特許 6670876 通信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6670876

(24)【登録日】2020年3月4日

(45)【発行日】2020年3月25日

(54)【発明の名称】通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04W 72/04 20090101AFI20200316BHJP

   H04W 74/04 20090101ALI20200316BHJP

   H04W 8/26 20090101ALI20200316BHJP

【ＦＩ】

   H04W72/04 131

   H04W74/04

   H04W8/26

【請求項の数】30

【全頁数】40

(21)【出願番号】特願2018-47368(P2018-47368)

(22)【出願日】2018年3月14日

(65)【公開番号】特開2019-161517(P2019-161517A)

(43)【公開日】2019年9月19日

【審査請求日】2019年2月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】390005223

【氏名又は名称】株式会社タムラ製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(72)【発明者】

【氏名】蒔田 憲和

【審査官】 松野 吉宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１６２８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１７４４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３９５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７４４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８２４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２９７４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７４１９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４ − ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００ − ９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１−４

ＳＡ ＷＧ１−４

ＣＴ ＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中継機と複数の端末装置を有し、前記中継機と前記端末装置とがリンクして時分割多元接続方式で通信する通信システムであって、
前記通信の単位であるタイムフレームが、番号により識別される複数のタイムスロットに分割され、
前記端末装置は、
個別に割り当てられた端末識別番号と、
前記中継機とのリンクを要求するリンク要求を前記中継機に送信するリンク要求部と、
を有し、
前記リンク要求部は、
前記端末識別番号の一部に対応する番号の前記タイムスロットを、前記リンク要求を送信するための前記タイムスロットとし、
前記端末識別番号の一部に対応する番号が、前記端末装置の情報を前記端末装置が前記中継機に送信するための前記タイムスロットである端末スロットの番号の何れかに該当し、
前記一部以外の前記端末識別番号の残りの番号に対応する番号が、前記端末スロットの番号の何れかに該当し、
前記端末識別番号の一部に対応する番号は、前記一部以外の前記端末識別番号の残りの番号に対応する番号よりも小さく、
前記リンク要求部は、
前記中継機が前記端末識別番号の一部に対応する番号の前記端末スロットによる前記リンク要求の受信に失敗した場合に、前記残りの番号に対応する番号の前記端末スロットを、前記リンク要求を送信するための前記端末スロットとして、同一のタイムフレーム内で、前記リンク要求を送信すること、
を特徴とする通信システム。

【請求項2】

前記中継機は、
前記リンク要求に対して応答するリンク応答部を有すること、
を特徴とする請求項１記載の通信システム。

【請求項3】

前記リンク応答部は、
前記リンク要求の受信に失敗した場合に、その旨の情報を、前記リンク要求を送信した前記端末装置を含めて配信すること、
を特徴とする請求項２記載の通信システム。

【請求項4】

前記タイムフレームは、前記端末スロットを複数有し、
前記中継機は、
前記端末装置が未割り当ての前記端末スロットの番号のリストである空きリストと、
前記空きリストの中から前記リンク要求を送信した前記端末装置に対して前記未割り当ての端末スロットを割り当てる割り当て部と、
を有し、
前記リンク応答部は、前記割り当て部により前記割り当てられた端末スロットの番号を、前記リンク要求を送信した前記端末装置に送信すること、
を特徴とする請求項２又は３記載の通信システム。

【請求項5】

前記中継機は、
リンクが解除された前記端末装置に割り当てられた前記端末スロットの番号を前記空きリストに追加する空きリスト更新部を有すること、
を特徴とする請求項４記載の通信システム。

【請求項6】

前記端末装置は、前記リンクした前記中継機に対してリンク解除を要求するロスト要求を送信するロスト要求送信部を有し、
前記中継機は、前記ロスト要求を受信すると、当該ロスト要求を送信した前記端末装置とのリンクを解除するロスト要求実行部を有すること、
を特徴とする請求項５記載の通信システム。

【請求項7】

前記端末装置は、前記リンクした前記中継機に対してリンク確認情報を定期的に送信するリンク確認情報送信部を有し、
前記中継機は、前記リンク確認情報を所定期間に所定回数受信しない場合に、前記端末装置とのリンクを解除するリンク解除部を有すること、
を特徴とする請求項５又は６記載の通信システム。

【請求項8】

前記タイムスロットは、複数のサブスロットを有し、
１つの前記タイムスロット内において、前記リンク要求部が１つの前記サブスロットで前記リンク要求を送信し、前記リンク応答部が１つの前記サブスロットで前記リンク応答を送信すること、
を特徴とする請求項２〜７の何れかに記載の通信システム。

【請求項9】

前記中継機を複数有すること、
を特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の通信システム。

【請求項10】

前記リンク要求部は、前記リンク要求を送信した前記中継機以外の未リンクの前記中継機に前記リンク要求を送信すること、
を特徴とする請求項９記載の通信システム。

【請求項11】

前記端末装置が、いずれかの前記中継機とリンクされ、当該中継機以外の未リンクの前記中継機とリンクする場合において、
前記リンク要求部は、前記未リンクの前記中継機に前記リンク要求を送信するための前記タイムスロットの番号を、前記リンク済みの前記中継機との間で割り当てられた前記タイムスロットの番号に対応する番号として、前記未リンクの前記中継機に前記リンク要求を送信すること、
を特徴とする請求項９又は１０記載の通信システム。

【請求項12】

前記端末装置は、
前記リンク済みの前記中継機との間で割り当てられた前記端末スロットに対応する番号を含むブラックリストを、前記未リンクの前記中継機に送信するブラックリスト送信部を有し、
前記中継機は、
前記割り当て部が、前記空きリストの中から前記ブラックリストに含まれる前記番号を除いて、未割り当ての端末スロットを割り当てること、
を特徴とする請求項１１記載の通信システム。

【請求項13】

前記端末装置は、
前記リンク済みの前記中継機との間で割り当てられた前記端末スロットに対応する番号
以外の番号を含むホワイトリストを、前記未リンクの前記中継機に送信するホワイトリスト送信部を有し、
前記中継機は、
前記割り当て部が、前記空きリストと前記ホワイトリストの両方に含まれる前記番号の中から、未割り当ての端末スロットを割り当てること、
を特徴とする請求項１１又は１２記載の通信システム。

【請求項14】

前記端末装置は、
前記リンク済みの前記中継機との間で割り当てられた前記端末スロットの番号と、その前後の所定数の前記端末スロットの番号を含むブラックリストを生成するブラックリスト生成部を有すること、
を特徴とする請求項１１〜１３の何れか記載の通信システム。

【請求項15】

前記ブラックリスト生成部は、
前記ブラックリストに含まれるべき番号を連続して有する複数の番号群が一部重複又は連続している場合に、前記複数の番号群に含まれる前記番号のうち、最小の番号から最大の番号までの連続した番号列を範囲とするブラックリストを生成すること、
を特徴とする請求項１４記載の通信システム。

【請求項16】

前記端末装置は、
前記端末スロットの番号列から、前記リンク済みの前記中継機との間で割り当てられた前記端末スロットの番号と、その前後の所定数の前記端末スロットの番号を除いた番号列を範囲とするホワイトリストを生成するホワイトリスト生成部を有すること、
を特徴とする請求項１１〜１５の何れか記載の通信システム。

【請求項17】

前記端末装置は、
前記中継機間のタイムフレームの位相差を算出する位相差算出部と、
前記リンク済みの前記中継機と前記未リンクの前記中継機との間の前記位相差に基づいて、前記リンク済みの前記中継機との間で割り当てられた前記端末スロットの番号を、前記未リンクの前記中継機における前記端末スロットの番号に変換する番号変換部と、
を有し、
前記ブラックリストは、
前記番号変換部により変換した後の番号を含むこと、
を特徴とする請求項１２、１４、１５の何れかに記載の通信システム。

【請求項18】

前記端末装置は、
前記中継機間のタイムフレームの位相差を算出する位相差算出部と、
前記リンク済みの前記中継機と前記未リンクの前記中継機との間の前記位相差に基づいて、前記リンク済みの前記中継機との間で割り当てられた前記端末スロットの番号を、前記未リンクの前記中継機における前記端末スロットの番号に変換する番号変換部と、
を有し、
前記ホワイトリストは、
前記番号変換部により変換した後の番号以外の番号を含むこと、
を特徴とする請求項１３又は１６記載の通信システム。

【請求項19】

前記端末装置は、
前記変換後の番号とその変換前の番号とが同一であるとき、当該番号を当該番号以外の番号に補正する番号補正部を有し、
前記リンク要求部は、
前記補正した番号に対応する前記端末スロットを、前記未リンクの前記中継機にリンク
要求を送信するためのタイムスロットとすること、
を特徴とする請求項１７又は１８記載の通信システム。

【請求項20】

前記番号補正部による補正は、オフセットであること、
を特徴とする請求項１９記載の通信システム。

【請求項21】

前記番号補正部によるオフセット量は、前記中継機毎に異なること、
を特徴とする請求項２０記載の通信システム。

【請求項22】

前記端末装置が複数の前記中継機とリンクしている場合において、
前記端末装置は、
前記リンク済みの前記中継機との間で割り当てられた端末スロットの何れか同士の干渉の有無を定期的に確認するスロット干渉確認部と、
前記スロット干渉確認部により干渉が確認される場合に、前記干渉が生じる前記中継機との通信を、異なる前記タイムフレームで行うよう仕分けて非干渉グループを作成する非干渉グループ作成部と、
を有すること、
を特徴とする請求項９〜２１の何れかに記載の通信システム。

【請求項23】

前記端末装置は、
前記非干渉グループ作成部により非干渉グループが作成された後、前記スロット干渉確認部により干渉の発生又は解消が確認された場合に、前記非干渉グループの新規作成、前記非干渉グループの何れかへの仕分け、又は、前記非干渉グループの何れかの削除により、前記非干渉グループを更新する非干渉グループ更新部を有すること、
を特徴とする請求項２２記載の通信システム。

【請求項24】

前記スロット干渉確認部は、前記リンク済みの前記中継機との間で割り当てられた端末スロットが時間的に重複するかを、前記リンク済みの前記中継機間毎に検出すること、
を特徴とする請求項２２又は２３記載の通信システム。

【請求項25】

前記端末装置は、
異なる時刻の前記リンク済みの前記中継機間のタイムフレームの位相差と、当該時刻間隔とから、前記位相差の速度を算出する位相差速度算出部を有すること、
を特徴とする請求項２２〜２４の何れかに記載の通信システム。

【請求項26】

前記中継機は、
前記非干渉グループが作成又は更新されると、前記端末装置とのリンクを解除する条件を緩和すること、
を特徴とする請求項２３〜２５の何れかに記載の通信システム。

【請求項27】

前記端末装置が、いずれかの前記中継機とリンクされ、当該中継機以外の未リンクの前記中継機とリンクする場合において、
前記端末装置は、
前記リンク済みの前記中継機に隣接する隣接中継機のチャネル識別番号を有する隣接中継機リストに基づいて、前記隣接中継機をスキャンして検知する中継機スキャン部を有し、
前記リンク要求部は、検知した前記隣接中継機に対して前記リンク要求を送信すること、
を特徴とする請求項９〜２６の何れかに記載の通信システム。

【請求項28】

前記中継機には、隣接する全ての前記中継機と異なるチャネルがそれぞれ割り当てられ、
前記中継機は、
前記隣接中継機リストと、
前記隣接中継機リストを前記端末装置に送信する隣接中継機リスト送信部と、
を有し、
前記端末装置は、
前記隣接中継機リストを前記中継機から受信する隣接中継機リスト受信部を有すること、
を特徴とする請求項２７記載の通信システム。

【請求項29】

前記未リンクの前記中継機が他の前記端末装置からも前記リンク要求が成されている場合において、
前記中継機は、
前記隣接中継機の中継機識別番号と、
端末スロットの番号に対応した端末スロットベース番号と、
を前記端末装置に送信し、
前記端末装置は、
前記リンク要求部が、前記中継機識別番号と前記端末スロットベース番号との線形結合に対応する番号の前記タイムスロットを、前記リンク要求を送信するための前記タイムスロットとして、前記未リンクの前記中継機に前記リンク要求を送信すること、
を特徴とする請求項２８記載の通信システム。

【請求項30】

前記中継機は、
端末スロットの番号に対応するバッファ番号を複数連続して有するリングバッファを有し、
前記リングバッファの何れかのバッファ番号を抽出し、当該バッファ番号を前記端末スロットベース番号として前記端末装置に送信し、次に抽出するバッファ番号を抽出したバッファ番号以外のバッファ番号に更新すること、
を特徴とする請求項２９記載の通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、端末装置と中継機を含む通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

複数の端末とアクセスポイントとが含まれる通信システムにおいて、端末とアクセスポイント間で通信干渉がしないように通信する方式として、時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ方式：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が知られている。

【0003】

ＴＤＭＡ方式は、同一の通信路を複数の通信主体で混信することなく共用するための多元接続技術であり、時間的に通信路を分割して複数の通信主体で同時に通信する方式である。例えば、共通するアクセスポイントに対し、複数の他の端末が通信する上で、通信路である１つのチャネル（周波数帯域）を時間的に分割しておき、この区切られた各単位時間に１つの端末をそれぞれ割り当て、当該単位時間に特定の端末のみが通信することで、混信を回避し、複数の端末が同時に同一のチャネル（周波数帯域）を用いて通信することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−０５７２７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

アクセスポイントと端末間でのＴＤＭＡ通信を実現するに当たり、アクセスポイントと同期されていない非同期端末を同期化し、ＴＤＭＡ通信に参加させる必要がある。

【0006】

しかし、複数の非同期端末が同時にＴＤＭＡ通信を実現するための情報通信を、１つのアクセスポイントに行う場合、端末間の送信タイミングが重なり合い、送信干渉が生じ、アクセスポイントが正常に受信できない可能性がある。そのため、複数回のリトライを余儀なくされ、迅速な同期化、すなわちＴＤＭＡ通信の参加（アクセスポイントと端末のリンクともいう。）が実現できないという問題が発生していた。特に、参加したい非同期端末が多いほど送信干渉が顕著に発生し、迅速なリンクが確立できない。

