信頼性中継関連送信方式および日和見的協調送信方式のための方法およびシステム
基地局（ＢＳ）が中継局（ＲＳ）のグループを介して移動局（ＭＳ）と通信するための協調通信方式が提供される。ＲＳは、同じ目標ＭＳを扱って、ＢＳとＲＳとの間に信頼できる送信が存在するようにし、ＢＳは最初に情報をグループ内の全てのＲＳへ送る。その後、ＲＳは、情報の信頼性値をメッセージの状態でＢＳへフィードバックする。信頼性指標が閾値以上である場合には、ＲＳが信頼できると見なされる。信頼できるＲＳは、協調マルチキャスト送信モードを使用して、それらの情報をＭＳへ送信する。一方、中継グループ内の信頼できないＲＳは、信頼できるＲＳと目標ＭＳとの間の送信を傍受する。傍受されたパケットを正しく受信する信頼できないＲＳは、より高い協調ダイバーシティ利得を目標ＭＳへ与えるために協調送信に参加できる。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、（ａ）２００７年６月２９日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｒｅｌｉａｂｌｅ Ｒｅｌａｙ−Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ」と題される米国仮特許出願第６０／９４７，１８３号；（ｂ）２００７年７月２４日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ」と題される米国仮特許出願第６０／９５１，５３２号；および（ｃ）２００８年５月３０日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｒｅｌｉａｂｌｅ Ｒｅｌａｙ−Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ａｎｄ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅｓ」と題される米国非仮特許出願第１２／１３０，８０７号に関連しており、これらの出願の優先権を主張する。米国表記のため、本出願は、前述した米国特許出願第１２／１３０，８０７号の継続出願である。
【技術分野】
【０００２】
本発明は無線通信に関する。特に、本発明は、１つ以上の中継局（ＲＳ）を介した移動局（ＭＳ）と無線ネットワークの要素との間の通信に関する。
【背景技術】
【０００３】
仮想アンテナシステムを使用して協調ダイバーシティを達成するために様々な協調送信方式が知られている。しかしながら、そのような協調送信システムの大部分は、単一の中継に焦点を合わせており、あるいは、基地局（ＢＳ）とＲＳとの間の信頼性の欠如によって引き起こされる待ち時間を無視する。
【０００４】
１つの協調送信方式は、「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ−ｃｏｄｅｄ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｆｏｒ ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ」（Ｊ．Ｎ．Ｌａｎｅｍａｎ ａｎｄ Ｇ．Ｗ．Ｗｏｒｎｅｌｌ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆ．Ｔｈｅｏｒｙ、ｖｏｌ．４９、ｎｏ．１０、ｐｐ２４１５−２４２５、Ｏｃｔ．２００３）（「Ｌａｎｅｍａｎ Ｉ」）に開示されている。Ｌａｎｅｍａｎ Ｉにおいて、時空間符号化協調ダイバーシティプロトコルは、通信ネットワークにおける複数のプロトコル層にわたるマルチパスフェーディングに対処するために開発されている。この論文において、著者は、時空間符号化協調ダイバーシティ方式が完全空間ダイバーシティを与えることができることを理論的に証明している。しかしながら、この論文は、プロトコルを実際にどのように実施できるのかを明確に示していない。
【０００５】
他の協調送信方式は、「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ａｎｄ ｏｕｔａｇｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ」（Ｊ．Ｎ．Ｌａｎｅｍａｎ、Ｄ．Ｎ．Ｃ．Ｔｓｅ ａｎｄ Ｇ．Ｗ．Ｗｏｒｎｅｌｌ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆ．Ｔｈｅｏｒｙ、ｖｏｌ．５１、ｎｏ．１２、ｐｐ３０６２−３０８０、Ｄｅｃ．２００４）（「Ｌａｎｅｍａｎ ＩＩ」）に開示されている。Ｌａｎｅｍａｎ ＩＩにおいて、著者は、協調ダイバーシティを達成するための効率的なプロトコルを開示する。ここでは、所定の中継方式（例えば、ａｍｐｌｉｆｙ−ａｎｄ−ｆｏｒｗａｒｄ方式およびｄｅｃｏｄｅ−ａｎｄ−ｆｏｒｗａｒｄ方式、協調する端末間でのチャンネル測定に基づいて適応する中継選択方式、および、宛先端末からの限られたフィードバックに基づいて適応する増分中継方式）などの、協調無線通信によって使用される幾つかの方法が概説されている。スペクトル効率を高めるために、ＢＳとＭＳとの間にハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）が導入される。しかしながら、Ｌａｎｅｍａｎ ＩＩは、ＲＳで受信されるデータが信頼できないときに起こり得る長い遅延の可能性を扱わない。
【０００６】
異なる手法は、「Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｒｅｌａｙ ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ａ ｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ、」（Ｂ．Ｚｈａｏ ａｎｄ Ｍ．Ｃ．Ｖａｌｅｎｔｉ、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｅｌ．Ａｒｅａｓ Ｃｏｍｍｕｎ．、ｖｏｌ．２３、ｎｏ．１、ｐｐ．７−１８、Ｊａｎ．２００５）（「Ｚｈａｏ」）において論じられている。Ｚｈａｏは、ＨＡＲＱの一般化に基づいて、直交するタイプスロットにわたって動作する複数の中継を開示する。従来のＨＡＲＱとは異なり、再送信されたパケットはオリジナルソースから発生する必要はなく、むしろ、再送信パケットは、送信を傍受するＲＳによって送られてもよい。同様に、他のＨＡＲＱに基づく方式は、（ａ）「Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｅｉｎｇ−ｄｅｌａｙ ｔｒａｄｅｏｆｆ ｉｎ ｈａｌｆ−ｄｕｐｌｅｘ ＡＲＱ ｒｅｌａｙ ｃｈａｎｎｅｌｓ」（Ｔ．Ｔａｂｅｔ、Ｓ．Ｄｕｓａｄ ａｎｄ Ｒ．Ｋｎｏｐｐ、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ Ｉｎｔ．Ｓｙｍ．Ｏｎ Ｉｎｆ．Ｔｈｅｏｒｙ、ｐｐ．１８２８−１８３２、Ｓｅｐ．２００５）（「Ｔａｂｅｔ」）、および、（ｂ）に発表されているによる論文「Ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ ｉｎ ｍｕｌｔｉｈｏｐ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｗｉｔｈ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ ｒｅｌａｙ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ」（Ｃ．Ｋ．Ｌｏ、Ｒ．Ｗ．Ｈｅａｔｈ、Ｊｒ ａｎｄ Ｓ．Ｖｉｓｈｗａｎａｔｈ、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ、Ｓｐｅｅｃｈ、ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃ．、ｐｐ．６１７−６２０、Ａｐｒｉｌ、２００７）（「Ｌｏ」）において論じられている。ＴａｂｅｔおよびＬｏはいずれも、単一の中継チャンネルを遅延制限フェーディングするためのＨＡＲＱに基づく方式について論じている。しかしながら、Ｚｈａｏ、ＴａｂｅｔおよびＬｏは全て、単一のＲＳに制限される。幾つかのＲＳ間の協調が有効に使われていない。
【０００７】
「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ａ ＭＩＭＯ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ」（Ｓ．Ｋｉｍ ａｎｄ Ｈ．Ｋｉｍ）（「Ｋｉｍ」）と題された米国特許出願公開２００６／０２３９２２２ Ａ１は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）無線ネットワークにおいて協調ダイバーシティを与えるための方法を開示する。Ｋｉｍにおいて、ＲＳは、エラーをチェックして、検証されたストリーム（すなわち、「正しい」ストリーム）を中継し、ＢＳからのエラーストリームの再送信を要求する。しかしながら、Ｋｉｍの方法は、単一のＲＳだけを調べており、協調ダイバーシティを考慮していない。
【０００８】
三つの協調中継方式は、（ａ） 「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｒｅｌａｙ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｉｎ ＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ」（Ｗ．Ｎｉ、Ｌ．Ｃａｉ、Ｇ．Ｓｈｅｎ ａｎｄ Ｓ．Ｊｉｎ、ＩＥＥＥ Ｃ８０２１６ｊ−０７／２５８、Ｍａｒ．２００７）（「Ｎｉ」）、および、（ｂ） 「Ｃｌａｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｎ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｒｅｌａｙｉｎｇ」（Ｊ．Ｃｈｕｉ、Ａ．Ｃｈｉｎｄａｐｏｌ、Ｋ．Ｌｅｅ、Ｙ．Ｋｉｍ、Ｃ．Ｋｉｍ、Ｂ．Ｋｗａｋ、Ｓ．Ｃｈａｎｇ、Ｄ．Ｈ．Ａｈｍ、Ｙ．Ｋｉｍ、Ｃ．Ｌｅｅ、Ｂ．Ｙｏｏ、Ｐ．Ｗａｎｇ、Ａ．Ｂｏａｒｉｕ、Ｓ．Ｍａｈｅｓｈｗａｒｉ ａｎｄ Ｙ．Ｓａｉｆｕｌｌａｈ、ＩＥＥＥ Ｃ８０２１６ｊ−０７／２４２ｒ２、Ｍａｒ．２００７）（「Ｃｈｕｉ」）において論じられている。協調中継方式は、（i）協調ソースダイバーシティ、（ii）協調送信ダイバーシティ、および、（iii）協調ハイブリッドダイバーシティである。しかしながら、上記の協調中継方式はいずれもＢＳとＲＳとの間のチャンネルの信頼性を考慮していない。ＲＳによって再生される情報が信頼できないと、協調ダイバーシティの効果が低下する場合があり、それにより、ＭＳにおける性能全体が低下する。
【０００９】
「Ａｎ ＡＲＱ ｉｎ ８０２．１６ｊ」（Ｓ．Ｊｉｎ、Ｃ．Ｙｏｏｎ、Ｙ．Ｋｉｍ、Ｂ．Ｋｗａｋ、Ｋ．Ｌｅｅ、Ａ．Ｃｈｉｎｄａｐｏｌ ａｎｄ Ｙ．Ｓａｉｆｕｌｌａｈ、ＩＥＥＥ Ｃ８０２．１６ｊ−０７／２５０ｒ４、Ｍａｒ．２００７）（「Ｊｉｎ」）は、ＡＲＱがソースデータの高速リカバリを行なう協調方式を開示する。Ｊｉｎにおいて、ＢＳは、任意のＲＳがＢＳからブロックを受信し損なうときにソース情報を再送信する。Ｊｉｎの方式は、ＲＳとＢＳとの間だけで再送信することにより待ち時間を減らす。しかしながら、複数のＲＳが存在すると、全てのＲＳがソースブロックをうまく受信するまでＢＳが再送信しなければならない場合に、かなりの遅延が起こる場合がある。また、再送信は、スペクトル効率も低下させる。Ｊｉｎのモデルは、全てのＲＳが正しいソースブロックを受信する必要がないため、それを改良することができる。かなりの数のＲＳがソースブロックを確実に受信する限り、他の信頼できないＲＳは、信頼できるＲＳとＭＳとの間の送信を傍受することによって正しいソースブロックを得ることができる。
【００１０】
殆どの協調方式（例えば、Ｚｈａｏ、ＴａｂｅｔおよびＬｏ）は、１つのＲＳだけが各ホップで再送信に関与することを前提としているが、そのような方式は、複数のＲＳが更に高い協調ダイバーシティを与えることができることを実現できない。また、ＢＳとＲＳとの間のチャンネルの信頼性は、Ｌａｎｅｍｅｎ Ｉ・ＩＩ、ＮｉおよびＣｈｕｉなどの幾つかの強調方式で考慮されていない。ＲＳにおける信頼できない情報は、ＭＳ性能を低下させる場合があり、また、大きな遅延を引き起こす場合がある。
【００１１】
また、ＢＳによる再送信は、システムのスペクトル効率も低下させる。Ｊｉｎにおいて論じられるように、ＢＳは、１つのＲＳだけが信頼できるデータを得ない場合であってもデータを再送信しなければならない。そのような方式は、待ち時間をもたらし、ＲＳの数が増大するときにＢＳとＲＳとの間にデッドロックを生み出す場合がある。
【００１２】
