JP2003101474A - 移動通信システム - Google Patents

移動通信システム

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JP2003101474A JP2001292998A JP2001292998A JP2003101474A JP 2003101474 A JP2003101474 A JP 2003101474A JP 2001292998 A JP2001292998 A JP 2001292998A JP 2001292998 A JP2001292998 A JP 2001292998A JP 2003101474 A JP2003101474 A JP 2003101474A
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Ichiro Ichikawa
一郎 市川
Hiroshi Suzuki
浩 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の無線システムと、これらのどのシステ
ムでも通信でき、かつ利用システムのオンライン切り替
え可能な移動端末とからなる通信システムを実現する。 【解決手段】 複数の異なる無線システムのソフトウェ
ア20、21、22をソフトウェア無線の移動端末に搭
載し、通信中に通信品質の劣化が回線劣化検出部19に
より検出されると、そのことを制御局に知らせて自機の
位置情報を取得し、それに基づいて新しい最適な無線シ
ステムを選択し、自動的にそのシステムに切り替えて通
信を継続する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、移動通信システム
にかかわり、特に複数の異なる無線通信システムとそれ
らのシステムで共用可能な移動通信端末からなる移動通
信システムに関するものである。 【0002】 【従来の技術】日本の移動通信の方式には、各チャネル
の情報を異なる周波数に割り当てて多重するFDMA方
式や、時分割で多重するTDMA方式があり、またTD
MA方式においても、利用周波数帯の違い、ベースバン
ドのディジタル方式の違いなどにより、ディジタル自動
車電話システム、PDC方式、PHS方式、CDMA方
式など各種の方式が存在している。これらのシステムは
それぞれ独立に構築され、同じエリアをオーバラップし
てサービスエリアとしている。移動通信端末もそれぞれ
のシステム対応に設計、製造されている。 【0003】多数のシステムがサービスされているの
で、例えば、一台の移動通信端末で複数の移動通信シス
テムに対応することができれば、サービスエリアでない
地域では他のシステムを利用して通信が可能となるな
ど、サービス上きわめて有効である。そのためPDCと
PHSの両システムに対応したマルチモード端末が開発
されている。また最近のディジタル回路技術の発達によ
り、ハードウェアとしては同じ端末であるが、電気信号
を処理するソフトウェアを変更することにより異なる移
動通信方式に対応できるソフトウェア無線機と呼ばれる
移動通信端末も研究・開発されている(電子情報通信学
会誌VOL83.NO3および電子情報通信学会論文誌
VOL.J84−B NO.7参照)。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実用に
供されているPDCとPHSのマルチモード端末は、P
DCとPHSの二つの無線通信システムのハードウェア
をそれぞれ小型化して搭載したものである。これをさら
に他の移動通信システムにも対応させようとすると、ハ
ードウェアはシステムの数だけ必要となり実用的でなく
なる。またこのマルチモード端末は、PDCとPHSの
どちらのシステムを使用して通信を行うかは、ユーザが
選択する方式であり、現在の場所ではどちらの無線通信
システムが適しているかはユーザが経験により知ってい
るか、または実際に発信してみるまではわからなかっ
た。また一方の無線通信システムで通信を行っていた
が、その通信回線の回線品質が劣化すると、その通話を
切断し、新たに他のシステムに手動で切り替えて、再
度、切断した相手に発信し通信を継続する必要があっ
た。 【0005】またソフトウェア無線の移動通信端末は、
