JP2008199553A - 無線通信端末の緊急時の送信制御方式 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は無線通信端末の緊急時の送信制御方式に関し，圏外環境における緊急連絡先への発信が，通常の送受信制御手順を踏まず送信動作のみ行うことで緊急連絡時の発信動作を可能にすることを目的とする。
【解決手段】送信電力増幅器を駆動する電源と共に前記電源を入力して高い電圧を発生する昇圧部と，送信電力増幅器に対して昇圧部の出力を供給するか，通常の電源を供給するかの切替えを行うスイッチを設け，制御部は，受信レベルが予め設定された閾値より低いため圏外と判定された状態で通信先へ発信すると，スイッチを切替える切替制御部を備え，スイッチの切替えにより送信電力増幅器から発生する送信電力を大きくし，受信状態に関係なく送信するよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は，通信圏外条件下での緊急連絡を行うことができる無線通信端末の緊急時の送信制御方式に関する。

近年の携帯電話機等の無線通信端末の技術によれば，基地局からの信号を無線通信端末で受信して，受信レベルに対応した送信電力を出力するよう制御される。一方，基地局からの信号を受信できない状況（圏外環境）では，無線通信端末から信号を送信することができない。

また，全地球測位システム（Global Positioning System:ＧＰＳ）を搭載した無線通信端末も普及している。

図８は従来のＧＰＳを搭載した携帯電話機の構成を示し，主に送受信部と送受信信号の処理と送受信部の制御を行う制御部を示す。図中，５０は通話を行うためのアンテナ，５１は無線信号の送・受信の切替えを行う共用器，５２は受信ユニット，５３は送信ユニット，５４は電力増幅器，５５は電源，５６はＧＰＳアンテナ，５７はＧＰＳ受信ユニット，６０は送受信信号の処理と受信ユニット５２，送信ユニット５３，電力増幅器５４の制御を行う制御部である。

無線送信で使用する電力増幅器５４に印加する電源５５は，携帯電話機の電池電圧または，電池電圧を１次電源とした降圧式ＤＣ−ＤＣコンバータを使用するのが一般である。

このような携帯電話機等の無線通信端末を使用して，警察や消防等ヘ連絡したい事態や，山や海等での遭難の発生時には，所定の通信先への連絡手段として無線通信端末を使用することが最も有効な手段である。そのような場合，所定の通信先への電話番号により発信を行うと近くの基地局（図示省略）と通信を行い，受信した信号レベルに対応して送信ユニット５３から出力される高周波信号（ＲＦ）の出力を制御し，その出力を受けて電力増幅器５４において電力増幅を行う。通信先と接続された場合は，ＧＰＳアンテナ５６を介したＧＰＳ受信ユニット５７の処理により現在位置を取得して，通信先に位置情報を通知することにより携帯電話機等の無線通信端末の所有者の現在位置に近い機関（警察署，消防署，海上保安庁等やそれらの出張所等）に対して出動するよう指示することで，無線通信端末の保持者のいる場所に緊急事態に対応する車両等が行くことが可能になる。なお，通信可能な距離を左右する無線通信端末の送信電力は，送信ユニット５３及び電力増幅器５４により決定され，これらの回路は電源５５の電圧によって出力が制限される。

ところが，無線通信端末から発信を行っても圏外ということで基地局との通信ができない場合，緊急事態になっていることを自分の現在位置の情報を含めて通知することができないという問題がある。

