JP2009159409A - 無線通信システム、移動局および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 容易に導出可能な情報のみを用いて、移動局と基地局との中継に適した中継局を効率よく選択することを目的とする。
【解決手段】 本発明による無線通信システム１００では、移動局は、自体の通信範囲内にある１または複数の中継局の識別子を取得する識別子取得部２３０と、中継局の識別子を含む中継局情報を基地局に送信して中継局の選択要求を行う情報送信部３２３と、を備え、基地局１２０は、中継局情報を受信する情報受信部２６０と、中継局情報の識別子が示す中継局であり、かつ自体と通信を行っていない中継局のうち、移動局が自体と通信するために経由すべき１の中継局を選択する中継局選択部２４６と、選択された１の中継局を移動局に送信する結果送信部と、を備え、移動局は、基地局が選択した中継局を経由して基地局と通信を行うことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、中継局を中継して基地局と無線通信を行うことが可能な無線通信システム、移動局および無線通信方法に関する。

無線通信可能な携帯型の移動局も普及し、そのような移動局による無線通信をサポートするインフラストラクチャーも整備されてきた。無線ネットワークに関する標準的な規格の一例として米国電子技術者協会IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11、HiperLAN/2、IEEE802.15.3、Bluetoothなどが挙げられる。上記IEEE802.11規格には、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、IEEE802.11a規格、IEEE802.11b規格などの各種無線通信プロトコルが存在する。

従来から知られているこのような無線通信プロトコルでは、任意の移動局から他の移動局またはインターネット等の通信網に接続する場合、基地局をコーディネータとして介す必要がある。

また、近年では、基地局を介さずとも移動局同士で直接通信を行う技術や、基地局との通信に他の移動局を中継局として利用する技術が開示されている。例えば、特許文献１では、複数の移動局が中継局としても機能し、任意の通信端末から発信された情報がかかる中継局を経由して順次他の移動局に転送される技術が示されている。
特許第３８９４４３２号

上述した移動局を中継局として利用可能な技術では、他の移動局による中継を必要とする場合に、移動局自体が他の移動局に対して直接通信許可を求める手順がとられていた。しかし、このような他の移動局の選定は無作為に行われるため却って移動局と基地局との通信距離が長くなってしまい、通信品質の劣化や伝送遅延を招くと共に、他の移動局が当該移動局と基地局との通信に占有されてしまい、中継局資源を無駄に費やす結果をもたらしていた。

本発明は、このような問題に鑑み、容易に導出可能な情報のみを用いて、移動局と基地局との中継に適した中継局を効率よく選択することが可能な無線通信システム、移動局および無線通信方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる無線通信システムの代表的な構成は、基地局と、基地局と無線通信可能な移動局と、基地局および移動局と無線通信可能であり基地局と移動局とを無線中継可能な中継局とからなる無線通信システムであって、移動局は、自体の通信範囲内にある１または複数の中継局の識別子を取得する識別子取得部と、中継局の識別子を含む中継局情報を基地局に送信して中継局の選択要求を行う情報送信部と、を備え、基地局は、中継局情報を受信する情報受信部と、中継局情報の識別子が示す中継局であり、かつ自体と通信を行っていない中継局のうち、移動局が自体と通信するために経由すべき１の中継局を選択する中継局選択部と、選択された１の中継局を移動局に送信する結果送信部と、を備え、移動局は、基地局が選択した中継局を経由して基地局と通信を行うことを特徴とする。

本発明の無線通信システムでは、移動局と基地局との通信手段として、中継局を介すという選択肢が追加されるので、移動局の通信可能な範囲が拡大する。また、上述した構成により、移動局で収集可能な情報を用いて、基地局が、移動局と基地局との中継に適した中継局を効率よく選択することができる。このように中継に適した中継局を通信経路とすることで、中継局の利用効率を高め、中継局資源の浪費を防止することができる。

情報送信部は、基地局との直接通信における電界強度が所定値以下になったことを契機に動作してもよい。

本発明では、移動局と基地局とが既に直接通信している状況を想定している。基地局との電界強度が所定値以下、即ち、通信の維持が困難になることが予想された時点で中継局を選択させ、処理負荷を最小限に抑えつつ通信の安定性維持を図ることが可能となる。

移動局は、中継局の識別子の取得時における電波の電界強度の強い順を、中継局の識別子に関連付けて中継局情報に含める電界強度設定部をさらに備え、中継局選択部は、自体と通信を行っていない中継局のうち、電界強度が最も強い中継局を選択してもよい。

