JP2001223630A - 移動体通信システムにおける通信制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＧＰＳ−ＡＶＭシステムにおいて、下り信号
の利用効率を向上させる。 【解決手段】 下りフレームにおいて、従来の音声また
はデータ伝送のためのフレーム形式に、上りフレームの
伝送の制御のための応答信号２４および勧誘信号２６を
加える。下り伝送データの減少を最低限にとどめるた
め、制御対象の移動局番号のみがフレームに格納され、
格納位置により制御信号の種類が認識される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデジタル変調方式を
使用した移動体通信システムにおける通信制御方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】移動体通信システムの一例として、自動
車に移動局を設置して基地局で各移動局の位置と動態
（空車、実車など）とを把握し配車指示を出すシステム
（現在では移動局が自律的にＧＰＳ（Grobal Positioni
ng System)を使って位置を把握しその位置のデータを送
るものが主流になりつつあるので、以下、ＧＰＳ−ＡＶ
Ｍ（Automatic Vehicle Monitoring) システムと称す
る。) を例にとって説明する。

【０００３】デジタル変調方式を使用した移動体通信シ
ステムでは、通常図１のように時間をフレーム単位に分
割して音声を符号化したデータや、非音声のデータが伝
送される。そして、音声であるか非音声であるかの属性
はそのフレーム内に予め規定された位置に配置される制
御データで決められる。図２はＧＰＳ−ＡＶＭシステム
の概略構成図である。図２において基地局からは周波数
ｆ２で、送出すべきデータがない場合でも常時何らかの
信号をフレーム内に配置して送信する半複信方式とし、
移動局ではフレームのタイミングを把握できるものとす
る。移動局からは周波数ｆ１で、基地局に伝送すべきデ
ータがある場合、または基地局から指定された場合に限
りフレームのタイミングに合わせデータを送出する。特
にＧＰＳ−ＡＶＭでは多数の移動局の位置、動態を正確
に把握するために、できる限り頻繁に上りデータを送出
する。以下、移動局が一定位置移動した場合等自律的に
上りデータを送出する方式を「任意発信方式」、基地局
から指定された移動局が上りデータを送出する方式を
「ポーリング方式」と呼ぶ。

【０００４】図３に従来システムのフレーム内のデータ
構成を示す。ここでは、デジタル変調方式に必要な同期
信号、誤り保護ビット、立上り、立下り信号やガードタ
イムは省略している。参照番号１０のＭは下りでは伝送
先の移動局の番号を、上りでは伝送元の移動局の番号を
示す。参照番号１２のＤ／Ｖは音声か非音声のデータか
を区別する信号、データ１４は伝送するデータである。
ここでは１フレームの伝送量を１５１bit とした例であ
り、本明細書での１フレームは全て１５１bitに統一し
てある。

【０００５】タクシー用ＧＰＳ−ＡＶＭの一例ではこの
ようなフレーム構成で、下り非音声データには、配車信
号（通常複数フレーム長）、応答（単一フレーム）、勧
誘信号（単一フレーム）、上り非音声データには位置動
態信号（単一フレーム）、応答信号（単一フレーム）が
ある。音声信号は複数フレーム長である。図４は移動局
の概略の構成図である。任意発信方式では、移動局は自
局位置をＧＰＳ受信機１６で衛星１８からの電波を受信
することによって把握し、前回位置データを送出してか
らの直線距離が一定距離以上になった場合に位置データ
を送出する。位置データを受信した基地局はこれに対し
て応答信号を返送する。移動局では位置データ送出後一
定期間経過しても応答信号が受信できない場合は再送す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】下りで配車信号や音声
を送出する時間が長くなった場合は上りの位置データに
対する応答信号が返送できないので、上りの位置データ
の再送が増え、上りのデータの衝突が増大し、伝送効率
が極端に低下する。これを防止するために下り音声送出
中は上り位置データの送出を禁止する方法があるが、こ
の方法では下りの配車信号や音声を送出している期間は
位置データを基地局で受信できないので、位置把握の精
度が悪くなる。

【０００７】また、上りの位置動態信号には様々な情報
が伝送されるので情報量が多いのに対して、下りで配車
信号や音声を送出していない期間は「任意発信方式」で
は移動局に対して受信できた場合に返送する応答信号、
「ポーリング方式」では移動局からの送信を指定する勧
誘信号だけであり、これらは一般に情報量が少ないの
で、下り波の利用効率が良くないという問題点もあっ
た。