移動体通信装置の送信電力を制御する技術が提案されており（特許文献１参照），図９に提案された従来の技術の構成を示す。図９はコードレス電話機の高周波回路のブロック図であり，局線に接続された親機と無線回線を通じて接続される子機側の構成である。音声またはデータ通信の送信電波は，アンテナ６１で捕らえられ，アンテナ共用器６２を経て，帯域フィルタ６３で帯域外妨害波を除去され，低雑音アンプ６４を経て，第１ミキサ６５で電圧制御発振器６６の発振周波数と合成され第１中間周波数に変換される。第１中間周波数に変換された高周波数信号は帯域通過フィルタ６９で帯域外妨害波が除去され，第２ミキサ７０で温度補償水晶発振器６８の発振周波数と合成され，周波数が落とされ第２中間周波数に変換され，帯域通過フィルタ６９を経て中間周波アンプ７２で必要なレベルまで増幅され，検波器７３で復調信号ＲＸが再生されて後段に送られる。一方，音声信号で変調された前段からの変調信号ＴＸは，位相同期ループ式シンセサイザ（ＤＰＬＬ）６７により所定通話チャンネルの周波数で発信するように制御された送信用電圧制御発振器（ＴＸＶＣＯ）７４の発信周波数を変調し，自動利得制御パワーアンプ（ＡＧＣＰＡ）７６で送信電力を増幅した後，アンテナ共用器（ＤＰＸ）６２を経て，アンテナ６１から電波として放射される。ここで，中間周波アンプ７２からＲＳＳＩ信号（受信信号強度表示信号）を抽出し，この信号を自動利得制御パワーアンプ７６の制御端子に直接接続し，ＲＳＳＩの電圧が高い時は自動利得制御パワーアンプ７６の利得を減少させ，低い時は利得を増加させる。
特開２０００−２２４１０５号公報

上記したように，無線通信端末からの送信信号が基地局に届かない等による圏外では，電力増幅器に印加する電源電圧は，電池電圧以上で使用することが出来ず，通常の送信レベル以上の送信はできず，また受信が規定レベル以下になると，圏外となり通信不能となる。上記の特許文献１の技術は，単に受信信号レベルにより自動利得制御を行うものであり，圏外となった場合における通信状態を可能にするものではない。

このように従来の技術によれば，例えば，山岳地帯や海上等の圏外の状況下において，遭難等で緊急連絡を行って救助が必要となった場合，警察，救急等の緊急連絡が即座に行えないという問題があった。

本発明は緊急事態が発生した時に圏外環境において所定の連絡先への発信が，通常の送受信制御手順を踏まず，送信動作のみ行うことで，緊急連絡時の発信動作を可能にする無線通信端末の緊急時の送信制御方式を提供することを目的とする。

図１は本発明の第１の原理構成を示す。図中，１は無線通信端末の受信ユニット２０，送信ユニット２１，送信電力増幅器２４等の制御を行うと共に送信信号，受信信号の処理を行う制御部，１０は閾値判定部，１１は圏外フラグ保持部，１２は緊急発信フラグ保持部，１３は切換制御部，1 ３０は電源切換手段，２０〜２４は無線通信端末の送受信機構であり，２０は受信ユニット，２１は送信ユニット，２２は無線通信端末の各部の電源として供給されると共に送信電力増幅器２４に対してスイッチ２５ａ，２５ｂを介して供給される電源，２３は電源２２を入力してＤＣ−ＤＣ変換により電源２２より高い電圧を発する昇圧部，２４は送信電力増幅器，２５ａ，２５ｂは送信電力増幅器２４へ供給する電源を切替えるスイッチである。なお，図１では音声の入出力（マイク・スピーカ），信号処理回路，表示，各種キー等の各手段については図示省略されている。また，無線通信端末の種類によっては現在位置を検出するＧＰＳ機能を備えている。

通常は無線通信端末の送信信号は，制御部１から送信ユニット２１を介して送信電力増幅器２４に供給されて電力増幅が行われる。送信電力増幅器２４は電池である電源２２からスイッチ２５ｂ，２５ａを介して供給される電源電圧により駆動されるが，受信ユニット２０で受信レベルを検出すると，閾値判定部１０で予め設定された閾値を越えているか判定し，越えている場合は通常の通信動作を実行する。ところが，閾値を越えないと判定されると圏外フラグ保持部１１のフラグをセットする（圏外状態を表す）。更に，この無線通信端末の利用者が緊急事態であることを認識して所定の通信先（警察や消防等）へ発信すると，通信先への発信を検出した信号により緊急発信フラグ保持部１２のフラグがセットされる。圏外フラグ保持部１１と緊急発信フラグ保持部１２が両方セットされると，切替制御部１３でこの状態を検出し，電源切替手段１３０が駆動される。これによりスイッチ２５ａと２５ｂが切替えられ，電源２２からの電圧がスイッチ２５ａの切替えにより昇圧部２３に供給され，昇圧部２３から電源２２より高い電圧が発生して，スイッチ２５ｂの切替えにより昇圧部２３からの出力が送信電力増幅器２４に供給される。

