JP3593564B2 - 無線通信端末、無線通信方法、ならびに、プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信端末、無線通信方法、および、情報記録媒体に関する。
【０００２】
特に、見通し内通信に適した周波数帯を用いた無線通信であっても遮蔽物が途中に存在したり電波伝搬路の状況が動的に変化しても中継を行って通信を可能にするのに好適な無線通信端末、無線通信方法、および、これらを実現するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な情報記録媒体に関する。
【０００３】
【従来の技術】
アナログ携帯電話やＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）など、マイクロ波周波数帯や準マイクロ波周波数帯を用いて屋外環境で移動体通信を行う移動無線通信システムが普及しつつある。ミリ波周波数帯を用いたコードレス電話などの無線通信システムも提案され、研究開発が進められている。
【０００４】
特にミリ波周波数帯、マイクロ波周波数帯、もしくは、準マイクロ波周波数帯、たとえば、２ＧＨｚ帯を用いた移動体間、静止体−移動体間の無線通信では、移動体の位置が動的に変動することにより、二者間の伝搬路の状況が大きく変化することが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような周波数帯における通信では、通信相手が遮蔽物に隠されると、遮蔽による減衰を受ける。また、二者間の距離が離れた場合にも、距離による減衰が生じやすい。このような減衰は、特に、見通し内（Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ；ＬｏＳ）通信に向いた周波数帯の場合に顕著である。
【０００６】
したがって、このような減衰のために、伝送品質が劣化したり、通信自体が不可能になってしまうという問題が発生していた。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、見通し内通信に適した周波数帯を用いた無線通信であっても遮蔽物が途中に存在したり電波伝搬路の状況が動的に変化しても中継を行って通信を可能にするのに好適な無線通信端末、無線通信方法、および、これらを実現するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な情報記録媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。
【０００９】
本発明は、以下の無線通信端末を基本技術とする。
【００１０】
すなわち、無線通信端末は、未定モードと上位局モードと下位局モードとを含む動作モードで動作する無線通信端末であって、初期検出部と、下位局モード設定部と、上位局モード設定部と、下位端末登録部と、上位局維持検出部と、下位局維持検出部と、未定モード設定部と、送信部と、受信部と、を備えるように構成する。
【００１１】
ここで、初期検出部は、動作モードが未定モードに設定されている場合、上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００１２】
一方、下位局モード設定部は、初期検出部により上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能である旨検出された場合、動作モードを下位局モードに設定し、当該他の無線通信端末を上位端末として登録し、当該上位端末に自身が従属する旨の従属情報を送信する。
【００１３】
さらに、上位局モード設定部は、初期検出部により上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、動作モードを上位局モードに設定する。
【００１４】
そして、下位端末登録部は、動作モードが上位局モードに設定され、下位局モードで動作する他の無線通信端末から当該他の無線通信端末が自身に従属する旨の従属情報を受信した場合、当該他の無線通信端末を下位端末として登録する。
【００１５】
一方、上位局維持検出部は、動作モードが上位局モードに設定されている場合、下位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００１６】
さらに、下位局維持検出部は、動作モードが下位局モードに設定されている場合、上位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００１７】
そして、未定モード設定部は、上位局維持検出部により下位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、もしくは、下位局維持検出部により上位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、もしくは、動作モードが上位局モードに設定され下位端末としていずれの無線通信端末も登録されていない場合、動作モードを未定モードに設定する。
【００１８】
一方、送信部は、他の無線通信端末にメッセージを送信する。
【００１９】
そして、受信部は、他の無線通信端末からメッセージを受信する。
【００２０】
また、本発明の無線通信端末において、上位局維持検出部により下位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能である旨が検出されてから、動作モードが上位局モードを維持した時間が所定の時間を超えるまで、上位局維持検出部は検出を行わないように構成することができる。
【００２１】
また、本発明の無線通信端末において、下位局維持検出部により上位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能である旨が検出されてから、動作モードが下位局モードを維持した時間が所定の時間を超えるまで、下位局維持検出部は検出を行わないように構成することができる。
【００２２】
また、本発明の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）は、当該発信元端末から他の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）へデータ情報を転送する場合、以下のように構成することができる。
【００２３】
すなわち、送信部は、当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該データ情報を指定するデータ情報メッセージと、を送信する。
【００２４】
そして、受信部が当該宛先端末から当該データ情報を受信した旨の確認メッセージを受信できなかった場合であって、当該宛先端末以外の無線通信端末（以下「中継端末」という。）から当該宛先端末への伝送を中継する旨の中継申出メッセージを受信した場合、送信部は、当該中継端末へ当該宛先端末宛の当該データ情報を指定するデータ情報メッセージを送信する。
【００２５】
また、本発明の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）は、以下のように構成することができる。
【００２６】
すなわち、受信部が他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージと、を受信した場合、送信部は、当該発信元端末へ、当該データ情報を受信した旨の確認メッセージを送信する。
【００２７】
また、本発明の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）は、以下のように構成することができる。
【００２８】
すなわち、受信部が他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から当該宛先端末を指定する宛先メッセージを受信し、当該発信元端末から当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを受信しなかった場合、送信部は、当該発信元端末へ、当該データ情報を受信しなかった旨の未確認メッセージを送信する。
【００２９】
また、本発明の無線通信端末（以下「中継端末」という。）は、動作モードが上位局モードに設定されている場合、以下のように構成することができる。
【００３０】
すなわち、受信部が他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から下位局として登録されている無線通信端末（以下「宛先端末」という。）を指定する宛先メッセージを受信した場合、送信部は、当該発信元端末へ、当該宛先端末への伝送を中継する旨の中継申出メッセージを送信する。
【００３１】
さらに、受信部が当該発信元端末から当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを受信した場合、送信部は、当該宛先端末へ、当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該データ情報を指定するデータ情報メッセージと、を送信する。
【００３２】
また、本発明の無線通信端末（以下「中継端末」という。）は、動作モードが上位局モードに設定されている場合、以下のように構成することができる。
【００３３】
すなわち、受信部が下位局として登録されている無線通信端末（以下「副中継端末」という。）から他の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）を指定する問合せメッセージを受信した場合、当該宛先端末も下位局として登録されていれば、送信部は、当該副中継端末へ、中継了承メッセージを送信する。
【００３４】
さらに、受信部が当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを当該副中継端末から受信した場合、送信部は、当該宛先端末へ、当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該データ情報を指定するデータ情報メッセージと、を送信する。
【００３５】
また、本発明の無線通信端末（以下「副中継端末」という。）は、動作モードが下位局モードに設定されている場合、以下のように構成することができる。
【００３６】
すなわち、受信部が、他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から他の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）を指定する宛先メッセージを受信した場合、送信部は、上位端末として登録されている無線通信端末（以下「中継端末」という。）へ、当該宛先端末を指定する問合せメッセージを、送信する。
【００３７】
さらに、受信部が当該中継端末から中継了承メッセージを受信した場合、送信部は、当該発信元端末へ、当該宛先端末への伝送を中継する旨の中継申出メッセージを送信する。
【００３８】
さらに、受信部が当該発信元端末から当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを受信した場合、送信部は、当該中継端末へ、当該宛先端末宛の当該データ情報を指定するデータ情報メッセージを送信する。
【００３９】
また、本発明の無線通信端末は、送信部と受信部による伝送において、データ情報メッセージと、それ以外のメッセージと、は時分割されて伝送されるように構成することができる。
【００４０】
ここで、本発明の無線通信端末は、上記の基本とされる無線通信端末において、当該中継申出メッセージは、受信部により当該宛先メッセージが受信された際の受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）を指定するように構成することができる。
【００４１】
また、本発明の無線通信端末は、上記の基本とされる無線通信端末において、送信部は、当該中継端末へ当該宛先端末宛の当該データ情報を指定するデータ情報メッセージを、当該中継申出メッセージに指定された受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）に対応する送信パラメータ（送信電力のパラメータ、送信に用いる周波数チャネルのパラメータ、変調方式のパラメータ、ビーム形状のパラメータを含む。）を用いて送信するように構成することができる。
【００４２】
本発明の他の観点に係る無線通信端末は、他の無線通信端末への通信の中継が可能な無線通信端末（以下「自身」という。）であって、入力部と、送信部と、受信部と、出力部と、を備え、以下のように構成する。
（ａ）入力部は、宛先端末と、当該宛先端末宛のデータ情報との入力を受け付ける。
（ｂ）送信部は、入力部により入力を受け付けられた宛先端末と、これを宛先端末とするデータ情報と、を指定する宛先データ情報メッセージを、所定の送信パラメータ（送信電力のパラメータ、送信に用いる周波数チャネルのパラメータ、変調方式のパラメータ、ビーム形状のパラメータを含む。）を用いて送信する。
（ｃ）受信部により「自身を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、出力部は、当該データ情報を出力する。
（ｄ）受信部により「自身が通信の中継が可能な他の無線通信端末（以下「中継可能端末」という。）を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、「当該宛先データ情報メッセージが受信された際の受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該宛先データ情報メッセージの発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）を指定する中継申出メッセージ」を送信する。
（ｅ）受信部により中継申出メッセージが受信された場合、送信部は、当該中継申出メッセージの発信元の端末に、当該宛先データ情報メッセージを、当該中継申出メッセージに指定された受信状況パラメータに対応付けられた送信パラメータを用いて送信する。
（ｆ）受信部により「『送信部により以前に送信された中継申出メッセージの対象となった中継可能端末』を宛先端末とするデータ情報を指定する宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、送信部は、当該中継可能端末へ、当該宛先データ情報メッセージを送信する。
【００４３】
また、本発明の無線通信装置において、送信部が所定の送信パラメータを用いて当該宛先データ情報メッセージを送信する場合、当該宛先データ情報メッセージのうち、当該データ情報を指定する部分を送信する送信電力は、当該宛先端末を指定する部分を送信する送信電力よりも低いように構成することができる。
【００４４】
本発明の無線通信方法は、以下の無線通信方法を基本技術とする。
【００４５】
すなわち、未定モードと上位局モードと下位局モードとを含む動作モードを用いる無線通信方法であって、初期検出工程と、下位局モード設定工程と、上位局モード設定工程と、下位端末登録工程と、上位局維持検出工程と、下位局維持検出工程と、未定モード設定工程と、を備えるように構成する。
【００４６】
ここで、初期検出工程では、動作モードが未定モードに設定されている場合、上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００４７】
一方、下位局モード設定工程では、初期検出工程にて上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能である旨検出された場合、動作モードを下位局モードに設定し、当該他の無線通信端末を上位端末として登録し、当該上位端末に自身が従属する旨の従属情報を送信する。
【００４８】
さらに、上位局モード設定工程では、初期検出工程にて上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、動作モードを上位局モードに設定する。
【００４９】
そして、下位端末登録工程では、動作モードが上位局モードに設定され、下位局モードで動作する他の無線通信端末から当該他の無線通信端末が自身に従属する旨の従属情報を受信した場合、当該他の無線通信端末を下位端末として登録する。
【００５０】
一方、上位局維持検出工程では、動作モードが上位局モードに設定されている場合、下位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００５１】
さらに、下位局維持検出工程では、動作モードが下位局モードに設定されている場合、上位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００５２】