Ｚｈａｏを除き、前述した全ての方式は、ＲＳ間の無線リソースを無視する（すなわち、ＢＳから信頼できる情報を受信しないＲＳは、信頼できるＲＳとＭＳとの間の送信を傍受できる場合がある）。しかしながら、Ｚｈａｏは、各ホップで１つのＲＳを選択することに焦点を合わせる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、「信頼性中継関連送信方式」は、高速リカバリを行なうとともに、ＢＳの負担を減少させる。そのような方式において、ＢＳは、同じ目標ＭＳを扱うＲＳの中継関連グループ（「Ｒ-グループ」）へデータを送信する。ＲＳは、例えば、全てのＭＳとＲＳとの間のチャンネル状態にしたがって行なわれるＭＳの最初の測距中および定期的な測距中にグループ化される。本発明に係る送信方式は、ＢＳとＲ-グループとの間で信頼できる送信を確保する。ＢＳは、最初に、マルチキャストモードまたはユニキャストモードのいずれかを使用して、Ｒ-グループ内の全てのＲＳへ情報を送る。Ｒ-グループ内の各ＲＳは、ＢＳから情報を受信した後、ＢＳとＲＳとの間のチャンネル状態、ＲＳとＭＳとの間のチャンネル状態、ＲＳでの負荷状態、ＲＳでの待ち行列長さなどの１つ以上のパラメータを含む信頼性関数にしたがって信頼性値を計算する。その後、ＲＳは、それらの信頼性値を、中継関連肯定応答メッセージ（Ｒ-ＡＣＫ）の状態でフィードバックする。
【００１４】
ＢＳがユニキャストモードを使用してデータをＲＳへ送る場合には、Ｒ-ＡＣＫの実施が簡単である。しかしながら、ユニキャストモードは、ＢＳとＲＳとの間にかなりの量のデータ送信源を必要とする。ＢＳがマルチキャストモードを使用してデータをＲＳへ送る場合、Ｒ-ＡＣＫは、コリジョンを避けるために、異なる時間、周波数または空間でフィードバックしなければならない。ＢＳがＲ-ＡＣＫの全てを受信した後或いは一部を受信した後であっても、信頼性指標が生成されて所定の閾値と比較される。信頼性指標が所定の閾値以上である場合には、Ｒ-グループが「信頼できるＲ-グループ」になり、Ｒ-グループと目標ＭＳとの間の送信を開始できる。それ以外の場合には、信頼性指標が所定の閾値を上回るまで或いは再送信の数が所定の限度を超えるまで、ＢＳとＲ-グループとの間の再送信が続く。
【００１５】
本発明の１つの利点は、ＲＳにおける信頼性関数とＢＳにおける信頼性指標とによってＢＳとＲＳとの間に信頼できる送信を与える。ＲＳは、（ａ）ＢＳとＲＳとの間のチャンネル状態、（ｂ）ＲＳと目標ＭＳとの間のチャンネル状態、および、（ｃ）ＲＳでの負荷状況にしたがって、それらの信頼性値をＢＳへフィードバックする。ＢＳは、ＢＳでの信頼性指標が所定の閾値以上となるまで、全てのＲＳに対してパケットを再送信する。
【００１６】
本発明の一実施形態は、ＢＳとＲＳとの間のチャンネル状態およびＲＳと目標ＭＳとの間のリンク品質の両方に基づいて目標ＭＳへパケットを協調して送信するためにＲＳの一部をＢＳが日和見的に選択できる日和見的協調送信方式を提供する。ＢＳとＲ-グループとの間の信頼できる送信が開始された後、待ち時間を減らすとともにＢＳを解放して他の機能を果たすため、ＢＳはソース情報を再送信しない。再送信はＲ-グループによって制御される。信頼できるＲＳと目標ＭＳとの間の送信を傍受する信頼できないＲＳは、より高い協調ダイバーシティを与えることができる。
【００１７】
特に、ＢＳは、ＢＳとＲ-グループとの間の信頼できる送信が実現された後にパケットをＲ-グループへ再送信しないため、本発明は、ＢＳの作業負荷およびパケットの待ち時間の両方を従来技術の解決策と比べて減少させる。この場合、順方向送信はＲ-グループとＭＳとの間でのみ起こる。
【００１８】
本発明の１つの利点は、ＲＳ間で無線源を利用する。信頼できないＲＳが信頼できるＲＳまたは接続ＲＳと目標ＭＳとの間の送信を傍受すると、信頼できないＲＳは、傍受された情報を通じて協調ダイバーシティを与えるために再送信に参加する。
【００１９】
本発明は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を考慮すると更に良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る、ＲＳのグループを用いたＢＳとＭＳとの間の通信を示している。
【図２】本発明の一実施形態に係る、Ｒ-グループがどのように構成されるのかを大まかに示している。
【図３】本発明の一実施形態に係る、信頼性中継関連送信方式のフローチャート３００を示している。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る、信頼性中継関連送信方式のフローチャート４００を示している。
【図５】図３または図４に示される方法下でのＲ-グループを構成するプロセス中のＢＳの動作を示すフローチャートである。
【図６】日和見的協調送信方式下での、ＢＳと、信頼できるＲＳと、信頼できないＲＳと、ＭＳとの間の関係をまとめている。
【図７】（ａ）は本発明の一実施形態に係る、ＲＳの分類間の関係を示している。（ｂ）は本発明の一実施形態に係る、ＲＳの役割がパケット送信の過程でどのように変化し得るのかを示す状態図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る、ＲＳの動作を示すフローチャートを示している。
【図９】本発明の一実施形態に係る、ＭＳの動作を示すフローチャートを示している。
【図１０】信頼できるＲＳが信頼できないＲＳによって傍受される目標ＭＳへパケットを送る一例のステップ１）を示している。
【図１１】信頼できるＲＳが信頼できないＲＳによって傍受される目標ＭＳへパケットを送る一例のステップ２）を示している。
【図１２】信頼できるＲＳが信頼できないＲＳによって傍受される目標ＭＳへパケットを送る一例のステップ３）を示している。
【図１３】信頼できるＲＳが信頼できないＲＳによって傍受される目標ＭＳへパケットを送る一例のステップ４）を示している。
【図１４】本発明の一実施形態に係る、ＢＳからの最初の送信後に信頼できるＲＳになる２-ＲＳシステムの両方のＲＳを示している。
【図１５】本発明の一実施形態に係る、ＢＳからのデータパケットの最初の送信後に不正確に復号化する２-ＲＳシステムの両方のＲＳを示している。
【図１６】本発明の一実施形態に係る、他のＲＳがデータパケットを正しく復号化し損なっている間に、ＢＳからの最初の送信後にデータパケットを正しく復号化する２-ＲＳシステムのＲＳのうちの一方を示している。
【図１７】図１６の初期状態を示しており、更に、本発明の一実施形態に係る、ＲＳ１がＭＳへのＲＳ２の送信を正しく傍受しているにもかかわらず、ＭＳがデータメッセージを正しく受信していない状態を示している。
【図１８】２つのＲＳを介したＢＳとＭＳとの間の直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）に基づく一実施形態を示している。
【図１９】実施形態で用いるのに適したフレーム構造を示している。図１８は、３つの連続するフレームのうちの第１のフレーム（「フレームｊ」）を示している。
【図２０】実施形態で用いるのに適したフレーム構造を示している。図１８は、３つの連続するフレームのうちの第２のフレーム（「フレーム（ｊ＋１）」）を示している。
【図２１】実施形態で用いるのに適したフレーム構造を示している。図１８は、３つの連続するフレームのうちの第３のフレーム（「フレーム（ｊ＋２）」）を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る、ＲＳのグループを用いたＢＳとＭＳとの間の通信を示している。中継を伴わないＢＳとＭＳとの間のダイレクト通信では、ＢＳは、無線アクセスシステムによって指定される所定のフレーム構造内でシンボルをＭＳへ送信する。しかしながら、多くの場合、マルチパス伝搬効果（例えば、パスロス、フェーディング、および、シャドウイング）およびＢＳの限られた範囲に起因して、ＢＳとＭＳとの間のダイレクト通信が不可能な場合がある。１つの可能な解決策は、ＢＳとＭＳとの間で中継要素（すなわち、ＲＳ）を使用する。図１は、例えば最初の測距プロセスまたは定期的な測距プロセス中にその構成員が決定されるＲＳのグループを示している。通常、ＲＳは、目標ＭＳに対するそれらのそれぞれのチャンネル状態指標が所定の閾値を越えるときにグループの状態で含まれる。ＲＳのこのグループ（すなわち、ＲＳ１、ＲＳ２、．．．．、ＲＳＮ）は、目標ＭＳのための「中継関連グループ」（「Ｒ-グループ」）と称される。逆に、ＭＳは、ＲＳ１、ＲＳ２、．．．．、ＲＳＮの「サービスリスト」内にあると言われる。ＲＳとＭＳとの関連性はＢＳへ定期的に報告される。他のＲＳ（すなわち、目標ＭＳに対するそのチャンネル状態指標が所定の閾値を下回っているＲＳ）は、ＲＳの「非中継関連グループ」（「非Ｒ−グループ」）に属する。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態に係る、Ｒ-グループがどのように構成されるのかを大まかに示している。図４に示されるように、目標ＭＳは、最初の測距プロセスまたは定期的な測距プロセス中にプリアンブルを送る（ステップ２０１）。ＲＳがプリアンブルを検出すると、ＲＳは、それとＭＳとの間のチャンネル状態にしたがって、ＭＳがその所定のカバレッジエリア内にあるか否かを決定する（ステップ２０２）。その後、ＲＳは、ＭＳがＲＳのカバレッジエリア内にあるか否かをＢＳへ報告する（ステップ２０３）。これらの報告から、ＢＳがＲ-グループを構成する（ステップ２０４）。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、信頼性中継関連送信方式は、高速リカバリを行なうとともに、ＢＳの負担を減少させる。図３は、信頼性中継関連送信方式をまとめるフローチャート３００を示している。図３に示されるように、ＢＳは、カウンタを初期化する（ステップ３０１）とともに、マルチキャストモードまたはユニキャストモードを使用してＲ-グループの全てのＲＳに対してデータパケットを送る（ステップ３０２）。これらのデータパケットは、ＲＳの信頼性を識別するデータまたは単にプローブを含んでもよい。ユニキャストモードまたはマルチキャストモードのいずれにおいても、目標ＭＳの識別表示はデータパケット内に含められる。各ＲＳは、ＢＳからデータパケットを受信した後、それ自体の信頼性値を計算する（ステップ３０３−１〜３０３−Ｎ）。この信頼性値は、（ａ）ＢＳとこの特定のＲＳとの間のチャンネル状態、（ｂ）この特定のＲＳと目標ＭＳとの間のチャンネル状態、および、（ｃ）ＲＳでの現在の負荷の関数である信頼性関数を使用して得られる。
【００２４】
Ｒ-グループ内のＲＳは、その後、Ｒ-ＡＣＫを使用して、ＲＳの信頼性値をＢＳへ送り返す（ステップ３０４−１〜３０４−Ｎ）。信頼性関数に応じて、Ｒ-ＡＣＫは、チャンネル状態インジケータまたは従来の肯定応答（ＡＣＫ）メッセージに類似していてもよい。ＢＳがＲ-グループ内のＲＳからＲ-ＡＣＫの全て或いは一部を受信した後、ＢＳは、Ｒ-グループのための信頼性指標を計算して、後に所定の閾値と比較されるカウンタ値を１単位だけ増大し（ステップ３０５）、カウンタ値を所定の再送信限度に関してチェックする（ステップ３０６）。計算された指標が所定の閾値に等しい或いは所定の閾値を超える場合、ＢＳは、Ｒ-グループを信頼できるＲ-グループと見なし、Ｒ-グループに対して通知メッセージを送り（ステップ３０７）、それにより、通知を送られたＲ-グループは、協調方式を使用して、受信したパケットを目標ＭＳへ送信することができる。しかしながら、計算された指標が所定の閾値を下回っている場合、ＢＳは、Ｒ-グループを信頼できないＲ-グループと見なし、信頼性指標が所定の閾値以上になるまで或いは再送信数が所定の再送信限度を超えるまでパケットをＲ-グループへ再送信する（すなわち、ステップ３０２へ戻る）。
【００２５】
再送信の数は、ＢＳとＲＳとの間の再送信を所定の限度に制限するためにカウンタによって記録される。信頼できるＲ-グループ内の全てのＲＳが信頼できる必要はない。したがって、一部のＲＳが、ＲＳのそれぞれの信頼性値にしたがって、信頼できるＲＳと称される。次に、ＲＳにおける信頼性関数、ＢＳにおける信頼性指標、および、信頼できるＲＳを決定するためのプロセスの例について説明する。
【００２６】
ｈBS-RSnおよびｈRSn-MSが、ＢＳとＲＳnとの間のチャンネル状態、ＲＳnと目標ＭＳとの間のチャンネル状態をそれぞれ示すものとする。一般に、チャンネル状態ｈBS-RSnおよびｈRSn-MSは、チャンネル電力利得と称されてもよい。ｈBS-RSnは、ＲＳnで受信された各パケット毎に更新されてもよく、一方、ｈRSn-MSは、定期的な測距プロセス中に更新されてもよい。ＲＳnにおける信頼性関数および負荷係数はそれぞれｇnおよびｌnとして示される。ｒがＢＳにおける信頼性指標を示すものとする。ＲＳnにおける負荷係数ｌnは、ＲＳnのサービスリスト中に現在あるＭＳの数である。ＬnがＲＳnにおける最大負荷係数を示すものとする。幾つかの信頼性関数およびそれらの対応する信頼性値および信頼できるＲＳは以下のように規定される。
