JP2005033536A

JP2005033536A - 移動通信システム

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Publication number: JP2005033536A
Application number: JP2003196505A
Authority: JP
Inventors: Naoki Fukuya; 直樹福家; Keizo Sugiyama; 敬三杉山; Hideyuki Shinonaga; 英之篠永
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2023-07-14
Also published as: JP4260562B2

Abstract

【課題】移動端末が基地局を経由せずに通信することができる移動通信システムを提供する。
【解決手段】移動端末５１が発呼を行うと、移動通信交換機１０は基地局２１を介してこれを検出する。続いて、移動端末５１および５２が同一の基地局のエリア内または隣接する基地局のエリア内に存在する場合、移動通信交換機１０は直接通信可能情報を移動端末５１へ送信する。この直接通信可能情報を受信した移動端末５１は、移動端末５１の識別符号を元に生成したロングコードマスクに基づいて、移動端末５２と通信を行うためのトラヒックチャネルを決定する。移動端末５１および移動端末５２はこのトラヒックチャネルを用いて通信を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の移動端末が基地局および移動通信交換機を介して無線により通信を行う移動通信システムにおいて、基地局および移動通信交換機を介さないで行う移動端末間の直接通信を可能とした移動通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来ある移動通信網のシステム構成の一例を示す図である。図に示されているように、移動通信網は、移動通信交換機１０、基地局２１および２２、移動端末３１および３２から構成されており、移動通信交換機１０と基地局２１および２２は有線回線で接続され、基地局２１とその通信エリア内に存在する移動端末３１および基地局２２とその通信エリア内に存在する移動端末３２とは無線回線で接続されている。なお、図示しないが、基地局２１および２２の配下には複数の移動端末が存在している。
【０００３】
移動通信交換機１０には、移動端末３１および３２や有線網からの通信要求が発生した際に回線の設定や呼の制御を行う呼制御処理部１００、呼制御を行う際に移動端末３１および３２が存在する基地局の検索や通信の開始・終了などの通信に関わる情報を蓄積する加入者データベース１０１、および呼制御処理部１００によって設定された回線を張るための基地局制御部１０２が設けられている。
【０００４】
移動端末３１および３２には、基地局２１および２２との無線通信に必要な変復調や符号処理を行う送受信処理部３００、移動通信交換機１０からの呼び出しに対する応答や端末ユーザからの発信要求を処理する呼制御処理部３０１、およびユーザによるキー操作の結果の処理やディスプレイに表示するためのデータの処理を行う端末入出力部３０２が設けられている。
【０００５】
ここで、移動通信網で用いられる用語の説明を行う。移動通信網におけるデータ種別には、移動端末ユーザからのデータ、すなわち音声データやパケットデータ、および通信網内部のみで用いられる回線接続・終了に関する情報の二種類が存在する。以下の説明では、前者をトラヒック情報、後者を制御情報と呼び、各々の情報を伝送する通信チャネルをそれぞれトラヒックチャネル、制御チャネルとする。また、制御情報には、呼設定情報の他、通信相手・通信時間・端末位置などに関する情報があり、後者を通信情報と呼ぶ。
【０００６】
次に、従来の移動通信網における通信の流れを、移動端末３１を発信端末、移動通信端末３２を着信端末として説明する。移動端末３１が発信を行う場合、通信相手の電話番号等の識別符号や自端末の識別コードが、制御チャネル上で基地局２１を経由して移動通信交換機１０に送られる。この識別符号や識別コードを受信した移動通信交換機１０においては、呼制御処理部１００が加入者データベース１０１から着信端末の位置を検索し、検索結果を基地局制御部１０２へ通知する。通知を受けた基地局制御部１０２は、基地局２２を経由する着信側の移動通信端末３２までの経路を設定する。基地局２２は、自局エリア配下に存在する全移動端末に対して呼び出し情報を送信する。
【０００７】
着信側の移動端末３２では、呼制御処理部３０１が制御チャネル上の呼び出し情報を監視しており、自局宛ての呼び出し情報を検出した場合、端末入出力部３０２は着信があることをユーザに通知する。この通知に気付いたユーザが端末入出力部３０２より着信操作を行うと、端末入出力部３０２はユーザによって着信操作がなされたことを呼制御処理部３０１へ通知する。この通知に基づき、呼制御処理部３０１は送受信処理部３００を介して移動通信交換機１０に着信要求を伝える。基地局２２を介してこの着信要求を受信した移動通信交換機１０は、上述した経路とは逆の経路により、呼び出しに対する応答があったことを移動端末３１に通知すると共に、移動端末３１と移動端末３２の間にトラヒックチャネルを設定する。以後、移動端末３１および移動端末３２の間で通信が開始される。移動通信交換機１０は、通信中および通信の前後に関わらず、移動端末３１および移動端末３２の位置を管理しており、それぞれの移動端末が属する基地局が変更になった際には、基地局制御部１０２は通信経路を変更し、加入者データベース１０１では所属基地局情報などが更新される。
