JP2007013542A - デジタル無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、時分割多重接続方式を利用した、デジタル無線通信システムに関するものであり、子機が親機の制御チャネルにおける妨害波の干渉を検知して回避し、親機が報知する制御情報の受信漏れを低減するデジタル無線通信システムを提供することを目的とする。
【解決手段】子機側に制御チャネル受信モニタ部１０１を設けて、制御チャネルの受信状況を監視し、制御チャネルの受信状況が悪化した場合、子機から親機に対し、制御チャネル移動要求を通知し、この制御チャネル移動要求を受信した親機が、制御チャネルの移動を実施するものであり、妨害波の干渉を回避して親機が報知する制御情報を受信できるという効果を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、時分割多重接続方式を利用した、デジタル無線通信システムに関するものである。

時分割多重接続方式を利用したデジタル無線通信システムにおいては、親機が、時分割された１つの決まったスロットを用いて制御情報を報知している。通話やデータ通信を行っていない待ち受け中の複数の子機は、その決まった１つのスロットで受信のみを行い、着信通知や、親機制御チャネルのスロット位置や、空きスロット情報などの制御情報を受信する。しかし、その制御チャネルの周波数と同一周波数帯を使用する機器が近くに存在すると、その機器が発する妨害波により、親機が報知する制御情報を子機が受信できないようなことが起こりえる。

従来のデジタル無線通信システムでは、同期している全ての子機がエラー無く制御情報を受信できるように、親機において妨害波の干渉を受けた制御チャネルを別のスロット／周波数帯へ移動させる処理を行っている。以下、具体的な動作について図５及び図６を用いて説明する。図５は従来のデジタル無線通信システムにおける親機のブロック図である。

図５に示すように従来の時分割デジタル無線通信システム親機は、子機に無線信号を送信する無線送信部５０１と、子機から無線信号を受信する無線受信部５０２と、受信した無線信号の受信レベルを測定する受信レベル測定部５０３と、ある期間の受信レベルから制御チャネルの無線環境を判断する制御チャネル無線環境判定部５０４と、制御チャネルのスロット位置や周波数（ＦＨＳＳシステムの場合ホッピングパターン：以下周波数と記載）を選択するチャネル選択部５０５と、制御チャネルや通話チャネルなどの確立／解放を制御する呼制御部５０６を有する。

親機の呼制御部５０６は電源投入後、チャネル選択部５０５により選択されたスロット位置と周波数にて制御チャネル送信を無線送信部５０１に指示し、毎フレーム同じスロットにおいて制御情報の報知を行う。従来のデジタル無線通信システムにおける無線フレーム構成図を図６に示す。時分割多重接続方式を利用したデジタルコードレス電話などにおいては、１０ミリ秒を１フレームとし、そのフレームをスロットに時分割（従来の技術では１２スロット分割）することで、複数の無線機器での同時通信を実現している。分割された１２スロットは、前半の６スロットを親機の送信スロット（子機では受信スロット）、後半の６スロットを親機の受信スロット（子機では送信スロット）と定義（逆の場合もある）し、親子機間で１対１の通話チャネルを確立する場合は、スロット２と８や、スロット４と１０など、前半のスロットと、後半のスロットをペアにして送受信を形成する。待ち受け中の場合、図６（ａ）に示すように、前半のスロット（従来の技術ではスロット０）のみを制御チャネルとして使用して、親機と同期する全ての子機がそのスロットで受信を行い、後半のスロット（スロット０とペアであるスロット６）は使用しない。

制御チャネルにて親機が報知する制御情報には、着信通知や、親機制御チャネルのスロット位置や、空きスロット情報などが含まれるが、制御情報の約９割が、親機識別ＩＤである。この親機識別ＩＤは、子機が親機と同期捕捉する、あるいは同期を継続させるために必要なものであるが、待ち受け中の子機はほとんど必要としない制御情報である。親機識別ＩＤ以外の制御情報は、１マルチフレーム内で決まったフレームでしか報知されない（従来の技術では１６フレームをマルチフレームとし、最初のフレームのみ）ようにして、待ち受け中の子機が毎フレームスロット０で受信しなくてもよい、間欠受信機能を採用しているデジタル無線子機がほとんどである。

