JP4447601B2 - マルチユーザダイバーシチフォワーディング - Google Patents

Description

技術分野
本発明は概して通信ネットワークに関し、具体的にはマルチホップネットワーク及びこのようなネットワークのルーティングメカニズムに関する。

背景技術
無線媒体を効果的に複数ユーザの間で共有するプロトコルは通常、多重アクセスプロトコル、チャネルアクセス方式、又はメディアアクセス方式と呼ばれる。多重アクセスプロトコルは参考文献［１］に示されるように、２つの主要なカテゴリー、すなわち衝突回避プロトコル及びコンテンションプロトコルに分類することができる。
衝突回避プロトコルは、送信が常に無事に行われる、すなわち他の送信によって干渉されないことを保証するプロトコルである。衝突回避伝送は、チャネルを静的に、又は動的にユーザに割り当てることにより行なうことができる。これは、それぞれ固定スケジューリング及び動的スケジューリングと呼ばれることが多い。局間の調整を正確に行なうことによって、高い効率が実現すると考えられるが、大量の制御トラフィックの複雑な切り替えを伴う場合がある。
コンテンションプロトコルは、原理的に、送信が無事に行なわれることが保証されない点で衝突回避プロトコルとは異なる。従って、このプロトコルは、衝突が生じた場合にこれらの衝突を解消して全てのメッセージが最終的に無事に送信されるようにする手順を規定する必要がある。

多重アクセスプロトコルはまた、これらのプロトコルを設計する目的となるシナリオ又はアプリケーションに基づいて分類することができる。プロトコルには、例えばセルラーシステムの基地局のような単一局との接続に適しているものと、分散環境下で動作するように設計されているものがある。分散環境で動作するプロトコルにとって重要なのは、プロトコルが主としてシングルホップ用に設計されているかどうか、すなわち通信可能領域内の指定隣接体のみとの通信のために設計されているかどうか、又は特にマルチホップシナリオ用に設計されているかどうかである。
マルチホップシナリオにおいては、情報は、シングルホップ内で直接ではなく、送信元と宛先との間の複数のホップを通して送信することができる。一般的に、マルチホップ方式は、直接ワンホップ方式に比べて小さい消費電力及び高い情報スループットなどの複数の利点を持つ。マルチホップネットワークでは、互いに通信ができない距離に位置するノードが、送信元からのメッセージを宛先に転送する中間に位置するノードを利用することができるという利点がある。マルチホップネットワークは、ノード群のほとんどが移動性を有し、中央調整インフラストラクチャが無い、いわゆるアドホックネットワークと定義することができるが、マルチホップネットワークの考えは、ノード群が固定される場合に適用することもできる。

下位の最短パスルーティングプロトコルに基づく先行技術によるルーティング方法（例えばＢｅｌｌｍａｎ−Ｆｏｒｄルーティング）では、明確に定義された送信元から宛先に至るマルチホップルートは、システムを通して渡されるルーティングコスト情報に基づいて決定される。簡易化した各ノード又は局はその送出リンクのコストを認識し、この情報を隣接ノード群の各々に同報通信する。このようなリンクコスト情報は通常、各ノードの自前のデータベースに保持され、且つデータベースの情報に基づいており、ルーティングテーブルが適切なルーティングアルゴリズムを使用して計算される。一般的に、最短パスルーティング方法及び同様のルーティング方法によって、送信元−宛先の各組に単一ルートが生じる。最も効率的であるという訳ではないが、非常に簡単な最短パスルーティング方法では、例えば良く知られたＡＬＯＨＡ競合方式の多重アクセスプロトコルを使用することができる。
フォワーディングプロセスにおいて、ある程度能動的なルーティング選択を用いて複数ノードを利用するというコンセプトに基づく既存のプロトコル（このプロトコルは下位の最短パスプロトコルを使用することができる）が存在する。例えば、ＥＩＧＲＰ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｇａｔｅｗａｙ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：参考文献［２］）と呼ばれるプロトコルはルーティングプロトコルであり、複数のルータの１つに対するランダムフォワーディングを可能にする固定ネットワークに主として使用される。Ｓｙｌｖｅｓｔｅｒ及びＫｌｅｉｎｒｏｃｋによるランダムフォワードルーティング（参考文献［３］）はＥＩＧＲＰ、すなわち複数のパケット無線ネットワークルータの１つに対するパケットのランダムフォワーディングに類似するが、このランダムフォワードルーティングには重要な補正が含まれており、パケットが常にほぼ正しい方向に確実に向かう。ＤＡＲＰＡ（Ｄｅｆｅｎｓｅ Ａｄｖａｎｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ａｇｅｎｃｙ）による別のパスルーティング（参考文献［４］）は、リンクを介して再送信されるパケットを複製すると同時に複数のノードに同報通信することを可能にしており、これらのノードからパケットは再度最短パスルーティング方法に従って進む。１次Ｎ／Ｍフォワーディング（参考文献［５］）は、１のノードが１のノードに向かって最大Ｎ回のパケット送信を試み、送信に失敗すると、次のノードに対して最大Ｎ回の送信を試みる、という考え方に基づく。この手順は、パケット欠落が生じる前に最大Ｍ個のノードに対して繰り返される。代替パスルーティング及び１次Ｎ／Ｍフォワーディングの利点は、これらの方法を、例えばフェージング又は干渉変動に起因する輻輳及び一時的悪化通信を含む局所的な通信状態に適合させることができることである。

システム内の経時的な変化又は変動によって、信号送信の確実性を他の時間及び状態におけるよりも高くすることができるオポチュニティのウィンドウ又はピークが生成される。普通の最短パス技術及び先行技術による関連ルーティング方法は、相対情報が各ノード又は局には保存されないため、これらオポチュニティのウィンドウを認識する機能を持たない。対照的に、オポチューンルーティング（参考文献［６，７］）は、システム変化及び変動によって提供されるオポチュニティをある程度利用する。特に無線ルーティングに関連して、リンク品質が経時的に急激に変化する（例えば、レイリーフェージングによって）とシステム性能全体が低下する。しかしながら、オポチューンルーティングは、これらの変動によって提供されるオポチュニティのウィンドウを利用することによってこの性能低下を部分的に緩和する。オポチューンルーティングの場合、送信元−宛先の各組に単一のルートは存在しない。すなわちオポチューンルーティングはＥＩＧＲＰランダムフォワードに類似し、或る程度、代替パスルーティング及び１次Ｎ／Ｍフォワーディングにも類似する。但し、データパケットは、送信元から宛先に導かれながらも、いくらかランダムなルートに沿って進む。その結果、最短パス方法を使用する場合、連続パケットは通常同じルートに沿って送信される一方、オポチューンルーティングを使用する場合は、連続パケットは同じ方向であるが異なるパスに沿ってルーティングすることができる。
しかしながら、参考文献［６，７］の全体モニタリングは遅いプロセスである。モニタリングは、迂回メッセージを受信することによって、又は時々いわゆるプローブを送出することによって行われる。プローブが送出されると、例えばパス損失に関する情報を含む応答が返信されると予測される。プローブとデータ送信との間に遅延がある場合、フォワーディングアルゴリズムに関する返信入力情報は、データが送信される時にはもう古くなっている可能性がある。特に望ましくない結果は、既存のオポチューンルーティングと、それに加えて普通の最短パスルーティング方法が、使用可能なダイバーシチ効果を効率的に利用しないということである。

選択ダイバーシチフォワーディング（ＳＤＦ：参考文献［８］）は、ダイバーシチ効果をほぼ最適な形で効率的に利用する技術である。この新規のアプローチは、送信元の局からの送信を、近傍の受信機グループ又は中継ノードグループに振り向ける操作に基づく。受信ノード群の一つ以上のノードが応答すると、中継ノード群の一つが選択され、命令メッセージが選択中継ノードに送信されて、この中継ノードに指示してデータメッセージを転送する責任を負わせる。情報が宛先に到達するまで、このプロセスを全ての後続の責任ノードに繰り返す。このアプローチに従うことによって、ブランチダイバーシチ及びキャプチャ効果の両方をデータフォワーディングプロセスに利用することができる。特に、ブランチダイバーシチによって、インターリーブデータを符号化と一緒に使用してフェージングチャネルを克服する必要性が小さくなり、これによって今度は、遅延が小さくなり、その結果更に高いスループットが実現する。キャプチャ効果とは、同じ周波数の、又はほぼ同じ周波数の２つの信号の強い方の信号のみが変調され、弱い方の信号が抑制され、雑音として拒絶される現象を指す。複数の受信局に関連して、キャプチャ効果は、データ送信が衝突するときに非常に大きな堅牢性を実現する。ＳＤＦは、時間の掛かる下位のコストプロトコルを利用するが、ＳＤＦによって高速のチャネル変動自体に対する瞬時の適合が可能になる。
変動を利用する考えであって、シングルホップ方式の普通のセルラーネットワークに関する類似の考えは、参考文献［９，１０，及び１１］に見ることができ、これらの参考文献はそれぞれ、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）、高データレート（ＨＤＲ）、及びオポチュニスティックビームフォーミング（ＯＢ）について記載している。ＨＳＤＰＡ及びＨＤＲは互いに非常に類似する。しかしながら、オポチュニスティックビームフォーミングは、機能の点で異なり、ＯＢがアンテナビームを異なる方向にランダムに振り向けるか、又は連続的に掃引するのに対し、ＨＳＤＰＡ及びＨＤＲはビームフォーミングという概念は持たない。特に、オポチュニスティックビームフォーミング（参考文献［１１］）では、オポチュニスティックアイデアを利用し、次にビームフォーミングに関してオポチュニスティックアプローチを利用して、セルラーシステム又は基地局におけるシステム容量を大きくする。しかしながら、このようなＨＳＤＰＡ、ＨＤＲ、及びＯＢのコンセプトはマルチホッピングには関連していない。ＯＢは基本的に、高速のチャネル変動を考慮に入れた基地局における高速スケジューリングの拡張版であり、ＣＤＭＡ２０００ＨＤＲ及びＷＣＤＭＡ ＨＳＤＰＡの両方に提案されている。

発明の概要
本発明は先行技術による構成の上記欠点及び他の欠点を解決する。
本発明の主たる目的は、マルチホップネットワークにおいて情報を転送するための効率的なメカニズムを提供することにある。

本発明の目的は、マルチホップネットワークの性能をスループット、遅延特性及び／又は消費電力に関して改善することにある。
本発明の目的はまた、ネットワークにおけるサービス品質（ＱｏＳ）を向上させることにある。

本発明の別の目的は、負荷分布の改善に関する。
本発明の特定の目的は、マルチホップネットワークにおいて情報を効率的に転送するための方法及びシステムを提供することにある。

本発明の目的はまた、パケット無線マルチホップネットワークにおける情報の効率的な転送をサポートする通信ノードを提供することにある。
本発明の別の目的は、パケット無線マルチホップネットワークにおける情報の効率的な転送をサポートする制御ノードを提供することにある。

これらの目的及び他の目的は、特許請求の範囲に定義される本発明によって達成することができる。

本発明の主たる態様は、送信ノードにおいて表示される宛先及び／又はフローを調査し、有利な形の宛先及び／又はフローの選択を行なうことによって中継方向を選択することにより、フォワーディングプロセスにおける自由度を高くすることができるという考え方に基づく。実際、本発明が提案するフォワーディングアルゴリズムは、ｉ）複数の中継候補ノードの１つと、ｉｉ）、ａ）複数のフローの１つ、及びｂ）複数の宛先の１つの少なくとも一方とを一括選択する。次に、送信ノードは、選択された宛先に向けられる、及び／又は選択されたフローに属する一組の情報を送信キューから選択し、最終的に選択された情報を選択された中継ノードに送信する。
このようにして、本発明は、送信キューの先頭の第１パケットに適する中継ノードを単純に選択する状況と比較すると、より多くの中継ノードの中からの選択を効率的に行なうことができる。自由度がこのように高くなる主たる理由は、異なるパケット又は更に広い意味で異なる組のデータを送信ノードから種々の方向に向けることができるので、複数の概略転送方向（ｇｅｎｅｒａｌ ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）の中継ノードを選択することができるからである。選択はコストから見た進行度（ｃｏｓｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓ）に基づくことが多く、地理上の距離における転送進行度（ｆｏｒｗａｒｄ ｐｒｏｇｒｅｓｓ）に基づくこともできる。例えば異なるフローは異なるＱｏＳ要件を有するため、選択プロセスにおいてＱｏＳ面を考慮することも可能である。一例として、緩い遅延要件を有するフローよりも厳しい遅延要件を有するフローの優先度を高くすることができる。複数の宛先及び／又は複数のフローの間の公平性も、選択プロセスにおいて考慮することができる要素である。いずれにしても、宛先／フローの選択は最終的には、送信キューから送信すべき情報の選択に変換される。