【０００８】
図１０は図９と同様の従来の移動通信網のシステム構成を示している。図において、４１〜４５は移動端末である。上述したように、従来の移動通信網では、移動端末は基地局のみと通信を行う形態であるため、例えば図１０の移動端末４１と移動端末４２のように端末同士が同じ基地局配下にあり、且つ互いの距離が近い場合であっても、移動通信交換機１０を介して通信をする必要があった。
【０００９】
これに対し、移動端末同士の距離が近い場合には、基地局を介さず直接通信する方式が知られている。（例えば特許文献１参照）この方式は、移動端末同士が同一無線エリア内に存在する場合に、直接接続要求を移動通信交換機に対して送出し、この移動通信交換機が直接通信用回線を割り当てたうえで移動端末同士が通信するものである。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−３８２６５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の直接通信方式においては、移動端末同士の距離が近い場合であっても、例えば図１０の移動端末４４や移動端末４５のように基地局エリア外に存在する場合、移動端末４２と移動端末４３のように基地局エリアが異なる場合、移動端末４２と移動端末４４のように片方が基地局エリア外の場合には通信を行うことができなかった。このように従来の技術では、移動端末同士が近くに位置する場合であっても移動通信交換機と制御情報の送受信を行い、トラヒックチャネルの割当を受けた後、通信を行うという手順を経る必要があった。また、移動端末が移動通信交換機と行う制御情報のやり取りの手順は複雑であると共に、呼設定のためだけの制御情報を基地局経由で移動通信交換機と行う必要があり、移動端末の消費電力や無線帯域を有効利用できていないという問題があった。
【００１２】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、通信を行う移動端末が同じ基地局エリア内または隣接する基地局エリア内に存在する場合、共に基地局エリア外に存在する場合、片方が基地局エリア外の場合などのいずれの形態についても、移動端末が基地局を経由せずに通信することができる移動通信システムを提供することを第１の目的とする。また、移動端末の消費電力を低減し、無線帯域を有効利用することができる移動通信システムを提供することを第２の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、無線通信によりデータを送受信する複数の移動端末と、該複数の移動端末と無線通信を行う複数の基地局と、前記複数の基地局に接続され、前記複数の移動端末および前記複数の基地局間の通信を制御する移動通信交換機とを具備する移動通信システムにおいて、前記移動通信交換機は、発信側の移動端末から前記基地局を介して発信情報を受信した場合に、着信側の移動端末の位置を判定する判定手段と、前記判定手段によって前記発信側および前記着信側の移動端末が同一または隣接の基地局エリア内に存在すると判定された場合に、前記着信側の移動端末に関する情報を前記発信側の移動端末へ送信する送信手段とを具備し、前記発信側の移動端末は、前記基地局を介して前記着信側の移動端末に関する情報を受信し、前記着信側の移動端末との間で通信を行うチャネルを決定する第１のチャネル決定手段と、前記第１のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルを介して前記着信側の移動通信端末と直接通信を行う通信手段とを具備することを特徴とする移動通信システムである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の移動通信システムにおいて、前記着信側の移動端末が前記複数の基地局の通信範囲のいずれにも属さない場合に、前記第１のチャネル決定手段は、前記着信側の移動端末との間で通信を行うチャネルを決定することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の移動通信システムにおいて、前記発信側の移動端末はさらに、前記第１のチャネル決定手段による前記チャネルの決定以降、前記着信側の移動端末からの確認応答を検出する検出手段と、前記検出手段による前記確認応答の検出が失敗した場合に、前記基地局を介した通常の通信に切り替える切替手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、無線通信によりデータを送受信する複数の移動端末と、該複数の移動端末と無線通信を行う複数の基地局と、前記複数の基地局に接続され、前記複数の移動端末および前記複数の基地局間の通信を制御する移動通信交換機とを具備する移動通信システムにおいて、発信側の移動端末は、該発信側の移動通信端末の位置が前記複数の基地局の通信範囲内であるかどうか判定する判定手段と、前記判定手段によって、前記位置が前記複数の基地局の通信範囲のいずれにも属さないと判定された場合に、着信側の移動端末との間で通信を行うチャネルを決定する第１のチャネル決定手段と、前記第１のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルを介して前記着信側の移動通信端末と直接通信を行う通信手段とを具備することを特徴とする移動通信システムである。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の移動通信システムにおいて、前記発信側または前記着信側の移動端末はさらに、前記直接通信に関する制御情報を前記基地局を介して前記移動通信交換機へ送信する第２の送信手段を具備し、前記移動通信交換機はさらに、前記複数の移動端末に関する情報を記憶する加入者データベースと、受信した前記制御情報に基づいて前記加入者データベースを更新する更新手段とを具備する