【0007】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、迅速なリンクを確立することのできる通信システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の通信システムは、中継機と複数の端末装置を有し、前記中継機と前記端末装置とがリンクして時分割多元接続方式で通信する通信システムであって、前記通信の単位であるタイムフレームが、番号により識別される複数のタイムスロットに分割され、前記端末装置は、個別に割り当てられた端末識別番号と、前記中継機とのリンクを要求するリンク要求を前記中継機に送信するリンク要求部と、を有し、前記リンク要求部は、前記端末識別番号の一部に対応する番号の前記タイムスロットを、前記リンク要求を送信するための前記タイムスロットとし、前記端末識別番号の一部に対応する番号が、前記端末装置の情報を前記端末装置が前記中継機に送信するための前記タイムスロットである端末スロットの番号の何れかに該当し、前記一部以外の前記端末識別番号の残りの番号に対応する番号が、前記端末スロットの番号の何れかに該当し、前記端末識別番号の一部に対応する番号は、前記一部以外の前記端末識別番号の残りの番号に対応する番号よりも小さく、前記リンク要求部は、前記中継機が前記端末識別番号の一部に対応する番号の前記端末スロットによる前記リンク要求の受信に失敗した場合に、前記残りの番号に対応する番号の前記端末スロットを、前記リンク要求を送信するための前記端末スロットとして、同一のタイムフレーム内で、前記リンク要求を送信すること、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、迅速なリンクを確立することのできる通信システムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る通信システムの全体構成を示す図である。

【図2】端末装置、中継機の機能ブロック図である。

【図3】ＴＤＭＡ通信で使用するタイムフレームの構造を示す図である。

【図4】端末装置の制御部の機能ブロック図である。

【図5】中継機スキャンを説明するための図である。

【図6】ブラックリストとホワイトリストについて説明するための図である。

【図7】タイムフレーム位相差を説明するための図である。

【図8】リンクスロット番号の変換を説明するための図である。

【図9】リンクスロット番号の変換を説明するための図である。

【図10】タイムフレームの位相差速度を説明するための図である。

【図11】スロット干渉と非干渉グループの作成について説明するための図である。

【図12】非干渉グループの更新を説明するための図であり、非干渉グループへの仕分けを示す。

【図13】非干渉グループの更新を説明するための図であり、非干渉グループの作成を示す。

【図14】中継機の制御部の機能ブロック図である。

【図15】リンク試行Ｉの動作を示すフローチャートである。

【図16】リンク試行ＩＩの動作を示すフローチャートである。

【図17】リンク試行ＩＩＩの動作を示すフローチャートである。

【図18】動的タイムスロットの割り当てを説明する動作フローチャートである。

【図19】ブラックリストの利用について説明するための動作フローチャートである。

【図20】ホワイトリストの利用について説明するための動作フローチャートである。

【図21】タイムフレーム位相差を検出する動作フローチャートである。

【図22】タイムフレーム位相差の利用態様の１つであるリンク要求スロットの決定についての動作フローチャートである。

【図23】スロット干渉の検出と利用についての動作フローチャートである。

【図24】隣接中継機リストの利用について説明する動作フローチャートである。

【図25】リンクの拡張を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施形態］
［１．概略構成］
図１は、本実施形態に係る通信システムの全体構成を示す図である。本通信システムは、複数の端末装置１と中継機２とを有する。但し、通信システムは、サーバ３を有していても良く、中継機２は、１台でも複数台有していても良い。本実施形態の通信システムは、複数の中継機２を有しているものとして説明する。

【0012】

サーバ３と各中継機２とは有線又は無線のネットワークＮにより接続されている。端末装置１は中継機２に端末情報を送信し、中継機２が当該情報をサーバ３に送信することで、各端末装置１の端末情報をサーバ３に集約する。

【0013】

例えば、本通信システムは、位置把握システムとして用いることができる。すなわち、スタジアムやショッピングモール、大型倉庫などの大規模な人数や物を収容可能な設置対象に、通信可能範囲Ｒが重複するように中継機２をメッシュ状に配置する。つまり、設置対象の範囲は、各中継機２の通信可能範囲Ｒによってカバーされる。中継機２の通信可能範囲Ｒは、半径数十ｍ〜数ｋｍの範囲であり、例えば半径３０ｍの範囲である。

【0014】

端末装置１は、設置対象内の人や物に保持されて移動可能である。例えば、端末装置１は、リストバンドやタグであり、中継機２との通信可能範囲は半径数ｍ〜数ｋｍであり、例えば半径数ｍ〜数十ｍである。

【0015】

中継機２は、例えばアクセスポイント（ＡＰ）であり、隣接する中継機２とは異なるチャネルが割り当てられている。中継機２は、通信可能範囲Ｒ内に位置する端末装置１と通信し端末装置１を特定することで、端末装置１の情報を把握し、当該情報を上位のサーバ３に送信する。これにより、各端末装置１がどの中継機２の位置にいるかを把握することができる。中継機２による端末装置１の特定は、例えば、端末装置１が自身に個別に付された識別番号を中継機２に送信し、当該識別番号を自身の識別番号と共にサーバ３に送信することで特定する。中継機２の設置対象は、例えば１０万人を収容できる規模の施設等であり、端末装置１の数は例えば１０万台である。中継機２の数は特に限定されないが、例えば２００台である。この場合、１台の中継機２に約５００台の端末装置１が通信により接続される。なお、端末装置１と中継機２の台数は特に限定されない。

【0016】

本通信システムにおいて、中継機２同士は、直接通信することはなく、また、上位のサーバ３を介して通信することもない。サーバ３をマスターとして中継機２間が同期することもない。また、端末装置１同士も直接通信することはない。つまり、通信システムにおいて通信するのは、中継機２、端末装置１間と、中継機２、サーバ３間である。

【0017】

また、端末装置１と中継機２との通信において、伝搬遅延は無視できるものとする。

【0018】

［２．基本構成］
図２は、端末装置１、中継機２の機能ブロック図である。端末装置１及び中継機２は、コンピュータを含み構成されて、プログラムをＨＤＤやＳＳＤ等の記録媒体に記憶しており、ＣＰＵで処理することにより、後述する各演算処理を行う。

【0019】

図２に示すように、端末装置１及び中継機２は、通信部３０、発振部３５、時計３６、記憶部３７、外部インターフェイス３８、制御部４０、６０を含み構成される。各構成３０、３５〜３８は、制御部４０、６０を除き、基本構成は同じである。

【0020】

通信部３０は、他の装置との間で情報を送受信する。すなわち、端末装置１の通信部３０は、中継機２との間で情報を送受信し、中継機２の通信部３０は、端末装置１との間で情報を送受信する。通信部３０は、送信器３１、受信器３２、送信タイミング検出部３３、及び受信タイミング検出部３４を有する。

【0021】

送信器３１は、入力された情報を送信する機器である。具体的には、送信器３１は、情報を最小構成要素に時系列に分解の上、当該情報を外部へ送信する。受信器３２は、外部から情報を受信する機器である。具体的には、受信器３２は、装置外部から受信した、最小構成要素に時系列に分解された情報を再構成し、装置１，２内の他の構成へ出力する。

【0022】

なお、図２に示すように、送信器３１及び受信器３２にそれぞれアンテナを設けても良いし、１本のアンテナを、切り替えスイッチを介して設けても良い。送信器３１と受信器３２は、何れか一方が動作している間は他方は動作させないようにしても良いし、双方を同時に動作させても良い。

【0023】

送信タイミング検出部３３は、送信器３１により送信される情報の所定情報要素位置の送信タイミングを検出する。また、送信タイミング検出部３３は、その検出結果を装置内の他の構成へ出力する。ここにいう情報とは、例えばパケットであり、この場合、所定情報要素位置とは、ビット位置である。

【0024】

受信タイミング検出部３４は、受信器３２により受信される情報の所定情報要素位置の受信タイミングを検出する。また、受信タイミング検出部３４は、その検出結果を装置内の他の構成へ出力する。

【0025】

なお、上記の送信タイミング及び受信タイミングの例では、何れも同じ最小構成要素の位置を検出することとしたが、例えば、送信機となる装置１，２の送信タイミング検出部３３は５番目の要素を検出し、受信機となる装置１，２の受信タイミング検出部３４は８番目の要素を検出するなど、送受信する装置間において各タイミング検出で所定関係（例えば間隔（ここでは３つ））を保つのであれば、必ずしも同じ位置を検出しなくても良い。

【0026】

発振部３５は、固有の周波数を有するクロック信号を出力し、装置１、２の各部の動作タイミングを与える発振回路又は発振器である。この発振部３５により、装置１，２内の各部が同期して動作する。発振部３５は、例えば、水晶振動子などの周波数固定の発振器を用いることができる。

【0027】

発振部３５は、固有の有限な周波数偏差を有している。すなわち、工場出荷時等で決まる公称周波数ｆに対して周波数偏差ｅを有している。そのため、各端末装置１、各中継機２は、それぞれクロック信号の周波数が異なり、それぞれ固有の時間を有している。

【0028】

時計３６は、発振部３５のクロック信号を源振として刻時する。装置１、２のクロック信号がそれぞれ異なる周波数であるため、各装置１，２は時間の進み方が違う。例えば、ある端末装置１において１秒の時間は、他の端末装置１では１．０１秒であったり、ある中継機２では、１．０２秒であったりする。時計３６は、外部からの参照要求により時刻を出力する。

【0029】

記憶部３７は、ＨＤＤ、ＳＳＤ、メモリ、レジスタなどの記録媒体であり、ＨＤＤ、ＳＳＤ、メモリ、レジスタの少なくとも何れか１種を含み構成することができる。記憶部３７には、制御部での各演算を行うのに必要な情報、プログラムが記憶されている。例えば、端末装置１の記憶部３７には、自身の端末識別番号が予め記憶されている。中継機２の記憶部３７には、自身の識別番号、後述の管理情報、隣接中継機リスト、端末スロットベース番号が予め記憶されている。

【0030】

記憶部３７は、任意の情報を入出力し、当該情報を指定された記憶領域へ記憶する。情報の記憶は、外部からの記憶要求により行われるが、その際に記憶する情報と記憶領域が入力される。情報の参照は、外部からの参照要求により行われるが、その際に参照情報の記憶領域が入力され、その入力により指定された記憶領域の情報を出力する。情報の記憶の保持は、本装置の動作中のみであっても、動作停止時も含めて永続的であっても良い。

【0031】

端末装置１の記憶部３７は、例えば、中継機２から受信した、管理情報、隣接中継機リスト、端末スロットベース番号、非干渉グループを記憶する。中継機２の記憶部３７は、例えば、端末装置１から受信した後述のブラックリスト、ホワイトリストを記憶する。

【0032】

外部インターフェイス３８（以下、外部Ｉ／Ｆ３８ともいう。）は、本装置内部と外部を接続し、任意の情報を入出力する。外部Ｉ／Ｆ３８としては、例えば、他の機器と接続する端子、コネクタ、ボタン、タッチパネル、表示装置、などが挙げられる。

【0033】

制御部４０、６０は、装置１，２各部の動作全般を制御する。制御部４０、６０については、後に詳述する。

【0034】

［３．詳細構成］
（通信方式）
まず、本通信システムの通信方式について説明する。本実施形態では、端末装置１と中継機２とは、時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ方式：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）で通信する。

【0035】

ＴＤＭＡ通信とは、時分割多元接続通信ともいい、同一の通信路を複数の通信主体で混信することなく共用するための多元接続技術であり、時間的に通信路を分割して複数の通信主体で同時に通信する方式をいう。例えば、共通する通信装置に対し、複数の他の通信装置が通信する上で、通信路である１つのチャネル（周波数帯域）を時間的に分割しておき、この区切られた各単位時間に１つの通信装置をそれぞれ割り当て、当該単位時間に特定の通信装置のみが通信することで、混信を回避し、複数の通信装置が同時に同一のチャネル（周波数帯域）を用いて通信することができる。

【0036】

ＴＤＭＡ通信としては、例えば、２．４ＧＨｚ帯通信や５ＧＨｚ帯通信、９２０ＭＨｚ帯通信（特定省電力無線）等の免許不要なＩＳＭバンド通信（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｍｅｄｉｃａｌ，産業科学医療用バンド）を用いることができる。

【0037】

（タイムフレーム構造）
次に、ＴＤＭＡ通信でのタイムフレームの構造を、図３を用いて説明する。図３は、タイムフレームＦの構造を示す図である。タイムフレームＦとは、ＴＤＭＡ通信の通信単位であり、時間方向に連続して配置される。タイムフレームＦは、１又は複数のタイムスロットＳを有する。

【0038】

タイムスロットＳは、中継機２と端末装置１との間で情報を伝送するための特定の期間であり、図３の符号Ｓで示される。タイムスロットＳの長さは、タイムフレーム長で規定できる。例えば、タイムフレーム長を１（ｓ）とし、このタイムフレームＦが５１２のタイムスロットＳで構成されるとすると、タイムスロット長は、１／５１２（ｓ）となる。タイムスロットＳは、タイムスロット番号により識別される。当該番号は、数値でも良いし、アルファベットなどの文字列でも良い。ここでは数値とする。タイムスロット番号は、例えば、０〜５１１の整数とすることができる。

【0039】

タイムスロットＳは、管理スロットＫＳと端末スロットＭＳに大別される。管理スロットＫＳは、中継機２が中継機２の情報である管理情報を端末装置１に送信する際に使用されるタイムスロットＳである。管理スロットＫＳは、１タイムフレームＦにおいて所定の間隔毎に配置される。管理スロットＫＳでは、中継機２が管理情報を端末装置１に同報配信する。端末装置１は、管理情報を受信することで通信可能な中継機２を認識できる。

【0040】

端末スロットＭＳは、端末装置１が中継機２に端末装置１の情報である端末情報を送信する際に使用されるタイムスロットＳである。端末スロットＭＳは、１タイムフレームＦにおいて、管理スロットＫＳを除いたタイムスロットＳである。端末スロットＭＳは、リンクスロットＬＳと空きスロットＥＳとに大別される。

【0041】

リンクスロットＬＳは、中継機２とのリンクが確立した端末装置１のための端末スロットＭＳである。リンクとは、端末装置１が中継機２に対して他の端末装置１との干渉なく自身の端末装置１の情報である端末情報を送信可能な状態をいう。