これにより送信電力増幅器２４から通常の電源２２により駆動される時よりも強い電力の送信信号が発生して送信され，近くの無線基地局からの電波を受信できない距離に位置していても，通常の電源２２により駆動される場合よりも大きな電力の電波を発生して遠い場所まで電波を飛ばすことが可能となり，遠方の基地局に対して緊急事態を送信できる確率を上げることができる。基地局で緊急事態の信号を受信すると，警察や消防等の連絡先と通信することができ，救援のための活動が開始される。

なお，上記の送信ユニット２１から送信される緊急連絡の内容として，ＧＰＳ機構を備えている場合にはＧＰＳ機構により取得した位置情報も通知される。

上記の電源切替手段１３０により電源を昇圧部２３の出力側に切替えて実行される送信動作は，連続的に行うと電源２２の電池容量が無駄に減ってしまうので，一定の時間間隔で送信動作を間欠的に行うよう制御することができる。これにより，基地局への情報伝達ができる可能性を高めると共に電源の消耗を低減して長時間の動作が可能にする。

図２は本発明の第２の原理構成を示す。図中，１，１０〜１２，２０〜２５は上記図１の同じ符号の各部と同じであり説明を省略する。第２の原理構成の特徴とする部分は，切替制御部１３の中に電源切替手段１３０の他に，通信チャンネルとして，通常の運用チャンネル（各移動通信会社に割り当てられた通信用チャンネル）で使用しないチャンネル（ガードバンド帯と呼ばれる周波数帯）を緊急用で使用する緊急用周波数（チャンネル）に切替える機能を備える周波数切替手段，１３２は緊急信号を発生する緊急信号発生手段である。

図２の動作は，上記図１と同様に圏外フラグ保持部１１と緊急発信フラグ保持部１２が両方セットされると，切替制御部１３でこの状態を検出し，電源切替手段１３０が駆動されて，スイッチ２５ａと２５ｂが切替えられ，電源２２からの電圧がスイッチ２５ａ，２５ｂを切替えて，送信電力増幅器２４に対して昇圧部２３からの出力が供給されて，送信電波を増大させる。この時，制御部１の周波数切替手段１３１により緊急用周波数が指定され，送信される内容として緊急信号発生手段１３２に設定された緊急信号が送信される。緊急信号としては，自局番号＋緊急状態（緊急状態の内容を表す情報）が含まれ，ＧＰＳによる位置情報が取得できる場合（ＧＰＳ内蔵の無線通信端末）はその情報を含むことができる。この送信信号は，基地局（図示省略）において緊急用周波数で受信すると，緊急連絡であることを識別して，運用チャンネルと区別して，受信動作のみ行うことになり，緊急用情報を受信できた場合は，警察，消防等の緊急受付を行う機関にその情報を通報することができる。

本発明により，無線通信端末の圏外環境下において緊急連絡が必要になった場合にも直ちに電源のレベルよりも高い電源に切替えることで強い電波を発生して，基地局に必要な情報を送信できる可能性を高めることができる。

図３は実施例のハードウェア構成図である。図中，１はＣＰＵを含むプログラムにより制御を行う制御部，１０ａは圏外フラグ（図１の圏外フラグ保持部１１に対応），１０ｂは緊急発信フラグ（図１の緊急発信フラグ保持部１２に対応），１０ｃは緊急情報の格納部，１０ｄは電源の切替えを行う切替制御部，２０〜２４，２５ａ，２５ｂは上記図１の同じ符号の各部と同じであり，２０は受信ユニット，２１は送信ユニット，２２は電源，２３は電源２２により駆動され電源２２より高い電圧を発生するＤＣ−ＤＣ変換回路等で構成される昇圧部，２４は送信電力増幅器，２５ａ，２５ｂはスイッチ，２６は共用器，２７はアンテナ，２８はＧＰＳアンテナ，２９はＧＰＳ受信ユニットである。なお，この図３には上記図１と同様に無線通信端末が備えるスピーカ，マイク，音声処理回路，各種のキー等は図示省略されている。