一つのハードウェアで複数の移動通信システムに対応す
ることができるが、一つのシステムのソフトウェアをダ
ウンロードしてしまうと他のシステムには適用できない
という問題点があった。 【0006】本発明の目的は、複数の無線通信システム
を統合的に運用可能とするとともに、ある無線通信シス
テムを介しての通信中に回線品質が劣化すると、他の無
線通信システムに自動的に切り替えて通信の継続を可能
とする移動通信システムを提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、その各々が無線基地局と制御交換機能
を持つ装置を有した複数の無線通信システムと、これら
複数の無線通信システムで共用するための移動通信端末
から成る移動通信システムにおいて、前記複数の無線通
信システムを統合して制御するための統合装置を設ける
とともに、前記移動通信端末は、前記無線通信システム
の各々に対応したソフトウェアを搭載し、起動するソフ
トウェアを変更することで、異なる無線通信システムに
対応して通信を行う第1の手段と、待ち受け中、或いは
通話中の通信回線の通信品質の劣化を検出する第2の手
段と、この手段により通信品質の劣化が検出されると前
記統合装置に通信品質劣化を通知し、統合装置から通信
を行っている無線基地局のサービスエリアの状態を示す
位置情報を受信する第3の手段と、この手段により受信
した位置情報にもとづき新しい無線通信システムを選択
するとともにそれまで通信していた無線回線を一時切断
する一時中断要求を前記統合装置へ送信する第4の手段
と、この手段により選択した無線通信システムに対して
発信を行って一時中断した通信の再開を前記統合装置に
要求する第5の手段とを備え、前記統合装置は、無線基
地局のサービスエリアの状態を示す位置情報データを記
憶する第6の手段と、前記移動通信端末から通信品質劣
化の通知を受けると前記第6の手段から当該移動通信端
末が通信を行っている移動通信端末通信を行っている無
線基地局の位置情報を取り出して前記移動通信端末に送
出する第7の手段と、前記移動通信端末から通信の一時
中断要求を受信すると当該端末の回線を一時切断する第
8の手段と、移動通信端末から新たな無線通信システム
を介して通信の再会要求を受信すると一時中断していた
通信を新たな無線通信システムを用いて再開できるよう
に回線構成を制御する第9の手段とを備えたことを特徴
とする移動通信システムを提供する。 【0008】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1は、本発明の移動通信システムで利用する移
動通信端末の構成例を示すブロック図である。図でアン
テナ10は、複数の無線通信システムに対応するアンテ
ナで、例えばマルチアンテナまたはアダプティブアレイ
アンテナなどで構成されているものとする。無線部11
も異なる無線通信システムの周波数帯域に対応する機能
をもつもので、周波数変換部、帯域可変高周波フィルタ
などをもつ。DSP12は、A/D変換部、D/A変換
部、ディジタル変復調、スピーチコーダ、スピーチデコ
ーダなどを含んでいるものとする。アンテナ10、無線
部11、DSP12は前掲のソフトウェア無線のハード
ウェアで構成されているものとする。メモリ14はCP
U13に接続され、メモリ14には移動通信端末を異な
る無線通信システムに対応できるようにするためのソフ
トウェアである無線通信システムソフト20、無線通信
システムソフト21、無線通信システムソフト22が記
憶されている。すなわち無線通信システムソフト20を
起動するとA方式の無線通信システムに対応した移動通
信端末となり、無線通信システムソフト21を起動する
とB方式の無線通信システムの移動通信端末、無線通信
システムソフト22を起動するとC方式の無線通信シス
テムの移動通信端末となる。回線劣化検出部19は移動
通信端末の通信中の回線品質を測定するもので、アンテ
ナ10で受信した無線回線の電界強度を測定するなどで
実現できる。回線劣化検出部19は測定した値をCPU
13に通知している。またCPU13には、各種キーが
ある操作部16、操作部16からのダイヤル数字等の各
種入力データ、着信状態、無線受信状態などを表示する
表示部15、音声を出力するスピーカ17、音声が入力
されるマイク18が接続されている。 【0009】メモリ14にある無線通信システムソフト