本発明では、移動局と通信可能かつ基地局との通信が為されていない中継局から、移動局との電界強度が最も強い中継局が選定される。移動局は、中継局の識別子の取得と同時に電界強度を取得することができるので、迅速な情報収集が可能となり、早期に中継局を含む通信経路を確立することができる。

基地局は、自体と通信を行っていない中継局の電界強度を導出する電界強度導出部をさらに備え、中継局選択部は、導出された電界強度が最も強い中継局を選択してもよい。

本発明では、移動局と通信可能かつ基地局との通信が為されていない中継局から、基地局との電界強度が最も強い中継局が選定される。ここでは、処理能力の高い基地局が電界強度を導出するため、移動局は通信可能範囲にある中継局を特定するだけで済み、迅速な情報収集が可能となる。従って、早期に中継局を含む通信経路を確立することができる。

移動局は、中継局との距離を、中継局の識別子に関連付けて中継局情報に含める距離設定部をさらに備え、基地局は、自体と通信を行っていない中継局との距離を導出する距離導出部をさらに備え、中継局選択部は、移動局と中継局との距離および中継局と自体との距離との和が最短となる中継局を選択してもよい。

本発明では、移動局と通信可能かつ基地局との通信が為されていない中継局から、実際の通信経路距離が短い中継局が選定される。かかる構成により通信経路距離が短い、即ち、通信品質の劣化や伝送遅延を最小限に抑えることが可能な中継局が選択可能となり、通信の安定性の維持を図ることができる。

距離設定部および距離導出部は、電波の伝搬遅延に基づいて距離を導出してもよい。基地局、移動局、中継局同士が時間の同期を図っている場合、またはそれぞれが正確な絶対時間を有している場合、電波の送信から受信までの伝搬遅延に基づいてその伝搬距離を導出することができる。こうして、中継局を介した基地局から移動局への実際の通信経路距離を導出することが可能となる。

距離設定部および距離導出部は、ＧＰＳによる絶対位置に基づいて距離を導出してもよい。基地局が自体の絶対位置を把握し、移動局および中継局がＧＰＳ（Global Positioning System）によって絶対値を特定できる場合、その絶対位置間の距離を導出することができる。こうして、中継局を介した基地局から移動局への実際の通信経路距離を導出することが可能となる。

基地局は、移動局からの次回の選択要求のため、電界強度導出部または距離導出部の導出結果を保持する結果保持部をさらに備えてもよい。

中継局が移動を伴わない場合、電界強度導出部または距離導出部による導出結果、即ち、基地局と中継局との電界強度または距離は、同移動局からの次回の選択要求、または他の移動局からの選択要求に再利用できる。かかる結果保持部の構成により、次回の選択要求の際に保持された導出結果を適宜用いることができ、処理時間および消費電力の大幅な削減を図ることが可能となる。

上記課題を解決するために、本発明の移動局の構成は、基地局と、基地局と無線通信可能であり基地局と自体とを無線中継可能な中継局と、無線通信可能な移動局であって、自体の通信範囲内にある１または複数の中継局のうち基地局と通信を行っていない中継局からの電波の電界強度を測定する電界強度測定部と、測定された電界強度が最も強い中継局を、基地局と通信するために経由すべき１の中継局として決定する中継局決定部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の移動局の他の構成は、基地局と、基地局と無線通信可能であり基地局と自体とを無線中継可能な中継局と、無線通信可能な移動局であって、自体の通信範囲内にある１または複数の中継局のうち基地局と通信を行っていない中継局との距離を測定する距離測定部と、中継局と基地局との距離を中継局から取得する距離取得部と、自体と中継局との距離および中継局と基地局との距離との和が最短となる中継局を、基地局と通信するために経由すべき１の中継局として決定する中継局決定部と、を備えることを特徴とする。

上述した無線通信システムにおいて基地局に実行させていた中継局の選択を本発明では移動局自体が実行する。従って、中継局を特定するための識別子等中継局情報を生成する必要がなくなり、より早期に中継局を含む通信経路を確立することができる。また、移動局が単独で中継局を選択することが可能となるため、基地局との通信が困難な状況下においてもスムーズな通信経路の確立が可能となる。このような簡易な構成により中継に適した中継局を通信経路とすることで、中継局の利用効率を高め、中継局資源の浪費を回避することができる。

移動局は、他の移動局と基地局とを中継する機能を有してもよい。かかる構成により当該移動局も中継局として機能することができ、互いに中継局資源として機能し合う総合的なネットワークを形成することが可能となる。