図４は実施例１の処理フローを示し，上記図１に示す本発明の第１の原理構成に対応する処理を行う。図４のＡ．は無線通信端末の処理フローであり，図３の切替制御部１０ｄにおいて実行され，Ｂ．は基地局側における処理フローである。

図４のＡ．で，制御が開始されると，基地局からの受信レベルを検出して閾値と比較することにより現在位置が圏外か否かの判定を行う（図４のＳ１）。この時の判定に使用する受信レベルは受信信号強度表示信号（ＲＳＳＩ信号）を所定の閾値と比較することにより判別され，閾値を越えていて圏内とされた場合は通常で動作（無線通信端末により発信して通話をする等）を行う（図４のＳ６）。その場合，送信ユニット２１からの送信信号は電源２２からの電圧により駆動される送信電力増幅器２４の出力が共用器２６を通ってアンテナ２７に供給されて送信される。

ステップＳ１において圏外であると判別されると，圏外フラグを保持（セット）し（図４のＳ２），次に警察や消防等の所定の通信先への発信があるか判別する（同Ｓ３）。所定の通信先への発信は警察や消防等への特番による発信を識別するもので，所定の通信先への発信がないと上記のステップＳ６の動作に移行し，所定の通信先への発信があると，緊急発信フラグをセットする（図４のＳ４）。次に圏外フラグ１０ａ及び緊急発信フラグ１０ｂがセットされているか判別する（図４のＳ５）。この時，圏外フラグ１０ａ及び緊急発信フラグ１０ｂが何れもセットされない場合，及び何れか一方だけがセットされている場合は通常の動作（電源の切替えを行わない）に移行し（図４のＳ６），両方のフラグがセットされている場合は，電源切替制御を実行する（同Ｓ７）。

これにより，図３のスイッチ２５ａと２５ｂの状態が切替えられ，電源２２の電圧がスイッチ２５ａを介して昇圧部２３に供給され，昇圧された電源電圧がスイッチ２５ｂを介して送信電力増幅器２４に供給される。

なお，送信電力増幅器２４は通常は電源２２を電力増幅用のバイポーラトランジスタのコレクタかベースに供給することで動作し，スイッチ２５ａ，２５ｂにより電源を切替えると昇圧部２３からの昇圧した電圧をコレクタまたはベースに供給することにより送信電力増幅器２４の電流（コレクタ）または制御端子（ゲート）の電圧を制御することにより送信電力増幅器２４の動作クラスを変えて，送信電力を通常の電源の場合より大きい状態で送信させる。なお，送信電力増幅器２４を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を使用して構成した場合にはソースまたはゲートに電源が供給されて同様の原理で送信電力を通常の電源の場合より大きい状態で送信させることができる。

送信電力増幅器２４に昇圧部の出力を供給して送信電力のレベルを上げた後，圏外を判別するための閾値を下げて（図４のＳ８），周囲の基地局からの信号を受信できたか判別する（同Ｓ９）。ここで，受信できたと判別されると，緊急連絡先との通信を確立し（図４のＳ１０），受信できなかった場合は，送信動作を一定間隔で繰り返し（図４のＳ１１），山や海等における遭難の場合は，この状態で救助を待つことになる。

一方，基地局側では図４のＢ．に示すように，基地局において無線通信端末と送受信が可能かを判別する（図４のＳ２０）。送受信ができると通常の通信接続（緊急発信の場合は緊急連絡先への接続）が行われ（同Ｓ２２），送受信ができないが受信だけ可能である場合は，緊急連絡（通報）であるかを連絡先の番号を識別することにより判別し（同Ｓ２１），受信ができない場合や，受信できても緊急連絡でない場合はそのまま終了し，緊急連絡である場合は受信した通信レベルから送信者（発信した無線通信端末）との距離（位置情報）を算出する（同Ｓ２３）。次に算出した距離情報を緊急連絡先（警察，消防，遭難救助機関等）へ送信する（図４のＳ２４）。この後，基地局から距離情報を受け取った緊急連絡先において，距離情報を元に発信源の探索を所定時間実行する。

