JP2006295962A - 無線システム及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回線品質のよい経路を選択する基地局装置、制御局装置、通信端末装置及び無線通信方法を提供すること。
【解決手段】最大値探索部２０９は、所定の受信時間単位でサンプリングされた受信信号について受信レベルの最大値を探し出し、この最大値をメモリ２１０に出力する。ＴＤＭＡ無線通信の場合、最大値探索部２０９は、バースト単位での受信レベルの最大値を探し出してメモリ２１０に出力する。メモリ２１０は、最大値探索部２０９から出力された受信レベルの最大値を記憶し、記憶した複数の最大値を大小比較部２１１に出力する。例えば、最初に受信した第１バーストの最大値と２番目に受信した第２バーストの最大値を大小比較部２１１に出力する。大小比較部２１１は、メモリ２１０から出力された二つの最大値を比較して受信レベルの大きい最大値を方路選択信号として制御局１００に出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、マルチゾーンで音声グループ通信の折返し中継を行う、ＴＤＭＡ方式の無線システム及び無線通信方法に関し、特にサイトダイバーシチを適用する無線システム及び無線通信方法に関する。

非音声通信にあっては、パケット毎に送信局ＩＤを付加することによりパケット単位のサイトダイバーシチ受信を行うことができる。一方、音声のグループ通信においては、通常、各バーストに送信局ＩＤを付加する余裕はなく、送信権制御を行わない場合、送信局が１局とは限らないため、逐次的に方路選択を行うと、複数の移動局の信号を混合してしまう恐れがある。そこで、マルチゾーン方式＝分散受信方式では、移動局の送信開始時の各基地局の受信入力レベル（ＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)）を比較することにより、プレス毎の方路選択を行う。

通常、サイトダイバーシチは、受信側で複数のダイバーシチブランチを用い、１つの受信信号に合成する。この受信ダイバーシチでは、制御局が、移動局からの受信信号強度が最大であるブランチ（ここでは基地局）を選択することにより、フェージングの影響を軽減することができる。

以下、サイトダイバーシチの一例について説明する。図８は、従来の無線通信の一例を示す図である。図８において制御局１０は、基地局２１、基地局３１、及び基地局４１とマイクロ多重回線または有線等のリンク回線を用いて通信及び通信に関する制御を行う。そして、基地局２１は、無線ゾーン２２における無線通信をカバーする。無線ゾーン２２内にある移動局２３は、基地局２１と通信を行う。同様に、基地局３１は、無線ゾーン３２内にある移動局３３と通信を行い、基地局４１は、無線ゾーン４２内にある移動局４３と通信を行う。

ここで、無線ゾーン３２と無線ゾーン４２の重複部分に存在する移動局５３の送信信号は、基地局３１および基地局４１に到達し、伝搬路環境に応じて制御局がいずれかを選択して通信を行う。

以下、制御局及び基地局の構成について説明する。図９は、制御局及び基地局の構成を示すブロック図である。図９に示す制御局１０、基地局２１、基地局３１、基地局４１、移動局２３、及び移動局５３は、それぞれ図８に示す制御局、移動局、及び基地局である。

図９において、制御局１０は、リンク回線チャネルコーデック部１１と、ＲＳＳＩ比較部１２と、Ｄ／Ａ変換部１４と、スピーカ１５と、マイク１６と、Ａ／Ｄ変換部１７と、セレクタ１８と、割込み回路１９と、から主に構成される。

また、基地局２１は、アンテナ２４と、共用器２５と、受信部２６と、送信部２７とから主に構成される。同様に、基地局３１は、アンテナ３４と、共用器３５と、受信部３６と、送信部３７とから主に構成される。基地局４１は、アンテナ４４と、共用器４５と、受信部４６と、送信部４７とから主に構成される。

最初に、移動局が一つの基地局と通信を行う場合について説明する。ここでは、移動局２３が基地局２１と通信を行う場合について説明する。移動局２３が送信する高周波信号は、アンテナ２４と共用器２５を介して受信され、受信部２６において復調等の処理が行われて受信信号に変換される。そして、この受信信号は、ＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)及び制御信号と多重化されてリンク回線チャネルコーデック部１１に出力される。

受信信号は、リンク回線チャネルコーデック部１１及びセレクタ１８を介してＤ／Ａ変換部１４に出力され、Ｄ／Ａ変換部１４においてデジタルアナログ変換され、スピーカ１５から音声として出力される。

また、マイク１６から入力された音声は、Ａ／Ｄ変換部１７においてアナログデジタル変換され、割込み回路１９を介して送信部２７に出力され、送信部２７において変調、無線周波数に変換等の処理が行われ高周波信号に変換される。この高周波信号は、共用器２５及びアンテナ２４を介して移動局２３に送信される。