ことを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の移動通信システムにおいて、前記発信側または前記着信側の移動端末はさらに、受信信号のレベルを検出する検出手段を具備し、前記第２の送信手段は、前記検出手段によって検出された前記基地局からの受信信号のレベルが予め設定されたしきい値以上の場合に、前記制御情報を送信することを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項４に記載の移動通信システムにおいて、前記発信側または着信側の移動端末はさらに、前記基地局から受信する情報の受信レベルを検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記基地局からの受信信号のレベルが予め設定されたしきい値以上の場合に、前記直接通信に関する制御情報を前記基地局を介して前記移動通信交換機へ送信する送信手段とを具備し、前記移動通信交換機はさらに、前記複数の移動通信端末に関する情報を記憶する加入者データベースと、受信した前記制御情報に基づいて前記加入者データベースを更新する更新手段とを具備することを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項４に記載の移動通信システムにおいて、情報の中継を行う中継用移動端末を具備し、前記発信側または着信側の移動端末はさらに、前記直接通信に関する制御情報および経路情報を送信する第１の送信手段を具備し、前記中継用移動端末は、前記制御情報を受信して記憶する記憶手段と、他の移動端末または基地局から送信される情報の受信レベルを検出する検出手段と、他の移動端末から前記経路情報を受信し、前記検出手段によって検出された受信レベルに応じて該経路情報を更新する更新手段と、前記検出手段によって検出された受信レベルまたは前記経路情報に応じて、接続先の移動端末または基地局を決定する接続先決定手段と、前記記憶手段から前記制御情報を読み出し、該制御情報を前記接続先決定手段によって決定された接続先へ送信し、前記経路情報を他の移動端末へ送信する第２の送信手段とを具備し、前記移動通信交換機はさらに、前記複数の移動端末に関する情報を記憶する加入者データベースと、前記中継用移動端末および前記基地局を介して受信した前記制御情報に基づいて前記加入者データベースを更新する更新手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の移動通信システムにおいて、前記中継用移動端末はさらに、前記着信側の移動端末または他の中継用移動端末との間で通信を行うチャネルを決定する第２のチャネル決定手段と、前記発信側の移動端末から前記第１のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルに送信される情報を受信し、前記第２のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルへ送信する第３の送信手段とを具備することを特徴とする。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項８または請求項９に記載の移動通信システムにおいて、前記第３の送信手段は、前記接続先決定手段によって決定された接続先からの受信信号のレベルが予め設定されたしきい値以上の場合に、前記記憶手段から前記制御情報を読み出し、該制御情報に付加される前記経路情報を更新し、前記接続先決定手段によって決定された接続先へ前記制御情報を送信することを特徴とする。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜請求項１０のいずれかの項に記載の移動通信システムにおいて、前記第２の送信手段は、前記第１のチャネル決定手段または前記第２のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルを通知するための通知情報を前記基地局を介して前記移動通信交換機へ送信することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の一実施の形態について説明する。図１は、この発明の実施の形態による移動通信システムの構成を示すブロック図である。図において、１０は移動通信交換機、２１は基地局、５１および５２は移動端末である。移動端末５１および移動端末５２は共に基地局２１の通信エリア内にある。
【００２５】
図２は本発明の実施の形態による移動通信交換機１０の構成を示すブロック図である。図において、１００は呼制御処理部であり、移動端末５１〜５２や有線網からの通信要求が発生した際に回線の設定や呼の制御を行う。１０１は加入者データベースであり、呼制御を行う際に端末の存在する基地局の検索や通信の開始・終了などの通信に関わる情報を蓄積する。１０２は基地局制御部であり、呼制御処理部１００によって設定された回線を張る。１０３は端末位置判定部であり、着信側の移動端末が発信側の移動端末と同一あるいは隣接の通信エリアに存在するかどうかを判定する。１０４は位置情報提供部であり、端末位置判定部１０３による判定の結果、二つの移動端末が同一あるいは隣接の通信エリアに存在する場合に、直接通信が可能であることを発信端末に通知するための直接通信可能情報を生成する。