本発明の第２の原理構成を実施するハードウェアは上記図３に示す構成と同様であるが，図５に実施例２の処理フローを示し，図５のＡ．は無線通信端末の処理フロー，Ｂ．は基地局の処理フローである。但し，図５には上記図４のＡ．及びＢ．に示す処理フローと相違する部分を中心に示し，その他の処理は図４と同様であり，図示省略されている。

図５のＡ．に示す無線通信端末による処理では，上記図４のＳ５と同様に圏外フラグと緊急発信フラグがセットされたことが判別されると，電源切替制御が行われる（図５のＳ７０）が，この処理に続いて，送信のための周波数を通常の運用チャンネルではないガードバンド帯の緊急用周波数（チャンネル）に設定し（図５のＳ７１），更に，緊急発信により送信する緊急用情報として「自局番号＋緊急状態」（ＧＰＳ機能を備える場合は，位置情報が付加される）を送信情報の先頭に設定し（同Ｓ７２），送信する。その後，図４のステップＳ８以下の処理に移行する。

図５のＡ．に示す無線通信端末の処理フローに対応して，基地局では処理フローの一部が図５のＢ．に示され，無線通信端末からの通信を運用チャンネル（通信用に割当てられたチャンネル）により送受信できたかを判別する（図５のＳ２０）。送受信できた場合は，上記図４のステップＳ２２と同様に通常の通信処理が行われ，受信できない場合は，緊急用周波数（ガード帯域）により受信できたかを判別し（同Ｓ２０１），受信できた場合はその受信信号から緊急用情報を検出する（同Ｓ２０２）。次に，緊急用情報に位置情報が含まれているか判別し（図５のＳ２０３），含まれている場合は，所定の通信先へ位置情報を含む緊急用情報を送信し（同Ｓ２０４），含まれていないと，上記図４のＢ．のＳ２３，Ｓ２４の送信レベルから送信者との距離を算出して，通信先へ送信する処理に移行する。

図６，図７は無線通信端末，基地局及び所定の通信先との接続の例を示し，図６は送信レベルを上げて基地局に送信信号が伝達された場合，図７は間欠的に送信した時に送信信号が基地局に伝達された場合である。図中，８０は携帯電話機等の無線通信端末，８１は基地局，８２は通信先（１１０番の警察署や１１９番の消防署等のセンタ等）である。

図６の場合，無線通信端末８０において緊急事態が発生した時，上記図４（図５も含む）の処理フローにより，圏外の状態であって，通信先８２を宛先として発信して通信ができないと，電源を昇圧部の出力側に切替えることにより送信レベルを上げて送信が行われる。送信レベルを上げて送信した時，近在の基地局８１に送信信号が伝達されると，通信先８２に接続されて，通信先８２の担当者と無線通信端末８０の利用者との間で通話が行われることにより，状況を伝えることが可能となる。この状況は，上記図４のＡ．に示す無線通信端末におけるステップＳ９，Ｓ１１の処理に対応し，基地局におけるステップＳ２１，Ｓ２２の処理に対応する。

図７の場合，無線通信端末８０において緊急事態が発生した時，上記図４の処理フローにより，圏外の状態であって，通信先８２を宛先として発信して通信ができないと，電源を昇圧部の出力側に切替えて送信レベルを上げて送信しても，基地局との間で通信（送受信）ができない場合であり（図４のＳ９，Ｓ１０），この場合は無線通信端末８０から基地局８１に対して一定間隔で間欠的に送信が実行される。基地局８１では上記図５のＢ．に示すように送信距離（位置情報）を算出して（図５のＳ２３），通信先８２に送信する処理（同Ｓ２４）を実行し，距離情報を元に発信源を捜索する。

（付記１） 無線通信端末の緊急時の送信制御方式において，
送信電力増幅器を駆動する電源と共に前記電源を入力して高い電圧を発生する昇圧部と，前記送信電力増幅器に対して前記昇圧部の出力を供給するか，通常の電源を供給するかの切替えを行うスイッチを設け，無線通信端末の送受信の制御部は，受信レベルが予め設定された閾値より低く圏外と判定された状態で前記通信先への発信時に，前記スイッチを切替える切替制御部を備え，前記スイッチの切替えにより前記送信電力増幅器から発生する送信電力を大きくし，受信状態に関係なく送信することを特徴とする無線通信端末の緊急時の送信制御方式。