【0042】

空きスロットＥＳは、中継機２とのリンクが確立していない端末スロットＭＳである。リンクを確立したい中継機２に対し端末装置１がリンクを要求し、中継機２により空きスロットＥＳが割り当てられることで中継機２に対して、他の端末装置１との干渉なく、端末情報を送信可能となる。また、中継機２は、割り当てた端末スロットＭＳで、当該スロットＭＳが割り当てられた端末装置１から受信が可能となる。

【0043】

端末スロットＭＳは、複数のサブスロットＳＳを有する。サブスロットＳＳは、例えば、端末スロットＭＳが時間的に複数分割されてなる。サブスロットＳＳは、端末スロットＭＳが空きスロットＥＳかリンクスロットＬＳか否かで使用目的が異なる。

【0044】

すなわち、空きスロットＥＳは、リンク要求スロットＳ１とリンク応答スロットＳ２とを有する。リンク要求スロットＳ１は、端末装置１が中継機２にリンク要求を送信するためのサブスロットＳＳである。リンク要求スロットＳ１は、複数有していても良く、ここでは３つのリンク要求スロットＳ１を有する。リンク応答スロットＳ２は、中継機２がリンク要求を送信した端末装置１に対して応答するためのサブスロットＳＳである。

【0045】

また、リンクスロットＬＳは、リンク応答スロットＳ３を有する。このリンク応答スロットＳ３は、中継機２がリンクしている端末装置１に対してリンク状態が継続していることの確認情報を送信するためのサブスロットＳＳである。リンク応答スロットＳ３以外のサブスロットＳＳは、リンクされた中継機２に対して端末装置１が端末情報を送信するために使用することができる。なお、リンクスロットＬＳは、リンク要求スロットＳ１を有しても良い。但し、既にリンク確立済みであるので使用されない。

【0046】

言い換えると、端末スロットＭＳは、全て同じ構造を有する。リンクが確立していない場合には、前半の複数のサブスロットＳＳをリンク要求スロットＳ１、リンク応答スロットＳ２として使用し、リンク要求が失敗したときは、後半の複数のサブスロットＳＳを、リンクを確立するために使用する。リンク要求が成功したときは、リンクされた中継機２に対して端末装置１が端末情報を送信するために使用することができる。リンクが確立している場合は、前半のサブスロットＳＳをリンク応答スロットＳ３として使用し、後半のサブスロットＳＳをリンクされた中継機２に対して端末装置１が端末情報を送信するために使用することができる。なお、図３の「リンク要求１」のリンク要求スロットＳ１は、後述するリンク試行Ｉを実行するためのリンク要求用のサブスロットであり、同図の「リンク要求２」のリンク要求スロットＳ１は、後述するリンク試行ＩＩを実行するためのリンク要求用のサブスロットである。「リンク要求１」で、ある端末装置１がリンク試行Ｉを実行し、「リンク要求２」で他の端末装置１がリンク試行ＩＩを実行し、これらのリンク要求に対するリンク応答は、直後のリンク応答スロットＳ２で中継機２から各端末装置１に配信される。

【0047】

以上のように、管理スロットＫＳが１タイムフレームＦにおいて所定の間隔毎に配置され、端末スロットＭＳの構造を全て同じにすることで、どのタイミングからでもリンクを確立することができる。例えば、管理スロットＫＳが１タイムフレームＦ内で１つしか配置されていないとすると、そのタイムフレームＦで管理情報を受信できなければ、次のタイムフレームＦで管理情報を受信することになり、リンクの確立に遅延が生じるが、そのような事態を回避することができる。

【0048】

（端末装置１）
図４は、端末装置１の制御部４０の機能ブロック図である。図４に示すように、端末装置１の制御部４０は、中継機スキャン制御部４１、リンク要求制御部４２、リンク確認情報送信制御部４３、ロスト要求送信制御部４４を有する。

【0049】

中継機スキャン制御部４１は、例えばＣＰＵを含み構成され、中継機２が配信した管理情報を受信する制御を行う。管理情報については後述する。中継スキャン制御部４１は、受信器３２に管理情報を受信させることで中継機受信部として機能する。中継機スキャン制御部４１は、中継機２に割り当てられたチャネル毎に専用の受信窓を切り替えて当該中継機２の管理情報を受信する。受信窓とは、規定のチャネルを受信するための時間間隔である。例えば、図５に示すように、受信窓を０〜８６のタイムスロット幅とし、管理スロットの配置間隔よりも長く設定することで、該当の中継機２が管理情報を配信している場合に、当該管理情報を受信することができる。なお、中継機スキャン制御部４１は、中継機２とのリンク後も当該中継機２から管理情報をタイムフレーム毎に受信する。

【0050】

また、後述するように、中継機スキャン制御部４１は、受信した管理情報に含まれる隣接中継機リストに基づいて、当該管理情報を送信した中継機２に隣接配設された中継機２から配信された管理情報を受信器３２に受信させるようにしても良い。この場合、中継機スキャン制御部４１は、隣接中継機リスト受信部として機能する。

【0051】

リンク要求制御部４２は、ＣＰＵを含み構成され、中継機２とリンクを要求するリンク要求を中継機２に送信制御する。すなわち、リンク要求制御部４２は、送信器３１にリンク要求情報を送信させることでリンク要求部として機能する。リンク要求情報には、中継機２にタイムスロットＭＳの割り当てを行わせるトリガーとなる情報が含まれる。

【0052】

リンク要求制御部４２のリンク要求の送信先となる中継機２の決定は、例えば次のように行うことができる。すなわち、リンク要求制御部４２は、端末装置１が管理情報を受信した中継機２の中から１つの中継機２をリンク要求の送信先として選択する。その選択方法は、例えば電波強度が高い中継機２を優先して選択する。但し、これに限定されない。例えば、端末装置１が管理情報を先に受信した中継機２をリンク要求の送信先として選択しても良い。また、端末装置１が既に何れかの中継機２とリンクしている場合には、当該中継機２と隣接する中継機２の中から任意又は電波強度を基に選択するようにしても良い。隣接する中継機２の情報は、リンク済みの中継機２から受信した管理情報に含まれていても良い。

【0053】

リンク要求制御部４２は、記憶部３７に記憶された自身に個別に割り当てられた端末識別番号を読み出し、端末識別番号の一部に対応する番号のタイムスロットＳを、リンク要求を送信するためのタイムスロットＳとする。この端末識別番号の一部に対応する番号の抽出は、関数又はフィルタを用いることができる。端末識別番号の一部に対応する番号とは、例えば、通信システムにおける端末装置１の数が２^１７台であるとし、端末識別番号を２進法で表現すると、この１７ビットの端末識別番号の下位９ビットの数値である。但し、端末識別番号の一部であれば、下位９ビットに限定されず、上位又は下位のＮビットでも良い（Ｎ＝１，２，…１６）。ここでは、この下位９ビットで取り得る値がタイムスロット番号（より詳細には端末スロット番号）と１：１に対応する。この１：１の対応は数値として同一であっても良いし、両者が関数で対応付けられていても良い。

【0054】

リンク要求制御部４２は、１つのタイムスロットＳ内で複数のサブスロットＳＳにより、複数回リンク要求情報を送信しても良い。例えば、中継機２がリンク要求の受信に失敗した場合に、端末識別番号の、上記の抽出をしなかった残りの番号に対応する番号のタイムスロットＳを、リンク要求を送信するためのタイムスロットＳとし、送信器３１にリンク要求情報を送信させる。当該残りの番号に対応する番号とは、上記例で言えば、上位８ビットに対応する数値であり、上位８ビットそのものの値でも良いし、当該値から一意に定まる値としても良い。この残りの番号に対応する番号は、端末スロット番号の何れかと対応している。例えば、端末識別番号の一部の番号Ｍに対応する番号を関数ｇを用いてｇ（Ｍ）とし、端末識別番号の残りの番号Ｎに対応する番号を関数ｆを用いてｆ（Ｎ）とすると、ｇ（Ｍ）及びｆ（Ｎ）は端末スロット番号（例えば０〜５１１）の何れかに該当しており、迅速にリンクを確立することができる。すなわち、ｇ（Ｍ）＜ｆ（Ｎ）の関係であれば、端末スロット番号Ｍでのリンク要求の受信に失敗しても、同一のタイムフレーム内でリンク要求（後述のリンク試行ＩＩ）を送信でき、ｇ（Ｍ）＞ｆ（Ｎ）であっても、次のタイムフレームの端末スロット番号Ｍまでにリンク要求（リンク試行ＩＩ）を送信することができるので、次のタイムフレームの番号ｇ（Ｍ）まで待つ必要がない。また、リンク要求制御部４２は、中継機２がリンク要求の受信に失敗した場合に、リンク要求を送信するためのタイムスロットＳの番号をランダムで選択するようにしても良い。

【0055】

リンク要求制御部４２は、中継機２がリンク要求の受信に失敗したか否かを、中継機２から受信した後述のリンク応答情報の解析により判定する。すなわち、リンク応答情報には、自身の端末識別番号と紐付けられてリンク要求に失敗した旨の情報が含まれており、当該情報と自身の端末識別番号とを照合し、リンク要求の成否を判定する。

【0056】

また、リンク要求制御部４２は、リンクした中継機２から割り当てられたタイムスロット番号に対応する番号を、未リンクの中継機２へリンク要求を送信するためのタイムスロット番号として、未リンクの中継機２へリンク要求を送信させるようにしても良い。リンクした中継機２から割り当てられたタイムスロット番号に対応する番号とは、当該番号そのもの、後述する番号変換部５０又は番号補正部５１により変換又は補正後の番号を含む。

【0057】

さらに、リンク要求制御部４２は、未リンクの中継機２から受信した隣接中継機２のチャネル識別番号と端末スロットベース番号との線形結合に対応するタイムスロットＳを求め、当該タイムスロットＳを、未リンクの中継機２にリンク要求するためのタイムスロットＳとして選択するようにしても良い。上記線形結合の各番号に乗算される係数は例えば実数であり、適宜設計変更可能である。例えば、各係数を１として線形結合を和とすることができる。

【0058】

リンク確認情報送信制御部４３は、ＣＰＵを含み構成され、リンクした中継機２に対してリンク確認情報を定期的に送信する制御を行う。すなわち、リンク確認情報送信制御部４３は、送信器３１にリンク確認情報を定期的に送信させることでリンク確認情報送信部として機能する。リンク確認情報とは、リンクした中継機２に対してリンク状態が維持されていることを確認するための情報である。

【0059】

ロスト要求送信制御部４４は、ＣＰＵを含み構成され、リンクした中継機２に対してリンク解除を要求するロスト要求を送信制御する。すなわち、ロスト要求送信制御部４４は、送信器３１にロスト要求情報を送信させることでロスト要求送信部として機能する。ロスト要求情報には、中継機２に割り当てられたタイムスロットＳの解放を行わせるトリガーとなる情報が含まれる。

【0060】

また、制御部４０は、ブラックリスト生成部４５、ホワイトリスト生成部４６、ブラックリスト送信制御部４７、ホワイトリスト送信制御部４８、位相差検出部４９、番号変換部５０、番号補正部５１、スロット干渉確認部５２、位相差速度検出部５３、非干渉グループ作成部５４、非干渉グループ更新部５５を有している。

【0061】

ブラックリスト生成部４５は、ＣＰＵを含み構成され、ブラックリストを生成する。ブラックリストとは、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットに対応する番号を含むリストである。リストに含まれる番号の数は、一つでも複数でも良い。例えば、図６に示すように、端末装置１が１台の中継機２ａとリンク済みであり、中継機２ａから、番号１００（ａ＝１００）の端末スロットが割り当てられているとすると、ブラックリストＢＬは、１００を含むリストとなる。つまり、ブラックリスト生成部４５は、記憶部３７に記憶されたリンク済みの各中継機２から割り当てられた端末スロット番号をそれぞれ読み出してリスト化する。ブラックリストは、例えばリンク要求情報に含められ、送信器３１を介してリンクを希望する中継機２に送信される。

【0062】

また、ブラックリスト生成部４５は、ブラックリストに含まれるべき番号を連続して有する複数の番号群が一部重複又は連続している場合に、当該複数の番号群に含まれる番号のうち、最小の番号から最大の番号までの連続した番号列を範囲とするブラックリストを生成しても良い。ブラックリストに含まれるべき番号とは、中継機２から割り当てられた端末スロット番号である。番号群は、中継機２から割り当てられた端末スロット番号と、その前後のマージンの番号とからなる。

【0063】

例えば、２台のリンク済みの中継機２から番号３００、３０３が割り当てられ、前後のマージンとする端末スロット数を２とすると、番号群は、２９８〜３０２の番号群と、３０１〜３０５の番号群となる。番号３０１、３０２が重複しており、ブラックリストは、２９８〜３０５の１つのリストとなる。また、前後のマージンとする端末スロット数を１とすると、番号群は、２９９〜３０１の番号群と、３０２〜３０４の番号群となる。番号３０１、３０２が連続しており、ブラックリストは、２９９〜３０４の１つのリストとなる。

【0064】

また、ブラックリスト生成部４５は、番号変換部５０による変換後の番号に基づいて、ブラックリストを生成しても良い。

【0065】

ホワイトリスト生成部４６は、ＣＰＵを含み構成され、ホワイトリストを生成する。ホワイトリストとは、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットＭＳに対応する番号以外の番号を含むリストである。リストに含まれる番号の数は、一つでも複数でも良い。例えば、ホワイトリスト生成部４６は、記憶部３７から、番号１００以外の割り当てられていない端末スロットの番号をそれぞれ読み出してリスト化する（図６中ａ＝１００）。ホワイトリストＷＬは、例えば、図３の例で示すと、２〜８５、８８〜９９、１０１〜１７１、１７４〜２５５、２５８〜３４１、３４４〜４２７、４３０〜５１１を含むリストである。ホワイトリストは、例えばリンク要求情報に含められ、送信器３１を介してリンクを希望する中継機２に送信される。このように、ブラックリストとホワイトリストとは相補的な関係にある。

【0066】

また、ホワイトリスト生成部４６は、番号変換部５０による変換後の番号に基づいて、ホワイトリストを生成しても良い。

【0067】

ブラックリスト送信制御部４７は、生成したブラックリストを未リンクの中継機２に送信する制御を行う。すなわち、ブラックリスト送信制御部４７は、送信器３１にブラックリストをリンク要求する中継機２に対して送信させることで、ブラックリスト送信部として機能する。

