JP4049013B2 - 無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、中継端末及び移動端末 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動端末が共通アクセスチャネルを介して基地局と通信できないときに、中継端末を介して移動端末と基地局との間で通信を可能にする無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、移動端末及び中継端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＤＭＡ２０００(Code Division Multiple Access - 2000)等の移動通信システムによれば、移動端末は、基地局と直接的に通信することを前提とする。移動端末は、新規に基地局と通信しようとする場合、上り方向のアクセスチャネル（ＡＣＨ）を用いてアクセス要求を基地局へ送信する。これに対し、通信を許可する基地局は、下り方向の制御チャネルを用いてアクセス応答を移動端末へ送信する。これにより、移動端末は、基地局と通信をすることができる。
【０００３】
図１は、従来の無線ネットワークのシステム構成図である。
【０００４】
図１によれば、基地局（ＢＳ：Base Station）１は、通信エリア４をカバーしており、通信エリア４内には、複数の移動端末（ＭＴ：Mobile Terminal）２が存在する。通信エリア４内に存在する移動端末ＭＴ−２及びＭＴ−３は、アクセスチャネルを介して基地局ＢＳ１と直接的に通信することができる。一方、通信エリア４内に存在しない移動端末ＭＴ−１は、基地局ＢＳ１と直接的に通信することができない。
【０００５】
また、従来の無線マルチホップネットワークとは、主として無線ＬＡＮを介して複数の移動端末が接続されており、通信元端末と通信先端末が直接的に通信できない場合に、他方の移動端末がそのトラヒックを中継するものである。
【０００６】
【非特許文献１】
3GPP2 C.S0003-C, "Medium Access Control(MAC) Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems," 2002、[online]、[平成15年5月8日検索]、インターネット＜URL:http://www.3gpp2.org/Public_html/specs/C.S0003-C_v1.0.pdf＞
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の移動通信システムは、移動端末が基地局と直接的に通信可能な状態においてのみ有効である。従って、複数の基地局ＢＳを用いて全ての地域をカバーするように、通信エリアをセル状に配置する必要がある。これにより、移動端末２が移動し、他の基地局ＢＳの通信エリア内に入った場合、ハンドオーバ手順により通信が継続される。一方、ハンドオーバ先に基地局ＢＳが存在しない場合や、建物、トンネル等の内部に入り基地局ＢＳからの信号が届かない場合には、移動端末２は、基地局ＢＳからの制御チャネルを受信することができず、通信を確立することができない。
【０００８】
そこで、本発明は、基地局と移動端末が直接通信できない場合、他の端末が中継することにより間接的に通信することができる無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクセス制御方法によれば、
移動端末が、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、共通アクセスチャネルを介して基地局へ送信する第１のステップと、
中継端末が、アクセス要求をモニタし、アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いときに、番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を移動端末へ送信する第２のステップと、
移動端末が、個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能確認を中継端末へ送信する第３のステップと
を有し、移動端末と中継端末とは個別アクセスチャネルを介して通信し、中継端末と基地局とは共通アクセスチャネルを介して通信することを特徴とする。
【００１０】
本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第２のステップについて、複数の中継端末からアクセス要求を受信した際に、受信信号レベル対雑音信号レベル比が最も高い中継端末を選択することも好ましい。
【００１１】
また、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第２のステップについて、中継端末は、キャリアセンスをして、アクセス可能通知を前記移動端末へ送信することも好ましい。
【００１２】
更に、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第１のステップについて、アクセス要求は、複数の使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むことも好ましい。
【００１３】
更に、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、アクセス可能確認は他の中継端末によってモニタされ、他のいずれかの中継端末について個別アクセスチャネルの使用を拒否すべき所定の条件を満たす場合、当該中継端末が、個別アクセスチャネルの番号を含む使用中止要求を移動端末へ送信する第４のステップを更に有し、使用中止要求に基づく個別アクセスチャネルの番号を除いて、第１のステップから繰り返すことも好ましい。
【００１４】
更に、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第２のステップについて、移動端末は、少なくとも１つの中継端末からアクセス応答を受信できる程度に、自移動端末における送信電力制御手段の送信電力を制御することも好ましい。
【００１５】
本発明の中継端末によれば、
使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含み、共通アクセスチャネルを介して移動端末から基地局へ送信されるアクセス要求をモニタする共通アクセスチャネル通信手段と、
アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いことを検出する基地局応答検出手段と、
番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を移動端末へ送信し、個別アクセスチャネルを介して、移動端末からアクセス可能確認を受信する個別アクセスチャネル通信手段と、
移動端末と中継端末とは個別アクセスチャネルを介して通信し、中継端末と基地局とは共通アクセスチャネルを介して通信するように制御する中継制御手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の中継端末における他の実施形態によれば、中継制御手段は、アクセス可能確認がモニタされ、個別アクセスチャネルの使用を拒否すべき所定の条件を満たす場合、個別アクセスチャネルの番号を含む使用中止要求を移動端末へ送信することも好ましい。
【００１７】
また、本発明の中継端末における他の実施形態によれば、個別アクセスチャネル通信手段は、キャリアセンスをして、アクセス可能通知を移動端末へ送信することも好ましい。
【００１８】
本発明の移動端末によれば、
使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、共通アクセスチャネルを介して基地局へ送信する共通アクセスチャネル通信手段と、
アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いことと、中継端末からのアクセス可能通知がなされたこととを検出する基地局／中継端末応答検出手段と、
基地局からのアクセス応答が無い場合、番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を中継端末から受信し、個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能確認を中継端末へ送信する個別アクセスチャネル通信手段とを有し、個別アクセスチャネルを介して中継端末と通信し、間接的に基地局と通信することを特徴とする。