次に、移動局が、複数の基地局と通信可能な場合について説明する。ここでは、移動局５３の送信波を、基地局３１および基地局４１が受信した信号のいずれかを制御局１０が選択する場合について説明する。

移動局５３が送信する高周波信号は、基地局３１と基地局４１の両方で受信することができる。この信号は、アンテナ３４と共用器３５を介して受信され、受信部３６において復調等の処理が行われて受信信号に変換される。そして、この受信信号は、リンク回線チャネルコーデック部１１に出力される。同様に、この信号は、アンテナ４４と共用器４５を介して受信され、受信部４６において復調等の処理が行われて受信信号に変換される。そして、この受信信号は、リンク回線チャネルコーデック部１１に出力される。

基地局３１の受信信号と基地局４１の受信信号は、それぞれリンク回線チャネルコーデック部１１を介してＲＳＳＩ比較部１２とセレクタ１８に出力される。ＲＳＳＩ比較部１２は、複数の基地局から出力された受信信号の品質、たとえばＲＳＳＩを比較し、受信信号の品質の高い基地局を移動局５３の通信経路として選択する。そして、ＲＳＳＩ比較部１２は、基地局を選択した結果、ここでは基地局３１または基地局４１のうち、選択した基地局の情報をセレクタ１８に出力する。

セレクタ１８は、ＲＳＳＩ比較部１２から出力された情報に従い、移動局５３の通信経路に選択した基地局が受信した受信信号をＤ／Ａ変換部１４に出力する。割込み回路１９は、セレクタ１８の出力を、送信信号として基地局２１、基地局３１、及び基地局４１に出力する。

基地局２１において、送信信号は、送信部２７において変調、無線周波数に変換等の処理が行われ高周波信号に変換される。この高周波信号は、共用器２５及びアンテナ２４を介して移動局２３に送信される。

同様に、基地局３１において、送信信号は、送信部３７において変調、無線周波数に変換等の処理が行われ高周波信号に変換される。この高周波信号は、共用器３５及びアンテナ３４を介して移動局２３に送信される。基地局４１においても同様に送信信号が移動局５３に送信される。

このように、サイトダイバーシチを利用した無線通信では、複数の基地局が移動局から送信された信号を受信し、制御局が、受信信号のＲＳＳＩが最大である基地局を選択する。

また、移動体通信では、移動局にバッテリーを内蔵して通信装置に電力を供給することがある。バッテリーが供給できる電力量には限度があるので、移動局に内蔵する通信装置の消費電力が大きいと移動局が通信できる時間が制限される。そこで、移動局は、通信を行ってない時は、通信装置で使用していない部分、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）について、電力供給を止める状態、いわゆる待ち受け状態として消費電力を低減している。

そして、通話を行う場合、通話の有無に応じて信号を変更して通信相手に送信を通知し、通信装置が通知を受け取ってＤＳＰの電源を入れて待ち受け状態から受信可能状態に切り替えている。たとえば、無線処理回路の後段の信号処理回路は、無線処理回路に比べて数十倍の電力を消費するので、処理を行わない場合、信号処理回路に電源供給を止めておくことにより消費電力を低減することができる。

しかしながら、従来の装置においては、通信を行う基地局を選択する場合に、誤って回線品質の悪い経路を選択することがある。プレストーク形の通信においては、通信開始の瞬間だけで方路選択を行う必要があり、１プレス期間中に良好な回線品質を保てるよう判断することが難しいという問題があった。

また、従来の装置においては、通話開始の信号を認識して装置の一部の電源を入れて使用可能状態にする場合に装置の起動に時間がかかり通話初期の信号を正しく再生できないという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、回線品質のよい経路を選択する基地局装置、制御局装置、通信端末装置及び無線通信方法を提供することを第一の目的とする。また、通話初期の信号再生を可能とする基地局装置、制御局装置、通信端末装置及び無線通信方法を提供することを第二の目的とする。

本発明の無線システムは、複数の基地局装置と制御局装置とで構成されたマルチゾーン方式においてサイトダイバーシチをおこなう無線システムであって、前記基地局装置は、受信手段と、最大値検索手段とを有し、前記受信手段は、無線信号を受信するものであり、前記最大値検索手段は、少なくとも第１バーストを含む所定の期間に受信した前記無線信号の中から受信信号強度の最大値を抽出し、それをダイバーシチブランチの選択情報として出力するものであり、前記制御局装置は、前記ダイバーシチブランチ毎の前記選択情報を比較してその中の最大の値となった基地局装置を選択するものである構成を採る。

本発明の無線通信方法は、複数の基地局装置と制御局装置とで構成されたマルチゾーン方式においてサイトダイバーシチをおこなう無線通信方法において、前記基地局装置が、無線信号を受信する第１のステップと、前記基地局装置が、少なくとも第１バーストを含む所定の期間に受信した前記無線信号の中から受信信号強度の最大値を抽出し、それをダイバーシチブランチの選択情報として出力する第２のステップと、前記制御局装置が、前記ダイバーシチブランチ毎の前記選択情報を比較してその中の最大の値となった基地局装置を選択する第３のステップと、を有するようにした。