【0068】

ホワイトリスト送信制御部４８は、生成したホワイトリストを未リンクの中継機２に送信する制御を行う。すなわち、ホワイトリスト送信制御部４８は、送信器３１にホワイトリストをリンク要求する中継機２に対して送信させることで、ホワイトリスト送信部として機能する。

【0069】

位相差検出部４９は、ＣＰＵを含み構成され、中継機２間のタイムフレームＦの位相差を算出する。位相差検出部４９は、図７に示すように、中継機２ａからの情報の受信タイミングと当該タイミングが含まれる受信タイムスロットをｔａ、ｓａとし、中継機２ｂからの情報の受信タイミングと当該タイミングが含まれる受信タイムスロットをｔｂ、ｓｂとし、タイムスロット幅をそれぞれｗａ、ｗｂとすると、タイムフレーム位相差ｄ_Ｆは、式（１）の通り、求めることができる。なお、受信タイミングｔａ、ｔｂは、中継機２ａ、２ｂの時計３６の時刻である。受信タイミングの検出は、受信タイミング検出部３４により検出可能である。
ｄ_Ｆ＝（ｔｂ−ｓｂｗｂ）−（ｔａ−ｓａｗａ） …（１）

【0070】

なお、タイムフレーム位相差ｄ_Ｆは、−（タイムフレーム長／２）≦ｄ_Ｆ＜（タイムフレーム長／２）を満たす。タイムフレーム位相差ｄ_Ｆが受信タイミングｔａ、ｔｂの組み合わせにより上記範囲を超える場合は、位相差検出部４９は、計測したタイミングの組み合わせを範囲内に収まるように変更するか、タイムフレームの周期性を利用してタイムフレーム長の整数倍を加減算することにより範囲内に収まるように修正する。

【0071】

番号変換部５０は、ＣＰＵを含み構成され、リンク済みの中継機２と未リンクの中継機２との間のタイムフレーム位相差ｄ_Ｆに基づいて、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットＭＳの番号を、未リンクの中継機２における端末スロットＭＳの番号に変換する。例えば、番号変換部５０は、図８に示すように、リンク済みの中継機２ａのリンクスロットＬａに対応する未リンクの中継機２ｂの端末スロットｘｂを、下記の式（２）に基づいて求める。番号変換部５０は、ブラックリスト、ホワイトリストの生成に利用することができる。
ｘｂ＝（Ｌａ×ｗａ−ｄ_Ｆ）／ｗｂ …（２）

【0072】

番号補正部５１は、ＣＰＵを含み構成され、番号変換部５０による変換後の番号とその変換前の番号とが同一であるとき、当該番号を当該番号以外の番号に補正する。番号補正部５１は、例えば、判定式「｜Ｌａ−Ｌｂ｜＜規定値」により、変換後の番号Ｌｂと変換前の番号Ｌａが等しくないかを判断する。この規定値は、予め設定した値であり、番号ＬａとＬｂの差分の大きさがこの規定値より小さい場合には、両番号が等しいと判定し、当該差分の大きさがこの規定値以上である場合には、両番号が等しくないと判定する。図９に示すように、この補正は、例えばオフセットであり、オフセット量は適宜設定、変更可能である。番号補正部５１は、例えば、変換前の番号Ｌａ＝Ｌｂ＝３００にΔ＝５０を加算する。番号ｘｂ＝３５０のタイムスロットＭＳが、未リンクの中継機２に対してリンク要求を送信するためのタイムスロットＭＳとなる。なお、変換後の番号Ｌｂと変換前の番号Ｌａが等しくないかの判断は、番号補正部５１でなく、番号変換部５０が行っても良い。

【0073】

スロット干渉確認部５２は、ＣＰＵを含み構成され、端末装置１が複数の中継機２とリンクしている場合に、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットＭＳの何れか同士の干渉の有無を定期的に確認する。この干渉は、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットＭＳが時間的に重複するかを、リンク済みの中継機２間毎に検出する。当該端末スロットＭＳが時間的に重複する場合、干渉し、割り当てられた端末スロットＭＳで情報を送信できないことでも検出可能である。また、リンク応答情報に含まれる干渉有無の情報と自身の端末識別番号とを照合し、干渉の有無を確認しても良いし、送受信が同時に可能な端末装置１の場合、その受信動作により他の端末装置１とのスロット干渉を検出しても良い。或いは、位相差速度検出部５３により予測することが可能である。

【0074】

位相差速度検出部５３は、ＣＰＵを含み構成され、異なる時刻のリンク済みの中継機２間の位相差ｄ_Ｆと、当該時刻間隔とから、位相差の速度を算出する。図１０に示すように、ある時刻でのタイムフレーム位相差をｄＦ１とし、ｐ（ｓ）後のタイムフレーム位相差をｄＦ２とすると、位相差速度ｖＦは、式（３）で求めることができる。
ｖＦ＝（ｄＦ２−ｄＦ１）／ｐ …（３）

【0075】

非干渉グループ作成部５４は、ＣＰＵを含み構成され、スロット干渉確認部５２により干渉が確認される場合に、干渉が生じる中継機２との通信を、異なるタイムフレームＦで行うよう仕分けて非干渉グループを作成する。例えば、図１１に示すように、中継機２ａ、２ｂが干渉する場合、中継機２ａ、２ｂと通信する端末スロット番号が中継機２ｂの端末スロット番号５０で共通する。すなわち、中継機２ａのＬａを中継機２ｂの端末スロット番号に変換したＬａ’が、中継機２ｂの端末スロット番号Ｌｂと重複する（Ｌａ’＝Ｌｂ＝５０）。そこで、端末装置１は、奇数番のタイムフレームＦの端末スロット番号５０に対応する番号で中継機２ａと通信を行い、偶数番のタイムフレームの端末スロット番号５０で中継機２ｂと通信を行うことで、干渉が回避される。非干渉グループとは、１つのタイムフレームＦ内で干渉を生じることなく通信できる中継機２のグループであり、例えば、奇数番のタイムフレームＦで通信する中継機２のグループＧ１、偶数番のタイムフレームＦで通信する中継機２のグループＧ２が挙げられる。

【0076】

非干渉グループ更新部５５は、ＣＰＵを含み構成され、非干渉グループ作成部により非干渉グループが作成された後、前記スロット干渉確認部により干渉の発生又は解消が確認された場合に、前記非干渉グループの新規作成、前記非干渉グループの何れかへの仕分け、又は、前記非干渉グループの何れかの削除により、非干渉グループを更新する。例えば、中継機２ａ、２ｂとリンク済みであり、新たに中継機２ｃとリンクしたい場合、図１２に示すように、中継機２ｃから割り当てられた端末スロット番号ＭＳが、中継機２ａ、２ｂから割り当てられた端末スロット番号ＭＳのいずれとも重複しないとき、何れかの非干渉グループＧ１，Ｇ２或いは両方の非干渉グループＧ１，Ｇ２に仕分ける。図１３に示すように、中継機２ａ、２ｂから割り当てられた端末スロット番号ＭＳのいずれとも重複するときは、新たに非干渉グループＧ３を作成する。また、中継機２ｂとのリンクが解除された場合、中継機２ｂ用の非干渉グループＧ２を削除する。さらに、端末装置１とのリンク済みの中継機２の数に変動がなくても、周波数偏差により、スロット干渉が発生又は解消する場合があり、そのような場合でも、非干渉グループの新規作成、前記非干渉グループの何れかへの仕分け、又は、前記非干渉グループの何れかの削除により、非干渉グループを更新する。

【0077】

（中継機２）
図１４は、中継機２の制御部６０の機能ブロック図である。図１４に示すように、制御部６０は、管理情報送信制御部６１、リンク応答制御部６２、割り当て部６３、ロスト要求実行部６４、リンク解除部６５、空きリスト更新部６６、隣接中継機リスト送信制御部６７、リングバッファ抽出部６８、リングバッファ更新部６９を有する。

【0078】

管理情報送信制御部６１は、自身が保有する固有の管理情報を送信する制御を行う。すなわち、管理情報送信制御部６１は、送信器３１に管理情報を端末装置１へ定期的に同報配信させることで管理情報送信部として機能する。

【0079】

この管理情報は、ＴＤＭＡ通信の仕様であり、タイムフレーム長、タイムフレームＦ内のタイムスロットＳ数、タイムスロット幅、各タイムスロット位置、タイムスロットＳの役割、タイムスロットＳ内の相対的な送受信タイミング、送受信マージンが含まれる。

【0080】

タイムフレーム長とは、タイムフレームＦの時間的な長さである。タイムスロット幅とは、タイムスロットＳの時間的な長さである。タイムスロット位置とは、タイムフレームＦ内の各タイムスロットＳの時間的位置を規定するものである。

【0081】

タイムスロットＳの役割とは、タイムフレームＦ内に配列された各タイムスロットＳでいかなる装置が情報を送信し、いかなる装置が送信された情報を受信するかを規定するものであり、上記のように管理スロットＫＳ、端末スロットＭＳが挙げられる。

【0082】

タイムスロットＳ内の相対的な送受信タイミングとは、各タイムスロットＳの開始端点から起算した情報の送受信タイミングであり、情報の送信装置となる端末装置１、中継機２は規定されたタイミングで送信タイミングが検出されるよう送信制御し、情報の受信装置となる端末装置１、中継機２は規定されたタイミングで受信タイミングが検出されるものとして受信窓を設定し、受信待機する目的で使用される。

【0083】

送受信マージンとは、送受信タイミングのばらつきを吸収する期間である。すなわち、送受信タイミングは、タイミング制御の精度は装置１，２間のクロック周波数偏差により、事前に計画したタイミングから実際の送受信タイミングがばらついてしまうため、このばらつきを送受信マージンで吸収する。送受信マージンは、受信窓幅の設定などに使用することができる。

【0084】

リンク応答制御部６２は、ＣＰＵを含み構成され、リンク要求に対して応答する制御を行う。すなわち、リンク応答制御部６２は、送信器３１にリンク応答情報を配信させることでリンク応答部として機能する。リンク応答情報としては、例えば、リンク要求した端末装置１に対して割り当てた端末スロットＭＳの番号、リンク要求が失敗した旨の情報が挙げられる。リンク応答制御部６２による配信とは、送信先を特定しない送信であるブロードキャストをいい、リンク応答情報と端末識別番号とをそれぞれ紐付けて配信することで、リンク要求に成功した端末装置１、リンク要求に失敗した端末装置１が自身に関するリンク応答の内容を知ることができる。リンク応答制御部６２は、リンク要求の成否を、例えば受信信号強度（ＲＳＳＩ）を計測することにより判定する。すなわち、リンク要求の受信待ち時間の際に、受信信号強度が規定値以上でノイズ、妨害波の受信、又は端末装置１間の送信干渉がない場合、リンク要求の受信に成功したと判定し、この場合に該当しない場合、リンク要求の受信に失敗したと判定する。同様に、リンク応答制御部６２は、受信信号強度の計測により、複数の端末装置１間でスロット干渉が生じているかを判定し、端末識別番号と紐付けて干渉有無の情報をリンク応答情報に含めて配信する。

【0085】

リンク応答制御部６２は、１つのタイムスロットＳ内で複数のサブスロットＳＳによって、複数回リンク応答情報を配信させるようにしても良い。また、リンク応答制御部６２は、リンク確認情報を受信し、リンクが継続される旨の情報をリンク応答情報に含めて、リンク確認情報を送信した端末装置１に送信する制御を行う。また、リンク応答制御部６２は、送信器３１に、後述する端末スロットベース番号を含めてリンク応答情報を端末装置１へ送信させる。

【0086】

割り当て部６３は、ＣＰＵを含み構成され、空きリストの中からリンク要求を送信した端末装置１に対して未割り当ての端末スロットＭＳを割り当てる。すなわち、空きリストは、端末装置１が未割り当ての端末スロットＭＳ（すなわち、空きスロットＥＳ）の番号のリストであり、記憶部３７に記憶されている。割り当て部６３は、記憶部３７から空きリストを読み出し、その番号の中からリンク要求を送信した端末装置１に対して未割り当ての端末スロットＭＳを割り当てる。この割り当て方法としては、大きい番号から順に割り当てる方法、小さい番号から順に割り当てる方法が挙げられるが、何れか１つを選択するのであれば種々の方法を採用することができる。

【0087】

ロスト要求実行部６４は、ＣＰＵを含み構成され、ロスト要求を受信した場合、当該ロスト要求を送信した端末装置１とのリンクを解除する。具体的には、ロスト要求を送信した端末装置１に割り当てた端末スロットＭＳ（すなわち、リンクスロットＬＳ）を解放し、空きスロットＥＳとする。

【0088】

リンク解除部６５は、ＣＰＵを含み構成され、リンク確認情報を所定期間に所定回数受信しない場合に、端末装置１とのリンクを解除する。すなわち、当該端末装置１に割り当てた端末スロットＭＳ（すなわち、リンクスロットＬＳ）を解放し、空きスロットＥＳとする。所定期間、所定回数は適宜設定、変更可能である。リンク解除部６５は、非干渉グループが作成又は更新されると、端末装置１とのリンクを解除する条件を緩和するようにしても良い。この条件としては、例えば、上記所定期間を長くしたり、上記所定回数を増やしたりすることが挙げられる。なお、非干渉グループが作成又は更新されたことは、当該作成又は更新された際にその旨の情報を中継機２が端末装置１から受信することで認識ことができる。

【0089】

空きリスト更新部６６は、ＣＰＵを含み構成され、リンク要求により割り当てられた端末スロットＭＳの番号を空きリストから除外する。また、空きリスト更新部６６は、リンクが解除された端末装置１に割り当てられた端末スロットＭＳの番号を、空きリストに追加しても良い。