呼制御部５０６は制御チャネルでの送信回数をカウントし、ある一定期間に一度、間欠受信している子機が受信しないフレーム（従来の技術では３２フレームに１回、マルチフレームの最後のフレーム）を利用して、スロット０において無線送信部５０１へ送信の指示を出さず、無線受信部５０２へ受信の指示を出す。無線受信部５０２経由で受信した無線信号を受信レベル測定部５０３にて受信レベルを測定する。この動作を制御チャネルスキャンという。無線環境判定部５０４にて、測定された受信レベルがしきい値を超えていれば無線干渉カウンタをカウントアップし、一定期間内における無線干渉カウンタが大きければ制御チャネルのスロット／周波数は、別の機器に無線干渉を受けていると判断し、呼制御部５０６がチャネル選択部５０５に指示して新しい制御チャネル用のスロット位置／周波数を選択させ（従来の技術ではスロット５）、無線送信部５０１に指示して新しい制御チャネルスロット位置／周波数にて制御情報の送信を開始する（図６（ｂ）参照）。子機は旧制御チャネルのスロット位置（スロット０）でしか受信を行っていないため、呼制御部５０６は旧制御チャネルのスロット位置／周波数にて、親機制御チャネルのスロット位置／周波数の制御情報を複数回報知して、子機に制御スロット受信位置を変更するように促してから、旧制御チャネルの解放を行う（図６（ｃ）参照）。

なお、干渉を検出したとき、無線端末が基地局に対してチャネル切替要求信号を送信し、送信後一定時間経過してもチャネル切替が行われず且つ干渉が継続している場合にはチャネル切替要求信号を再送し、干渉が解消した場合にはチャネル切替要求信号の送信を終了するものが知られている（特許文献１）。
特開平９−１１６４８４号公報

しかしながら、無線干渉を与えている機器が、親機が妨害波だと検知できない程度親機との距離がある場合でも、その機器が子機に近い場所にあると、子機の制御情報受信に影響を与える可能性がある。このとき子機は制御チャネル受信が困難になるだけでなく、同期はずれを起こし、さらに再同期捕捉不可能となってしまうことも起こりえる。

また、デジタル無線通信システムの一機能として、親機が全てあるいはある特定グループの子機に対し、同じ音声または画像データなどを、通話チャネルを確立することなく、制御チャネルを利用して報知することなど行われているが、この機能を実施している期間は、音質や画質などに影響するため、親機が制御チャネルで一旦送信をやめて妨害波の検知のために受信に切り替えるという手段は採りにくいものである。

本発明は上記課題を解決するもので、親機が妨害波だと検知できない機器の存在を子機が検知し、妨害波の干渉を回避できるデジタル無線通信システムを提供することを目的とするものである。

この目的を達成するために本発明のデジタル無線通信システムは、子機側に制御チャネル受信モニタ部を設けて、制御チャネルの受信状況を監視し、制御チャネルの受信状況が悪化した場合、子機から親機に対し、制御チャネル移動要求を通知し、この制御チャネル移動要求を受信した親機が、制御チャネルの移動を実施することを特徴としたものである。

この発明によれば、待ち受け中の子機が、親機では検知できない制御チャネルへの無線干渉を回避し、親機が報知する制御情報を受信できるデジタル無線通信システムを提供することができる。