本発明の無線システム及び無線通信方法によれば、サイトダイバーシチにおいて通信経路(基地局装置)を選択する場合に、各基地局装置が受信した信号の品質を比較し、信号の品質がもっとも良い基地局装置を通信端末装置の信号を受信する通信経路に選択することにより、回線品質のよい経路を選択することができる。

また、本発明の無線システム及び無線通信方法によれば、データを含む送信信号を送信する以前に、予め、通信を予告する信号を送信することにより、通話初期の信号を再生することができる。さらに、待ち受け時のＤＳＰ動作時間を大幅に削減できることにより、移動局を長時間使用することができる。

移動無線回線の受信入力レベルの変動分布は、長区間中央値変動、短区間中央値変動、及び、瞬時値変動に分類される。長区間中央値変動は奥村カーブ（秦近似式）に従い、短区間中央値変動は回線周波数帯毎に標準偏差の異なる対数正規分布に従い、瞬時値変動はレイリー分布に従うことが知られている。

プレストーク通話にあっては、送信時間が短いことから、この間の伝搬路の変動は無視することができるので、送信中の短区間中央値はほぼ一定と見なすことが可能であり、その瞬時値はレイリー分布に従うことが期待できる。

この瞬時値変動は、ドップラーフェージングとも呼ばれ、移動局の走行速度と回線周波数によって決まるドップラー周波数で規定されたスペクトル特性を有することも知られている。

すなわち、瞬時値変動は、ドップラー周波数の逆数を基本周期とする不規則変動であることから、分布の平均値推定を行おうとした場合、最低でも上記基本周期以上の観測時間が必要である。従って、ドップラー周波数が５Ｈｚの場合、最低でも200msecの観測時間が必要となる。

これに対して、複数の分布間で、その短区間中央値が最大のものを推定する場合には、観測時間内に収集した標本値の最大値比較を行うことが最も推定精度が高いことがシミュレーションにより確認できた。

本発明者は、上記の点に着目し、フェージングの影響を受けていない部分の受信品質を比較対象とすることにより、短時間の観測でも回線品質のよい経路を選択することが可能となることを見出した。

すなわち、本発明の第一の骨子は、サイトダイバーシチにおける通信経路を選択する場合に、各基地局装置が受信した信号のうち、品質が最良である部分を比較し、この信号の品質が最良である部分が、もっとも品質が良い基地局装置を通信端末装置の通信相手に選択することである。具体的には、受信信号強度の最大値を比較し、この値が最も大きい基地局を通信経路に選択することである。

また、消費電力を低減するための待ち受け状態にある通信装置が、待ち受け状態から受信状態に移行するために電源を切っている回路に電源を供給する場合、十分に受信動作が可能になるまでに時間がかかる。

本発明者は、上記の点に着目し、予め通信装置が信号を受信する前に回路を待ち受け状態から受信状態に移行することにより通話初期の信号再生を可能とすることを見出した。

すなわち、本発明の第二の骨子は、データを含む送信信号を送信する以前に、予め、通信を予告する信号を送信し、受信側において通信を予告する信号を受信した場合に、信号処理回路を動作可能とすることである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

最初に、本発明の制御局の構成について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る制御局の構成の一例を示すブロック図である。

図１において、制御局１００は、基地局２００−１、２００−２、〜、２００−ｎと通信を行う。そして、基地局２００−１、２００−２、〜、２００−ｎは、それぞれ移動局３００−１及び移動局３００−２と無線通信を行い、移動局３００−１及び移動局３００−２と制御局１００の通信を中継する。

図１の制御局１００は、リンク回線チャネルコーデック部１０１と、ＲＳＳＩ比較部１０２と、Ｄ／Ａ変換部１０４と、スピーカ１０５と、マイク１０６と、Ａ／Ｄ変換部１０７と、セレクタ１０８と、割込み回路１０９とから主に構成される。

リンク回線チャネルコーデック部１０１は、基地局２００−１〜２００−ｎから送出された信号をヘッダに含まれるＲＳＳＩとデータに分離してＲＳＳＩの値をＲＳＳＩ比較部１０２に出力し、音声情報をセレクタ１０８に出力する。

ＲＳＳＩ比較部１０２は、リンク回線チャネルコーデック部１０１から出力されたＲＳＳＩを比較し、ＲＳＳＩの値が最も大きい基地局の方路番号をセレクタ１０８に制御情報として与える。一度方路番号が確定すると、当該通信（プレストーク）が終了するまでは変更は行わない。割込み回路１０９は、制御局から移動局に送信する信号がある場合、この送信信号をセレクタ１０８からの上り信号に優先して各基地局に送出する。