【0090】

隣接中継機リスト送信制御部６７は、隣接中継機リスト（以下、隣接ＡＰリストともいう。）を端末装置１に送信制御する。すなわち、記憶部３７には、隣接ＡＰリストが予め記憶されており、隣接中継機リスト送信制御部６７は、記憶部３７から隣接ＡＰリストを読み出し、送信器３１に端末装置１へ同報配信させることで隣接中継機リスト送信部として機能する。隣接ＡＰリストとは、自身に隣接配設された中継機２のリストである。隣接ＡＰリストには、隣接する中継機２に割り当てられた固有の中継機識別番号が含まれる。ある中継機２とこれに隣接する中継機２にはそれぞれ異なるチャネルが割り当てられているため、チャネル識別番号によって隣接中継機２を識別可能である。すなわち、このチャネル識別番号は、隣接する中継機２を識別する中継機識別番号の一態様である。

【0091】

リングバッファ抽出部６８は、リングバッファから１つのバッファ番号を抽出する。すなわち、中継機２には、リングバッファが設けられている。リングバッファは、端末スロットＭＳの番号に対応するバッファ番号を複数連続してリング状に有するバッファである。このリングバッファは、例えば、記憶部３７に設けられた記憶領域である。リングバッファ抽出部６８により抽出されたバッファ番号を、端末スロットベース番号と称する。端末スロットベース番号は、リンク応答制御部６２により、リンク応答情報に含められて端末装置１に送信される。

【0092】

リングバッファ更新部６９は、リングバッファ抽出部６８によって抽出されるバッファ番号を、抽出したバッファ番号以外のバッファ番号に更新する。例えば、リングバッファをインクリメントし、抽出されるバッファ番号を次のバッファ番号とする。

【0093】

［４．作用］
本通信システムの作用について説明する。以下では、（４−１）１台の中継機２に複数の端末装置１がリンクする場合、（４−２）１台の端末装置１が複数の中継機２とリンクする場合について分けて説明する。なお、以下で示すフローチャートは、動作の一例を示したものであり、動作順序はフローチャートで示した順序に限定されるものではない。

【0094】

（４−１）１つの中継機２に複数の端末装置１がリンクする場合
(a)迅速な非同期端末の同期化、及び(b)動的タイムスロットの割り当てについて説明する。

【0095】

(a)［迅速な非同期端末の同期化］
中継機２と端末装置１間でのＴＤＭＡ通信を実現するに当たり、未だ中継機２のＴＤＭＡ通信仕様を共有していない非同期な端末装置１を中継機２と同期化し、ＴＤＭＡ通信に参加、すなわちリンクさせる必要がある。

【0096】

しかし、複数の非同期な端末装置１が同時にＴＤＭＡ通信へ参加するための情報通信を行う場合、端末装置１間の送信タイミングが重なり合い、送信干渉が発生し、中継機２が正常に受信できない可能性が生ずる。つまり、中継機２が同じタイミングで受信可能なのは１台の端末装置１だけであり、２台以上の端末装置１からの情報を同時に受信することはできない。したがって、この参加したい非同期な端末装置１が多いほど送信干渉が顕著に発生し、複数回のリトライを余儀なくされ、リンクの確立が遅延する虞がある。

【0097】

この同期化遅延を回避し、迅速な非同期な端末装置１の同期化を実現するため、複数の同期化原理を実施する。これらの同期化原理を説明するに当たり、非同期な端末装置１がＴＤＭＡ通信に参加するための通信をリンク試行と称する。なお、後述するように、リンク試行Ｉ〜ＩＩＩは、リンク要求の際の端末スロットＭＳの決定の仕方がそれぞれ異なっている。

【0098】

リンク試行について、図１５〜図１７を用いて説明する。図１５に示すように、まず、中継機２は、管理情報を同報配信し（ステップＳ０１）、端末装置１は、中継機スキャン部４１により、中継機２から同報配信された管理情報を受信する（ステップＳ０２）。これにより、端末装置１は、自身と通信可能な中継機２を識別し、リンク先とする中継機２を決定する（ステップＳ０３）。

【0099】

（リンク試行Ｉ）
端末装置１は、リンク要求制御部４２により、記憶部３７から自身の端末識別番号を読み出し、その一部に対応する番号を関数又はフィルタを用いて抽出する（ステップＳ０４）。そして、当該番号のタイムスロットＳを、リンク要求を送信するためのタイムスロットＳとし、当該タイムスロットＳ内のリンク要求専用のサブスロットであるリンク要求スロットＳ１で、送信器３１を介してリンク先とする中継機２にリンク要求を送信する（ステップＳ０５）。このリンク要求には、端末装置１の端末識別番号が含まれる。

【0100】

中継機２がリンク要求を受信した場合（ステップＳ０６のＹＥＳ）、中継機２は、割り当て部６３により記憶部３７から空きリストを読み出し、空きリストの中から空きスロットＥＳがあるかを判定し（ステップＳ０７）、空きスロットＥＳがある場合には（ステップＳ０７のＹＥＳ）、リンク要求を送信した端末装置１に対して、空きスロットＥＳの番号を割り当てる（ステップＳ０８）。

【0101】

次に、リンク応答制御部６２により、リンク要求に含まれる端末識別番号から識別される端末装置１に対し、割り当てた番号を含むリンク応答情報を送信し（ステップＳ０９）、端末装置１がリンク応答情報を受信することでリンクが確立する（ステップＳ１０）。すなわち、ＴＤＭＡ通信が開始可能な状態となる。

【0102】

一方、空きスロットＥＳがない場合には（ステップＳ０７のＮＯ）、リンク応答制御部６２により、リンク要求が失敗した旨の情報を含むリンク応答情報を、端末装置１に送信する（ステップＳ１１）。この端末装置１は、ステップＳ０２に戻り、他の中継機２からの管理情報を受信し、リンク試行Ｉを試行する。

【0103】

以上のように、どの端末装置１がいかなるタイミングで中継機２にリンク試行するかは、確率的事象である。このため、リンク要求するタイムスロットＳの番号を、ランダムな値のみによって選択するよりも、一意に識別可能な端末識別番号を用いた方が、複数の端末装置１が同時に同一のタイムスロットＳを選択する確率は低くなる。これにより、迅速なリンクの確立が可能となる。例えば、２^１７台の端末装置１が１台の中継機２に対してリンク要求を送信する場合、最大で２^１７台分の送信干渉が生じ得る。これに対し、リンク要求制御部４２により、例えば端末識別番号の下位９ビットを抽出した場合、送信干渉は５１２通りで済むため、殆どの場合は送信干渉することなくリンクを確立することができる。

【0104】

他方、中継機２が複数の端末装置１からのリンク要求の受信に失敗した場合（ステップＳ０６のＮＯ）、図１６に示すように、中継機２は、リンク応答制御部６２により、リンク要求の受信に失敗した旨の情報を含むリンク応答情報を、送信干渉を起こした端末装置１を含めて配信し（ステップＳ１２）、端末装置１は、このリンク応答情報を受信し（ステップＳ１３）、リンク試行ＩＩに移行する。

【0105】

（リンク試行ＩＩ）
送信干渉によりリンク試行Ｉが失敗した要因は、リンク要求スロットＳ１の選択の根拠となった端末識別番号の一部が、リンク要求送信元の端末装置１間で同一であったためと考えられる。端末識別番号は、各端末装置１に一意に付与されているため、リンク試行Ｉで抽出された端末識別番号の一部が同一であったとしても、残りの部分は必ず異なる。

【0106】

そこで、端末装置１は、リンク要求制御部４２により、端末識別番号の抽出されなかった残りの部分に対応する番号のタイムスロットＳを、リンク要求を送信するタイムスロットＳに選択し（ステップＳ１４）、リンク要求情報を中継機２に送信する（ステップＳ１５）。そして、中継機２は、ステップＳ１６に進み、リンク要求の受信ができた場合は（ステップＳ１６のＹＥＳ）、リンク試行ＩのステップＳ０７〜Ｓ１０と同様の処理を行うことで、送信干渉が生じた中継機２ともリンクを確立することができる。

【0107】

（リンク試行ＩＩＩ）
リンク試行ＩＩによってもリンクが確立できない場合、すなわちリンク要求の受信ができない場合（ステップＳ１６のＮＯ）は、図１７に示すように、リンク試行Ｉ、ＩＩと同様にリンク応答の送信（ステップＳ１２）及び受信（ステップＳ１３）を行い、リンク要求制御部４２により、ランダム値によってリンク要求を送信するためのタイムスロットＳの番号を選択する（ステップＳ１７）。そして、当該番号に基づきリンク要求の送信（ステップＳ１５）及び受信（ステップＳ１８）を行う。リンク要求の受信ができた場合は（ステップＳ１８のＹＥＳ）、リンク試行ＩのステップＳ０７〜Ｓ１０と同様の処理を行うことで、送信干渉が生じた中継機２ともリンクを確立することができる。一方、リンク要求の受信ができない場合は（ステップＳ１８のＮＯ）、ステップＳ０２に戻る。

【0108】

（変形例）
リンク試行Ｉ〜ＩＩＩは、主に、リンク要求制御部４２によるリンク要求スロットＳ１の番号の選択方法が異なり、空きスロットＥＳの割り当てやリンク応答についての処理は同様である。リンク試行Ｉ〜ＩＩＩのシーケンス配列は任意とすることができる。すなわち、シーケンス配列は、リンク試行Ｉ→リンク試行ＩＩ→リンク試行ＩＩＩとしても良いし、リンク試行Ｉ→リンク試行ＩＩＩ→リンク試行ＩＩとしても良いし、少なくとも６通りの組み合わせが考えられる。また、再度リンク試行Ｉ〜ＩＩＩを実行しても良いし、リンク試行後に、ステップＳ０２の管理情報の受信待ちに戻り、他の未リンクの中継機２に対してリンク試行を実行しても良い。

【0109】

(b)［動的タイムスロットの割り当て］
図１８を用いて、動的タイムスロットの割り当てについて説明する。

【0110】

図１８に示すように、ステップＳ０７のタイムスロットＳの割り当てに際し、中継機２は、ロスト要求実行部６４により、当該割り当てるまでの間に、リンク済みの端末装置１からロスト要求を受信したかを確認する（ステップＳ２１）。

【0111】

ロスト要求を受信した場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）、ロスト要求実行部６４により、ロスト要求を送信した端末装置１とのリンクを解除する（ステップＳ２２）。すなわち、当該端末装置１に割り当てたリンクスロットＬＳを空きスロットＥＳとする。そして、空きリスト更新部６６により、リンクが解除された端末装置１に割り当てられた端末スロットＭＳの番号を、空きリストに追加し（ステップＳ２３）、ステップＳ０７に戻る。

【0112】

ロスト要求を受信していない場合（ステップＳ２１のＮＯ）、リンク解除部６５より、リンク済みの端末装置１から、所定期間に所定回数のリンク確認情報を受信したかを確認する（ステップＳ２４）。所定期間に所定回数リンク確認情報を受信した場合は（ステップＳ２４のＹＥＳ）、リンクを継続するものとして判断し、ステップＳ０７に戻る。

【0113】

一方、所定期間に所定回数リンク確認情報を受信しない場合は（ステップＳ２４のＮＯ）、そのリンク確認情報が受信されない端末装置１とのリンクを解除する（ステップＳ２５）。すなわち、当該端末装置１に割り当てたリンクスロットＬＳを空きスロットＥＳとする。そして、空きリスト更新部６６により、リンクが解除された端末装置１に割り当てられた端末スロットＭＳの番号を、空きリストに追加し（ステップＳ２６）、ステップＳ０７に戻る。

【0114】

上記のように、リンクの継続を希望しない端末装置１からロスト要求を受信した場合や、通信可能範囲外に端末装置１が移動した場合、何らかの要因で通信障害が生じた場合など、所定期間に所定回数のリンク確認情報が受信されない場合には、リンクを解除し、タイムスロットを動的に解放することとした。これにより、端末装置１の数がタイムスロット数を上回る場合でも、空きリストに空きスロットＥＳを１つ以上設けることができ、端末装置１に動的に端末スロットＳを割り当てることができる。

【0115】

（４−２）１台の端末装置１が複数の中継機２とリンクする場合
次に、(c)ブラックリスト、ホワイトリストの利用、(d)タイムフレーム位相差の検出と利用、(e)スロット干渉の検出と利用、及び、(f)隣接ＡＰリストの利用について説明する。

【0116】

(c)［ブラックリストの利用］
端末装置１が何れかの中継機２とリンクされ、当該中継機２以外の未リンクの中継機２とリンクを確立したい場合を考える。端末装置１は、中継機スキャン部４１により、リンク済みの中継機２以外にも未リンクの中継機２の管理情報を受信しているものとする。

【0117】

図１９は、ブラックリストの利用について説明するための動作フローチャートである。図１９に示すように、端末装置１は、ステップＳ０５の前に、ブラックリスト生成部４５により、ブラックリストを生成する（ステップＳ３１）。例えば、端末装置１が２台の中継機２とリンク済みであり、これらの中継機２から、番号１００、２００の端末スロットが割り当てられているとすると、ブラックリスト生成部４５は、記憶部３７に記憶されたリンク済みの各中継機２から割り当てられた端末スロット番号１００、２００をそれぞれ読み出してリスト化し、１００、２００が配列されたブラックリストを生成する。ブラックリストには、各１００、２００の前後の番号のマージンを含んだリストであっても良い。

【0118】

そして、リンク要求制御部４２により、例えば、リンク済みの中継機２から割り当てられた端末スロットＭＳの番号を、未リンクの中継機２にリンク要求を送信するためのタイムスロットＳの番号とし、当該中継機２にブラックリストとともにリンク要求情報を送信する（ステップＳ３２）。この場合、ブラックリスト生成部４５によりリンク要求情報にブラックリストを含め、リンク要求制御部４２がブラックリスト送信制御部４７も兼ねる。なお、ブラックリストの送信とリンク要求情報の送信は別々に行っても良い。

【0119】

未リンクの中継機２がリンク要求情報とブラックリストを受信すると（ステップＳ３３）、未リンクの中継機２は、割り当て部６３により、空きリストの中から、ブラックリストに含まれる番号１００、２００を除いて、未割り当ての端末スロットＭＳを端末装置１に割り当て（ステップＳ３４）、ステップＳ０９へ戻ってリンク応答情報を送信することでリンクを確立することができる。

