JP2010109504A

JP2010109504A - 無線通信システム、無線通信方法、無線通信端末装置、中継装置、並びに、中継システム

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Publication number: JP2010109504A
Application number: JP2008277518A
Authority: JP
Inventors: Shoji Fukuzawa; 祥二福澤; Yoshiyuki Tanaka; 芳幸田中
Original assignee: Icom Inc
Current assignee: Icom Inc
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2010-05-13
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Abstract

【課題】レピータのチャネルを介して複数の無線端末装置が無線通信を行う場合に、同一のチャネルに送信が集中して発呼の衝突が発生する確率が高くなるのを回避する。
【解決手段】無線端末装置Ａ〜Ｈは、レピータ１〜ｎから受信するチャネル情報が通話状態であるか又は空き状態であるかを検出し、空き状態のチャネルを検出したときは、そのチャネルの識別情報をＲＡＭ２３に書き込み、ＲＡＭ２３に書き込まれた複数のチャネルの識別情報の中から、１つのチャネルの識別情報を選択し、選択した識別情報のチャネルに対する発呼を開始する。
【選択図】図６

Description

本発明は、無線通信システム、無線通信方法、無線通信端末装置、中継装置、並びに、中継システムに関する。より詳しくは、無線通信端末装置が中継装置から受信した空きチャネルに対して発呼する無線通信システム、無線通信方法、無線通信端末装置、中継装置、並びに、中継システムに関する。

近年、無線端末装置の飛躍的な増加に伴って、レピータなどの中継装置が中継する通信量も増加の一途をたどっている。このため、無線端末装置が他の無線端末装置と通信を行う際に、所定の通信回線によって互いに接続された複数の中継装置の少なくとも１つを選択する分散型の無線通信システムが提案されている。このような無線通信システムにおいては、それぞれの無線端末装置がレピータのチャネルに発呼して相手の無線端末装置との間で通話路を形成する。レピータは、現在のチャネルが通話中であるか又は空きであるかを示す情報を無線信号の単位であるフレームによってエリア内の無線端末装置に対して通知している。

例えば、特許文献１においては、１フレームを同期ワード、チャネル識別情報、制御情報、及びランダムアクセス制御情報で構成し、制御情報の内容が無線端末装置に報知すべき報知メッセージであるか、又は、報知の必要のないアイドルメッセージであるかを、チャネル識別情報によって区別している。このチャネル識別情報を受信している無線端末装置は、制御情報がアイドルメッセージであることをチャネル識別情報によって検出すると、アイドルメッセージの期間は受信を停止するような間欠受信を行っている。

アイドルメッセージは、無線端末装置との間で中継が行われていない状態、すなわち空きチャネルの状態を表しているので、無線端末装置は、現在のチャネルが空き状態であるか又は通話中であるかを検出することができる。
特開２００６−９３８６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術に基づいて、無線端末装置が空きチャネルを検出するような構成を採用したとしても、その空きチャネルに対して複数の無線端末装置が同時に発呼すると、発呼の衝突が発生して通話路の形成が困難になってしまう。例えば、運送会社やタクシー会社などの業務用の無線通信システムにおいては、各車両の無線端末装置がレピータを介して管理用の無線端末装置と通信を行っている。このようなシステムにおいて、特定の時間帯、例えば朝９時に多数の無線端末装置が出発の連絡をするために同時に発呼すると、同一のチャネルに送信が集中して発呼の衝突が発生する確率が高くなってしまう。このため、管理用の無線端末装置が受信する電波が強い無線端末装置の場合は通話できる可能性が高くなるが、電波が弱い無線端末装置の場合は通話できる可能性が低くなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するものであり、中継装置のチャネルを介して複数の無線端末装置が無線通信を行う場合に、同一のチャネルに送信が集中して発呼の衝突が発生する確率が高くなるのを回避することが可能な無線通信システム、無線通信方法、無線通信端末装置、中継装置、並びに、中継システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る無線通信システムは、
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とからなり、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に対して制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信システムであって、
各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信し、
各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信して取得した前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする。

各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から、自己のチャンネル番号よりも近い正順若しくは逆順に所定数の空きチャンネルの情報を選択し、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信するようにしてもよい。

各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報からランダムに選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしてもよい。

