JP2008211344A

JP2008211344A - 無線通信システムおよびそれに用いられる無線中継装置

Info

Publication number: JP2008211344A
Application number: JP2007044107A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tanaka; 英夫田中; Takayuki Arai; 隆之新居; Masanori Kurita; 昌典栗田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2027-02-23
Also published as: JP4899924B2

Abstract

【課題】無線中継装置（パケット対応レピータ）を備えるＰＨＳにおいて、特定の端末局が多くのスロットを占有してしまうことを防止しつつ、通信速度を向上する。
【解決手段】端末局Ａ、基地局Ｂおよび無線中継装置Ｃは変調のためのソフトウェアを適宜ダウンロードするなどして複数の変調方式に対応可能で、スロット毎などで切換え可能となっている。通信中に、無線中継装置Ｃは、端末局Ａまたは基地局Ｂの一方からの変調切換え要求（指示）を受信すると、他方へ再送信するとともに、自機も該当端末のスロットは、要求された変調方式に切換える。したがって、通信速度を向上するにあたって、特定の端末局が多くのスロットを占有してしまうことを防止しつつ、収容端末数が多くても、通信速度を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＰＨＳ(PERSONAL HANDY PHONE SYSTEM)などの無線通信システムおよびそれに用いられ、１または複数の基地局と１または複数の端末局との間に介在され、通信可能なエリアを拡げるために用いられる通信中継装置に関する。

前記のような無線通信システムおよびそれに用いられる無線中継装置の典型的な従来技術は、本件出願人が先に提案した特許文献１などで示されている。その従来技術によれば、１または複数の端末局（１２８（ｋパケット／秒）対応ＰＣなど）と、１または複数の基地局との間に介在され、無線信号（パケット通信）を中継するパケット対応レピータなどと称される無線中継装置において、端末局が使用したスロットと同じスロットを使用して基地局との間の通信を行うことで、前記端末局が、通信速度の向上のために、同時に他の基地局との間で別のスロットを使用して通信を開始しても、干渉が生じないように構成されている。
特開２００４−３４９８７４号公報

上述の従来技術は、無線中継装置（レピータ）において、複数スロットを使用可能にした高速通信可能な優れた無線中継装置である。しかしながら、エリア内の端末数が多くなると、特定の端末だけが多くのスロットを占有していることが不可能となり、各端末局は１スロットでしか通信を行えず、通信速度の向上を図れないという問題がある。

本発明の目的は、収容端末数が多くても、通信速度を向上させることができる無線通信システムおよびそれに用いられる無線中継装置を提供することである。

本発明の無線通信システムは、移動通信を行う基地局および端末局に、それらに対応した２つの無線通信手段を有し、前記基地局と端末局との一方からの無線信号を他方へ再送信する無線中継装置を備えて構成される無線通信システムにおいて、前記基地局、端末局および無線通信装置は複数の変調方式に対応して変調方式が切換え可能となっており、前記無線中継装置は、無線通信手段で、前記基地局と端末局との一方からの変調切換え要求を受信すると他方へ再送信させ、他方から変調切換え応答を受信すると一方へ再送信させるとともに、前記無線通信手段をその許可された変調方式に切換える制御手段を含むことを特徴とする。

また、本発明の無線中継装置は、２つの無線通信手段を有し、移動通信を行う適応変調方式の基地局と端末局との間に介在され、前記基地局と端末局との一方からの無線信号を他方へ再送信する無線中継装置であって、前記無線通信装置は複数の変調方式に対応して変調方式が切換え可能となっており、前記無線通信手段で、前記基地局と端末局との一方からの変調切換え要求を受信すると他方へ再送信し、他方から変調切換え応答を受信すると、一方へ再送信するとともに、前記無線通信手段をその許可された変調方式に切換える制御手段とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、移動通信を行う１または複数の無線通信端末（１２８ｋパケット対応ＰＣなど）と、１または複数の無線基地局と、それらの間に適宜介在されて弱電界地域を通信エリアとして補うために使用され、前記基地局と端末局とのそれぞれ一方からの無線信号（パケット通信）を他方へ再送信する無線中継装置（パケット対応レピータ）とを備えて構成される無線通信システムにおいて、たとえば現状のＰＨＳではＱＰＳＫの１方式だけである変調方式が、本発明の前記無線中継装置における無線通信手段ならびに基地局および端末局は、変調のためのソフトウェアを適宜ダウンロードするなどして複数の変調方式に対応可能で、スロット毎などで切換え可能、すなわち適応変調方式となっている。これに対応して、無線中継装置にはその変調方式を切換える制御手段が設けられており、前記一方の無線通信手段で前記基地局と端末局との一方からの変調切換え要求（指示）を受信すると、該制御手段は、この変調切換え要求（指示）も他方の無線通信手段から前記基地局と端末局との他方へ再送信させ、他方から変調切換え応答（許可）を受信すると、一方へ再送信するとともに、前記無線通信手段を、その許可された端末局の信号を中継するのに使用しているスロットについて変調方式を切換える。前記変調切換え要求（指示）や変調切換え応答（許可）は、変調方式が変化しない制御スロットで送信してもよく、次に発生した要求に関しては、先の要求で変化して現在使用されている変調方式で送信してもよい。