【００２６】
図３は本発明の実施形態による移動端末５１の構成を示すブロック図である。図において、３００は送受信処理部であり、基地局との無線通信に必要な変復調や符号処理を行う。３０１は呼制御処理部であり、移動通信交換機からの呼び出しに対する応答や端末ユーザからの発信要求を処理する。３０２は端末入出力部であり、ユーザによるキー操作の結果の処理やディスプレイに表示するデータの処理を行う。３０３は直接接続制御部であり、通信相手の移動端末５２が同一の基地局２１の配下にあることを移動通信交換機１０から通知された際に直接接続を行う。
【００２７】
３０４はトラヒックチャネル決定部であり、直接接続のために必要なトラヒックチャネルを自律的に決定する。３０５はトラヒックチャネル通知部であり、トラヒックチャネル決定部３０４によって決定されたトラヒックチャネルを移動通信交換機１０に通知するための情報を生成する。３０６は制御情報通知部であり、通信の開始・終了などの通信に関わる情報を移動通信交換機１０に通知するための制御情報を生成する。３０７は制御情報一時保持部であり、基地局と通信できない場合に、制御情報通知部３０６が生成する制御情報を一時的に保持する。３０８は受信レベル判定部であり、受信信号のレベル（あるいは受信信号レベル対雑音信号レベル比）を測定し、このレベルが予め設定されたレベル以上であるかどうか判定する。本実施形態における移動端末は全て上述した通りの構成となっている。
【００２８】
次に、上述した構成の移動端末５１、移動端末５２および移動通信交換機１０の動作を、図４のシーケンス図を用いて説明する。移動端末５１は基地局２１から常に送信されるパイロット信号を受信することにより、基地局２１の配下に存在することを認識している。移動端末５１側のユーザが発信操作を行うと、端末入出力部３０２はそれを検出して呼制御処理部３０１へ通知する。通知を受けた呼制御処理部３０１は、通信相手の電話番号等の識別符号や自端末の識別コードを処理して発信に関する発信情報を生成し、送受信処理部３００へ出力する。送受信処理部３００は、この発信情報に対して変調処理などを行い、処理された情報を制御チャネルを介して基地局２１へ送信する。
【００２９】
基地局２１からこの情報を受信した移動通信交換機１０の呼制御処理部１００は、加入者データベース１０１から着信側の移動端末５２の位置を検索し、検索した位置を移動端末５１の位置と共に端末位置判定部１０３へ出力する。これを受けた端末位置判定部１０３は、移動端末５１および移動端末５２が同一あるいは隣接の通信エリアに存在するかどうかを判定する。端末位置判定部１０３は、二つの移動端末が同一の基地局２１の通信エリア内にあると判定し、直接通信可能情報を生成して呼制御処理部１００へ出力する。これを受けた呼制御処理部１００はこの直接通信可能情報に対して処理を行い、基地局制御部１０２を介して発信側の移動端末５１へ送信する。この直接通信可能情報により、移動端末５１は移動端末５２と直接通信を行うことが可能であることを通知される。なお、端末位置判定部１０３によって二つの移動端末が同一あるいは隣接通信エリアに存在しないと判定された場合は、発信側の移動端末５１に対する直接通信可能情報の送信は行われず、以後は従来の方法による通信が行われる。
【００３０】
発信側の移動端末５１においては、呼制御処理部３０１によって受信される情報を直接接続制御部３０３が監視し、移動通信交換機１０からの直接通信可能情報が受信されたかどうか判断する。直接通信可能情報が受信された場合、直接接続制御部３０３は呼制御処理部３０１へ通知を行い、通知を受けた呼制御処理部３０１は移動通信交換機１０との通信に使用していた制御チャネルを開放する。以後、移動端末５１は移動通信交換機１０との制御チャネルを介した情報のやり取りを行わない。
【００３１】
続いて、発信側の移動端末５１はパイロットチャネル上でパイロット信号を送出する。また、ページングチャネル上で、通信相手の電話番号等の識別符号、トラヒックチャネルの選定に必要なロングコードマスク等の情報と共に、直接通信を表す識別符号を送出する。一方、着信側の移動端末５２においては、呼制御処理部３０１が常時パイロットをサーチしており、移動端末５１および移動端末５２は近隣に存在するので、移動端末５２が移動端末５１からのパイロットを必ず受信することが期待できる。また、移動端末５２の呼制御処理部３０１は、ページングチャネル上の情報を検出し、直接通信を示す識別情報がある情報を優先的に選択し、更にその情報に自局の電話番号等の識別符号が存在すれば、アクセスチャネルを用いたアクセス手順を開始する。アクセス手順では着信応答や自局の識別符号がアクセスプローブとして移動端末５１へ送信される。このアクセス手順においては、従来の手法のように、応答があるまで段々と出力を上げながらアクセスプローブを送信する。このとき、両端末の距離が近いことから、送信出力は必要最小限となる。
【００３２】