【００１９】
本発明の移動端末における他の実施形態によれば、複数の中継端末からアクセス要求を受信した際に、受信信号レベル対雑音信号レベル比が最も高い中継端末を選択する中継端末選択手段を更に有することも好ましい。
【００２０】
更に、本発明の移動端末における他の実施形態によれば、共通アクセスチャネル通信手段は、アクセス要求に、複数の使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むようにすることも好ましい。
【００２１】
更に、本発明の移動端末における他の実施形態によれば、いずれかの中継端末から個別アクセスチャネルの番号を含む使用中止要求を受信した場合、共通アクセスチャネル通信手段は、アクセス要求に、使用中止要求に基づく個別アクセスチャネルの番号を除いた使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むことも好ましい。
【００２２】
更に、本発明の移動端末における他の実施形態によれば、少なくとも１つの中継端末からアクセス応答を受信できる程度に、自移動端末における送信電力を制御する送信電力制御手段を更に有することも好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明における無線マルチホップネットワークのシステム構成図である。
【００２４】
図２によれば、基地局１の通信エリア４内には、複数の中継端末３が存在する。中継端末ＲＴ−１及びＲＴ−２は、共通アクセスチャネルＡＣＨ１を介して基地局１と直接的に通信可能である。最初に、移動端末２は、共通アクセスチャネルＡＣＨ１を用いて基地局１への接続を試みる。図２によれば、移動端末２は、通信エリア４の外に位置しているために、基地局１と直接的に通信することができない。従って、移動端末２は、個別アクセスチャネルＡＣＨ２を介して中継端末ＲＴ−１と直接的に通信することにより、間接的に基地局１と通信することができる。
【００２５】
共通アクセスチャネルＡＣＨ１は、基地局１と通信するためのものであり、通信エリア４内に存在する全ての移動端末２がその通信内容をモニタすることができる。個別アクセスチャネルＡＣＨ２は、基地局１以外の移動端末２と通信するためのものである。
【００２６】
図３は、本発明による時間経過に対するタイムスロット図である。
【００２７】
アクセスチャネルは複数のスロットに分離されており、第１スロットは共通アクセスチャネルＡＣＨ１に割り当てられ、第２スロットは個別アクセスチャネルＡＣＨ２に割り当てられる。尚、各スロットは、前半部分と後半部分とに分離され、それぞれ要求信号と応答信号とに割り当てられる。
【００２８】
（Ｔ１）移動端末ＭＴが、第１スロットの共通アクセスチャネルＡＣＨ１の前半部分を用いて、基地局１へアクセス要求を送信する。このとき、個別アクセスチャネルのチャネル番号ＡＣＨ２を共に送信する。この個別アクセスチャネルＡＣＨ２は、移動端末ＭＴの（電波が届く）通信エリア内の全ての中継端末ＲＴによってモニタされる。尚、複数の個別アクセスチャネルの番号がアクセス要求に含まれることも好ましい。
（Ｔ２）基地局ＢＳが、Ｔ１に応答して、第１スロットの共通アクセスチャネルＡＣＨ１の後半部分を用いて、移動端末ＭＴへアクセス応答を送信する。これにより、移動端末ＭＴは、基地局ＢＳと直接的に通信することができる。尚、アクセス応答は、通信エリア内の全ての中継端末ＲＴによってモニタされる。
（Ｔ３）その後、待機時間となる。
【００２９】
（Ｔ４）移動端末ＭＴが、第１スロットの共通アクセスチャネルＡＣＨ１の前半部分を用いて、基地局１へアクセス要求を送信する。このとき、個別アクセスチャネルのチャネル番号ＡＣＨ２を共に送信する。この個別アクセスチャネルＡＣＨ２は、移動端末ＭＴの（電波が届く）通信エリア内の全ての中継端末ＲＴによってモニタされる。
（Ｔ５）このとき、基地局ＢＳが、Ｔ１に応答しなかったとする。この無応答についても、移動端末ＭＴの（電波が届く）通信エリア内の全ての中継端末ＲＴによってモニタされる。これにより、移動端末ＭＴは、共通アクセスチャネルＡＣＨ１を用いた基地局ＢＳとの接続に失敗したと判断し、個別アクセスチャネルＡＣＨ２を用いた中継端末と接続を試みる。尚、個別アクセスチャネルＡＣＨ２については、当然ながら基地局ＢＳが応答することはない。
（Ｔ６）Ｔ５をモニタし、基地局ＢＳの無応答を検出した中継端末ＲＴが、第２スロットの個別アクセスチャネルＡＣＨ２の前半部分を用いて、移動端末ＭＴへアクセス可能通知を送信することができる。このとき、キャリアセンスを用いることが好ましい。ここでのキャリアセンスは、個別アクセスチャネルＡＣＨ２をモニタして、他局が通信していないことを確認した上で、アクセス可能通知を送信することをいう。
（Ｔ７）移動端末ＭＴが、Ｔ６に応答して、第２スロットの個別アクセスチャネルＡＣＨ２の後半部分を用いて、中継端末ＲＴへアクセス応答を送信する。これにより、移動端末ＭＴは、個別アクセスチャネルＡＣＨ２を介して中継端末ＲＴと直接的に通信することができ、従って、間接的に基地局ＢＳと通信することができる。
（Ｔ８）その後、待機時間となる。
【００３０】
図３のタイムスロット図について、４つの異なるシーケンスを説明する。
【００３１】
第１に、Ｔ６において、移動端末ＭＴがアクセス可能通知を受信しなかった場合がある。
【００３２】
中継端末ＲＴは、移動端末ＭＴから指定された個別アクセスチャネルＡＣＨ２を採用できない場合、アクセス可能通知を移動端末ＭＴへ送信しない。従って、移動端末ＭＴは、所定時間にいずれの中継端末ＲＴからもアクセス可能通知を受信できなかった場合、個別アクセスチャネルＡＣＨ２では通信不可能であることを認識する。このとき、移動端末ＭＴは、再度、第１スロットの共通アクセスチャネルＡＣＨ１の前半部分を用いて、個別アクセスチャネル番号ＡＣＨ３を付加したアクセス要求を、（到達しないであろう）基地局１へ送信する。これにより、このアクセス要求は、移動端末ＭＴの（電波が届く）通信エリア内の全ての中継端末ＲＴによってモニタされ、移動端末ＭＴは、個別アクセスチャネル番号ＡＣＨ３を採用できる中継端末ＲＴからアクセス可能通知を受信することができる。
【００３３】
第２に、Ｔ６において、複数の中継端末ＲＴが移動端末ＭＴへアクセス可能通知を送信する場合がある。この場合、移動端末ＭＴは、所定の条件によって中継端末ＲＴを選択することができる。
【００３４】
所定の条件として、Ｃ／Ｎ(Carrier/Noise)を用いることができる。Ｃ／Ｎは、受信信号レベル対雑音信号レベル比であり、移動端末ＭＴは、アクセス応答通知を受信した複数の中継端末ＲＴの中から、そのアクセス応答通知についてＣ／Ｎが最も高い中継端末ＲＴを選択することができる。
【００３５】
このようにして中継端末ＲＴを選択した移動端末ＭＴは、第２スロットを用いて個別アクセスチャネルＡＣＨ２の使用を周辺の移動端末に報知することも好ましい。この報知を事前に設定した回数行い、その期間内に当該チャネルの中止要求が無ければ、最終的に個別アクセスチャネルＡＣＨ２の使用を決定する。これは、端末の移動や伝搬状況により、チャネルの使用状況が変化することを考慮したものである。
【００３６】
第３に、Ｔ６において、中継端末によって受信されたアクセス要求についての受信レベルが、所定のＣ／Ｎより小さい場合には、中継端末は、アクセス可能通知を送信しないようにすることができる。
【００３７】
第４に、Ｔ５において、Ｔ１及びＴ４において個別アクセスチャネルの番号を通知しないようにすることができる。
【００３８】
必ずしも最初のＴ１及びＴ４における共通アクセスチャネルを介したアクセス要求について、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を通知する必要はない。その場合、Ｔ２及びＴ５において基地局からのアクセス応答が無いと移動端末が判断した場合に、改めてＴ１及びＴ４により個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を送信することもできる。
【００３９】
尚、中継端末ＲＴは、移動端末ＭＴから受信した個別アクセスチャネルの番号のうち、使用されると干渉等を生じる可能性のある個別アクセスチャネルの番号を、使用中止要求として移動端末ＭＴへ送信することができる。移動端末ＭＴは、使用中止要求として通知された番号に対応する個別アクセスチャネル以外のチャネルを使用するようにように制御する。