本発明のデジタル無線通信システムは、親機では検知できないエリアにある機器による、子機の制御チャネル受信への無線干渉を回避することができるという利点がある。

本発明は、子機が待ち受け中に、親機が妨害波として検知できないエリアに存在する機器により、制御チャネル受信へ無線干渉を受けて親機からの制御情報を受信困難である場合にも、その妨害波の干渉を回避するという目的を、子機が妨害波を検知し、親機に制御チャネル移動要求を通知することで、親機が制御チャネルの移動を実施するという手段で実現した。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、子機側に制御チャネル受信モニタ部を設けて、制御チャネルの受信状況を監視し、制御チャネルの受信状況が悪化した場合、子機から親機に対し、制御チャネル移動要求を通知し、この制御チャネル移動要求を受信した親機が、制御チャネルの移動を実施するものであり、妨害波の干渉を回避して親機が報知する制御情報を受信できる効果を有するものである。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、子機が親機との間で一時的に通話チャネルを確立することにより、その通話チャネルを利用して子機から親機へと制御チャネル移動要求を通知するとともに、親機制御チャネルの移動先の情報を通話チャネル上で取得して、子機にて制御チャネル受信が困難な場合にも親機の制御チャネル移動に追従できるという効果を有する。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、子機が制御チャネルの裏スロットにて制御チャネル移動要求を通知する手段を設けることにより、通話チャネルとしては利用できないスロットを利用することから、無線リソースを減らすことなく、制御チャネル移動要求を親機に通知できるという効果を有する。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、子機が親機へ通知する制御チャネル移動要求の情報要素として、現在子機が受信しているスロット位置／周波数を追加して親機へ通知し、その情報をもとに親機が制御チャネル移動をするかどうかを判断できるようにすることにより、頻繁に制御チャネル移動することを避け、移動要求した子機以外の子機への無線干渉や同期はずれを低減させるという効果を有する。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、各図に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態における子機のブロック図である。図１に示すように、デジタル無線通信システム子機は、親機から無線信号を受信する無線受信部１０６と、受信した結果正しく受信できたかどうか検知する受信エラー検知部１０２と、ある期間における受信結果により、そのスロット／周波数がどのような無線環境であるかをモニタする制御チャネル受信モニタ部１０１と、どのスロット／周波数で送信あるいは受信を行うかを制御する無線通信管理部１０３と、制御チャネル受信の開始／終了、あるいは通話チャネル確立／切断を制御する呼制御部１０４と、親機に無線信号を送信する無線送信部１０５とから構成される。

まず、デジタル無線通信システム子機の制御チャネル受信動作について説明する。呼制御部１０４から無線通信管理部１０３に同期する親機の親機識別ＩＤ情報と共に同期捕捉が要求されると、無線通信管理部１０３は無線受信部１０６にオープンサーチを要求する。無線受信部１０６はオープンサーチ動作によって受信した親機識別ＩＤ情報を無線通信管理部１０３に通知し、これが親機のものと異なる場合は、無線通信管理部１０３は無線受信部１０６にオープンサーチの継続を通知する。

受信した親機識別ＩＤ情報が親機のものと一致する場合は、無線通信管理部１０３は無線受信部１０６に同期維持を通知し、無線受信部１０６はそのスロット位置での受信を継続する。その後呼制御部１０４の指示に従い、無線受信部１０６は毎フレームそのスロット位置で受信、あるいは子機の消費電流抑制のためＮマルチフレーム（例：６４フレーム）ごとにそのスロット位置にて受信を行う。

次に、デジタル無線通信システム子機が親機へ制御チャネル移動要求を通知する動作について説明する。無線受信部１０６にて受信された無線信号は、受信エラー検知部１０２にて正常受信であるか、それとも受信エラーであるかを判定される。受信エラーと判定されるのは、同期信号を検出できなかった場合の同期エラーと、制御フィールドのＣＲＣエラーとの２つの他に、ＣＲＣをエラーなく受信した制御情報が親機識別ＩＤ情報であり、かつ、別親機識別ＩＤであった場合のＩＤチェックエラーも含まれる。制御チャネル受信モニタ部１０１において、一定期間内のエラー数をカウントし、エラー数がしきい値以上になると、制御チャネルが無線干渉を受けていると判断する。制御チャネルが無線干渉を受けていると判断されると、呼制御部１０４から無線通信管理部１０３に指示し、無線送信部１０５を介して親機へ制御チャネル移動要求を送信する。