更に改善を行なうために、宛先／フロー、中継ノード、並びにデータ送信／受信用の一つ以上のリンクパラメータから成る組み合わせを一括選択する。これは、本発明によって、複数のパケットのために複数の中継ノードからの選択が可能になると同時に、リンクモード、周波数チャネル、又はサブキャリア、送信電力及び／又はアンテナ重みのようなリンクパラメータを最適な通信を行なうために適合させることができることを意味する。これらのリンクパラメータは通常、データリンクレイヤのＤＬＣ（データリンクコントロール）パラメータと、下位の物理ＰＨＹレイヤパラメータから選択することができる。
異なる宛先及び／又はフロー、中継ノード、及び場合によってはリンクパラメータが一括して考慮される選択プロセスは、普通、考慮対象の送信ノードと、中継候補ノード群の各々との間のリンク性能を表す情報に基づく。この理由により、通信を３又は４フェーズ、すなわち調査フェーズ、応答フェーズ、データフェーズ、及び任意選択のアクノリッジメントフェーズに分割することが好ましい。最初の２フェーズは、通常、例えば予測信号対雑音比（ＳＮＲ）又は予測信号対雑音プラス干渉比（ＳＩＮＲ）に関する報告により、又はサポートされている送信レートの通知により、中継候補ノード群の各々に関するチャネル及び送信情報のようなリンク性能情報を問い合わせ、取り出すように設計されている。ＳＩＮＲは、干渉及び雑音の両方を含むので、好んで用いられる場合が多い。宛先／フロー、中継ノード、及び送信キューからの適切な組のデータの選択が、統合リンクアダプテーションを行って、又は行わずに完了すると、データフェーズにおいてデータが中継ノードに送信される。必要に応じて、選択中継ノードは、アクノリッジメントフェーズにおいてデータの受け入れを承認することができる。好適には、上に記載した３又は４フェーズは、チャネルコヒーレンス時間よりも短い期間内に実行されて高速適応を可能にする。他のアクノリッジメント方法を使用することもできる。例えば、アクノリッジメントを故意に遅延させ、少ない頻度で送信される一塊のアクノリッジメントメッセージにアクノリッジメントを集めることができる（アクノリッジメントは必ずしもチャネルコヒーレンス時間内に行なう必要はない）。

宛先／フロー、中継ノード、及び何らかの意味において最適な任意選択のリンクパラメータを一括選択することが望ましい。明確な定義付けを行なったうえで最適性について考えるために、品質コストから見た進行度又は情報コストから見た進行度に基づく目的関数を導入し、宛先／フロー、中継ノード、及び任意選択のリンクパラメータに関して最適化することが好ましい。例えば、上述の方法によって、目的関数を瞬時ＳＮＲ／ＳＩＮＲ状態などに関して定義及び最適化してスループットを最大化し、遅延を最小化することができる。
複数のフローが任意の宛先（複数の宛先）に対してサポートされる場合、選択はフロー及び宛先の組み合わせとすることができる。フローではなく、宛先を最適化変数として使用する場合、選択結果は選択中継ノード及び宛先を含むことになる。しかしながら、選択宛先に至るには幾つかのフローが存在し得るので、どのフローを選択すべきかは依然として未決問題である。当然ながら、これらのフローの中からの更に別の選択は、例えばＱｏＳ要件に基づいて行なうか、又はランダムに行なうこともできる。しかしながら、フローを最適化変数として使用することによって、ＱｏＳ要素を一括最適化プロセスに直接取り入れることができ、これによって宛先方向の観点、ＱｏＳの観点の両方から最適フローを選択することができる。
ここで、一括選択プロセスは、考慮対象の送信ノード、又は一つ以上の送信ノードを受け持つ関連制御ノードが直接実行することができることを理解されたい。

好適な実施形態では、送信ノードは調査メッセージをネットワークの複数の中継候補ノードに送信する。これらの中継候補ノードは、例えば下位のルート決定プロトコルから得られるマルチホップコスト情報と、場合によっては追加情報とに基づいて選択することができる。次に、各中継候補ノードは調査メッセージに応答し（このメッセージが受信されたとした場合）、送信ノード自体、又は送信ノードを受け持つ制御ノードに応答メッセージで返答する。次に、送信ノード自体又は制御ノードが、中継候補ノード群からの応答メッセージに基づいて一括選択プロセスを実行する。好適には、各中継候補ノードは、送信ノードと中継候補ノードとの間の対応するリンクに関する情報を表すリンク性能を、受信した調査メッセージに基づいて決定し、このリンク性能情報で返答する。別の構成として、送信ノード自体が候補ノードから受信した応答メッセージに基づいてリンク性能情報を決定し、リンクの相互関係を推定する（中継ノードにおける雑音プラス干渉特性についてある程度の認識を持つ）。
完全に集中化されたアーキテクチャにおいては、コスト情報、それぞれの送信ノードにおいて表示される宛先／フローに関する情報に加えて、関連するリンク性能情報が中央制御ノードに送信され、次にこの制御ノードが、宛先／フロー、中継ノード、及び任意選択のリンクパラメータを、マルチホップネットワークの送信ノード群の各々に関して選択することができる。明らかなことに、中央制御ノードは、選択された宛先／フロー及び中継ノード、及び任意選択のリンクパラメータを、それぞれの送信ノードに送信する必要がある。

通常、マルチホップネットワークの送信ノード群、又は送信ノード群の少なくとも一部は、調査メッセージ群の送信を時間同期させて行なうだけでなく、データの送信を時間同期させるように動作する。調査応答フェーズの間に報告されるＳＮＲ／ＳＩＮＲ又は他のリンク性能表示が、全てのデータフェーズにおいて同じままである（又は改善される）ことも重要である。
従って、各調査メッセージは、送信電力レベル及び／又はアンテナ重みのような一つ以上の所定の送信パラメータを使用して送信することが好ましい。次に、後続のデータフェーズの間、ほぼ同じ送信パラメータ又はパラメータ群を通常再度使用して選択データを送信する。このようにして、ＳＮＲ／ＳＩＮＲは、例えば幾つかのノードが送信を行なわないことを決定したとしても良くなり得るが、通常悪化することはない。

本発明を組み込み、適合させてマルチユーザ検出を受信側で行なうことができることが判る。この場合、複数の送信ノードから調査メッセージを受信する受信ノードは、通常、ＳＮＲ／ＳＩＮＲ又はレート情報のようなリンク性能情報を各リンクに関して決定する。実現可能な実施形態では、受信ノードは単に、高性能リンク（群）に接続されるノード（群）に対してのみ返答する。
本発明は次の利点をもたらす。
・マルチホップ転送が効率的に行なわれる。
・ネットワーク性能が向上する。
・スループットが高くなる、及び／又は遅延が小さくなる。
・スループット及び遅延のような性能基準を一定レベルに維持しながら高いトラフィック負荷を処理することができる。
・他の方法と同じ性能レベルを実現する際の消費電力を小さくすることができる。
・中継ノード、宛先／フロー、及び可能であればリンクパラメータを一括選択することにより自由度を高くすることができる。
・特に、自由度が高くなることによって、選択対象となる潜在中継ノード又は転送ノードの数を増やすことができる。
・Ｑｏｓ要素を取り入れると必ず、自由度が高くなったことによってＱｏｓ性能が高くなることが予測され、Ｑｏｓ優先度設定を行なうことができる。
・輻輳及びバッファオーバーフローの危険が小さくなる。
・フロー制御が向上する。
・コストから見た進行度が大きくなる。

本発明が提供する他の利点は、本発明の実施形態についての以下の記述を一読することにより明らかになる。
本発明、及び本発明の更なる目的及び利点は、添付図面と一緒に次の記述を参照することによって最も深く理解できる。
図面全体を通じて、同じ参照記号は対応する構成要素又は同様の構成要素に使用される。

本発明は、パケット無線マルチホップネットワークのようなマルチホップネットワークに関し、特にマルチユーザダイバーシチフォワーディング（ＭＤＦと記載する）と呼ばれるマルチホップネットワークの新規のフォワーディング方式に関する。
本発明が提案するＭＤＦ方式は、ルーティングコストテーブルを生成する最短パスプロトコルのようなあらゆる下位のルート決定プロトコルと一緒に、又はダイバーシチフォワーディング用に更にカスタマイズされたルート決定プロトコルと一緒に使用することができる。当然のことであるが、本発明は、トポロジー制御メカニズムのような他のネットワーク関連機能に接続して構成することができる。

本発明が提案するマルチユーザダイバーシチフォワーディング（ＭＤＦ）方式は、３つの最下層プロトコルレイヤの内の少なくとも２つの構成を統合する。通常、これらの３つのレイヤはＯＳＩ（開放形システム）モデルを指し、物理レイヤ、リンクレイヤ、及びネットワークレイヤを含む。
基本的に我々は、送信ノードにおいて表示される宛先／フローを調査し、且つ宛先／フローを有利に選択することによって中継方向を選択するフォワーディングアルゴリズムを見出した。フォワーディングアルゴリズムは、ｉ）複数の中継候補ノードの一つ、ｉｉ）最適化におけるアプリケーション及び所望の自由度に応じて、ａ）複数の宛先の中の一つ、及びｂ）複数のフローの中の一つの内少なくとも一方と、好適にはｉｉｉ）一つ以上のリンクパラメータを一括選択する。これに関連して、選択された宛先及び／又はフローに基づいて、送信キューからデータパケットなどの送信するべき一組の情報を選択する。これは、選択宛先に向けられる一組の情報及び／又は選択フローに属する一組の情報とすることができる。選択データは最終的に選択中継ノードに送信され、この中継ノードがデータを更にマルチホップネットワークにおいて転送する役割を担う（このノードが宛先でない限り）。当然のことであるが、選択候補ノードが宛先ノードである場合、宛先ノードは情報をこれ以上は転送しない。従って、本発明の最も複雑な形態では、本発明によって、複数パケットのために複数の中継ノードの中から選択を行なうと同時にリンクパラメータを適合させて最適通信を行なうことができる。

次に実施例を通して本発明を説明する。送信ノードにおいて表示される宛先／フローに関する情報及び下位のルート／コスト決定プロトコルからのコスト情報に加えて、選択プロセスは通常、考慮対象の送信ノードと中継候補ノード群の各々との間のリンク性能を表す情報に基づく。この理由により、図１及び２に模式的に示すように、通信は３フェーズ又は４フェーズ、すなわち調査フェーズ、応答フェーズ、データフェーズ、及び任意選択のアクノリッジメントフェーズに分割することが好ましい。
上述の３フェーズ又は４フェーズは、一つのタイムスロット内、又はチャネルコヒーレンス時間よりも短い他の期間内で行なうことが好ましく、複数のタイムスロットが連続して順次繰り返される。ここで、これらのフェーズは、単一のタイムスロット以外の構成を作るように任意の順序に並べることができることに注目されたい。しかしながらこの場合、少なくとも第１フェーズ及び第３フェーズは安定チャネルで行なわれ（すなわちチャネルのコヒーレンス時間内で）、且つ同じ（又は非常に類似する）干渉状態で行われることが好ましい。しかしながら以下においては、一つのタイムスロット内で行なわれる４フェーズプロトコルを中心に記載するが、本発明はこのようなプロトコルに限定されない。