ウェアの一つが選択されて起動されると、CPU13
は、起動された無線通信システムソフトウェアのプログ
ラムに基づきアンテナ10、無線部11、DSP12を
選択された無線通信システムに対応した機能に設定す
る。例えば、無線通信システムソフト20が1GHzの
極超短波のシステムであるA方式のソフトウェアとする
と、アンテナ10を1GHzの周波数のものに設定し、
無線部11をも周波数が1GHzのA方式の無線チャネ
ルの送受信を可能とするものに設定する。またDSP1
2もA方式に対応したA/D、D/A変換、ディジタル
変復調、となるように設定する。ユーザが発信するに
は、操作部16からダイヤルすると、CPU13はその
ダイヤルした内容を表示部15に表示すると共に、DS
P12、無線部11、アンテナ10からA方式の無線通
信システムで対応する無線基地局経由で通信を行うよう
に各部を設定する。 【0010】図2は、複数の無線通信システムから成る
本発明の移動通信システムの構成説明図で、移動通信端
末30は図1に示す移動通信端末である。図2には三つ
の無線基地局がある。無線基地局32はA方式の極超短
波のシステムの基地局、無線基地局33は超短波のシス
テムであるB方式の無線基地局で、無線基地局34は短
波帯のシステムであるC方式の無線基地局と仮定する。
各無線基地局は制御交換局31に接続されており、この
制御交換局31は各無線通信システムの制御交換機能を
すべて備えており、またこれら各システムを統合的に運
用するための統合機能を有しているものとしている。こ
の統合機能を実現する手段の1つとして、位置情報デー
タ39を記憶したメモリ38を備えている。制御交換局
31は、例えば公衆電話網40に接続され、固定電話4
1は公衆電話網40に接続される一般の電話機である。
無線基地局32のサービスエリアが無線基地局サービス
エリア35で、無線基地局33のサービスエリアが無線
基地局サービスエリア36、無線基地局34のサービス
エリアが無線基地局サービスエリア37とする。 【0011】図2では、各無線通信システムに対応した
無線基地局を別個に示している。通常、無線通信システ
ムには複数の無線基地局が存在するが、ここでは同一無
線通信システムの他の無線基地局は図が煩雑になるので
省略した。また図2では、異なった無線通信システムの
無線基地局を異なった位置に図示したが、位置的には同
じ場所、同じ局舎にある場合もある。また、図2では制
御交換局は一局にまとめているが、これも説明を簡単に
するためであって、異なる無線通信システムごとに異な
る制御交換局があってもよく、統合機能を持つ局も別に
設けてもよい。また制御交換局31は直接公衆電話網4
0との回線を持ち、制御交換局31が公衆網と移動網と
のゲート交換局の機能をも持っているとしているが、ゲ
ート交換局は制御交換局とは別にあってここに統合装置
の機能を設けもよい。その場合、複数の制御交換局がま
ずゲート交換局に接続され、ゲート交換局のみが公衆電
話網40に接続されることになる。 【0012】次に本発明の移動通信端末が通信中に無線
通信システムを切り替える場合の動作を図3の無線通信
システム切替動作フローをもとに説明する。図3のフロ
ーは、移動通信端末の動作フローと制御交換局統合機能
の動作フローを対として記述している。図2の移動通信
端末30は最初に極超短波方式のA方式で、無線基地局
32、制御交換局31、公衆電話網40を経由し固定電
話41と通信をしていたとする。このとき、移動通信端
末30のアンテナ10、無線部11、DSP12はA方
式の無線通信システムソフト21で動作している。この
状態で、移動通信端末30の無線通信回線劣化検出部1
9では通信を行っている回線を監視し、無線通信回線の
品質が劣化するかどうかを見ている(STEP101で
NOのループ)。無線通信回線劣化検出部19の回線品
質の測定方法としては、無線通信回線の電界強度を測定
し、その受信強度が一定値以下になったことで回線品質
が低下していることを判定する。その他の方法として、
通信帯域外での伝送品質を測定したり、受信ディジタル
符号の誤り発生頻度から品質の劣化を判定することも考
えられる。 【0013】無線通信回線品質が劣化すると(STEP
101でYES)、同一システム内で回線を切り替える