【０００８】本発明の目的は、ＧＰＳ−ＡＶＭのような
システムにおいて、下り信号の利用効率を向上させ、ひ
いてはシステムの運用効率を改善することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、基地局
と複数の移動局からなる移動体通信システムにおける通
信制御方法であって、１つのフレームに、移動局から基
地局への送信を制御する制御情報と、基地局から移動局
へ送信するデータとを含む下りフレームを、基地局から
移動局へ送信し、移動局において、該制御情報に従って
移動局から基地局への上りフレームの送信を制御するス
テップを具備する方法が提供される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態においては、
下りのフレーム構成を図５のように、上りの信号の制御
を専属的に割り当てる、ビット位置でその意味がわかる
規約としておく。図５に示した例において、フレームの
先頭の１０ビットの領域２４に移動局の番号が設定され
ていれば、それはその番号の移動局からの位置動態信号
に対する応答信号であることを意味する。次の１０ビッ
トの領域２６に移動局の番号が設定されていれば、それ
はその番号の移動局に対する位置動態信号送出の勧誘信
号であることを意味する。領域２４または２６の全ビッ
トが１である場合にはその領域には制御情報が設定され
ていないことを意味する。領域１０，１２，１４の定義
は図３の従来技術と同様である。

【００１１】図５に示されている例では、制御信号のＡ
ＣＫとＰＯＬが定義されているが、ＡＣＫのみまたはＰ
ＯＬのみが定義されるシステムもあり得る。さらに、例
えば特定移動局に対するシステムからの除外指定等、他
の制御信号も考えられる。このように構成することで、
従来技術では下り伝送と上り制御とを別々のフレームを
使って行なっていたところを常時同時に行うことができ
るので、システムの伝送効率が向上する。なお、１フレ
ーム当たりの下り伝送の情報量は１４０bit から１２０
bit に減少し伝送するフレーム数が増えるが、配車指定
の頻度は少ないのでシステム全体に与える影響は少な
く、配車データを送出中でも位置動態データをスムーズ
に収集できるメリットの方が大きい。

【００１２】図６および図７に本発明の一実施形態に係
るＧＰＳ−ＡＶＭシステムにおける移動局および基地局
の構成をそれぞれ示す。図６および図７に表わされるハ
ードウェアの構成そのものは従来技術と変わるところは
ない。図７の基地局の送信制御部２８の動作のフローチ
ャートを図８に示す。図８に示した処理はフレーム毎の
割込み処理として実行される。図８において、送話スイ
ッチ２９（図７）がＯＮであるときは（ステップ１００
０）、送信フレーム内のＤ／Ｖの領域（図５：１２）を
１に設定し（ステップ１００２）、Ｍの領域（図５：１
２）を指定移動局なしを意味する全ビット１に設定し
（ステップ１００４）、音声符号器３０からのデータを
データ領域１４（図５）に設定する。次に、ホストコン
ピュータ３２から指定された移動局番号をＡＣＫ領域２
４およびＰＯＬ領域２６に設定し（ステップ１００
８）、１フレームの送信を行なう（ステップ１０１
０）。なお、ＡＣＫまたはＰＯＬを送らないときはホス
トコンピュータ３２からは当該移動局番号は全ビット１
として指定される。

【００１３】ステップ１０００において送話スイッチ２
９がＯＮでないとき、Ｄ／Ｖ領域１２に０を設定し（ス
テップ１０１２）、領域１０にホストコンピュータ３２
から指定された移動局番号を設定し（ステップ１０１
４）、ホストからのデータを領域１４に設定してステッ
プ１００８に合流する。どの移動局にも送るべきデータ
がないとき、ホストコンピュータ３２からは移動局番号
として全ビット１が指定される。

【００１４】基地局の受信制御部３４のフローチャート
は省略するが、移動局から受信した位置、動態データは
ホストコンピュータ３２へ送られる。ホストコンピュー
タ３２は位置データは（図示していない）表示器に表示
し、動態データは所定の処理をすると共に、その移動局
の番号を送信制御部２８へＡＣＫ車番として送る。図９
〜図１３に移動局の動作のフローチャートを示す。図１
０〜図１３には図９中の動態データ送信、位置データ送
信、下り伝送受信処理および上り制御受信処理の詳細が
示されている。