したがって、通信速度を向上するにあたって、該無線中継装置から基地局および端末局の両方の側の電波状況（電界強度レベルやＢＥＲなどの通信品質）に応じた変調方式の範囲で通信速度を向上する（適応変調方式）ことができ、特定の端末局が多くのスロットを占有してしまうことを防止しつつ、収容端末数が多くても、通信速度を向上させることができる。勿論、エリア内の収容端末数が少なく、トラヒックが少ないときには、この変調方式の切換えとともに、従来の複数スロットの使用とが併用され、さらに通信速度を向上させるようにしてもよい。

さらにまた、本発明の無線通信システムでは、前記基地局、端末局および制御手段は、変調方式の切換えに失敗した場合には、以前の変調方式で通信を再開することを特徴とする。

上記の構成によれば、前記基地局、端末局および制御手段は、上述のように変調方式を切換える場合、電波状況が良好であるから失敗の可能性は低いものの、瞬間に妨害波が発生するなどして、電波状況が悪化し、タイムアウト処理などで切換えに失敗したことが判定されると、以前の変調方式に戻すので、通信（中継）を継続することができる。特にパケット通信の場合には、切換えの失敗による数フレーム程度の遅延については、殆ど問題にならない。

また、本発明の無線通信システムでは、前記制御手段は、変調方式の切換えに失敗した場合には、一旦中継を停止した後、端末局に代わって、自発的に基地局に対して発信要求を送信することを特徴とする。

上記の構成によれば、制御手段は、上述のように変調方式を切換える場合、電波状況が良好であるから失敗の可能性は低いものの、瞬間に妨害波が発生するなどして、電波状況が悪化し、タイムアウト処理などで切換えに失敗したことが判定されると、一旦通信を切断した後、下位側の端末局に代わって、自発的に基地局に対して発信要求（指示）を送信し、電波状況の改善の可能性がある新たなチャネル割当てを受けて、たとえば最も通信速度の遅い変調方式等のデフォルトの変調方式から、やり直し、すなわち所謂切り戻しをすることになる。こうして、変調方式の変更に失敗しても、通信（中継）の再開を促すことができる。特にパケット通信の場合には、切換えの失敗による数フレーム程度の遅延については、殆ど問題にならない。

さらにまた、本発明の無線通信システムでは、前記制御手段は、前記変調切換え要求または変調切換え応答を受信すると、そのメッセージ内容を解析しており、変調方式の切換えに失敗した場合、通信速度を高速側へ切換える要求であったときには以前の変調方式で通信を再開させ、通信速度を低速側へ切換える要求であったときには一旦中継を停止した後、基地局へ発信要求を送信することを特徴とする。

上記の構成によれば、制御手段は、前記変調切換え要求または変調切換え応答を受信すると、そのメッセージ内容を解析しており、実際に変調方式を変更してみて、タイムアウト処理などで失敗したことが判定されると、通信速度を高速側へ切換える要求であったときには下位側の端末局が以前の変調方式で通信を再開するまで待機し、通信速度を低速側へ切換える要求であったときには一旦通信を切断した後、端末局に代わって基地局へ発信要求（指示）を送信し、新たなチャネル割当てを受けて、たとえば最も通信速度の遅い変調方式等のデフォルトの変調方式から、やり直し、すなわち所謂切り戻しをすることになる。こうして、変調方式の変更に失敗した場合、その失敗の状況に応じて、速やかに以前の変調方式に戻して通信（中継）を継続するか、電波状況の改善の可能性を探る切り戻しを行うかを、使い分けることができる。

また、本発明の無線通信システムは、移動通信を行う基地局および端末局に、それらに対応した２つの無線通信手段を有し、前記基地局と端末局との一方からの無線信号を他方へ再送信する無線中継装置を備えて構成される無線通信システムにおいて、前記基地局、端末局および無線通信装置は複数の変調方式に対応して切換え可能となっており、前記無線通信手段に関連して設けられ、前記基地局と端末局との双方に対する通信品質を管理する管理手段と、前記管理手段からの出力に応答し、現状の変調方式を切換えた方が良い場合には、前記無線通信手段に基地局へ変調切換え要求を送信させ、変調切換え応答を受信すると、前記無線通信手段をその許可された変調方式に切換える制御手段とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、移動通信を行う１または複数の無線通信端末（１２８ｋパケット対応ＰＣなど）と、１または複数の無線基地局と、それらの間に適宜介在されて弱電界地域を通信エリアとして補うために使用され、前記基地局と端末局とのそれぞれ一方からの無線信号（パケット通信）を他方へ再送信する無線中継装置（パケット対応レピータ）とを備えて構成される無線通信システムにおいて、たとえば現状のＰＨＳではＱＰＳＫの１方式だけである変調方式が、本発明の前記無線中継装置における無線通信手段ならびに基地局および端末局では、変調のためのソフトウェアを適宜ダウンロードするなどして複数の変調方式に対応可能で、スロット毎などで切換え可能となっている。これに対応して、無線中継装置には前記無線通信手段に関連して前記基地局と端末局との双方に対する電波状況（電界強度レベルやＢＥＲなどの通信品質）を管理する管理手段およびその出力に応答して前記無線通信手段の変調方式を切換える制御手段が設けられており、前記管理手段で得られた電波状況が、基地局側と端末局側との双方で共に良好で通信速度が速い変調方式に切換えた方が良い場合、または基地局側と端末局側との少なくとも一方で悪く、通信速度が遅い変調方式に切換えた方が良い場合には、前記制御手段は、基地局側の無線通信手段に、変調切換え要求（指示）を送信させ、変調切換え応答（許可）を受信すると、端末局へ送信するとともに、前記無線通信手段を、その許可された端末局の信号を中継するのに使用しているスロットについて変調方式を切換える。