Ｄ／Ａ変換部１０４は、セレクタ１０８から出力された音声情報をデジタルアナログ変換してスピーカ１０５に出力する。スピーカ１０５は、Ｄ／Ａ変換部１０４から出力された受信信号を音声として出力する。マイク１０６は、音声を入力して音声信号をＡ／Ｄ変換部１０７に出力する。Ａ／Ｄ変換部１０７は、マイク１０６から出力された音声信号をアナログデジタル変換して送信信号を割込み回路１０９に出力する。

セレクタ１０８は、リンク回線チャネルコーデック部１０１から出力された信号をＲＳＳＩ比較部１０２の比較結果に従ってＤ／Ａ変換部１０４に出力する。割込み回路１０９は、制御局から移動局に送信する信号がある場合、この送信信号を優先して通信を行う。

次に、基地局が備える無線通信装置について説明する。図２は、本発明の一実施の形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。図２の無線通信装置２００は、図１の基地局２００−１〜２００−ｎにそれぞれ搭載される無線通信装置である。

図２の無線通信装置２００は、アンテナ２０１と、共用器２０２と、フロントエンド部２０３と、直交復調部２０４と、Ａ／Ｄ変換部２０５と、同期部２０６と、復調部２０７と、復号部２０８と、最大値探索部２０９と、メモリ２１０と、大小比較部２１１と、符号化部２１２と、予告バースト作成部２１３と、変調部２１４と、Ｄ／Ａ変換部２１５と、直交変調部２１６と、ＰＡ部２１７と、シンセサイザ２１８と、制御局向けインターフェース２１９とから主に構成される。

この無線通信装置２００は、移動局３００及び制御局１００との通信の中継を行う。なお、制御局１００は、上位基地局として運用される装置であってもよい。

図２において、アンテナ２０１は、通信相手（移動局）から送信された高周波信号を電気信号に変換し、受信信号を共用器２０２に出力する。また、アンテナ２０１は、共用器２０２から出力された送信信号を高周波信号として移動局に向けて放射する。共用器２０２は、アンテナ２０１から出力された受信信号をフロントエンド部２０３に出力する。また、ＰＡ部２１７から出力された送信信号をアンテナ２０１に出力する。

フロントエンド部２０３は、受信信号を増幅して直交復調部２０４に出力する。直交復調部２０４は、フロントエンド部２０３において増幅された受信信号にシンセサイザ２１８から出力されたキャリア信号を乗算して直交復調を行いＡ／Ｄ変換部２０５に出力する。Ａ／Ｄ変換部２０５は、直交復調部２０４から出力された受信信号にアナログデジタル変換を行い、同期部２０６に出力する。

同期部２０６は、Ａ／Ｄ変換部２０５から出力された受信信号の同期捕捉を行う。また、同期部２０６は、受信信号を復調部２０７に出力する。復調部２０７は、同期部２０６から出力された受信信号を復調して復号部２０８と最大値探索部２０９に出力する。復号部２０８は、復調部２０７から出力された受信信号を復号して受信データとチャネル識別子を取り出し、制御局向けインターフェース２１９を介して制御局１００に向けて出力する。

最大値探索部２０９は、所定の符号識別点でサンプリングされた受信信号について受信レベルの最大値を探し出し、この最大値をメモリ２１０に出力する。ＴＤＭＡ無線通信の場合、最大値探索部２０９は、バースト単位での受信レベルの最大値を探し出してメモリ２１０に出力する。

メモリ２１０は、最大値探索部２０９から出力された受信レベルの最大値を記憶する。そして、メモリ２１０は、記憶した複数の最大値を大小比較部２１１に出力する。たとえば、最初に受信した第１バーストの最大値と２番目に受信した第２バーストの最大値を大小比較部２１１に出力する。

大小比較部２１１は、メモリ２１０から出力された二つの最大値を比較して受信レベルの大きい最大値を方路選択信号として制御局１００に出力する。制御局１００は、複数の基地局から出力された方路選択信号の値を比較し、最も値が大きい方路選択信号を出力した基地局を移動局との通信相手に選択する。

符号化部２１２は、制御局１００から出力された送信データ及びチャネル識別子を符号化して変調部２１４に出力する。予告バースト作成部２１３は、符号化部２１２から出力されたチャネル識別子から予告バーストを作成し、変調部２１４に出力する。変調部２１４は、送信信号を変調してＤ／Ａ変換部２１５に出力する。

Ｄ／Ａ変換部２１５は、変調部２１４から出力された送信信号をデジタルアナログ変換して直交変調部２１６に出力する。直交変調部２１６は、Ｄ／Ａ変換部２１５から出力された送信信号にキャリア信号を乗算して高周波信号に変換し、ＰＡ部２１７に出力する。ＰＡ部２１７は、直交変調部２１６から出力された送信信号を増幅して共用器２０２に出力する。シンセサイザ２１８は、高周波のキャリア信号を発生して直交復調部２０４及び直交変調部２１６に出力する。制御局向けインターフェース２１９は、制御局１００と通信を行う。