【００４０】
また、他の端末が使用している個別アクセスチャネルであっても、受信した信号が所定のＣ／Ｎより小さい場合には、同一チャネルを用いても影響を与える度合いが低いと考え、同一チャネルを用いることが考えられる。
【００４１】
更に、所定のＣ／Ｎを上回る場合であっても、送信電力を下げることにより所定Ｃ／Ｎより小さくなり、かつ、接続予定の中継端末とのＣ／Ｎは所定より大きい状態である場合は、同一チャネルを用いることが考えられる。
【００４２】
図４は、本発明による中継端末と移動端末との機能構成図である。
【００４３】
図４によれば、中継端末３は、スロット分離部３１と、共通アクセスチャネル通信部３２と、個別アクセスチャネル通信部３３と、ＢＳ応答検出部３４と、中継制御部３５と、アクセスチャネルリスト蓄積部３６とを有する。
【００４４】
スロット分離部３１は、アクセスチャネルについて、共通アクセスチャネルと個別アクセスチャネルとに分離する。尚、個別アクセスチャネルは、複数用意されていることが好ましい。
【００４５】
共通アクセスチャネル通信部３２は、中継制御部３５からの指示に基づいて、共通アクセスチャネルの通信を制御する。特に、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、共通アクセスチャネルを介して基地局へ送信する機能と、共通アクセスチャネルの信号をモニタする機能とを有する。
【００４６】
基地局（ＢＳ）応答検出部３４は、アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いことを検出する。
【００４７】
個別アクセスチャネル通信部３３は、中継制御部３５からの指示に基づいて、個別アクセスチャネルの通信を制御する。特に、基地局（ＢＳ）応答検出部３４から基地局のアクセス応答が無い旨の通知によって、アクセス要求に含まれた番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を移動端末ＭＴへ送信する。また、アクセス可能通知に対して、個別アクセスチャネルを介して、移動端末からアクセス可能確認を受信する。
【００４８】
中継制御部３５は、移動端末ＭＴから個別アクセスチャネルを介して受信したデータを共通アクセスチャネルを介して基地局ＢＳへ送信し、基地局ＢＳから共通アクセスチャネルを介して受信したデータを個別アクセスチャネルを介して移動端末ＭＴへ送信するように、共通アクセスチャネル通信部３２及び個別アクセスチャネル通信部３３を制御する。
【００４９】
アクセスチャネル（ＡＣＨ）リスト蓄積部３６は、使用可能な個別アクセスチャネルのリストを蓄積している。使用可能な個別アクセスチャネル毎に、現在使用中か否か、使用されている移動端末の識別情報、その移動端末との間のＣ／Ｎ等の情報が記録される。
【００５０】
図４によれば、移動端末２は、スロット分離部２１と、共通アクセスチャネル通信部２２と、個別アクセスチャネル通信部２３と、基地局／中継端末（ＢＳ／ＲＴ）応答検出部２４と、アクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部２５と、中継端末（ＲＴ）決定部２６と、アクセスチャネル（ＡＣＨ）リスト蓄積部２７と、送信電力制御部２８とを有する。
【００５１】
スロット分離部２１は、アクセスチャネルについて、共通アクセスチャネルと個別アクセスチャネルとに分離する。
【００５２】
共通アクセスチャネル通信部２２は、アクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部２５からの指示に基づいて、共通アクセスチャネルの通信を制御する。特に、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、共通アクセスチャネルを介して基地局へ送信する。
【００５３】
基地局／中継端末（ＢＳ／ＲＴ）応答検出部２４は、アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いことと、中継端末からのアクセス可能通知がなされたこととを検出する。
【００５４】
個別アクセスチャネル通信部２３は、アクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部２５からの指示に基づいて、個別アクセスチャネルの通信を制御する。特に、基地局からのアクセス応答が無い場合、その番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、中継端末から受信したアクセス可能通知をアクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部２５へ通知し、そのアクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部２５からの制御に基づいて個別アクセスチャネルを介してアクセス可能確認を中継端末へ送信する。
【００５５】
中継端末（ＲＴ）決定部２６は、複数の中継端末からアクセス要求を受信した際に、受信信号レベル対雑音信号レベル比が最も高い中継端末を選択する。又は、アクセス要求を最初に受信した中継端末を選択する。
【００５６】
アクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部２５は、基地局／中継端末（ＢＳ／ＲＴ）応答検出部２４及び中継端末（ＲＴ）決定部２６の結果に基づいて、共通アクセスチャネル通信部２２及び個別アクセスチャネル通信部２３を制御する。また、送信電力制御手段に対して、少なくとも１つの中継端末からアクセス応答を受信できる程度に、自移動端末における送信電力を制御する。
【００５７】
アクセスチャネル（ＡＣＨ）リスト蓄積部２７は、通信している中継端末の個別アクセスチャネルを記憶する。自移動端末がマルチホップ通信のための中継端末及び個別アクセスチャネルを選択する際に、記憶された中継端末及びチャネル以外のものを用いることにより、効率良くチャネル設定が可能になる。
【００５８】
図５は、本発明によって移動端末が接続を開始するフローチャートである。
【００５９】
（Ｓ５１）共通アクセスチャネルを介して基地局からアクセス応答が受信されたか否かを判定する。
（Ｓ５２）基地局からアクセス応答が受信されれば、共通アクセスチャネルを介して基地局と直接的に通信する。
（Ｓ５３）基地局からアクセス応答が受信されなければ、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を付加したアクセス要求を送信し、再度、共通アクセスチャネルにおける接続を試みる。
（Ｓ５４）共通アクセスチャネルを介して基地局からアクセス応答が受信されたか否かを判定する。基地局からアクセス応答が受信されれば、共通アクセスチャネルを介して基地局と直接的に通信する。
（Ｓ５５）基地局からアクセス応答が受信されなければ、アクセス要求によって送信された番号に対応する個別アクセスチャネルをモニタする。
（Ｓ５６）中継端末からアクセス可能通知が受信されたか否かを判定する。受信されなければ、Ｓ５３へ戻る。
（Ｓ５７）中継端末から受信されたアクセス可能通知によって、個別アクセスチャネルを用いてその中継端末と通信することができるか否かを判定する。通信することができなければ、Ｓ５３へ戻る。
（Ｓ５８）通信可能であれば、個別アクセスチャネルの使用を報知する。
（Ｓ５９）個別アクセスチャネルの使用中止要求が受信されたか否かを判定する。使用中止要求が受信されれば、Ｓ５３へ戻る。
（Ｓ５Ａ）使用中止要求が受信されなければ、個別アクセスチャネルの報知を事前に設定した回数だけ実施したか否かを判定する。まだその設定回数だけ実施してなければ、Ｓ５８へ戻る。
（Ｓ５Ｂ）その回数だけ実施していれば、個別アクセスチャネルの使用を開始する。
【００６０】
移動端末又は中継端末は移動することが想定されるため、通信可能な中継端末又は最適な接続形態は、時間と共に変化する。このため、各移動端末は、共通アクセスチャネルＡＣＨ１を用いて一定時間毎にアクセス要求を送信する。移動端末が基地局ＢＳの通信エリア内に移動すると、共通アクセスチャネルの第１スロットによるアクセス要求に対して基地局ＢＳが応答することになり、移動端末は基地局ＢＳと直接的に接続するように接続先を変更する。
【００６１】