（付記２） 付記１において，前記制御部は，は受信レベルを検出して圏外であることを検出するとセットされる圏外フラグ保持部と，前記通信先への発信を検出するとセットされる緊急発信フラグ保持部を備え，前記圏外フラグ保持部と緊急発信フラグ保持部がセットされると，前記スイッチの切替えを行う切替制御部を備えることを特徴とする無線通信端末の緊急時の送信制御方式。

（付記３） 付記１または２の何れかにおいて，前記制御部は，前記通信先との通信ができないと，前記送信電力を大きくした送信動作を，一定間隔をおいて繰り返し行うことを特徴とする無線通信端末の緊急時の送信制御方式。

（付記４） 付記１乃至３の何れかにおいて，前記スイッチを切替えて前記送信電力増幅器から発生する送信電力を大きくした時，前記受信レベルが圏外であるかの判定の基準となる閾値のレベルを下げることを特徴とする無線通信装置の緊急時の送信制御方式。

（付記５） 付記１乃至４の何れかにおいて，前記制御部の切替制御部は，前記通信先への発信を行う時，通信用に割当てられていないガード帯の周波数を指定して基地局へ送信するよう制御することを特徴とする無線通信端末の緊急時の送信制御方式。

（付記６） 付記１乃至５の何れかにおいて，前記スイッチの切替えにより，前記送信電力増幅器の電流または電圧制御端子の電圧を増大することで，送信電力増幅器の動作クラスを変えて送信電力を通常時より大きい状態で送信することを特徴とする無線通信端末の緊急時の送信制御方式。

本発明の第１の原理構成を示す図である。 本発明の第２の原理構成を示す図である。 実施例の構成を示す図である。 実施例１における処理フローを示す図である。 実施例２における処理フローを示す図である。 送信レベルを上げて基地局に送信信号が伝達された場合の説明図である。 間欠的に送信した時に送信信号が基地局に伝達された場合の説明図である。 従来のＧＰＳを搭載した携帯電話機の構成を示す図である。 提案された従来技術の構成を示す図である。

符号の説明

１ 制御部
１０ 閾値判定部
１１ 圏外フラグ保持部
１２ 緊急発信フラグ保持部
１３ 切替制御部
１３０ 電源切替手段
２０ 受信ユニット
２１ 送信ユニット
２２ 電源
２３ 昇圧部
２４ 送信電力増幅器
２５ａ，２５ｂ スイッチ

Claims (4)

1. 無線通信端末の緊急時の送信制御方式において，
   送信電力増幅器を駆動する電源と共に前記電源を入力して高い電圧を発生する昇圧部と，前記送信電力増幅器に対して前記昇圧部の出力を供給するか，通常の電源を供給するかの切替えを行うスイッチを設け，
   無線通信端末の送受信の制御部は，受信レベルが予め設定された閾値より低く圏外と判定された状態で前記通信先への発信時に，前記スイッチを切替える切替制御部を備え，
   前記スイッチの切替えにより前記送信電力増幅器から発生する送信電力を大きくし，受信状態に関係なく送信することを特徴とする無線通信端末の緊急時の送信制御方式。
2. 請求項１において，
   前記制御部は，前記通信先との通信が確立していないと，前記送信電力を大きくした送信動作を，一定間隔をおいて繰り返し行うことを特徴とする無線通信端末の緊急時の送信制御方式。
3. 請求項１または２の何れかにおいて，
   前記スイッチを切替えて前記送信電力増幅器から発生する送信電力を大きくした時，前記受信レベルが圏外であるかの判定の基準となる閾値のレベルを下げることを特徴とする無線通信端末の緊急時の送信制御方式。
4. 請求項１乃至３の何れかにおいて，
   前記制御部の切替制御部は，前記通信先への発信を行う時，通信用に割当てられていないガード帯の周波数を指定して基地局へ送信するよう制御することを特徴とする無線通信端末の緊急時の送信制御方式。

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