そして、未定モード設定工程では、上位局維持検出工程にて下位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、もしくは、下位局維持検出工程にて上位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、もしくは、動作モードが上位局モードに設定され下位端末としていずれの無線通信端末も登録されていない場合、動作モードを未定モードに設定する。
【００５３】
また、本発明の無線通信方法において、上位局維持検出工程にて下位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能である旨が検出されてから、動作モードが上位局モードを維持した時間が所定の時間を超えた場合、上位局維持検出工程による検出を再度行うように構成することができる。
【００５４】
また、本発明の無線通信方法において、下位局維持検出工程にて上位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能である旨が検出されてから、動作モードが下位局モードを維持した時間が所定の時間を超えた場合、下位局維持検出工程による検出を再度行うように構成することができる。
【００５５】
また、本発明の無線通信方法は、当該方法を実施する無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から他の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）へデータ情報を転送する場合、以下の工程をさらに備えるように構成することができる。
【００５６】
（１）当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該データ情報を指定するデータ情報メッセージと、を送信する工程。
【００５７】
（２）当該宛先端末から当該データ情報を受信した旨の確認メッセージを受信できなかった場合であって、当該宛先端末以外の無線通信端末（以下「中継端末」という。）から当該宛先端末への伝送を中継する旨の中継申出メッセージを受信した場合、当該中継端末へ当該宛先端末宛の当該データ情報を指定するデータ情報メッセージを送信する工程。
【００５８】
また、本発明の無線通信方法は、当該方法を実施する無線通信端末（以下「宛先端末」という。）において、他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージと、を受信した場合、当該発信元端末へ、当該データ情報を受信した旨の確認メッセージを送信する工程をさらに備えるように構成することができる。
【００５９】
また、本発明の無線通信方法は、当該方法を実施する無線通信端末（以下「宛先端末」という。）において、他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から当該宛先端末を指定する宛先メッセージを受信し、当該発信元端末から当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを受信しなかった場合、当該発信元端末へ、当該データ情報を受信しなかった旨の未確認メッセージを送信する工程をさらに備えるように構成することができる。
【００６０】
また、本発明の無線通信方法は、当該方法を実施する無線通信端末（以下「中継端末」という。）において、動作モードが上位局モードに設定されている場合、以下の工程を備えるように構成することができる。
【００６１】
（１）他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から下位局として登録されている無線通信端末（以下「宛先端末」という。）を指定する宛先メッセージを受信した場合、当該発信元端末へ、当該宛先端末への伝送を中継する旨の中継申出メッセージを送信する工程。
【００６２】
（２）さらに、当該発信元端末から当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを受信した場合、当該宛先端末へ、当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該データ情報を指定するデータ情報メッセージと、を送信する工程。
【００６３】
また、本発明の無線通信方法は、当該方法を実施する無線通信端末（以下「中継端末」という。）において、動作モードが上位局モードに設定されている場合、以下の工程を備えるように構成することができる。
【００６４】
（１）下位局として登録されている無線通信端末（以下「副中継端末」という。）から他の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）を指定する問合せメッセージを受信した場合、当該宛先端末も下位局として登録されていれば、当該副中継端末へ、中継了承メッセージを送信する工程。
【００６５】
（２）さらに、当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを当該副中継端末から受信した場合、当該宛先端末へ、当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該データ情報を指定するデータ情報メッセージと、を送信する工程。
【００６６】
また、本発明の無線通信方法は、当該方法を実施する無線通信端末（以下「副中継端末」という。）において、動作モードが下位局モードに設定されている場合、以下の工程を備えるように構成することができる。
【００６７】
（１）他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から他の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）を指定する宛先メッセージを受信した場合、上位端末として登録されている無線通信端末（以下「中継端末」という。）へ、当該宛先端末を指定する問合せメッセージを、送信する工程。
【００６８】
（２）さらに、当該中継端末から中継了承メッセージを受信した場合、当該発信元端末へ、当該宛先端末への伝送を中継する旨の中継申出メッセージを送信する工程。
【００６９】
（３）さらに、当該発信元端末から当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを受信した場合、当該中継端末へ、当該宛先端末宛の当該データ情報を指定するデータ情報メッセージを送信する工程。
【００７０】
また、本発明の無線通信方法において、データ情報メッセージと、それ以外のメッセージと、は時分割されて伝送されるように構成することができる。
【００７１】
本発明の無線通信方法は、上記の基本となる無線通信方法において、当該中継申出メッセージは、当該宛先メッセージが受信された際の受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）を指定するように構成することができる。
【００７２】
また、本発明の無線通信方法は、上記の基本となる無線通信方法において、当該中継端末へ当該宛先端末宛の当該データ情報を指定するデータ情報メッセージを送信する場合、当該中継申出メッセージに指定された受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）に対応する送信パラメータ（送信電力のパラメータ、送信に用いる周波数チャネルのパラメータ、変調方式のパラメータ、ビーム形状のパラメータを含む。）を用いて送信するように構成することができる。
【００７３】
本発明の他の観点に係る無線通信方法は、あらかじめ所定の無線通信端末（以下「自身」という。）が設定され、これ以外の他の無線通信端末への通信の中継が可能な無線通信方法であって、以下の工程を備えるように構成する。
【００７４】
（ａ）宛先端末と、当該宛先端末宛のデータ情報との入力を受け付ける工程。
【００７５】
（ｂ）入力を受け付けられた宛先端末と、これを宛先端末とするデータ情報と、を指定する宛先データ情報メッセージを、所定の送信パラメータ（送信電力のパラメータ、送信に用いる周波数チャネルのパラメータ、変調方式のパラメータ、ビーム形状のパラメータを含む。）を用いて送信する工程。
【００７６】
（ｃ）「自身を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、当該データ情報を出力する工程。
【００７７】
（ｄ）「自身が通信の中継が可能な他の無線通信端末（以下「中継可能端末」という。）を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、「当該宛先データ情報メッセージが受信された際の受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該宛先データ情報メッセージの発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）を指定する中継申出メッセージ」を送信する工程。
【００７８】
（ｅ）中継申出メッセージが受信された場合、当該中継申出メッセージの発信元の端末に、当該宛先データ情報メッセージを、当該中継申出メッセージに指定された受信状況パラメータに対応付けられた送信パラメータを用いて送信する工程。
【００７９】
（ｆ）「『送信部により以前に送信された中継申出メッセージの対象となった中継可能端末』を宛先端末とするデータ情報を指定する宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、当該中継可能端末へ、当該宛先データ情報メッセージを送信する工程。
【００８０】
また、本発明の無線通信方法において、所定の送信パラメータを用いて当該宛先データ情報メッセージを送信する場合、当該宛先データ情報メッセージのうち、当該データ情報を指定する部分を送信する送信電力は、当該宛先端末を指定する部分を送信する送信電力よりも低いように構成することができる。
【００８１】
本発明の他の観点に係るプログラムは、コンピュータを、上記の無線通信装置として機能させるように構成する。
【００８２】
本発明のプログラムを、他の無線通信端末と通信可能なコンピュータに実行させることにより、本発明の無線通信端末、および、無線通信方法を実現することができる。
【００８３】
また、当該コンピュータとは独立して、本発明のプログラムを記録した情報記録媒体を配布、販売することができる。また、本発明のプログラムを、インターネット等のコンピュータ通信網を介して伝送し、配布、販売することができる。
【００８４】
特に、当該コンピュータがＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプログラム可能な電子回路を有する場合には、本発明の情報記録媒体に記録されたプログラムを無線にて当該コンピュータに伝送し、当該コンピュータ内のＤＳＰやＦＰＧＡにこれを実行させて、本発明の無線通信端末とするソフトウェアラジオ形式の手法を利用することができる。
【００８５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【００８６】
（実施形態）
図１は、本発明の無線通信端末の実施形態の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して、本実施形態における無線通信端末の基本技術について説明する。
【００８７】
無線通信端末１０１は、未定モード、上位局モード、下位局モードのいずれかの動作モードで動作する。
【００８８】
無線通信端末１０１の初期検出部１０２は、無線通信端末１０１が未定モードで動作している場合、アンテナ１０３を介して、上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００８９】
さらに、上位局として動作する通信可能な無線通信端末が複数ある場合には、初期検出部１０２は、もっとも伝搬路状況が良好な無線通信端末を上位局とする。
【００９０】
初期検出部１０２により、上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能である旨検出された場合、下位局モード設定部１０４は、動作モードを下位局モードに設定し、当該他の無線通信端末を上位端末として登録し、当該上位端末に自身が従属する旨の従属情報を送信する。
【００９１】
動作モードの設定は、動作モード記憶部１０５に、上位端末の情報は、上位端末記憶部１０６に、それぞれ記憶される。
【００９２】
一方、初期検出部１０２により、上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、上位局モード設定部１０７は、動作モードを上位局モードに設定する。
【００９３】
そして、下位端末登録部１０８は、動作モードが上位局モードに設定され、下位局モードで動作する他の無線通信端末から当該他の無線通信端末が自身に従属する旨の従属情報をアンテナ１０３を介して受信した場合、当該他の無線通信端末を下位端末として登録する。
【００９４】
下位端末の情報は、下位端末記憶部１０９に記憶される。
【００９５】
一方、上位局維持検出部１１０は、動作モードが上位局モードに設定されている場合、下位端末記憶部１０９に記憶されている下位端末との通信が可能であるか否かを動作モードが上位局である間、所定の時間間隔で定期的に検出する。
【００９６】
さらに、下位局維持検出部１１１は、動作モードが下位局モードに設定されている場合、上位端末記憶部１０６に記憶されている上位端末との通信が可能であるか否かを動作モードが下位局である間、所定の時間間隔で定期的に検出する。
【００９７】
そして、未定モード設定部１１２は、以下のいずれかの場合に、動作モードを未定モードに設定する。
【００９８】
（ａ）上位局維持検出部１１０により下位端末との通信が可能でない旨検出された場合。
【００９９】
（ｂ）下位局維持検出部１１１により、上位端末との通信が可能でない旨検出された場合。
【０１００】
（ｃ）動作モードが上位局モードに設定され、下位端末としていずれの無線通信端末も登録されないまま所定の時間が経過した場合。
【０１０１】
一方、送信部１１３は、他の無線通信端末にメッセージを送信する。
【０１０２】
さらに、受信部１１４は、他の無線通信端末からメッセージを受信する。
【０１０３】
なお、本図においては、通常の無線通信端末において用いられるバンドパスフィルタ、変復調器などの図示は省略しているが、通常の公知の技術を用いれば本無線通信端末１０１を実現することができる。
【０１０４】
また、動作モード記憶部１０５、上位端末記憶部１０６、下位端末記憶部１０９は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などにより実現することができる。
【０１０５】
下位局モード設定部１０４、上位局モード設定部１０７、未定モード設定部１１２は、無線通信端末１０１を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ；中央処理ユニット）により実現することができる。
【０１０６】
また、初期検出部１０２、下位端末登録部１０８、上位局維持検出部１１０、下位局維持検出部１１１、送信部１１３、受信部１１４は、上記ＣＰＵと、通常の移動体通信ユニットと、の共働により実現することができる。
【０１０７】
本実施形態では、他の端末との「通信が可能」であるための条件として、単に通信が可能であるのみではなく、搬送波電力対雑音電力比（以下「ＣＮ比」という。）が所定の閾値を上回ることを要件として採用することにより、安定した通信ができるようにする。以下、理解を容易にするため、通信が可能で、かつ、ＣＮ比が所定の閾値を上回ることを単に「通信が可能」ということにする。
【０１０８】
（動作モード遷移処理）
図２は、本実施形態において、無線通信端末１０１の動作モードを遷移させる動作モード遷移処理の制御の流れを示すフローチャートである。以下、本図を参照して説明する。
【０１０９】
無線通信端末１０１は、電源を投入した直後は未定モードに設定されている。まず、上位局モードで動作する他の端末と通信が可能であるか否かを調べる（ステップＳ２０１）。
【０１１０】
上位局モードで動作する他の端末と通信が可能である場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、動作モードを下位局モードに設定する（ステップＳ２０２）。この際に、上位端末を登録し上位端末に従属情報を送信する。そして、所定の時間待機した後（ステップＳ２０３）、上位端末との通信が可能であるか否かを調べ（ステップＳ２０４）、可能である場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３に戻る。可能でない場合（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、動作モードを未定モードに設定する（ステップＳ２０５）。これにより、処理はステップＳ２０１に戻ることになる。