最初の２フェーズは、通常、例えば予測ＳＮＲ／ＳＩＮＲに関する報告を通して、或いはサポートされている送信レートの通知により、中継候補ノード群のそれぞれに関するチャネル及び送信情報のようなリンク性能情報を問い合わせ、取り出すように設計される。宛先／フロー、中継ノード、及び送信キューからの適切な一組の情報の選択が、統合リンクアダプテーションを行ないながら、又は行なうことなく完了すると、データフェーズにおいて情報は中継ノードに送信される。リンクアダプテーションを使用する場合、データ送信前に、報告ＳＮＲ／ＳＩＮＲ又はレートに基づいて適切なリンクモード及び／又は他のリンクパラメータを選択する。必要に応じ、任意選択のアクノリッジメントフェーズにおいて、選択中継ノードはデータの受け入れに関する承認を行なうことができる。前述のように、別の構成として、ＳＮＲ／ＳＩＮＲを報告するのではなく、最適レート（リンクモード）を直接報告することができる。
図２は、多数の送信ノード及び多数の潜在受信ノードを含む４フェーズ方式の一実施例を示す。この方式は、多数の送信ノードＴＸ_１〜ＴＸ_Ｎに関して示され、この場合、各送信ノードは調査メッセージを多数の潜在受信ノードに送信する。説明を簡単にするために、送信ノードＴＸ_１に対して受信ノードＲＸ_１，１、ＲＸ_１，２、及びＲＸ_１，３のみを図２に示している。各受信ノードはＳＮＲ／ＳＩＮＲを推定し、推定ＳＮＲ／ＳＩＮＲを対応する送信ノードに報告し、次にこの送信ノードは宛先／フロー、中継ノード、及び任意選択のリンクモードの組み合わせを選択してデータを選択中継ノードに送信する。選択宛先／フローに基づいて、送信ノードは一組の情報を送信キューから抽出し、最終的にデータフェーズにおいてデータを送信する。

調査フェーズ及び後続のデータフェーズの両方において干渉状態がほぼ同じであることを確実にするために、これらの送信ノードはフレームを時間同期させて送信することが好ましく、且つほぼ同じ送信電力レベル及び／又はアンテナ重みを両方のフェーズにおいて使用する必要がある。図２に示すように、送信ノードＴＸ_１〜ＴＸ_Ｎは、複数のタイムスロットが時間整合するようにフレームを送信する。これが、調査フェーズとデータフェーズとの相関の基礎となる。更に、送信電力レベル及び／又はアンテナ重みのような一つ以上の送信パラメータを最初に決定し、調査フェーズとデータフェーズの両方において使用して、調査応答フェーズにおいて報告されるＳＮＲ／ＳＩＮＲが全てのデータフェーズにおいて同じままとなる（又は改善される）ようにする。
例えば、マルチホップネットワークのノードＴＸ_ｉがタイムスロットｎで送信を行なうと決定すると、このノードは後続のデータ送信に送信電力Ｐ_ｉを選択することができる。送信電力Ｐ_ｉは、選択に応じて、送信毎に変化しても、しなくてもよい（変化してはならない場合は変化することができる場合の特殊な場合として扱われる）。例えば、Ｐ_ｉは、好適にはトポロジー変化を反映し、送信バッファの中身、既に失敗している送信、及び／又はＱｏＳ要素によって変わる。幾つかのノードが低電力方式又は別の構成として高電力方式を採用することも可能であり、いずれの方式を採用するかは、消費電力又は性能が着目するノードの最大の関連要素であるかどうかによって変わる。更に、送信電力とは別に、アンテナ重みのような他の送信パラメータを選択して、特定の中継潜在ノードの組を目標とすることができる。潜在中継ノードに関する情報は、既に獲得されているトポロジー情報により生成することができるが、この情報に送信バッファの中身、既に失敗している送信、及び／又はＱｏＳ要素を反映することもできる。送信を決定するには、パケット群が送信バッファの中で待機している必要があり、且つ送信の決定は、例えばランダムに選択される送信インスタンスを有するスロット化ＡＬＯＨＡなどの、採用されているメディアアクセス原理に基づいて行なうこともできる。

受信候補ノードが、調査メッセージを送信したノードを特定することができるようにするために、メッセージ、又はノード固有のワード（受信機による相関処理に使用される）に明示的なアドレスを添付することができる。
調査フェーズでは異なる方法を採用することができ、この場合、第１の例示的方法は、各送信局又は送信ノードは調査メッセージを送信電力Ｐ_ｉで送信するという考えに基づく。従って、受信ノードＲＸ_ｉ，ｊは、調査メッセージを送信したノード及びメッセージが受信された電力レベルを特定することができる。

調査フェーズの第２の例示的方法では、送信側アドレスが調査メッセージに含まれる。次に、種々の送信ノードからの調査メッセージは、好適には、例えば適切な衝突回避プロトコルを援用して（局所的に）衝突しないように送信される。更に、各メッセージは、後続のデータ送信に使用される送信電力レベルＰ_ｉに関する情報を含む。この情報に基づいて、調査フェーズにおける第１の方法と同様に、受信ノードＲＸ_ｉ，ｊは調査メッセージを送信したノード、及び後続のデータパケットが受信されたと予測される電力レベルを特定することができる。必要に応じて、これらの２つの調査メッセージは、所望の受信ノード又は受信局に関する情報を含むこともできる。
ここで、第２の方法における調査メッセージは、適切なオフセット表示が調査メッセージに含まれるか、又はオフセットが前もって暗示的に認識される場合に、データメッセージの電力レベルとは異なる電力レベル（普通は高い）で送信することができることに注目されたい。これによって、調査メッセージフェーズにおけるＳＮＲが改善し、自由度も高くなる。
次の記述においては、我々は大きな自由度を有するということから第２の方法に焦点を当てる。

応答フェーズでは、各ノードは、好適にはＳＮＲ／ＳＩＮＲ情報を含む応答メッセージを送信する。別の実施形態では、各候補ノードは、受信に使用できるレートを決定し（チャネル周波数選択機能を容易に決定に取り入れることができるので）、次に今までのレートとは異なるレートで応答する。レートは、変調方式（ＱＳＰＫ，８ＰＳＫ，１６ＱＡＭ，．．．）及び順方向誤り訂正コード（畳み込み符号化、ターボ符号化，．．．）、更には符号化レートの特定の組み合わせに関する明示的な値又は潜在コードとすることができる。更に別の実施形態では、チャネル推定値を返信して、送信側におけるレート又はリンクモードのより効率的な選択を可能にする。直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ）のような周波数分割方式では、周波数に依存するＳＮＲ／ＳＩＮＲ表示を返信して、ユーザに関する一つのサブキャリア（周波数チャネル）又は一連のサブキャリアの効率的な選択を可能にする。
次の記述においては、説明を簡単にするために、ＳＮＲ／ＳＩＮＲに関する報告が行われるものと仮定する。ＳＮＲ／ＳＩＮＲを報告する正確な方法は、受信機において使用する検出器のタイプによって異なる。第１の場合においてはシングルユーザ検出を行い、第２の場合においてはマルチユーザ検出（ＭＵＤ）を使用することができる。受信側がシングルユーザ検出法を使用する場合、決定したＳＮＲ／ＳＩＮＲは、ＳＮＲ／ＳＩＮＲが属するアドレスと一緒に送信される。ＭＵＤ受信機を利用する場合、接続される送信側に関するＳＮＲ／ＳＩＮＲ値から成るベクトルを送信することができる。次に、ＳＮＲ／ＳＩＮＲは、着目する信号に関する弱い干渉信号の全ての雑音及び電力の和に対する受信電力レベルとして定義される（付録参照）。シングルユーザ検出の場合においては、ＳＮＲ／ＳＩＮＲは、干渉信号及び雑音の電力の和に対する最大強度の受信信号として定義される。ＳＮＲ／ＳＩＮＲレベルを通知するのではなく、雑音レベルの通知と一緒に明示的な電力レベルをそのまま通知することができる。応答は、局所衝突が適切な衝突回避プロトコルを使用して回避されるように送信することが好ましい。

例えば応答に含まれるＳＮＲ／ＳＩＮＲレベル又は返信レート情報に基づいて、各送信側は２つ、又は好適には３つの決定を一括プロセスにおいて実行する（ＭＵＤ受信機を利用する場合、この決定プロセスにおいても考慮する必要がある）。
−宛先／フローを選択し、この選択に基づいて、キューの中で送信すべきパケット又は更に広い意味で情報の組を選択し、
−パケットを受信及び転送する中継ノード（このノードが宛先局でない限り）を選択し、
−任意で、所定の送信電力レベル以外に使用すべき追加のリンクパラメータを決定する。好適には、追加のリンクパラメータは、データ信号群及び順方向誤り訂正符号化のようなリンクモードパラメータを含むが、例えば周波数チャネルパラメータを含むこともできる。追加のリンクパラメータを選択することができない場合、最初の２つのステップのみを実行する。
レート又はリンクアダプテーションの場合、チャネルが相互に依存するという仮定が有効であると仮定すると、送信側は、応答メッセージとして返信される形で、又は応答メッセージを受信するときのチャネル推定として返信される形で、より正確なチャネル状態を認識することもできる。

データフェーズでは、割り当てリンクパラメータ及び送信パラメータを使用して選択パケットが決定中継ノードに送信される。
アクノリッジメントフェーズでは、受信ノードは、パケットを正しく受信したかどうかを示すアクノリッジメントにより応答する。

上述では、少なくとも一つのタイムスロットに渡る準安定状態だけでなく、相対測定及び送信電力設定がかなり良好な精度で推定される。
ここで、調査の第２の方法では、複数の連続調査パケットを調査フェーズにおいて送信することができることに注目されたい。同じように、複数の応答メッセージを応答フェーズにおいて送信するだけでなく、複数のアクノリッジメントをアクノリッジメントフェーズにおいて送信することができる。

図３Ａ〜３Ｂはそれぞれ、送信側及び受信側における本発明の好適な実施形態による例示的転送方法の原理の概要を示している。これらの原理について、送信側から簡単にその概要を説明する。
まず、送信電力及び／又はアンテナ重みのような一つ以上の適切な送信パラメータをステップＳ１において決定する。ステップＳ２では、調査メッセージを、通常はブロードキャスト又はマルチキャストを使用して送信する。ステップＳ３では、例えばＳＮＲ／ＳＩＮＲ又はレート情報を含む対応する応答メッセージを一つ以上の潜在中継ノードから受信する。ステップＳ４では、一括選択プロセスを実行して、送信すべきデータだけでなく、中継ノード及びリンクパラメータを決定する。ステップＳ５では、最初に決定した送信パラメータ及び選択リンクパラメータを使用して、選択宛先に向かうか、又は選択フローに属するデータパケットを選択中継ノードに送信する。ステップＳ６ではアクノリッジメントを受信する。ステップＳ７では、利用可能なＡＲＱ処理を実行することができる。

受信側では、調査メッセージをステップＳ１１で受信する。ステップＳ１２では、受信調査メッセージに応答して、ＳＮＲ／ＳＩＮＲ値、サポートされているレート又は他の適切なパラメータを求める。ステップＳ１３では、ＳＮＲ／ＳＩＮＲ又はレートを送信側ノードに応答メッセージとして報告する。中継ノードが送信ノードによって選択された場合、データパケットをステップＳ１４で受信する。ステップＳ１５では、アクノリッジメントを送信ノードに送信し、パケットを正しく受信したことを通知する。利用可能なＡＲＱ処理を受信側においてステップＳ１６で実行する。
ＡＲＱ（オートマチックリピートリクエスト）方式は一定範囲のＡＲＱ方式から選択することができるので、ＡＲＱの詳細については示さない。基本的な機能は、パケットの再送信が、承認アクノリッジメントを受信するまで行なわれる（但し再送信の回数の上限値を設定してもよい）ことを保証することであり、これによってパケットを任意で送信バッファから取り除くことができる。ＡＲＱ処理は通例、送信側だけでなく受信側においても行なうことができる。