ことが可能かをまず見る(STEP102)。これは現
在通信を行っているA方式で、無線基地局32以外の無
線基地局の回線に切り替えられるかを調べることであ
る。図2には示されていないが、A方式の無線基地局は
無線基地局32だけでなくその周辺に多数あるのが通常
である。移動通信端末30が無線基地局32の無線基地
局サービスエリア35から離れることにより無線基地局
32からの無線電波の電界強度が低下した場合には、周
辺の他のA方式の回線に切り替えて通信を継続する(S
TEP103)。すなわちA方式での無線回線の切替が
可能なら(STEP102でYES)、A方式の回線切
替により通信を継続する。同一無線通信システム内での
通信中の回線切替は通信を中断することなく行われ、既
存の移動通信システムでは確立された技術である。 【0014】もし、無線基地局32の無線基地局サービ
スエリア35から外れて、周辺にA方式の他の無線基地
局が無い場合や、無線基地局サービスエリア35内で通
話品質が劣化した場合など、通信を行っているA方式で
の回線切替が出来ない場合には(STEP102でN
O)、無線基地局32を経由し制御交換局31に通信品
質劣化情報を送出する(STEP104)。通信品質劣
化情報を受信した制御交換局31は、メモリ38にある
位置情報データを検索し、劣化情報が来た無線基地局3
2の無線基地局サービスエリア35の環境条件を示す位
置情報を移動通信端末30に送出する(STEP20
2)。 【0015】図4に位置情報データ39の一例を示す。
図4では無線基地局32と無線基地局33の無線基地局
サービスエリア35、36は環境1であり、無線基地局
34の無線基地局サービスエリア37は環境3であるこ
とを示している。この例では、環境1は都会のビル街で
あり、環境2は郊外、環境3は海岸である。図3で制御
交換局31が通信品質劣化情報を受信(STEP20
1)したのは無線基地局32からであるので、位置情報
として環境1を移動通信端末30に送出する(STEP
202)。 【0016】移動通信端末30は位置情報を受信すると
(STEP105)、受信した位置情報をもとに、最適
な無線通信システムを選択する(STEP106)。受
信した位置情報は、現在通信を行っている無線基地局3
2の無線基地局サービスエリア35の環境条件は環境
1、すなわちビル街であることを示している。ビル街で
は建物による電波の反射が起こりやすいので、A方式は
電波のマルチパスによる干渉で通信品質が劣化している
可能性が高い。そこで、マルチパスに強い無線通信シス
テムを選択するか、建物の反射の影響が少ない波長の長
い周波数を使用した無線通信システムが適当であること
がわかる。マルチパスに強い無線通信システムとして
は、スペクトラム拡散方式を用いたCDMA方式があ
る。もし移動通信端末30のメモリ14にCDMA方式
のソフトウェアがあればそれが望ましい。A方式は極超
短波の無線通信システムであるので、それより波長の長
い超短波や、短波方式は建物の反射の影響が少ない。そ
こで、ここでは超短波の無線通信システムであるB方式
を選択するといった処理手順、つまりアルゴリズムをあ
らかじめ設定しておいて利用してもよいし、その都度ユ
ーザ操作でセットするようにしてもよい。 【0017】切り替えるべき無線通信システムが決定す
ると(STEP106)、移動通信端末30は、今通信
している回線から無線基地局32を経由し制御交換局3
1に通信一時中断要求を送出する(STEP107)。
制御交換局31は、通信一時中断要求を受信すると(S
TEP203)、移動通信端末30の通信の一時中断処
理を行う(STEP204)。この一時中断処理の内容
は、まず移動通信端末30と固定電話41の通信に、音
声または呼出音(リングバックトーン)を重畳して、一
時この通信を中断することを伝え、移動通信端末30に
中断信号を送出する。 【0018】移動通信端末30では中断信号を受信する
と(STEP108)、メモリ14の無線通信システム
ソフト21を起動し、移動通信端末30をB方式の移動
通信端末に変更し、新しい無線通信システムで発信を行
う(STEP109)。すなわち無線通信システムソフ
ト21が起動されると、アンテナ10、無線部11、D
SP12はB方式の無線通信システムに対応するものと
なる。B方式の無線電波は無線基地局33から送出され