【０１１１】
一方、上位局モードで動作する他の端末と通信が可能でない場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、動作モードを上位局モードに設定する（ステップＳ２０６）。動作モードが上位局モードである間は、他の端末から従属情報を受信するとその端末を下位端末として登録する。
【０１１２】
そして、所定の時間待機した後（ステップＳ２０７）、下位端末として登録されているものがあるか否かを調べ（ステップＳ２０８）、なければ（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、動作モードを未定モードに設定し（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０１に戻る。
【０１１３】
下位端末として登録されているものがあれば（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、それらと通信が可能であるか否かを調べ（ステップＳ２０９）、通信が可能であれば（ステップＳ２０９；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７に戻り、そうでなければ（ステップＳ２０９；Ｎｏ）、動作モードを未定モードに設定し（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０１に戻る。
【０１１４】
なお、ステップＳ２０３およびステップＳ２０７における待機時間は０であってもよい。また、通信可能／不可能の状態検出と状態遷移の契機を割り込みによって処理してもよい。
【０１１５】
（動作モード決定の様子）
図３は、本実施形態の無線通信端末が車両に塔載されて相互に検出を行い、動作モードを決定する様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【０１１６】
図３（ａ）には、検出を行う順に、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの５台の無線通信端末が示されている。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのいずれも初期状態で、動作モードは設定されていない（あるいは、下位モードに設定されている）ものとする。ＡとＢは相互に通信可能であり、ＣとＤとＥは相互に通信可能である。
【０１１７】
ここで、Ａが検出を行うと、Ｂと通信は可能であるが、Ｂは上位局ではないことがわかる。そこで、Ａの動作モードは上位局に設定される。図３（ｂ）には、その様子を示す。
【０１１８】
次にＢが検出を行うと、上位局のＡと通信可能であることがわかる。そこで、Ｂの動作モードは下位局になり、ＢからＡに、その旨が通知される。ＡはＢを下位局として登録し、ＢはＡを上位局として登録する。図３（ｃ）には、その様子を示す。
【０１１９】
さらにＣが検出を行うと、ＤとＥのいずれとも通信可能であるが、いずれも上位局ではないことがわかる。そこで、Ｃの動作モードは上位局に設定される。図３（ｄ）には、その様子を示す。
【０１２０】
ついでＤが検出を行うと、上位局のＣと通信可能であることがわかる。そこで、Ｄの動作モードは下位局になり、ＤからＣに、その旨が通知される。ＣはＤを下位局として登録し、ＤはＣを上位局として登録する。なお、ＤはＥとも通信可能であるがＥは上位局ではないので、これを選択することはない。
【０１２１】
さらに、Ｅが検出を行うと、上位局のＣと通信可能であることがわかる。そこで、Ｅの動作モードは下位局になり、ＥからＣに、その旨が通知される。ＣはＥを下位局として登録し、ＥはＣを上位局として登録する。なお、ＥはＤとも通信可能であるがＤは上位局ではないので、これを選択することはない。図３（ｅ）には、その様子を示す。
【０１２２】
この結果、Ａは下位局としてＢを登録し、Ｃは下位局としてＤとＥを登録することになる。
【０１２３】
このように、１つの上位局に０個以上の下位局が従属することになる。したがって、上位局ごとにグループ分けがされることになる。
【０１２４】
このように、自律的に上位局と下位局の関係が設定される。これらの更新は、各無線通信端末１０１がそれぞれ独立したタイミングで実行することができる。
【０１２５】
なお、本実施形態による自律的なグループ分けでは、上位局とこれに従属する下位局との間の通信は良好であることが保証される。
【０１２６】
また、上位局と他の上位局との間の通信はほとんどの場合は、良好ではない。良好であれば、一方が他方の下位局となるはずだからである。
【０１２７】
また、異なるグループに属する下位局同士の通信は、良好である場合もあるし、不良である場合もある。これは状況によって異なる。
【０１２８】
図４は、無線通信端末１０１が２０個ある場合の上位端末（Ｍａｓｔｅｒ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）とこれに従属する下位端末（Ｓｌａｖｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と、これらから構成される端末群（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｇｒｏｕｐ）との、関係がどのように変化するかを模擬実験した結果を示す説明図である。
【０１２９】
図４には、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に時間が経過し、それにともなって無線通信端末１０１も移動していったときの様子を示している。本図により、端末群が自律的に構成され、しかも、その端末群がかなりの間維持されることがわかる。したがって、後述するようなメッセージ中継手法を採用することにより、効率的なメッセージの伝送が可能になる。
【０１３０】
（スロットの構造）
本実施形態では、送信部１１３および受信部１１４にてやりとりされるメッセージは、時分割されてスロット単位で伝送される。図５は、本実施形態において採用されるスロットの構造を示す模式図である。
【０１３１】
１つのスロット５０１は、制御信号ピリオド５０２とデータ転送ピリオド５０３の２つの時間に分割することができる。
【０１３２】
制御信号ピリオド５０２では、以下のような制御信号が伝送される。
【０１３３】
・宛先メッセージ（Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）。指定される宛先の情報と、当該宛先にデータ情報を伝送したい旨を通知する。
【０１３４】
・確認メッセージ（ＡＣＫ）。指定された宛先もしくはそこへの中継先にデータ情報の伝送がされた旨を通知する。
【０１３５】
・未確認メッセージ（ＮＡＣＫ）。宛先メッセージは到着したが、データ情報の伝送がされなかった旨を通知する。
【０１３６】
・中継申出メッセージ（Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒ）。宛先にデータ情報の伝送の中継をしてもよい旨を通知する。
【０１３７】
・問合せメッセージ（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｒｍ）。下位局から、これが従属する上位局に宛先も従属しているかを聞く。
【０１３８】
・中継了承メッセージ（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｐｌｙ）。下位局へ、これが従属する上位局から宛先も従属している旨を通知する。
【０１３９】
一方、データ転送ピリオド５０３では、データ情報信号が伝送される。データ情報信号により、伝送すべきデータ情報が伝送されるが、宛先情報や中継情報などの情報を付加して伝送してもよい。
【０１４０】
制御信号ピリオド５０２で伝送される情報量は小さく、時間も短いため、制御信号ピリオド５０２での瞬間伝送電力は大きくしてもよい。これにより、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎなどの伝送距離を長くすることができる。
【０１４１】
一方、データ転送ピリオド５０３では、比較的大きな情報量の伝送が行われるため、瞬間伝送電力の最大値にも限界があり、制御信号ピリオド５０２で伝送される信号よりも到達距離が短い。
【０１４２】
以下では、端末群１内で他の無線通信端末に従属する無線通信端末Ｐ（発信元端末）から、端末群２内で無線通信端末Ｓとともに無線通信端末Ｒに従属する無線通信端末Ｑ（宛先端末）へデータ情報を伝送する状況を例にあげて説明する。なお、無線通信端末Ｐが上位端末である場合も以下の説明は同様に適用することができる。
【０１４３】
図６は、無線通信端末Ｐ（発信元端末）から無線通信端末Ｑ（宛先端末）へ直接データ伝送ができた場合のメッセージのやりとりを示す模式図である。
【０１４４】
まず、無線通信端末Ｐは、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎを放送し、ついで、データ情報を直接伝送（Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）する。
【０１４５】
この状況では、無線通信端末Ｑは、直接伝送されたデータ情報を受信することができたため、無線通信端末ＰへＡＣＫを返送する。
【０１４６】
これを受信することにより、無線通信端末Ｐにおける当該データ情報の送出が成功裏に完了する。
【０１４７】
図７は、無線通信端末Ｐ（発信元端末）から無線通信端末Ｑ（宛先端末）へ無線通信端末Ｒ（中継端末）を介してデータ伝送ができた場合のメッセージのやりとりを示す模式図である。
【０１４８】
まず、無線通信端末Ｐは、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎを放送し、ついで、データ情報を直接伝送（Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）する。これは、図６に示す例と同様である。
【０１４９】
無線通信端末ＱがＣａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎは受信できたがデータ情報の受信には失敗した場合、無線通信端末Ｑから無線通信端末ＰへＮＡＣＫが送信される。また、無線通信端末ＱがＣａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎもデータ情報も受信できなかった場合、何も送信されない。
【０１５０】
このような場合、すなわち、無線通信端末Ｐが無線通信端末ＱからＡＣＫを受信できなかった場合、ほかの無線通信端末からのＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒがないかを調べる。
【０１５１】
この例では、無線通信端末Ｒから、「無線通信端末Ｑへの伝送を中継してもよい」旨のＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒが、無線通信端末Ｐへ伝送されている。
【０１５２】
無線通信端末Ｒは、放送によって送られたＣａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎに含まれる宛先（無線通信端末Ｑ）の情報を見た結果、無線通信端末Ｑが自身の下位端末であるから、ここへの中継が可能であると判断して、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒを返したのである。
【０１５３】
そこで、無線通信端末Ｐは、無線通信端末Ｑ宛のデータ情報を無線通信端末Ｒに伝送する。本実施形態では、このデータ情報の伝送には、放送形式ではなく、直接伝送の形式を用いる。
【０１５４】
無線通信端末Ｒは、ＡＣＫを無線通信端末Ｐに返送して、このデータ情報を受信した旨を通知する。これにより、無線通信端末Ｐにおける送出は成功裏に完了する。
【０１５５】
さらに、無線通信端末Ｒは、無線通信端末Ｑに対してＣａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎとデータ情報の直接伝送を行い、無線通信端末Ｑから無線通信端末ＲへＡＣＫが返送されることをもって、中継が成功裏に完了する。
【０１５６】
同時に、無線通信端末Ｑから無線通信端末ＰへＡＣＫ（Ｆｉｎｉｓｈ）が返送されることをもって、伝送全体が成功裏に終わる。
【０１５７】
このように、無線通信端末Ｑから無線通信端末Ｐに対してもＡＣＫが返送される。上述の通り、制御信号ピリオド５０２で伝送される信号は到達距離が長いため、データ情報の伝送ができなくとも、ＡＣＫの返送はできるからである。このようにすれば、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のように、宛先にデータ情報が伝送されたことを発信元が確認することができる。
【０１５８】
本図では、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒは無線通信端末Ｒからのみ返送されているが、無線通信端末Ｐが複数のＲｅａｌｙ Ｏｆｆｅｒを受け取ることもある。その中から最も伝送電力が大きいものを選択して、その相手に対してのみ、データ情報の直接伝送を行って、その相手に中継をさせる。
【０１５９】
図８は、無線通信端末Ｐ（発信元端末）から無線通信端末Ｑ（宛先端末）へ無線通信端末Ｓ（副中継端末）と無線通信端末Ｒ（中継端末）を介してデータ伝送ができた場合のメッセージのやりとりを示す模式図である。
【０１６０】
まず、無線通信端末Ｐは、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎを放送し、ついで、データ情報を直接伝送（Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）する。これは、図６、図７に示す例と同様である。
【０１６１】
無線通信端末ＱがＣａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎは受信できたがデータ情報の受信には失敗した場合、無線通信端末Ｑから無線通信端末ＰへＮＡＣＫが送信される。また、無線通信端末ＱがＣａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎもデータ情報も受信できなかった場合、何も送信されない。
【０１６２】
このような場合、すなわち、無線通信端末Ｐが無線通信端末ＱからＡＣＫを受信できなかった場合、ほかの無線通信端末からのＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒを待つ。
【０１６３】
一方、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎを受信した無線通信端末Ｓは、その上位端末である無線通信端末Ｒへ、「無線通信端末Ｑは無線通信端末Ｒの下位端末か」を問い合わせる（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｒｍ）。
【０１６４】
これに対して、無線通信端末Ｒは、無線通信端末Ｓへ、「無線通信端末Ｑは無線通信端末Ｒの下位端末なので、無線通信端末Ｑへの伝送を中継してもよい」（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｐｌｙ）を返送する。
【０１６５】
そこで、無線通信端末Ｓは、無線通信端末Ｐへ「無線通信端末Ｑへの伝送を中継してもよい」旨のＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒを伝送する。
【０１６６】
すると、無線通信端末Ｐは、無線通信端末Ｑ宛のデータ情報を無線通信端末Ｓに伝送する。
【０１６７】
無線通信端末Ｓは、ＡＣＫを無線通信端末Ｐに返送して、このデータ情報を受信した旨を通知する。これにより、無線通信端末Ｐにおける送出は成功裏に完了する。
【０１６８】
さらに、無線通信端末Ｓは、無線通信端末Ｒに対してデータ情報の直接伝送を行い、無線通信端末Ｒから無線通信端末ＳへＡＣＫが返送されることをもって、この間の中継が成功裏に完了する。
【０１６９】
さらに、無線通信端末Ｒは、無線通信端末Ｑに対してデータ情報の直接伝送を行い、無線通信端末Ｑから無線通信端末ＲへＡＣＫが返送されることをもって、中継が成功裏に完了する。
【０１７０】