上記課題を解決するために、本発明の無線通信方法の構成は、基地局と、基地局と無線通信可能な移動局と、基地局および移動局と無線通信可能であり基地局と移動局とを無線中継可能な中継局とを用いて無線通信を行う無線通信方法であって、移動局は、自体の通信範囲内にある１または複数の中継局の識別子を取得し、中継局の識別子を含む中継局情報を基地局に送信して中継局の選択要求を行い、基地局は、中継局情報を受信し、中継局情報の識別子が示す中継局であり、かつ自体と通信を行っていない中継局のうち、移動局が自体と通信するために経由すべき１の中継局を選択し、選択された１の中継局を移動局に送信し、移動局は、基地局が選択した中継局を経由して基地局と通信を行うことを特徴とする。

上述した、無線通信システムの技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該無線通信方法にも適用可能である。

以上説明したように本発明によれば、容易に導出可能な情報のみを用いて、移動局と基地局との中継に適した中継局を効率よく選択することが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

以下の本実施形態では、理解を容易にするため、まず、無線通信システム全体の構成を説明し、その後各構成要素の機能および動作について詳述する。ここでは、移動局や中継局としてＰＨＳ端末１１０を挙げているが、かかる場合に限らず、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ等様々な電子機器を移動局として用いることもできる。

（第１の実施形態：無線通信システム１００）
図１は、無線通信システム１００全体の構成を示した説明図である。かかる無線通信システム１００は、ＰＨＳ端末１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ）と、基地局１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）と、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）やインターネット等の通信網１３０と、接続設定サーバ１４０とを含んで構成される。本実施形態におけるＰＨＳ端末１１０は基地局１２０との通信が可能であると共に他のＰＨＳ端末１１０と基地局１２０とを中継することも可能である。

上記無線通信システム１００において、ユーザが自身のＰＨＳ端末１１０Ａから通信回線の接続を行う場合、ＰＨＳ端末１１０Ａは、通信可能範囲１５０内にある基地局１２０Ａに無線接続要求を行う。無線接続要求を受信した基地局１２０Ａは、通信網１３０を介して接続設定サーバ１４０に通信相手との通信接続を要求し、接続設定サーバ１４０は、通信相手の無線通信範囲内にある例えば基地局１２０Ｂを選択して基地局１２０Ａと基地局１２０Ｂとの通信経路を設定する。

このように、ＰＨＳ端末１１０Ａは、基地局１２０Ａの通信可能範囲内にあり基地局１２０Ａと直接通信を行うことができる。しかし、何らかの原因によりＰＨＳ端末１１０Ａと基地局１２０Ａとの間の通信品質が劣化すると、通信の継続が困難になる場合がある。本実施形態ではそのような事態に陥った場合においても、他のＰＨＳ端末１１０を経由して基地局１２０Ａとの通信を継続することが可能である。

図２は、無線通信システム１００を用いた無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートである。本実施形態における無線通信システム１００の基本的な動作を説明すると、ＰＨＳ端末１１０Ａは、直接通信している基地局１２０Ａの電波の電界強度を常に監視しており（Ｓ１７０）、その電界強度と所定の閾値とを比較する（Ｓ１７２）。かかる電界強度が閾値以下になると、基地局１２０Ａとの通信を維持するため中継局として経由可能な他のＰＨＳ端末１１０を探し始める（Ｓ１７４）。

ＰＨＳ端末１１０Ａと基地局１２０Ａとを中継するためには、ＰＨＳ端末１１０Ａや基地局１２０Ａと無線通信が可能でなくてはならない。従って、ＰＨＳ端末１１０Ａは、まず、自体と無線通信可能なＰＨＳ端末１１０を選ぶ（Ｓ１７６）。そうすると、中継局として利用するＰＨＳ端末１１０の候補として、ＰＨＳ端末１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄとが選択され、例えば通信可能範囲１５０以外にあるＰＨＳ端末１１０Ｅはそのリストから除外される。以下では特に断らない限りＰＨＳ端末１１０Ａは移動局、ＰＨＳ端末１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄは中継局として機能する。

本実施形態においては、中継局として利用するＰＨＳ端末１１０の選択を基地局１２０に委託するため、ＰＨＳ端末１１０Ａは、通信可能範囲１５０にあるＰＨＳ端末１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄの識別子を記した中継局情報を基地局１２０Ａに送信し（Ｓ１７８）、基地局１２０Ａは、そのＰＨＳ端末１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄの中から通信の中継に適した１のＰＨＳ端末１１０を選択する。