【００１５】図９のフローは基地局の送信フレームに同
期して実行される。図９において、動態データおよび位
置データを送信しないとき、ステップ１１０８，１１１
０において、図１２の下り伝送受信処理および図１３の
上り制御受信処理が実行される。図１２の下り伝送受信
処理においては、まず受信したフレームのＤ／Ｖ領域が
１であれば（ステップ１４００）復調したデータを音声
信号器へ送って音声を出力させる（ステップ１４０
２）。Ｄ／Ｖ領域が０であればＭの領域内の移動局番号
が自局の番号に一致するとき復調したデータを表示器へ
送る（ステップ１４０６）。図１３の上り制御受信処理
では、ステップ１５００においてＰＯＬ領域内の移動局
番号が自局の番号に一致するとき勧誘信号の受信である
からそれに応答するため位置データ送出未完了フラグを
セットする（ステップ１５０２）。次に、動態データ送
出後それに対する応答信号が未受信であることを意味す
る動態データ送出未完了フラグがセットされていれば
（ステップ１５０４）ＡＣＫ領域の移動局番号を調べ
（ステップ１５０６）、自局の番号に一致すれば動態デ
ータの送出完了であるから動態データ送出未完了フラグ
をリセットし（ステップ１５０８）、動態データ送出タ
イマをリセットする（ステップ１５１０）。

【００１６】図９において、動態スイッチが変化したと
きは（ステップ１１０２）、動態データ送出未完了フラ
グをセットして（ステップ１１０４）、図１０のフロー
に従って動態データを送信する。このとき動態データリ
トライタイマがセットされる（ステップ１２０４）。こ
れに対する応答信号を受信するまでに図９のステップ１
１０４においてタイマがタイムアウトしたら、動態デー
タが再送される（ステップ１１１４）。ステップ１１０
６において、先に説明した図１３のステップ１５０２に
おける勧誘信号の受信により位置データ送出未完了フラ
グがセットされていれば、ＧＰＳ受信機からのデータを
送信データとしてセットし（ステップ１１１６）、図１
１のフローに従って位置データを送信する（ステップ１
１１８）。

【００１７】このようにして、位置データは勧誘信号の
受信の際にそれに応答して送られ、動態データは変化し
た時に送信され、所定時間内に応答信号を受信しないと
きは再送される。さらに、この例ではポーリング指定に
応答する位置データと移動局が自律的に送出する動態デ
ータとが輻輳する場合があるが、その制御は省略されて
いる。

【００１８】「発明が解決しようとする課題」の項でも
述べたとおり、下りの制御信号は情報量は少ない。した
がって上りの周波数を複数にして、移動局の数を増やし
たとしても下りについては１つの周波数ですべての移動
局を制御することが可能である。例えば、図１４に示す
ように、上りをｆ１とｆ２の２波として２倍の数の移動
局の収容を可能にし、下りについてはｆ３の１波で制御
する。下りのフレーム構成は図１５のようにする。ＡＣ
Ｋ１はｆ１で送信するその番号の移動局からの位置動態
信号に対する応答信号、ＰＯＬ１はｆ１で送信するその
番号の移動局に対する位置動態信号送出の勧誘信号であ
る。ＡＣＫ２はｆ２で送信するその番号の移動局からの
位置動態信号に対する応答信号、ＰＯＬ２はｆ２で送信
するその番号の移動局に対する位置動態信号送出の勧誘
信号である。

【００１９】これによって、１波の下り信号で複数の上
り信号を制御し、下り１波あたりの移動局の収容台数を
増やしたいという利用者の切実な要求を満たすことがで
きる。この場合の基地局の送信制御部のフローチャート
は図８と同様であるが、ステップ１００８の「ホストか
ら指定されたＡＣＫ，ＰＯＬを設定する」を「ホストか
ら指定されたＡＣＫ１，ＰＯＬ１，ＡＣＫ２，ＰＯＬ２
を設定する」に読み替えるものとする。