同時に、無線通信端末Ｑから無線通信端末ＰへＡＣＫ（Ｆｉｎｉｓｈ）が返送されることをもって、伝送全体が成功裏に終わる。
【０１７１】
同じ端末群内での通信も上記の伝送方式を同様に適用することにより、実現が可能である。
【０１７２】
なお、中継が行われた場合に、発信元が中継された先に存在する宛先からもＡＣＫの返送を待たないような実施形態を採用することもできる。たとえば、図７、図８に示した態様では、最後に無線通信端末ＰがＡＣＫ（Ｆｉｎｉｓｈ）を受信したことをもって無線通信端末Ｑに対するデータ伝送が成功裏に完了したこととするが、そうではなく、無線通信端末Ｐからデータ伝送をいずれかの無線通信端末に行い、その無線通信端末からのＡＣＫを受信した段階でデータ伝送が成功裏に完了したこととする実施形態である。
【０１７３】
このようなデータ伝送は、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）同様、パケットが相手に確実に届く保証はないものの、高速な伝送が可能であるという特徴がある。
【０１７４】
なお、本実施形態においては、データ情報メッセージとそれ以外のメッセージとを時分割して伝送したが、周波数分割や符号分割などにおいても、同様に上記手法を適用することができ、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【０１７５】
図９、図１０は、それぞれ、上記の基本技術に係る実施形態の手法を用いた場合（Ｐｒｏｐｏｓｅｄ）と、従来の手法を用いた場合（Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ）との入力トラヒック（Ｉｎｐｕｔ Ｔｒａｆｆｉｃ）と、通信スループット（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）、通信遅延（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｄｅｌａｙ）の関係を実験により得た結果を示すグラフである。これらの図に示される当該基本技術の特性であるが、従来に比して、通信スループットが向上し、通信遅延が短縮されている。
【０１７６】
さて、本実施形態は、これまでに説明した基本技術に対して、さらに、各無線通信端末が信号を送信する際に、電波伝搬路の状況に応じて信号の送信形態を変更する機能を付加するものである。
【０１７７】
電波伝搬路の状況は、以下のような情報を示すパラメータで表現することができる。
・受信電力
・送信側端末と受信側端末との距離、方向
・周波数チャネルの使用状況
・ユーザによる指定
【０１７８】
また、送信形態は、以下のような情報を示すパラメータで表現することができる。
・送信電力
・送信に使用する周波数チャネル
・変調方式
・ビーム形状
【０１７９】
さて、上記実施形態では、１つの上位局と複数の下位局とがスター状の関係からなる端末群を形成するが、これらの間は、所定の基準よりも良好な電波伝搬路の状況であることが期待できる。
【０１８０】
したがって、端末群と端末群との間の電波伝搬路の状況を的確に把握し、これに応じて送信形態を変更すれば、送信電力消費をできるだけ抑え、かつ、確実な伝送が可能になる。
【０１８１】
具体的には、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎに呼応して各端末がＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒを発する際には、まず、当該Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎを受信する際の電波伝搬路の状況を測定する。そして、この測定結果を表現する受信状況パラメータの情報を、当該Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒに指定して、発信元の端末に応答する。
【０１８２】
発信元の端末では、受信したＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒに指定された受信状況パラメータを取得して、当該受信状況パラメータに対応する送信パラメータを用いてメッセージを送信して当該Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒ発信元に対して中継を依頼する。
【０１８３】
上記実施形態では、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎの伝送は放送を用い、これに伴なうデータ情報の伝送は直接伝送を用いている。したがって、前者の方が後者よりも、送信電力が大きい。そこで、本実施形態では、この直接伝送の際の送信電力をできるだけ低くしておく。
【０１８４】
必要最小限の送信電力で直接伝送が成功すれば、それでよいが、直接伝送が失敗した場合には、発信元端末と中継端末との間の電波伝搬路状況に応じた送信形態を用いて伝送が行われる。たとえば、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒに指定された受信電力に比例して、あるいは、受信電力に応じて階段状に送信電力を変化させたり、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒに指定された方向にビーム形状を変化させたり、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒに指定された「現在使用中の周波数チャネル」以外の周波数チャネルを使用したりすればよい。
【０１８５】
このため、消費電力を低減することができるほか、システム全体の通信容量を向上することができる。
【０１８６】
図１１は、送信電力制御を用いない場合（ａ）と送信電力制御を用いる場合（ｂ）との比較を行う説明図である。図中の円は、電波の届く範囲を示しており、端末Ａが端末Ｂに対してすでに通信を行っており、端末Ｃが端末Ｄに対して通信を試みている状況である。
【０１８７】
図６（ａ）に示すように、送信電力制御を用いない場合は、端末Ａからの電波が端末Ｄにも届いてしまっており、これは端末Ｃからの端末Ｄへの通信に対する干渉波となってしまう。このため、端末Ｃから端末Ｄへの通信は成功しないこととなる。
【０１８８】
一方、図６（ｂ）に示すように、送信電力制御を用いた場合は、端末Ａは必要最小限の送信電力により送信を行うため、端末Ａからの電波は端末Ｄには届かない。このため、端末Ｃから端末Ｄへの通信は成功する。すなわち、システム全体の通信容量が向上したことになる。
【０１８９】
図１２は、通信相手端末の位置に応じてビーム形状を変化させる場合の説明図、図１３は、使用する周波数チャネルを現在の通信チャネルの使用状況に応じて変化させる場合の説明図である。これらにおいても、制御を行わない場合（ａ）と、制御を行う場合（ｂ）とが示されているが、上記の例と同様に、制御を行わなかった場合にくらべて、制御を行う場合の方が、システム全体の通信容量が向上していることがわかる。
【０１９０】
図１４は、本実施形態の以上に説明した通信制御を行う無線通信端末の概要構成を示す模式図である。また、本図に示す無線通信端末は、上記実施形態以外の無線通信端末に、本発明が適用された場合にも該当する。以下、本図を参照して説明する。
【０１９１】
無線通信端末１４０１は、入力部１４０２と、送信部１４０３と、受信部１４０４と、出力部１４０５と、アンテナ１４０６と、方向性結合器１４０７と、を備える。送信部１４０２は、方向性結合器１４０７ならびにアンテナ１４０６を介して各種のメッセージを送信する。受信部１４０４は、アンテナ１４０６ならびに方向性結合器１４０７を介して、各種のメッセージを受信する。
【０１９２】
まず、入力部１４０２は、宛先端末と、当該宛先端末宛のデータ情報との入力を受け付ける。
【０１９３】
すると、送信部１４０３は、入力部１４０２により入力を受け付けられた宛先端末と、これを宛先端末とするデータ情報と、を指定する宛先データ情報メッセージを、所定の送信パラメータ（送信電力のパラメータ、送信に用いる周波数チャネルのパラメータ、変調方式のパラメータ、ビーム形状のパラメータを含む。）を用いて、送信する。
【０１９４】
この所定の送信パラメータによる送信は、上記のように、当該メッセージのうち、
・宛先端末を指定する部分は、放送により送信し、
・データ情報を指定する部分は、必要最小限の送信電力で送信する。
【０１９５】
すなわち、前者に比べて後者の送信電力は低い。ここまでが、送信における第１段階である。
【０１９６】
これで送信が成功しなかった場合であって、受信部１４０４により中継申出メッセージが受信された場合、送信部１４０３は、当該中継申出メッセージの発信元の端末に、当該宛先データ情報メッセージを、当該中継申出メッセージに指定された受信状況パラメータに対応付けられた送信パラメータを用いて送信する。
【０１９７】
これは、上記の実施形態でいえば、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒを受信して、中継を依頼する端末に対して、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒに指定された受信状況パラメータに対応する送信パラメータにより、送信電力、ビーム形状、周波数チャネルなどを調整して、メッセージを送信して中継を依頼する場合に相当する。
【０１９８】
さて、受信を行う場合についてであるが、受信部１４０４により「自身を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、出力部１４０５は、当該データ情報を出力する。
【０１９９】
一方、受信部１４０４により「自身が通信の中継が可能な他の無線通信端末（以下「中継可能端末」という。）を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、「当該宛先データ情報メッセージが受信された際の受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該宛先データ情報メッセージの発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）を指定する中継申出メッセージ」を送信する。
【０２００】
これは、上記の例でいえば、当該無線通信端末１４０１が属する端末群内の他の無線通信端末への通信を検知して、これに対してＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒを返送した場合に該当する。
【０２０１】
この後に、受信部１４０４により「『送信部により以前に送信された中継申出メッセージの対象となった中継可能端末』を宛先端末とするデータ情報を指定する宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、送信部１４０３は、当該中継可能端末へ、当該宛先データ情報メッセージを送信して、中継を行う。
【０２０２】
これは、上記の例でいえば、当該無線通信端末１４０１が上位局であれば直接に当該中継可能端末へ、下位局であれば、その上位局を介して当該中継可能端末へ、メッセージを中継して伝送する場合に該当する。
【０２０３】
このようにして、他の端末への中継が可能な無線通信端末において、通信制御を適宜行うことにより、通信システムの通信容量を向上させることが可能になる。
【０２０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、見通し内通信に適した周波数帯を用いた無線通信であっても遮蔽物が途中に存在したり電波伝搬路の状況が動的に変化しても中継を行って通信を可能にするのに好適な無線通信端末、無線通信方法、および、これらを実現するためのプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線通信端末の実施形態の概要構成を示す模式図である。
【図２】無線通信端末の動作モードを遷移させる動作モード遷移処理の制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】無線通信端末が車両に塔載されて相互に検出を行い、動作モードを決定する様子を示す説明図である。
【図４】端末群が構成される様子の模擬実験の結果を示す説明図である。
【図５】データ情報の伝送に用いるスロットの構造を示す模式図である。
【図６】発信元端末から、これとは異なる端末群に属する宛先端末への伝送が行われる様子を示す説明図である。
【図７】発信元端末から、これとは異なる端末群に属する宛先端末の上位端末である中継端末を介して、宛先端末への伝送が行われる様子を示す説明図である。
【図８】発信元端末から、これとは異なる端末群に属する宛先端末の上位端末である中継端末と、この中継端末の下位端末である副中継局と、を介して、宛先端末への伝送が行われる様子を示す説明図である。
【図９】本実施形態の基本技術の入力トラヒックと通信スループットの関係の実験結果を示すグラフである。
【図１０】本実施形態の基本技術の入力トラヒックと通信遅延の関係の実験結果を示すグラフである。
【図１１】通信電力制御を行うか否かによって無線通信端末間の通信が成功するか否かを示す説明図である。
【図１２】通信ビーム形状制御を行うか否かによって無線通信端末間の通信が成功するか否かを示す説明図である。
【図１３】通信チャネル制御を行うか否かによって無線通信端末間の通信が成功するか否かを示す説明図である。
【図１４】通信制御を行う無線通信端末の概要構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０１ 無線通信端末
１０２ 初期検出部
１０３ アンテナ
１０４ 下位局モード設定部
１０５ 動作モード記憶部
１０６ 上位端末記憶部
１０７ 上位局モード設定部
１０８ 下位端末登録部
１０９ 下位端末記憶部
１１０ 上位局維持検出部
１１１ 下位局維持検出部
１１２ 未定モード設定部
１１３ 送信部
１１４ 受信部
５０１ スロット
５０２ 制御信号ピリオド
５０３ データ転送ピリオド
１４０１ 無線通信端末
１４０２ 入力部
１４０３ 送信部
１４０４ 受信部
１４０５ 出力部
１４０６ アンテナ
１４０７ 方向性結合器
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信端末、無線通信方法、および、情報記録媒体に関する。
【０００２】
特に、見通し内通信に適した周波数帯を用いた無線通信であっても遮蔽物が途中に存在したり電波伝搬路の状況が動的に変化しても中継を行って通信を可能にするのに好適な無線通信端末、無線通信方法、および、これらを実現するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な情報記録媒体に関する。
【０００３】
【従来の技術】
アナログ携帯電話やＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）など、マイクロ波周波数帯や準マイクロ波周波数帯を用いて屋外環境で移動体通信を行う移動無線通信システムが普及しつつある。ミリ波周波数帯を用いたコードレス電話などの無線通信システムも提案され、研究開発が進められている。
【０００４】
特にミリ波周波数帯、マイクロ波周波数帯、もしくは、準マイクロ波周波数帯、たとえば、２ＧＨｚ帯を用いた移動体間、静止体−移動体間の無線通信では、移動体の位置が動的に変動することにより、二者間の伝搬路の状況が大きく変化することが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような周波数帯における通信では、通信相手が遮蔽物に隠されると、遮蔽による減衰を受ける。また、二者間の距離が離れた場合にも、距離による減衰が生じやすい。このような減衰は、特に、見通し内（Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ；ＬｏＳ）通信に向いた周波数帯の場合に顕著である。
【０００６】
したがって、このような減衰のために、伝送品質が劣化したり、通信自体が不可能になってしまうという問題が発生していた。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、見通し内通信に適した周波数帯を用いた無線通信であっても遮蔽物が途中に存在したり電波伝搬路の状況が動的に変化しても中継を行って通信を可能にするのに好適な無線通信端末、無線通信方法、および、これらを実現するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な情報記録媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。