ているので、移動通信端末30は無線基地局33を経由
し制御交換局31に対して回線要求を行う(STEP1
09)。回線要求を受けた制御交換局31は、無線基地
局33からB方式の回線を移動通信端末30に設定する
(STEP205)。B方式の回線が無線基地局33経
由で設定されると移動通信端末30は中断していた通信
の再開要求を送出する(STEP110)。 【0019】制御交換局31では、移動通信端末30か
らの通信再開要求を受信すると(STEP206)、固
定電話41の回線と無線基地局33からの移動通信端末
30の回線を図2の点線のように接続し、必要により通
信再開をうながす音声または呼出音を回線に重畳する
(STEP207)。固定電話41には通信一時中断を
示す音声または呼出音が送出されている場合は、この送
出を終了することで通信再開を知らせることも可能であ
る。説明において、音声または呼出音として述べたが、
メロディ音でもよい。通信が再開可能であることを知っ
たユーザは固定電話41との間の通信を再開する(ST
EP111)する。このようにして、A方式の無線通信
システムでは通信が困難なところでも、無線通信システ
ムをその環境に最適な無線通信システム、本例ではB方
式に変更することで、良好な品質の通信を継続すること
ができる。 【0020】なお、図3の制御フローは、正常動作の場
合のみを示した。しかし、実際の動作には、移動通信端
末30が通信品質劣化情報を送出しても(STEP10
4)、位置情報受信(STEP105)が行えない場合
も想定される。このときには、移動通信端末30は位置
情報が受信されなくても切り替えるべき新しい無線通信
システムの選択を行う必要がある。このような場合に
は、使用している周波数の波長が短い無線通信システム
から順に選択するなどのアルゴリズムをもつことが望ま
しい。すなわち極超短波、超短波、短波と波長が長くな
るにつれ、建物の反射の影響、建物内への電波の透過が
良好になる。また図3のフローでは新しい無線通信シス
テムでの無線通信回線要求を行ってから(STEP10
9)、通信再開要求の送出(STEP110)を行った
が、回線要求と通信再開要求を一緒に送出してもよい。
もちろんこれらの信号は、通話回線とは別のデータ通信
回線で送出するのが普通である。 【0021】図2では、異なる無線通信システムが統合
機能を有した1つの制御交換局に接続されている。しか
し無線通信システムごとにことなる制御交換局である場
合も多い。その場合には、統合装置を別にするにしても
いずれかの制御交換局に併設するにしても、各無線通信
システムの制御交換局間で情報授受の回線を設ける必要
がある。制御交換局の上位にゲート交換局がある場合に
は、ゲート交換局経由で中断した回線と新しい回線の切
替を行うことも可能であり、ゲート交換局で切替を行っ
てもよい。このとき、これらの制御には交換局間で切替
のための制御信号の送受によって設定が行われる。 【0022】また移動通信端末が無線通信システムを切
り替えると、その移動通信端末に発呼を行うのに、どの
無線通信システムで通信を行ってよいか不明となる。そ
のような場合には、再開した通信が終了すると、最初の
無線通信システムに戻るか、移動通信端末の現在位置や
加入者情報を記憶しておく端末情報データベース(ホー
ムメモリ局)に、現在の移動通信端末の無線通信システ
ムの通信状況(適応的可変レート、或いは干渉波のレベ
ルなど)を記憶しておくことなども必要となる。 【0023】図1の移動通信端末では、対応する無線通
信システムのソフトウェアはメモリ14にあらかじめ搭
載されている。しかしながらすべての無線通信システム
のソフトウェアをあらかじめ搭載しておくのでなく、必
要により制御交換局31からダウンロードする方法も考
えられる。この場合にはメモリ14の空き領域に記憶さ
せる、或いは一時的にある無線システムのソフトウェア
を消去し、記憶領域を増やしたうえで記憶させる方法を
用いる。尚、一時的に消去されたソフトウェアは無線に
よるダウンロードを行いもとの形態にもどす。 【0024】また、図2のシステムでは、移動通信端末
が位置情報を制御交換局から受信し、移動通信端末で最
適の無線通信システムを選択するものとしたが、移動通
信端末からの通信品質劣化情報を受信したら統合装置が
最適の無線通信システムを選択し、それを移動通信端末