発信側の移動端末５１は、移動端末５２からのアクセスプローブを受信すると着信処理を開始する。着信処理の過程ではトラヒックチャネル決定部３０４が、移動端末５１の識別符号（ＥＳＮ）を元にロングコードマスクを生成し、このロングコードマスクに基づいてトラヒックチャネルを自律的に決定する。この識別符号も同様に、ページングチャネル、アクセスチャネルを用いて相手側の移動端末５２に通知されている。符号分割多重方式を用いる移動通信網では、同じ周波数が用いられており、各移動通信端末は異なる拡散符号を用いることにより、他の端末に影響を与えることなく通信を行うことができる。
【００３３】
トラヒックチャネルが決定されると、移動端末間の直接通信が開始される。このとき、移動端末５１および移動端末５２の制御情報通知部３０６は、通信開始に関する制御情報（通信開始時間、通信相手端末など）を、基地局２１を経由して移動通信交換機１０に通知する。通知を受けた移動通信交換機１０においては、通信に関する制御情報に基づいて加入者データベース１０１が更新される。また、直接通信が終了すると、同様に移動通信交換機１０に対して、通信終了に関する制御情報（通話終了時間など）が通知され、この制御情報に基づいて加入者データベース１０１が更新される。
【００３４】
なお、本手順においては、移動通信交換機１０に対して直接通信の終了時のみに制御情報が通知されてもよい。また、直接通信を要求する移動端末が複数存在することも考えられるため、着信側の移動端末５２においてパイロット信号の受信レベルが高いチャネルが優先的に選択される手順も望ましい。
【００３５】
更に、決定されたトラヒックチャネルが、予め直接通信開始時に移動通信交換機１０に通知されることも望ましい。これにより、他の移動端末が同一トラヒックチャネルを用いることを防ぐことが可能となる。更に、上述した通信に関する情報の通知を、基地局２１からの受信レベルが事前に設定した値以上である場合に実施する方法も望ましい。特に、通信に関する情報を通信終了時のみに通知する手順において、通信に関する情報を即時に通知する必要がない場合は、移動端末５１および５２が基地局２１に近くなった場合にのみ送信することにより、移動端末５１および５２の消費電力を抑えることができる。
【００３６】
なお、上述した直接接続手順を試みて着信側の移動端末５２からの応答が無い場合、移動端末５１の直接接続制御部３０３は、呼制御処理部３０１に対して移動通信交換機１０を介した接続を指示し、以後、従来の移動通信網における通信と同様の手順を用いた通信が行われる。
【００３７】
次に、直接通信を行う二つの移動端末の両方が基地局エリア外に存在する場合について説明する。図５は、このような移動通信システムの構成を示すブロック図である。図に示されているように、直接通信を行う移動端末５１および５２のいずれもが基地局エリア外に存在する。移動通信交換機１０、移動端末５１および５２の構成は図２および図３に示した通りである。
【００３８】
次に、この移動通信システムにおける移動端末５１、移動端末５２および移動通信交換機１０の動作を、図６のシーケンス図を用いて説明する。基本的な動作は発信側および着信側の移動端末が同一の基地局の通信エリア内に存在する場合と同様である。しかし、ここでは、移動端末５１および５２は基地局２１と通信できないため、発信側の移動端末５１は移動端末５２への直接接続を試みる。まず発信側の移動端末５１はパイロットチャネル上でパイロット信号を送出する。また、ページングチャネル上で、通信相手の電話番号等の識別符号、トラヒックチャネルの選定に必要なロングコードマスク等の情報と共に、直接通信を表す識別符号を送出する。
【００３９】
着信側の移動端末５２においては、呼制御処理部３０１が常時パイロットをサーチしている。また、移動端末５２の呼制御処理部３０１は、ページングチャネル上の情報を検出し、直接通信を示す識別情報がある情報を優先的に選択し、更に自局の電話番号等の識別符号が存在すれば、アクセスチャネルを用いたアクセス手順を開始する。アクセス手順では着信応答や自局の識別符号がアクセスプローブとして移動端末５１へ送信される。このアクセス手順においては、従来の手法のように、応答があるまで段々と出力を上げながらアクセスプローブを送信する。このとき、両端末の距離が近いことから、送信出力は必要最小限となる。
【００４０】
発信側の移動端末５１は、移動端末５２からのアクセスプローブを受信すると着信処理を開始する。着信処理の過程ではトラヒックチャネル決定部３０４が、移動端末５１の識別符号（ＥＳＮ）を元にロングコードマスクを生成し、このロングコードマスクに基づいてトラヒックチャネルを自律的に決定する。この識別符号も同様に、ページングチャネル、アクセスチャネルを用いて相手側の移動端末５２に通知されている。符号分割多重方式を用いる移動通信網では、同じ周波数が用いられており、各移動通信端末は異なる拡散符号を用いることにより、他の端末に影響を与えることなく通信を行うことができる。
【００４１】
トラヒックチャネルが決定されると、端末間の直接通信が開始される。このとき、移動端末５１および移動端末５２は基地局２１と通信できないため、各端末の制御情報通知部３０６は、通信に関する制御情報（通信開始時間、通信終了時間、通信相手端末など）を、各端末の制御情報一時保持部３０７で一時的に記憶しておく。端末の移動に伴い、基地局２１あるいは他の基地局と通信できる状態となると、移動端末５１および移動端末５２の制御情報通知部３０６は、制御情報一時保持部３０７中の制御情報を、基地局２１（または他の基地局）を経由して移動通信交換機１０に通知する。通知を受けた移動通信交換機１０においては、この制御情報に基づいて加入者データベース１０１が更新される。
【００４２】