かかるＰＨＳ端末１１０の選択において、基地局１２０Ａは、中継局資源を考慮し、即ち、既に基地局１２０Ａと通信が実行されているＰＨＳ端末１１０にさらに中継局としての負荷を課さないため、通信中のＰＨＳ端末１１０はその選択候補から除外する（Ｓ１８０）。こうして選択（Ｓ１８２）されたＰＨＳ端末１１０が中継局としてＰＨＳ端末１１０Ａに送信され（Ｓ１８４）、ＰＨＳ端末１１０Ａは、基地局１２０Ａとのさらなる電界強度の低下に応じて、選択されたＰＨＳ端末１１０を介した通信に接続切換を行う（Ｓ１８６）。

本実施形態の無線通信システム１００では、上述したように、ＰＨＳ端末１１０Ａと基地局１２０Ａとの通信手段として他のＰＨＳ端末１１０を介すという選択肢が追加されるので、事実上の通信可能範囲が拡大することとなる。以下、ＰＨＳ端末１１０および基地局１２０の具体的な構成要素を説明する。

（ＰＨＳ端末１１０）
図３は、ＰＨＳ端末１１０のハードウェア構成を示した機能ブロック図であり、図４は、ＰＨＳ端末１１０の外観を示した斜視図である。ＰＨＳ端末１１０は、端末制御部２１０と、端末メモリ２１２と、表示部２１４と、操作部２１６と、音声入力部２１８と、音声出力部２２０と、無線通信部２２２とを含んで構成される。

上記端末制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路によりＰＨＳ端末１１０全体を管理および制御する。また、端末制御部２１０は、端末メモリ２１２のプログラムを用いて、通話機能、メール送受信機能、撮像機能、音楽再生機能、ＴＶ視聴機能も遂行する。

上記端末メモリ２１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成され、端末制御部２１０で処理されるプログラムや音声データ等を記憶する。

上記表示部２１４は、液晶ディスプレイ、ＥＬ(Electro Luminescence)等で構成され、端末メモリ２１２に記憶された、または通信網１３０を介してアプリケーション中継サーバ（図示せず）から提供される、ＷｅｂブラウザやアプリケーションのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示することができる。

上記操作部２１６は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等のスイッチから構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。

上記音声入力部２１８は、マイク等の音声認識手段で構成され、通話時に入力されたユーザの音声をＰＨＳ端末１１０内で処理可能な電気信号に変換する。

上記音声出力部２２０は、スピーカで構成され、ＰＨＳ端末１１０で受信した通話相手の音声信号を音声に変えて出力する。また、着信音や、操作部２１６の操作音、アラーム音等も出力できる。

上記無線通信部２２２は、通信網１３０における基地局１２０との無線通信を行う。かかる無線通信としては、基地局１２０内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれＰＨＳ端末１１０のチャネルに割り当てて通信を行う時分割多重方式等が採用されている。

また、本実施形態において無線通信部２２２は、他のＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との通信を中継する。従って、他のＰＨＳ端末１１０からの中継要求を了承後、他のＰＨＳ端末１１０から受信した情報に、当該ＰＨＳ端末１１０を経由していることを示す情報を付加して基地局１２０に送信することとなる。このようにしてＰＨＳ端末１１０同士が、互いに中継局資源として機能し合う総合的なネットワークを形成する。

また、ＰＨＳ端末１１０が中継局として機能する場合においても、ＰＨＳ端末１１０が基地局１２０との間で複数の通信経路を確保できない場合に、例えば自体の発着呼等の優先度が高い通信が生じ過負荷になることが予想される場合にはその中継機能を停止することもある。この場合、例えば、中継元のＰＨＳ端末１１０がＢＣＨ（Broad Cast Channel）により常に中継局となりうる他のＰＨＳ端末１１０を探し続け、中継先を切り換えることもできる。かかる場合を考慮すると、中継局を用いる通信はリアルタイム性を要さない方が望ましい場合もある。

また、本実施形態において端末制御部２１０は、識別子取得部２３０、情報送信部２３２、電界強度設定部２３４としても機能する。

上記識別子取得部２３０は、自体の通信範囲１５０内にある１または複数の他のＰＨＳ端末１１０の識別子を取得する。かかる識別子の取得は、例えば、他のＰＨＳ端末１１０が定期的に識別子を含む制御電波を送信している場合にそれを受信することで為されてもよいし、当該ＰＨＳ端末１１０Ａから他のＰＨＳ端末１１０に対して識別子の取得要求を行うことで為されてもよい。以下、識別子に限らず、このような他のＰＨＳ端末１１０からの情報を得る場合にその取得方法は限定されず様々な方法を適用することができる。