したがって、変調方式を切換えることで（適応変調方式で）、特定の端末局が多くのスロットを占有してしまうことを防止しつつ、収容端末数が多くても通信速度を向上するにあたって、電波状況を最も良く分っている該無線中継装置が変調方式を切換えた方が良いか否かを判定し、切換えを促すので、正確な判定を行うことができる。

さらにまた、本発明の無線通信システムは、前記無線通信手段に関連して、前記基地局と端末局と少なくとも一方に対する通信品質を管理する管理手段をさらに備え、前記制御手段は、現状の変調方式が最も通信速度が高い変調方式である場合に、前記管理手段からの出力に応答し、予め定めるレベル以上の通信品質であるときには、現状の変調方式を維持可能なレベルに送信パワーを低下させるパワーダウン信号を前記無線通信手段に送信させることを特徴とする。

上記の構成によれば、管理手段を設けることで無線中継装置は電波状況（電界強度レベルやＢＥＲなどの通信品質）を認識できるようになり、現状の変調方式が最も通信速度が高い変調方式である場合、すなわち基地局から端末局までの電波状況（通信品質）が非常に良好な場合に、それ以上の通信速度の向上は望めないので、得られた電波状況から、制御手段は無線通信手段に、たとえば基地局側が予め定めるレベル以上であるときには、現状の変調方式（通信速度）を維持可能な適度なレベルに送信パワーを低下させるパワーダウン信号を基地局に送信させる。

したがって、良好なままの通信は維持しつつ、基地局や端末局の送信パワーを適度なレベルに抑えるので、たとえば隣のエリアで同じチャネルを使用可能となるなど、チャネルを有効利用することができる。

また、本発明の無線通信システムは、前記無線通信手段に関連して、少なくとも端末局に対する通信品質を管理する管理手段をさらに備え、前記制御手段は、前記基地局と端末局との何れか一方から送信される発信要求およびそれに対して何れか他方から送信される応答に対して、前記管理手段からの出力に応答し、前記無線通信手段に、端末局との間の通信品質に関する情報を基地局に送信させることを特徴とする。

上記の構成によれば、管理手段を設けることで無線中継装置は少なくとも端末局との間の電波状況（電界強度レベルやＢＥＲなどの通信品質）を認識できるようになり、通信を開始するにあたって、たとえば端末局から送信される発信要求の電波状況（通信品質）を管理手段でモニタし、制御手段は、そのモニタ結果を、前記無線通信手段から基地局へ再送信させる発信要求中に含める。これに応答して、基地局は実際に受信された無線中継装置からの発信要求の電波状況（通信品質）と、それに含まれる端末局と無線中継装置との間の電波状況（通信品質）とから、使用可能な変調方式を決定し、応答信号に含めるなどして無線中継装置および端末局に設定する。

したがって、通信開始当初から、電波状況に適応した変調方式で通信を行うことができる。

本発明の無線通信システムおよび無線中継装置は、以上のように、たとえば現状のＰＨＳではＱＰＳＫの１方式だけである変調方式が、本発明では変調のためのソフトウェアを適宜ダウンロードするなどして複数の変調方式に対応可能で、スロット毎などで切換え可能となっており、無線中継装置は、前記基地局と端末局との一方からの変調切換え要求（指示）を受信すると他方へ再送信し、他方から変調切換え応答（許可）を受信すると、一方へ再送信する。

それゆえ、通信速度を向上するにあたって、該無線中継装置から基地局および端末局の両方の側の電波状況に応じた変調方式の範囲で通信速度を向上することができ、特定の端末局が多くのスロットを占有してしまうことを防止しつつ、収容端末数が多くても、通信速度を向上させることができる。

さらにまた、本発明の無線通信システムは、以上のように、前記基地局、端末局および制御手段が上述のように変調方式を切換える場合、瞬間に妨害波が発生するなどして、電波状況が悪化し、タイムアウト処理などで切換えに失敗したことが判定されると、以前の変調方式に戻す。