なお、直接通信を要求する移動端末が複数存在することも考えられるため、着信側の移動端末５２が、パイロット信号の受信レベルが高いチャネルを優先的に選択する手順も望ましい。また、制御情報の通知に関して、基地局２１からの受信レベルが事前に設定した値以上である場合に、制御情報の通知を実施する方法も望ましい。特に、移動端末５１および５２は元々基地局２１と通信できない状態であったため、通信に関する情報を即時に基地局２１へ通知することはできない。よって、移動端末５１および５２が基地局２１あるいは他の基地局に近くなった場合にのみ、制御情報を送信することにより、消費電力を抑えることができる。
【００４３】
上では発信側および着信側の移動端末が共に基地局の通信エリア外である場合を説明したが、移動端末が別の移動端末のトラヒック情報・制御情報を中継するマルチホップ形態であり、この中継端末経由で基地局と通信を行う場合も考えられる。図７は移動端末５１〜５４がマルチホップ形態で基地局２１と通信を行う場合の移動通信システムの構成を示すブロック図である。図７（ａ）は、直接通信を行う移動端末５３および移動端末５４間はトラヒック情報のみを伝送し、通信に関する制御情報は各移動端末毎に異なる経路で伝送する一例である。
【００４４】
ここで、移動端末５４が制御情報を基地局２１へ送信する場合について説明する。移動端末５４は周囲の移動端末から定期的に信号を受信し、その受信レベルが受信レベル判定部３０８によって監視されることにより、周囲に存在する移動端末を認識しており、受信レベルの最も高い信号の送信元の移動端末が最も近いと認識する。また、各移動端末は基地局２１までの経路に関する経路情報を定期的に交換し、この経路情報中の自端末の情報（他の移動端末までの距離など）を更新しており、この経路情報を参照することにより、基地局２１までの経路がわかっている。
【００４５】
ここで、移動端末５４が移動端末５２を最も近いと認識したとする。移動端末５４は制御情報を送信するときに、送信元（移動端末５４）および送信先（基地局２１）を示す経路情報を制御情報に付加し、制御情報を移動端末５２へ送信する。制御情報を受信した移動端末５２は、この制御情報中の経路情報に自分自身に関する情報を追加する。移動端末５２は経路情報中にない移動端末の中で最も近い移動端末５１へ制御情報を送信する。移動端末５１は基地局２１の通信エリア内であるため、基地局２１へ情報を送信することができ、経路情報中の送信先が示す基地局２１へ制御情報を転送する。
【００４６】
図７（ｂ）は、直接通信を行う移動端末５３および移動端末５５が、移動端末５４を介したマルチホップ経路を用いてトラヒック情報を伝送し、制御情報は各移動端末毎に異なる経路で伝送する一例である。移動端末５４は前述した動作と同様にして、移動端末５５との間のトラヒックチャネルを決定し、移動端末５３から送信される情報を移動端末５５へ転送する。ここで、トラヒック情報はできるだけ高速に伝送することが望ましく、高速通信のためには一定以上の受信信号レベル対雑音信号レベル比が必要である。したがって、一定以上の受信信号レベル対雑音信号レベル比を確保するために、トラヒックチャネルの経路は適宜切り替えられることが望ましい。
【００４７】
一方、制御チャネルで伝送される制御情報や経路情報などの情報量は小さく、伝送速度は低速で十分である。トラヒックチャネルの経路変更は制御チャネルを介して受信する情報に基づいて行われるため、制御チャネルの経路変更が頻繁に行われると、トラヒックチャネルの経路変更に時間がかかり、トラヒック情報の伝送速度が低下する恐れがある。したがって、制御チャネルの経路に関してはできるだけ切替回数の少ない最短経路であることが望ましい。以上の点から、移動端末５５は制御情報に関しては最短経路となるよう、移動端末５２へ制御情報を送信する。
【００４８】
図７（ｃ）は、直接通信を行う移動端末間でトラヒック情報と制御情報を送受信し、その他の区間では両移動端末の制御情報を同一経路で伝送する一例である。いずれの場合においても、直接通信の開始時および終了時、もしくは終了時にのみ、制御情報をマルチホップ経由で移動通信交換機に伝送する形態が考えられる。更に、直接通信を行う移動端末からの制御情報を中継する移動端末は、一時的に制御情報を保持し、基地局や隣接の中継端末から定期的に送信される信号の受信レベルが一定以上になった場合（距離が近くなった場合）に制御情報を転送することも望ましい。
【００４９】
次に、直接通信を行う移動端末の片方が基地局エリア内に存在し、他方が基地局エリア外に存在する場合について説明する。図８はこのような場合の移動通信システムの構成を示すブロック図である。移動端末５２が発信側の場合は、前述した発信側および着信側の移動端末が共に基地局エリア外である場合と同様である。また、移動端末５１が発信側の場合は、基地局２１を経由した通信を試みるが、着信側の移動端末５２が基地局２１のエリア外のため接続に失敗する。その後は、上記で述べた、両端末とも通信エリア外に存在する形態と同様の手順で通信を行う。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、移動端末がトラフィックチャネルを自律的に決定し、他の移動端末と直接通信を行うようにしたので、通信を行う移動端末が同じ基地局エリア内または隣接する基地局エリア内に存在する場合、共に基地局エリア外に存在する場合、片方が基地局エリア外の場合のいずれの場合においても、基地局を経由せずに通信することができるという効果が得られる。特に、移動端末が基地局エリア外に存在する場合には、移動端末の使用が可能な通信エリアを拡大することができる。さらに、直接通信で応答が無い場合に、着信側の移動端末が基地局エリア内に存在する場合は、基地局を介した接続に切り替えることにより通信を確保できる。