【0120】

このように、リンク済みの中継機２のリンクスロット番号からブラックリストを生成し、利用することで、端末装置１は、リンク済みの中継機２とは異なる端末スロットＭＳで他の中継機２とリンクを確立することができる。すなわち、端末装置１は、送信器３１が１つしか実装されていない場合、同じタイミングでは１台の中継機２に対してしか情報を送信することができない。そのため、既にリンクが確立している中継機２と送信タイミングが同じにならないように、既に使用されている端末スロット番号をリスト化したブラックリストを利用することで、新たにリンクを希望する中継機２に対してブラックリストの番号を割り当て対象から除外するよう要望を出すことができ、また、中継機２も端末スロットＭＳの割り当てのやり直しをする必要がなくなり、迅速なリンクの拡張を行うことができる。

【0121】

［ホワイトリストの利用］
端末装置１が何れかの中継機２とリンクされ、当該中継機２以外の未リンクの中継機２とリンクを確立したい場合を考える。端末装置１は、中継機スキャン部４１により、リンク済みの中継機２以外にも未リンクの中継機２の管理情報を受信しているものとする。

【0122】

図２０は、ホワイトリストの利用について説明するための動作フローチャートである。図２０に示すように、端末装置１は、ホワイトリスト生成部４６により、ホワイトリストを生成する（ステップＳ４１）。例えば、端末装置１が２台の中継機２とリンク済みであり、これらの中継機２から、番号１００、２００の端末スロットが割り当てられているとすると、ホワイトリスト生成部４６は、記憶部３７から番号１００、２００以外の端末スロット番号をそれぞれ読み出してリスト化し、１００、２００以外の端末スロット番号が配列されたホワイトリストを生成する。ホワイトリストには、各１００、２００の前後の番号のマージンも除いたリストであっても良い。

【0123】

そして、リンク要求制御部４２により、例えば、リンク済みの中継機２から割り当てられた端末スロットＭＳの番号に対応する番号を、未リンクの中継機２にリンク要求を送信するためのタイムスロットＳの番号とし、当該中継機２にホワイトリストとともにリンク要求情報を送信する（ステップＳ４２）。この場合、ホワイトリスト生成部４６によりリンク要求情報にホワイトリストを含め、リンク要求制御部４２がホワイトリスト送信制御部４８も兼ねる。なお、ホワイトリストの送信とリンク要求情報の送信は別々に行っても良い。

【0124】

未リンクの中継機２がリンク要求情報とホワイトリストを受信すると（ステップＳ４３）、未リンクの中継機２は、割り当て部６３により、空きリストとホワイトリストと重複する番号の中から、未割り当ての端末スロットＭＳを端末装置１に割り当て（ステップＳ４４）、ステップＳ０９へ戻ってリンク応答情報を送信することでリンクを確立することができる。

【0125】

このように、リンク済みの中継機２のリンクスロット番号からホワイトリストを生成し、利用することで、端末装置１は、リンク済みの中継機２とは異なる端末スロットＭＳで他の中継機２とリンクを確立することができる。すなわち、端末装置１は、同じタイミングでは１台の中継機２に対してしか情報を送信することができない。そのため、既にリンクが確立している中継機２と送信タイミングが同じにならないように、通信可能な番号が配列されたホワイトリストを利用することで、新たにリンクを希望する中継機２に対してホワイトリストの番号の中から端末スロットを割り当てるように要望することでき、また、中継機２も端末スロットＭＳの割り当てのやり直しをする必要がなくなり、迅速なリンクの拡張を行うことができる。

【0126】

(d)［タイムフレーム位相差の検出と利用］
１台の端末装置１が複数の中継機２とリンクする場合、中継機２間のタイムフレーム位相差を知る必要がある。すなわち、中継機２間は、通信しないことを前提としているので非同期状態となり、また、中継機２はそれぞれ固有の周波数偏差を有することから、各中継機２の時間の流れ方が異なり得る。そのため、ある瞬間にタイムフレーム位相差が存在する場合、一方の中継機２でのタイムスロットＳから他方の中継機２のタイムスロットＳまでの時間差を求めるにはタイムフレーム位相差が必要となる。

【0127】

図２１は、タイムフレーム位相差を検出する動作フローチャートである。図２１に示すように、端末装置１は、まず、中継機スキャン部４１により、例えば２台の中継機２ａ、２ｂから同報配信された管理情報をそれぞれ受信し（ステップＳ５１）、受信タイミング検出部３４により、これらの管理情報の受信タイミングｔａ、ｔｂを検出する（ステップＳ５２）。これらの管理情報は、受信タイミングｔａ、ｔｂとセットにして、例えば記憶部３７に記憶される。これらの管理情報には、各中継機２ａ、２ｂのＴＤＭＡ通信仕様であるタイムフレーム長、タイムスロット数、タイムスロット幅ｗａ、ｗｂ、受信タイミングｔａ、ｔｂの受信タイムスロット番号ｓａ、ｓｂ等が含まれている。

【0128】

次に、位相差検出部４９は、記憶部３７から各管理情報と受信タイミングｔａ、ｔｂとを読み出し、上記式（１）に基づき、タイムフレーム位相差ｄ_Ｆを求める（ステップＳ５３）。

【0129】

求めたタイムフレーム位相差の利用態様について説明する。その利用態様としては、(i)リンク要求スロットの決定、(ii)ブラックリスト、ホワイトリストの生成が挙げられる。求めたタイムフレーム位相差は、リンク済みの中継機２と、未リンクの中継機２との位相差であるものとする。

【0130】

(i)リンク要求スロットの決定
図２２は、リンク要求スロットの決定を示す動作フローチャートである。

【0131】

端末装置１が未リンクの中継機２にリンク要求を送信する際、上記の通り、リンク要求制御部４２は、リンク済みの中継機２から割り当てられたリンクスロットＬＳの番号Ｌａに対応する番号を、リンク要求を送信する端末スロット番号Ｌｂとする。これにより、リンク要求の送信干渉が発生する確率を低減できるからである。すなわち、ある中継機２ａとリンクした端末装置１ａが他の未リンクの中継機２ｂとリンクを希望する場合、リンク済みの中継機２ａとリンクした他の端末装置１ｂも同様に当該他の未リンクの中継機２ｂとリンクを希望する場合が考えられる。リンク済みの中継機２ａにより各端末装置１ａ、１ｂに割り当てられたリンクスロットＬＳの番号は、それぞれ異なっているので、中継機２ａにリンクされている関係をそのまま中継機２ｂにも適用することで、干渉発生確率を下げられ、迅速にリンクを拡張しようという考えに基づく（図２５参照）。

【0132】

ここで、番号Ｌａと番号Ｌｂは対応関係にあるが、中継機２間が非同期であり、また中継機２間に周波数偏差があるため、一般には、番号Ｌｂは番号Ｌａと一致しない。すなわち、図２２に示すように、番号変換部５０により、求められたタイムフレーム位相差ｄ_Ｆに基づいて、番号Ｌａを、番号Ｌｂに変換する（ステップＳ６１）。例えば、タイムフレームＦａ、ＦｂにタイムスロットＳが隙間なく敷き詰められているとすると、番号変換部５０は、上記の式（２）に基づき、番号の変換を行うことができる。
Ｌｂ＝（Ｌａ×ｗａ−ｄ_Ｆ）／ｗｂ …（２’）

【0133】

次に、番号変換部５０により、番号Ｌｂと番号Ｌａが等しくないかを判断する（ステップＳ６２）。例えば、番号変換部５０は、判定式「｜Ｌａ−Ｌｂ｜＜規定値」により、番号Ｌｂと番号Ｌａが等しくないかを判断する。この規定値は、予め設定した値であり、番号ＬａとＬｂの差分の大きさがこの規定値より小さい場合には、両番号が等しいと判定し、当該差分の大きさがこの規定値以上である場合には、両番号が等しくないと判定する。一般には、番号Ｌｂは番号Ｌａと一致しないため（ステップＳ６２のＹＥＳ）、リンク要求制御部４２は、リンク済みの中継機２と干渉することなく、未リンクの中継機２に対してリンク要求を送信することができる。

【0134】

一方、タイムフレームＦａ、Ｆｂの開始端点が同じタイミングで位相差がｄ_Ｆ＝０、かつ、タイムスロット幅ｗａ、ｗｂが同じであるとき、上記式（２’）から明らかなように、番号Ｌｂが番号Ｌａと一致する（ステップＳ６２のＮＯ）。この場合、送信干渉を起こしてしまい、番号Ｌｂの端末スロットで未リンクの中継機２にリンク要求ができない。

【0135】

そこで、このような場合には、番号補正部５１により、番号Ｌａ（＝Ｌｂ）を補正する（ステップＳ６３）。ここでは、所定量オフセットする。例えば、番号補正部５１は、番号Ｌａにオフセット量５０を加算し、リンク要求制御部４２は、Ｌａ＋５０の番号のタイムスロットＳを、リンク要求用の端末スロットとしてリンク要求をする。これにより、リンク済みの中継機２との送信干渉を回避することができ、迅速なリンクの拡張に繋げることができる。

【0136】

(ii)ブラックリスト、ホワイトリストの生成
上記の通りブラックリストを生成する際、リンク済みの中継機２から割り当てられたリンクスロット番号を利用するが、中継機２間が非同期であり、また中継機２間に周波数偏差があるため、当該リンクスロット番号を、未リンクの中継機２による割り当ての際に除外されていても、通信干渉が生じる可能性がある。つまり、リンク済み中継機２のリンクスロット番号と、未リンクの中継機２で割り当ての際に除外されるべき番号とは必ずしも一致しない。そのため、リンク済み中継機２のリンクスロット番号は、未リンクの中継機２では何番に対応するかを求める必要がある。

【0137】

すなわち、端末装置１は、ステップＳ３１として、番号変換部５０により、求められたタイムフレーム位相差ｄ_Ｆに基づいて、リンク済みの中継機２との間で割り当てられたリンクスロットＬＳの番号Ｌａを、未リンクの中継機２における端末スロットＭＳの番号ｘｂに変換する。例えば、タイムフレームＦａ、ＦｂにタイムスロットＳが隙間なく敷き詰められているとすると、番号変換部５０は、下記の式（２）に基づき、番号の変換を行うことができる。
ｘｂ＝（Ｌａ×ｗａ−ｄ_Ｆ）／ｗｂ …（２）

【0138】

このｘｂが、リンク済みの中継機２のリンクスロット番号Ｌａに対応する未リンクの中継機２の端末スロットＭＳの番号であり、ブラックリストに含められるべき番号である。この変換後の番号を含めて端末装置１は、ブラックリスト生成部４５によりブラックリストを生成する。

【0139】

これにより、未リンクの中継機２が、より正確な端末スロットＭＳの割り当てが可能となり、端末装置１が同一タイミングで２以上の中継機２と通信不可となる事態を回避することができる。

【0140】

なお、変形例として、ブラックリスト生成部４５によって、番号ｘｂの前後のマージンを含む番号列を含むブラックリストを生成しても良い。周波数偏差によりタイムフレーム位相差が時々刻々変化する。そのため、番号ｘｂがリンクスロット番号Ｌａとの対応から外れる可能性があるが、その前後にマージンを設けているので、未リンクの中継機２が、より正確な端末スロットＭＳの割り当てが可能となり、端末装置１が同一タイミングで２以上の中継機２と通信不可となる事態を回避することができる。タイムフレーム位相差の変化には、定期的、例えばタイムフレーム毎に求め直すことで対応することができる。また、中継機２間が非同期であるが故に、上記式（２）の右辺が割り切れず、番号ｘｂが小数点以下の値を含み得るが、ブラックリスト生成部４５により番号ｘｂの整数部分の前後のマージンを含むブラックリストを生成することで、未リンクの中継機２が、より正確な端末スロットＭＳの割り当てが可能となり、端末装置１が同一タイミングで２以上の中継機２と通信不可となる事態を回避することができる。

【0141】

また、ホワイトリストの生成の際にも、上記の番号変換と同様である。すなわち、端末装置１は、ステップＳ４１として、番号変換部５０により、例えば式（２）に基づいて番号ｘｂを求める。端末スロットＭＳに付された番号（例えば、０〜５１１から管理スロット番号を除いた番号）のうち、番号ｘｂ以外の番号がホワイトリストに含められるべき番号である。この変換後の番号を除くようにホワイトリストを作成することで、端末装置１が同一タイミングで２以上の中継機２と通信不可となる事態を回避することができる。

【0142】

なお、変形例として、上記と同様に、ホワイトリスト生成部４６によって、端末スロットＭＳに付された番号から、番号ｘｂの前後のマージンを含む番号列を除いた番号を含むホワイトリストを生成するようにしても良い。

【0143】

(e)［スロット干渉の検出と利用］
端末装置１が複数の中継機２ａ、２ｂとリンクしている場合について考える。あるタイミングでリンクが重なりなく成立していたとしても、周波数偏差により、端末装置１が、中継機２ａと通信するタイミング、中継機２ｂと通信するタイミングが重なる可能性がある。つまり、各中継機２ａ、２ｂから割り当てられたリンクスロット番号をＬａ、Ｌｂとすると、あるタイミングでは一致していなくても、時間の経過に伴ってタイムフレーム位相差ｄ_Ｆが変化（例えば、拡大又は縮小）するため、別のあるタイミングでは一致する可能性がある。この割り当てられたリンクスロット番号のタイミングの一致をスロット干渉という。

【0144】

そこで、端末装置１は、スロット干渉が生じているかを確認し、必要に応じて非干渉グループを作成し、スロット干渉を回避する。図２３は、スロット干渉の検出と利用についての動作フローチャートである。

【0145】

図２３に示すように、端末装置１は、スロット干渉確認部５２により、スロット干渉の有無を定期的に確認する（ステップＳ７１）。すなわち、リンク済みの中継機２ａ、２ｂから割り当てられたリンクスロット番号をＬａ、Ｌｂとした場合、番号変換によりＬａを中継機２ｂに対応するＬａ’へ変換したとき、Ｌａ’＝Ｌｂとなってスロット干渉が生じたかを定期的に確認する。或いは、スロット干渉は、位相差検出部４９によって、異なる時刻で位相差ｄＦ１、ｄＦ２を求め、位相差速度検出部５３により、当該時間間隔ｐと位相差ｄＦ１、ｄＦ２とから、上記式（２）に基づき、位相差速度ｖＦを求めて予測しても良い。