それゆえ、変調方式の変更に失敗しても、通信（中継）を継続することができる。

また、本発明の無線通信システムは、以上のように、変調方式を切換える場合、瞬間に妨害波が発生するなどして、電波状況が悪化し、タイムアウト処理などで切換えに失敗したことが判定されると、無線中継装置は一旦通信を切断した後、端末局に代わって、自発的に基地局に対して発信要求（指示）を送信し、電波状況の改善の可能性がある新たなチャネル割当てを受けて、デフォルトの変調方式から通信をやり直す。

それゆえ、変調方式の変更に失敗しても、通信（中継）の再開を促すことができる。

さらにまた、本発明の無線通信システムは、以上のように、前記無線中継装置は、前記変調切換え要求または変調切換え応答を受信すると、そのメッセージ内容を解析しており、実際に変調方式を変更を変更してみて、タイムアウト処理などで失敗したことが判定されると、通信速度を高速側へ切換える要求であったときには下位側の端末局が以前の変調方式で通信を再開するまで待機し、通信速度を低速側へ切換える要求であったときには一旦通信を切断した後、端末局に代わって基地局へ発信要求（指示）を送信し、新たなチャネル割当てを受けて、デフォルトの変調方式から通信をやり直す。

それゆえ、変調方式の変更に失敗した場合、その失敗の状況に応じて、速やかに以前の変調方式に戻して通信（中継）を継続するか、電波状況の改善の可能性を探る切り戻しを行うかを、使い分けることができる。

また、本発明の無線通信システムは、以上のように、たとえば現状のＰＨＳではＱＰＳＫの１方式だけである変調方式が、本発明では変調のためのソフトウェアを適宜ダウンロードするなどして複数の変調方式に対応可能で、スロット毎などで切換え可能となっており、これに対応して無線中継装置は、電波状況が、基地局側と端末局側との双方で共に良好で通信速度が速い変調方式に切換えた方が良い場合、または基地局側と端末局側との少なくとも一方で悪く、通信速度が遅い変調方式に切換えた方が良い場合には、基地局へ変調切換え要求を送信する。

それゆえ、変調方式を切換えることで、特定の端末局が多くのスロットを占有してしまうことを防止しつつ、収容端末数が多くても通信速度を向上するにあたって、電波状況を最も良く分っている該無線中継装置が変調方式を切換えた方が良いか否かを判定し、切換えを促すので、正確な判定を行うことができる。

さらにまた、本発明の無線通信システムは、以上のように、現状の変調方式が最も通信速度が高い変調方式である場合に、得られた電波状況から、現状の変調方式を維持可能な適度なレベルに送信パワーを低下させるパワーダウン信号を送信する。

それゆえ、良好なままの通信は維持しつつ、基地局や端末局の送信パワーを適度なレベルに抑えるので、たとえば隣のエリアで同じチャネルを使用可能となるなど、チャネルを有効利用することができる。

また、本発明の無線通信システムは、以上のように、通信を開始するにあたって、無線中継装置は少なくとも端末局からの発信要求の電波状況モニタし、それを基地局に送信することで使用可能な変調方式を決定する。

それゆえ、通信開始当初から、電波状況に適応した変調方式で通信を行うことができる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の第１の形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。この無線通信システムはＰＨＳから成り、１または複数（図１では１つ）の端末局Ａと、１または複数（図１では４つ）の基地局Ｂ１〜Ｂ４（総称するときは、以下参照符号Ｂで示す）と、それらの間に適宜介在されて弱電界地域を通信エリアとして補うために使用される無線中継装置Ｃとを備えて構成される。前記端末局Ａは１２８ｋパケット対応ＰＣなどから成り、前記無線中継装置Ｃは、前記基地局Ｂおよび端末局Ａに対応した２つのアンテナ１，２および無線通信部３，４を有し、前記基地局Ｂと端末局Ａとの一方からの無線信号（パケット通信）を他方へ再送信する。

無線通信手段である前記無線通信部３，４は、前記アンテナ１，２を介して基地局Ｂおよび端末局Ａとの間でそれぞれ送受信を行うモデムを含む無線回路ブロック５，６と、その無線回路ブロック５，６を時分割多重によってアクセス制御する無線回路制御ブロック７，８とを備えて構成され、制御手段であるＣＰＵ９によって制御される。前記ＣＰＵ９に関連して、後述する各送受信データを格納するためのＲＡＭから成るメモリ１０が設けられている。

注目すべきは、本発明では、前記基地局Ｂ、端末局Ａおよび無線通信部３，４は、変調のためのソフトウェアを適宜ダウンロードするなどして複数の変調方式に対応可能で、スロット毎などで切換え可能、すなわち適応変調方式となっていることである。たとえば、デフォルトのＢＰＳＫから、電波状況（電界強度やＢＥＲなどの通信品質）が良くなると、３倍のデータ量の８ＰＳＫ、さらに倍のデータ量の１６ＱＡＭ、さらに倍のデータ量の３２ＱＡＭという具合に、多値数の多い変調方式に切換える。そして、前記ＣＰＵ９は、無線通信部３，４で前記基地局Ｂと端末局Ａとの一方からの変調切換え要求を受信すると、無線通信部４，３から他方へ再送信させ、他方から変調切換え応答を受信すると一方へ再送信させるとともに、前記無線通信部３，４をその許可された変調方式に切換える。