当然ながら、送信電力以外の他の送信パラメータ、例えばアンテナ重みを本発明において使用することができる。また、レートアダプテーション又はリンクアダプテーションを用いるかどうかは任意であるが、多くの場合において好適な機能である。
参考文献［８］に提案されるＳＤＦに類似する、複数の中継ノードの中からオポチュニスティックな選択を行なう操作以外に、本発明は更に少なくとも２つの主要な利点をもたらす。

第１の利点は、送信バッファに含まれる複数のパケット（従ってフロー／宛先）の中から選択を行なう機会が提供されることである。この追加の自由度を設ける主な理由は、異なるパケット（又は、より広い意味で異なる組のデータ）が送信ノードから種々の方向に向かうことができるので、複数の概略的転送方向にある中継ノードを選択することができることである。
この利点は、簡易な地図で表わした転送進行度メトリックが付された図４Ａ〜４Ｂから容易に理解することができ、図４Ａは参考文献［８］に提案されているＳＤＦ法を示し、図４Ｂは本発明の例示的実施形態による方法を示している。

図４Ａに示す先行技術では、送信キューの第１パケットＸは送信対象のパケットである。このパケットは所与のフローに属し、所与の宛先ノードに振り向けられ、次にこの宛先ノードがパケットＸの概略的転送方向を決定する。送信ノードは、この概略方向に転送を行なう多数の潜在中継ノードの中から選択を行なう。送信ノードは通常、最大転送進行度を有する中継ノードにパケットを送信するが、これは単に、パケットの宛先ノードの方向の最大予測距離に亘ってパケットが送信されることを意味する。
本発明では、考慮対象の送信ノードの送信キュー１１０に表示されるパケット群の全ての宛先／フロー方向の中継ノードを選択することができる。例えば、送信キューは送信準備が整った異なるパケットによるパケットベースとする（１）ことができる。別の構成として、送信キューは多数のバッファを備え（２）、各バッファが所与の宛先又はフローに関するデータを保存する。第２の変形例では、適切なリンクモード方式が選択されると種々のバッファからのデータが後でパケット形式にカプセル化される。送信ノード１００は、ノードにおいて現時点で表示されている宛先／フローのリストを維持するので、異なる宛先／フローの中から選択を行なうことができる。これによって実際に、複数の概略転送方向にある中継ノードを選択することができる。図４Ｂに示すように、パケットＹはパケットＸとは全く異なる方向の宛先に振り向けられる。この方向には、絶対最大転送進行度を示し、送信ノード１００の送信範囲に近接する中継ノード２００が存在する。従って、転送進行度の観点から、パケットＸを送信するよりもパケットＹを送信する方が明らかに有利であることになる。

例えば異なるフローは異なるＱｏＳ要件だけでなく、複数の宛先及び／又は複数のフローの間の公平性も有するので、更に例えばＱｏＳ（サービス品質）要素を考慮することも可能である。宛先／フローの選択によって最終的に、送信キューからデータを選択することになる。従って、無事に行なわれると予測される送信に基づいて、送信すべき最適パケットをオポチュニスティックに決定することができる。
本発明の第２の主要な利点は、送信すべきパケット、及び使用すべき中継ノードの選択と関連してリンク性能を最適化することができることである。

明確な定義付けを行なった上で最適性を考えるために、目的関数ｆを導入することが望ましい。一般的に、目的関数ｆは注意深く選択し、ａ）（ワイヤレス／無線）マルチホップネットワークを特徴付ける幾つかの所与の入力パラメータ、及びｂ）目的関数ｆを最適化するために注意深く選択することができる幾つかの変数に応じて変化させる。
この特定の実施例では、マルチホップネットワークは、各中継ノードが少なくとも一つの宛先に向かう少なくとも一つの関連コストを有することを特徴とする。局所負荷、キュー状態、ＱｏＳ（サービス品質）要件又は残存バッテリー量のような他の情報も目的関数に取り込むことができる。

最適化変数は、少なくとも中継ノード及びフロー及び／又は宛先を含む。複数のフローが或る宛先（群）に対してサポートされる場合、選択はフロー及び宛先の組み合わせとすることができる。フローではなく宛先が最適化変数として使用される場合、選択結果は選択宛先を含むが、選択宛先に至る幾つかのフローが存在し得るので、どのフローを選択すべきかは未決問題である。当然ながら、これらのフローの中から更に別の選択を、例えばＱｏＳ要件に基づいて、又は場合によってはランダムに行なうことができる。しかしながら、フローを最適化変数として使用することにより、ＱｏＳ要素を一括最適化プロセスに直接取り込むことができ、その結果宛先方向の観点及びＱｏＳの観点の両方から最適フローが選択される。
更に、レートは必要に応じて変数として取り込むことができる。この場合、レートは、変調方式、符号化方式、及び拡散方式を適切に組み合わせることによって決定することができる。更に、最適レートが選択されているとすると、送信ノードは、リンクＳＮＲ／ＳＩＮＲが選択最適レートに必要な値を超える場合、このノードの送信電力を小さくすること（のみ）ができる。普通、リンクパラメータを得るために、変調方式、符号化方式、及び拡散方式、送信電力、アンテナ重み、及び周波数チャネルパラメータ等のパラメータが必要とされる。従って、「リンクパラメータ」という用語は、データリンクレイヤのＤＬＣ（データリンク制御）パラメータだけでなく、下位の物理ＰＨＹレイヤのパラメータも含む。ＤＬＣパラメータはＬＬＣ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）パラメータ及びＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）パラメータの両方を含むので、リンクパラメータはＬＬＣパラメータ、ＭＡＣパラメータ、及びＰＨＹパラメータから選択することができる。

目的関数からの出力は選択中継ノード及び選択宛先又は宛先までのフローを含む。宛先又はフローの選択は、送信すべき情報に影響を与える。更に、目的関数を最適化することによって、変調方式、符号化方式、及び拡散方式の適切な組み合わせ、すなわちレート選択が可能になるだけでなく、使用すべき適切な一連のサブキャリア又は周波数チャネルも提供される。レート選択の結果として、送信電力の減少がまた別の追加の出力として現われる。
中継ノード、フロー及びリンクパラメータを考慮に入れて最適化を公式化する場合、次の記号を使用する。
Ｖ：ネットワーク（又はネットワークの考慮対象部分）における全てのノードから成る集合を指す。
Ｊ_ｉ：候補中継ノード群、すなわちノードν_ｉに応答するノード群から成る集合であって、ｓプローブ。ここで、ν_ｉ∈Ｖである。
Φ_ｉ：ノードν_ｉにおけるフロー群から成る集合。ここで、ν_ｉ∈Ｖである。
Ψ：一つ又は複数のリンクパラメータを指し、従ってリンクパラメータ群に関して多次元となることができ、従って各可変パラメータは連続値又は離散値を仮定することができる定義空間を有する。リンクパラメータはν_ｉ∈Ｖを満たす送信側ν_ｉ及びν_ｊ∈Ｖを満たす受信側ν_ｊに依存するので、ΨはΨ_ｉｊのように示される。

次に、上の集合のＪ_ｉ、Φ_ｉ及びΨから入力パラメータを使用してノードν_ｉにおける転送に関して目的関数ｆを最適化し、中継ノード

、並びにリンクパラメータ

から成る最適組み合わせを一括して求める。
上の式において、

は選択された中継ノードを定義し、

である。

は選択されたフローを定義し、

である。

はノードν_ｉに関する複数のリンクパラメータ値から成る集合を定義し、送信パラメータ及び／又は受信パラメータを含むことができ、

である。

品質コストから見た進行度（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｓｔ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ）
特定の目的関数の一例は、品質コストから見た進行度（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｓｔ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ：Ｚ^ＱＣＰ）である。フローφ_ｉ∈Φ_ｉのノードν_ｉとノードν_ｊとの間の、品質コストから見た進行度は次式により定義される。

上の式において、

は、フローφ_ｉ∈Φ_ｉの、ν_ｉ∈Ｖを満たすノードν_ｉから宛先に至るコストである。各フローは宛先に接続される。
Ｑ_ｉｊは、ノードν_ｉとノードν_ｊとの間のリンクの品質（例えば、信号対干渉及び雑音の比）である。

は、ν_ｉ∈Ｖを満たすノードν_ｉ及びフローφ_ｉ∈Φ_ｉに関する重み付けパラメータである。

重み付けパラメータは、少なくとも固定優先度重み、アダプティブ優先度重み、ＱｏＳ関連パラメータ（到着予定時刻、遅延など）、公平性基準などのいずれかの組み合わせとすることができる。フローを最適化変数として考える場合には、ＱｏＳパラメータを最適化に取り入れることが、さらに自然且つ直接的である。というのは、各フローは普通、所与のＱｏＳ要件に関連付けられるからである。
これにより、ＱＣＰに基づいて目的関数の最適化（ここでは最大化と考えることができる）を次式のように表すことができる。

上の式によって、中継ノード、フロー、及び一つ以上のリンクパラメータの組み合わせがができる。ここで、

が負である場合には転送は行なわれないことに留意されたい。

別の例示的目的関数は情報コストから見た進行度（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｏｓｔ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ：Ｚ^ＩＣＰ）に基づく。以下のような更に別の表記を使用することができる。
Γ_ｉｊ：本実施例における信号対（雑音＋干渉）比（ＳＩＮＲ）である。従って、ＳＩＮＲは瞬時ＳＩＮＲ又は平均ＳＩＮＲとすることができる。例えば、ＳＩＮＲは、全ての中継局に送信を行なわせ、瞬時ＳＮＲの測定を可能にする（マルチキャスト／ブロードキャスト）調査メッセージを送信することにより求めることができる。
Ｒ_ｉｊ：ノードν_ｉとノードν_ｊとの間において達成可能な複数のレートから成る集合であり、ＳＩＮＲ Γ_ｉｊにより決定する。これらのレートは変調方式、符号化方式、及び拡散方式の組み合わせによって構成される。
レートｒ_ｉｊを使用するフローφ_ｉ∈Φ_ｉのノードν_ｉとノードν_ｊとの間の、情報コストから見た進行度（ＩＣＰ）は次式のように定義される。

これによって、ＩＣＰに基づいて目的関数の最適化（ここでは最大化と考えることができる）を次式のように表すことができる。

上の式によって、中継ノード、フロー、及び選択レートの組み合わせができる。ここで、

が負である場合には転送は行なわれないことに留意されたい。
何らかの形式でコストから見た進行度を使用する場合、コスト情報は、例えばエネルギー、遅延、又はホップメトリックを使用するいずれかの公知の最短パスプロトコル（例えばＢｅｌｌｍａｎ Ｆｏｒｄ）のような独立したルート決定プロトコル、或いはダイバーシチフォワーディングに更に特化されたルート決定プロトコルによって提供することができる。

ルート決定プロトコル又は別のトポロジー制御プロトコルによって送信電力の基本設定が可能になる。
更に、他の選択基準を使用して送信すべきパケットを判断することができる。前述のように、重要な選択基準はＱｏＳとすることができる、すなわち特定の配信要件、例えば遅延又は帯域幅を有するパケットを優先する。従って、コストから見た進行度を表すメトリックを、拡張ＱｏＳメトリックとして、遅延データ又は到着予定時刻データのようなＱｏＳパラメータと組み合わせることができる。更に、当然ながら、ネットワークの複数の送信元の方向に何らかの公平性を付与してスタベーション、チャネルキャプチャなどを回避することが重要である。

明らかなことであるが、各フローは固有の宛先を有するので、フローを最適化変数として使用することは、宛先方向の選択が行われることを意味する。別の構成として、宛先を直接最適化変数として使用して方向を考慮に入れることができる。これについて以下に例示する。
レートに、コストから見た進行度の差（宛先から離れるにつれてコストが大きくなると仮定すると、送信ノードｉから受信ノードｊに至るコスト減少分）を乗じたものとして定義される情報コストから見た進行度を表す関数の特定の例が以下の等式により与えられる。