【０００９】
本発明は、以下の無線通信端末を基本技術とする。
【００１０】
すなわち、無線通信端末は、未定モードと上位局モードと下位局モードとを含む動作モードで動作する無線通信端末であって、初期検出部と、下位局モード設定部と、上位局モード設定部と、下位端末登録部と、上位局維持検出部と、下位局維持検出部と、未定モード設定部と、送信部と、受信部と、を備えるように構成する。
【００１１】
ここで、初期検出部は、動作モードが未定モードに設定されている場合、上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００１２】
一方、下位局モード設定部は、初期検出部により上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能である旨検出された場合、動作モードを下位局モードに設定し、当該他の無線通信端末を上位端末として登録し、当該上位端末に自身が従属する旨の従属情報を送信する。
【００１３】
さらに、上位局モード設定部は、初期検出部により上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、動作モードを上位局モードに設定する。
【００１４】
そして、下位端末登録部は、動作モードが上位局モードに設定され、下位局モードで動作する他の無線通信端末から当該他の無線通信端末が自身に従属する旨の従属情報を受信した場合、当該他の無線通信端末を下位端末として登録する。
【００１５】
一方、上位局維持検出部は、動作モードが上位局モードに設定されている場合、下位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００１６】
さらに、下位局維持検出部は、動作モードが下位局モードに設定されている場合、上位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００１７】
そして、未定モード設定部は、上位局維持検出部により下位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、もしくは、下位局維持検出部により上位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、もしくは、動作モードが上位局モードに設定され下位端末としていずれの無線通信端末も登録されていない場合、動作モードを未定モードに設定する。
【００１８】
一方、送信部は、他の無線通信端末にメッセージを送信する。
【００１９】
そして、受信部は、他の無線通信端末からメッセージを受信する。
【００２０】
また、本発明の無線通信端末において、上位局維持検出部により下位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能である旨が検出されてから、動作モードが上位局モードを維持した時間が所定の時間を超えるまで、上位局維持検出部は検出を行わないように構成することができる。
【００２１】
また、本発明の無線通信端末において、下位局維持検出部により上位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能である旨が検出されてから、動作モードが下位局モードを維持した時間が所定の時間を超えるまで、下位局維持検出部は検出を行わないように構成することができる。
【００２２】
また、本発明の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）は、当該発信元端末から他の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）へデータ情報を転送する場合、以下のように構成することができる。
【００２３】
すなわち、送信部は、当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該データ情報を指定するデータ情報メッセージと、を送信する。
【００２４】
そして、受信部が当該宛先端末から当該データ情報を受信した旨の確認メッセージを受信できなかった場合であって、当該宛先端末以外の無線通信端末（以下「中継端末」という。）から当該宛先端末への伝送を中継する旨の中継申出メッセージを受信した場合、送信部は、当該中継端末へ当該宛先端末宛の当該データ情報を指定するデータ情報メッセージを送信する。
【００２５】
また、本発明の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）は、以下のように構成することができる。
【００２６】
すなわち、受信部が他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージと、を受信した場合、送信部は、当該発信元端末へ、当該データ情報を受信した旨の確認メッセージを送信する。
【００２７】
また、本発明の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）は、以下のように構成することができる。
【００２８】
すなわち、受信部が他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から当該宛先端末を指定する宛先メッセージを受信し、当該発信元端末から当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを受信しなかった場合、送信部は、当該発信元端末へ、当該データ情報を受信しなかった旨の未確認メッセージを送信する。
【００２９】
また、本発明の無線通信端末（以下「中継端末」という。）は、動作モードが上位局モードに設定されている場合、以下のように構成することができる。
【００３０】
すなわち、受信部が他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から下位局として登録されている無線通信端末（以下「宛先端末」という。）を指定する宛先メッセージを受信した場合、送信部は、当該発信元端末へ、当該宛先端末への伝送を中継する旨の中継申出メッセージを送信する。
【００３１】
さらに、受信部が当該発信元端末から当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを受信した場合、送信部は、当該宛先端末へ、当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該データ情報を指定するデータ情報メッセージと、を送信する。
【００３２】
また、本発明の無線通信端末（以下「中継端末」という。）は、動作モードが上位局モードに設定されている場合、以下のように構成することができる。
【００３３】
すなわち、受信部が下位局として登録されている無線通信端末（以下「副中継端末」という。）から他の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）を指定する問合せメッセージを受信した場合、当該宛先端末も下位局として登録されていれば、送信部は、当該副中継端末へ、中継了承メッセージを送信する。
【００３４】
さらに、受信部が当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを当該副中継端末から受信した場合、送信部は、当該宛先端末へ、当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該データ情報を指定するデータ情報メッセージと、を送信する。
【００３５】
また、本発明の無線通信端末（以下「副中継端末」という。）は、動作モードが下位局モードに設定されている場合、以下のように構成することができる。
【００３６】
すなわち、受信部が、他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から他の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）を指定する宛先メッセージを受信した場合、送信部は、上位端末として登録されている無線通信端末（以下「中継端末」という。）へ、当該宛先端末を指定する問合せメッセージを、送信する。
【００３７】
さらに、受信部が当該中継端末から中継了承メッセージを受信した場合、送信部は、当該発信元端末へ、当該宛先端末への伝送を中継する旨の中継申出メッセージを送信する。
【００３８】
さらに、受信部が当該発信元端末から当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを受信した場合、送信部は、当該中継端末へ、当該宛先端末宛の当該データ情報を指定するデータ情報メッセージを送信する。
【００３９】
また、本発明の無線通信端末は、送信部と受信部による伝送において、データ情報メッセージと、それ以外のメッセージと、は時分割されて伝送されるように構成することができる。
【００４０】
ここで、本発明の無線通信端末は、上記の基本とされる無線通信端末において、当該中継申出メッセージは、受信部により当該宛先メッセージが受信された際の受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）を指定するように構成することができる。
【００４１】
また、本発明の無線通信端末は、上記の基本とされる無線通信端末において、送信部は、当該中継端末へ当該宛先端末宛の当該データ情報を指定するデータ情報メッセージを、当該中継申出メッセージに指定された受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）に対応する送信パラメータ（送信電力のパラメータ、送信に用いる周波数チャネルのパラメータ、変調方式のパラメータ、ビーム形状のパラメータを含む。）を用いて送信するように構成することができる。
【００４２】
本発明の他の観点に係る無線通信端末は、他の無線通信端末への通信の中継が可能な無線通信端末（以下「自身」という。）であって、入力部と、送信部と、受信部と、出力部と、を備え、以下のように構成する。
（ａ）入力部は、宛先端末と、当該宛先端末宛のデータ情報との入力を受け付ける。
（ｂ）送信部は、入力部により入力を受け付けられた宛先端末と、これを宛先端末とするデータ情報と、を指定する宛先データ情報メッセージを、所定の送信パラメータ（送信電力のパラメータ、送信に用いる周波数チャネルのパラメータ、変調方式のパラメータ、ビーム形状のパラメータを含む。）を用いて送信する。
（ｃ）受信部により「自身を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、出力部は、当該データ情報を出力する。
（ｄ）受信部により「自身が通信の中継が可能な他の無線通信端末（以下「中継可能端末」という。）を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、「当該宛先データ情報メッセージが受信された際の受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該宛先データ情報メッセージの発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）を指定する中継申出メッセージ」を送信する。
（ｅ）受信部により中継申出メッセージが受信された場合、送信部は、当該中継申出メッセージの発信元の端末に、当該宛先データ情報メッセージを、当該中継申出メッセージに指定された受信状況パラメータに対応付けられた送信パラメータを用いて送信する。
（ｆ）受信部により「『送信部により以前に送信された中継申出メッセージの対象となった中継可能端末』を宛先端末とするデータ情報を指定する宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、送信部は、当該中継可能端末へ、当該宛先データ情報メッセージを送信する。
【００４３】
また、本発明の無線通信装置において、送信部が所定の送信パラメータを用いて当該宛先データ情報メッセージを送信する場合、当該宛先データ情報メッセージのうち、当該データ情報を指定する部分を送信する送信電力は、当該宛先端末を指定する部分を送信する送信電力よりも低いように構成することができる。
【００４４】
本発明の無線通信方法は、以下の無線通信方法を基本技術とする。
【００４５】
すなわち、未定モードと上位局モードと下位局モードとを含む動作モードを用いる無線通信方法であって、初期検出工程と、下位局モード設定工程と、上位局モード設定工程と、下位端末登録工程と、上位局維持検出工程と、下位局維持検出工程と、未定モード設定工程と、を備えるように構成する。
【００４６】
ここで、初期検出工程では、動作モードが未定モードに設定されている場合、上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００４７】
一方、下位局モード設定工程では、初期検出工程にて上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能である旨検出された場合、動作モードを下位局モードに設定し、当該他の無線通信端末を上位端末として登録し、当該上位端末に自身が従属する旨の従属情報を送信する。
【００４８】
さらに、上位局モード設定工程では、初期検出工程にて上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、動作モードを上位局モードに設定する。
【００４９】
そして、下位端末登録工程では、動作モードが上位局モードに設定され、下位局モードで動作する他の無線通信端末から当該他の無線通信端末が自身に従属する旨の従属情報を受信した場合、当該他の無線通信端末を下位端末として登録する。
【００５０】
一方、上位局維持検出工程では、動作モードが上位局モードに設定されている場合、下位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００５１】
さらに、下位局維持検出工程では、動作モードが下位局モードに設定されている場合、上位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００５２】
そして、未定モード設定工程では、上位局維持検出工程にて下位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、もしくは、下位局維持検出工程にて上位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、もしくは、動作モードが上位局モードに設定され下位端末としていずれの無線通信端末も登録されていない場合、動作モードを未定モードに設定する。
【００５３】
また、本発明の無線通信方法において、上位局維持検出工程にて下位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能である旨が検出されてから、動作モードが上位局モードを維持した時間が所定の時間を超えた場合、上位局維持検出工程による検出を再度行うように構成することができる。
【００５４】
また、本発明の無線通信方法において、下位局維持検出工程にて上位端末として登録されている他の無線通信端末との通信が可能である旨が検出されてから、動作モードが下位局モードを維持した時間が所定の時間を超えた場合、下位局維持検出工程による検出を再度行うように構成することができる。
【００５５】
また、本発明の無線通信方法は、当該方法を実施する無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から他の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）へデータ情報を転送する場合、以下の工程をさらに備えるように構成することができる。
【００５６】
（１）当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該データ情報を指定するデータ情報メッセージと、を送信する工程。
【００５７】
（２）当該宛先端末から当該データ情報を受信した旨の確認メッセージを受信できなかった場合であって、当該宛先端末以外の無線通信端末（以下「中継端末」という。）から当該宛先端末への伝送を中継する旨の中継申出メッセージを受信した場合、当該中継端末へ当該宛先端末宛の当該データ情報を指定するデータ情報メッセージを送信する工程。
【００５８】
また、本発明の無線通信方法は、当該方法を実施する無線通信端末（以下「宛先端末」という。）において、他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージと、を受信した場合、当該発信元端末へ、当該データ情報を受信した旨の確認メッセージを送信する工程をさらに備えるように構成することができる。