【００２７】
１）最弱リンクおよび負荷係数に基づく１つの信頼性関数は、
【数１】
であり、また、対応する信頼性指標は、
【数２】
である。Ｒ-グループ内のＲＳnは、ｇn＞０の場合に信頼できると見なされ、それ以外の場合に信頼できないと見なされる。
【００２８】
２）１リンク当たりのスループット１の調和平均および負荷係数に基づく他の信頼性関数は、
【数３】
であり、また、対応する信頼性指標は、
【数４】
である。Ｒ-グループ内のＲＳnは、ｇn＞０の場合に信頼できると見なされ、それ以外の場合に信頼できないと見なされる。
【００２９】
３）他の信頼性関数は、最弱リンクおよび負荷係数に基づくバイナリ関数、すなわち、
【数５】
であり、また、対応する信頼性指標は、
【数６】
である。ここで、ｈは所定の閾値である。Ｒ-グループ内のＲＳnは、ｇn＝１の場合に信頼できると見なされ、それ以外の場合に信頼できないと見なされる。
【００３０】
４）パケット損失に基づく他の信頼性関数は、
【数７】
であり、また、対応する信頼性指標は、
【数８】
である。Ｒ-グループ内のＲＳnは、ｇn＞０の場合に信頼できると見なされ、それ以外の場合に信頼できないと見なされる。
【００３１】
信頼性関数がｈBS-RSnおよびｈRSn-MSの陽関数ではないと思われるかもしれない。しかしながら、パケットの正しい受信はチャンネル状態ｈBS-RSnによって決定されるため、また、ｈRSn-MSが所定の閾値を超えるときだけＲＳnがＲ-グループ内に含められるため、信頼性関数はｈBS-RSnおよびｈRSn-MSの両方の陰関数である。Ｒ-グループ内のＲＳnは、ｇn＝１の場合に信頼できると見なされ、それ以外の場合に信頼できないと見なされる。
【００３２】
図４は、例４）に基づく本発明の第２の実施形態に係る、信頼性中継関連送信方式のフローチャート４００を示している。図４に示されるように、ＢＳは、カウンタを初期化する（ステップ４０１）とともに、マルチキャストモードまたはユニキャストモードを使用してＲ-グループ内の全てのＲＳに対してデータパケットを送る（ステップ４０２）。図３の実施形態の場合と同様に、送信されるデータパケットは、ＲＳの信頼性を識別するデータまたは単にプローブを含んでもよい。ユニキャストモードまたはマルチキャストモードのいずれにおいても、目標ＭＳの識別表示はデータパケット内に含められる。各ＲＳは、ＢＳからデータパケットを受信した後、受信されたデータパケットがこれまでに正しく受信されたことがあるか否かを決定する（ステップ４０３−１〜４０３−Ｎ）。
【００３３】
Ｒ-グループ内のＲＳは、その後、Ｒ-ＡＣＫを使用して、データパケットがこれまでに正しく受信されたことがあるか否かについてのそれらの決定をＢＳへ送り返す（ステップ４０４−１〜４０４−Ｎ）。それらのそれぞれの決定に応じて、Ｒ-ＡＣＫは、それが信頼できるＲＳ（「１」）または信頼できないＲＳ（「０」）であることを指定してもよい。ＢＳがＲ-グループ内のＲＳからＲ-ＡＣＫの全て或いは一部を受信した後、ＢＳは、Ｒ-グループのための信頼性指標を計算して、後に所定の閾値と比較されるカウンタ値を１単位だけ増大し（ステップ４０５）、カウンタ値を所定の再送信限度に関してチェックする（ステップ４０６）。計算された指標が所定の閾値に等しい或いは所定の閾値を超える場合、ＢＳは、Ｒ-グループを信頼できるＲ-グループと見なして、Ｒ-グループに対して通知メッセージを送り（ステップ４０７）、それにより、通知メッセージを送られたＲ-グループは、協調方式を使用して、受信したパケットを目標ＭＳへ送信することができる。しかしながら、計算された指標が所定の閾値を下回っている場合、ＢＳは、Ｒ-グループを信頼できないＲ-グループと見なし、信頼性指標が所定の閾値以上になるまで或いは再送信数が所定の再送信限度を超えるまでパケットをＲ-グループへ再送信する（すなわち、ステップ４０２へ戻る）。
【００３４】
図５は、図３または図４に示される方法下でのＲ-グループを構成するプロセス中のＢＳの動作を示すフローチャートである。図５は、ステップ５０７において、信頼できるＲＳを構成しようとする試行の数が所定の再送信数によって制限されることを更に示している。
【００３５】
上記方法のうちの任意の１つを使用して信頼できるＲ-グループを構成した後、Ｒ-グループと目標ＭＳとの間でデータを送信するために日和見的協調送信方式が使用されてもよい。パケット送信のための日和見的協調送信方式は以下のように実施することができる。
【００３６】
ステップ１）：Ｒ-グループ内の信頼できるＲＳは、協調して、分散時空間符号化方式２または繰り返し符号化方式の下で「協調マルチキャスト送信モード」を使用してパケットをＭＳへ送信する。協調マルチキャスト送信により、Ｒ-グループ内の信頼できないＲＳは、信頼できるＲＳとＭＳとの間の送信を傍受することができる。これらの信頼できないＲＳは、傍受されたパケットが正しく受信されたか否かに応じて、「信頼できる傍受ＲＳ」または「信頼できない傍受ＲＳ」になる。ここでは、協調マルチキャスト送信モードは、マルチキャストグループがＲ-グループおよび目標ＭＳの両方で構成される協調送信モードである。図６は、日和見的協調送信方式下での、ＢＳと、信頼できるＲＳと、信頼できないＲＳと、ＭＳとの間の関係を要約している。
【００３７】
ステップ２）：信頼できるＲＳのうちの１つ以上からＭＳがデータパケットを受信すると、データパケットが正しく受信されたか否かに基づいて、「協調肯定応答メッセージ」（「Ｃ-ＡＣＫ」）または「協調否定応答メッセージ」（「Ｃ-ＮＡＣＫ」）がＲ-グループへ送り返される。従来のＡＣＫまたはＮＡＣＫメッセージとは異なり、Ｃ-ＡＣＫまたはＣ-ＮＡＣＫメッセージであるから、Ｃ-ＡＣＫまたはＣ-ＮＡＣＫメッセージは、マルチキャストモードまたはブロードキャストモードを使用してＲ-グループへ送信される。ＭＳがＣ-ＡＣＫメッセージをフィードバックする場合には、データパケットのための送信が完了する。それ以外の場合（すなわち、ＭＳが信頼できるＲＳから信頼できる情報を受信できないことをＣ-ＮＡＣＫメッセージによって示す場合）には、以下のステップ３）が行なわれる。
【００３８】
ステップ３）Ｃ-ＮＡＣＫメッセージを正しく受信した信頼できるＲＳおよび信頼できる傍受ＲＳはいずれも「接続ＲＳ」となる。接続ＲＳは、協調マルチキャスト送信モード下で、傍受された情報を目標ＭＳへ協調して送信する。信頼できない傍受ＲＳも、接続ＲＳとＭＳとの間の送信を傍受しており、それらが傍受されたパケットを正しく受信する場合には、信頼できる傍受ＲＳになってもよい。ＭＳが接続ＲＳからデータパケットを受信した後、ＭＳは、ＭＳがデータパケットを正しく受信したか否かに応じて、Ｃ-ＡＣＫまたはＣ-ＮＡＣＫメッセージをマルチキャストし或いはブロードキャストする。ＭＳがＣ-ＡＣＫパケットを与える場合には、送信がうまく完了する。それ以外の場合には、目標ＭＳがＣ-ＡＣＫメッセージを与えるまで或いはＲ-グループと目標ＭＳとの間の再送信数が所定の限度に達するまでステップ３）が繰り返される。
【００３９】
非接続ＲＳは、Ｃ-ＮＡＣＫを目標ＭＳから不正確に受信する信頼できるＲＳまたは信頼できる傍受ＲＳである。ＲＳは、その時々において、信頼できる傍受ＲＳおよび接続ＲＳとなり得る。それは、これらのラベルが動的に変化しているからである。例えば、信頼できないＲＳは、ＭＳと接続ＲＳ（信頼できる傍受ＲＳであってもよい）との間の送信も傍受できる。ＲＳのこれらの全てのカテゴリー間の関係が図７（ａ）および（ｂ）に要約されている。図７（ａ）は、全てのＲＳで構成されるグループ（７０１）がＲ-グループ（７０３）とＲ-グループ以外のＲＳのグループ（「非Ｒ-グループ」；７０２）とを含むことを示している。Ｒ-グループ内において、ＲＳは、信頼できるＲＳ（７０５）のグループおよび信頼できないＲＳ（７０４）のグループに属していてもよく、信頼できないＲＳ（７０４）のグループは、信頼できない傍受ＲＳ（７０６）のグループと信頼できる傍受ＲＳ（７０７）のグループとに更に分けられる。
【００４０】
図７（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る、ＲＳの役割がパケット送信の過程でどのように変化し得るのかを示す状態図である。図７（ｂ）に示されるように、ＲＳは、ＲＳとＢＳとの間のチャンネル状態に応じて、信頼できるＲＳ（７０５）または信頼できないＲＳ（７０４）になってもよい。信頼できるＲＳは、信頼できるＲＳとＭＳとの間のチャンネル状態に応じて、接続ＲＳ（７０８）または非接続ＲＳ（７０９）になってもよい。同様に、信頼できないＲＳは、信頼できないＲＳとＭＳとの間および信頼できないＲＳと信頼できるＲＳとの間のチャンネル状態に応じて、信頼できる傍受ＲＳ（７０６）または信頼できない傍受ＲＳ（７０７）になってもよい。接続ＲＳが非接続ＲＳになってもよい。信頼できる傍受ＲＳは、接続ＲＳ、非接続ＲＳ、または、信頼できない傍受ＲＳになってもよい。信頼できない傍受ＲＳが信頼できる傍受ＲＳになってもよい。
【００４１】
協調送信に適した方式（例えば、分散時空間符号化）を使用すると、協調に関与するＲＳの数をＭＳに知らせる必要もなく、傍受されたパケットが正しく受信されたか否かについてのＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを他のＲＳへ送るように信頼できないＲＳが求められることもない。
【００４２】
図８は、本発明の一実施形態に係る、ＲＳの動作を示すフローチャートを示している。図８に示されるように、最初に、ＲＳは、それがデータパケットをＢＳから正しく受信したかどうかを決定する（８０１）。データパケットが正しく受信されていると決定される場合、ＲＳは、ユニキャストモードによって肯定的なメッセージを伴うＲ-ＡＣＫ（８０２）を送信する。それ以外の場合には、否定的なメッセージを伴うＲ-ＡＣＫがユニキャストモードによって送られる（８１１）。その後、ＲＳは、ＢＳからの通知メッセージを待つ（８０３、８１２）。ＢＳからのメッセージは、ＲＳが信頼できるＲＳと見なされているか（８０４）或いは信頼できないＢＳと見なされているか（８１３）どうかを示している。所定の時間間隔後にＢＳから通知が受信されない場合には、ＲＳが８０１へ戻る。ＲＳが信頼できるＲＳである場合、ＲＳは、協調マルチキャスト方式を使用してデータパケットをＭＳへ送る（８０５）。その後、Ｃ-ＡＣＫメッセージがＭＳから受信される場合には（８０６）、ＭＳへのデータ送信が完了したと見なされる。それ以外の場合には、ＲＳは、信頼できるＲＳがデータパケットを所定の回数を超えて再送信したかどうかを決定する（８０７）。ＲＳがデータパケットを所定の回数を超えて再送信した場合には、ＲＳは、データパケットの送信が完了されたと見なす。それ以外の場合、ＲＳは、Ｃ-ＮＡＣＫメッセージが受信されるかどうかを決定する（８０８）。ＲＳがＣ-ＮＡＣＫメッセージを正しく受信した場合、ＲＳは、非接続ＲＳになり（８０９）、Ｃ-ＡＣＫメッセージが受信される（８０６）まで非接続ＲＳのままである。それ以外の場合、ＲＳは、接続ＲＳになり、元に戻ってデータパケットをＢＳから受信する（８０１）。
【００４３】
信頼できないＲＳの場合（８１３）、ＲＳは、信頼できないＲＳが信頼できるＲＳまたは接続ＲＳからのデータパケットの協調マルチキャストデータ送信を正しく傍受できるかどうかを決定する（８１４）。正しい送信が傍受されるかどうかに応じて、ＲＳは、信頼できる傍受ＲＳ（８１５）または信頼できない傍受ＲＳ（８１９）になる。信頼できない傍受ＲＳにおいては、正しい送信が所定の最大再送信数内で傍受されない場合（８２０）、データパケットのためのデータ送信が完了する。信頼できる傍受ＲＳの場合、ＲＳは、信頼できる傍受ＲＳがＣ-ＡＣＫメッセージをＭＳから受信したかどうかを決定する。受信した場合には、データパケットのためのデータ送信が完了したと見なされる。それ以外の場合、ＲＳは、信頼できる傍受ＲＳがＣ-ＮＡＣＫメッセージをＭＳから受信したかどうかを決定する（８１７）。受信した場合、ＲＳは、接続ＲＳになり（８１８）、８０５において協調マルチキャスト送信に参加する。それ以外の場合、ＲＳは、非接続ＲＳになって、８１６においてＣ-ＡＣＫメッセージを待つ。
【００４４】
図９は、本発明の一実施形態に係る、ＭＳの動作を示すフローチャートを示している。図９に示されるように、最初に、ＭＳは、それが任意のＲ-グループの一員からデータパケットを正しく受信したかどうかを決定する（９０１）。受信した場合には、ＭＳがマルチキャストモードまたはブロードキャストモードを使用してＣ-ＡＣＫメッセージをＲ-グループに送り（９０２）、データパケット送信が完了したと見なされる。それ以外の場合には、ＭＳは、マルチキャストモードまたはブロードキャストモードを使用してＣ-ＮＡＣＫメッセージをＲ-グループに送り（９０３）、９０１においてデータパケットの次の送信を待つ。
【００４５】
