す表示が行われる。上述した第１〜第４の動作例によれば、中継経路を維持することができる。

上述したように、本実施形態による通信システムにおいては、発信局および中継局となる通信端末がデータを分割し、複数の経路で転送するため、個々の通信端末が転送するデータの量を小さくすることができる。これによって、中継局となった通信端末のメモリへの負荷を軽減することができる。また、個々の通信端末が転送するデータの量を小さくすることによって、通信時間を短くすることができる。これによって、中継局となった通信端末のバッテリー消費量を低減することができる。

また、本通信システムにおいて、中継局となった通信端末は、前段の通信端末からデータを受信し、データを蓄積した後、前段の通信端末との呼を切断する。続いて、中継局となった通信端末は、次段の通信端末と呼を接続し、蓄積したデータを送信し、送信が完了したら呼を切断する。これによって、中継局となる通信端末を占有する時間を短くすることができる。上記のように、本実施形態によれば、データを中継する通信端末に対する負荷を軽減することができる。

また、本通信システムにおいて、通信端末は、次段の通信端末との回線品質を考慮に入れてデータの分割比率を決定し、回線品質の良い経路に対してより多くのデータを流すようにする。これによって、次段の通信端末との通信経路の送信レートが高い場合には、より短時間でデータを送信することができる。さらに、次段の通信端末からの受信電波強度が高い場合には、データの送信中に回線が切断する可能性が低くなり、より確実にデータを送信することができる。

また、本通信システムにおいて、発信局となった通信端末が送信する送信データには、その通信端末の識別情報（発信局ＩＤ）が付加されており、課金処理を行うサーバは、識別情報に基づいて、発信局となった通信端末に対して課金を行う。これによって、中継局となった通信端末が課金されないようにすることができる。

また、本通信システムにおいて、発信局となった通信端末が送信する送信データには、その通信端末の位置情報（発信局位置情報）が付加され、発信局へ返送される受信確認にもその位置情報が付加される。この位置情報に基づいて、中継局となる各通信端末が受信確認の送信相手を決定することによって、発信局までの最適な経路を構築することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、中継局は移動局のみでなく、テレメータリング等の固定局であってもよい。また、発信局または中継局が次段の中継局へデータを送信する場合に、データを分割せず、一番回線品質の良い次段の中継局へ全データを送信してもよい。

本発明の一実施形態による通信端末の構成を示すブロック図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の他の構成例を示すブロック図である。 通信端末の他の構成例を示すブロック図である。 通信端末の表示部によって表示される画像例を示す参考図である。 通信端末の表示部によって表示される画像例を示す参考図である。 通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 通信端末の表示部によって表示される画像例を示す参考図である。 従来の通信端末の動作を説明するための概略構成図である。 従来の通信端末の動作を説明するための概略構成図である。

符号の説明

１・・・アンテナ、２・・・ＲＦ回路部、３・・・送信データ処理部、４・・・受信データ処理部、５・・・データ蓄積部、６・・・中継局切替制御部、７・・・ＧＰＳアンテナ、８・・・ＧＰＳ受信部、９・・・制御部、１０・・・データ記憶部、１１・・・入出力回路部、１２・・・表示部、１３・・・誤り訂正符号処理部、１４・・・インターリーブ部、１５・・・誤り訂正復号処理部、１６・・・デインターリーブ部

Claims (13)

1. データを発信する発信局、または前記発信局からの前記データを中継する中継局として動作する複数の通信端末を備えた通信システムにおいて、
   前記通信端末は、
   送信用のデータを分割し、複数の送信データを生成する分割手段と、
   各々の前記送信データを、異なる前記中継局へ送信するデータ送信手段と、
   を備えたことを特徴とする通信システム。
2. 前記通信端末は、
   前記送信データを送信した前段の通信端末から前記送信データを受信した場合に、受信の完了を示す受信完了通知を前記前段の通信端末へ送信する受信完了送信手段と、
   前記送信データを受信した次段の通信端末から前記受信完了通知を受信した場合に、前記次段の通信端末との呼を切断する呼切断手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記分割手段は、送信する他の通信端末のうち回線品質が良い他の通信端末に対して、より多くのデータが送信されるように前記送信データを分割することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信システム。
4. 前記データ送信手段は、次段の通信端末への前記送信データの送信が完了する前に、前記次段の通信端末との回線が切断された場合に、前段の通信端末へ前記送信データを送信することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載の通信システム。
5. 前記送信データには前記発信局の識別情報が付加されており、前記中継局によって転送された前記送信データを受信し、前記識別情報に基づいて前記発信局に課金するサーバをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの項に記載の通信システム。
6. 前記送信データには、前記発信局の位置を示す発信局位置情報が付加されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの項に記載の通信システム。
7. 前記送信データを受信し、前記送信データの受信を前記発信局に通知するための、前記発信局位置情報が付加された受信確認を送信するサーバをさらに備え、
   前記通信端末は、
   他の通信端末に対して、前記他の通信端末の位置を示す中継局位置情報を要求する要求手段と、
   前記受信確認および前記中継局位置情報を受信する受信手段と、
   前記受信確認に付加された前記発信局位置情報および前記中継局位置情報に基づいて、前記受信確認の転送先の通信端末を決定する決定手段と、
   前記決定手段によって決定された前記転送先の通信端末へ前記受信確認を送信する受信確認送信手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
8. データを発信する発信局、または前記発信局からの前記データを中継する中継局として動作する通信端末において、
   送信用のデータを分割し、複数の送信データを生成する分割手段と、
   各々の前記送信データを、異なる前記中継局へ送信するデータ送信手段と、
   を備えたことを特徴とする通信端末。
9. 前記送信データを送信した前段の通信端末から前記送信データを受信した場合に、受信の完了を示す受信完了通知を前記前段の通信端末へ送信する受信完了送信手段と、
   前記送信データを受信した次段の通信端末から前記受信完了通知を受信した場合に、前記次段の通信端末との呼を切断する呼切断手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項８に記載の通信端末。
10. 前記分割手段は、送信する他の通信端末のうち回線品質が良い他の通信端末に対して、より多くのデータが送信されるように前記送信データを分割することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の通信端末。
11. 前記データ送信手段は、前記データ送信手段は、次段の通信端末への前記送信データの送信が完了する前に、前記次段の通信端末との回線が切断された場合に、前段の通信端末へ前記送信データを送信することを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれかの項に記載の通信端末。
12. 前記送信データには、前記発信局の位置を示す発信局位置情報が付加されていることを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれかの項に記載の通信端末。
13. 他の通信端末に対して、前記他の通信端末の位置を示す中継局位置情報を要求する要求手段と、
    前記送信データを受信し、前記送信データの受信を前記発信局に通知するための、前記発信局位置情報が付加された受信確認を送信したサーバから前記受信確認を受信すると共に、前記他の通信端末から前記中継局位置情報を受信する受信手段と、
    前記受信確認に付加された前記発信局位置情報および前記中継局位置情報に基づいて、前記受信確認の転送先の通信端末を決定する決定手段と、
    前記決定手段によって決定された前記転送先の通信端末へ前記受信確認を送信する受信確認送信手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の通信端末。

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