次に、移動局が備える無線通信装置について説明する。図３は、本発明の一実施の形態にかかる無線通信装置の構成を示すブロック図である。図３の無線通信装置３００は、図１の移動局３００−１及び３００−２に搭載される無線通信装置である。

図３の無線通信装置３００は、アンテナ３０１と、アンテナスイッチ３０２と、受信部３０３と、受信検出部３０４と、電源制御部３０５と、信号処理部３０６と、Ｄ／Ａ変換部３０７と、スピーカ３０８と、マイク３０９と、Ａ／Ｄ変換部３１０と、制御部３１１と、シンセサイザ３１２と、送信部３１３と、プレストークスイッチ３１４とから主に構成される。

図３において、アンテナ３０１は、通信相手（基地局）から送信された高周波信号を受信し、受信信号をアンテナスイッチ３０２に出力する。また、アンテナ３０１は、アンテナスイッチ３０２から出力された送信信号を高周波信号として送信する。アンテナスイッチ３０２は、制御部３１１の指示に従い、信号受信時には、アンテナ３０１から出力された受信信号を受信部３０３に出力する。また、アンテナスイッチ３０２は、制御部３１１の指示に従い、信号送信時には、送信部３１３から出力された送信信号をアンテナ３０１に出力する。

受信部３０３は、アンテナスイッチ３０２から出力された受信信号を増幅し、シンセサイザ３１２から出力されたキャリア信号を乗算して周波数変換を行い受信検出部３０４及び信号処理部３０６に出力する。受信検出部３０４は、受信部３０３から出力された受信信号が、空線状態を示す信号または通話を開始する予告信号であるかを判断し、受信信号から予告信号を検出した場合、電源制御部３０５に無線通信装置３００を待ち受け状態から通話状態への遷移を指示する。

ＴＤＭＡ通信方式の一例として、送信する信号のバースト長でデータ送信を行っていない空線状態と、データ通信を行う通信状態とを区別する方法がある。この方法では、受信検出部３０４は、受信部３０３から出力された受信信号のバースト長が所定の長さ未満である場合、待ち受け状態と判断する。そして、待ち受け状態にあって、受信部３０３から出力された受信信号のバースト長が所定の長さ以上である場合、予告信号と判断する。

電源制御部３０５は、受信検出部３０４の指示に従い、通話状態の場合、信号処理部３０６に電力供給を行う。そして、電源制御部３０５は、受信検出部３０４の指示に従い、待ち受け状態の場合、信号処理部３０６に電力の供給を停止する。

信号処理部３０６は、ＤＳＰ等で構成され、受信部３０３から出力された受信信号を復調及び復号し、Ｄ／Ａ変換部３０７に出力する。また、信号処理部３０６は、Ａ／Ｄ変換部３１０から出力された送信信号を符号化及び変調して送信部３１３に出力する。また、信号処理部３０６は、受信信号の復調及び復号結果を制御部３１１に出力する。

Ｄ／Ａ変換部３０７は、信号処理部３０６から出力された受信信号をデジタルアナログ変換してスピーカ３０８に出力する。スピーカ３０８は、Ｄ／Ａ変換部３０７から出力された受信信号を音声として出力する。マイク３０９は、入力された音声を音声信号としてＡ／Ｄ変換部３１０に出力する。Ａ／Ｄ変換部３１０は、マイク３０９から出力された音声信号をアナログデジタル変換し、送信信号を信号処理部３０６に出力する。

制御部３１１は、信号処理部３０６の同期獲得結果からシンセサイザ３１２に発振周波数切替のタイミングを指示する。シンセサイザ３１２は、高周波のキャリア信号を発生させて受信部３０３及び送信部３１３に出力する。

また、制御部３１１は、プレストークスイッチ３１４から信号送信が指示された場合、シンセサイザ３１２及びアンテナスイッチ３０２に信号送信時の処理を行う指示を出力する。シンセサイザ３１２は、高周波のキャリア信号を発生して受信部３０３及び送信部３１３に出力する。制御部３１１より信号送信時の処理を行う指示を受けた時に、シンセサイザ３１２は、送信に使用する高周波のキャリア信号を発生して送信部３１３に出力する。制御部３１１より信号送信時の処理を行う指示を受けていない時、シンセサイザ３１２は、受信に使用する高周波のローカル信号を発生して受信部３０３に出力する。

送信部３１３は、信号処理部３０６から出力された送信信号にキャリア信号を乗算してキャリア周波数に周波数変換し、増幅してアンテナスイッチ３０２に出力する。プレストークスイッチ３１４は、信号送信の指示の入力を受け付ける。そして、信号送信の指示が入力された場合、プレストークスイッチ３１４は、この指示を制御部３１１に出力する。