図２に、通信開始までのシーケンスを示す。ここでは、端末局Ａから基地局Ｂに対して発信要求を送信する例を示しているが、着信の場合は、基地局Ｂから端末局Ａに対して発信要求を送信する。端末局Ａが発信要求を送信すると、無線中継装置Ｃはそれを中継して基地局Ｂへ再送信する。これに応答して基地局Ｂは、通信キャリアやスロット等の情報を含んだ発信応答を返信する。前記発信応答を受信した無線中継装置Ｃは、その発信応答に含まれていた通信キャリアで同期を取る為の同期バーストを送信し、これに応答して基地局Ｂが同期バーストを返信することで、基地局Ｂと無線中継装置Ｃとの間で同期を確立する。

基地局Ｂとの間で同期が確立すると、無線中継装置Ｃは、前記発信応答を中継して端末局Ａへ再送信する。前記発信応答を受信すると、端末局Ａは、前記同期バーストを送信し、これに応答して無線中継装置Ｃが同期バーストを返信することで、端末局Ａと無線中継装置Ｃとの間でも同期が確立する。その後、各通信の種別、基地局Ｂの保持する機能や端末局Ａの保持する機能等をメッセージでやり取りした後、通信へ移行する。

そしてその通信中に、本実施の形態では、図３で示すように、端末局Ａと基地局Ｂとの一方（図３の例では端末局Ａ）から変調切換え要求が発生すると、変調方式の切換えが行われる。そこでは、端末局Ａと無線中継装置Ｃと基地局Ｂとの間の同期は取れているので、端末局Ａが無線中継装置Ｃに対して変調切換え要求を送信すると、無線中継装置Ｃは直ちに基地局Ｂに対して再送信する。基地局Ｂは、その変調切換え要求に応答し、使用すべき変調方式の情報を含む変調切換え応答を無線中継装置Ｃへ返信すると、該無線中継装置Ｃは直ちにそれを端末局Ａに対して再送信する。

その後、無線中継装置Ｃにおいて、ＣＰＵ９は、端末局Ａのスロットに対しては、無線通信部３，４を前記変調切換え応答で指定された変調方式に切換えて待機させ、端末局Ａは、通信に先立ち、切換えるべき変調方式で同期を取るための同期バーストを送信する。無線中継装置Ｃは、その同期バーストを受信すると直ちに基地局Ｂへ再送信し、基地局Ｂが同期バーストを返信すると、直ちに端末局Ａに再送信する。こうして新たな変調方式で同期が確立すると、以降その変調方式でデータが送信される。

このように構成することで、現状のＰＨＳではＱＰＳＫの１方式だけである変調方式を、無線中継装置Ｃから基地局Ｂおよび端末局Ａの両方の側の電波状況（電界強度レベルやＢＥＲなどの通信品質）に応じた変調方式の範囲で適宜切換えることで通信速度を向上するので、特定の端末局が多くのスロットを占有してしまうことを防止しつつ、収容端末数が多くても、通信速度を向上させることができる。勿論、端末局ＡがＰＨＳの４つ総てのスロットを使用した前記の１２８ｋパケット対応ＰＣなどから成る場合、エリア内の収容端末数が少なく、トラヒックが少ないときには、前記の変調方式の切換えとともに、この従来の複数スロットの使用とが併用され、さらに通信速度を向上させるようにしてもよい。

［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の第２の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。本実施の形態には、上述の図１で示す無線通信システムの構成を用いることができ、前記端末局Ａ、基地局Ｂおよび無線中継装置Ｃのシーケンスが図３とこの図４とで示すように異なるだけである。注目すべきは、本実施の形態では、前記各基地局Ｂ、端末局Ａおよび無線中継装置Ｃは、変調方式の切換えに失敗した場合には、以前の変調方式で通信を再開することである。

図４の例では、端末局Ａが変調切換え要求を送信し、無線中継装置Ｃが基地局Ｂに再送信すると、該基地局Ｂが切換えるべき次の変調方式を変調切換え応答として返信している。この際、該基地局Ｂは前記変調切換え応答を返信した時点で同期バースト待ちのタイマを起動し、前記ＣＰＵ９も変調切換え応答を再送信した時点でタイマを起動し、端末局Ａは変調切換え応答を受信した時点でタイマを起動する。そして、端末局Ａは変調切換え応答を受信すると、その切換えるべき次の変調方式で、通信に先立ち同期を取るために同期バーストを送信するが、タイムアウト期間内にその切換えるべき次の変調方式での同期が確立しない場合、前記各基地局Ｂ、端末局Ａおよび無線中継装置Ｃは以前の変調方式に切換わり、端末局Ａからの同期バーストで再度その以前の変調方式で同期を確立し、通信を再開する。