各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報から、自己が登録された中継装置に応じて異なる規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る無線通信方法は、
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とからなり、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に対して制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信方法であって、
各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信し、
各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信して取得した前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る無線通信端末装置は、
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とからなり、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に対して制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信システムにおける無線通信端末装置であって、
自己が登録された中継装置によって、前記通信回線を介して取得された複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択された所定数の空きチャンネルの情報を受信し、前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする。

前記取得した所定数の空きチャンネルの情報からランダムに選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしてもよい。

前記取得した所定数の空きチャンネルの情報から、自己が登録された中継装置に応じて異なる規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る中継装置は、
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とからなり、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に対して制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信システムにおける中継装置であって、
前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信するようにしたことを特徴とする。

前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から、自己のチャンネル番号よりも近い正順若しくは逆順に所定数の空きチャンネルの情報を選択し、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信するようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第５の観点に係る中継システムは、
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備え、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に対して制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う中継システムであって、
各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信し、
各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信して取得した前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする。

本発明によると、中継装置のチャネルを介して複数の無線端末装置が無線通信を行う場合に、同一のチャネルに送信が集中して発呼の衝突が発生する確率が高くなるのを回避することができる。この結果、チャネル数が限られている無線通信システムにおいて、空きチャネルを効率よく利用して、通信の輻輳を未然に防止することができる。

以下、本発明に係る無線通信システムの実施の形態について、図を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態における無線通信システムのサイト１０の構成図である。図１において、サイト１０を構成する複数（例えば最大３０台）のレピータ１〜ｎが通信回線５ｂを介して接続されている。複数のレピータ１〜ｎには、それぞれ固有の中継用チャンネルが割当てられており、同一の通信エリアの中継処理を担う。通信回線５ｂで接続された複数のレピータ１〜ｎで、１つのレピータシステム（中継システム）１１を構成する。つまり、レピータシステム１１によって、チャンネル数ｎ（ｎは、レピータの台数分）を有する１つの通信エリアであるサイト１０が構成される。また、複数のレピータによって構成されるサイト１０は、ＩＰ接続線などの通信回線５ａを介してサーバ４に接続される。一般に通信回線５ｂを「システムバス」と称するので、以下の説明においては、通信回線５ｂをシステムバスという。

サーバ４は、複数のレピータ１〜ｎの各種設定を遠隔操作により行うことができる。各レピータは、レピータユニットとコントローラユニットから構成されている。また、各レピータの情報は、システムバスを介してやり取りされ、互いに共有している。他のレピータに対してデータを送出するタイミングは、予めどのタイムスロットでデータを送出するかが設定されているので、設定されたタイムスロットにデータを送出する。

複数のレピータのうち、１台が「マスタレピータ」として設定される。図１では、レピータ１がマスタレピータになっている。マスタレピータ１は、自装置も含めたレピータ２〜ｎの同期を取るための同期信号をシステムバスに送出する。

無線端末装置Ａ〜Ｈは、レピータ１〜ｎのうち、いずれか１台のレピータをホームレピータとして登録されており、待ち受け状態においては、ホームレピータのダウンリンク信号を受信している。無線端末装置Ａ〜Ｈは、ホームレピータのダウンリンク信号中に挿入される空きチャンネル情報を取得し、この空きチャンネルにチャンネル周波数を移動して、他の無線端末装置との通話を行う。そして、通話が終了すると、チャンネル周波数をホームレピータのチャンネル周波数に戻し、待ち受け状態に戻る。図１では、無線端末装置Ａ〜Ｄがレピータ１をホームレピータ、無線端末装置Ｅ及びＦがレピータ２をホームレピータ、無線端末装置Ｇ及びＨがレピータ３をホームレピータとしている。