以下、制御局１００、無線通信装置２００を備える基地局、及び無線通信装置３００を備える移動局の動作について説明する。最初に、移動局と通信を行う基地局を選択する場合の動作について説明する。図４は、信号波形の例を示す図である。ＴＤＭＡ方式を用いた無線通信では、時分割で信号を送信する、すなわち所定の間隔ごとに信号を送信する。

図４（ａ）は、移動局が送信する信号波形の一例を示す。図４（ａ）において、横軸は、時刻を示し、縦軸は送信電力を示す。また、実線は、移動局が送信する信号の波形を示す。この図では、変調によって生ずる包絡線変動を省略している。また、変調方式としては、π／４シフトＱＰＳＫ、ルートナイキスト特性の場合を例示している。移動局が送信した信号は、伝搬経路の状態が変化すること、すなわちフェージングの影響により時刻毎に送信信号の減衰が異なる。また、フェージングの影響は、受信する基地局毎にも異なる。

図４（ｂ）は、基地局２００−１が受信する信号波形の一例を示す。また、図４（ｃ）は、基地局２００−２が受信する信号波形の一例を示す。図４（ｂ）及び図４（ｃ）において、破線は、レイリーフェージングによる瞬時値変動の様相を示す信号４０１の受信電力の平均値を計算した場合、平均受信電力値は、４０１−１となる。

一方、基地局２００−２が受信した信号４０２は、基地局２００−１に比べるとフェージング変動における減衰が少ない。この信号４０２の受信電力値を計算した場合、平均電力値は４０２−１となる。

そこで、信号の受信レベルの最大値を比較して移動局の通信相手となる基地局を選択する。たとえば、図４（ｂ）では、信号４０１の受信レベルの最大値４０１−２を受信レベルの比較対象とする。また、図４（ｃ）では、信号４０２の受信レベルの最大値４０２−２を受信レベルの比較対象とする。最大値４０１−２と最大値４０２−２を比較することにより、周期の短いフェージングの影響を低減して信号の受信レベルを比較し、基地局を選択することができる。

さらに、第１バースト及び第２バーストの全サンプルの中での受信レベルの最大値を比較して基地局を選択することにより、一つのバースト、すなわち一受信単位時間の受信信号がフェージングにより変動する場合でも、誤って平均受信レベルの低い基地局を移動局の通信相手に選択する可能性を低減することができる。

例えば、第１バーストと第２バーストの受信レベルの最大値を比較して移動局の通信相手となる基地局を選択することもできる。図４（ｂ）において、第１バーストを４０１、第２バーストを４０３とし、図４（ｃ）において、第１バーストを４０２、第２バーストを４０４とする。信号４０１と信号４０３の受信レベルの最大値４０３−２と、信号４０２と信号４０４の受信レベルの最大値４０４−２とを比較する。そして、制御局は、２つのバーストの受信レベルが最大である基地局を通信経路に選択する。

制御局装置は、移動局からの信号送信が終了するまで選択した基地局からの受信信号を音声として出力する。そして、次に移動局から信号が送信された場合、再び、第１バーストと第２バーストの受信レベルの最大値を比較して基地局を選択する。

次に、上記基地局選択の有効性について説明する。図５は、基地局選択のシミュレーション結果を示す図である。図５は、移動局から送信された無線信号を二つの基地局が受信し、受信した信号の受信レベルを比較して移動局と通信を行う基地局を選択する場合のシミュレーション結果である。図５において、横軸は、二つの基地局が受信した信号の受信レベル差を示し、縦軸は、二つの基地局のうち、一方の基地局を選択する確率を示す。

平均受信レベル（短区間中央値）差が０ｄＢより大きい場合、基地局１を選ぶ確率が高いほど、平均受信レベルの高い基地局を選択することになる。また、平均受信レベル差が０ｄＢより小さい場合、基地局１を選ぶ確率が低いほど、平均受信レベルの高い基地局を選択することになる。

図５では、基地局１と基地局２の平均受信レベル差を示し、縦軸は基地局１を選択する確率を示すので、理想的には、平均受信レベル差が０ｄＢより大きい場合、基地局１を選択する確率は１００％である。

つまり、平均受信レベル差が０ｄＢより大きい場合、基地局１を選択する確率が高い程、制御局は、平均受信レベルの高い基地局を選択する、すなわち１プレストーク中の回線品質の良いほうを選ぶことになる。

図５のシミュレーション結果５０１は、基地局が受信した第１バーストの受信レベルの時間平均値を比較し、この平均値が最も大きい基地局を選択する場合のシミュレーション結果である。シミュレーション結果５０１では、平均受信レベル差が２ｄＢの場合、基地局１を選択する確率が約６０％である。