上の式において、Ｚ_ｉｊ ^（Ｄ）は、宛先Ｄの方に向かっているパケットの情報コストから見た進行度であり、ｉは送信ノードであり、ｊは被調査ノードである。更に、ｒ_ｉｊ（ＳＮＲ_ｉｊ／ＳＩＮＲ_ｉｊ）は、ノードｉとノードｊとの間の所与のＳＮＲ／ＳＩＮＲに関してノードｉとノードｊとの間においてサポートされているレートである。この関数は、例えば中継ノード、宛先ノード及びレートに関して一括して最適化することができる。宛先ノードＤに至るまでのコスト及び目的関数ｆは、多数の要素のいずれをも反映することができる。例えば、コスト及び目的関数は転送進行度を地理的距離で表すが、コストから見た進行度を表す他の指標を使用することもできる。地理的距離で表わされる転送進行度は、例えばＧＰＳ（全地球測位システム）情報のような位置特定情報に基づいて求めるか、又はパス損失計算値（ｐａｔｈ ｌｏｓｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ）に基づいて推定することができる。

情報コストから見た進行度を表す指標は、一のノードが予測ＳＮＲ／ＳＩＮＲ値が付された一つ以上の応答メッセージを受信した後で、且つ後続のデータメッセージが送信される前に求められる。実際、これは普通、送信側がバッファを経由して、各パケットについてコストから見た進行度を求めることを意味する。幾つかのパケットが同じ宛先を有する可能性があるので、最も重要な「同一宛先」パケットに関する指標を求め、更にバッファに表示される全ての宛先又はフローに関して同様にして指標を求めれば十分である。
参考文献［１２］では、高負荷状態の周波数ホッピング型のパケット無線ネットワークにおいて、いわゆる情報の効率的な転送進行度を表す性能指標（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｆｏｒｗａｒｄ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅ）によって最適送信範囲及びコードレートが調査される。ここでの相違は、本発明では情報の効率的な転送進行度を性能指標として使用するのではなく、最適化対象の目的関数として使用することである。これは、調査応答フェーズ及び複数の中継候補ノードの中からの選択によって可能になる。情報転送進行度に基づく目的関数の背景にある理論は、パケットの「対地速度（ｓｐｅｅｄ ｏｖｅｒ ｇｒｏｕｎｄ）」、又はそれと等価的な、レートに宛先までの移動距離を乗じた値はできる限り大きくすべきである、ということである。以下に定義される情報転送進行度の式は、評価を行なうために有用であり、最大値が存在することを示す。ここで、以下に示すメトリックの分析は、参考文献［１２］に従ったものではないことに留意されたい。例えば、無数の中継ノードがルーティングの所望のルーティング方向のラインに沿って位置し、送信目標の最適ノードと、使用すべきレートの探索が行われていると仮定する。従って、使用する良好な指標は情報転送進行度Ｚであり、これはシャノン（Ｓｈａｎｎｏｎ）のチャネル容量の定理にホップ距離を乗じることにより得られる。すなわち、

である。上の式において、Ｐは送信電力であり、Ｎは雑音電力であり、αは伝搬定数（通常、２〜４であり、空間伝搬の場合は２である）であり、Ｃｏｎｓｔは伝搬定数であり、Ｂは帯域幅であり、Ｒは送信側と受信側との間の距離である。

Ｂ＝２０ＭＨｚ，Ｎ＝ｋ・Ｔ・Ｂ・ＮＦ（この場合、ＮＦ＝１０ｄＢ，Ｔ＝２７３＋２５Ｋ，ｋ＝１．３８ｅ−２３である），α＝２．６の場合、異なる送信電力レベルの最適値は図５から明らかになる。しかしながら、最大転送進行度はそれ自体を厳密な形で表現することができない。しかし、最適距離Ｒ_Ｏｐｔによってチャネル効率の上限を次のように表すことができる。

この不等式は、大きな信号点が一般的に必要ではないこと、すなわちα＝２とすると、３ｂｐｓ／Ｈｚの信号点で十分に足りることを示している。距離及び情報に基づくコストメトリックを用いてリンク最適化を例示したが、同様の客観的基準を満たす他のメトリックを使用することができる。

リンクアダプテーションを用いることができるので、分割、集約、及び可能であれば多重化／逆多重化も通信を行なうノード群によって実行される。
次に、提案発明が（レイリー）フェージング環境においても有利であることを示す。分析を簡単にするために、送信ノードは、潜在受信ノードが位置することができる多数の同心円を有すると仮定する。最適な情報転送進行度は次の関係式により推定することができる。

上の式において、
Ｚ（β，γ_０，Ｒ）＝Ｒ・Ｂ・ｌｇ_２（１＋β・γ_０）
は情報転送進行度であり、

は、位数がＭのダイバーシチを有する選択ダイバーシチのｐｄｆ（電力密度関数）であり、

は距離Ｒの関数としての平均ＳＮＲ／ＳＩＮＲであり、
Ｍ＝Ｃｏｎｓｔ・Ｒ^２
は距離Ｒの同心円上に位置するノードの平均数である。これは、ダイバーシチの位数は、長い距離に関しては急激に大きくなるが、パラメータＣｏｎｓｔが表すノードの密度にも依存することを意味する。

数値計算により、上に示したパラメータと同じパラメータ、Ｐ＝１Ｗ、幾つかのＣｏｎｓｔ値について図６の曲線が得られる。ここで、実際のダイバーシチの位数は、大きなＳＮＲ／ＳＩＮＲ値に対して非ゼロ値の非常に長い裾引きを有するＳＮＲ／ＳＩＮＲに関して数学的に定義されるｐｄｆを使用する場合とは異なり、制限されることに注目されたい。いずれにしても、ダイバーシチによって情報転送進行度が大きくなることが明らかである。

最適化
大量の制御メッセージが送信されると、オーバーヘッド及びエネルギー消費をできる限り小さく維持することが不可欠である。これは、パケット群に含まれる情報の量を暗示的なシグナリングによって最小化することにより行なうことができる。例えば、候補ノード群の完全なアドレスを使用するのではなく、局所的（且つ固有）に割り当てられるアドレスを使用することができる（例えば、ルート制御プロトコルによる制御の下に）。これらのアドレスは局所的に割り当てられるものであるので、短いアドレスで十分である。別の方法では、コストから見た正の進行度又は特定範囲又は特定区間内のコストから見た進行度を有する（例えば正のしきい値を超える）候補ノード群のみに送信を行なう。つまり、アドレスフィールドが短いコスト要件フィールドに置き換えられる。送信ノードの複数の隣接ノードに隣接する（一組の）ノード群であることを示唆することにより、候補ノード群を暗示的に指定することもできる。例えば、一つの候補ノードのアドレスがパケット中に明示的に指定し、明示的にアドレスが指定された候補ノードの隣接ノード群であることを示唆することにより、一つ以上の他の適切な中継候補ノードのアドレスがパケットの中で暗示的に指定される。この操作では、インターネットにおいて良く知られているような（ハローメッセージ）隣接関係、例えばルート決定プロトコルの組み込み関数を構築するプロトコルを実行する必要がある。これは、オーバーヘッドが最初に仮定したものと同じ大きさである必要がないことを意味する。
またここで、ｔ_１に先行するステップ、すなわち、何がノードを起動して送信を行わせるかは、普通、使用するチャネル又はメディアアクセス法によって決まることに留意されたい。例えば、スロット化ＡＬＯＨＡ、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を使用することができるか、又は場合によってはスケジューリングされた送信機会を有する方式（ＳＴＤＭＡにおけるような）も使用することができる。

本発明によって、ノード集団は共同して通信の忠実度（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｆｉｄｅｌｉｔｙ）を例えばダイバーシチにより向上させるように動作することができる。更に別の選択として、制御メッセージを受信し、送信することにより、制御機能を実行する所定の局を指定することができる。
キューイング規則は、公平にネットワークリソースを共有し、性能に敏感なアプリケーションに対して性能を保証する主要な要素であるので重要である。一般的に、ベストエフォート型アプリケーション（すなわち、ＱｏＳ要件のないアプリケーション）のために開発されたキューイング規則と、サービス保証アプリケーション（すなわち、ＱｏＳ要件付きのアプリケーション）のために開発された規則との間には差が設けられている。ベストエフォート型接続の場合、最も重要な目的は、リソースを均等に共有することであり、このサービスタイプのために開発されたキューイングアルゴリズムの例として、１）重み付けラウンドロビン、２）不足ラウンドロビン、及び３）重み付け均等化キューイングを挙げることができ、これらの全ては汎用プロセッサ共有アルゴリズムをエミュレートしようとする。当然のことであるが、サービス保証アプリケーションの場合、最も重要な目的は性能を保証することであり、このタスクを満たすキューイング規則の例として、１）重み付け均等化キューイング、２）仮想クロック、及び３）最早納期順を挙げることができる。

実行局面
図７は、本発明の例示的実施形態による送信側の関連部品の模式ブロック図である。図７の送信ノード１００は基本構成要素として、汎用コントローラ１０５、送信バッファ１１０、調査／プローブユニット１２０、カプセルユニット１３０、符号化兼変調ユニット１４０、アンテナ又はアンテナシステムに接続される従来型送信チェーン１５０、送信パラメータコントローラ１６０、従来型受信チェーン１７０、復調兼復号化ユニット１８０、データ、中継ノード、及び任意選択のリンクモードを選択するための一括決定プロセスを実行するユニット１９０、受信バッファ１９２、並びにマルチホップコスト情報を提供するユニット１９４を備える。
第１ラウンド（１）では、調査プローブをカプセルユニット１３０に転送してカプセル化及び（明示的及び／又は暗示的な）アドレス指定を行なう。アドレス指定を行なうために、送信ノードは、通常、ブロードキャスト又はマルチキャストを用いて調査メッセージをマルチホップネットワークの選択中継候補ノード群に送信する。これらの中継候補ノードは、例えば汎用コントローラ１０５によって、恐らくは追加情報と合わせ、下位のルート決定プロトコルから得られるマルチホップコスト情報に基づいて選択することができる。カプセル化された調査プローブを符号化兼変調ユニット１４０に転送して符号化１４２及び変調１４４を行ない、更に送信チェーン１５０に転送して中継候補ノード群に向かって送信する。送信に使用する送信電力レベル及び／又はアンテナ重みは送信パラメータコントローラ１６０によって与えられる。

第２ラウンド（２）では、送信ノード１００は、多数の中継候補ノードから受信チェーン１７０、及び復調１８２及び復号化１８４を行なうユニット１８０を通して応答メッセージを受信する。次に、応答メッセージを決定ユニット１９０に転送し、次にこのユニットが、データ、中継ノード、及び任意でリンクモードを選択し、一括決定プロセスにおいて送信を行なう。好適には、決定ユニット１９０は、上記で詳細に記載したように、例えばコストから見た進行度に基づいて一括最適化を実行する。決定／最適化プロセスでは、決定ユニット１９０は、通常、応答メッセージにおいて報告されるＳＮＲ／ＳＩＮＲのようなリンク性能情報、ノードにおいて表示される宛先／フローに関する情報、更にはＢｅｌｌｍａｎ−Ｆｏｒｄのような下位のルート決定プロトコル又は同様のプロトコルから得られるマルチホップコスト情報を利用する。送信ノード１００では、このようなコスト情報が、決定ユニット１９０に接続されるマルチホップコスト情報ユニット１９４において収集及び／又は生成されることが好ましい。選択可能な宛先及び／又はフローに関する情報は、例えば送信キューを調査することによって、又はノードに現時点で含まれる宛先／フローの個別リストを維持することによって取り出すことができる。
次に選択データを送信キュー１１０からカプセルユニット１３０に転送し、このユニットがデータをカプセル化し、選択中継ノードにアドレスを設定する。次にカプセル化パケット情報を符号化兼変調ユニット１４０に転送し、このユニットが、パケット情報が選択中継ノードに送信される前に選択リンクモードに従って符号化及び変調を実行する。