【００５１】
また、直接通信を行う移動端末が、基地局との制御チャネルを開放し、直接通信の開始時と終了時、あるいは終了時のみに通信に関する制御情報の通知を移動通信交換機に対して行うことにより、制御情報の量を削減することができ、消費電力の低減や容量（基地局当たりのユーザの収容数）の増加を図ることができる。自律的に決定したトラヒックチャネルを、直接通信開始時に移動通信交換機に通知することにより、他の移動端末が同一チャネルを使用するのを防ぐことができ、通信品質の向上を図ることもできる。
【００５２】
また、移動端末が基地局の通信エリア外に存在する場合、直接通信を行う端末の通信に関する情報の通知をマルチホップ経由で行うことにより、移動通信交換機は移動端末の位置や課金情報を把握することができる。さらに、各移動端末から基地局への経路を、トラヒック情報・制御情報ごとにマルチホップ経由で柔軟に設定することにより、移動通信交換機は移動端末の位置や課金情報を把握することができる。さらに、直接通信を行う移動端末以外の移動端末が、直接通信を行う移動端末から受信した制御情報を一時的に保持し、基地局あるいは隣接する次の中継端末からの受信レベルが一定以上になった場合にのみ順次制御情報を転送することにより、他の移動端末の消費電力を最小限に抑えることができる。
【００５３】
また、基地局エリア外で直接通信を行った移動端末が通信に関する制御情報を一時的に保持し、基地局エリア内に入った際に制御情報を基地局に送信することにより、移動通信交換機は移動端末の位置や課金情報を把握することができる。特に、通信に関する制御情報の通知を、基地局あるいは隣接の移動端末からの受信レベルが事前に設定したレベルを上回る場合に行うことにより、端末の送信電力を小さくすることができ、消費電力や他の移動端末へ与える干渉を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態による移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】同実施の形態による移動通信交換機の構成を示すブロック図である。
【図３】同実施の形態による移動端末の構成を示すブロック図である。
【図４】同実施の形態において発信側および着信側の移動端末が同一または隣接の基地局エリア内に存在する場合の通信手順を示すシーケンス図である。
【図５】同実施の形態において発信側および着信側の移動端末が共に基地局エリア外に存在する場合の移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図６】同実施の形態において発信側および着信側の移動端末が共に基地局エリア外に存在する場合の通信手順を示すシーケンス図である。
【図７】同実施の形態において制御情報がマルチホップ経由で基地局へ送信される移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図８】同実施の形態において発信側または着信側の移動端末が基地局エリア外に存在する場合の移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】従来の移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の移動通信システムの課題を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１０・・・移動通信交換機
２１、２２・・・基地局
３１、３２、４１、４２、４３、４４、４５、５１、５２、５３、５４、５５・・・移動端末
１００・・・呼制御処理部
１０１・・・加入者データベース
１０２・・・基地局制御部
１０３・・・端末位置判定部
１０４・・・位置情報提供部
３００・・・送受信処理部
３０１・・・呼制御処理部
３０２・・・端末入出力部
３０３・・・直接接続制御部
３０４・・・トラヒックチャネル決定部
３０５・・・トラヒックチャネル通知部
３０６・・・制御情報通知部
３０７・・・制御情報一時保持部
３０８・・・受信レベル判定部

Claims

無線通信によりデータを送受信する複数の移動端末と、該複数の移動端末と無線通信を行う複数の基地局と、前記複数の基地局に接続され、前記複数の移動端末および前記複数の基地局間の通信を制御する移動通信交換機とを具備する移動通信システムにおいて、
前記移動通信交換機は、
発信側の移動端末から前記基地局を介して発信情報を受信した場合に、着信側の移動端末の位置を判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記発信側および前記着信側の移動端末が同一または隣接の基地局エリア内に存在すると判定された場合に、前記着信側の移動端末に関する情報を前記発信側の移動端末へ送信する送信手段とを具備し、
前記発信側の移動端末は、
前記基地局を介して前記着信側の移動端末に関する情報を受信し、前記着信側の移動端末との間で通信を行うチャネルを決定する第１のチャネル決定手段と、
前記第１のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルを介して前記着信側の移動通信端末と直接通信を行う通信手段とを具備する
ことを特徴とする移動通信システム。