そして、図５のシミュレーション結果５０２は、基地局が受信した第１バーストと第２バーストの受信レベルの時間平均値を算出して比較し、この平均値が最も大きい基地局を選択する場合のシミュレーション結果である。シミュレーション結果５０２では、平均受信レベル差が２ｄＢの場合、基地局１を選択する確率が約６２％である。

そして、図５のシミュレーション結果５０３は、基地局が受信した第１バーストと第２バーストの二つのバーストの受信レベルの最小値を比較し、この最小値が最も大きい基地局を選択する場合のシミュレーション結果である。シミュレーション結果５０３では、平均受信レベル差が２ｄＢの場合、基地局１を選択する確率が約６６％である。

最後に、図５のシミュレーション結果５０４は、基地局が受信した第１バーストと第２バーストの受信レベルの最大値を比較し、この最大値が最も大きい基地局を選択する場合のシミュレーション結果である。シミュレーション結果５０４では、平均受信レベル差が２ｄＢの場合、基地局１を選択する確率が約７５％である。

上記４つのシミュレーション結果を比較すると、シミュレーション結果５０４が、基地局１の平均受信レベルが高い場合に、基地局１を選択する確率が最も高い。このように、上記シミュレーション結果から、基地局が受信した第１バーストと第２バーストの受信レベルの最大値を比較して通信経路を選択する方式が優れていることが示される。

このように、本実施の形態の基地局装置によれば受信した信号レベルの最大値をダイバーシチブランチの選択情報として出力することにより、ダイバーシチブランチ選択において、回線品質のよい経路を選択することができる。

また、本実施の形態の制御局装置によれば、サイトダイバーシチにおける基地局装置を選択する情報として、信号の品質を加味することにより、更に通信品質を向上させることが可能である。つまり、各基地局装置が受信した信号の品質を比較し、信号の品質がもっとも良い基地局装置を通信端末装置と通信する通信相手に選択することにより、ダイバーシチブランチ選択において、回線品質のよい経路を選択することができる。

なお、信号の品質を比較する対象は、例えば、同期ワード相関値、直前までの外来雑音レベルとＲＳＳＩの比（ＣＮＲ）、誤り検出符号の判定結果（ＣＲＣのＯＫ／ＮＧ）であってもよい。

次に、予告バーストを送信して移動局を待ち受け状態から通話状態に移行する場合の動作について説明する。図６は、信号を送信するタイミングの一例を示す図である。図６では、ＴＤＭＡ方式を用いて移動局と基地局が通信を行う例について説明する。

移動局は、上り回線のチャネルで信号を送信する。ＴＤＭＡ方式では、移動局は、一つのＴＤＭＡフレームをスロットに分割し１バーストを送信する。ここでは４０ｍｓのフレームを４つに時分割して１０ｍｓ単位で１バーストを送信する。また、図６の例では、移動局は、１フレームで送信するデータを２つに分割し、２フレームに分散して送信する。これをフレーム間ビットインタリーブと言い、バーストエラーをランダムエラーに極力変換して、誤り訂正符号を使っている場合に誤り訂正能力が向上する。

例えば、送信データ１は、第１バーストと第２バーストに分割して基地局に送信される。同様に送信データ２は、第２バーストと第３バーストに分割して送信される。以下送信データ３以降も同様に二つのバーストに分割して送信される。移動局から送信された信号は、基地局で受信される。

基地局は、移動局から送信された第１バーストを受信すると、第１バーストを受信したこと制御局に通知する。この第１バーストを受けた制御局が、基地局に予告バーストを送出させる。次に、第２バーストを受信すると、移動局が送信した送信データ１がすべて基地局で受信される。基地局は、送信データ１に対して誤り訂正処理を行い、リンク回線を通じて制御局に対して送出する。制御局は前記ダイバーシチブランチの選択を行った後、リンク回線を通じて基地局に対して送信データを送り返す。

基地局は、移動局に送信する通信バーストの処理を行った後、第１通信バーストを移動局に送信する。また、基地局は、制御局から移動局に送信するデータがない場合、１バーストの半分の時間のみ信号を送信する空線バーストを移動局に送信する。この空線バーストは、１バーストの半分の時間に信号を送信していないので、空線バーストを受信する移動局は、１バーストの信号を受信する間にキャリア信号を検出できない時間が所定の時間以上ある場合、受信するデータがないと判断し、待ち受け状態で待機する。

基地局が、第１バーストを受信してから第１通信バーストを移動局に送信するまでにフレーム間ビットインタリーブのため遅延がある。そこで、本発明の基地局装置は、移動局から送信された第１バーストを受信してから第１通信バーストを送信するまでの間に予告バーストを送信する。

具体的には、複数のバーストに分散したデータをすべて受信し、誤り訂正等の一つのデータとしての処理を行い、折り返し中継を行うまでに遅延時間がある。本発明の基地局装置は、この遅延時間を積極的に利用し、通信を予告する予告バーストを送信する。そして、通信相手の信号処理回路の動作開始を促す。