に送出する方法も考えられる。統合装置では、現在通信
を行っている無線基地局周辺でどの無線通信システムが
サービスされているかも知っているので、移動通信端末
側で、無効な無線通信システムの選択をすることがさけ
られる。 【0025】 【発明の効果】本発明により以下の効果がある。 (1)一台の端末が複数の無線通信システムに対応する
ため、複数台の移動通信端末を持ち歩く必要がなくな
り、また情報携帯端末(PDA:Personal DataAssista
nce)等に接続し情報通信機能の向上を図れる利点があ
る。 (2)複数の無線通信システムに対応できるので、既存
設置されている多くの無線通信システムの有効利用を図
ることができ、ユーザは使用できる移動通信のサービス
エリアが広がる。 (3)無線通信システムへの対応は、環境条件に応じて
自動的に行うこともでき、きわめて便利である。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のシステムで用いる移動通信端末の構成
例を示すブロック図である。 【図2】本発明の移動通信システムの構成説明図であ
る。 【図3】通信中無線通信システム切替の動作フローであ
る。 【図4】位置情報データの一例である。 【符号の説明】 10 アンテナ 11 無線部 12 DSP 13 CPU 14 メモリ 15 表示部 16 操作部 17 スピーカ 18 マイク 19 無線通信回線劣化検出部 20、21、22 無線通信システムソフト 30 移動通信端末 31 制御交換局 32、33、34 無線基地局 35、36、37 無線基地局サービスエリア 38 メモリ 40 公衆電話網 41 固定電話
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5K067 AA21 BB04 DD20 EE02 EE10 EE16 FF02 FF03 FF36 HH23 JJ35 JJ39 KK15

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 その各々が無線基地局と制御交換機能を
    持つ装置を有した複数の無線通信システムと、これら複
    数の無線通信システムで共用するための移動通信端末か
    ら成る移動通信システムにおいて、 前記複数の無線通信システムを統合して制御するための
    統合装置を設けるとともに、 前記移動通信端末は、前記無線通信システムの各々に対
    応したソフトウェアを搭載し、起動するソフトウェアを
    変更することで、異なる無線通信システムに対応して通
    信を行う第1の手段と、待ち受け中、或いは通話中の通
    信回線の通信品質の劣化を検出する第2の手段と、この
    手段により通信品質の劣化が検出されると前記統合装置
    に通信品質劣化を通知し、統合装置から通信を行ってい
    る無線基地局のサービスエリアの状態を示す位置情報を
    受信する第3の手段と、この手段により受信した位置情
    報にもとづき新しい無線通信システムを選択するととも
    呼出音にそれまで通信していた無線回線を一時切断する
    一時中断要求を前記統合装置へ送信する第4の手段と、
    この手段により選択した無線通信システムに対して発信
    を行って一時中断した通信の再開を前記統合装置に要求
    する第5の手段とを備え、 前記統合装置は、無線基地局のサービスエリアの状態を
    示す位置情報データを記憶する第6の手段と、前記移動
    通信端末から通信品質劣化の通知を受けると前記第6の
    手段から当該移動通信端末が通信を行っている移動通信
    端末通信を行っている無線基地局の位置情報を取り出し
    て前記移動通信端末に送出する第7の手段と、前記移動
    通信端末から通信の一時中断要求を受信すると当該端末
    の回線を一時切断する第8の手段と、移動通信端末から
    新たな無線通信システムを介して通信の再会要求を受信
    すると一時中断していた通信を新たな無線通信システム
    を用いて再開できるように回線構成を制御する第9の手
    段とを備えたことを特徴とする移動通信システム。
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