前記着信側の移動端末が前記複数の基地局の通信範囲のいずれにも属さない場合に、前記第１のチャネル決定手段は、前記着信側の移動端末との間で通信を行うチャネルを決定することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
前記発信側の移動端末はさらに、前記第１のチャネル決定手段による前記チャネルの決定以降、前記着信側の移動端末からの確認応答を検出する検出手段と、
前記検出手段による前記確認応答の検出が失敗した場合に、前記基地局を介した通常の通信に切り替える切替手段と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
無線通信によりデータを送受信する複数の移動端末と、該複数の移動端末と無線通信を行う複数の基地局と、前記複数の基地局に接続され、前記複数の移動端末および前記複数の基地局間の通信を制御する移動通信交換機とを具備する移動通信システムにおいて、
発信側の移動端末は、
該発信側の移動通信端末の位置が前記複数の基地局の通信範囲内であるかどうか判定する判定手段と、
前記判定手段によって、前記位置が前記複数の基地局の通信範囲のいずれにも属さないと判定された場合に、着信側の移動端末との間で通信を行うチャネルを決定する第１のチャネル決定手段と、
前記第１のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルを介して前記着信側の移動通信端末と直接通信を行う通信手段とを具備する
ことを特徴とする移動通信システム。
前記発信側または前記着信側の移動端末はさらに、前記直接通信に関する制御情報を前記基地局を介して前記移動通信交換機へ送信する第２の送信手段を具備し、
前記移動通信交換機はさらに、前記複数の移動端末に関する情報を記憶する加入者データベースと、
受信した前記制御情報に基づいて前記加入者データベースを更新する更新手段とを具備する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動通信システム。
前記発信側または前記着信側の移動端末はさらに、受信信号のレベルを検出する検出手段を具備し、
前記第２の送信手段は、前記検出手段によって検出された前記基地局からの受信信号のレベルが予め設定されたしきい値以上の場合に、前記制御情報を送信する
ことを特徴とする請求項５に記載の移動通信システム。
前記発信側または着信側の移動端末はさらに、前記基地局から受信する情報の受信レベルを検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記基地局からの受信信号のレベルが予め設定されたしきい値以上の場合に、前記直接通信に関する制御情報を前記基地局を介して前記移動通信交換機へ送信する送信手段とを具備し、
前記移動通信交換機はさらに、前記複数の移動通信端末に関する情報を記憶する加入者データベースと、
受信した前記制御情報に基づいて前記加入者データベースを更新する更新手段とを具備する
ことを特徴とする請求項４に記載の移動通信システム。
情報の中継を行う中継用移動端末を具備し、
前記発信側または着信側の移動端末はさらに、前記直接通信に関する制御情報および経路情報を送信する第１の送信手段を具備し、
前記中継用移動端末は、
前記制御情報を受信して記憶する記憶手段と、
他の移動端末または基地局から送信される情報の受信レベルを検出する検出手段と、
他の移動端末から前記経路情報を受信し、前記検出手段によって検出された受信レベルに応じて該経路情報を更新する更新手段と、
前記検出手段によって検出された受信レベルまたは前記経路情報に応じて、接続先の移動端末または基地局を決定する接続先決定手段と、
前記記憶手段から前記制御情報を読み出し、該制御情報を前記接続先決定手段によって決定された接続先へ送信し、前記経路情報を他の移動端末へ送信する第２の送信手段とを具備し、
前記移動通信交換機はさらに、前記複数の移動端末に関する情報を記憶する加入者データベースと、
前記中継用移動端末および前記基地局を介して受信した前記制御情報に基づいて前記加入者データベースを更新する更新手段とを具備する
ことを特徴とする請求項４に記載の移動通信システム。
前記中継用移動端末はさらに、
前記着信側の移動端末または他の中継用移動端末との間で通信を行うチャネルを決定する第２のチャネル決定手段と、
前記発信側の移動端末から前記第１のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルに送信される情報を受信し、前記第２のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルへ送信する第３の送信手段と、
を具備することを特徴とする請求項８に記載の移動通信システム。
前記第３の送信手段は、前記接続先決定手段によって決定された接続先からの受信信号のレベルが予め設定されたしきい値以上の場合に、前記記憶手段から前記制御情報を読み出し、該制御情報に付加される前記経路情報を更新し、前記接続先決定手段によって決定された接続先へ前記制御情報を送信することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の移動通信システム。
前記第２の送信手段は、前記第１のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルを通知するための通知情報を前記基地局を介して前記移動通信交換機へ送信することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかの項に記載の移動通信システム。