中継端末も、共通アクセスチャネルＡＣＨ１を常時モニタしており、現在接続している移動端末ＭＴが共通アクセスチャネルを介してアクセス要求を送信すると、基地局によるアクセス応答が無い場合、中継端末はアクセス可能通知を移動端末ＭＴへ送信する。これにより、移動端末ＭＴは、変更可能な中継端末の候補を確認することができる。尚、複数の中継端末からアクセス可能通知が受信されることが想定されるため、キャリアセンス機能等を用いて、データ衝突を防止することができる。送信できなかった中継端末は、次のスロット時で送信を行う。
【００６２】
移動端末は、現在接続中の端末から応答が無いが、他の端末から応答が有る場合は接続形態を変更する。これは、現在接続中の端末との通信距離が大きく、応答のあった端末との通信距離が小さくなったことを意味する。
【００６３】
図６は、本発明によって接続形態を変更するフローチャートである。
【００６４】
（Ｓ６１）共通アクセスチャネルを介して基地局からアクセス応答が受信されたか否かを判定する。
（Ｓ６２）基地局からアクセス応答が受信されれば、共通アクセスチャネルを介して基地局と直接的に通信する。
（Ｓ６３）少なくとも１つ以上の中継端末からアクセス可能通知が受信されたか否かを判定する。
（Ｓ６４）全くアクセス可能通知が受信されなかった場合、移動端末の送信電力を増大する。その上で、現在接続中の中継端末との接続を維持する
（Ｓ６５）複数の中継端末からアクセス可能通知が受信されたか否かを判定する。
（Ｓ６６）複数の中継端末からアクセス可能通知が受信されれば、Ｃ／Ｎの最も大きい中継端末を決定し、接続を変更する。
（Ｓ６７）１つの中継端末からのみアクセス可能通知が受信されれば、現在接続中の中継端末以外の中継端末からのアクセス可能通知か否か判定する。
（Ｓ６８）アクセス可能通知が現在接続中の中継端末以外の中継端末からのものであれば、接続先を変更する。
（Ｓ６９）アクセス可能通知が現在接続中の中継端末からのものであれば、その中継端末との接続を維持する。
【００６５】
図７は、本発明によって送信電力を下げた場合の通信エリアの変化を示す説明図である。
【００６６】
図７によれば、移動端末ＭＴは、通信エリア４２の送信電力を送信していたとする。この通信エリア２には、２つの中継端末３が存在する。このとき、移動端末ＭＴは、少なくとも中継端末ＲＴ−１を中継して基地局ＢＳと通信することができればよい。従って、少なくとも中継端末ＲＴ−１が含まれる通信エリア４３の送信電力まで下げることができる。このような操作は、移動端末の消費電力を減少させることとなる。
【００６７】
一方、移動端末ＭＴは、中継端末を頻繁に切り替えるよりも、現在の中継端末との接続を維持する方が効率的な場合もある。この場合、自局の送信電力を増大することにより、現在の中継端末との接続状態を維持することができる。
【００６８】
前述した本発明における無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、中継端末及び移動端末の種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略が、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明における無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、装置及びプログラムによれば、基地局と移動端末が直接通信できない場合、他の端末が中継することにより間接的に通信することができる。
【００７０】
特に、基地局と中継端末との通信は共通アクセスチャネルを用い、中継端末と移動端末との通信は個別アクセスチャネルを用いることにより、チャネル競合の防止及び接続率の向上を図ることができる。また、移動端末の移動に伴うネットワーク構成の変更が容易であり、移動端末の消費電力の減少にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の無線ネットワークのシステム構成図である。
【図２】本発明における無線マルチホップネットワークのシステム構成図である。
【図３】本発明による時間経過に対するタイムスロット図である。
【図４】本発明による中継端末と移動端末との機能構成図である。
【図５】本発明によって移動端末が接続を開始するフローチャートである。
【図６】本発明によって接続形態を変更するフローチャートである。
【図７】本発明によって送信電力を下げた場合の通信エリアの変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 基地局、ＢＳ
２ 移動端末、ＭＴ
２１ スロット分離部
２２ 共通アクセスチャネル通信部
２３ 個別アクセスチャネル通信部
２４ 基地局／中継端末（ＢＳ／ＲＴ）応答検出部
２５ アクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部
２６ 中継端末（ＲＴ）決定部
２７ アクセスチャネル（ＡＣＨ）リスト蓄積部
２８ 送信電力制御部
３ 中継端末、ＲＴ
３１ スロット分離部
３２ 共通アクセスチャネル通信部
３３ 個別アクセスチャネル通信部
３４ 基地局（ＢＳ）応答検出部
３５ 中継制御部
３６ アクセスチャネル（ＡＣＨ）リスト蓄積部
４、４１ 基地局の通信エリア
４２、４３ 移動端末の通信エリア
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動端末が共通アクセスチャネルを介して基地局と通信できないときに、中継端末を介して移動端末と基地局との間で通信を可能にする無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、移動端末及び中継端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＤＭＡ２０００(Code Division Multiple Access - 2000)等の移動通信システムによれば、移動端末は、基地局と直接的に通信することを前提とする。移動端末は、新規に基地局と通信しようとする場合、上り方向のアクセスチャネル（ＡＣＨ）を用いてアクセス要求を基地局へ送信する。これに対し、通信を許可する基地局は、下り方向の制御チャネルを用いてアクセス応答を移動端末へ送信する。これにより、移動端末は、基地局と通信をすることができる。
【０００３】
図１は、従来の無線ネットワークのシステム構成図である。
【０００４】
図１によれば、基地局（ＢＳ：Base Station）１は、通信エリア４をカバーしており、通信エリア４内には、複数の移動端末（ＭＴ：Mobile Terminal）２が存在する。通信エリア４内に存在する移動端末ＭＴ−２及びＭＴ−３は、アクセスチャネルを介して基地局ＢＳ１と直接的に通信することができる。一方、通信エリア４内に存在しない移動端末ＭＴ−１は、基地局ＢＳ１と直接的に通信することができない。
【０００５】
また、従来の無線マルチホップネットワークとは、主として無線ＬＡＮを介して複数の移動端末が接続されており、通信元端末と通信先端末が直接的に通信できない場合に、他方の移動端末がそのトラヒックを中継するものである。
【０００６】
【非特許文献１】
3GPP2 C.S0003-C, "Medium Access Control(MAC) Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems," 2002、[online]、[平成15年5月8日検索]、インターネット＜URL:http://www.3gpp2.org/Public_html/specs/C.S0003-C_v1.0.pdf＞
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の移動通信システムは、移動端末が基地局と直接的に通信可能な状態においてのみ有効である。従って、複数の基地局ＢＳを用いて全ての地域をカバーするように、通信エリアをセル状に配置する必要がある。これにより、移動端末２が移動し、他の基地局ＢＳの通信エリア内に入った場合、ハンドオーバ手順により通信が継続される。一方、ハンドオーバ先に基地局ＢＳが存在しない場合や、建物、トンネル等の内部に入り基地局ＢＳからの信号が届かない場合には、移動端末２は、基地局ＢＳからの制御チャネルを受信することができず、通信を確立することができない。
【０００８】
そこで、本発明は、基地局と移動端末が直接通信できない場合、他の端末が中継することにより間接的に通信することができる無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクセス制御方法によれば、