第３ラウンド（３）では、選択中継ノードから受信されたデータアクノリッジメントを随意で用いて、該当するデータを送信キュー１１０から取り除くことができる。
送信パラメータコントローラ１６０、一括決定プロセスユニット１９０、及びマルチホップコスト情報ユニット１９４のような個々のコントロールユニット及び情報ユニットは、汎用コントローラ１０５と連動することができるか、又は場合によっては汎用コントローラ１０５に組み込むことができ、汎用コントローラ１０５自体が追加の制御機能を含むことができる。

図８は、本発明の例示的実施形態による受信側の関連部品の模式ブロック図である。図８の中継候補ノードは、基本構成要素として、アンテナ又はアンテナシステムに接続される従来型受信チェーン２１０、リンク性能推定器２２０、復調及び復号化を行なうユニット２３０、受信バッファ２４０、アクノリッジメントユニット２５０、送信ノード識別ユニット２６０、カプセルユニット２７０、符号化兼変調ユニット２８０、アンテナ又はアンテナシステムに接続される従来型送信チェーン２９０、並びに送信キュー２９５を備える。
中継候補ノードは、マルチホップネットワークの一つ以上の送信ノードから受信チェーン２１０を通して調査メッセージを受信する。マルチキャストの場合、中継候補ノードは、受信調査メッセージ中の明示的及び／又は暗示的なアドレス指定情報を調査することにより調査メッセージが中継ノード宛てであるかどうかを判断する機能を含む（図示せず）。以下の記載においては、調査メッセージが実際に中継候補ノードに向けられた場合について考察する。

ラウンド（１Ａ）では、リンク性能推定器２２０は、ＳＮＲ／ＳＩＮＲのようなリンク性能指標を推定して（又はＳＮＲ／ＳＩＮＲ値をサポートされているレートに変換して）調査側ノードに応答メッセージで返信する。推定値はカプセルユニット２７０に転送され、カプセル化及びアドレス指定が行なわれる。次に、符号化２８２及び変調２８４を行なうユニット２８０、並びに送信チェーン２９０を使用することにより、カプセル化された応答情報を調査側送信ノードに送信する。
送信側アドレスが調査メッセージに含まれる場合、メッセージはまた、ラウンド（１Ｂ）において、復調２３２及び復号化２３４を行なうユニット２３０を通して受信バッファ２４０に転送される。送信ノード識別ユニット２６０は受信調査メッセージを調査し、カプセルユニット２７０への転送を行なうために送信側アドレスを抽出する。次に、応答メッセージが調査側送信ノードに到達するように、送信側アドレスをカプセルユニット２７０が使用することができる。

中継候補ノード２００が調査側送信ノードによって選択されると、中継ノードは、通常、送信ノードから受信チェーン２１０を通してパケット信号を受信する。次に、第２ラウンド（２）では、受信パケット信号が復調され、受信バッファ２４０に転送されるパケットデータに復号化される。次に、アクノリッジメントユニット２５０は、データアクノリッジメント（ＡＣＫ）を発行して対応する送信ノードに送信する。
続いて、受信バッファ２４０内のパケットデータが送信キュー２９５に転送され、後でマルチホップネットワークの中継候補ノード群に更に送信される。
ここで、受信側は、例えば受信バッファが所与の保存容量しきい値を超える場合に輻輳制御を実行することができることに留意されたい。この操作は、調査メッセージを受信するときに、応答しないことによって、又は応答の中に受信側が受信を行なうことができないことを通知する表示を行なうことによって実行することができる。

分散選択プロセス
前に記載したように、一括選択プロセスを一つ以上の送信ノードを受け持つ関連制御ノードに分散させることができる。
図９は、一つ以上の送信ノードに関する選択プロセスを受け持つ制御ノードの情報フローを示している。制御ノード３００は、通常、例えば下位のルート決定プロトコルから得られるマルチホップコスト情報、それぞれの送信ノードにおいて表示される宛先／フローに関する情報、更には応答メッセージを通して報告されるリンク性能情報に応答する。これは、中継候補ノード群が、制御ノード３００にそれらのノードの応答メッセージを送信できることを意味する。従って、制御ノード３００は、一括決定プロセスを実行して、制御ノードに接続される各送信ノードに関する、宛先及び／又はフロー、中継ノード、及び任意でリンクパラメータの組み合わせを選択することができる。最後に、ある程度中心的な役割を有することができる制御ノードは、選択された宛先及び／又はフロー、中継ノード、及び任意でリンクパラメータに関する情報を、その関連ノードの各々に転送する。

ＭＤＦ及びＭＵＤ
上に示したように、ＭＤＦを組み込み、且つ適合させて、受信側がマルチユーザ検出器（ＭＵＤ）を用いる場合に対処することができる、すなわち複数の信号を同時に復号化する機能を備えることができる。ＭＵＤ及びＭＤＦに関する本発明の例示的実施形態では、単一の固定データレート（又は上限レート）をネットワーク全体に使用し、全てのノードがそのレートを認識することができると仮定する。多数の中継候補ノードの各々は、複数の送信ノードから調査メッセージを受信し、復号化する機能を備えると仮定する。複数の調査メッセージを受信する各ノードは、通常、復号化できる送信ノードを判断し、普通、ＳＮＲ／ＳＩＮＲのようなリンク性能情報又は各リンクに関するレート情報を求める。実現可能な実施形態では、各受信ノードは、複数の受信調査メッセージを表すいわゆるＳＮＲ／ＳＩＮＲベクターを求め、次に、ＳＮＲ／ＳＩＮＲに基づいて応答メッセージを送信すべき一又は複数の調査側ノードを選択して、普通は高性能リンクを有するノードのみを選択する。応答メッセージを受信するノードは、他の候補ノード群からの利用可能な他の応答メッセージと一緒にメッセージを評価し、送信を行なう中継ノード、及び送信に最も適するデータパケットをチェックする。データパケットを選択した後、送信ノードはパケットを送信し、アクノリッジメントが応答として返信されるのを待つ。上の結合ＭＤＦ及びＭＵＤ方式の拡張版では、送信ノードは、送信を行なう際の所望のレートを含むリンクパラメータを求め、レート情報を調査メッセージに格納して送信する。従って、複数の調査メッセージを受信するノードは、適切な送信側（複数の送信側）を決定するプロセスにおいてレート情報を考慮することができる。

ＭＤＦ及び他の技術
直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ）を使用する場合、本発明は更に、オポチュニスティックな選択を実行して、複数のサブキャリア、すなわちマルチユーザに向けられる単一のＯＦＤＭＡシンボルの多重化データの中から、使用するサブキャリア（周波数チャネル）又はサブキャリアの組（周波数チャネル）を選択することができる。この場合、中継ノード群が正しい復号化の選択について通知を受ける。多重化構造は、例えばデータパケットのヘッダに表示することができる。ここでまた、スペクトルの異なる部分を使用することにより、複数の宛先及び／又はフローに的を絞ることができ、次に一括続選択においてこれが考慮されることに留意されたい。
また、本発明は、提案されるＭＤＦメッセージに追加の制御メッセージを付加する又は抱き合わせる（ことが許容される）場合に、参考文献［８］に概説されているように、標準のＳＤＦ（選択ダイバーシチフォワーディング）と組み合わせることができる。このような場合、応答フェーズの後に、ＳＤＦの効果が及ぶ一組の候補ノードを選択する。

本発明が提案する新規のフォワーディング方式はビームフォーミングと組み合わせることもできる。ＭＤＦでは、中継局は、送信を準備するときにビームフォーミング機能を取り込むことができる。このようにするに当たって、電力レベル及びビーム方向以外に、ビームパラメータを選択して、十分且つ適切な数の潜在中継ノード又は局が確実に生じるようにすることができる。これは、アンテナ利得とアンテナビーム幅との間に相互作用があることを意味する。アンテナ送信パラメータに関して特定の選択をランダムに行なうことができるが、この選択がトポロジーを反映し、且つこの選択にＱｏＳ要素を取り入れることが好ましい。ここで、同じ送信パラメータが調査メッセージだけでなくデータメッセージの送信に添付されることに留意されたい。別の構成として、ＭＤＦをＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）通信に関連する形で使用してユーザに至る単一フローを選択することもできる。

ＭＤＦと先行技術との差異についての一般的議論
先行技術による方法では、複数の宛先／フローの一つ、複数の中継候補ノードの一つ、更には任意でリンクパラメータの組み合わせを一括選択することができないという事実に加えて、更に多くの別の差異を以下に要約する。

ＭＤＦとＨＳＤＰＡ／ＨＤＲ／オポチュニスティックビームフォーミングとの差異
・ＨＳＤＰＡ、ＨＤＲ及びオポチュニスティックビームフォーミング（ＯＢ）はセルラーネットワークにおいて目標とされ、これに対してＭＤＦは、
− 分散多重接続プロトコルを用い、更に
− 潜在移動局を含む
− マルチホップネットワーク
を目標とする。
・ＨＳＤＰＡ、ＨＤＲ及びＯＢでは、パケットは必ずその宛先の移動局（ＭＳ）に直接送信する必要があるのに対し、ＭＤＦでは複数の中継ノードから選択を行なうことができる（これはＨＳＤＰＡ、ＨＤＲ又はＯＢでは意味をなさず、全く不可能である）。これは、ＭＤＦによって大きなダイバーシチ効果が得られるだけでなく、受信ノードの選択の際の自由度が高くなることを意味する。高い自由度（自由度が追加されることを意味する）を使用して、ＨＳＤＰＡなどにおいて提供される制限の大きい選択よりも広い範囲でＱｏＳを構成し、且つＱｏＳを高めることができる。
・ＨＳＤＰＡ及びＨＤＲでは普通、基地局と、ＭＤＦのコントロールサイクルよりも時間を要するコントロールサイクルとの関係に関する調整が行われず、これは実際のＳＮＲ／ＳＩＮＲの状態が、データが送信されるまで報告された値から変化し得ることを意味する。ＭＤＦでは、３／４フェーズプロトコルによって、調査応答フェーズにおいて報告されるＳＮＲ／ＳＩＮＲがデータフェーズを通じて同じままである（又は改善される）ことが保証される。ＭＤＦにおけるＳＮＲ／ＳＩＮＲは、例えば或る局が送信を行なわないと決定した場合に改善され得るが、悪化することはない。
・ＨＳＤＰＡ及びＨＤＲでは、起動ＨＳＤＰＡユーザに関するＳＮＲ／ＳＩＮＲ情報の継続的な上りリンク報告を使用するのに対し、ＭＤＦの調査応答フェーズによって、少ない組の候補局に対してこれらの局それぞれの瞬時ＳＮＲ／ＳＩＮＲを瞬時値として調査することができる。ＨＳＤＰＡでは、場合によっては最大数百局に、これらの局に生じるＳＮＲ／ＳＩＮＲを継続的に通知させる必要もある。
ここで、ＯＢは実際には実施されず、プロトコル要素については詳細については全く議論されていないので、ＯＢがどのように行なわれるかについては知られていないことに留意されたい。しかしながら、ＭＳ（多分にＣＤＭＡを意味する）に対する変更は必要がないことが示されている。これは、ＯＢがＨＤＲと同様に動作する可能性があることを意味する。

ＭＤＦとオポチューンルーティングとの差異
・オポチューンルーティングでは通常、遅いタイムスケールに対して行われ（バックグランドアクティビティであることを意味する）、且つ中継局のルーティングデータベースを更新するモニター機能を使用する。これとは異なり、ＭＤＦでは、調査応答フェーズ全体に渡って高速アダプテーションを使用して高速の局所転送決定を行なう。
・オポチューンルーティングはパラレル転送、すなわち少なくとも２つの隣接局へ転送されるパケット（例えば制御又はデータ）をサポートしないのに対し、ＭＤＦでは、制御パケット（質問パケット及び応答パケット）を複数の隣接局に送信する可能性を有効に利用することができる。
・オポチューンルーティングでは、調査メッセージ及び／又はデータのブロードキャスト／マルチキャストを用いない。