【0146】

スロット干渉が確認されない場合は（ステップＳ７１のＮＯ）、ステップＳ７３に進む。一方、スロット干渉が確認される場合は（ステップＳ７１のＹＥＳ）、非干渉グループ作成部５４により、非干渉グループを作成する（ステップＳ７２）。非干渉グループは排他的に作成する。例えば、非干渉グループ作成部５４は、奇数番のタイムフレームＦで通信する中継機２ａのグループＧ１と、偶数番のタイムフレームＦで通信する中継機２ｂのグループＧ２とを作成する。これにより、グループによってタイムフレームＦが異なるので、リンクスロット番号が一致しても、スロット干渉を回避することができる。

【0147】

次に、非干渉グループ更新部５５により、リンク済みの中継機２の数に変化があったかを確認する（ステップＳ７３）。その数に変化がある場合は（ステップＳ７３のＹＥＳ）、非干渉グループ更新部５５は、非干渉グループを更新する（ステップＳ７４）。

【0148】

例えば、数が増大した場合は、新たにリンクが確立された中継機２ｃがいずれの中継機２ａ、２ｂのリンクスロットＬＳと干渉するかをスロット干渉確認部５２により確認し、いずれとも干渉しない場合、グループＧ１、Ｇ２の何れか又は両方の非干渉グループに仕分け、非干渉グループＧ１，Ｇ２を更新する。何れかに干渉する場合は、干渉しない方のグループＧ１，Ｇ２に仕分ける。また、いずれとも干渉する場合は、新たに非干渉グループＧ３を作成し、端末装置１は、３ｎ番のタイムフレームＦで中継機２ａと通信し、（３ｎ＋１）番のタイムフレームＦで中継機２ｂと通信し、（３ｎ＋２）番のタイムフレームＦで中継機２ｃと通信する。これにより、干渉を回避することができる。

【0149】

一方、数が減少した場合、中継機２ａ、２ｂの何れかがリンクを解除されたことを意味する。そのため、非干渉グループ更新部５５は、リンクが解除された中継機２が属するグループを削除する。

【0150】

非干渉グループの更新後、通信システムの停止があれば（ステップＳ７５のＹＥＳ）、終了し、なければ（ステップＳ７５のＮＯ）、ステップＳ７１へ戻る。

【0151】

一方、リンク済みの中継機２の数に変化がない場合は（ステップＳ７３のＮＯ）、スロット干渉確認部５２は、非干渉グループを解消して元に戻した場合にスロット干渉が生じるかを確認する（ステップＳ７６）。スロット干渉が生じる場合は（ステップＳ７６のＹＥＳ）、スロット干渉が解消されていないと判断し、ステップＳ７３に戻る。スロット干渉が生じない場合は（ステップＳ７６のＮＯ）、スロット干渉が解消されると判断し、ステップＳ７４に進み、非干渉グループ更新部５５により、非干渉グループを統廃合する更新を行う。非干渉グループの統廃合とは、スロット干渉が生じなくなった中継機２が属する非干渉グループを削除するとともに、当該中継機２を何れかの非干渉グループに追加することをいう。

【0152】

なお、ステップＳ７２、Ｓ７４の後に、中継機２は、非干渉グループが作成又は更新されると、端末装置１とのリンクを解除する条件を緩和するようにしても良い。この条件の緩和は、リンク解除部６５によって行う。すなわち、端末装置１が非干渉グループを作成又は更新した時点でその旨の情報を中継機２に送信し、中継機２は当該情報を受けてリンク解除部６５により、所定期間を延ばしたり、所定回数を増やしたりしても良い。

【0153】

このように条件を緩和するのは、非干渉グループが作成されると、タイムフレームに分けて通信順序を交番にするため、所定期間内に通信する回数が減ることとなる。つまり、通信できないタイムフレームがあっても、誤ってリンクが解除されるのを防止し、リンクをなるべく維持することができる。これにより、端末装置１は少なくとも何れかの中継機２とリンクされた状態を保つことができる。本システムを位置把握システムとして利用する場合、常時の位置の把握が可能になる。

【0154】

(f)［隣接ＡＰリストの利用］
端末装置１が、少なくとも１台の中継機２ａとリンクしており、当該中継機２ａと隣接する中継機２ｂと新たにリンクを確立したい場合について考える。隣接ＡＰリストは、この中継機２ｂに当該端末装置１とは別の他の端末装置１ｂからのリンク要求と、当該端末装置１からのリンク要求が干渉する場合に利用される。なお、端末装置１ｂは、他の中継機２ｃとリンクしているものとする。

【0155】

図２４は、隣接ＡＰリストの利用について説明する動作フローチャートである。図２４に示すように、端末装置１は、中継機スキャン部４１により、中継機２ａに隣接する隣接中継機２をスキャンし、未リンクの中継機２ｂから管理情報を受信する（ステップＳ８１）。そして、中継機２ａのリンクスロット番号Ｌａを、中継機２ｂに対するリンク要求を送信する端末スロット番号として、中継機２ｂにリンク要求情報を送信する（ステップＳ８２）。

【0156】

中継機２ｂがリンク要求情報を受信できる場合は（ステップＳ８３のＹＥＳ）、ステップＳ０７以降と同様であるので、説明を省略する。

【0157】

中継機２ｂがリンク要求情報を受信できない場合は（ステップＳ８３のＮＯ）、妨害波などの他システムからの干渉が生じたことに原因とも考えられ、また、当該端末装置１以外の他の端末装置１ｂからのリンク要求と干渉したことが原因とも考えられる。そこで、後者を想定して、中継機２ｂは、リングバッファ抽出部６８により、リングバッファから１つのバッファ番号を抽出し（ステップＳ８４）、リンク応答制御部６２により、端末装置１、１ｂに対し、リンク応答として、端末スロットベース番号を含めたリンク応答情報を送信する（ステップＳ８５）。

【0158】

このリンク応答情報を受信した端末装置１は、リンク要求制御部４２により、既に受信している中継機２ｂの管理情報に含まれる隣接ＡＰリストから、リンク済み中継機２ａに割り当てられたチャネル識別番号を取得する（ステップＳ８６）。そして、リンク要求制御部４２は、このチャネル識別番号と端末スロットベース番号との線形結合を求め、当該線形結合に対応する番号のタイムスロットＳを、リンク要求を送信するためのタイムスロットＳとして選択し（ステップＳ８７）、中継機２ｂにリンク要求を送信する（ステップＳ８８）。

【0159】

端末装置１ｂについても同様に、ステップＳ８６〜Ｓ８８が実行される。ここで、端末装置１ｂと端末スロットベース番号は共通であるが、端末装置１、１ｂはリンクしている中継機２ａ、２ｃと異なることから、チャネル識別番号が異なっている。そのため、中継機２ｂにリンク要求するタイムスロット番号を異ならせることができ、送信干渉を回避して、新たな中継機２ｂと迅速にリンクを確立することができる。

【0160】

なお、中継機２ｂは、リンク要求を受信すると（ステップＳ８９）、リングバッファ更新部６９により、リングバッファ抽出部６８によって抽出されるバッファ番号を、抽出したバッファ番号以外の番号を更新し（ステップＳ９０）、ステップ０７以降の端末スロット番号の割り当て、リンク応答に進み、リンクを確立する。なお、ステップＳ９０の抽出バッファ番号の更新は、ステップＳ８９の後でなくとも、ステップＳ８４より後であって、ステップＳ８９までに実行しても良い。

【0161】

［５．効果］
（１）本実施形態の通信システムは、中継機２と複数の端末装置１を有し、中継機２と端末装置１とがリンクして時分割多元接続方式で通信する通信システムであって、通信の単位であるタイムフレームＦが、番号により識別される複数のタイムスロットＳに分割され、端末装置１は、個別に割り当てられた端末識別番号と、中継機２とのリンクを要求するリンク要求を中継機２に送信するリンク要求部と、を有し、リンク要求部は、端末識別番号の一部に対応する番号のタイムスロットＳを、リンク要求を送信するためのタイムスロットＳとするようにした。

【0162】

これにより、端末装置１が、一意に識別可能な端末識別番号の一部に対応する番号を用いてリンク要求を送信しているので、複数の端末装置１が同時に同一のタイムスロットＳでリンク要求を送信し、干渉が生じる可能性を低くすることができる。その結果、迅速なリンクの確立が可能となる。

【0163】

（２）リンク要求部は、中継機２がリンク要求の受信に失敗した場合に、端末識別番号の一部以外の端末識別番号の残りの番号に対応する番号のタイムスロットＳを、リンク要求を送信するためのタイムスロットとするようにした。

【0164】

これにより、迅速なリンクの確立が可能となる。すなわち、中継機２がリンク要求の受信に失敗するのは、複数の端末装置１から同じ番号のタイムスロットＳでリンク要求が送信され、干渉が生じたためと考えられる。つまり、抽出した端末識別番号の一部に対応する番号が同じであったためと考えられる。端末識別番号が端末装置１を一意に識別可能に個別に割り当てられた番号であるため、端末識別番号を抽出した残りの部分は、干渉が生じた複数の端末装置１間で必ず異なる。この端末識別番号の残りの番号に対応する番号のタイムスロットＳでリンク要求を送信するので、送信干渉が回避され、迅速にリンクを確立することができる。特に、中継機２に対してリンク済みの端末装置１がなく、未リンクの端末装置１が一斉にリンクを確立したい場合は、このリンク要求（リンク試行ＩＩ）を実行することで、リンクを確立することができる。

【0165】

（３）中継機２は、リンク要求に対して応答するリンク応答部を有するようにした。これにより、端末装置１がリンク要求に成功したか、失敗したかを認知することができる。

【0166】

（４）リンク応答部は、リンク要求の受信に失敗した場合に、その旨の情報を、リンク要求を送信した端末装置１を含めて配信するようにした。これにより、端末装置１がリンク要求に失敗したことを認知することができ、次のアクションを取ることができる。

【0167】

（５）タイムフレームＦは、端末装置１の情報を端末装置１が中継機２に送信するためのタイムスロットＳとして端末スロットＭＳを複数有し、中継機２は、端末装置１が未割り当ての端末スロットＭＳの番号のリストである空きリストと、空きリストの中からリンク要求を送信した端末装置１に対して未割り当ての端末スロットＭＳを割り当てる割り当て部６３と、を有し、リンク応答部は、割り当て部６３により割り当てられた端末スロットＭＳの番号を、リンク要求を送信した端末装置１に送信するようにした。

【0168】

これにより、端末装置１と中継機２とのリンクが確立し、他の端末装置１との干渉なくＴＤＭＡ通信をすることができる。

【0169】

（６）中継機２は、リンクが解除された端末装置１に割り当てられた端末スロットＭＳの番号を空きリストに追加する空きリスト更新部６６を有するようにした。これにより、迅速にリンクを確立することができる。特に、端末スロット数が端末装置１の数より少ない場合に有効である。すなわち、この場合、全ての端末スロットＭＳがリンクスロットＬＳとなっているとき、リンク要求を送信した端末装置１は当該中継機２とリンクできず、リンク要求をやり直すことになり、リンクの確立が遅延する。これに対し、リンクが解除された端末スロット番号を追加するよう空きリストを更新することで、リンク要求に対する空きスロットＥＳの割り当てが可能となり、迅速なリンクを確立することができる。

【0170】

（７）端末装置１は、リンクした中継機２に対してリンク解除を要求するロスト要求を送信するロスト要求送信部を有し、中継機２は、ロスト要求を受信すると、当該ロスト要求を送信した端末装置１とのリンクを解除するロスト要求実行部６４を有するようにした。これにより、空きスロットＥＳを確保することができ、迅速なリンクを確立することができる。

【0171】

（８）端末装置１は、リンクした中継機２に対してリンク確認情報を定期的に送信するリンク確認情報送信部を有し、中継機２は、リンク確認情報を所定期間に所定回数受信しない場合に、端末装置とのリンクを解除するリンク解除部６５を有するようにした。これにより、空きスロットＥＳを確保することができ、迅速なリンクを確立することができる。

【0172】

（９）タイムスロットＳは、複数のサブスロットＳＳを有し、１つのタイムスロットＳ内において、リンク要求部が１つのサブスロットＳＳでリンク要求を送信し、リンク応答部が１つのサブスロットでリンク応答を送信するようにした。これにより、１つのタイムスロットＳ（端末スロットＭＳ）内でリンクが確立するので、迅速なリンクを確立することができる。

【0173】

（１０）端末識別番号の一部Ｍに対応する番号ｇ（Ｍ）が、端末スロット番号の何れかと対応し、残りの番号Ｎに対応する番号ｆ（Ｎ）が、端末スロットの番号の何れかと対応し、リンク要求部は、残りの番号に対応する番号ｆ（Ｎ）の前記端末スロットを、リンク要求を送信するための端末スロットとして、次のタイムフレームの上記一部に対応する端末スロットの番号ｇ（Ｍ）までに、リンク要求を送信するようにしたので、迅速にリンクを確立することができる。すなわち、ｇ（Ｍ）＜ｆ（Ｎ）の関係であれば、端末スロット番号Ｍでのリンク要求の受信に失敗しても、同一のタイムフレーム内でリンク要求（リンク試行ＩＩ）を送信でき、ｇ（Ｍ）＞ｆ（Ｎ）であっても、次のタイムフレームの端末スロット番号ｇ（Ｍ）までにリンク要求（リンク試行ＩＩ）を送信することができるので、次のタイムフレームの番号ｇ（Ｍ）まで待つ必要がない。

【0174】

（１１）中継機を複数有し、リンク要求部は、リンク要求を送信した中継機２以外の未リンクの中継機２にリンク要求を送信するようにした。これにより、端末装置１がある中継機２へのリンク要求が失敗しても、別の中継機２にリンク要求を送信するので、迅速なリンクの確立が可能となる。また、何れかの中継機２とのリンクが確立した後も、端末装置１は別の中継機２とリンクを確立することができ、仮に何れかの中継機２とのリンクが解除等により切れたとしても、システムとの繋がりを維持することができる。

【0175】

（１２）端末装置１が、いずれかの中継機２とリンクされ、当該中継機２以外の未リンクの中継機２とリンクする場合において、リンク要求部は、未リンクの中継機２にリンク要求を送信するためのタイムスロットＳの番号を、リンク済みの中継機２との間で割り当てられたタイムスロットＳの番号に対応する番号として、未リンクの中継機２にリンク要求を送信するようにした。