移動端末が、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、共通アクセスチャネルを介して基地局へ送信する第１のステップと、
中継端末が、アクセス要求をモニタし、アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いときに、番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を移動端末へ送信する第２のステップと、
移動端末が、個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能確認を中継端末へ送信する第３のステップと
を有し、移動端末と中継端末とは個別アクセスチャネルを介して通信し、中継端末と基地局とは共通アクセスチャネルを介して通信することを特徴とする。
【００１０】
本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第２のステップについて、複数の中継端末からアクセス要求を受信した際に、受信信号レベル対雑音信号レベル比が最も高い中継端末を選択することも好ましい。
【００１１】
また、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第２のステップについて、中継端末は、キャリアセンスをして、アクセス可能通知を前記移動端末へ送信することも好ましい。
【００１２】
更に、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第１のステップについて、アクセス要求は、複数の使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むことも好ましい。
【００１３】
更に、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、アクセス可能確認は他の中継端末によってモニタされ、他のいずれかの中継端末について個別アクセスチャネルの使用を拒否すべき所定の条件を満たす場合、当該中継端末が、個別アクセスチャネルの番号を含む使用中止要求を移動端末へ送信する第４のステップを更に有し、使用中止要求に基づく個別アクセスチャネルの番号を除いて、第１のステップから繰り返すことも好ましい。
【００１４】
更に、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第２のステップについて、移動端末は、少なくとも１つの中継端末からアクセス応答を受信できる程度に、自移動端末における送信電力制御手段の送信電力を制御することも好ましい。
【００１５】
本発明の中継端末によれば、
使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含み、共通アクセスチャネルを介して移動端末から基地局へ送信されるアクセス要求をモニタする共通アクセスチャネル通信手段と、
アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いことを検出する基地局応答検出手段と、
番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を移動端末へ送信し、個別アクセスチャネルを介して、移動端末からアクセス可能確認を受信する個別アクセスチャネル通信手段と、
移動端末と中継端末とは個別アクセスチャネルを介して通信し、中継端末と基地局とは共通アクセスチャネルを介して通信するように制御する中継制御手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の中継端末における他の実施形態によれば、中継制御手段は、アクセス可能確認がモニタされ、個別アクセスチャネルの使用を拒否すべき所定の条件を満たす場合、個別アクセスチャネルの番号を含む使用中止要求を移動端末へ送信することも好ましい。
【００１７】
また、本発明の中継端末における他の実施形態によれば、個別アクセスチャネル通信手段は、キャリアセンスをして、アクセス可能通知を移動端末へ送信することも好ましい。
【００１８】
本発明の移動端末によれば、
使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、共通アクセスチャネルを介して基地局へ送信する共通アクセスチャネル通信手段と、
アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いことと、中継端末からのアクセス可能通知がなされたこととを検出する基地局／中継端末応答検出手段と、
基地局からのアクセス応答が無い場合、番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を中継端末から受信し、個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能確認を中継端末へ送信する個別アクセスチャネル通信手段とを有し、個別アクセスチャネルを介して中継端末と通信し、間接的に基地局と通信することを特徴とする。
【００１９】
本発明の移動端末における他の実施形態によれば、複数の中継端末からアクセス要求を受信した際に、受信信号レベル対雑音信号レベル比が最も高い中継端末を選択する中継端末選択手段を更に有することも好ましい。
【００２０】
更に、本発明の移動端末における他の実施形態によれば、共通アクセスチャネル通信手段は、アクセス要求に、複数の使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むようにすることも好ましい。
【００２１】
更に、本発明の移動端末における他の実施形態によれば、いずれかの中継端末から個別アクセスチャネルの番号を含む使用中止要求を受信した場合、共通アクセスチャネル通信手段は、アクセス要求に、使用中止要求に基づく個別アクセスチャネルの番号を除いた使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むことも好ましい。
【００２２】
更に、本発明の移動端末における他の実施形態によれば、少なくとも１つの中継端末からアクセス応答を受信できる程度に、自移動端末における送信電力を制御する送信電力制御手段を更に有することも好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明における無線マルチホップネットワークのシステム構成図である。
【００２４】
図２によれば、基地局１の通信エリア４内には、複数の中継端末３が存在する。中継端末ＲＴ−１及びＲＴ−２は、共通アクセスチャネルＡＣＨ１を介して基地局１と直接的に通信可能である。最初に、移動端末２は、共通アクセスチャネルＡＣＨ１を用いて基地局１への接続を試みる。図２によれば、移動端末２は、通信エリア４の外に位置しているために、基地局１と直接的に通信することができない。従って、移動端末２は、個別アクセスチャネルＡＣＨ２を介して中継端末ＲＴ−１と直接的に通信することにより、間接的に基地局１と通信することができる。
【００２５】
共通アクセスチャネルＡＣＨ１は、基地局１と通信するためのものであり、通信エリア４内に存在する全ての移動端末２がその通信内容をモニタすることができる。個別アクセスチャネルＡＣＨ２は、基地局１以外の移動端末２と通信するためのものである。
【００２６】
図３は、本発明による時間経過に対するタイムスロット図である。
【００２７】
アクセスチャネルは複数のスロットに分離されており、第１スロットは共通アクセスチャネルＡＣＨ１に割り当てられ、第２スロットは個別アクセスチャネルＡＣＨ２に割り当てられる。尚、各スロットは、前半部分と後半部分とに分離され、それぞれ要求信号と応答信号とに割り当てられる。
【００２８】
（Ｔ１）移動端末ＭＴが、第１スロットの共通アクセスチャネルＡＣＨ１の前半部分を用いて、基地局１へアクセス要求を送信する。このとき、個別アクセスチャネルのチャネル番号ＡＣＨ２を共に送信する。この個別アクセスチャネルＡＣＨ２は、移動端末ＭＴの（電波が届く）通信エリア内の全ての中継端末ＲＴによってモニタされる。尚、複数の個別アクセスチャネルの番号がアクセス要求に含まれることも好ましい。
（Ｔ２）基地局ＢＳが、Ｔ１に応答して、第１スロットの共通アクセスチャネルＡＣＨ１の後半部分を用いて、移動端末ＭＴへアクセス応答を送信する。これにより、移動端末ＭＴは、基地局ＢＳと直接的に通信することができる。尚、アクセス応答は、通信エリア内の全ての中継端末ＲＴによってモニタされる。