ＭＤＦとＳＤＦとの差異
標準のＳＤＦに関して、ＳＤＦに最も類似する参考文献［８］に概要が示されるように、チャネルが３／４フェーズの切り替わりに渡って固定され、且つ電力レベル測定及び調整が正確であると仮定すると、提案の発明は、標準のＳＤＦよりも良好な形で常に実行されることが保証され、標準のＳＤＦ自体が従来の最短パスルーティング方法よりも優れていることが判明している。
・提案の発明が良好な形で実行される理由は、単一パケットを所与のデータレートで転送する際に少ない組の中継局から選択が行なわれる構成の標準のＳＤＦとは異なり、本発明により、複数のパケットの送信についてより多くの中継局の中から選択を行なうことができ、同時に最適通信に適応するようにリンクパラメータを最適化することである。小さな電力測定エラー及び調整エラーがあっても、性能は高いと予想される。ＳＤＦに対するＭＤＦの相対的な利点は、送信電力が小さい場合に最も大きくなる。これは、長い通信距離では、転送の「方向」が制限されるＳＤＦでも、通信距離の近傍に、且つ正しい「方向」に複数のノードを検出することができるからである。
・別の差異は、「標準のＳＤＦ」では（主として）過去の事象に基づいた決定を行ない、本明細書の本発明ではデータ送信の前に決定を行なうことである。更に、参考文献［８］では、マルチキャストＲＴＳ及びユニキャストＣＴＳに基づくＳＤＦの別の実施形態も提案されている。これは主流となりつつあるＩＥＥＥ８０２．１１ ＤＣＦに類似しているが、マルチキャストＲＴＳにより性能が強化され、マルチホップルーティングを目標としている。決定が同じ順序で行われる場合も、複数のパケットの中からの選択が行なわれないだけでなく、提案されるオポチュニスティックリンクアダプテーションもない。

別の表現をすると、ＳＤＦでは、中継ノードの選択に重きを置き、一度に一つのパケットの転送を行なうが、ＭＤＦでは複数のパケットの中からオポチュニスティックな選択を行なうことができる。更に、ＳＤＦの主たる実施形態では、過去の事象に基づいた転送決定（データパケットが送信された後で）という考え方を展開する。他方、ＭＤＦでは、どのパケットを送信すべきかについて厳密に判定する（調査−応答プロセスに基づいて）。
要約すると、マルチユーザダイバーシチ効果を総合的に利用することは良好な機能である。これとは別に、有利なパケット選択を通して中継方向（中継ノード）を選択することができ、更にフェージングチャネルを有利に利用することができる。ここで、ＳＮＲ／ＳＩＮＲの利点は、所望の信号のフェージングのピーク及び干渉を及ぼす不所望のソース由来の最小のフェージング（ｆａｄｉｎｇ ｍｉｎｉｍａ）の両方によって得られることに注目されたい。更に、この方式によって、メトリックを瞬時ＳＮＲ／ＳＩＮＲ状態に関して定義及び最適化することができ、更にこの構造によって、スループットを最大化し、遅延を最小化することができる。このようなメトリックの特殊例は、宛先−送信元の間の進行度と組み合わせて送信される情報の量の一括指標とすることができる。

上述したように、上記発明は他の態様を取り入れる、又は利用することができる。例えば、Ｓｅｅｄｅｘ（参考文献［１３］）のような他のＭＡＣプロトコルを使用することができる。種々のルート決定プロトコル及びコストメトリックを展開することができる。本発明は輻輳制御メカニズムと、例えば送信確率をアダプティブに変化させることにより組み合わせることができる。本発明においてはまた、タイムスロットに空きがあり、且つ送信が本発明の所与の規則に従って行われる限り（すなわち１つのタイムスロット内に幾つかのパケットを多重化する）、複数のパケットを連続して１つのタイムスロットで送信することができる。
上述の実施形態は単に例として示したに過ぎず、本発明はこれらの実施形態には限定されない。本明細書に開示し、且つ特許請求する基本原理を有する更なる変形及び変更は本発明の範囲に含まれる。

付録
ＳＮＲ ＭＵＤの定義
ＭＵＤデコーダーのＳＮＲを定義するために、受信信号を電力レベルに従って順番に並べる。
Ｐ_１≦Ｐ_２≦Ｐ_３・・・Ｐ_Ｎ
次に送信ノードの識別情報のリストを、受信電力を順番に並べたリストに従って作成する。リストの各項に対して、次式に従って定義される関連ＳＮＲ_ｋを設定する。

上の式において、Ｎは雑音電力であり、Ｐ_ｋは受信電力である。
次に、送信側の識別情報及び関連ＳＮＲのリストを、例えばノード自体が使用して、応答メッセージによりどの送信ノード（群）に応答、又はマルチキャスト／ブロードキャストすべきかを選択する。別の構成として、レート（又は特定のＦＥＣ及び変調が行われる通信モード）を決定し、応答メッセージで返信することができる。これにより、周波数選択性のような詳細なチャネル構成を考慮に入れることができる。

参考文献
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［６］ＵＳ Ｐａｔｅｎｔ ６，０９７，７０３．
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［１０］ＴＩＡ／ＥＩＡ ＩＳ−８５６， “ＣＤＭＡ ２０００： Ｈｉｇｈ ｒａｔｅ ｐａｃｋｅｔ ｄａｔａ ａｉｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ"， Ｓｔｄ．， Ｎｏｖ． ２０００．
［１１］Ｐ． Ｖｉｓｗａｎａｔｈ， Ｄ． Ｔｓｅ ａｎｄ Ｒ． Ｌａｒｏｉａ， “Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｕｓｉｎｇ Ｄｕｍｂ Ａｎｔｅｎｎａｓ"， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ， ｖｏｌ． ４８（６）， Ｊｕｎｅ， ２００２．
［１２］Ｍ．Ｗ． Ｓｕｂｂａｒａｏ ａｎｄ Ｂ．Ｌ． Ｈｕｇｈｅｓ， “Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒａｎｇｅｓ ａｎｄ Ｃｏｄｅｓ Ｒａｔｅｓ ｆｏｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｈｏｐ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"， ｉｎ ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， Ｖｏｌ． ４８， Ｎｏ． ４， Ａｐｒｉｌ ２０００．
［１３］Ｒ． Ｒｏｚｏｖｓｋｙ ａｎｄ Ｐ． Ｒ． Ｋｕｍａｒ， “ＳＥＥＤＥＸ：Ａ ＭＡＣ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ａｄ ｈｏｃ ｎｅｔｗｏｒｋｓ"， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｔｈｅ ＡＣＭ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｍｏｂｉｌｅ Ａｄ Ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ ＆ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ， ＭｏｂｉＨｏｃ ２００１， ｐｐ．６７−７５， Ｌｏｎｇ Ｂｅａｃｈ， Ｏｃｔ． ４−６， ２００１．

本発明の好適な実施形態による例示的４フェーズ通信方式を示す模式図である。 本発明の好適な実施形態による、タイムスロットの同期送信をマルチホップネットワークにおいて行なう４フェーズ方式の一実施例を示す模式図である。 Ａ、Ｂは、それぞれ送信側及び受信側における本発明の好適な実施形態による例示的転送方法を示すフロー模式図である。 Ａは先行技術による中継ノードの選択を示し、Ｂは本発明の例示的実施形態による宛先／フロー及び中継ノードの選択を示す。 異なる送信電力レベルでの情報転送進行度に関する異なる曲線を示すグラフである。 情報転送進行度に対するダイバーシチ効果を示すグラフである。 本発明の例示的実施形態による送信側の関連部品の模式ブロック図である。 本発明の例示的実施形態による受信側の関連部品の模式ブロック図である。 一つ以上の送信ノードに関する選択プロセスを実行する役割を担う制御ノードにおける情報フローを示す。

Claims (54)