前述のように変調方式を切換える場合、電波状況が良好であるから失敗の可能性は低いものの、瞬間に妨害波が発生するなどして、電波状況が悪化し、切換えに失敗したことが判定されると、このように各基地局Ｂ、端末局Ａおよび無線中継装置Ｃは、以前の変調方式に戻すので、現状の通信速度を維持して、通信（中継）を継続することができる。特にパケット通信の場合には、切換えの失敗による数フレーム程度の遅延については、殆ど問題にならない。

［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の第３の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。本実施の形態にも、前述の図１で示す無線通信システムの構成を用いることができ、前記端末局Ａ、基地局Ｂおよび無線中継装置Ｃのシーケンスが図４とこの図５とで示すように異なるだけである。注目すべきは、本実施の形態では、前記無線中継装置Ｃは、変調方式の切換えに失敗した場合には、一旦中継を停止した後、端末局Ａへ発信要求を送信することである。

すなわち、図４と同様に、端末局Ａが変調切換え要求を送信し、無線中継装置Ｃが基地局Ｂに再送信すると、該基地局Ｂが切換えるべき次の変調方式を変調切換え応答として返信し、前記無線中継装置Ｃも変調切換え応答を再送信する。その際、ＣＰＵ９は変調切換え応答を再送信した時点でタイマを起動し、タイムアウト期間内にその切換えるべき次の変調方式で端末局Ａとの同期が確立しない場合、一旦中継を停止する。その後、所定時間が経過した時点で、無線中継装置Ｃは、端末局Ａに代わって、自発的に基地局Ｂに対して発信要求を送信する。これに対して、基地局Ｂは発信応答を返信し、無線中継装置Ｃは端末局Ａに再送信することで、通常の新規の発呼のように、たとえば最も通信速度の遅い変調方式等のデフォルトの変調方式で通信が再開される。

前述のように変調方式を切換える場合、電波状況が良好であるから失敗の可能性は低いものの、瞬間に妨害波が発生するなどして、電波状況が悪化し、切換えに失敗したことが判定されると、このように無線中継装置Ｃは、一旦通信を切断した後、端末局Ａに代わって、自発的に基地局Ｂに対して発信要求を送信し、電波状況の改善の可能性がある新たなチャネル割当てを受けて、前記デフォルトの変調方式から、やり直し、すなわち所謂切り戻しをすることになる。こうして、変調方式の変更に失敗しても、通信（中継）の再開を促すことができる。特にパケット通信の場合には、切換えの失敗による数フレーム程度の遅延については、殆ど問題にならない。

［実施の形態４］
図６は、本発明の実施の第４の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換え動作を説明するためのフローチャートである。本実施の形態にも、前述の図１で示す無線通信システムの構成を用いることができる。注目すべきは、本実施の形態では、通信（中継）中に、ステップＳ１で、端末局Ａまたは基地局Ｂからの変調切換え要求または変調切換え応答を受信すると、ＣＰＵ９は、ステップＳ２でそのメッセージ内容を解析することである。そして、変調方式の切換えに失敗した場合に備えて、ステップＳ３で、通信速度を高速側へ切換える（多値数をアップする）要求であったときにはステップＳ４に移って、前記図４で示すように端末局Ａの同期バーストを待って以前の変調方式で通信を継続させるように設定し、通信速度を低速側へ切換える（多値数をダウンする）要求であったときにはステップＳ５に移って、前記図５で示すように一旦中継を停止した後、端末局Ａに代わって発信要求を送信することで、デフォルトの変調方式から通信をやり直すように設定する。

このように構成することで、変調方式の変更に失敗した場合、その失敗の状況に応じて、速やかに以前の変調方式に戻して通信（中継）を継続するか、電波状況の改善の可能性を探る切り戻しを行うかを、使い分けることができる。

［実施の形態５］
図７および図８は、本発明の実施の第５の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。本実施の形態にも、前述の図１で示す無線通信システムの構成を用いることができる。注目すべきは、本実施の形態では、前記ＣＰＵ９は、無線通信部３，４の出力から、前記基地局Ｂと端末局Ａとの双方に対する通信品質として、Ｄ／Ｕ比率や変調精度の２乗誤差を求め、現状の変調方式を切換えた方が良い場合には、基地局Ｂ側の無線通信部３から変調切換え要求を送信させることである。したがって、前記ＣＰＵ９は、制御手段および管理手段としての機能を有する。

具体的には、図９で示すように、１，２，〜，ｎの変調方式があった場合に、各変調方式の切換えレベルの判定閾値として、前記Ｄ／Ｕ比率や、「第２世代コードレス電話システム標準規格ＲＣＲＳＴＤ−２８」（社団法人電波産業会発行）の７．１．７で示される前記変調精度を用いた２乗誤差等を用いて、変調方式１に対して２、変調方式２に対して４といった変調切換えパラメータをメモリ１０が保持している。そして、前記Ｄ／Ｕ比率や変調精度の２乗誤差が前記変調切換えパラメータを超えて変化した場合、ＣＰＵ９は前記変調切換え要求を発生する。