（Ｔ３）その後、待機時間となる。
【００２９】
（Ｔ４）移動端末ＭＴが、第１スロットの共通アクセスチャネルＡＣＨ１の前半部分を用いて、基地局１へアクセス要求を送信する。このとき、個別アクセスチャネルのチャネル番号ＡＣＨ２を共に送信する。この個別アクセスチャネルＡＣＨ２は、移動端末ＭＴの（電波が届く）通信エリア内の全ての中継端末ＲＴによってモニタされる。
（Ｔ５）このとき、基地局ＢＳが、Ｔ１に応答しなかったとする。この無応答についても、移動端末ＭＴの（電波が届く）通信エリア内の全ての中継端末ＲＴによってモニタされる。これにより、移動端末ＭＴは、共通アクセスチャネルＡＣＨ１を用いた基地局ＢＳとの接続に失敗したと判断し、個別アクセスチャネルＡＣＨ２を用いた中継端末と接続を試みる。尚、個別アクセスチャネルＡＣＨ２については、当然ながら基地局ＢＳが応答することはない。
（Ｔ６）Ｔ５をモニタし、基地局ＢＳの無応答を検出した中継端末ＲＴが、第２スロットの個別アクセスチャネルＡＣＨ２の前半部分を用いて、移動端末ＭＴへアクセス可能通知を送信することができる。このとき、キャリアセンスを用いることが好ましい。ここでのキャリアセンスは、個別アクセスチャネルＡＣＨ２をモニタして、他局が通信していないことを確認した上で、アクセス可能通知を送信することをいう。
（Ｔ７）移動端末ＭＴが、Ｔ６に応答して、第２スロットの個別アクセスチャネルＡＣＨ２の後半部分を用いて、中継端末ＲＴへアクセス応答を送信する。これにより、移動端末ＭＴは、個別アクセスチャネルＡＣＨ２を介して中継端末ＲＴと直接的に通信することができ、従って、間接的に基地局ＢＳと通信することができる。
（Ｔ８）その後、待機時間となる。
【００３０】
図３のタイムスロット図について、４つの異なるシーケンスを説明する。
【００３１】
第１に、Ｔ６において、移動端末ＭＴがアクセス可能通知を受信しなかった場合がある。
【００３２】
中継端末ＲＴは、移動端末ＭＴから指定された個別アクセスチャネルＡＣＨ２を採用できない場合、アクセス可能通知を移動端末ＭＴへ送信しない。従って、移動端末ＭＴは、所定時間にいずれの中継端末ＲＴからもアクセス可能通知を受信できなかった場合、個別アクセスチャネルＡＣＨ２では通信不可能であることを認識する。このとき、移動端末ＭＴは、再度、第１スロットの共通アクセスチャネルＡＣＨ１の前半部分を用いて、個別アクセスチャネル番号ＡＣＨ３を付加したアクセス要求を、（到達しないであろう）基地局１へ送信する。これにより、このアクセス要求は、移動端末ＭＴの（電波が届く）通信エリア内の全ての中継端末ＲＴによってモニタされ、移動端末ＭＴは、個別アクセスチャネル番号ＡＣＨ３を採用できる中継端末ＲＴからアクセス可能通知を受信することができる。
【００３３】
第２に、Ｔ６において、複数の中継端末ＲＴが移動端末ＭＴへアクセス可能通知を送信する場合がある。この場合、移動端末ＭＴは、所定の条件によって中継端末ＲＴを選択することができる。
【００３４】
所定の条件として、Ｃ／Ｎ(Carrier/Noise)を用いることができる。Ｃ／Ｎは、受信信号レベル対雑音信号レベル比であり、移動端末ＭＴは、アクセス応答通知を受信した複数の中継端末ＲＴの中から、そのアクセス応答通知についてＣ／Ｎが最も高い中継端末ＲＴを選択することができる。
【００３５】
このようにして中継端末ＲＴを選択した移動端末ＭＴは、第２スロットを用いて個別アクセスチャネルＡＣＨ２の使用を周辺の移動端末に報知することも好ましい。この報知を事前に設定した回数行い、その期間内に当該チャネルの中止要求が無ければ、最終的に個別アクセスチャネルＡＣＨ２の使用を決定する。これは、端末の移動や伝搬状況により、チャネルの使用状況が変化することを考慮したものである。
【００３６】
第３に、Ｔ６において、中継端末によって受信されたアクセス要求についての受信レベルが、所定のＣ／Ｎより小さい場合には、中継端末は、アクセス可能通知を送信しないようにすることができる。
【００３７】
第４に、Ｔ５において、Ｔ１及びＴ４において個別アクセスチャネルの番号を通知しないようにすることができる。
【００３８】
必ずしも最初のＴ１及びＴ４における共通アクセスチャネルを介したアクセス要求について、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を通知する必要はない。その場合、Ｔ２及びＴ５において基地局からのアクセス応答が無いと移動端末が判断した場合に、改めてＴ１及びＴ４により個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を送信することもできる。
【００３９】
尚、中継端末ＲＴは、移動端末ＭＴから受信した個別アクセスチャネルの番号のうち、使用されると干渉等を生じる可能性のある個別アクセスチャネルの番号を、使用中止要求として移動端末ＭＴへ送信することができる。移動端末ＭＴは、使用中止要求として通知された番号に対応する個別アクセスチャネル以外のチャネルを使用するようにように制御する。
【００４０】
また、他の端末が使用している個別アクセスチャネルであっても、受信した信号が所定のＣ／Ｎより小さい場合には、同一チャネルを用いても影響を与える度合いが低いと考え、同一チャネルを用いることが考えられる。
【００４１】
更に、所定のＣ／Ｎを上回る場合であっても、送信電力を下げることにより所定Ｃ／Ｎより小さくなり、かつ、接続予定の中継端末とのＣ／Ｎは所定より大きい状態である場合は、同一チャネルを用いることが考えられる。
【００４２】
図４は、本発明による中継端末と移動端末との機能構成図である。
【００４３】
図４によれば、中継端末３は、スロット分離部３１と、共通アクセスチャネル通信部３２と、個別アクセスチャネル通信部３３と、ＢＳ応答検出部３４と、中継制御部３５と、アクセスチャネルリスト蓄積部３６とを有する。
【００４４】
スロット分離部３１は、アクセスチャネルについて、共通アクセスチャネルと個別アクセスチャネルとに分離する。尚、個別アクセスチャネルは、複数用意されていることが好ましい。
【００４５】
共通アクセスチャネル通信部３２は、中継制御部３５からの指示に基づいて、共通アクセスチャネルの通信を制御する。特に、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、共通アクセスチャネルを介して基地局へ送信する機能と、共通アクセスチャネルの信号をモニタする機能とを有する。
【００４６】
基地局（ＢＳ）応答検出部３４は、アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いことを検出する。
【００４７】
個別アクセスチャネル通信部３３は、中継制御部３５からの指示に基づいて、個別アクセスチャネルの通信を制御する。特に、基地局（ＢＳ）応答検出部３４から基地局のアクセス応答が無い旨の通知によって、アクセス要求に含まれた番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を移動端末ＭＴへ送信する。また、アクセス可能通知に対して、個別アクセスチャネルを介して、移動端末からアクセス可能確認を受信する。
【００４８】
中継制御部３５は、移動端末ＭＴから個別アクセスチャネルを介して受信したデータを共通アクセスチャネルを介して基地局ＢＳへ送信し、基地局ＢＳから共通アクセスチャネルを介して受信したデータを個別アクセスチャネルを介して移動端末ＭＴへ送信するように、共通アクセスチャネル通信部３２及び個別アクセスチャネル通信部３３を制御する。
【００４９】
アクセスチャネル（ＡＣＨ）リスト蓄積部３６は、使用可能な個別アクセスチャネルのリストを蓄積している。使用可能な個別アクセスチャネル毎に、現在使用中か否か、使用されている移動端末の識別情報、その移動端末との間のＣ／Ｎ等の情報が記録される。
【００５０】
図４によれば、移動端末２は、スロット分離部２１と、共通アクセスチャネル通信部２２と、個別アクセスチャネル通信部２３と、基地局／中継端末（ＢＳ／ＲＴ）応答検出部２４と、アクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部２５と、中継端末（ＲＴ）決定部２６と、アクセスチャネル（ＡＣＨ）リスト蓄積部２７と、送信電力制御部２８とを有する。
【００５１】
スロット分離部２１は、アクセスチャネルについて、共通アクセスチャネルと個別アクセスチャネルとに分離する。
【００５２】