図１０〜１３は、信頼できるＲＳが信頼できないＲＳによって傍受される目標ＭＳへパケットを送るステップ１〜４をそれぞれ含む例を示している。図１０〜１３において、全てのＲＳは、最初の測距プロセスまたは定期的な測距プロセス中にＲ-グループと非Ｒ-グループとに分けられる。図１０に示されるように、ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４、ＲＳ５はＲ-グループに属する。Ｒ-グループを構成するための任意の方法を使用すると、ＲＳ１およびＲＳ２が信頼できるＲＳと見なされ、一方、ＲＳ３、ＲＳ４およびＲＳ５が信頼できないＲＳと見なされる。
【００４６】
図１０〜１３では、以下のステップが例示される。
【００４７】
ステップ１）図１０に示されるように、信頼できるＲＳ（すなわち、ＲＳ１およびＲＳ２）は、分散時空間符号化（例えば、Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓで説明される分散時空間符号化）を使用して、協調マルチキャスト送信モードによってパケットをＭＳへ送る。協調マルチキャスト送信モード下でＭＳがデータパケットを受信し、一方、信頼できないＲＳ（すなわち、ＲＳ３、ＲＳ４およびＲＳ５）によって送信が傍受される。しかしながら、前述したように、ＲＳ３およびＲＳ４だけが傍受されたパケットを正しく復号化するため、ＲＳ３およびＲＳ４が信頼できる傍受ＲＳとなり、ＲＳ５が信頼できない傍受ＲＳとなる。
【００４８】
ステップ２）図１１に示されるように、ＭＳは、マルチキャストモードまたはブロードキャストモードを使用してＣ-ＮＡＣＫメッセージをＲ-グループに送り返す。これは、ＭＳがステップ１）から受信されたパケットを正しく復号化しないからである。ＲＳ２およびＲＳ３はＣ-ＮＡＣＫメッセージを正しく受信するため、ＲＳ２およびＲＳ３は接続ＲＳになる。しかしながら、ＲＳ１およびＲＳ４はＣ-ＮＡＣＫメッセージを正しく受信しない。したがって、ＲＳ１およびＲＳ４は、ＭＳとの接続が一時的に失われたと見なされる。ＲＳ５に関しては、ＲＳ５がパケットを有していない（接続ＲＳからの送信を傍受しなかった）ため、ＲＳ５は、（図１１に示されるように）それがＣ-ＮＡＣＫメッセージを正しく受信する場合であっても何ら行動をとらない。
【００４９】
ステップ３）図１２に示されるように、接続ＲＳ（すなわち、ＲＳ２およびＲＳ３）が協調マルチキャスト送信モードによってパケットをＭＳへ送り、信頼できる傍受ＲＳによって送信が正しく傍受される。
【００５０】
ステップ４）図１３に示されるように、ＭＳは、それがステップ３）から受信されたパケットを正しく復号化するため、Ｃ-ＡＣＫメッセージをＲ-グループへ送り返す。
【００５１】
図１４〜１７は、２つのＲＳ（すなわち、２つのＲＳで構成されるＲ-グループ）によって示される上記の例４）の信頼性指標を使用する本発明の例を与えている。この例では、信頼性指標のための閾値が「１」として設定される（すなわち、パケットを正しく復号化する１つのＲＳが存在する限り、ＢＳはデータパケットをＲ-グループへ再送信しない）。
【００５２】
図１４は、両方のＲＳがＢＳからの最初の送信後に信頼できるＲＳになり、それにより、両方のＲＳがＭＳへ協調して送信する状態を示している。図１４に示されるように、両方のＲＳは、ＢＳからのパケットを正しく復号化して、肯定的なメッセージを伴うＲ-ＡＣＫをＢＳへフィードバックする。その結果、ＢＳは、信頼できるＲ-グループを示唆する両方のＲＳに対して通知メッセージを送る。したがって、両方のＲＳは、所定の時空間符号化（例えば、Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓで開示された時空間符号化）を使用して、受信したパケットをＭＳへ協調して送信する。ＭＳで受信されたパケットが正しく復号化されない場合には、図１４に示されるように、ＭＳはＣ-ＮＡＣＫメッセージを両方のＲＳへ送る。その後、ＢＳからパケットを再送信する代わりに、Ｒ-グループとＭＳとの間でのみ再送信が行われる（すなわち、ＲＳがＭＳへ協調して再送信する）。このようにすると、待ち時間が減少され、ＢＳがパケットを再送信する必要がなくなる。
【００５３】
図１５は、両方のＲＳが最初の再送信でＢＳからのデータパケットを不正確に復号化し、それにより、ＢＳがパケットを再送信しなければならない状態を示している。再送信時、両方のＲＳがパケットを受信して正しく復号化する。その結果、両方のＲＳが協調的態様でデータパケットをＭＳへ送る。
【００５４】
図１６は、ＲＳのうちの一方（ＲＳ２）がＢＳから受信されたパケットを正しく復号化し、一方、他方のＲＳ（ＲＳ１）が受信されたパケットを正しく復号化しないことを示している。したがって、ＲＳ２だけが、従来のユニキャストまたはマルチキャスト送信モードとは異なりＲ-グループの一員だけ（すなわち、ＲＳ１および対象とするＭＳ）による受信を許容する協調マルチキャスト送信を使用してＭＳへパケットを送信する信頼できるＲＳとなる。ＲＳ２がパケットをＭＳへ送信すると、信頼できないＲＳ（すなわち、ＲＳ１）がこの送信を傍受する。その結果、ＭＳは、ＲＳがデータパケットを正しく復号化するか否かにしたがって、Ｃ-ＡＣＫメッセージまたはＣ-ＮＡＣＫメッセージをＲ-グループへ送り返す。ＭＳがＭＳへの最初の送信時に信頼できるＲＳ（すなわち、ＲＳ２）からデータパケットを受信し損ない或いは復号化できない場合、図１６に示されるように、ＲＳ１は、傍受された情報を使用して更なる協調ダイバーシティを与える。このようにして、ＲＳ１およびＲＳ２の両方の無線源が利用される。
【００５５】
図１７は図１６の初期状態を示しており、更に、本発明の一実施形態にしたがって、ＲＳ１がＭＳへのＲＳ２の送信を正しく傍受しているにもかかわらず、ＭＳがデータメッセージを正しく受信していない状態を示している。ＲＳ１で受信された傍受情報が信頼できる（例えば、図１７によって示される状態）か否かにかかわらず、ＲＳ２は、ＲＳ１とは無関係にパケットをＭＳへ再送信する。この場合も先と同様、ＭＳがＲＳ２から受信されたパケットを正しく復号化しない場合、および、ＲＳ１が情報を正しく傍受する場合には、ＲＳ１が依然としてＲＳ２と協調して協調ダイバーシティをＭＳへ与えてもよい。ここで、我々は「日和見的」であること（すなわち、ＲＳとＢＳとの間のチャンネル状態をうまく利用すること）に気づくことができ、すなわち、ＢＳとの良好な接続（または、チャンネル）を有するＲＳが信頼できるＲＳとなり、一方、信頼できないＲＳは、当初信頼できるＲＳとの良好な接続を確立できる場合に日和見的に信頼できる傍受ＲＳとなる。
【００５６】
図１４〜１７は、信頼性指標が上記したような特定の閾値を上回るとＢＳがＲ-グループへの再送信から解放されることを示している。図１４〜１７に示される方法の下では、より多くのＲＳがパケットをＭＳへ協調して送信できるようにし、それにより、協調ダイバーシティを与えてＢＳのカバレッジを延長するため、正しいパケットをＢＳから受信しない信頼できないＲＳが、信頼できるＲＳまたは接続ＲＳからの再送信を傍受してもよい。
【００５７】
本発明の方法を実施する様々な方法が存在する。例えば、図１８は、ＢＳと２つのＭＳとの間の２つのＲＳを介した直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）に基づく一実施形態を示している。図１８に示されるように、（ＲＳ１、ＲＳ２およびＭＳ１）および（ＲＳ１、ＲＳ２およびＭＳ２）は、それぞれが前述した日和見的協調送信モードを使用する２つのＲ-グループである。図１８において、各Ｒ-グループには、ＯＦＤＭＡ方式による通信のための重なり合わない周波数の組が割り当てられる。
【００５８】
図１９〜２１は、実施形態で用いるのに適したフレーム構造を示している。このフレーム構造は、当業者に知られるＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格で使用されるフレーム構造に類似している。図１９〜２１は、ラベル、すなわち、フレームｊ、フレーム（ｊ＋１）、フレーム（ｊ＋２）がそれぞれ付けられた３つの連続するフレームを示している。各フレームはアップリンク（ＵＬ）サブフレームとダウンリンク（ＤＬ）サブフレームとを含み、各サブフレームはアクセス域と中継域とを含む。アクセス域では、ＢＳのダイレクトカバレッジ内でＢＳがＭＳと通信し、ＲＳのカバレッジ内にあり且つＢＳによるダイレクトカバレッジの外側にあるＭＳとＲＳが通信する。ＢＳは、再送信が不必要となるように計算された信頼性指標が所定の閾値よりも大きいことを示す単一ビット（例えば「０」）によって表わされてもよい「協調方式」メッセージによる再送信が存在するか否かをＲ-グループに知らせる。逆に、「１」の値を有する協調方式メッセージが、Ｒ-グループへのＢＳによる再送信を示す。アクセス域では、信頼できないＲＳが信頼できるＲＳまたは接続ＲＳとＭＳとの間の送信を傍受する。一方、中継域では、ＢＳがＲＳと通信する。Ｒ-ＡＣＫ、Ｃ-ＡＣＫおよびＣ-ＮＡＣＫメッセージをＵＬの制御メッセージ中に組み込むことができる。
【００５９】
非直交分散時空間符号化の下では、信頼できるＲＳおよび信頼できないＲＳ間でＡＣＫまたはＮＡＣＫメッセージをやりとりする必要がある場合がある。その場合、ＡＣＫメッセージまたはＮＡＣＫメッセージが異なるＲＳのための異なるサブキャリアによって送信されてもよい。前述したように、ＯＦＤＭＡに基づくシステムにおいて、異なるユーザにはそれぞれ、ＲＳが同時に送受信できるように、通信で用いる重なり合わないサブキャリアの組（すなわち、周波数）が割り当てられる。非ＯＦＤＭＡシステムでは、ＲＳは、送信および受信の両方を同時に行なうことができない。その状況下では、一部のＲＳが信頼できないＲＳの送信を傍受できない。しかしながら、信頼できないＲＳは、信頼できないＲＳが任意の他のユーザへ送信するためのデータを何ら有していない場合には、信頼できるＲＳまたは接続ＲＳと目標ＭＳとの間の送信を依然として傍受できる。
【００６０】
前述した詳細な説明は、本発明の特定の実施形態を例示するために与えられており、限定しようとするものではない。本発明の範囲内で多数の変形および改良が可能である。本発明は以下の請求項に示される。
【００６１】
注釈
１ 例えば「Ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｍｅｔｒｉｃｓ ｆｏｒ ＱｏＳ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ８０２．１６ｊ ＭＲ ｓｙｓｔｅｍｓ」（Ｏ．Ｏｙｍａｎ、Ｓ．Ｓａｎｄｈｕ ａｎｄ Ｎ．Ｈｉｍａｙａｔ、ＩＥＥＥ Ｃ８０２．１６ｊ−０６／２０２、Ｎｏｖ、２００６、Ｄａｌｌａｓ、Ｔｅｘａｓ）を参照
２ 分散時空間符号化の一例は、既に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｏｆ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、」（Ｈ．Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ）と題される米国特許出願（代理人整理番号ＰＡ−５５１（「Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ」））に開示されている。
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、（ａ）２００７年６月２９日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｒｅｌｉａｂｌｅ Ｒｅｌａｙ−Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ」と題される米国仮特許出願第６０／９４７，１８３号；（ｂ）２００７年７月２４日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ」と題される米国仮特許出願第６０／９５１，５３２号；および（ｃ）２００８年５月３０日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｒｅｌｉａｂｌｅ Ｒｅｌａｙ−Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ａｎｄ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅｓ」と題される米国非仮特許出願第１２／１３０，８０７号に関連しており、これらの出願の優先権を主張する。米国表記のため、本出願は、前述した米国特許出願第１２／１３０，８０７号の継続出願である。
【技術分野】
【０００２】
本発明は無線通信に関する。特に、本発明は、１つ以上の中継局（ＲＳ）を介した移動局（ＭＳ）と無線ネットワークの要素との間の通信に関する。
【背景技術】
【０００３】
仮想アンテナシステムを使用して協調ダイバーシティを達成するために様々な協調送信方式が知られている。しかしながら、そのような協調送信システムの大部分は、単一の中継に焦点を合わせており、あるいは、基地局（ＢＳ）とＲＳとの間の信頼性の欠如によって引き起こされる待ち時間を無視する。