制御チャネル移動要求を受信した親機は、今までと別のスロット位置／周波数にて新しい送信制御チャネルを確立し、旧制御チャネル上で、新規送信制御チャネルのスロット位置／周波数情報を複数回報知することによって子機に制御スロット受信位置を変更するように促してから、旧制御チャネルの解放を行う。これらの動作により、親機制御チャネルへの無線干渉を子機側でも検知して親機へ制御チャネル移動を促すことが可能となり、子機における制御情報の受信漏れを低減させることができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図１及び図２及び図３に基づいて説明する。

実施の形態２は、実施の形態１における制御チャネル移動要求の通知を通話チャネルで行う動作である。図２は、本発明の実施の形態２における無線フレーム構成図、図３は、本発明の実施の形態における親機のブロック図である。図３に示すように、デジタル無線通信システム親機は、子機から無線信号を受信する無線受信部３０６と、子機からの無線信号の内容を解析するメッセージ解析部３０２と、制御チャネルにおいて送信するスロット／周波数を選択するチャネル選択部３０１と、どのスロット／周波数で送信あるいは受信を行うかを制御する無線通信管理部３０３と、状態とイベントに従って、制御チャネル送信の開始／終了、あるいは通話チャネル確立／切断を制御する呼制御部３０４と、無線信号を子機に送信する無線送信部３０５とから構成される。

実施の形態１同様に、制御チャネルが無線干渉を受けていると判断されると、呼制御部１０４から無線通信管理部１０３に指示し、無線送信部１０５と無線受信部１０６を介して親機との間に通話チャネルを確立する（図２参照）。通話チャネルが確立されると、呼制御部１０４は無線通信管理部１０３に指示し、無線送信部１０５を介して通話チャネル上で親機に制御チャネル移動要求を送信する。デジタル無線通信システム親機は、通話チャネル上で無線受信部３０６と無線通信管理部３０３を介して受信した無線信号を、メッセージ解析部３０２において解析する。その子機からの無線信号がメッセージ解析部３０２にて制御チャネル移動要求であると判定されると、チャネル選択部３０１は新しい制御チャネルのスロット／周波数を選択する。

呼制御部３０４は、指定されたスロット／周波数にて新しい制御チャネルの確立を行うとともに、通話チャネル上にて制御チャネル移動確認を無線通信管理部３０３と無線送信部３０５を介して子機に通知する。この制御チャネル移動確認の情報要素として新しい制御チャネルのスロット位置／周波数情報を子機に通知する。子機側にて無線受信部１０６と無線通信管理部１０３を介して親機より制御チャネル移動確認を受信すると、呼制御部１０４は、無線通信管理部１０３に指示し、制御チャネル移動確認の情報要素として通知された、新しい制御チャネルのスロット／周波数にて無線受信部１０６を介して受信を開始する。それとともに旧制御チャネルのスロット／周波数での受信を停止する。

これらの動作により、子機が制御チャネル移動要求を親機に通知した後、制御チャネルの移動先情報を通話チャネル上で入手可能であることから、制御チャネル受信が困難である場合でも制御チャネル移動に追従可能である。

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図１及び図３及び図４に基づいて説明する。

図４は本発明の実施の形態３における無線フレーム構成図である。

実施の形態３は、実施の形態１における制御チャネル移動要求の通知を制御チャネルの裏スロット（ペアとなるスロット。実施の形態ではスロット６）にて行う動作である。

親機はスロット０にて制御情報を子機に報知しながら、呼制御部３０４から無線通信管理部３０３に指示し、無線受信部３０６を介してその裏スロットであるスロット６にて毎フレーム受信を行う（図４（ａ）参照）。ここで無線通信管理部３０３が指定するスロット６の受信周波数は、スロット０で使用している周波数と同じにする方法もあるが、異なる周波数とすることが望ましい。