【００５９】
また、本発明の無線通信方法は、当該方法を実施する無線通信端末（以下「宛先端末」という。）において、他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から当該宛先端末を指定する宛先メッセージを受信し、当該発信元端末から当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを受信しなかった場合、当該発信元端末へ、当該データ情報を受信しなかった旨の未確認メッセージを送信する工程をさらに備えるように構成することができる。
【００６０】
また、本発明の無線通信方法は、当該方法を実施する無線通信端末（以下「中継端末」という。）において、動作モードが上位局モードに設定されている場合、以下の工程を備えるように構成することができる。
【００６１】
（１）他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から下位局として登録されている無線通信端末（以下「宛先端末」という。）を指定する宛先メッセージを受信した場合、当該発信元端末へ、当該宛先端末への伝送を中継する旨の中継申出メッセージを送信する工程。
【００６２】
（２）さらに、当該発信元端末から当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを受信した場合、当該宛先端末へ、当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該データ情報を指定するデータ情報メッセージと、を送信する工程。
【００６３】
また、本発明の無線通信方法は、当該方法を実施する無線通信端末（以下「中継端末」という。）において、動作モードが上位局モードに設定されている場合、以下の工程を備えるように構成することができる。
【００６４】
（１）下位局として登録されている無線通信端末（以下「副中継端末」という。）から他の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）を指定する問合せメッセージを受信した場合、当該宛先端末も下位局として登録されていれば、当該副中継端末へ、中継了承メッセージを送信する工程。
【００６５】
（２）さらに、当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを当該副中継端末から受信した場合、当該宛先端末へ、当該宛先端末を指定する宛先メッセージと、当該データ情報を指定するデータ情報メッセージと、を送信する工程。
【００６６】
また、本発明の無線通信方法は、当該方法を実施する無線通信端末（以下「副中継端末」という。）において、動作モードが下位局モードに設定されている場合、以下の工程を備えるように構成することができる。
【００６７】
（１）他の無線通信端末（以下「発信元端末」という。）から他の無線通信端末（以下「宛先端末」という。）を指定する宛先メッセージを受信した場合、上位端末として登録されている無線通信端末（以下「中継端末」という。）へ、当該宛先端末を指定する問合せメッセージを、送信する工程。
【００６８】
（２）さらに、当該中継端末から中継了承メッセージを受信した場合、当該発信元端末へ、当該宛先端末への伝送を中継する旨の中継申出メッセージを送信する工程。
【００６９】
（３）さらに、当該発信元端末から当該宛先端末宛のデータ情報を指定するデータ情報メッセージを受信した場合、当該中継端末へ、当該宛先端末宛の当該データ情報を指定するデータ情報メッセージを送信する工程。
【００７０】
また、本発明の無線通信方法において、データ情報メッセージと、それ以外のメッセージと、は時分割されて伝送されるように構成することができる。
【００７１】
本発明の無線通信方法は、上記の基本となる無線通信方法において、当該中継申出メッセージは、当該宛先メッセージが受信された際の受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）を指定するように構成することができる。
【００７２】
また、本発明の無線通信方法は、上記の基本となる無線通信方法において、当該中継端末へ当該宛先端末宛の当該データ情報を指定するデータ情報メッセージを送信する場合、当該中継申出メッセージに指定された受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）に対応する送信パラメータ（送信電力のパラメータ、送信に用いる周波数チャネルのパラメータ、変調方式のパラメータ、ビーム形状のパラメータを含む。）を用いて送信するように構成することができる。
【００７３】
本発明の他の観点に係る無線通信方法は、あらかじめ所定の無線通信端末（以下「自身」という。）が設定され、これ以外の他の無線通信端末への通信の中継が可能な無線通信方法であって、以下の工程を備えるように構成する。
【００７４】
（ａ）宛先端末と、当該宛先端末宛のデータ情報との入力を受け付ける工程。
【００７５】
（ｂ）入力を受け付けられた宛先端末と、これを宛先端末とするデータ情報と、を指定する宛先データ情報メッセージを、所定の送信パラメータ（送信電力のパラメータ、送信に用いる周波数チャネルのパラメータ、変調方式のパラメータ、ビーム形状のパラメータを含む。）を用いて送信する工程。
【００７６】
（ｃ）「自身を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、当該データ情報を出力する工程。
【００７７】
（ｄ）「自身が通信の中継が可能な他の無線通信端末（以下「中継可能端末」という。）を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、「当該宛先データ情報メッセージが受信された際の受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該宛先データ情報メッセージの発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）を指定する中継申出メッセージ」を送信する工程。
【００７８】
（ｅ）中継申出メッセージが受信された場合、当該中継申出メッセージの発信元の端末に、当該宛先データ情報メッセージを、当該中継申出メッセージに指定された受信状況パラメータに対応付けられた送信パラメータを用いて送信する工程。
【００７９】
（ｆ）「『送信部により以前に送信された中継申出メッセージの対象となった中継可能端末』を宛先端末とするデータ情報を指定する宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、当該中継可能端末へ、当該宛先データ情報メッセージを送信する工程。
【００８０】
また、本発明の無線通信方法において、所定の送信パラメータを用いて当該宛先データ情報メッセージを送信する場合、当該宛先データ情報メッセージのうち、当該データ情報を指定する部分を送信する送信電力は、当該宛先端末を指定する部分を送信する送信電力よりも低いように構成することができる。
【００８１】
本発明の他の観点に係るプログラムは、コンピュータを、上記の無線通信装置として機能させるように構成する。
【００８２】
本発明のプログラムを、他の無線通信端末と通信可能なコンピュータに実行させることにより、本発明の無線通信端末、および、無線通信方法を実現することができる。
【００８３】
また、当該コンピュータとは独立して、本発明のプログラムを記録した情報記録媒体を配布、販売することができる。また、本発明のプログラムを、インターネット等のコンピュータ通信網を介して伝送し、配布、販売することができる。
【００８４】
特に、当該コンピュータがＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプログラム可能な電子回路を有する場合には、本発明の情報記録媒体に記録されたプログラムを無線にて当該コンピュータに伝送し、当該コンピュータ内のＤＳＰやＦＰＧＡにこれを実行させて、本発明の無線通信端末とするソフトウェアラジオ形式の手法を利用することができる。
【００８５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【００８６】
（実施形態）
図１は、本発明の無線通信端末の実施形態の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して、本実施形態における無線通信端末の基本技術について説明する。
【００８７】
無線通信端末１０１は、未定モード、上位局モード、下位局モードのいずれかの動作モードで動作する。
【００８８】
無線通信端末１０１の初期検出部１０２は、無線通信端末１０１が未定モードで動作している場合、アンテナ１０３を介して、上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能であるか否かを検出する。
【００８９】
さらに、上位局として動作する通信可能な無線通信端末が複数ある場合には、初期検出部１０２は、もっとも伝搬路状況が良好な無線通信端末を上位局とする。
【００９０】
初期検出部１０２により、上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能である旨検出された場合、下位局モード設定部１０４は、動作モードを下位局モードに設定し、当該他の無線通信端末を上位端末として登録し、当該上位端末に自身が従属する旨の従属情報を送信する。
【００９１】
動作モードの設定は、動作モード記憶部１０５に、上位端末の情報は、上位端末記憶部１０６に、それぞれ記憶される。
【００９２】
一方、初期検出部１０２により、上位局モードで動作する他の無線通信端末との通信が可能でない旨検出された場合、上位局モード設定部１０７は、動作モードを上位局モードに設定する。
【００９３】
そして、下位端末登録部１０８は、動作モードが上位局モードに設定され、下位局モードで動作する他の無線通信端末から当該他の無線通信端末が自身に従属する旨の従属情報をアンテナ１０３を介して受信した場合、当該他の無線通信端末を下位端末として登録する。
【００９４】
下位端末の情報は、下位端末記憶部１０９に記憶される。
【００９５】
一方、上位局維持検出部１１０は、動作モードが上位局モードに設定されている場合、下位端末記憶部１０９に記憶されている下位端末との通信が可能であるか否かを動作モードが上位局である間、所定の時間間隔で定期的に検出する。
【００９６】
さらに、下位局維持検出部１１１は、動作モードが下位局モードに設定されている場合、上位端末記憶部１０６に記憶されている上位端末との通信が可能であるか否かを動作モードが下位局である間、所定の時間間隔で定期的に検出する。
【００９７】
そして、未定モード設定部１１２は、以下のいずれかの場合に、動作モードを未定モードに設定する。
【００９８】
（ａ）上位局維持検出部１１０により下位端末との通信が可能でない旨検出された場合。
【００９９】
（ｂ）下位局維持検出部１１１により、上位端末との通信が可能でない旨検出された場合。
【０１００】
（ｃ）動作モードが上位局モードに設定され、下位端末としていずれの無線通信端末も登録されないまま所定の時間が経過した場合。
【０１０１】
一方、送信部１１３は、他の無線通信端末にメッセージを送信する。
【０１０２】
さらに、受信部１１４は、他の無線通信端末からメッセージを受信する。
【０１０３】
なお、本図においては、通常の無線通信端末において用いられるバンドパスフィルタ、変復調器などの図示は省略しているが、通常の公知の技術を用いれば本無線通信端末１０１を実現することができる。
【０１０４】
また、動作モード記憶部１０５、上位端末記憶部１０６、下位端末記憶部１０９は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などにより実現することができる。
【０１０５】
下位局モード設定部１０４、上位局モード設定部１０７、未定モード設定部１１２は、無線通信端末１０１を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ；中央処理ユニット）により実現することができる。
【０１０６】
また、初期検出部１０２、下位端末登録部１０８、上位局維持検出部１１０、下位局維持検出部１１１、送信部１１３、受信部１１４は、上記ＣＰＵと、通常の移動体通信ユニットと、の共働により実現することができる。
【０１０７】
本実施形態では、他の端末との「通信が可能」であるための条件として、単に通信が可能であるのみではなく、搬送波電力対雑音電力比（以下「ＣＮ比」という。）が所定の閾値を上回ることを要件として採用することにより、安定した通信ができるようにする。以下、理解を容易にするため、通信が可能で、かつ、ＣＮ比が所定の閾値を上回ることを単に「通信が可能」ということにする。
【０１０８】
（動作モード遷移処理）
図２は、本実施形態において、無線通信端末１０１の動作モードを遷移させる動作モード遷移処理の制御の流れを示すフローチャートである。以下、本図を参照して説明する。
【０１０９】
無線通信端末１０１は、電源を投入した直後は未定モードに設定されている。まず、上位局モードで動作する他の端末と通信が可能であるか否かを調べる（ステップＳ２０１）。
【０１１０】
上位局モードで動作する他の端末と通信が可能である場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、動作モードを下位局モードに設定する（ステップＳ２０２）。この際に、上位端末を登録し上位端末に従属情報を送信する。そして、所定の時間待機した後（ステップＳ２０３）、上位端末との通信が可能であるか否かを調べ（ステップＳ２０４）、可能である場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３に戻る。可能でない場合（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、動作モードを未定モードに設定する（ステップＳ２０５）。これにより、処理はステップＳ２０１に戻ることになる。
【０１１１】
一方、上位局モードで動作する他の端末と通信が可能でない場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、動作モードを上位局モードに設定する（ステップＳ２０６）。動作モードが上位局モードである間は、他の端末から従属情報を受信するとその端末を下位端末として登録する。
【０１１２】
そして、所定の時間待機した後（ステップＳ２０７）、下位端末として登録されているものがあるか否かを調べ（ステップＳ２０８）、なければ（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、動作モードを未定モードに設定し（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０１に戻る。
【０１１３】
下位端末として登録されているものがあれば（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、それらと通信が可能であるか否かを調べ（ステップＳ２０９）、通信が可能であれば（ステップＳ２０９；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７に戻り、そうでなければ（ステップＳ２０９；Ｎｏ）、動作モードを未定モードに設定し（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０１に戻る。
【０１１４】
なお、ステップＳ２０３およびステップＳ２０７における待機時間は０であってもよい。また、通信可能／不可能の状態検出と状態遷移の契機を割り込みによって処理してもよい。
【０１１５】
（動作モード決定の様子）
図３は、本実施形態の無線通信端末が車両に塔載されて相互に検出を行い、動作モードを決定する様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【０１１６】
図３（ａ）には、検出を行う順に、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの５台の無線通信端末が示されている。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのいずれも初期状態で、動作モードは設定されていない（あるいは、下位モードに設定されている）ものとする。ＡとＢは相互に通信可能であり、ＣとＤとＥは相互に通信可能である。
【０１１７】
ここで、Ａが検出を行うと、Ｂと通信は可能であるが、Ｂは上位局ではないことがわかる。そこで、Ａの動作モードは上位局に設定される。図３（ｂ）には、その様子を示す。