【０００４】
１つの協調送信方式は、「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ−ｃｏｄｅｄ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｆｏｒ ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ」（Ｊ．Ｎ．Ｌａｎｅｍａｎ ａｎｄ Ｇ．Ｗ．Ｗｏｒｎｅｌｌ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆ．Ｔｈｅｏｒｙ、ｖｏｌ．４９、ｎｏ．１０、ｐｐ２４１５−２４２５、Ｏｃｔ．２００３）（「Ｌａｎｅｍａｎ Ｉ」）に開示されている。Ｌａｎｅｍａｎ Ｉにおいて、時空間符号化協調ダイバーシティプロトコルは、通信ネットワークにおける複数のプロトコル層にわたるマルチパスフェーディングに対処するために開発されている。この論文において、著者は、時空間符号化協調ダイバーシティ方式が完全空間ダイバーシティを与えることができることを理論的に証明している。しかしながら、この論文は、プロトコルを実際にどのように実施できるのかを明確に示していない。
【０００５】
他の協調送信方式は、「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ａｎｄ ｏｕｔａｇｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ」（Ｊ．Ｎ．Ｌａｎｅｍａｎ、Ｄ．Ｎ．Ｃ．Ｔｓｅ ａｎｄ Ｇ．Ｗ．Ｗｏｒｎｅｌｌ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆ．Ｔｈｅｏｒｙ、ｖｏｌ．５１、ｎｏ．１２、ｐｐ３０６２−３０８０、Ｄｅｃ．２００４）（「Ｌａｎｅｍａｎ ＩＩ」）に開示されている。Ｌａｎｅｍａｎ ＩＩにおいて、著者は、協調ダイバーシティを達成するための効率的なプロトコルを開示する。ここでは、所定の中継方式（例えば、ａｍｐｌｉｆｙ−ａｎｄ−ｆｏｒｗａｒｄ方式およびｄｅｃｏｄｅ−ａｎｄ−ｆｏｒｗａｒｄ方式、協調する端末間でのチャンネル測定に基づいて適応する中継選択方式、および、宛先端末からの限られたフィードバックに基づいて適応する増分中継方式）などの、協調無線通信によって使用される幾つかの方法が概説されている。スペクトル効率を高めるために、ＢＳとＭＳとの間にハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）が導入される。しかしながら、Ｌａｎｅｍａｎ ＩＩは、ＲＳで受信されるデータが信頼できないときに起こり得る長い遅延の可能性を扱わない。
【０００６】
異なる手法は、「Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｒｅｌａｙ ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ａ ｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ、」（Ｂ．Ｚｈａｏ ａｎｄ Ｍ．Ｃ．Ｖａｌｅｎｔｉ、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｅｌ．Ａｒｅａｓ Ｃｏｍｍｕｎ．、ｖｏｌ．２３、ｎｏ．１、ｐｐ．７−１８、Ｊａｎ．２００５）（「Ｚｈａｏ」）において論じられている。Ｚｈａｏは、ＨＡＲＱの一般化に基づいて、直交するタイプスロットにわたって動作する複数の中継を開示する。従来のＨＡＲＱとは異なり、再送信されたパケットはオリジナルソースから発生する必要はなく、むしろ、再送信パケットは、送信を傍受するＲＳによって送られてもよい。同様に、他のＨＡＲＱに基づく方式は、（ａ）「Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｅｉｎｇ−ｄｅｌａｙ ｔｒａｄｅｏｆｆ ｉｎ ｈａｌｆ−ｄｕｐｌｅｘ ＡＲＱ ｒｅｌａｙ ｃｈａｎｎｅｌｓ」（Ｔ．Ｔａｂｅｔ、Ｓ．Ｄｕｓａｄ ａｎｄ Ｒ．Ｋｎｏｐｐ、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ Ｉｎｔ．Ｓｙｍ．Ｏｎ Ｉｎｆ．Ｔｈｅｏｒｙ、ｐｐ．１８２８−１８３２、Ｓｅｐ．２００５）（「Ｔａｂｅｔ」）、および、（ｂ）に発表されているによる論文「Ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ ｉｎ ｍｕｌｔｉｈｏｐ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｗｉｔｈ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ ｒｅｌａｙ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ」（Ｃ．Ｋ．Ｌｏ、Ｒ．Ｗ．Ｈｅａｔｈ、Ｊｒ ａｎｄ Ｓ．Ｖｉｓｈｗａｎａｔｈ、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ、Ｓｐｅｅｃｈ、ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃ．、ｐｐ．６１７−６２０、Ａｐｒｉｌ、２００７）（「Ｌｏ」）において論じられている。ＴａｂｅｔおよびＬｏはいずれも、単一の中継チャンネルを遅延制限フェーディングするためのＨＡＲＱに基づく方式について論じている。しかしながら、Ｚｈａｏ、ＴａｂｅｔおよびＬｏは全て、単一のＲＳに制限される。幾つかのＲＳ間の協調が有効に使われていない。
【０００７】
「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ａ ＭＩＭＯ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ」（Ｓ．Ｋｉｍ ａｎｄ Ｈ．Ｋｉｍ）（「Ｋｉｍ」）と題された米国特許出願公開２００６／０２３９２２２ Ａ１は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）無線ネットワークにおいて協調ダイバーシティを与えるための方法を開示する。Ｋｉｍにおいて、ＲＳは、エラーをチェックして、検証されたストリーム（すなわち、「正しい」ストリーム）を中継し、ＢＳからのエラーストリームの再送信を要求する。しかしながら、Ｋｉｍの方法は、単一のＲＳだけを調べており、協調ダイバーシティを考慮していない。
【０００８】
三つの協調中継方式は、（ａ） 「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｒｅｌａｙ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｉｎ ＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ」（Ｗ．Ｎｉ、Ｌ．Ｃａｉ、Ｇ．Ｓｈｅｎ ａｎｄ Ｓ．Ｊｉｎ、ＩＥＥＥ Ｃ８０２１６ｊ−０７／２５８、Ｍａｒ．２００７）（「Ｎｉ」）、および、（ｂ） 「Ｃｌａｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｎ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｒｅｌａｙｉｎｇ」（Ｊ．Ｃｈｕｉ、Ａ．Ｃｈｉｎｄａｐｏｌ、Ｋ．Ｌｅｅ、Ｙ．Ｋｉｍ、Ｃ．Ｋｉｍ、Ｂ．Ｋｗａｋ、Ｓ．Ｃｈａｎｇ、Ｄ．Ｈ．Ａｈｍ、Ｙ．Ｋｉｍ、Ｃ．Ｌｅｅ、Ｂ．Ｙｏｏ、Ｐ．Ｗａｎｇ、Ａ．Ｂｏａｒｉｕ、Ｓ．Ｍａｈｅｓｈｗａｒｉ ａｎｄ Ｙ．Ｓａｉｆｕｌｌａｈ、ＩＥＥＥ Ｃ８０２１６ｊ−０７／２４２ｒ２、Ｍａｒ．２００７）（「Ｃｈｕｉ」）において論じられている。協調中継方式は、（i）協調ソースダイバーシティ、（ii）協調送信ダイバーシティ、および、（iii）協調ハイブリッドダイバーシティである。しかしながら、上記の協調中継方式はいずれもＢＳとＲＳとの間のチャンネルの信頼性を考慮していない。ＲＳによって再生される情報が信頼できないと、協調ダイバーシティの効果が低下する場合があり、それにより、ＭＳにおける性能全体が低下する。
【０００９】
「Ａｎ ＡＲＱ ｉｎ ８０２．１６ｊ」（Ｓ．Ｊｉｎ、Ｃ．Ｙｏｏｎ、Ｙ．Ｋｉｍ、Ｂ．Ｋｗａｋ、Ｋ．Ｌｅｅ、Ａ．Ｃｈｉｎｄａｐｏｌ ａｎｄ Ｙ．Ｓａｉｆｕｌｌａｈ、ＩＥＥＥ Ｃ８０２．１６ｊ−０７／２５０ｒ４、Ｍａｒ．２００７）（「Ｊｉｎ」）は、ＡＲＱがソースデータの高速リカバリを行なう協調方式を開示する。Ｊｉｎにおいて、ＢＳは、任意のＲＳがＢＳからブロックを受信し損なうときにソース情報を再送信する。Ｊｉｎの方式は、ＲＳとＢＳとの間だけで再送信することにより待ち時間を減らす。しかしながら、複数のＲＳが存在すると、全てのＲＳがソースブロックをうまく受信するまでＢＳが再送信しなければならない場合に、かなりの遅延が起こる場合がある。また、再送信は、スペクトル効率も低下させる。Ｊｉｎのモデルは、全てのＲＳが正しいソースブロックを受信する必要がないため、それを改良することができる。かなりの数のＲＳがソースブロックを確実に受信する限り、他の信頼できないＲＳは、信頼できるＲＳとＭＳとの間の送信を傍受することによって正しいソースブロックを得ることができる。
【００１０】
殆どの協調方式（例えば、Ｚｈａｏ、ＴａｂｅｔおよびＬｏ）は、１つのＲＳだけが各ホップで再送信に関与することを前提としているが、そのような方式は、複数のＲＳが更に高い協調ダイバーシティを与えることができることを実現できない。また、ＢＳとＲＳとの間のチャンネルの信頼性は、Ｌａｎｅｍｅｎ Ｉ・ＩＩ、ＮｉおよびＣｈｕｉなどの幾つかの強調方式で考慮されていない。ＲＳにおける信頼できない情報は、ＭＳ性能を低下させる場合があり、また、大きな遅延を引き起こす場合がある。
【００１１】
また、ＢＳによる再送信は、システムのスペクトル効率も低下させる。Ｊｉｎにおいて論じられるように、ＢＳは、１つのＲＳだけが信頼できるデータを得ない場合であってもデータを再送信しなければならない。そのような方式は、待ち時間をもたらし、ＲＳの数が増大するときにＢＳとＲＳとの間にデッドロックを生み出す場合がある。
【００１２】
Ｚｈａｏを除き、前述した全ての方式は、ＲＳ間の無線リソースを無視する（すなわち、ＢＳから信頼できる情報を受信しないＲＳは、信頼できるＲＳとＭＳとの間の送信を傍受できる場合がある）。しかしながら、Ｚｈａｏは、各ホップで１つのＲＳを選択することに焦点を合わせる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、「信頼性中継関連送信方式」は、高速リカバリを行なうとともに、ＢＳの負担を減少させる。そのような方式において、ＢＳは、同じ目標ＭＳを扱うＲＳの中継関連グループ（「Ｒ-グループ」）へデータを送信する。ＲＳは、例えば、全てのＭＳとＲＳとの間のチャンネル状態にしたがって行なわれるＭＳの最初の測距中および定期的な測距中にグループ化される。本発明に係る送信方式は、ＢＳとＲ-グループとの間で信頼できる送信を確保する。ＢＳは、最初に、マルチキャストモードまたはユニキャストモードのいずれかを使用して、Ｒ-グループ内の全てのＲＳへ情報を送る。Ｒ-グループ内の各ＲＳは、ＢＳから情報を受信した後、ＢＳとＲＳとの間のチャンネル状態、ＲＳとＭＳとの間のチャンネル状態、ＲＳでの負荷状態、ＲＳでの待ち行列長さなどの１つ以上のパラメータを含む信頼性関数にしたがって信頼性値を計算する。その後、ＲＳは、それらの信頼性値を、中継関連肯定応答メッセージ（Ｒ-ＡＣＫ）の状態でフィードバックする。
【００１４】
ＢＳがユニキャストモードを使用してデータをＲＳへ送る場合には、Ｒ-ＡＣＫの実施が簡単である。しかしながら、ユニキャストモードは、ＢＳとＲＳとの間にかなりの量のデータ送信源を必要とする。ＢＳがマルチキャストモードを使用してデータをＲＳへ送る場合、Ｒ-ＡＣＫは、コリジョンを避けるために、異なる時間、周波数または空間でフィードバックしなければならない。ＢＳがＲ-ＡＣＫの全てを受信した後或いは一部を受信した後であっても、信頼性指標が生成されて所定の閾値と比較される。信頼性指標が所定の閾値以上である場合には、Ｒ-グループが「信頼できるＲ-グループ」になり、Ｒ-グループと目標ＭＳとの間の送信を開始できる。それ以外の場合には、信頼性指標が所定の閾値を上回るまで或いは再送信の数が所定の限度を超えるまで、ＢＳとＲ-グループとの間の再送信が続く。
【００１５】
本発明の１つの利点は、ＲＳにおける信頼性関数とＢＳにおける信頼性指標とによってＢＳとＲＳとの間に信頼できる送信を与える。ＲＳは、（ａ）ＢＳとＲＳとの間のチャンネル状態、（ｂ）ＲＳと目標ＭＳとの間のチャンネル状態、および、（ｃ）ＲＳでの負荷状況にしたがって、それらの信頼性値をＢＳへフィードバックする。ＢＳは、ＢＳでの信頼性指標が所定の閾値以上となるまで、全てのＲＳに対してパケットを再送信する。
【００１６】