実施の形態１同様に、制御チャネルが無線干渉を受けていると判断されると、呼制御部１０４から無線通信管理部１０３に指示し、無線送信部１０５と無線受信部１０６を介してスロット６にて制御チャネル移動要求を送信する（図４（ｂ）参照）。子機はこのとき、この制御チャネル移動要求に子機識別ＩＤ、親機識別ＩＤを付加して親機へ送信する。親機は、スロット６にて無線受信部３０６と無線通信管理部３０３を介して受信した無線信号を、メッセージ解析部３０２において解析する。その子機からの無線信号がメッセージ解析部３０２にて制御チャネル移動要求であると判定されると、子機識別ＩＤと親機識別ＩＤをチェックし、親機に登録された子機で無い場合や、別親機識別ＩＤである場合は、その制御チャネル移動要求を無視する。ＩＤチェックにて自身宛の制御チャネル移動要求であると判定されると、チャネル選択部３０１は新しい制御チャネルのスロット／周波数を選択し、呼制御部３０４は、指定されたスロット／周波数にて新しい制御チャネルの確立を行う。旧制御チャネル上で、新規送信制御チャネルのスロット位置／周波数情報を複数回報知することによって子機に制御スロット受信位置を変更するように促してから、旧制御チャネルの解放を行う。

これらの動作により、通話チャネルとしては利用できないスロットを利用することから、無線リソースを減らすことなく、制御チャネル移動要求を親機に通知可能になる。

（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図１及び図３に基づいて説明する。

実施の形態４は、実施の形態２における制御チャネル移動要求に情報を追加し、親機にてその追加情報に基づいて制御チャネル移動の実施を判断する動作である。

実施の形態２同様に、制御チャネルが無線干渉を受けていると判断されると、呼制御部１０４から無線通信管理部１０３に指示し、無線送信部１０５と無線受信部１０６を介して親機との間に通話チャネルを確立する。通話チャネルが確立されると、呼制御部１０４は無線通信管理部１０３に指示し、無線送信部１０５を介して通話チャネル上で親機に制御チャネル移動要求を送信する。このとき、制御チャネル移動要求メッセージの情報要素として、子機が受信している制御チャネルのスロット位置／周波数を付加する。親機は、通話チャネル上で無線受信部３０６と無線通信管理部３０３を介して受信した無線信号を、メッセージ解析部３０２において解析する。その子機からの無線信号がメッセージ解析部３０２にて制御チャネル移動要求であると判定されると、そのメッセージに付加されてきたスロット位置／周波数と、現在親機が報知している制御チャネルのスロット位置／周波数が一致しているかチェックを行う。

制御チャネルのスロット位置／周波数のチェックの結果、一致していない場合、親機が報知している制御チャネルが無線干渉を受けているのではなく、子機が誤ったスロット位置／周波数で受信していることによる、子機側での制御チャネル受信状況悪化であると認識できるため、制御チャネル移動処理は行わず、通話チャネル上にて制御チャネル移動確認を無線通信管理部３０３と無線送信部３０５を介して子機に通知する。この制御チャネル移動確認の情報要素として新しい制御チャネルのスロット位置／周波数情報を子機に通知する。

制御チャネルのスロット位置／周波数のチェックの結果、一致した場合は、実施の形態２同様に、チャネル選択部３０１は新しい制御チャネルのスロット／周波数の選択を行い、呼制御部３０４は、指定されたスロット／周波数にて新しい制御チャネルの確立を行うとともに、通話チャネル上にて制御チャネル移動確認を無線通信管理部３０３と無線送信部３０５を介して子機に通知される。この制御チャネル移動確認の情報要素として新しい制御チャネルのスロット位置／周波数情報を子機に通知する。