【0176】

これにより、リンク要求の送信干渉が発生する確率を低減し、迅速なリンクを確立することができる。すなわち、図２５に示すように、リンク済みの中継機２ａには、他の端末装置１ｂ、１ｃも複数リンクされていると考えられ、中継機２ａにリンクしている端末装置１ａ、１ｂ、１ｃが未リンクの中継機２ｂに対してリンクを拡張したい場合、リンク要求するタイムスロットＳの番号を、中継機２ａからそれぞれの端末装置１ａ、１ｂに割り当てられているリンクスロット番号Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに対応する番号として、未リンクの中継機２ｂにリンク要求を送信する。リンクスロット番号Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ自体がそれぞれ異なっているので、干渉の可能性を低減することができる。換言すれば、中継機２ａにリンクされている関係をそのまま中継機２ｂにも適用することで、干渉発生確率を下げられ、迅速にリンクを拡張することができる。

【0177】

（１３）端末装置１が、いずれかの中継機２とリンクされ、当該中継機２以外の未リンクの中継機２とリンクする場合において、端末装置１は、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットＭＳに対応する番号を含むブラックリストを、未リンクの中継機に送信するブラックリスト送信部を有し、中継機２は、割り当て部６３が、空きリストの中からブラックリストに含まれる番号を除いて、未割り当ての端末スロットを割り当てるようにした。これにより、リンク済みの中継機２と重複することなく端末スロットＭＳを割り当てることができるので、迅速にリンクを確立することができる。

【0178】

（１４）端末装置１が、いずれかの中継機２とリンクされ、当該中継機２以外の未リンクの中継機２とリンクする場合において、端末装置１は、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットＭＳに対応する番号以外の番号を含むホワイトリストを、未リンクの中継機２に送信するホワイトリスト送信部を有し、中継機２は、割り当て部６３が、空きリストとホワイトリストの両方に含まれる番号の中から、未割り当ての端末スロットＭＳを割り当てるようにした。

【0179】

これにより、リンク済みの中継機２と重複することなく端末スロットＭＳを割り当てることができるので、迅速にリンクを確立することができる。また、複数のブラックリストが重複する場合もある。そうすると、複数のブラックリストを送信するより、予め割り当て除外する区間を求めておき、その区間を外した区間で割り当ててもらうようにホワイトリストを生成すれば、当該ホワイトリスト１つ送信するだけで済むので情報量を削減することができる。送信できる情報量に上限があって、全てのブラックリストが送信できない場合でも、効率的なタイムスロットの割り当てが可能となる。

【0180】

（１５）端末装置１は、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットＭＳの番号と、その前後の所定数の端末スロットＭＳの番号を含むブラックリストを生成するブラックリスト生成部４５を有するようにした。これにより、リンク済みの中継機２と未リンクの中継機２との間にタイムフレーム位相差があっても、ブラックリスト作成の際に、マージンを含んでいるので、リンク済みの中継機２と重複することなく端末スロットＭＳを割り当てることができ、迅速にリンクを確立することができる。

【0181】

（１６）ブラックリスト生成部４５は、ブラックリストに含まれるべき番号を連続して有する複数の番号群が一部重複又は連続している場合に、複数の番号群に含まれる番号のうち、最小の番号から最大の番号までの連続した番号列を範囲とするブラックリストを生成するようにした。これにより、中継機２に送信する情報量を削減することができる。つまり、複数の番号群を別々のブラックリストにして送信すると、データ量が多くなるが、予め端末装置１が１つのブラックリストに纏めるので、データ量を減らすことができる。また、多くの端末装置１と通信する中継機２の負担を減らすことができる。

【0182】

（１７）端末装置１は、端末スロットＭＳの番号列から、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットＭＳの番号と、その前後の所定数の端末スロットＭＳの番号を除いた番号列を範囲とするホワイトリストを生成するホワイトリスト生成部４６を有するようにした。これにより、リンク済みの中継機２と未リンクの中継機２との間にタイムフレーム位相差があっても、ホワイトリスト作成の際に、マージンを含んでいるので、リンク済みの中継機２と重複することなく端末スロットＭＳを割り当てることができ、迅速にリンクを確立することができる。

【0183】

（１８）端末装置１は、中継機２間のタイムフレームＦの位相差を算出する位相差算出部４９と、リンク済みの中継機２と未リンクの中継機２との間の位相差に基づいて、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットＭＳの番号を、未リンクの中継機における端末スロットＭＳの番号に変換する番号変換部５０と、を有し、ブラックリストは、番号変換部５０により変換した後の番号を含むようにした。これにより、中継機２間が同期していなくても、リンク済みの中継機２と重複することなく端末スロットＭＳを割り当てることができ、迅速にリンクを確立することができる。

【0184】

（１９）端末装置１は、中継機２間のタイムフレームＦの位相差を算出する位相差算出部４９と、リンク済みの中継機２と未リンクの中継機２との間の位相差に基づいて、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットＭＳの番号を、未リンクの中継機２における端末スロットＭＳの番号に変換する番号変換部５０と、を有し、ホワイトリストは、番号変換部５０により変換した後の番号以外の番号を含むようにした。これにより、中継機２間が同期していなくても、リンク済みの中継機２と重複することなく端末スロットＭＳを割り当てることができ、迅速にリンクを確立することができる。

【0185】

（２０）端末装置１は、変換後の番号とその変換前の番号とが同一であるとき、当該番号を当該番号以外の番号に補正する番号補正部５１を有し、リンク要求部は、補正した番号に対応する端末スロットＭＳを、未リンクの中継機２にリンク要求を送信するためのタイムスロットＳとするようにした。これにより、リンク済みの中継機２と重複することなく端末スロットＭＳを割り当てることができ、迅速にリンクを確立することができる。

【0186】

（２１）番号補正部５１による補正は、オフセットとした。これにより、複雑な補正をせずとも、簡便に送信干渉を回避することができる。

【0187】

（２２）番号補正部５１によるオフセット量は、中継機２毎に異なるようにした。これにより、リンク済みの中継機２と重複することなく端末スロットＭＳを割り当てることができ、迅速にリンクを確立することができる。なお、オフセット量が中継機２毎に異ならせなくても、例えば非干渉グループを作成し、リンク済みの中継機２との通信と、未リンクの中継機２との通信（例えば、リンク試行）とを時間的に分けるようにしても良い。

【0188】

（２３）端末装置１が複数の中継機２とリンクしている場合において、端末装置１は、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットＭＳの何れか同士の干渉の有無を定期的に確認するスロット干渉確認部５２と、スロット干渉確認部５２により干渉が確認される場合に、干渉が生じる中継機２との通信を、異なるタイムフレームＦで行うよう仕分けて非干渉グループを作成する非干渉グループ作成部５４と、を有するようにした。これにより、スロット干渉が生じる場合でも、非干渉グループを作成することで干渉を回避することができる。

【0189】

（２４）端末装置１は、非干渉グループ作成部５４により非干渉グループが作成された後、スロット干渉確認部５２により干渉の発生又は解消が確認された場合に、非干渉グループの新規作成、非干渉グループの何れかへの仕分け、又は、非干渉グループの何れかの削除により、非干渉グループを更新する非干渉グループ更新部５５を有するようにした。これにより、端末装置１が新たに中継機２とリンクする場合でも、状況に合わせてスロット干渉を回避することができ、柔軟なシステム運営が可能となる。また、中継機２とのリンク数に変動がなくても発生又は解消するスロット干渉にも対応することができる。

【0190】

（２５）スロット干渉確認部５２は、リンク済みの中継機２との間で割り当てられた端末スロットＭＳが時間的に重複するかを、リンク済みの中継機２間毎に検出するようにした。これにより、中継機２のリセットなどによって中継機２のタイムフレームのタイミングが不連続に変化するような予測不能な事態に対応することができる。

【0191】

（２６）端末装置１は、異なる時刻のリンク済みの中継機２間のタイムフレームＦの位相差と、当該時刻間隔とから、位相差の速度を算出する位相差速度算出部５３を有するようにした。これにより、実際にスロット干渉が生じる前にスロット干渉を予測することができ、スロット干渉が起きる前にスロット干渉を回避する措置を取ることができる。

【0192】

（２７）中継機２は、非干渉グループが作成又は更新されると、端末装置１とのリンクを解除する条件を緩和するようにした。これにより、端末装置１と中継機２とのリンクをできるだけ長く継続することができる。すなわち、非干渉グループが作成又は更新されると、端末装置１はタイムフレームＦに分けて通信順序を交番にするため、各中継機２との通信する間隔が延びるので、それによってリンク解除部６５がリンクを解除するという誤作動を防止することができる。その結果、確立したリンクを長く維持できるので、端末装置１が通信システムと未接続となる事態を防止できる。

【0193】

（２８）端末装置１が、いずれかの中継機２とリンクされ、当該中継機２以外の未リンクの中継機２とリンクする場合において、端末装置１は、リンク済みの中継機２に隣接する隣接中継機２のチャネル識別番号を有する隣接中継機リストに基づいて、隣接中継機をスキャンして検知する中継機スキャン部を有し、リンク要求部は、検知した隣接中継機２に対してリンク要求を送信するようにした。これにより、隣接する中継機２のみをスキャンすることになり、通信システムが有する全ての中継機２をスキャンする必要がないので、中継機２からの管理情報の受信を早くすることができる。例えば、中継機２に割り当てられたチャネル数が４０とし、ある中継機２に隣接する中継機数が６とすると、４０のチャネルをスキャンする必要がなくなり、６つのチャネルをスキャンすれば済む。

【0194】

（２９）中継機２には、隣接する全ての中継機２と異なるチャネルがそれぞれ割り当てられ、中継機２は、隣接中継機リストと、隣接中継機リストを端末装置１に送信する隣接中継機リスト送信部と、を有し、端末装置１は、隣接中継機リストを中継機２から受信する隣接中継機リスト受信部を有するようにした。隣接中継機リストは、中継機２が設置される時点で決まるものであるため、予め中継機２が有している。一方、端末装置１は、中継機２間を自由に移動可能であり、どの中継機２とリンクするかは流動性がある。そのため、中継機２が隣接中継機リストを送信し、端末装置１が隣接中継機リストを受信することで、予め端末装置１が全ての中継機リストを有することなく、必要なときに必要な中継機リストを得ることができる。

【0195】

（３０）端末装置１が、いずれかの中継機２とリンクされ、当該中継機２以外の未リンクの中継機２とリンクする場合に、未リンクの中継機２が他の端末装置１からもリンク要求が成されている場合において、中継機２は、隣接中継機の中継機識別番号と、端末スロットＭＳの番号に対応した端末スロットベース番号と、を端末装置１に送信し、端末装置１は、リンク要求部が、中継機識別番号と端末スロットベース番号との線形結合に対応する番号のタイムスロットＳを、リンク要求を送信するためのタイムスロットＳとして、未リンクの中継機２にリンク要求を送信するようにした。これにより、ある中継機２にリンク要求が干渉したとしても、中継機識別番号と端末スロットベース番号との和に対応する番号は、端末装置１間で異なるので、次のリンク要求を干渉することなく送信することができ、迅速にリンクを確立することができる。

【0196】

（３１）中継機２は、端末スロットＭＳの番号に対応するバッファ番号を複数連続して有するリングバッファを有し、リングバッファの何れかのバッファ番号を抽出し、当該バッファ番号を端末スロットベース番号として端末装置１に送信し、次に抽出するバッファ番号を抽出したバッファ番号以外のバッファ番号に更新するようにした。これにより、リンク応答毎に、異なるバッファ番号から生成される端末スロットベース番号を端末装置１に配信することにより、各端末装置１からの次回のリンク要求送信の干渉を回避することができる。また、現在のリンク要求スロット直後に端末スロットベース番号が割り当てられる可能性が高くなるため、迅速にリンクを確立することができる。

【0197】

［５．他の実施形態］
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

【0198】

例えば、通信システムは、ブラックリスト生成部４５、ホワイトリスト生成部４６の何れか一方のみ有していても良い。また、ロスト要求送信制御部及びロスト要求実行部６４を含むロスト要求部、リンク解除部６５の何れか一方のみ有していても良い。

【0199】

また、上記の実施形態では、タイムフレームＦを複数のタイムスロットＳで分割し、タイムフレームＦにタイムスロットＳを隙間なく敷き詰めて構成することを前提としたが、隣接タイムスロットＳ間に隙間を設けても良い。この場合、タイムスロット位置は、タイムスロット開始端点などを各タイムスロットＳの位置として規定する。また、タイムフレームＦの前半又は後半が空であっても良い。すなわち、タイムフレーム長と、タイムスロット数とタイムスロット幅の積とが、一致する必要はない。

【符号の説明】

【0200】

１ 端末装置
２ 中継機
３ サーバ
３０ 通信部
３１ 送信器
３２ 受信器
３３ 送信タイミング検出部
３４ 受信タイミング検出部
３５ 発振部
３６ 時計
３７ 記憶部
３８ 外部インターフェース
４０ 端末装置の制御部
４１ 中継機スキャン制御部
４２ リンク要求制御部
４３ リンク確認情報送信制御部
４４ ロスト要求送信制御部
４５ ブラックリスト生成部
４６ ホワイトリスト生成部
４７ ブラックリスト送信制御部
４８ ホワイトリスト送信制御部
４９ 位相差検出部
５０ 番号変換部
５１ 番号補正部
５２ スロット干渉確認部
５３ 位相差速度検出部
５４ 非干渉グループ作成部
５５ 非干渉グループ更新部
６０ 中継機の制御部
６１ 管理情報送信制御部
６２ リンク応答制御部
６３ 割り当て部
６４ ロスト要求実行部
６５ リンク解除部
６６ 空きリスト更新部
６７ 隣接中継機リスト送信制御部
６８ リングバッファ抽出部
６９ リングバッファ更新部
Ｎ ネットワーク
Ｒ 中継機の通信可能範囲
Ｆ タイムフレーム
Ｓ タイムスロット
ＫＳ 管理スロット
ＭＳ 端末スロット
ＥＳ 空きスロット
ＬＳ リンクスロット
ＳＳ サブスロット
Ｓ１ リンク要求スロット
Ｓ２ リンク応答スロット
Ｓ３ リンク応答スロット

【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22】

【図23】

【図24】

【図25】