上記情報送信部２３２は、中継局となり得る他のＰＨＳ端末１１０の識別子を含む中継局情報を基地局１２０Ａに送信してＰＨＳ端末（中継局）の選択要求を行う。ここで、情報送信部２３２は、基地局１２０Ａとの直接通信における電界強度が所定値、例えば２５ｄＢμＶ以下になったことを契機に動作する。本実施形態では、ＰＨＳ端末１１０Ａと基地局１２０Ａとが既に直接通信している状況を想定しており、基地局１２０Ａとの電界強度が所定値以下、即ち、通信の維持が困難になることが予想された時点で中継局としての他のＰＨＳ端末１１０を選択させる。そして、電界強度がさらに低下、例えば２３ｄＢμＶとなったとき、その選択したＰＨＳ端末１１０に中継要求を行う。こうして、処理負荷を最小限に抑えつつ通信の安定性維持を図ることが可能となる。

上記電界強度設定部２３４は、他のＰＨＳ端末１１０（１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ）の識別子の取得時における電波の電界強度の強い順を、他のＰＨＳ端末１１０の識別子に関連付けて中継局情報に含める。このとき後述する基地局１２０Ａの中継局選択部２６４は、自体と通信を行っていないＰＨＳ端末１１０のうち、電界強度が最も強いＰＨＳ端末１１０を選択する。

本実施形態では、当該ＰＨＳ端末１１０Ａと通信可能かつ基地局１２０Ａとの通信が為されていないＰＨＳ端末１１０から、当該ＰＨＳ端末１１０Ａとの電界強度が最も強いＰＨＳ端末１１０が選定される。ＰＨＳ端末１１０Ａは、他のＰＨＳ端末１１０の識別子の取得と同時に電界強度を取得することができるので、迅速な情報収集が可能となり、早期に中継局を含む通信経路を確立することができる。

（基地局１２０）
図５は、基地局１２０のハードウェア構成を示したブロック図である。基地局１２０は、基地局制御部２５０と、基地局メモリ２５２と、基地局無線通信部２５４と、基地局有線通信部２５６とを含んで構成される。

基地局制御部２５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１２０全体を管理および制御する。また、基地局制御部２５０は、基地局メモリ２５２のプログラムを用いて、ＰＨＳ端末１１０の通信網１３０や他のＰＨＳ端末１１０への通信接続を制御する。

基地局メモリ２５２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、基地局制御部２５０で処理されるプログラムや時刻情報等を記憶する。

基地局無線通信部２５４は、ＰＨＳ端末１１０との通信を確立する。また、ＰＨＳ端末１１０の通信品質に応じて、変調方式やコーデックを変更することもできる。

基地局有線通信部２５６は通信網１３０を介して接続設定サーバ１４０やその他の様々なサーバと接続することができる。

また、本実施形態の基地局制御部２５０は、情報受信部２６０、電界強度導出部２６２、中継局選択部２６４、結果送信部２６６、結果保持部２６８としても機能する。

上記情報受信部２６０は、ＰＨＳ端末１１０から送信された中継局情報を受信する。

上記電界強度導出部２６２は、中継局情報にＰＨＳ端末１１０Ａにおける他のＰＨＳ端末１１０の電界強度（または電界強度による優先順位）が示されていない場合、中継局情報に示された識別子により特定可能なＰＨＳ端末１１０（１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ）から、自体と通信を行っていないＰＨＳ端末１１０を抽出して、そのＰＨＳ端末１１０からの電波の電界強度を導出する。中継局選択部２６４は、導出された電界強度が最も強いＰＨＳ端末１１０を中継局として選択する。また、電界強度導出部２６２は、ＰＨＳ端末１１０Ａにおける他のＰＨＳ端末１１０の電界強度と自体における他のＰＨＳ端末１１０の電界強度との和が最大となる中継局を選択することもできる。

ここでは、処理能力が個々のＰＨＳ端末１１０Ａより高い基地局１２０が電界強度を導出するため、ＰＨＳ端末１１０Ａは通信可能範囲にあるＰＨＳ端末１１０を特定するだけで済み、迅速な情報収集が可能となる。従って、早期に中継局を含む通信経路を確立することができる。