すなわち、図１０で示すように、通信（中継）中に、ステップＳ１１で上述のような通信品質管理を行い、ステップＳ１２で、端末局Ａ側および基地局Ｂ側共に、前記図９で示す変調切換えパラメータを超えて通信速度を速く（多値数をアップ）できると判断した場合には、ステップＳ１３で通信速度を速く（多値数をアップ）する変調切換え要求を送信する。これに対して、前記ステップＳ１２で通信速度を速く（多値数をアップ）できない場合は、ステップＳ１４で通信速度を遅く（多値数をダウン）すべきか否かが判断され、通信速度を遅く（多値数をダウン）する場合には、ステップＳ１５で通信速度を遅く（多値数をダウン）する変調切換え要求を送信し、そうでない場合は現状の通信速度（変調方式）を維持する。

図７の例では、現在の通信品質が端末局Ａ側および基地局Ｂ側で共に現状の変調方式よりも通信速度が速い変調方式への切換え可能とＣＰＵ９が判断しており、基地局Ｂに対して変調切換え要求を送信し、基地局Ｂから変調切換え応答を受信すると、その変調切換え応答を端末局Ａに再送信し、変調方式の切換えを行っている。また、図８の例では、現在の通信品質レベルが、端末局Ａ側および基地局Ｂ側で、共に現状の変調方式よりも通信速度が遅い変調方式へ切換えるべきとＣＰＵ９が判断しており、基地局Ｂに対して変調切換え要求を送信し、基地局Ｂから変調切換え応答を受信すると、その変調切換え応答を端末局Ａに再送信し、変調方式の切換えを行っている。

このように構成することで、変調方式を切換えることで（適応変調方式で）、特定の端末局が多くのスロットを占有してしまうことを防止しつつ、収容端末数が多くても通信速度を向上するにあたって、電波状況を最も良く分っている無線中継装置Ｃが変調方式を切換えた方が良いか否かを判定し、切換えを促すので、正確な判定を行うことができる。

［実施の形態６］
図１１は、本発明の実施の第６の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。本実施の形態には、前述の図７〜図１０で示す実施の形態と同様に、通信品質管理が可能な構成を用い、注目すべきは、本実施の形態では、現状の変調方式が最も通信速度が高い変調方式である場合に、それでも予め定めるレベル以上の通信品質が得られているときには、それ以上の通信速度の向上は望めないので、現状の変調方式を維持可能なレベルに送信パワーを低下させるパワーダウン信号を前記無線通信部３，４から基地局Ｂおよび端末局Ａに送信させることである。

具体的には、たとえば前記メモリ１に格納されている前記図９で示すような変調切換えパラメータ表において、変調ｎで通信している場合に、切換えレベル：２ｎ値よりも充分に大きい場合には、２ｎ＋αぐらいの送信パワーとなるように、無線中継装置Ｃが、端末局Ａおよび基地局Ｂに対して、送信パワーをダウンさせる通知を行う。

したがって、良好なままの通信は維持しつつ、基地局Ｂや端末局Ａの送信パワーを適度なレベルに抑えるので、たとえば隣のエリアで同じチャネルを使用可能となるなど、チャネルを有効利用することができる。

なお、基地局Ｂおよび端末局Ａ共にパワーダウンさせる必要はなく、通信品質が変化し易い端末局Ａはパワーダウンさせず、通信品質がほぼ一定の基地局Ｂだけをパワーダウンさせるように、何れか一方のみをパワーダウンさせてもよい。特に、基地局Ｂ側の送信パワーを抑えることで、上述のように隣のエリアで同じチャネルを使用可能となり、効果的である。また、端末局Ａ側の送信パワーを抑えると、電池の長寿命化を実現することができる。

［実施の形態７］
図１２は、本発明の実施の第７の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。本実施の形態にも、前述の通信品質管理が可能な構成を用い、注目すべきは、本実施の形態では、無線中継装置Ｃは、前記基地局Ｂと端末局Ａとの何れか一方から送信される発信要求およびそれに対して何れか他方から送信される応答に対して通信品質をモニタし、端末局Ａとの間の通信品質に関する情報を基地局Ｂに送信することである。

図１２の例では、端末局Ａからの発信要求を受信すると、無線中継装置Ｃは基地局Ｂに再送信するにあたって、その通信品質に関する情報を含めており、それに応答して基地局Ｂが使用すべき変調方式を決定し、その情報を含む発信応答を返信すると、無線中継装置Ｃは、その発信応答に応じた変調方式の同期バーストを基地局Ｂへ送信している。基地局Ｂは、同じ変調方式の同期バーストを無線中継装置Ｃに返信することで、同期を確立する。その後、無線中継装置Ｃが端末局Ａに対して発信応答を再送信すると、該端末局Ａは指示された変調方式の同期バーストを送信し、無線中継装置Ｃが同じ変調方式の同期バーストを返信し、同期を確立することで、基地局Ｂで指定された変調方式での通信が可能となっている。