【０１１８】
次にＢが検出を行うと、上位局のＡと通信可能であることがわかる。そこで、Ｂの動作モードは下位局になり、ＢからＡに、その旨が通知される。ＡはＢを下位局として登録し、ＢはＡを上位局として登録する。図３（ｃ）には、その様子を示す。
【０１１９】
さらにＣが検出を行うと、ＤとＥのいずれとも通信可能であるが、いずれも上位局ではないことがわかる。そこで、Ｃの動作モードは上位局に設定される。図３（ｄ）には、その様子を示す。
【０１２０】
ついでＤが検出を行うと、上位局のＣと通信可能であることがわかる。そこで、Ｄの動作モードは下位局になり、ＤからＣに、その旨が通知される。ＣはＤを下位局として登録し、ＤはＣを上位局として登録する。なお、ＤはＥとも通信可能であるがＥは上位局ではないので、これを選択することはない。
【０１２１】
さらに、Ｅが検出を行うと、上位局のＣと通信可能であることがわかる。そこで、Ｅの動作モードは下位局になり、ＥからＣに、その旨が通知される。ＣはＥを下位局として登録し、ＥはＣを上位局として登録する。なお、ＥはＤとも通信可能であるがＤは上位局ではないので、これを選択することはない。図３（ｅ）には、その様子を示す。
【０１２２】
この結果、Ａは下位局としてＢを登録し、Ｃは下位局としてＤとＥを登録することになる。
【０１２３】
このように、１つの上位局に０個以上の下位局が従属することになる。したがって、上位局ごとにグループ分けがされることになる。
【０１２４】
このように、自律的に上位局と下位局の関係が設定される。これらの更新は、各無線通信端末１０１がそれぞれ独立したタイミングで実行することができる。
【０１２５】
なお、本実施形態による自律的なグループ分けでは、上位局とこれに従属する下位局との間の通信は良好であることが保証される。
【０１２６】
また、上位局と他の上位局との間の通信はほとんどの場合は、良好ではない。良好であれば、一方が他方の下位局となるはずだからである。
【０１２７】
また、異なるグループに属する下位局同士の通信は、良好である場合もあるし、不良である場合もある。これは状況によって異なる。
【０１２８】
図４は、無線通信端末１０１が２０個ある場合の上位端末（Ｍａｓｔｅｒ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）とこれに従属する下位端末（Ｓｌａｖｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と、これらから構成される端末群（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｇｒｏｕｐ）との、関係がどのように変化するかを模擬実験した結果を示す説明図である。
【０１２９】
図４には、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に時間が経過し、それにともなって無線通信端末１０１も移動していったときの様子を示している。本図により、端末群が自律的に構成され、しかも、その端末群がかなりの間維持されることがわかる。したがって、後述するようなメッセージ中継手法を採用することにより、効率的なメッセージの伝送が可能になる。
【０１３０】
（スロットの構造）
本実施形態では、送信部１１３および受信部１１４にてやりとりされるメッセージは、時分割されてスロット単位で伝送される。図５は、本実施形態において採用されるスロットの構造を示す模式図である。
【０１３１】
１つのスロット５０１は、制御信号ピリオド５０２とデータ転送ピリオド５０３の２つの時間に分割することができる。
【０１３２】
制御信号ピリオド５０２では、以下のような制御信号が伝送される。
【０１３３】
・宛先メッセージ（Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）。指定される宛先の情報と、当該宛先にデータ情報を伝送したい旨を通知する。
【０１３４】
・確認メッセージ（ＡＣＫ）。指定された宛先もしくはそこへの中継先にデータ情報の伝送がされた旨を通知する。
【０１３５】
・未確認メッセージ（ＮＡＣＫ）。宛先メッセージは到着したが、データ情報の伝送がされなかった旨を通知する。
【０１３６】
・中継申出メッセージ（Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒ）。宛先にデータ情報の伝送の中継をしてもよい旨を通知する。
【０１３７】
・問合せメッセージ（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｒｍ）。下位局から、これが従属する上位局に宛先も従属しているかを聞く。
【０１３８】
・中継了承メッセージ（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｐｌｙ）。下位局へ、これが従属する上位局から宛先も従属している旨を通知する。
【０１３９】
一方、データ転送ピリオド５０３では、データ情報信号が伝送される。データ情報信号により、伝送すべきデータ情報が伝送されるが、宛先情報や中継情報などの情報を付加して伝送してもよい。
【０１４０】
制御信号ピリオド５０２で伝送される情報量は小さく、時間も短いため、制御信号ピリオド５０２での瞬間伝送電力は大きくしてもよい。これにより、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎなどの伝送距離を長くすることができる。
【０１４１】
一方、データ転送ピリオド５０３では、比較的大きな情報量の伝送が行われるため、瞬間伝送電力の最大値にも限界があり、制御信号ピリオド５０２で伝送される信号よりも到達距離が短い。
【０１４２】
以下では、端末群１内で他の無線通信端末に従属する無線通信端末Ｐ（発信元端末）から、端末群２内で無線通信端末Ｓとともに無線通信端末Ｒに従属する無線通信端末Ｑ（宛先端末）へデータ情報を伝送する状況を例にあげて説明する。なお、無線通信端末Ｐが上位端末である場合も以下の説明は同様に適用することができる。
【０１４３】
図６は、無線通信端末Ｐ（発信元端末）から無線通信端末Ｑ（宛先端末）へ直接データ伝送ができた場合のメッセージのやりとりを示す模式図である。
【０１４４】
まず、無線通信端末Ｐは、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎを放送し、ついで、データ情報を直接伝送（Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）する。
【０１４５】
この状況では、無線通信端末Ｑは、直接伝送されたデータ情報を受信することができたため、無線通信端末ＰへＡＣＫを返送する。
【０１４６】
これを受信することにより、無線通信端末Ｐにおける当該データ情報の送出が成功裏に完了する。
【０１４７】
図７は、無線通信端末Ｐ（発信元端末）から無線通信端末Ｑ（宛先端末）へ無線通信端末Ｒ（中継端末）を介してデータ伝送ができた場合のメッセージのやりとりを示す模式図である。
【０１４８】
まず、無線通信端末Ｐは、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎを放送し、ついで、データ情報を直接伝送（Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）する。これは、図６に示す例と同様である。
【０１４９】
無線通信端末ＱがＣａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎは受信できたがデータ情報の受信には失敗した場合、無線通信端末Ｑから無線通信端末ＰへＮＡＣＫが送信される。また、無線通信端末ＱがＣａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎもデータ情報も受信できなかった場合、何も送信されない。
【０１５０】
このような場合、すなわち、無線通信端末Ｐが無線通信端末ＱからＡＣＫを受信できなかった場合、ほかの無線通信端末からのＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒがないかを調べる。
【０１５１】
この例では、無線通信端末Ｒから、「無線通信端末Ｑへの伝送を中継してもよい」旨のＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒが、無線通信端末Ｐへ伝送されている。
【０１５２】
無線通信端末Ｒは、放送によって送られたＣａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎに含まれる宛先（無線通信端末Ｑ）の情報を見た結果、無線通信端末Ｑが自身の下位端末であるから、ここへの中継が可能であると判断して、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒを返したのである。
【０１５３】
そこで、無線通信端末Ｐは、無線通信端末Ｑ宛のデータ情報を無線通信端末Ｒに伝送する。本実施形態では、このデータ情報の伝送には、放送形式ではなく、直接伝送の形式を用いる。
【０１５４】
無線通信端末Ｒは、ＡＣＫを無線通信端末Ｐに返送して、このデータ情報を受信した旨を通知する。これにより、無線通信端末Ｐにおける送出は成功裏に完了する。
【０１５５】
さらに、無線通信端末Ｒは、無線通信端末Ｑに対してＣａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎとデータ情報の直接伝送を行い、無線通信端末Ｑから無線通信端末ＲへＡＣＫが返送されることをもって、中継が成功裏に完了する。
【０１５６】
同時に、無線通信端末Ｑから無線通信端末ＰへＡＣＫ（Ｆｉｎｉｓｈ）が返送されることをもって、伝送全体が成功裏に終わる。
【０１５７】
このように、無線通信端末Ｑから無線通信端末Ｐに対してもＡＣＫが返送される。上述の通り、制御信号ピリオド５０２で伝送される信号は到達距離が長いため、データ情報の伝送ができなくとも、ＡＣＫの返送はできるからである。このようにすれば、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のように、宛先にデータ情報が伝送されたことを発信元が確認することができる。
【０１５８】
本図では、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒは無線通信端末Ｒからのみ返送されているが、無線通信端末Ｐが複数のＲｅａｌｙ Ｏｆｆｅｒを受け取ることもある。その中から最も伝送電力が大きいものを選択して、その相手に対してのみ、データ情報の直接伝送を行って、その相手に中継をさせる。
【０１５９】
図８は、無線通信端末Ｐ（発信元端末）から無線通信端末Ｑ（宛先端末）へ無線通信端末Ｓ（副中継端末）と無線通信端末Ｒ（中継端末）を介してデータ伝送ができた場合のメッセージのやりとりを示す模式図である。
【０１６０】
まず、無線通信端末Ｐは、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎを放送し、ついで、データ情報を直接伝送（Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）する。これは、図６、図７に示す例と同様である。
【０１６１】
無線通信端末ＱがＣａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎは受信できたがデータ情報の受信には失敗した場合、無線通信端末Ｑから無線通信端末ＰへＮＡＣＫが送信される。また、無線通信端末ＱがＣａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎもデータ情報も受信できなかった場合、何も送信されない。
【０１６２】
このような場合、すなわち、無線通信端末Ｐが無線通信端末ＱからＡＣＫを受信できなかった場合、ほかの無線通信端末からのＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒを待つ。
【０１６３】
一方、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎを受信した無線通信端末Ｓは、その上位端末である無線通信端末Ｒへ、「無線通信端末Ｑは無線通信端末Ｒの下位端末か」を問い合わせる（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｒｍ）。
【０１６４】
これに対して、無線通信端末Ｒは、無線通信端末Ｓへ、「無線通信端末Ｑは無線通信端末Ｒの下位端末なので、無線通信端末Ｑへの伝送を中継してもよい」（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｐｌｙ）を返送する。
【０１６５】
そこで、無線通信端末Ｓは、無線通信端末Ｐへ「無線通信端末Ｑへの伝送を中継してもよい」旨のＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒを伝送する。
【０１６６】
すると、無線通信端末Ｐは、無線通信端末Ｑ宛のデータ情報を無線通信端末Ｓに伝送する。
【０１６７】
無線通信端末Ｓは、ＡＣＫを無線通信端末Ｐに返送して、このデータ情報を受信した旨を通知する。これにより、無線通信端末Ｐにおける送出は成功裏に完了する。
【０１６８】
さらに、無線通信端末Ｓは、無線通信端末Ｒに対してデータ情報の直接伝送を行い、無線通信端末Ｒから無線通信端末ＳへＡＣＫが返送されることをもって、この間の中継が成功裏に完了する。
【０１６９】
さらに、無線通信端末Ｒは、無線通信端末Ｑに対してデータ情報の直接伝送を行い、無線通信端末Ｑから無線通信端末ＲへＡＣＫが返送されることをもって、中継が成功裏に完了する。
【０１７０】
同時に、無線通信端末Ｑから無線通信端末ＰへＡＣＫ（Ｆｉｎｉｓｈ）が返送されることをもって、伝送全体が成功裏に終わる。
【０１７１】
同じ端末群内での通信も上記の伝送方式を同様に適用することにより、実現が可能である。
【０１７２】
なお、中継が行われた場合に、発信元が中継された先に存在する宛先からもＡＣＫの返送を待たないような実施形態を採用することもできる。たとえば、図７、図８に示した態様では、最後に無線通信端末ＰがＡＣＫ（Ｆｉｎｉｓｈ）を受信したことをもって無線通信端末Ｑに対するデータ伝送が成功裏に完了したこととするが、そうではなく、無線通信端末Ｐからデータ伝送をいずれかの無線通信端末に行い、その無線通信端末からのＡＣＫを受信した段階でデータ伝送が成功裏に完了したこととする実施形態である。
【０１７３】
このようなデータ伝送は、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）同様、パケットが相手に確実に届く保証はないものの、高速な伝送が可能であるという特徴がある。
【０１７４】
なお、本実施形態においては、データ情報メッセージとそれ以外のメッセージとを時分割して伝送したが、周波数分割や符号分割などにおいても、同様に上記手法を適用することができ、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【０１７５】
図９、図１０は、それぞれ、上記の基本技術に係る実施形態の手法を用いた場合（Ｐｒｏｐｏｓｅｄ）と、従来の手法を用いた場合（Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ）との入力トラヒック（Ｉｎｐｕｔ Ｔｒａｆｆｉｃ）と、通信スループット（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）、通信遅延（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｄｅｌａｙ）の関係を実験により得た結果を示すグラフである。これらの図に示される当該基本技術の特性であるが、従来に比して、通信スループットが向上し、通信遅延が短縮されている。
【０１７６】
さて、本実施形態は、これまでに説明した基本技術に対して、さらに、各無線通信端末が信号を送信する際に、電波伝搬路の状況に応じて信号の送信形態を変更する機能を付加するものである。
【０１７７】
電波伝搬路の状況は、以下のような情報を示すパラメータで表現することができる。
・受信電力
・送信側端末と受信側端末との距離、方向
・周波数チャネルの使用状況
・ユーザによる指定
【０１７８】
また、送信形態は、以下のような情報を示すパラメータで表現することができる。
・送信電力
・送信に使用する周波数チャネル
・変調方式
・ビーム形状
【０１７９】
さて、上記実施形態では、１つの上位局と複数の下位局とがスター状の関係からなる端末群を形成するが、これらの間は、所定の基準よりも良好な電波伝搬路の状況であることが期待できる。