上記中継局選択部２６４は、ＰＨＳ端末１１０Ａが自体と通信するために経由すべき１のＰＨＳ端末１１０を選択する。中継局選択部２６４は、少なくとも、ＰＨＳ端末１１０Ａから受信した中継局情報の識別子が示すＰＨＳ端末１１０であり、かつ自体と通信を行っていないＰＨＳ端末１１０を選択する。こうして、ＰＨＳ端末１１０Ａで収集可能な情報を用いて、基地局１２０Ａが、ＰＨＳ端末１１０Ａと基地局１２０Ａとの中継に適した中継局を効率よく選択することができる。このように中継に適した中継局を通信経路とすることで、中継局の利用効率を高め、中継局資源の浪費を防止することができる。

上記結果送信部２６６は、中継局選択部２６４によって選択された１のＰＨＳ端末１１０をＰＨＳ端末１１０Ａに送信する。

上記結果保持部２６８は、移動局としてのＰＨＳ端末１１０からの次回の選択要求のため、電界強度導出部２６２または後述する距離導出部の導出結果を基地局メモリ２５２に保持する。中継局としてのＰＨＳ端末１１０が移動を伴わない場合、電界強度導出部２５２または距離導出部による導出結果、即ち、基地局１２０Ａと他のＰＨＳ端末１１０との電界強度または距離は、同ＰＨＳ端末１１０Ａからの次回の選択要求または他のＰＨＳ端末１１０からの選択要求に再利用できる。かかる結果保持部２６８の構成により、次回の選択要求の際に保持された導出結果を適宜用いることができ、処理時間および消費電力の大幅な削減を図ることが可能となる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、ＰＨＳ端末１１０Ａまたは基地局１２０Ａで、中継局候補であるＰＨＳ端末１１０の電界強度を導出し、中継局を選定していた。本実施形態では、基地局−中継局−移動局（ＰＨＳ端末１１０Ａ）といった実際の通信経路距離を用いて、中継局を選定している。

図６は、ＰＨＳ端末３１０のハードウェア構成を示した機能ブロック図であり、図７は、基地局３２０のハードウェア構成を示したブロック図である。ＰＨＳ端末３１０は、端末制御部２１０と、端末メモリ２１２と、表示部２１４と、操作部２１６と、音声入力部２１８と、音声出力部２２０と、無線通信部２２２とを含んで構成され、端末制御部２１０は、識別子取得部２３０、情報送信部２３２、距離設定部３１２としても機能する。また、基地局３２０は、基地局制御部２５０と、基地局メモリ２５２と、基地局無線通信部２５４と、基地局有線通信部２５６とを含んで構成され、情報受信部２６０、距離導出部３２２、中継局選択部２６４、結果送信部２６６、結果保持部２６８としても機能する。

第１の実施形態において既に説明した構成要素に関しては実質的に機能が同一なので重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する図６の距離設定部３１２と、図７の距離導出部３２２とを主に説明する。

ＰＨＳ端末３１０の距離設定部３１２は、他のＰＨＳ端末１１０との距離を導出し、ＰＨＳ端末１１０の識別子に関連付けて中継局情報に含める。従って、基地局３２０は、中継局情報によりＰＨＳ端末１１０Ａと中継局となり得るＰＨＳ端末１１０との距離を把握することができる。

基地局３２０の距離導出部３２２は、自体と通信を行っていないＰＨＳ端末１１０との距離を導出している。そして、中継局選択部２６４は、距離設定部３１２で導出された移動局としてのＰＨＳ端末３１０と中継局候補のＰＨＳ端末１１０との距離と、距離導出部３５２で導出した中継局候補のＰＨＳ端末１１０と自体との距離とを加算し、その結果が最短となる中継局を選択する。

図８は、かかる距離の計算を説明するための説明図である。移動局としてのＰＨＳ端末３１０と中継局候補のＰＨＳ端末１１０との距離（図８中（１））と、中継局候補のＰＨＳ端末１１０と基地局３２０との距離（図８中（２））との和は、中継局を経由した実際の通信経路距離を示し、その通信経由距離が短いほど、通信品質の劣化や伝送遅延が少なくなり、通信の安定性の維持を図ることができる。