このように構成することで、通信開始当初から、電波状況に適応した変調方式で通信を行うことができる。

［実施の形態８］
図１３は、本発明の実施の第８の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。本実施の形態は、上述の図１２および図５で示す実施の形態に類似している。注目すべきは、本実施の形態では、無線中継装置Ｃは、基地局Ｂとの間の同期が確立すると同期バースト待ちタイマを起動し、その後、端末局Ａに発信応答を再送信し、所定期間内に同期が確立できないと、一旦中継を停止し、先に基地局Ｂとの間で確立した変調方式よりも通信速度が遅い（多値度が低い）変調方式の情報を含めて、再度基地局Ｂに発信要求を送信することである。

このように構成することで、通信開始時から通信品質に応じた変調方式の切換えが行え、かつ変調方式の切換えが失敗した場合でも、電波状況の改善の可能性がある新たなチャネル割当てを受けて、早期に通信を開始することができる。

本発明の実施の第１の形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。通信開始までのシーケンスを示す図である。本発明の実施の第１の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。本発明の実施の第２の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。本発明の実施の第３の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。本発明の実施の第４の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換え動作を説明するためのフローチャートである。本発明の実施の第５の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。本発明の実施の第５の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。変調方式と、その切換えパラメータを簡単に説明するための図である。本発明の実施の第５の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換え動作を説明するためのフローチャートである。本発明の実施の第６の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。本発明の実施の第７の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。本発明の実施の第８の形態に係る無線通信システムにおける変調方式の切換えシーケンスを示す図である。

符号の説明

１，２アンテナ
３，４無線通信部
５，６無線回路ブロック
７，８無線回路制御ブロック
９ＣＰＵ
１０メモリ
Ａ端末局
Ｂ１〜Ｂ４基地局
Ｃ無線中継装置

Claims

移動通信を行う基地局および端末局に、それらに対応した２つの無線通信手段を有し、前記基地局と端末局との一方からの無線信号を他方へ再送信する無線中継装置を備えて構成される無線通信システムにおいて、
前記基地局、端末局および無線通信装置は複数の変調方式に対応して変調方式が切換え可能となっており、
前記無線中継装置は、無線通信手段で、前記基地局と端末局との一方からの変調切換え要求を受信すると他方へ再送信させ、他方から変調切換え応答を受信すると一方へ再送信させるとともに、前記無線通信手段をその許可された変調方式に切換える制御手段を含むことを特徴とする無線通信システム。
前記基地局、端末局および制御手段は、変調方式の切換えに失敗した場合には、以前の変調方式で通信を再開することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記制御手段は、変調方式の切換えに失敗した場合には、一旦中継を停止した後、端末局に代わって、自発的に基地局に対して発信要求を送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記制御手段は、前記変調切換え要求または変調切換え応答を受信すると、そのメッセージ内容を解析しており、変調方式の切換えに失敗した場合、通信速度を高速側へ切換える要求であったときには以前の変調方式で通信を再開させ、通信速度を低速側へ切換える要求であったときには一旦中継を停止した後、基地局へ発信要求を送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
移動通信を行う基地局および端末局に、それらに対応した２つの無線通信手段を有し、前記基地局と端末局との一方からの無線信号を他方へ再送信する無線中継装置を備えて構成される無線通信システムにおいて、
前記基地局、端末局および無線通信装置は複数の変調方式に対応して切換え可能となっており、
前記無線通信手段に関連して設けられ、前記基地局と端末局との双方に対する通信品質を管理する管理手段と、
前記管理手段からの出力に応答し、現状の変調方式を切換えた方が良い場合には、前記無線通信手段に基地局へ変調切換え要求を送信させ、変調切換え応答を受信すると、前記無線通信手段をその許可された変調方式に切換える制御手段とを含むことを特徴とする無線通信システム。
前記無線通信手段に関連して、前記基地局と端末局と少なくとも一方に対する通信品質を管理する管理手段をさらに備え、
前記制御手段は、現状の変調方式が最も通信速度が高い変調方式である場合に、前記管理手段からの出力に応答し、予め定めるレベル以上の通信品質であるときには、現状の変調方式を維持可能なレベルに送信パワーを低下させるパワーダウン信号を前記無線通信手段に送信させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記無線通信手段に関連して、少なくとも端末局に対する通信品質を管理する管理手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記基地局と端末局との何れか一方から送信される発信要求およびそれに対して何れか他方から送信される応答に対して、前記管理手段からの出力に応答し、前記無線通信手段に、端末局との間の通信品質に関する情報を基地局に送信させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
２つの無線通信手段を有し、移動通信を行う適応変調方式の基地局と端末局との間に介在され、前記基地局と端末局との一方からの無線信号を他方へ再送信する無線中継装置であって、
前記無線通信装置は複数の変調方式に対応して変調方式が切換え可能となっており、
前記無線通信手段で、前記基地局と端末局との一方からの変調切換え要求を受信すると他方へ再送信し、他方から変調切換え応答を受信すると、一方へ再送信するとともに、前記無線通信手段をその許可された変調方式に切換える制御手段とを含むことを特徴とする無線中継装置。