【０１８０】
したがって、端末群と端末群との間の電波伝搬路の状況を的確に把握し、これに応じて送信形態を変更すれば、送信電力消費をできるだけ抑え、かつ、確実な伝送が可能になる。
【０１８１】
具体的には、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎに呼応して各端末がＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒを発する際には、まず、当該Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎを受信する際の電波伝搬路の状況を測定する。そして、この測定結果を表現する受信状況パラメータの情報を、当該Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒに指定して、発信元の端末に応答する。
【０１８２】
発信元の端末では、受信したＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒに指定された受信状況パラメータを取得して、当該受信状況パラメータに対応する送信パラメータを用いてメッセージを送信して当該Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒ発信元に対して中継を依頼する。
【０１８３】
上記実施形態では、Ｃａｌｌ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎの伝送は放送を用い、これに伴なうデータ情報の伝送は直接伝送を用いている。したがって、前者の方が後者よりも、送信電力が大きい。そこで、本実施形態では、この直接伝送の際の送信電力をできるだけ低くしておく。
【０１８４】
必要最小限の送信電力で直接伝送が成功すれば、それでよいが、直接伝送が失敗した場合には、発信元端末と中継端末との間の電波伝搬路状況に応じた送信形態を用いて伝送が行われる。たとえば、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒに指定された受信電力に比例して、あるいは、受信電力に応じて階段状に送信電力を変化させたり、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒに指定された方向にビーム形状を変化させたり、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒに指定された「現在使用中の周波数チャネル」以外の周波数チャネルを使用したりすればよい。
【０１８５】
このため、消費電力を低減することができるほか、システム全体の通信容量を向上することができる。
【０１８６】
図１１は、送信電力制御を用いない場合（ａ）と送信電力制御を用いる場合（ｂ）との比較を行う説明図である。図中の円は、電波の届く範囲を示しており、端末Ａが端末Ｂに対してすでに通信を行っており、端末Ｃが端末Ｄに対して通信を試みている状況である。
【０１８７】
図６（ａ）に示すように、送信電力制御を用いない場合は、端末Ａからの電波が端末Ｄにも届いてしまっており、これは端末Ｃからの端末Ｄへの通信に対する干渉波となってしまう。このため、端末Ｃから端末Ｄへの通信は成功しないこととなる。
【０１８８】
一方、図６（ｂ）に示すように、送信電力制御を用いた場合は、端末Ａは必要最小限の送信電力により送信を行うため、端末Ａからの電波は端末Ｄには届かない。このため、端末Ｃから端末Ｄへの通信は成功する。すなわち、システム全体の通信容量が向上したことになる。
【０１８９】
図１２は、通信相手端末の位置に応じてビーム形状を変化させる場合の説明図、図１３は、使用する周波数チャネルを現在の通信チャネルの使用状況に応じて変化させる場合の説明図である。これらにおいても、制御を行わない場合（ａ）と、制御を行う場合（ｂ）とが示されているが、上記の例と同様に、制御を行わなかった場合にくらべて、制御を行う場合の方が、システム全体の通信容量が向上していることがわかる。
【０１９０】
図１４は、本実施形態の以上に説明した通信制御を行う無線通信端末の概要構成を示す模式図である。また、本図に示す無線通信端末は、上記実施形態以外の無線通信端末に、本発明が適用された場合にも該当する。以下、本図を参照して説明する。
【０１９１】
無線通信端末１４０１は、入力部１４０２と、送信部１４０３と、受信部１４０４と、出力部１４０５と、アンテナ１４０６と、方向性結合器１４０７と、を備える。送信部１４０２は、方向性結合器１４０７ならびにアンテナ１４０６を介して各種のメッセージを送信する。受信部１４０４は、アンテナ１４０６ならびに方向性結合器１４０７を介して、各種のメッセージを受信する。
【０１９２】
まず、入力部１４０２は、宛先端末と、当該宛先端末宛のデータ情報との入力を受け付ける。
【０１９３】
すると、送信部１４０３は、入力部１４０２により入力を受け付けられた宛先端末と、これを宛先端末とするデータ情報と、を指定する宛先データ情報メッセージを、所定の送信パラメータ（送信電力のパラメータ、送信に用いる周波数チャネルのパラメータ、変調方式のパラメータ、ビーム形状のパラメータを含む。）を用いて、送信する。
【０１９４】
この所定の送信パラメータによる送信は、上記のように、当該メッセージのうち、
・宛先端末を指定する部分は、放送により送信し、
・データ情報を指定する部分は、必要最小限の送信電力で送信する。
【０１９５】
すなわち、前者に比べて後者の送信電力は低い。ここまでが、送信における第１段階である。
【０１９６】
これで送信が成功しなかった場合であって、受信部１４０４により中継申出メッセージが受信された場合、送信部１４０３は、当該中継申出メッセージの発信元の端末に、当該宛先データ情報メッセージを、当該中継申出メッセージに指定された受信状況パラメータに対応付けられた送信パラメータを用いて送信する。
【０１９７】
これは、上記の実施形態でいえば、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒを受信して、中継を依頼する端末に対して、Ｒｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒに指定された受信状況パラメータに対応する送信パラメータにより、送信電力、ビーム形状、周波数チャネルなどを調整して、メッセージを送信して中継を依頼する場合に相当する。
【０１９８】
さて、受信を行う場合についてであるが、受信部１４０４により「自身を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、出力部１４０５は、当該データ情報を出力する。
【０１９９】
一方、受信部１４０４により「自身が通信の中継が可能な他の無線通信端末（以下「中継可能端末」という。）を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、「当該宛先データ情報メッセージが受信された際の受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該宛先データ情報メッセージの発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）を指定する中継申出メッセージ」を送信する。
【０２００】
これは、上記の例でいえば、当該無線通信端末１４０１が属する端末群内の他の無線通信端末への通信を検知して、これに対してＲｅｌａｙ Ｏｆｆｅｒを返送した場合に該当する。
【０２０１】
この後に、受信部１４０４により「『送信部により以前に送信された中継申出メッセージの対象となった中継可能端末』を宛先端末とするデータ情報を指定する宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、送信部１４０３は、当該中継可能端末へ、当該宛先データ情報メッセージを送信して、中継を行う。
【０２０２】
これは、上記の例でいえば、当該無線通信端末１４０１が上位局であれば直接に当該中継可能端末へ、下位局であれば、その上位局を介して当該中継可能端末へ、メッセージを中継して伝送する場合に該当する。
【０２０３】
このようにして、他の端末への中継が可能な無線通信端末において、通信制御を適宜行うことにより、通信システムの通信容量を向上させることが可能になる。
【０２０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、見通し内通信に適した周波数帯を用いた無線通信であっても遮蔽物が途中に存在したり電波伝搬路の状況が動的に変化しても中継を行って通信を可能にするのに好適な無線通信端末、無線通信方法、および、これらを実現するためのプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線通信端末の実施形態の概要構成を示す模式図である。
【図２】無線通信端末の動作モードを遷移させる動作モード遷移処理の制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】無線通信端末が車両に塔載されて相互に検出を行い、動作モードを決定する様子を示す説明図である。
【図４】端末群が構成される様子の模擬実験の結果を示す説明図である。
【図５】データ情報の伝送に用いるスロットの構造を示す模式図である。
【図６】発信元端末から、これとは異なる端末群に属する宛先端末への伝送が行われる様子を示す説明図である。
【図７】発信元端末から、これとは異なる端末群に属する宛先端末の上位端末である中継端末を介して、宛先端末への伝送が行われる様子を示す説明図である。
【図８】発信元端末から、これとは異なる端末群に属する宛先端末の上位端末である中継端末と、この中継端末の下位端末である副中継局と、を介して、宛先端末への伝送が行われる様子を示す説明図である。
【図９】本実施形態の基本技術の入力トラヒックと通信スループットの関係の実験結果を示すグラフである。
【図１０】本実施形態の基本技術の入力トラヒックと通信遅延の関係の実験結果を示すグラフである。
【図１１】通信電力制御を行うか否かによって無線通信端末間の通信が成功するか否かを示す説明図である。
【図１２】通信ビーム形状制御を行うか否かによって無線通信端末間の通信が成功するか否かを示す説明図である。
【図１３】通信チャネル制御を行うか否かによって無線通信端末間の通信が成功するか否かを示す説明図である。
【図１４】通信制御を行う無線通信端末の概要構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０１ 無線通信端末
１０２ 初期検出部
１０３ アンテナ
１０４ 下位局モード設定部
１０５ 動作モード記憶部
１０６ 上位端末記憶部
１０７ 上位局モード設定部
１０８ 下位端末登録部
１０９ 下位端末記憶部
１１０ 上位局維持検出部
１１１ 下位局維持検出部
１１２ 未定モード設定部
１１３ 送信部
１１４ 受信部
５０１ スロット
５０２ 制御信号ピリオド
５０３ データ転送ピリオド
１４０１ 無線通信端末
１４０２ 入力部
１４０３ 送信部
１４０４ 受信部
１４０５ 出力部
１４０６ アンテナ
１４０７ 方向性結合器
Claims (4)
- 他の無線通信端末への通信の中継が可能な無線通信端末（以下「自身」という。）であって、
宛先端末と、当該宛先端末宛のデータ情報との入力を受け付ける入力部、
前記入力部により入力を受け付けられた宛先端末と、これを宛先端末とするデータ情報と、を指定する宛先データ情報メッセージを、所定の送信パラメータ（送信電力のパラメータ、送信に用いる周波数チャネルのパラメータ、変調方式のパラメータ、ビーム形状のパラメータを含む。）を用いて送信する送信部、
前記受信部により「自身を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、当該データ情報を出力する出力部
を備え、
前記受信部により「自身が通信の中継が可能な他の無線通信端末（以下「中継可能端末」という。）を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、前記送信部は、「当該宛先データ情報メッセージが受信された際の受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該宛先データ情報メッセージの発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）を指定する中継申出メッセージ」を送信し、
前記受信部により中継申出メッセージが受信された場合、前記送信部は、当該中継申出メッセージの発信元の端末に、当該宛先データ情報メッセージを、当該中継申出メッセージに指定された受信状況パラメータに対応付けられた送信パラメータを用いて送信し、
前記受信部により「『前記送信部により以前に送信された中継申出メッセージの対象となった中継可能端末』を宛先端末とするデータ情報を指定する宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、前記送信部は、当該中継可能端末へ、当該宛先データ情報メッセージを送信し、
前記送信部が前記所定の送信パラメータを用いて当該宛先データ情報メッセージを送信する場合、当該宛先データ情報メッセージのうち、当該データ情報を指定する部分を送信する送信電力は、当該宛先端末を指定する部分を送信する送信電力よりも低く、当該データ情報を指定する部分を送受する時間帯、および、当該宛先端末を指定する部分を送受する時間帯は、自身以外の無線通信端末と同期している
ことを特徴とする記載の無線通信端末。 - 無線通信端末への通信の中継が可能な無線通信端末（以下「自身」という。）にて実行される無線通信方法であって、
（ａ）宛先端末と、当該宛先端末宛のデータ情報との入力を受け付ける工程と、
（ｂ）前記入力を受け付けられた宛先端末と、これを宛先端末とするデータ情報と、を指定する宛先データ情報メッセージを、所定の送信パラメータ（送信電力のパラメータ、送信に用いる周波数チャネルのパラメータ、変調方式のパラメータ、ビーム形状のパラメータを含む。）を用いて送信する工程と、
（ｃ）「自身を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、当該データ情報を出力する工程と、
（ｄ）「自身が通信の中継が可能な他の無線通信端末（以下「中継可能端末」という。）を宛先端末とする宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、「当該宛先データ情報メッセージが受信された際の受信状況パラメータ（受信電力のパラメータ、周波数チャネルの使用状況のパラメータ、もしくは、当該宛先データ情報メッセージの発信元端末との距離および方向のパラメータを含む。）を指定する中継申出メッセージ」を送信する工程と、
（ｅ）中継申出メッセージが受信された場合、当該中継申出メッセージの発信元の端末に、当該宛先データ情報メッセージを、当該中継申出メッセージに指定された受信状況パラメータに対応付けられた送信パラメータを用いて送信する工程と、
（ｆ）「『前記送信部により以前に送信された中継申出メッセージの対象となった中継可能端末』を宛先端末とするデータ情報を指定する宛先データ情報メッセージ」が受信された場合、当該中継可能端末へ、当該宛先データ情報メッセージを送信する工程と、
を備え、
前記所定の送信パラメータを用いて当該宛先データ情報メッセージを送信する場合、当該宛先データ情報メッセージのうち、当該データ情報を指定する部分を送信する送信電力は、当該宛先端末を指定する部分を送信する送信電力よりも低く、当該データ情報を指定する部分を送受する時間帯、および、当該宛先端末を指定する部分を送受する時間帯は、自身以外の無線通信端末と同期している
ことを特徴とする無線通信方法。 - コンピュータ（ＦＰＧＡ（ Field Programmable Gate Array ）、ＤＳＰ（ Digital Signal Processor ）、ＡＳＩＣ（ Applicatoin Specific Integrated Circuig ）を含む。）を、請求項１に記載の無線通信端末として機能させることを特徴とするプログラム。
- コンピュータ（ＦＰＧＡ（ Field Programmable Gate Array ）、ＤＳＰ（ Digital Signal Processor ）、ＡＳＩＣ（ Applicatoin Specific Integrated Circuig ）を含む。）に、請求項２に記載の無線通信方法を実行させることを特徴とするプログラム。
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