1. 複数のノードを有するマルチホップネットワークにおいて情報を転送する方法であって、
   − 少なくとも一つの送信ノード（１００；ＴＸ_１−ＴＸ_Ｎ）について、
   ｉ）複数の中継候補ノード（２００；ＲＸ）のなかの中継ノードと、
   ｉｉ）ａ）前記少なくとも一つの送信ノードの送信キュー（１１０）に表示される複数の宛先のなかの宛先、及びｂ）前記少なくとも一つの送信ノードに表示される複数のフローのなかのフローの少なくとも一方と
   を一括選択するステップ、
   − 前記少なくとも一つの送信ノードの送信キュー（１１０）から選択した宛先及びフローの少なくとも一方に基づいて一組の情報を選択するステップ、及び
   − 選択された一組の情報を選択中継ノード（２００）に送信するステップ
   を含む方法。
2. 前記一括選択するステップは更に、ｉｉｉ）少なくとも一つのリンクパラメータを選択するステップを含み、前記選択された一組の情報を選択された中継ノード（２００）に送信するステップは、前記選択された少なくとも一つのリンクパラメータに基づいて実行される、請求項１記載の方法。
3. 前記一括選択するステップは、前記複数の中継ノード及び前記複数の宛先の中から中継ノード及び宛先の組み合わせを一括選択するステップを含み、前記一組の情報を選択するステップは、選択宛先に向けられる一組の情報を送信キュー（１１０）から選択するステップを含む、請求項１記載の方法。
4. 前記一括選択するステップは、前記複数の中継ノード及び前記複数のフローの中から中継ノード及びフローの組み合わせを一括選択するステップを含み、前記一組の情報を選択するステップは、選択されたフローに属する一組の情報を送信キュー（１１０）から選択するステップを含む、請求項１記載の方法。
5. 前記一括選択するステップは、前記少なくとも一つの送信ノードと前記複数の中継候補ノードの各々との間のリンク性能を表す情報に基づいて実行される、請求項１記載の方法。
6. 前記一括選択するステップは、情報コストから見た進行度（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｓｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓ）を含む目的関数の最適化に基づいて実行される、請求項１記載の方法。
7. 前記一括選択するステップは、少なくとも一つのサービス品質（ＱｏＳ）パラメータに基づいて実行される、請求項１記載の方法。
8. − 前記少なくとも一つの送信ノード（１００；ＴＸ_１−ＴＸ_Ｎ）がネットワークの前記複数の中継候補ノードに調査メッセージを送信するステップ、及び
   − 前記複数の中継候補ノードの各々が、前記調査メッセージに応答して、前記少なくとも一つの送信ノードに応答メッセージで応答するステップ
   を更に含み、
   前記一括選択するステップは、前記複数の中継候補ノードからの前記応答メッセージに少なくとも部分的に基づいて実行される、請求項１記載の方法。
9. − 前記複数の中継候補ノードの各々が、前記少なくとも一つの送信ノード（１００）と中継候補ノードとの間の対応リンクに関する情報を表すリンク性能を受信調査メッセージに基づいて求めるステップ、及び
   − 前記複数の中継候補ノードの各々が、前記少なくとも一つの送信ノード（１００）に、前記情報を表すリンク性能を含む応答メッセージで応答するステップ
   を更に含み、
   前記一括選択するステップは、前記複数の中継候補ノードからの応答メッセージに含まれる前記情報を表すリンク性能に少なくとも部分的に基づいて実行される、請求項８記載の方法。
10. 前記調査メッセージは、少なくとも一つの所定送信パラメータを使用して送信され、続いて、前記選択された一組の情報が、調査メッセージの送信に使用されたものとほぼ同じ少なくとも一つの所定送信パラメータを使用して選択された中継ノードに送信される、請求項９記載の方法。
11. 複数の送信ノード（ＴＸ_１−ＴＸ_Ｎ）は、調査メッセージの時間同期転送、並びに情報の時間同期転送を行なうように動作させる、請求項１０記載の方法。
12. 前記少なくとも一つの所定送信パラメータは、送信電力レベル及びアンテナ重みの少なくとも一方を含む、請求項１０記載の方法。
13. 前記調査メッセージを送信するステップ、前記応答メッセージで応答するステップ、前記一括選択するステップ、及び前記情報を転送するステップは、チャネルコヒーレンス時間よりも短い期間内に実行される、請求項８記載の方法。
14. 前記少なくとも一つの送信ノード（１００）は、各受信応答メッセージに基づいて、前記少なくとも一つの送信ノードと応答中継候補ノードとの間の対応リンクに関する情報を表すリンク性能を求め、前記一括選択するステップは、前記情報を表すリンク性能に基づいて実行される、請求項８記載の方法。
15. 前記複数の中継候補ノードの少なくとも一つに関し、
    − 複数の送信ノードから、対応する調査メッセージを受信するステップ、
    − 各調査メッセージに応答して、対応する送信ノードと中継候補ノードとの間のリンクに関するリンク性能情報を求めるステップ、及び
    − 相対的に高いリンク性能を有するリンクに接続される少なくとも一つの送信ノードに、対応するリンク性能に関する情報を含む応答メッセージで応答するステップ
    を更に含む、請求項８記載の方法。
16. 前記選択された中継候補ノードが、前記少なくとも一つの送信ノードに、前記選択された組の情報を確かに受信したことを表すアクノリッジメントで応答するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
17. 前記少なくとも一つのリンクパラメータは、変調方式及び符号化方式を表す少なくとも一つの周波数チャネルパラメータ又は周波数チャネルパラメータ群を含む、請求項２記載の方法。
18. 前記マルチホップネットワークはパケット無線ネットワークである、請求項１記載の方法。
19. 複数のノードを有するマルチホップネットワークにおいて情報を転送するシステムであって、
    − 少なくとも一つの送信ノード（１００；ＴＸ_１−ＴＸ_Ｎ）について、
    ｉ）複数の中継候補ノード（２００；ＲＸ）のなかの中継ノードと、
    ｉｉ）ａ）前記少なくとも一つの送信ノードの送信キュー（１１０）に表示される複数の宛先のなかの宛先、及びｂ）前記少なくとも一つの送信ノードに表示される複数のフローのなかのフローの少なくとも一方と
    を一括選択する手段（１９０）、
    − 前記少なくとも一つの送信ノードの送信キュー（１１０）から選択した宛先及びフローの少なくとも一方に基づいて一組の情報を選択する手段（１９０）、及び
    − 選択された一組の情報を選択中継ノード（２００）に送信する手段（１３０、１４０、１５０）
    を備えるシステム。
20. 前記一括選択する手段（１９０）は、ｉｉｉ）少なくとも一つのリンクパラメータを更に選択するように構成され、前記選択された一組の情報を選択された中継ノードに送信する手段は、前記選択された少なくとも一つのリンクパラメータに基づいて実行される、請求項１９記載のシステム。
21. 前記一括選択する手段（１９０）は、前記複数の中継ノード及び前記複数の宛先の中から中継ノード及び宛先の組み合わせを一括選択するように構成され、前記一組の情報を選択する手段（１９０）は、選択された宛先に向けられる一組の情報を送信キュー（１１０）から選択するように構成される、請求項１９記載のシステム。
22. 前記一括選択する手段（１９０）は、前記複数の中継ノード及び前記複数のフローの中から中継ノード及びフローの組み合わせを一括選択するように構成され、前記一組の情報を選択する手段（１９０）は、選択されたフローに属する一組の情報を送信キュー（１１０）から選択するように構成される、請求項１９記載のシステム。
23. 前記一括選択する手段（１９０）は、前記少なくとも一つの送信ノードと前記複数の中継候補ノードの各々との間のリンク性能を表す情報に基づいて動作するように構成される、請求項１９記載のシステム。
24. 前記一括選択する手段（１９０）は、情報コストから見た進行度を含む目的関数を最適化するように構成される、請求項１９記載のシステム。
25. 前記一括選択する手段（１９０）は、少なくとも一つのサービス品質（ＱｏＳ）パラメータに基づいて動作するように構成される、請求項１９記載のシステム。
26. − 前記少なくとも一つの送信ノード（１００）からの調査メッセージを前記複数の中継候補ノードに送信する手段（１２０、１３０、１４０、１５０）、及び
    − 前記複数の中継候補ノードの各々に設けられ、前記調査メッセージに応答して、前記少なくとも一つの送信ノードに応答メッセージで応答する手段
    を更に備え、
    前記一括選択する手段（１９０）は、前記複数の中継候補ノードからの前記応答メッセージに少なくとも部分的に基づいて動作するように構成される、請求項１９記載のシステム。
27. − 前記複数の中継候補ノードの各々に設けられ、前記少なくとも一つの送信ノードと中継候補ノードとの間の対応リンクに関する情報を表すリンク性能を受信調査メッセージに基づいて求める手段（２２０）、及び
    − 前記複数の中継候補ノードの各々に設けられ、前記少なくとも一つの送信ノードに、前記情報を表すリンク性能を含む応答メッセージで応答する手段（２７０，２８０，２９０）
    を更に備え、
    前記一括選択する手段（１９０）は、前記複数の中継候補ノードからの応答メッセージに含まれる情報を表す前記リンク性能に少なくとも部分的に基づいて動作するように構成される、請求項２６記載のシステム。
28. 前記調査メッセージを送信する手段は、少なくとも一つの所定送信パラメータを使用して前記調査メッセージを送信するように構成され、前記選択された一組の情報を送信する手段は、調査メッセージの送信に使用されたものとほぼ同じ少なくとも一つの所定送信パラメータを使用して前記選択された組の情報を選択された中継ノードに送信するように構成される、請求項２７記載のシステム。
29. 複数の送信ノード（ＴＸ_１−ＴＸ_Ｎ）は、調査メッセージの時間同期転送、並びに情報の時間同期転送を行なうように動作させる、請求項２８記載のシステム。
30. 前記少なくとも一つの所定送信パラメータは、送信電力レベル及びアンテナ重みの少なくとも一方を含む、請求項２８記載のシステム。
31. 特定組の情報に関する調査、応答、及び転送の３フェーズは、チャネルコヒーレンス時間よりも短い期間内に実行される、請求項２６記載のシステム。
32. 前記少なくとも一つの送信ノードは、各受信応答メッセージに基づいて、前記少なくとも一つの送信ノードと応答中継候補ノードとの間の対応リンクに関する情報を表すリンク性能を求める手段を備え、前記一括選択する手段は、前記情報を表すリンク性能に基づいて動作するように構成される、請求項２６記載のシステム。
33. 前記少なくとも一つの送信ノードは更に、前記複数の中継候補ノードの少なくとも一つを、この中継候補ノードが明示的にアドレス指定される中継候補ノードの隣接ノードであるという示唆に基づいて暗示的にアドレス指定する手段を備える、請求項２６記載のシステム。
34. 前記複数の中継候補ノードの少なくとも一つは、複数の送信ノードから調査メッセージを受信し、前記少なくとも一つの中継候補ノードは、
    − 各調査メッセージに応答して、対応する送信ノードと中継候補ノードとの間のリンクに関するリンク性能情報を求める手段、及び
    − 相対的に高いリンク性能を有するリンクに接続される少なくとも一つの送信ノードに、対応するリンク性能に関する情報を含む応答メッセージで応答する手段
    を備える、請求項２６記載のシステム。
35. 選択された中継候補ノードから前記少なくとも一つの送信ノードに、前記選択された一組の情報を確かに受信したことを表すアクノリッジメントで応答する手段（２５０）を更に備える、請求項１９記載のシステム。
36. 前記少なくとも一つのリンクパラメータは、変調方式及び符号化方式を表す少なくとも一つの周波数チャネルパラメータ又は周波数チャネルパラメータ群を含む、請求項２０記載のシステム。
37. 前記マルチホップネットワークはパケット無線ネットワークである、請求項１９記載のシステム。
38. パケット無線マルチホップネットワークの通信ノード（１００）であって、
    − ｉ）複数の中継候補ノード（２００；ＲＸ）のなかの中継ノードと、
    ｉｉ）ａ）前記通信ノードの送信キューに表示される複数の宛先のなかの宛先、及びｂ）前記通信ノードに表示される複数のフローのなかのフローの少なくとも一方と
    を一括選択する手段（１９０）、
    − 前記通信ノードの送信キューから、選択された宛先及びフローの少なくとも一方に基づいて一組の情報を選択する手段（１９０）、及び
    − 選択された一組の情報を選択された中継ノード（２００）に送信する手段（１３０、１４０、１５０）
    を備える通信ノード。
39. 前記一括選択する手段（１９０）は、ｉｉｉ）少なくとも一つのリンクパラメータを更に選択するように構成され、前記選択された一組の情報を選択された中継ノードに送信する手段は、前記選択された少なくとも一つのリンクパラメータに基づいて実行される、請求項３８記載の通信ノード。
40. 前記一括選択する手段（１９０）は、前記複数の中継ノード及び前記複数の宛先の中から中継ノード及び宛先の組み合わせを一括選択するように構成され、前記一組の情報を選択する手段（１９０）は、選択された宛先に向けられる一組の情報を送信キュー（１１０）から選択するように構成される、請求項３８記載の通信ノード。
41. 前記一括選択する手段（１９０）は、前記複数の中継ノード及び前記複数のフローの中から中継ノード及びフローの組み合わせを一括選択するように構成され、前記一組の情報を選択する手段（１９０）は、選択フローに属する一組の情報を送信キューから選択するように構成される、請求項３８記載の通信ノード。
42. 前記一括選択する手段（１９０）は、前記通信ノードと前記複数の中継候補ノードの各々との間のリンク性能を表す情報に基づいて動作するように構成される、請求項３８記載の通信ノード。
43. 前記少なくとも一つの送信ノードからの調査メッセージを前記複数の中継候補ノードに送信する手段（１２０、１３０、１４０、１５０）を更に備え、前記一括選択する手段（１９０）は、前記複数の中継候補ノードから受信する調査応答メッセージに少なくとも部分的に基づいて動作するように構成される、請求項３８記載の通信ノード。
44. 前記複数の中継候補ノードの内の少なくとも一つを、この中継候補ノードが明示的にアドレス指定される中継候補ノードの隣接ノードであるという示唆に基づいて暗示的にアドレス指定する手段を更に備える、請求項４３記載の通信ノード。
45. 前記少なくとも一つのリンクパラメータは、変調方式及び符号化方式を表すパラメータを含む、請求項３９記載の通信ノード。
46. パケット無線マルチホップネットワークの制御ノード（３００）であって、
    − マルチホップネットワークの少なくとも一つの送信ノードについて、
    ｉ）複数の中継候補ノードのなかの中継ノードと、
    ｉｉ）ａ）前記少なくとも一つの送信ノードに表示される複数の宛先のなかの宛先、及びｂ）前記少なくとも一つの送信ノードに表示される複数のフローのなかのフローの少なくとも一方と
    を一括選択する手段（３１０）、及び
    − 選択された宛先及び／又はフロー及び中継ノードに関する情報を前記少なくとも一つの送信ノードに送信することにより、選択された宛先ノード向けのデータ、及び／又は選択されたフローに属するデータを、前記少なくとも一つの送信ノードから選択された中継ノードへ転送可能にする手段
    を備える制御ノード。
47. 前記一括選択するステップが、目的関数の最適化に基づいて実行される、請求項１記載の方法。
48. 前記一括選択するステップが、下位のルート決定プロトコルから得られるマルチホップコスト情報に少なくとも部分的に基づいている、請求項１記載の方法。
49. 前記一括選択する手段（１９０）が、目的関数を最適化するように構成されている、請求項１９記載のシステム。
50. 前記一括選択する手段（１９０）が、下位のルート決定プロトコルから得られるマルチホップコスト情報に少なくとも部分的に基づいて動作する、請求項１９記載のシステム。
51. 前記一括選択する手段が、目的関数を最適化するように構成されている、請求項３８記載の通信ノード。
52. 前記一括選択する手段が、下位のルート決定プロトコルから得られるマルチホップコスト情報に少なくとも部分的に基づいて動作する、請求項３８記載の通信ノード。
53. 前記一括選択する手段が、目的関数を最適化するように構成されている、請求項４６記載の制御ノード。
54. 前記一括選択する手段が、下位のルート決定プロトコルから得られるマルチホップコスト情報に少なくとも部分的に基づいて動作する、請求項４６記載の制御ノード。

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