【００２０】また、移動局のフローチャートは図９〜１
３と同様であるが、図１３中ステップ１５００，１５０
６の「ＰＯＬは自局の番号か？」「ＡＣＫは自局の番号
か？」は、送信周波数ｆ１に設定されている移動局の場
合は「ＰＯＬ１は自局の番号か？」「ＡＣＫ１は自局の
番号か？」に、送信周波数ｆ２に設定されている移動局
の場合は「ＰＯＬ２は自局の番号か？」「ＡＣＫ２は自
局の番号か？」にそれぞれ読み替えるものとする。

【００２１】上記の実施形態では、下りフレーム内の上
り制御用情報のビット数が多いので、それだけ下り伝送
量が少なくなる。これを補うには下りのフレーム構成を
図１６のように上り周波数指定用ビットＦを設けて、Ａ
ＣＫ，ＰＯＬを周波数を切り替えて指定する。上りと下
りの伝送量の兼ね合いではこの構成が有利になる場合も
ある。

【００２２】また、Ｆのビット数を増やして、下り１波
で制御する上り周波数を増やすことも可能である。この
場合基地局の送信制御部のフローチャートも図８と同様
であるが、ステップ１００８の「ホストから指定された
ＡＣＫ，ＰＯＬを設定する」を「ホストから指定された
Ｆ，ＡＣＫｎ，ＰＯＬｎを設定する」に読み替えるもの
とする。

【００２３】また、移動局のフローチャートは図９〜１
３と同様であるが、図１３は図１７のものに置換えるも
のとする。下り伝送量の減少を補う方法として、制御信
号の種別を指定するビットを設け、それと制御対象とな
る移動局の番号との組み合わせで複数の種別の制御信号
への対処を可能にすることが考えられる。

【００２４】例えば、下りのフレーム構成を図１８のよ
うにする。Ｓ１はｆ１を制御する信号がＡＣＫかＰＯＬ
かを示し、Ａ／Ｐ１にその移動局番号を指定する。Ｓ２
はｆ２を制御する信号がＡＣＫかＰＯＬかを示し、Ａ／
Ｐ２にその移動局番号を指定する。上りと下りの伝送量
の兼ね合いではこの構成が有利になる場合もある。ま
た、Ｓ１，Ｓ２のビット数を増やして、制御する信号の
種類を増やすことも可能である。

【００２５】この実施形態ではＡＣＫとＰＯＬのいずれ
かをフレーム毎に選んで切り替えられるが、この切り替
えを例えば図１９のように１フレーム毎に交互に送出す
るようにホストコンピュータから指定すれば、ビットの
利用効率向上だけでなく、以前述べたような位置データ
と動態データが輻輳するようなこともなくなる。図１９
の下りフレームのＰ０１は０１番の移動局に対するポー
リング指定を、Ａ１１は１１番の移動局の動態データに
対するＡＣＫ信号を表し、上りフレームのＰ０１は０１
番の移動局からの位置データ、Ａ１１は１１番の移動局
からの動態データの送信を表す。移動局ではＳ１または
Ｓ２のビットを例えば０の場合ポーリング指定、１の場
合ＡＣＫ指定としておけば、移動局ではそのフレームの
属性がポーリングかそうでないかを判定できる。その結
果、位置データと動態データが輻輳するようなこともな
くなり、ポーリングのフレームでは移動局の送信の輻輳
はなくなる。

【００２６】基地局の送信制御部のフローチャートは図
８と同様であるが、「ホストから指定されたＡＣＫ，Ｐ
ＯＬを設定する」を「ホストから指定されたＳ１，Ａ／
Ｐ１，Ｓ１，Ａ／Ｐ２を設定する」と読み替えるものと
する。また、移動局のフローチャートのうち、図９，１
２については同様であるが、その他のフローチャートを
図２０〜２２に示す。

【００２７】前述したように配車データは１フレームで
伝送できる情報量が減っても、配車データを伝送しなが
ら上りの制御ができるメリットの方が大きい。しかし、
音声信号は音声符号化の方法によって１フレームで伝送
すべき情報量が決まってくるので、音声符号化の方法が
決まった場合、「データ」の長さを自由に調整すること
ができない。

【００２８】そこで、図２３のように下りフレーム構成
を音声伝送時と非音声伝送時に分けて、伝送ビット数の
多い音声符号化方式をとった場合でも全上り周波数、全
制御種別は同時には制御できないが、制御が可能なよう
に構成することができる。これによって、音声伝送時で
も上り情報の収集の効率低下を最低限とすることが可能
になる。