本発明の一実施形態は、ＢＳとＲＳとの間のチャンネル状態およびＲＳと目標ＭＳとの間のリンク品質の両方に基づいて目標ＭＳへパケットを協調して送信するためにＲＳの一部をＢＳが日和見的に選択できる日和見的協調送信方式を提供する。ＢＳとＲ-グループとの間の信頼できる送信が開始された後、待ち時間を減らすとともにＢＳを解放して他の機能を果たすため、ＢＳはソース情報を再送信しない。再送信はＲ-グループによって制御される。信頼できるＲＳと目標ＭＳとの間の送信を傍受する信頼できないＲＳは、より高い協調ダイバーシティを与えることができる。
【００１７】
特に、ＢＳは、ＢＳとＲ-グループとの間の信頼できる送信が実現された後にパケットをＲ-グループへ再送信しないため、本発明は、ＢＳの作業負荷およびパケットの待ち時間の両方を従来技術の解決策と比べて減少させる。この場合、順方向送信はＲ-グループとＭＳとの間でのみ起こる。
【００１８】
本発明の１つの利点は、ＲＳ間で無線源を利用する。信頼できないＲＳが信頼できるＲＳまたは接続ＲＳと目標ＭＳとの間の送信を傍受すると、信頼できないＲＳは、傍受された情報を通じて協調ダイバーシティを与えるために再送信に参加する。
【００１９】
本発明は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を考慮すると更に良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る、ＲＳのグループを用いたＢＳとＭＳとの間の通信を示している。
【図２】本発明の一実施形態に係る、Ｒ-グループがどのように構成されるのかを大まかに示している。
【図３】本発明の一実施形態に係る、信頼性中継関連送信方式のフローチャート３００を示している。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る、信頼性中継関連送信方式のフローチャート４００を示している。
【図５】図３または図４に示される方法下でのＲ-グループを構成するプロセス中のＢＳの動作を示すフローチャートである。
【図６】日和見的協調送信方式下での、ＢＳと、信頼できるＲＳと、信頼できないＲＳと、ＭＳとの間の関係をまとめている。
【図７】（ａ）は本発明の一実施形態に係る、ＲＳの分類間の関係を示している。（ｂ）は本発明の一実施形態に係る、ＲＳの役割がパケット送信の過程でどのように変化し得るのかを示す状態図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る、ＲＳの動作を示すフローチャートを示している。
【図９】本発明の一実施形態に係る、ＭＳの動作を示すフローチャートを示している。
【図１０】信頼できるＲＳが信頼できないＲＳによって傍受される目標ＭＳへパケットを送る一例のステップ１）を示している。
【図１１】信頼できるＲＳが信頼できないＲＳによって傍受される目標ＭＳへパケットを送る一例のステップ２）を示している。
【図１２】信頼できるＲＳが信頼できないＲＳによって傍受される目標ＭＳへパケットを送る一例のステップ３）を示している。
【図１３】信頼できるＲＳが信頼できないＲＳによって傍受される目標ＭＳへパケットを送る一例のステップ４）を示している。
【図１４】本発明の一実施形態に係る、ＢＳからの最初の送信後に信頼できるＲＳになる２-ＲＳシステムの両方のＲＳを示している。
【図１５】本発明の一実施形態に係る、ＢＳからのデータパケットの最初の送信後に不正確に復号化する２-ＲＳシステムの両方のＲＳを示している。
【図１６】本発明の一実施形態に係る、他のＲＳがデータパケットを正しく復号化し損なっている間に、ＢＳからの最初の送信後にデータパケットを正しく復号化する２-ＲＳシステムのＲＳのうちの一方を示している。
【図１７】図１６の初期状態を示しており、更に、本発明の一実施形態に係る、ＲＳ１がＭＳへのＲＳ２の送信を正しく傍受しているにもかかわらず、ＭＳがデータメッセージを正しく受信していない状態を示している。
【図１８】２つのＲＳを介したＢＳとＭＳとの間の直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）に基づく一実施形態を示している。
【図１９】実施形態で用いるのに適したフレーム構造を示している。図１８は、３つの連続するフレームのうちの第１のフレーム（「フレームｊ」）を示している。
【図２０】実施形態で用いるのに適したフレーム構造を示している。図１８は、３つの連続するフレームのうちの第２のフレーム（「フレーム（ｊ＋１）」）を示している。
【図２１】実施形態で用いるのに適したフレーム構造を示している。図１８は、３つの連続するフレームのうちの第３のフレーム（「フレーム（ｊ＋２）」）を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る、ＲＳのグループを用いたＢＳとＭＳとの間の通信を示している。中継を伴わないＢＳとＭＳとの間のダイレクト通信では、ＢＳは、無線アクセスシステムによって指定される所定のフレーム構造内でシンボルをＭＳへ送信する。しかしながら、多くの場合、マルチパス伝搬効果（例えば、パスロス、フェーディング、および、シャドウイング）およびＢＳの限られた範囲に起因して、ＢＳとＭＳとの間のダイレクト通信が不可能な場合がある。１つの可能な解決策は、ＢＳとＭＳとの間で中継要素（すなわち、ＲＳ）を使用する。図１は、例えば最初の測距プロセスまたは定期的な測距プロセス中にその構成員が決定されるＲＳのグループを示している。通常、ＲＳは、目標ＭＳに対するそれらのそれぞれのチャンネル状態指標が所定の閾値を越えるときにグループの状態で含まれる。ＲＳのこのグループ（すなわち、ＲＳ１、ＲＳ２、．．．．、ＲＳＮ）は、目標ＭＳのための「中継関連グループ」（「Ｒ-グループ」）と称される。逆に、ＭＳは、ＲＳ１、ＲＳ２、．．．．、ＲＳＮの「サービスリスト」内にあると言われる。ＲＳとＭＳとの関連性はＢＳへ定期的に報告される。他のＲＳ（すなわち、目標ＭＳに対するそのチャンネル状態指標が所定の閾値を下回っているＲＳ）は、ＲＳの「非中継関連グループ」（「非Ｒ−グループ」）に属する。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態に係る、Ｒ-グループがどのように構成されるのかを大まかに示している。図４に示されるように、目標ＭＳは、最初の測距プロセスまたは定期的な測距プロセス中にプリアンブルを送る（ステップ２０１）。ＲＳがプリアンブルを検出すると、ＲＳは、それとＭＳとの間のチャンネル状態にしたがって、ＭＳがその所定のカバレッジエリア内にあるか否かを決定する（ステップ２０２）。その後、ＲＳは、ＭＳがＲＳのカバレッジエリア内にあるか否かをＢＳへ報告する（ステップ２０３）。これらの報告から、ＢＳがＲ-グループを構成する（ステップ２０４）。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、信頼性中継関連送信方式は、高速リカバリを行なうとともに、ＢＳの負担を減少させる。図３は、信頼性中継関連送信方式をまとめるフローチャート３００を示している。図３に示されるように、ＢＳは、カウンタを初期化する（ステップ３０１）とともに、マルチキャストモードまたはユニキャストモードを使用してＲ-グループの全てのＲＳに対してデータパケットを送る（ステップ３０２）。これらのデータパケットは、ＲＳの信頼性を識別するデータまたは単にプローブを含んでもよい。ユニキャストモードまたはマルチキャストモードのいずれにおいても、目標ＭＳの識別表示はデータパケット内に含められる。各ＲＳは、ＢＳからデータパケットを受信した後、それ自体の信頼性値を計算する（ステップ３０３−１〜３０３−Ｎ）。この信頼性値は、（ａ）ＢＳとこの特定のＲＳとの間のチャンネル状態、（ｂ）この特定のＲＳと目標ＭＳとの間のチャンネル状態、および、（ｃ）ＲＳでの現在の負荷の関数である信頼性関数を使用して得られる。
【００２４】
Ｒ-グループ内のＲＳは、その後、Ｒ-ＡＣＫを使用して、ＲＳの信頼性値をＢＳへ送り返す（ステップ３０４−１〜３０４−Ｎ）。信頼性関数に応じて、Ｒ-ＡＣＫは、チャンネル状態インジケータまたは従来の肯定応答（ＡＣＫ）メッセージに類似していてもよい。ＢＳがＲ-グループ内のＲＳからＲ-ＡＣＫの全て或いは一部を受信した後、ＢＳは、Ｒ-グループのための信頼性指標を計算して、後に所定の閾値と比較されるカウンタ値を１単位だけ増大し（ステップ３０５）、カウンタ値を所定の再送信限度に関してチェックする（ステップ３０６）。計算された指標が所定の閾値に等しい或いは所定の閾値を超える場合、ＢＳは、Ｒ-グループを信頼できるＲ-グループと見なし、Ｒ-グループに対して通知メッセージを送り（ステップ３０７）、それにより、通知を送られたＲ-グループは、協調方式を使用して、受信したパケットを目標ＭＳへ送信することができる。しかしながら、計算された指標が所定の閾値を下回っている場合、ＢＳは、Ｒ-グループを信頼できないＲ-グループと見なし、信頼性指標が所定の閾値以上になるまで或いは再送信数が所定の再送信限度を超えるまでパケットをＲ-グループへ再送信する（すなわち、ステップ３０２へ戻る）。
【００２５】
再送信の数は、ＢＳとＲＳとの間の再送信を所定の限度に制限するためにカウンタによって記録される。信頼できるＲ-グループ内の全てのＲＳが信頼できる必要はない。したがって、一部のＲＳが、ＲＳのそれぞれの信頼性値にしたがって、信頼できるＲＳと称される。次に、ＲＳにおける信頼性関数、ＢＳにおける信頼性指標、および、信頼できるＲＳを決定するためのプロセスの例について説明する。
【００２６】
ｈBS-RSnおよびｈRSn-MSが、ＢＳとＲＳnとの間のチャンネル状態、ＲＳnと目標ＭＳとの間のチャンネル状態をそれぞれ示すものとする。一般に、チャンネル状態ｈBS-RSnおよびｈRSn-MSは、チャンネル電力利得と称されてもよい。ｈBS-RSnは、ＲＳnで受信された各パケット毎に更新されてもよく、一方、ｈRSn-MSは、定期的な測距プロセス中に更新されてもよい。ＲＳnにおける信頼性関数および負荷係数はそれぞれｇnおよびｌnとして示される。ｒがＢＳにおける信頼性指標を示すものとする。ＲＳnにおける負荷係数ｌnは、ＲＳnのサービスリスト中に現在あるＭＳの数である。ＬnがＲＳnにおける最大負荷係数を示すものとする。幾つかの信頼性関数およびそれらの対応する信頼性値および信頼できるＲＳは以下のように規定される。
【００２７】
１）最弱リンクおよび負荷係数に基づく１つの信頼性関数は、
【数１】
であり、また、対応する信頼性指標は、
【数２】
である。Ｒ-グループ内のＲＳnは、ｇn＞０の場合に信頼できると見なされ、それ以外の場合に信頼できないと見なされる。
【００２８】
２）１リンク当たりのスループット１の調和平均および負荷係数に基づく他の信頼性関数は、
【数３】
であり、また、対応する信頼性指標は、
【数４】
である。Ｒ-グループ内のＲＳnは、ｇn＞０の場合に信頼できると見なされ、それ以外の場合に信頼できないと見なされる。
【００２９】
３）他の信頼性関数は、最弱リンクおよび負荷係数に基づくバイナリ関数、すなわち、
【数５】
であり、また、対応する信頼性指標は、
【数６】
である。ここで、ｈは所定の閾値である。Ｒ-グループ内のＲＳnは、ｇn＝１の場合に信頼できると見なされ、それ以外の場合に信頼できないと見なされる。
【００３０】
４）パケット損失に基づく他の信頼性関数は、
【数７】
であり、また、対応する信頼性指標は、
【数８】
である。Ｒ-グループ内のＲＳnは、ｇn＞０の場合に信頼できると見なされ、それ以外の場合に信頼できないと見なされる。
【００３１】
信頼性関数がｈBS-RSnおよびｈRSn-MSの陽関数ではないと思われるかもしれない。しかしながら、パケットの正しい受信はチャンネル状態ｈBS-RSnによって決定されるため、また、ｈRSn-MSが所定の閾値を超えるときだけＲＳnがＲ-グループ内に含められるため、信頼性関数はｈBS-RSnおよびｈRSn-MSの両方の陰関数である。Ｒ-グループ内のＲＳnは、ｇn＝１の場合に信頼できると見なされ、それ以外の場合に信頼できないと見なされる。
【００３２】
図４は、例４）に基づく本発明の第２の実施形態に係る、信頼性中継関連送信方式のフローチャート４００を示している。図４に示されるように、ＢＳは、カウンタを初期化する（ステップ４０１）とともに、マルチキャストモードまたはユニキャストモードを使用してＲ-グループ内の全てのＲＳに対してデータパケットを送る（ステップ４０２）。図３の実施形態の場合と同様に、送信されるデータパケットは、ＲＳの信頼性を識別するデータまたは単にプローブを含んでもよい。ユニキャストモードまたはマルチキャストモードのいずれにおいても、目標ＭＳの識別表示はデータパケット内に含められる。各ＲＳは、ＢＳからデータパケットを受信した後、受信されたデータパケットがこれまでに正しく受信されたことがあるか否かを決定する（ステップ４０３−１〜４０３−Ｎ）。
【００３３】