ここで、距離設定部３１２および距離導出部３２２は、電波の伝搬遅延に基づいて距離を導出してもよい。基地局３２０とＰＨＳ端末３１０、１１０とが時間の同期を図っている場合、またはそれぞれが正確な絶対時間を有している場合、電波の送信から受信までの伝搬遅延に基づいてその伝搬距離を導出することができる。こうして、中継局としてのＰＨＳ端末１１０を介した基地局３２０から移動局３１０への実際の通信経路距離を導出することが可能となる。

また、距離設定部３１２および距離導出部３２２は、ＧＰＳによる絶対位置に基づいて距離を導出してもよい。基地局３２０が自体の絶対位置を把握し、ＰＨＳ端末３１０、１１０がＧＰＳによって絶対値を特定できる場合、その絶対位置間の距離を導出することができる。こうして、中継局を介した基地局３２０からＰＨＳ端末３１０への実際の通信経路距離を導出することが可能となる。

（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態においては、移動局側で収集した情報を基に基地局において中継局が選択されていた。本実施形態では、移動局が自己完結的に情報を収集し基地局を介さずに中継局を選定している。

図９は、ＰＨＳ端末４１０のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。ＰＨＳ端末４１０は、端末制御部２１０と、端末メモリ２１２と、表示部２１４と、操作部２１６と、音声入力部２１８と、音声出力部２２０と、無線通信部２２２とを含んで構成され、端末制御部２１０は、電界強度測定部４１２、距離測定部４１４、距離取得部４１６、中継局決定部４１８としても機能する。

第１の実施形態において既に説明した構成要素に関しては実質的に機能が同一なので重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する電界強度測定部４１２と、距離測定部４１４と、距離取得部４１６と、中継局決定部４１８とを主に説明する。

上記電界強度測定部４１２は、ＰＨＳ端末４１０自体の通信範囲内にある１または複数のＰＨＳ端末１１０のうち基地局１２０と通信を行っていないＰＨＳ端末１１０からの電波の電界強度を測定する。ここで、基地局１２０と通信を行っていないＰＨＳ端末１１０の抽出は、通信の有無をＰＨＳ端末１１０に問い合わせることで為されてもよいし、ＰＨＳ端末１１０に、基地局１２０との通信が確立している場合、当該ＰＨＳ端末４１０に電波を送信しない構成を予め設けておくことによって為されてもよい。

上記距離測定部４１４は、中継局の選択を上述した電界強度ではなく距離によって行う場合に、自体の通信範囲内にある１または複数のＰＨＳ端末１１０のうち基地局１２０と通信を行っていないＰＨＳ端末１１０との距離を測定する。

上記距離取得部４１６は、中継局としてのＰＨＳ端末１１０に問い合わせることにより、そのＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との距離を取得する。

上記中継局決定部４１８は、電界強度測定部４１２により測定された電界強度が最も強いＰＨＳ端末１１０、または、自体とＰＨＳ端末１１０との距離およびＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との距離との和が最短となるＰＨＳ端末１１０を、基地局１２０と通信するために経由すべき１の中継局として決定する。

本実施形態では、移動局としてのＰＨＳ端末４１０自体が中継局の選択を実行する。従って、中継局を特定するための中継局情報を生成する必要がなくなり、より早期に中継局を含む通信経路を確立することができる。また、ＰＨＳ端末４１０が単独で中継局を選択することが可能となるため、基地局１２０との通信が困難な状況下においてもスムーズな通信経路の確立が可能となる。このような簡易な構成により中継に適した中継局を通信経路とすることで、中継局の利用効率を高め、中継局資源の浪費を回避することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、本明細書の無線通信方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むとしても良い。

本発明は、中継局を中継して基地局と無線通信を行うことが可能な無線通信システム、移動局および無線通信方法に利用可能である。

第１の実施形態における無線通信システム全体の構成を示した説明図である。 第１の実施形態における無線通信システムを用いた無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートである。 第１の実施形態におけるＰＨＳ端末のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。 第１の実施形態におけるＰＨＳ端末の外観を示した斜視図である。 第１の実施形態における基地局のハードウェア構成を示したブロック図である。 第２の実施形態におけるＰＨＳ端末のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。 第２の実施形態における基地局のハードウェア構成を示したブロック図である。 第２の実施形態における距離の計算を説明するための説明図である。 第３の実施形態におけるＰＨＳ端末のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。

符号の説明

１００… 無線通信システム
１１０、３１０、４１０… ＰＨＳ端末
１２０、３２０… 基地局
２３０… 識別子取得部
２３２… 情報送信部
２３４… 電界強度設定部
２６０… 情報受信部
２６２… 電界強度導出部
２６４… 中継局選択部
２６６… 結果送信部
２６８… 結果保持部
３１２… 距離設定部
３１４… 距離導出部
４１２… 電界強度測定部
４１４… 距離測定部
４１６… 距離取得部
４１８… 中継局決定部