【００２９】なお、図２３においてＤ／Ｖビットの位置
がフレーム最後尾に置かれている。これは、データ長が
変わってもＤ／Ｖビットを同じ位置に置くことにより、
音声データか否かの判定を可能にするためである。基地
局のフローチャートの例を図２４に、移動局の上り制御
受信処理のフローチャートの例を図２５に示す。移動局
のその他の部分は、図９、図１２、図２０および図２１
と同様である。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ＧＰ
Ｓ−ＡＶＭシステムのようなデジタル変調方式を用いた
移動通信システムにおいて、下り信号の利用効率が向上
し、ひいてはシステムの運用効率を改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】デジタル変調方式を採用した移動体通信システ
ムにおける伝送方式を説明する図である。

【図２】ＧＰＳ−ＡＶＭシステムの概略を示す図であ
る。

【図３】ＧＰＳ−ＡＶＭシステムにおけるフレームの構
成を示す図である。

【図４】ＧＰＳ−ＡＶＭシステムの移動局の概略構成を
示すブロック図である。

【図５】本発明の一実施形態におけるフレーム構成を示
す図である。

【図６】ＧＰＳ−ＡＶＭシステムの移動局の構成を示す
ブロック図である。

【図７】ＧＰＳ−ＡＶＭシステムにおける基地局の構成
を示すブロック図である。

【図８】本発明の一実施形態における基地局の動作のフ
ローチャートである。

【図９】本発明の一実施形態における移動局の動作を示
すフローチャートである。

【図１０】図９の動態データ送信の詳細を示すフローチ
ャートである。

【図１１】図９の位置データ送信の詳細を示すフローチ
ャートである。

【図１２】図９の下り伝送受信処理の詳細を示すフロー
チャートである。

【図１３】図９の上り制御受信処理の詳細を示すフロー
チャートである。

【図１４】本発明の第２の実施形態を説明する図であ
る。

【図１５】本発明の第２の実施形態におけるフレーム構
成を示す図である。

【図１６】本発明の第３の実施形態におけるフレーム構
成を示す図である。

【図１７】図１６の実施形態における上り制御受信処理
のフローチャートである。

【図１８】本発明の第４の実施形態におけるフレーム構
成を示す図である。

【図１９】図１８の実施形態において可能な伝送シーケ
ンスの図である。

【図２０】図１８の実施形態における動態データ送信の
フローチャートである。

【図２１】図１８の実施形態における位置データ送信の
フローチャートである。

【図２２】図１８の実施形態における上り制御受信処理
のフローチャートである。

【図２３】本発明の第５の実施形態におけるフレーム構
成を示す図である。

【図２４】図２３の実施形態における基地局の処理のフ
ローチャートである。

【図２５】図２３の実施形態における上り制御受信処理
のフローチャートである。

【符号の説明】

１０…移動局番号 １２…音声／非音声の区別 １４…伝送データ ２４…応答信号の宛先の移動局番号 ２６…勧誘信号の宛先の移動局番号

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局と複数の移動局からなる移動体通
   信システムにおける通信制御方法であって、 １つのフレームに、移動局から基地局への送信を制御す
   る制御情報と、基地局から移動局へ送信するデータとを
   含む下りフレームを、基地局から移動局へ送信し、 移動局において、該制御情報に従って移動局から基地局
   への上りフレームの送信を制御するステップを具備する
   方法。
2. 【請求項２】 前記複数の移動局は送信周波数が相異な
   る複数の移動局群からなり、 前記下りフレームは該複数の移動局群のそれぞれに対す
   る制御情報を含む請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記複数の移動局は送信周波数が相異な
   る複数の移動局群からなり、 前記下りフレームは該複数の移動局群の１つを指定する
   情報をさらに含む請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 前記制御情報は、制御の種類に応じた位
   置に置かれた、制御対象となる移動局の識別子を含む請
   求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
5. 【請求項５】 前記制御情報は、制御の種類を指定する
   情報および制御対象となる移動局の識別子の組み合わせ
   を含む請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
6. 【請求項６】 前記下りフレーム内に含まれる基地局か
   ら移動局へのデータが音声データであるか否かにより制
   御情報の形式が異なり、音声データであるときの制御情
   報は音声データでないときの制御情報よりも短かくなる
   ように制御情報の形式が定められる請求項１〜５のいず
   れか１項記載の方法。