Ｒ-グループ内のＲＳは、その後、Ｒ-ＡＣＫを使用して、データパケットがこれまでに正しく受信されたことがあるか否かについてのそれらの決定をＢＳへ送り返す（ステップ４０４−１〜４０４−Ｎ）。それらのそれぞれの決定に応じて、Ｒ-ＡＣＫは、それが信頼できるＲＳ（「１」）または信頼できないＲＳ（「０」）であることを指定してもよい。ＢＳがＲ-グループ内のＲＳからＲ-ＡＣＫの全て或いは一部を受信した後、ＢＳは、Ｒ-グループのための信頼性指標を計算して、後に所定の閾値と比較されるカウンタ値を１単位だけ増大し（ステップ４０５）、カウンタ値を所定の再送信限度に関してチェックする（ステップ４０６）。計算された指標が所定の閾値に等しい或いは所定の閾値を超える場合、ＢＳは、Ｒ-グループを信頼できるＲ-グループと見なして、Ｒ-グループに対して通知メッセージを送り（ステップ４０７）、それにより、通知メッセージを送られたＲ-グループは、協調方式を使用して、受信したパケットを目標ＭＳへ送信することができる。しかしながら、計算された指標が所定の閾値を下回っている場合、ＢＳは、Ｒ-グループを信頼できないＲ-グループと見なし、信頼性指標が所定の閾値以上になるまで或いは再送信数が所定の再送信限度を超えるまでパケットをＲ-グループへ再送信する（すなわち、ステップ４０２へ戻る）。
【００３４】
図５は、図３または図４に示される方法下でのＲ-グループを構成するプロセス中のＢＳの動作を示すフローチャートである。図５は、ステップ５０７において、信頼できるＲＳを構成しようとする試行の数が所定の再送信数によって制限されることを更に示している。
【００３５】
上記方法のうちの任意の１つを使用して信頼できるＲ-グループを構成した後、Ｒ-グループと目標ＭＳとの間でデータを送信するために日和見的協調送信方式が使用されてもよい。パケット送信のための日和見的協調送信方式は以下のように実施することができる。
【００３６】
ステップ１）：Ｒ-グループ内の信頼できるＲＳは、協調して、分散時空間符号化方式２または繰り返し符号化方式の下で「協調マルチキャスト送信モード」を使用してパケットをＭＳへ送信する。協調マルチキャスト送信により、Ｒ-グループ内の信頼できないＲＳは、信頼できるＲＳとＭＳとの間の送信を傍受することができる。これらの信頼できないＲＳは、傍受されたパケットが正しく受信されたか否かに応じて、「信頼できる傍受ＲＳ」または「信頼できない傍受ＲＳ」になる。ここでは、協調マルチキャスト送信モードは、マルチキャストグループがＲ-グループおよび目標ＭＳの両方で構成される協調送信モードである。図６は、日和見的協調送信方式下での、ＢＳと、信頼できるＲＳと、信頼できないＲＳと、ＭＳとの間の関係を要約している。
【００３７】
ステップ２）：信頼できるＲＳのうちの１つ以上からＭＳがデータパケットを受信すると、データパケットが正しく受信されたか否かに基づいて、「協調肯定応答メッセージ」（「Ｃ-ＡＣＫ」）または「協調否定応答メッセージ」（「Ｃ-ＮＡＣＫ」）がＲ-グループへ送り返される。従来のＡＣＫまたはＮＡＣＫメッセージとは異なり、Ｃ-ＡＣＫまたはＣ-ＮＡＣＫメッセージであるから、Ｃ-ＡＣＫまたはＣ-ＮＡＣＫメッセージは、マルチキャストモードまたはブロードキャストモードを使用してＲ-グループへ送信される。ＭＳがＣ-ＡＣＫメッセージをフィードバックする場合には、データパケットのための送信が完了する。それ以外の場合（すなわち、ＭＳが信頼できるＲＳから信頼できる情報を受信できないことをＣ-ＮＡＣＫメッセージによって示す場合）には、以下のステップ３）が行なわれる。
【００３８】
ステップ３）Ｃ-ＮＡＣＫメッセージを正しく受信した信頼できるＲＳおよび信頼できる傍受ＲＳはいずれも「接続ＲＳ」となる。接続ＲＳは、協調マルチキャスト送信モード下で、傍受された情報を目標ＭＳへ協調して送信する。信頼できない傍受ＲＳも、接続ＲＳとＭＳとの間の送信を傍受しており、それらが傍受されたパケットを正しく受信する場合には、信頼できる傍受ＲＳになってもよい。ＭＳが接続ＲＳからデータパケットを受信した後、ＭＳは、ＭＳがデータパケットを正しく受信したか否かに応じて、Ｃ-ＡＣＫまたはＣ-ＮＡＣＫメッセージをマルチキャストし或いはブロードキャストする。ＭＳがＣ-ＡＣＫパケットを与える場合には、送信がうまく完了する。それ以外の場合には、目標ＭＳがＣ-ＡＣＫメッセージを与えるまで或いはＲ-グループと目標ＭＳとの間の再送信数が所定の限度に達するまでステップ３）が繰り返される。
【００３９】
非接続ＲＳは、Ｃ-ＮＡＣＫを目標ＭＳから不正確に受信する信頼できるＲＳまたは信頼できる傍受ＲＳである。ＲＳは、その時々において、信頼できる傍受ＲＳおよび接続ＲＳとなり得る。それは、これらのラベルが動的に変化しているからである。例えば、信頼できないＲＳは、ＭＳと接続ＲＳ（信頼できる傍受ＲＳであってもよい）との間の送信も傍受できる。ＲＳのこれらの全てのカテゴリー間の関係が図７（ａ）および（ｂ）に要約されている。図７（ａ）は、全てのＲＳで構成されるグループ（７０１）がＲ-グループ（７０３）とＲ-グループ以外のＲＳのグループ（「非Ｒ-グループ」；７０２）とを含むことを示している。Ｒ-グループ内において、ＲＳは、信頼できるＲＳ（７０５）のグループおよび信頼できないＲＳ（７０４）のグループに属していてもよく、信頼できないＲＳ（７０４）のグループは、信頼できない傍受ＲＳ（７０６）のグループと信頼できる傍受ＲＳ（７０７）のグループとに更に分けられる。
【００４０】
図７（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る、ＲＳの役割がパケット送信の過程でどのように変化し得るのかを示す状態図である。図７（ｂ）に示されるように、ＲＳは、ＲＳとＢＳとの間のチャンネル状態に応じて、信頼できるＲＳ（７０５）または信頼できないＲＳ（７０４）になってもよい。信頼できるＲＳは、信頼できるＲＳとＭＳとの間のチャンネル状態に応じて、接続ＲＳ（７０８）または非接続ＲＳ（７０９）になってもよい。同様に、信頼できないＲＳは、信頼できないＲＳとＭＳとの間および信頼できないＲＳと信頼できるＲＳとの間のチャンネル状態に応じて、信頼できる傍受ＲＳ（７０６）または信頼できない傍受ＲＳ（７０７）になってもよい。接続ＲＳが非接続ＲＳになってもよい。信頼できる傍受ＲＳは、接続ＲＳ、非接続ＲＳ、または、信頼できない傍受ＲＳになってもよい。信頼できない傍受ＲＳが信頼できる傍受ＲＳになってもよい。
【００４１】
協調送信に適した方式（例えば、分散時空間符号化）を使用すると、協調に関与するＲＳの数をＭＳに知らせる必要もなく、傍受されたパケットが正しく受信されたか否かについてのＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを他のＲＳへ送るように信頼できないＲＳが求められることもない。
【００４２】
図８は、本発明の一実施形態に係る、ＲＳの動作を示すフローチャートを示している。図８に示されるように、最初に、ＲＳは、それがデータパケットをＢＳから正しく受信したかどうかを決定する（８０１）。データパケットが正しく受信されていると決定される場合、ＲＳは、ユニキャストモードによって肯定的なメッセージを伴うＲ-ＡＣＫ（８０２）を送信する。それ以外の場合には、否定的なメッセージを伴うＲ-ＡＣＫがユニキャストモードによって送られる（８１１）。その後、ＲＳは、ＢＳからの通知メッセージを待つ（８０３、８１２）。ＢＳからのメッセージは、ＲＳが信頼できるＲＳと見なされているか（８０４）或いは信頼できないＢＳと見なされているか（８１３）どうかを示している。所定の時間間隔後にＢＳから通知が受信されない場合には、ＲＳが８０１へ戻る。ＲＳが信頼できるＲＳである場合、ＲＳは、協調マルチキャスト方式を使用してデータパケットをＭＳへ送る（８０５）。その後、Ｃ-ＡＣＫメッセージがＭＳから受信される場合には（８０６）、ＭＳへのデータ送信が完了したと見なされる。それ以外の場合には、ＲＳは、信頼できるＲＳがデータパケットを所定の回数を超えて再送信したかどうかを決定する（８０７）。ＲＳがデータパケットを所定の回数を超えて再送信した場合には、ＲＳは、データパケットの送信が完了されたと見なす。それ以外の場合、ＲＳは、Ｃ-ＮＡＣＫメッセージが受信されるかどうかを決定する（８０８）。ＲＳがＣ-ＮＡＣＫメッセージを正しく受信した場合、ＲＳは、非接続ＲＳになり（８０９）、Ｃ-ＡＣＫメッセージが受信される（８０６）まで非接続ＲＳのままである。それ以外の場合、ＲＳは、接続ＲＳになり、元に戻ってデータパケットをＢＳから受信する（８０１）。
【００４３】
信頼できないＲＳの場合（８１３）、ＲＳは、信頼できないＲＳが信頼できるＲＳまたは接続ＲＳからのデータパケットの協調マルチキャストデータ送信を正しく傍受できるかどうかを決定する（８１４）。正しい送信が傍受されるかどうかに応じて、ＲＳは、信頼できる傍受ＲＳ（８１５）または信頼できない傍受ＲＳ（８１９）になる。信頼できない傍受ＲＳにおいては、正しい送信が所定の最大再送信数内で傍受されない場合（８２０）、データパケットのためのデータ送信が完了する。信頼できる傍受ＲＳの場合、ＲＳは、信頼できる傍受ＲＳがＣ-ＡＣＫメッセージをＭＳから受信したかどうかを決定する。受信した場合には、データパケットのためのデータ送信が完了したと見なされる。それ以外の場合、ＲＳは、信頼できる傍受ＲＳがＣ-ＮＡＣＫメッセージをＭＳから受信したかどうかを決定する（８１７）。受信した場合、ＲＳは、接続ＲＳになり（８１８）、８０５において協調マルチキャスト送信に参加する。それ以外の場合、ＲＳは、非接続ＲＳになって、８１６においてＣ-ＡＣＫメッセージを待つ。
【００４４】
図９は、本発明の一実施形態に係る、ＭＳの動作を示すフローチャートを示している。図９に示されるように、最初に、ＭＳは、それが任意のＲ-グループの一員からデータパケットを正しく受信したかどうかを決定する（９０１）。受信した場合には、ＭＳがマルチキャストモードまたはブロードキャストモードを使用してＣ-ＡＣＫメッセージをＲ-グループに送り（９０２）、データパケット送信が完了したと見なされる。それ以外の場合には、ＭＳは、マルチキャストモードまたはブロードキャストモードを使用してＣ-ＮＡＣＫメッセージをＲ-グループに送り（９０３）、９０１においてデータパケットの次の送信を待つ。
【００４５】
図１０〜１３は、信頼できるＲＳが信頼できないＲＳによって傍受される目標ＭＳへパケットを送るステップ１〜４をそれぞれ含む例を示している。図１０〜１３において、全てのＲＳは、最初の測距プロセスまたは定期的な測距プロセス中にＲ-グループと非Ｒ-グループとに分けられる。図１０に示されるように、ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４、ＲＳ５はＲ-グループに属する。Ｒ-グループを構成するための任意の方法を使用すると、ＲＳ１およびＲＳ２が信頼できるＲＳと見なされ、一方、ＲＳ３、ＲＳ４およびＲＳ５が信頼できないＲＳと見なされる。
【００４６】
図１０〜１３では、以下のステップが例示される。
【００４７】
ステップ１）図１０に示されるように、信頼できるＲＳ（すなわち、ＲＳ１およびＲＳ２）は、分散時空間符号化（例えば、Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓで説明される分散時空間符号化）を使用して、協調マルチキャスト送信モードによってパケットをＭＳへ送る。協調マルチキャスト送信モード下でＭＳがデータパケットを受信し、一方、信頼できないＲＳ（すなわち、ＲＳ３、ＲＳ４およびＲＳ５）によって送信が傍受される。しかしながら、前述したように、ＲＳ３およびＲＳ４だけが傍受されたパケットを正しく復号化するため、ＲＳ３およびＲＳ４が信頼できる傍受ＲＳとなり、ＲＳ５が信頼できない傍受ＲＳとなる。
【００４８】
ステップ２）図１１に示されるように、ＭＳは、マルチキャストモードまたはブロードキャストモードを使用してＣ-ＮＡＣＫメッセージをＲ-グループに送り返す。これは、ＭＳがステップ１）から受信されたパケットを正しく復号化しないからである。ＲＳ２およびＲＳ３はＣ-ＮＡＣＫメッセージを正しく受信するため、ＲＳ２およびＲＳ３は接続ＲＳになる。しかしながら、ＲＳ１およびＲＳ４はＣ-ＮＡＣＫメッセージを正しく受信しない。したがって、ＲＳ１およびＲＳ４は、ＭＳとの接続が一時的に失われたと見なされる。ＲＳ５に関しては、ＲＳ５がパケットを有していない（接続ＲＳからの送信を傍受しなかった）ため、ＲＳ５は、（図１１に示されるように）それがＣ-ＮＡＣＫメッセージを正しく受信する場合であっても何ら行動をとらない。
【００４９】
ステップ３）図１２に示されるように、接続ＲＳ（すなわち、ＲＳ２およびＲＳ３）が協調マルチキャスト送信モードによってパケットをＭＳへ送り、信頼できる傍受ＲＳによって送信が正しく傍受される。
【００５０】
ステップ４）図１３に示されるように、ＭＳは、それがステップ３）から受信されたパケットを正しく復号化するため、Ｃ-ＡＣＫメッセージをＲ-グループへ送り返す。
【００５１】