Claims (12)

1. 基地局と、該基地局と無線通信可能な移動局と、該基地局および該移動局と無線通信可能であり該基地局と該移動局とを無線中継可能な中継局とからなる無線通信システムであって、
   前記移動局は、
   自体の通信範囲内にある１または複数の中継局の識別子を取得する識別子取得部と、
   前記中継局の識別子を含む中継局情報を前記基地局に送信して中継局の選択要求を行う情報送信部と、
   を備え、
   前記基地局は、
   前記中継局情報を受信する情報受信部と、
   前記中継局情報の識別子が示す中継局であり、かつ自体と通信を行っていない中継局のうち、前記移動局が自体と通信するために経由すべき１の中継局を選択する中継局選択部と、
   前記選択された１の中継局を前記移動局に送信する結果送信部と、
   を備え、
   前記移動局は、前記基地局が選択した中継局を経由して前記基地局と通信を行うことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記情報送信部は、前記基地局との直接通信における電界強度が所定値以下になったことを契機に動作することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記移動局は、前記中継局の識別子の取得時における電波の電界強度の強い順を、前記中継局の識別子に関連付けて中継局情報に含める電界強度設定部をさらに備え、
   前記中継局選択部は、自体と通信を行っていない中継局のうち、前記電界強度が最も強い中継局を選択することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 前記基地局は、自体と通信を行っていない中継局の電界強度を導出する電界強度導出部をさらに備え、
   前記中継局選択部は、前記導出された電界強度が最も強い中継局を選択することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
5. 前記移動局は、前記中継局との距離を、前記中継局の識別子に関連付けて中継局情報に含める距離設定部をさらに備え、
   前記基地局は、自体と通信を行っていない中継局との距離を導出する距離導出部をさらに備え、
   前記中継局選択部は、前記移動局と中継局との距離および前記中継局と自体との距離との和が最短となる中継局を選択することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
6. 前記距離設定部および距離導出部は、電波の伝搬遅延に基づいて距離を導出することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記距離設定部および距離導出部は、ＧＰＳによる絶対位置に基づいて距離を導出することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
8. 前記基地局は、移動局からの次回の選択要求のため、電界強度導出部または距離導出部の導出結果を保持する結果保持部をさらに備えることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の無線通信システム。
9. 基地局と、該基地局と無線通信可能であり該基地局と自体とを無線中継可能な中継局と、無線通信可能な移動局であって、
   自体の通信範囲内にある１または複数の中継局のうち前記基地局と通信を行っていない中継局からの電波の電界強度を測定する電界強度測定部と、
   前記測定された電界強度が最も強い中継局を、前記基地局と通信するために経由すべき１の中継局として決定する中継局決定部と、
   を備えることを特徴とする移動局。
10. 基地局と、該基地局と無線通信可能であり該基地局と自体とを無線中継可能な中継局と、無線通信可能な移動局であって、
    自体の通信範囲内にある１または複数の中継局のうち前記基地局と通信を行っていない中継局との距離を測定する距離測定部と、
    前記中継局と前記基地局との距離を前記中継局から取得する距離取得部と、
    前記自体と中継局との距離および前記中継局と基地局との距離との和が最短となる中継局を、前記基地局と通信するために経由すべき１の中継局として決定する中継局決定部と、
    を備えることを特徴とする移動局。
11. 他の移動局と前記基地局とを中継する機能を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の移動局。
12. 基地局と、該基地局と無線通信可能な移動局と、該基地局および該移動局と無線通信可能であり該基地局と該移動局とを無線中継可能な中継局とを用いて無線通信を行う無線通信方法であって、
    前記移動局は、
    自体の通信範囲内にある１または複数の中継局の識別子を取得し、
    前記中継局の識別子を含む中継局情報を前記基地局に送信して中継局の選択要求を行い、
    前記基地局は、
    前記中継局情報を受信し、
    前記中継局情報の識別子が示す中継局であり、かつ自体と通信を行っていない中継局のうち、前記移動局が自体と通信するために経由すべき１の中継局を選択し、
    前記選択された１の中継局を前記移動局に送信し、
    前記移動局は、
    前記基地局が選択した中継局を経由して前記基地局と通信を行うことを特徴とする無線通信方法。

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