子機側にて無線受信部１０６と無線通信管理部１０３を介して親機より制御チャネル移動確認を受信すると、呼制御部１０４は、無線通信管理部に指示し、制御チャネル移動確認の情報要素として通知された、制御チャネルのスロット／周波数にて無線受信部１０６から受信を開始する。それとともにそれまで制御チャネルとして毎フレーム受信を行っていたスロット／周波数での受信を停止する。これらの動作により、親機が報知している制御チャネルのスロット位置／周波数に無線干渉が発生して、親機に同期する全ての子機が一斉に制御チャネル移動要求を行ってきた場合でも、その全てに対応して次々に制御チャネル移動することを避けることができ、頻繁に制御チャネル移動することによる、余計な無線干渉や同期はずれを低減させることが可能である。

以上の説明においては、制御チャネルまたは通信チャネルが固定周波数である時分割多重方式について述べたが、本発明はこれに限るものではなく、周波数をホッピングパターンとみなすことにより、周波数ホッピングを行う時分割多重方式無線通信システムへも応用される。

本発明のデジタル無線通信システムは、システム内のすべての子機が制御チャネルへの無線干渉を検知、つまり、無線システム全エリアにおける制御チャネルへの無線干渉を検知して、制御チャネルを無線干渉のない状態に維持できるため、全ての待ち受け中の子機が安定して動作することができるという点において、有効な手段である。

本発明の実施の形態における子機のブロック図 本発明の実施の形態２における無線フレーム構成図 本発明の実施の形態における親機のブロック図 本発明の実施の形態３における無線フレーム構成図 従来のデジタル無線通信システムにおける親機のブロック図 従来のデジタル無線通信システムにおける無線フレーム構成図

符号の説明

１０１ 制御チャネル受信モニタ部
１０２ 受信エラー検知部
１０３ 無線通信管理部
１０４ 呼制御部
１０５ 無線送信部
１０６ 無線受信部

Claims (6)

1. 子機側に制御チャネル受信モニタ部を設けて、制御チャネルの受信状況を監視し、制御チャネルの受信状況が悪化した場合、子機から親機に対し、制御チャネル移動要求を通知し、この制御チャネル移動要求を受信した親機が、制御チャネルの移動を実施するものであり、妨害波の干渉を回避して親機が報知する制御情報を受信できることを特徴とするデジタル無線通信システム。
2. 子機が親機との間で一時的に通話チャネルを確立することにより、その通話チャネルを利用して子機から親機へと制御チャネル移動要求を通知するとともに、親機制御チャネルの移動先の情報を通話チャネル上で取得して、子機にて制御チャネル受信が困難な場合にも親機の制御チャネル移動に追従可能であることを特徴とする請求項１記載のデジタル無線通信システム。
3. 子機が制御チャネルの裏スロットにて制御チャネル移動要求を通知する手段を設けることにより、通話チャネルとしては利用できないスロットを利用することから、無線リソースを減らすことなく、制御チャネル移動要求を親機に通知できることを特徴とする請求項１記載のデジタル無線通信システム。
4. 子機が親機へ通知する制御チャネル移動要求の情報要素として、現在子機が受信しているスロット位置／周波数を追加して親機へ通知し、その情報をもとに親機が制御チャネル移動をするかどうかを判断できるようにすることにより、無駄な制御チャネル移動を極力抑えることを特徴とする請求項２記載のデジタル無線通信システム。
5. 子機と親機がスロット時分割通信を行なうデジタル無線通信システムであって、
   子機側に制御チャネル受信モニタ部を設けて、
   子機は制御チャネルの受信状況を監視し、制御チャネルの受信状況が悪化した場合は子機が親機との間で一時的に通話チャネルを確立し、
   子機は該通話チャネルを利用して親機へ制御チャネル移動要求を通知し、
   親機は該制御チャネル移動要求に従って制御チャネルの移動を実施する
   ことを特徴とするデジタル無線通信システム。
6. 親機は移動先の制御チャネルを示す情報を通話チャネル上で子機に送信することを特徴とする請求項５記載のデジタル無線通信システム。

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