図１４〜１７は、２つのＲＳ（すなわち、２つのＲＳで構成されるＲ-グループ）によって示される上記の例４）の信頼性指標を使用する本発明の例を与えている。この例では、信頼性指標のための閾値が「１」として設定される（すなわち、パケットを正しく復号化する１つのＲＳが存在する限り、ＢＳはデータパケットをＲ-グループへ再送信しない）。
【００５２】
図１４は、両方のＲＳがＢＳからの最初の送信後に信頼できるＲＳになり、それにより、両方のＲＳがＭＳへ協調して送信する状態を示している。図１４に示されるように、両方のＲＳは、ＢＳからのパケットを正しく復号化して、肯定的なメッセージを伴うＲ-ＡＣＫをＢＳへフィードバックする。その結果、ＢＳは、信頼できるＲ-グループを示唆する両方のＲＳに対して通知メッセージを送る。したがって、両方のＲＳは、所定の時空間符号化（例えば、Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓで開示された時空間符号化）を使用して、受信したパケットをＭＳへ協調して送信する。ＭＳで受信されたパケットが正しく復号化されない場合には、図１４に示されるように、ＭＳはＣ-ＮＡＣＫメッセージを両方のＲＳへ送る。その後、ＢＳからパケットを再送信する代わりに、Ｒ-グループとＭＳとの間でのみ再送信が行われる（すなわち、ＲＳがＭＳへ協調して再送信する）。このようにすると、待ち時間が減少され、ＢＳがパケットを再送信する必要がなくなる。
【００５３】
図１５は、両方のＲＳが最初の再送信でＢＳからのデータパケットを不正確に復号化し、それにより、ＢＳがパケットを再送信しなければならない状態を示している。再送信時、両方のＲＳがパケットを受信して正しく復号化する。その結果、両方のＲＳが協調的態様でデータパケットをＭＳへ送る。
【００５４】
図１６は、ＲＳのうちの一方（ＲＳ２）がＢＳから受信されたパケットを正しく復号化し、一方、他方のＲＳ（ＲＳ１）が受信されたパケットを正しく復号化しないことを示している。したがって、ＲＳ２だけが、従来のユニキャストまたはマルチキャスト送信モードとは異なりＲ-グループの一員だけ（すなわち、ＲＳ１および対象とするＭＳ）による受信を許容する協調マルチキャスト送信を使用してＭＳへパケットを送信する信頼できるＲＳとなる。ＲＳ２がパケットをＭＳへ送信すると、信頼できないＲＳ（すなわち、ＲＳ１）がこの送信を傍受する。その結果、ＭＳは、ＲＳがデータパケットを正しく復号化するか否かにしたがって、Ｃ-ＡＣＫメッセージまたはＣ-ＮＡＣＫメッセージをＲ-グループへ送り返す。ＭＳがＭＳへの最初の送信時に信頼できるＲＳ（すなわち、ＲＳ２）からデータパケットを受信し損ない或いは復号化できない場合、図１６に示されるように、ＲＳ１は、傍受された情報を使用して更なる協調ダイバーシティを与える。このようにして、ＲＳ１およびＲＳ２の両方の無線源が利用される。
【００５５】
図１７は図１６の初期状態を示しており、更に、本発明の一実施形態にしたがって、ＲＳ１がＭＳへのＲＳ２の送信を正しく傍受しているにもかかわらず、ＭＳがデータメッセージを正しく受信していない状態を示している。ＲＳ１で受信された傍受情報が信頼できる（例えば、図１７によって示される状態）か否かにかかわらず、ＲＳ２は、ＲＳ１とは無関係にパケットをＭＳへ再送信する。この場合も先と同様、ＭＳがＲＳ２から受信されたパケットを正しく復号化しない場合、および、ＲＳ１が情報を正しく傍受する場合には、ＲＳ１が依然としてＲＳ２と協調して協調ダイバーシティをＭＳへ与えてもよい。ここで、我々は「日和見的」であること（すなわち、ＲＳとＢＳとの間のチャンネル状態をうまく利用すること）に気づくことができ、すなわち、ＢＳとの良好な接続（または、チャンネル）を有するＲＳが信頼できるＲＳとなり、一方、信頼できないＲＳは、当初信頼できるＲＳとの良好な接続を確立できる場合に日和見的に信頼できる傍受ＲＳとなる。
【００５６】
図１４〜１７は、信頼性指標が上記したような特定の閾値を上回るとＢＳがＲ-グループへの再送信から解放されることを示している。図１４〜１７に示される方法の下では、より多くのＲＳがパケットをＭＳへ協調して送信できるようにし、それにより、協調ダイバーシティを与えてＢＳのカバレッジを延長するため、正しいパケットをＢＳから受信しない信頼できないＲＳが、信頼できるＲＳまたは接続ＲＳからの再送信を傍受してもよい。
【００５７】
本発明の方法を実施する様々な方法が存在する。例えば、図１８は、ＢＳと２つのＭＳとの間の２つのＲＳを介した直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）に基づく一実施形態を示している。図１８に示されるように、（ＲＳ１、ＲＳ２およびＭＳ１）および（ＲＳ１、ＲＳ２およびＭＳ２）は、それぞれが前述した日和見的協調送信モードを使用する２つのＲ-グループである。図１８において、各Ｒ-グループには、ＯＦＤＭＡ方式による通信のための重なり合わない周波数の組が割り当てられる。
【００５８】
図１９〜２１は、実施形態で用いるのに適したフレーム構造を示している。このフレーム構造は、当業者に知られるＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格で使用されるフレーム構造に類似している。図１９〜２１は、ラベル、すなわち、フレームｊ、フレーム（ｊ＋１）、フレーム（ｊ＋２）がそれぞれ付けられた３つの連続するフレームを示している。各フレームはアップリンク（ＵＬ）サブフレームとダウンリンク（ＤＬ）サブフレームとを含み、各サブフレームはアクセス域と中継域とを含む。アクセス域では、ＢＳのダイレクトカバレッジ内でＢＳがＭＳと通信し、ＲＳのカバレッジ内にあり且つＢＳによるダイレクトカバレッジの外側にあるＭＳとＲＳが通信する。ＢＳは、再送信が不必要となるように計算された信頼性指標が所定の閾値よりも大きいことを示す単一ビット（例えば「０」）によって表わされてもよい「協調方式」メッセージによる再送信が存在するか否かをＲ-グループに知らせる。逆に、「１」の値を有する協調方式メッセージが、Ｒ-グループへのＢＳによる再送信を示す。アクセス域では、信頼できないＲＳが信頼できるＲＳまたは接続ＲＳとＭＳとの間の送信を傍受する。一方、中継域では、ＢＳがＲＳと通信する。Ｒ-ＡＣＫ、Ｃ-ＡＣＫおよびＣ-ＮＡＣＫメッセージをＵＬの制御メッセージ中に組み込むことができる。
【００５９】
非直交分散時空間符号化の下では、信頼できるＲＳおよび信頼できないＲＳ間でＡＣＫまたはＮＡＣＫメッセージをやりとりする必要がある場合がある。その場合、ＡＣＫメッセージまたはＮＡＣＫメッセージが異なるＲＳのための異なるサブキャリアによって送信されてもよい。前述したように、ＯＦＤＭＡに基づくシステムにおいて、異なるユーザにはそれぞれ、ＲＳが同時に送受信できるように、通信で用いる重なり合わないサブキャリアの組（すなわち、周波数）が割り当てられる。非ＯＦＤＭＡシステムでは、ＲＳは、送信および受信の両方を同時に行なうことができない。その状況下では、一部のＲＳが信頼できないＲＳの送信を傍受できない。しかしながら、信頼できないＲＳは、信頼できないＲＳが任意の他のユーザへ送信するためのデータを何ら有していない場合には、信頼できるＲＳまたは接続ＲＳと目標ＭＳとの間の送信を依然として傍受できる。
【００６０】
前述した詳細な説明は、本発明の特定の実施形態を例示するために与えられており、限定しようとするものではない。本発明の範囲内で多数の変形および改良が可能である。本発明は以下の請求項に示される。
【００６１】
注釈
１ 例えば「Ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｍｅｔｒｉｃｓ ｆｏｒ ＱｏＳ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ８０２．１６ｊ ＭＲ ｓｙｓｔｅｍｓ」（Ｏ．Ｏｙｍａｎ、Ｓ．Ｓａｎｄｈｕ ａｎｄ Ｎ．Ｈｉｍａｙａｔ、ＩＥＥＥ Ｃ８０２．１６ｊ−０６／２０２、Ｎｏｖ、２００６、Ｄａｌｌａｓ、Ｔｅｘａｓ）を参照
２ 分散時空間符号化の一例は、既に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ Ｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｏｆ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、」（Ｈ．Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ）と題される米国特許出願（代理人整理番号ＰＡ−５５１（「Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ」））に開示されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局、複数の中継局、および、移動局の間でデータを送信するための方法であって、
前記基地局から複数の前記中継局へデータパケットを送るステップと、
前記中継局のうちの１つがデータパケットを正しく受信したことをそれぞれ示す肯定応答メッセージを前記中継局から受信するステップと、
肯定応答メッセージを前記基地局へ送信した中継局に対して通知を送るステップであって、前記通知が、前記通知を受信する中継局が前記移動局へデータパケットを転送することを許可する、ステップと、
を備える方法。
【請求項２】
基地局、複数の中継局、および、移動局の間でデータを送信するための方法であって、
前記基地局からデータパケットを受信するステップと、
データパケットが正しく受信されたことを示す肯定応答メッセージを前記基地局へ送るステップと、
前記移動局へのデータパケットの転送を許可する通知を前記基地局から受信するステップと、
を備える方法。
【請求項３】
移動局へデータを送信するためのシステムであって、
基地局と、
複数の中継局と、
を備え、前記中継局が、前記基地局からデータパケットを受信するとともに、前記基地局からのデータパケットに応じて、データパケットが正しく受信されたことを示す肯定応答メッセージを前記基地局へ送り、前記基地局が、前記移動局へのデータパケットの転送を許可する通知を前記中継局へ送る、システム。
【請求項４】
中継局の一部を、パケットをＭＳへ協調して送信するための信頼できるＲＳとして、および、信頼できるＲＳとＭＳとの間の送信を傍受する信頼できないＲＳとして日和見的に選択するための方法。
【請求項１】
基地局、複数の中継局、および、移動局の間でデータを送信するための方法であって、
前記基地局から複数の前記中継局へデータパケットを送るステップと、
前記中継局のうちの１つがデータパケットを正しく受信したことをそれぞれ示す肯定応答メッセージを前記中継局から受信するステップと、
肯定応答メッセージを前記基地局へ送信した中継局に対して通知を送るステップであって、前記通知が、前記通知を受信する中継局が前記移動局へデータパケットを転送することを許可する、ステップと、
を備える方法。
【請求項２】
基地局、複数の中継局、および、移動局の間でデータを送信するための方法であって、
前記基地局からデータパケットを受信するステップと、
データパケットが正しく受信されたことを示す肯定応答メッセージを前記基地局へ送るステップと、
前記移動局へのデータパケットの転送を許可する通知を前記基地局から受信するステップと、
を備える方法。
【請求項３】
移動局へデータを送信するためのシステムであって、
基地局と、
複数の中継局と、
を備え、前記中継局が、前記基地局からデータパケットを受信するとともに、前記基地局からのデータパケットに応じて、データパケットが正しく受信されたことを示す肯定応答メッセージを前記基地局へ送り、前記基地局が、前記移動局へのデータパケットの転送を許可する通知を前記中継局へ送る、システム。
【請求項４】
中継局の一部を、パケットをＭＳへ協調して送信するための信頼できるＲＳとして、および、信頼できるＲＳとＭＳとの間の送信を傍受する信頼できないＲＳとして日和見的に選択するための方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公表番号】特表２０１０−５３２６３９（Ｐ２０１０−５３２６３９Ａ）
【公表日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１５０２６（Ｐ２０１０−５１５０２６）
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６７９９０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／００６０９２
【国際公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６７９９０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／００６０９２
【国際公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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