共通アクセスチャネル通信部２２は、アクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部２５からの指示に基づいて、共通アクセスチャネルの通信を制御する。特に、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、共通アクセスチャネルを介して基地局へ送信する。
【００５３】
基地局／中継端末（ＢＳ／ＲＴ）応答検出部２４は、アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いことと、中継端末からのアクセス可能通知がなされたこととを検出する。
【００５４】
個別アクセスチャネル通信部２３は、アクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部２５からの指示に基づいて、個別アクセスチャネルの通信を制御する。特に、基地局からのアクセス応答が無い場合、その番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、中継端末から受信したアクセス可能通知をアクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部２５へ通知し、そのアクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部２５からの制御に基づいて個別アクセスチャネルを介してアクセス可能確認を中継端末へ送信する。
【００５５】
中継端末（ＲＴ）決定部２６は、複数の中継端末からアクセス要求を受信した際に、受信信号レベル対雑音信号レベル比が最も高い中継端末を選択する。又は、アクセス要求を最初に受信した中継端末を選択する。
【００５６】
アクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部２５は、基地局／中継端末（ＢＳ／ＲＴ）応答検出部２４及び中継端末（ＲＴ）決定部２６の結果に基づいて、共通アクセスチャネル通信部２２及び個別アクセスチャネル通信部２３を制御する。また、送信電力制御手段に対して、少なくとも１つの中継端末からアクセス応答を受信できる程度に、自移動端末における送信電力を制御する。
【００５７】
アクセスチャネル（ＡＣＨ）リスト蓄積部２７は、通信している中継端末の個別アクセスチャネルを記憶する。自移動端末がマルチホップ通信のための中継端末及び個別アクセスチャネルを選択する際に、記憶された中継端末及びチャネル以外のものを用いることにより、効率良くチャネル設定が可能になる。
【００５８】
図５は、本発明によって移動端末が接続を開始するフローチャートである。
【００５９】
（Ｓ５１）共通アクセスチャネルを介して基地局からアクセス応答が受信されたか否かを判定する。
（Ｓ５２）基地局からアクセス応答が受信されれば、共通アクセスチャネルを介して基地局と直接的に通信する。
（Ｓ５３）基地局からアクセス応答が受信されなければ、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を付加したアクセス要求を送信し、再度、共通アクセスチャネルにおける接続を試みる。
（Ｓ５４）共通アクセスチャネルを介して基地局からアクセス応答が受信されたか否かを判定する。基地局からアクセス応答が受信されれば、共通アクセスチャネルを介して基地局と直接的に通信する。
（Ｓ５５）基地局からアクセス応答が受信されなければ、アクセス要求によって送信された番号に対応する個別アクセスチャネルをモニタする。
（Ｓ５６）中継端末からアクセス可能通知が受信されたか否かを判定する。受信されなければ、Ｓ５３へ戻る。
（Ｓ５７）中継端末から受信されたアクセス可能通知によって、個別アクセスチャネルを用いてその中継端末と通信することができるか否かを判定する。通信することができなければ、Ｓ５３へ戻る。
（Ｓ５８）通信可能であれば、個別アクセスチャネルの使用を報知する。
（Ｓ５９）個別アクセスチャネルの使用中止要求が受信されたか否かを判定する。使用中止要求が受信されれば、Ｓ５３へ戻る。
（Ｓ５Ａ）使用中止要求が受信されなければ、個別アクセスチャネルの報知を事前に設定した回数だけ実施したか否かを判定する。まだその設定回数だけ実施してなければ、Ｓ５８へ戻る。
（Ｓ５Ｂ）その回数だけ実施していれば、個別アクセスチャネルの使用を開始する。
【００６０】
移動端末又は中継端末は移動することが想定されるため、通信可能な中継端末又は最適な接続形態は、時間と共に変化する。このため、各移動端末は、共通アクセスチャネルＡＣＨ１を用いて一定時間毎にアクセス要求を送信する。移動端末が基地局ＢＳの通信エリア内に移動すると、共通アクセスチャネルの第１スロットによるアクセス要求に対して基地局ＢＳが応答することになり、移動端末は基地局ＢＳと直接的に接続するように接続先を変更する。
【００６１】
中継端末も、共通アクセスチャネルＡＣＨ１を常時モニタしており、現在接続している移動端末ＭＴが共通アクセスチャネルを介してアクセス要求を送信すると、基地局によるアクセス応答が無い場合、中継端末はアクセス可能通知を移動端末ＭＴへ送信する。これにより、移動端末ＭＴは、変更可能な中継端末の候補を確認することができる。尚、複数の中継端末からアクセス可能通知が受信されることが想定されるため、キャリアセンス機能等を用いて、データ衝突を防止することができる。送信できなかった中継端末は、次のスロット時で送信を行う。
【００６２】
移動端末は、現在接続中の端末から応答が無いが、他の端末から応答が有る場合は接続形態を変更する。これは、現在接続中の端末との通信距離が大きく、応答のあった端末との通信距離が小さくなったことを意味する。
【００６３】
図６は、本発明によって接続形態を変更するフローチャートである。
【００６４】
（Ｓ６１）共通アクセスチャネルを介して基地局からアクセス応答が受信されたか否かを判定する。
（Ｓ６２）基地局からアクセス応答が受信されれば、共通アクセスチャネルを介して基地局と直接的に通信する。
（Ｓ６３）少なくとも１つ以上の中継端末からアクセス可能通知が受信されたか否かを判定する。
（Ｓ６４）全くアクセス可能通知が受信されなかった場合、移動端末の送信電力を増大する。その上で、現在接続中の中継端末との接続を維持する
（Ｓ６５）複数の中継端末からアクセス可能通知が受信されたか否かを判定する。
（Ｓ６６）複数の中継端末からアクセス可能通知が受信されれば、Ｃ／Ｎの最も大きい中継端末を決定し、接続を変更する。
（Ｓ６７）１つの中継端末からのみアクセス可能通知が受信されれば、現在接続中の中継端末以外の中継端末からのアクセス可能通知か否か判定する。
（Ｓ６８）アクセス可能通知が現在接続中の中継端末以外の中継端末からのものであれば、接続先を変更する。
（Ｓ６９）アクセス可能通知が現在接続中の中継端末からのものであれば、その中継端末との接続を維持する。
【００６５】
図７は、本発明によって送信電力を下げた場合の通信エリアの変化を示す説明図である。
【００６６】
図７によれば、移動端末ＭＴは、通信エリア４２の送信電力を送信していたとする。この通信エリア２には、２つの中継端末３が存在する。このとき、移動端末ＭＴは、少なくとも中継端末ＲＴ−１を中継して基地局ＢＳと通信することができればよい。従って、少なくとも中継端末ＲＴ−１が含まれる通信エリア４３の送信電力まで下げることができる。このような操作は、移動端末の消費電力を減少させることとなる。
【００６７】
一方、移動端末ＭＴは、中継端末を頻繁に切り替えるよりも、現在の中継端末との接続を維持する方が効率的な場合もある。この場合、自局の送信電力を増大することにより、現在の中継端末との接続状態を維持することができる。
【００６８】
前述した本発明における無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、中継端末及び移動端末の種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略が、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明における無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、装置及びプログラムによれば、基地局と移動端末が直接通信できない場合、他の端末が中継することにより間接的に通信することができる。
【００７０】