移動局は、予告バーストを受信した場合、空線バーストと予告バーストを判別するに必要最低限の回路を動作する待ち受け状態からデータの送受信に必要な回路を動作する通話状態に移行する。

基地局は、予告バーストを移動局に送信した後、第１通信バースト、第２通信バースト、第３通信バースト、及び第４通信バーストと移動局が受信する受信データを含む信号を送信する。基地局から送信するデータは、移動局がデータを送信すると同様に、一つのデータを分割して複数のバーストに分散して送信する。

図６の例では、基地局は、送信するデータがない状態で送信する空線バーストに１バーストの前半部分のみキャリア信号を送信し、後半部分は信号を送信しないハーフバースト信号を用いている。

空線バースト（ハーフバースト）は、これに限らず、１バーストの後半部分のみキャリア信号を送信してもよい。図７は、送信信号の一例を示す模式図である。

図７（ａ）は、フルバースト状態で送信される信号の一例を示す図である。１バーストの時間（ここでは、１０ｍｓ）信号が送信される。図７（ｂ）は、ハーフバースト状態で送信される信号の一例を示す図である。図７（ｂ）の信号は、１バーストの前半部分を送信し、後半部分を送信しない。図７（ｂ）のハーフバースト信号を用いる場合、受信側では、前半のキャリア信号を含む部分を用いて信号復調の同期をとり、後半部分にキャリア信号が検出されるか否か判断してフルバースト信号とハーフバースト信号を区別する。

また、図７（ｃ）は、ハーフバースト状態で送信される信号の一例を示す図である。図７（ｃ）の信号は、１バーストの後半部分を送信し、前半部分を送信しない。図７（ｃ）のハーフバースト信号を用いる場合、受信側では、後半のキャリア信号を含む部分を用いて信号復調の同期をとり、前半部分にキャリア信号が検出されるか否か判断してフルバースト信号とハーフバースト信号を区別する。

このように本実施の形態の基地局装置によれば、フレーム間ビットインタリーブの処理遅延時間を積極的に利用して、情報を含む送信信号を送信する以前に、予め、通信を予告する信号を送信することにより、通話初期の信号を再生することができる。

また、本実施の形態の通信端末装置によれば、通信を予告する信号を受信した場合に、信号処理回路を動作可能とすることにより、通話初期の信号を再生することができる。

本発明にかかる無線システム及び無線通信方法は、マルチゾーンで音声グループ通信の折返し中継を行う、ＴＤＭＡ方式に適用するのに好適である。

本発明の一実施の形態に係る制御局の構成の一例を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 信号波形の例を示す図 基地局選択のシミュレーション結果を示す図 信号を送信するタイミングの一例を示す図 送信信号の一例を示す模式図 従来の無線通信の一例を示す図 制御局及び基地局の構成を示すブロック図

符号の説明

１０１ リンク回線チャネルコーデック部
１０２ ＲＳＳＩ比較部
１０８ セレクタ
１０９ 割込み回路
２０９ 最大値探索部
２１０ メモリ
２１１ 大小比較部
２１３ 予告バースト作成部
３０４ 受信検出部
３０５ 電源制御部
３０６ 信号処理部

Claims (5)

1. 複数の基地局装置と制御局装置とで構成されたマルチゾーン方式においてサイトダイバーシチをおこなう無線システムであって、
   前記基地局装置は、受信手段と、最大値検索手段とを有し、
   前記受信手段は、無線信号を受信するものであり、
   前記最大値検索手段は、少なくとも第１バーストを含む所定の期間に受信した前記無線信号の中から受信信号強度の最大値を抽出し、それをダイバーシチブランチの選択情報として出力するものであり、
   前記制御局装置は、前記ダイバーシチブランチ毎の前記選択情報を比較してその中の最大の値となった基地局装置を選択するものである、
   ことを特徴とする無線システム。
2. 請求項１記載の無線システムに使用する基地局装置。
3. 請求項１記載の無線システムに使用する制御局装置。
4. 制御局装置は、選択情報が最大の値となった基地局装置を通信経路とし、通信が終了するまでは、その通信経路を変更しないことを特徴とする請求項１記載の無線システム。
5. 複数の基地局装置と制御局装置とで構成されたマルチゾーン方式においてサイトダイバーシチをおこなう無線通信方法において、
   前記基地局装置が、無線信号を受信する第１のステップと、
   前記基地局装置が、少なくとも第１バーストを含む所定の期間に受信した前記無線信号の中から受信信号強度の最大値を抽出し、それをダイバーシチブランチの選択情報として出力する第２のステップと、
   前記制御局装置が、前記ダイバーシチブランチ毎の前記選択情報を比較してその中の最大の値となった基地局装置を選択する第３のステップと、
   を有することを特徴とする無線通信方法。

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