特に、基地局と中継端末との通信は共通アクセスチャネルを用い、中継端末と移動端末との通信は個別アクセスチャネルを用いることにより、チャネル競合の防止及び接続率の向上を図ることができる。また、移動端末の移動に伴うネットワーク構成の変更が容易であり、移動端末の消費電力の減少にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の無線ネットワークのシステム構成図である。
【図２】本発明における無線マルチホップネットワークのシステム構成図である。
【図３】本発明による時間経過に対するタイムスロット図である。
【図４】本発明による中継端末と移動端末との機能構成図である。
【図５】本発明によって移動端末が接続を開始するフローチャートである。
【図６】本発明によって接続形態を変更するフローチャートである。
【図７】本発明によって送信電力を下げた場合の通信エリアの変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 基地局、ＢＳ
２ 移動端末、ＭＴ
２１ スロット分離部
２２ 共通アクセスチャネル通信部
２３ 個別アクセスチャネル通信部
２４ 基地局／中継端末（ＢＳ／ＲＴ）応答検出部
２５ アクセスチャネル（ＡＣＨ）制御部
２６ 中継端末（ＲＴ）決定部
２７ アクセスチャネル（ＡＣＨ）リスト蓄積部
２８ 送信電力制御部
３ 中継端末、ＲＴ
３１ スロット分離部
３２ 共通アクセスチャネル通信部
３３ 個別アクセスチャネル通信部
３４ 基地局（ＢＳ）応答検出部
３５ 中継制御部
３６ アクセスチャネル（ＡＣＨ）リスト蓄積部
４、４１ 基地局の通信エリア
４２、４３ 移動端末の通信エリア
Claims (14)
- 移動端末が共通アクセスチャネルを介して基地局と通信できないときに、中継端末を介して前記移動端末と前記基地局との間で通信を可能にするアクセス制御方法であって、
前記移動端末が、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、前記共通アクセスチャネルを介して前記基地局へ送信する第１のステップと、
前記中継端末が、前記アクセス要求をモニタし、前記アクセス要求に対する前記基地局からのアクセス応答が無いときに、前記番号に対応する前記個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を前記移動端末へ送信する第２のステップと、
前記移動端末が、前記個別アクセスチャネルを介して、前記アクセス可能確認を前記中継端末へ送信する第３のステップと
を有し、前記移動端末と前記中継端末とは前記個別アクセスチャネルを介して通信し、前記中継端末と前記基地局とは前記共通アクセスチャネルを介して通信することを特徴とする無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法。 - 前記第２のステップについて、複数の前記中継端末から前記アクセス要求を受信した際に、受信信号レベル対雑音信号レベル比が最も高い中継端末を選択することを特徴とする請求項１に記載の無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法。
- 前記第２のステップについて、前記中継端末は、キャリアセンスをして、アクセス可能通知を前記移動端末へ送信することを特徴とする請求項１に記載の無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法。
- 前記第１のステップについて、前記アクセス要求は、複数の使用可能な前記個別アクセスチャネルの番号を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法。
- 前記アクセス可能確認は他の中継端末によってモニタされ、前記他のいずれかの中継端末について前記個別アクセスチャネルの使用を拒否すべき所定の条件を満たす場合、当該中継端末が、前記個別アクセスチャネルの番号を含む使用中止要求を前記移動端末へ送信する第４のステップを更に有し、
前記使用中止要求に基づく前記個別アクセスチャネルの番号を除いて、前記第１のステップから繰り返すことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法。 - 前記第２のステップについて、前記移動端末は、少なくとも１つの前記中継端末から前記アクセス応答を受信できる程度に、自移動端末における送信電力制御手段の送信電力を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法。
- 移動端末が共通アクセスチャネルを介して基地局と通信できないときに、前記移動端末と前記基地局との間で通信を中継する中継端末であって、
使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含み、前記共通アクセスチャネルを介して前記移動端末から前記基地局へ送信されるアクセス要求をモニタする共通アクセスチャネル通信手段と、
前記アクセス要求に対する前記基地局からのアクセス応答が無いことを検出する基地局応答検出手段と、
前記番号に対応する前記個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を前記移動端末へ送信し、前記個別アクセスチャネルを介して、前記移動端末から前記アクセス可能確認を受信する個別アクセスチャネル通信手段と、
前記移動端末と前記中継端末とは前記個別アクセスチャネルを介して通信し、前記中継端末と前記基地局とは前記共通アクセスチャネルを介して通信するように制御する中継制御手段と
を有することを特徴とする無線マルチホップネットワークの中継端末。 - 前記中継制御手段は、前記アクセス可能確認がモニタされ、前記個別アクセスチャネルの使用を拒否すべき所定の条件を満たす場合、前記個別アクセスチャネルの番号を含む使用中止要求を前記移動端末へ送信することを特徴とする請求項７に記載の無線マルチホップネットワークの中継端末。
- 前記個別アクセスチャネル通信手段は、キャリアセンスをして、アクセス可能通知を前記移動端末へ送信することを特徴とする請求項７又は８に記載の無線マルチホップネットワークの中継端末。
- 共通アクセスチャネルを介して基地局と通信できないときに、中継端末を介して前記基地局との間で通信を可能にする移動端末であって、
使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、前記共通アクセスチャネルを介して前記基地局へ送信する共通アクセスチャネル通信手段と、
前記アクセス要求に対する前記基地局からのアクセス応答が無いことと、前記中継端末からのアクセス可能通知がなされたこととを検出する基地局／中継端末応答検出手段と、
前記基地局からのアクセス応答が無い場合、前記番号に対応する前記個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を前記中継端末から受信し、前記個別アクセスチャネルを介して、前記アクセス可能確認を前記中継端末へ送信する個別アクセスチャネル通信手段と
を有し、前記個別アクセスチャネルを介して前記中継端末と通信し、間接的に前記基地局と通信することを特徴とする無線マルチホップネットワークの移動端末。 - 複数の前記中継端末から前記アクセス要求を受信した際に、受信信号レベル対雑音信号レベル比が最も高い中継端末を選択する前記中継端末選択手段を更に有することを特徴とする請求項１０に記載の無線マルチホップネットワークの移動端末。
- 前記共通アクセスチャネル通信手段は、前記アクセス要求に、複数の使用可能な前記個別アクセスチャネルの番号を含むようにすることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の無線マルチホップネットワークの移動端末。
- いずれかの中継端末から前記個別アクセスチャネルの番号を含む使用中止要求を受信した場合、前記共通アクセスチャネル通信手段は、アクセス要求に、前記使用中止要求に基づく前記個別アクセスチャネルの番号を除いた使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の無線マルチホップネットワークの移動端末。
- 少なくとも１つの前記中継端末から前記アクセス応答を受信できる程度に、自移動端末における送信電力を制御する送信電力制御手段を更に有することを特徴とする請求項１０から１３のいずれか１項に記載の無線マルチホップネットワークの移動端末。
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