図１の無線通信システムは、無線端末装置が複数のレピータ１〜ｎを共用し、その中から中継用に少なくとも１つのレピータを適宜選択するトランキングシステムである。このトランキングシステムは、制御用の専用チャンネルを有しておらず、全てのチャンネルが、制御チャンネルであり、かつ、通話チャンネルとなる。例えば、無線端末装置Ａが同じホームレピータに登録された他の無線端末装置Ｂ〜Ｄと通話を行う場合、無線端末装置Ａのホームレピータであるレピータ１からのダウンリンク信号中に含まれる通話可能な通話チャンネル情報を取得し、この取得した通話チャンネルにチャンネル周波数を移動して通話を行う。無線端末装置Ａは、通話に先立ち、ホームレピータのダウンリンク信号中に含まれる通話可能な通話チャンネルに対して通話許可要求を送信し、この通話チャンネルであるレピータより通話を許可する旨の応答を受け取ってリンクを確立する。通話の相手である無線端末装置Ｂ〜Ｄは、ホームレピータより送信される、無線端末装置Ａがリンクを確立した通話チャンネルへ移動する旨の制御信号を受け取り、チャンネル周波数を移動して、無線端末装置Ａとの通話を行う。つまり、レピータ１をホームレピータとして登録されている無線端末装置Ａ〜Ｄに対しては、レピータ１は制御チャンネルとして動作し、他の無線端末装置Ｅ〜Ｈに対しては通話チャンネルとして動作する。ここで、無線端末装置Ａ〜Ｄ間の通話は、無線端末装置Ａ〜Ｄ全体でのグループ通話や、さらにグループの単位を細分化して、例えば、無線端末装置Ａ及びＢから構成される小グループでのグループ通話、又は、１台の無線端末装置を対象とした個別呼び出し（「Individual Call」という）などがある。

この時、レピータ１は、上述の通りレピータ２〜ｎとシステムバスによって接続され、システムバスを介して各レピータの情報を共有しているので、どのレピータが空きチャンネルであるかを把握している。無線端末装置Ａは、自分のホームレピータであるレピータ１からのダウンリンクの通信フレーム中の空きチャンネル情報から取得した通話チャンネルの周波数に送信周波数を設定し、通話を行う。なお、この実施の形態においては、１つのレピータに対して１つの固有のチャンネルが割り当てられているものとする。

次に、各無線端末装置及び各レピータの機能について説明する。図２は、図１の無線端末装置Ａ〜Ｈの構成を示すブロック図である。図３は、図１のレピータ１〜ｎの構成を示すブロック図である。図４は、マスタレピータ１からシステムバスに送出される同期信号及び同期信号に続く各レピータに割当てられているタイムスロットを含む図である（以下、便宜上、タイムスロットを含めて「同期信号」という）。図５は、レピータと無線端末装置との間で送受信される通信フレームのフォーマットを示す図である。通信フレームはヘッダ部とデータ部で構成されている。ヘッダ部及びデータ部の詳細な内容については後述する。

図２に示すように、無線端末装置Ａ〜Ｈは、信号系のブロックとして、アンテナＡＮＴＳＲ、送受信切換部１１、送信部１２、ベースバンド処理部１３、Ａ／Ｄ変換部１４、マイク１５、受信部１６、ベースバンド処理部１７、Ｄ／Ａ変換部１８、スピーカ１９を備えている。また、無線端末装置Ａ〜Ｈは、制御系のブロックとして、コントローラ２０、計時部２５、表示部２６、操作部２７を備えている。さらに、コントローラ２０は、ＣＰＵ（中央演算ユニット）２１、Ｉ／Ｏ（入出力部）２２、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）２３、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）２４、及びこれらを互いに接続する内部バス（図示せず）を備えている。

図２の無線端末装置Ａ〜Ｈにおいて、信号系のブロックは制御系のＣＰＵ２１によって制御される。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２４に記憶されている制御プログラムを実行して無線端末装置の全体を制御し、Ｉ／Ｏ２２を介して操作部２７から入力されるコマンドやデータ、及びベースバンド処理部１７から得られるデータを処理してＲＡＭ２３に一時的に記憶し、必要に応じて記憶したコマンドやデータをＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などからなる表示部２６に表示する。また、ＣＰＵ２１は、計時部２５から得られる現在時刻を表示部２６に表示する。なお、図には示していないが、無線端末装置の固有の識別情報であるＩＤを記録したフラッシュＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリカードが着脱可能に内蔵する構成にしてもよい。

次に、信号系のブロックの一般的な動作について説明する。送受信切換部１１は、入力側がアンテナＡＮＴＳＲに接続され、ＣＰＵ２１の制御に応じて、出力側が送信部１２又は受信部１６に択一的に接続される。操作部２７により発信操作がされない場合には、送受信切換部１１の出力側は受信部１６に接続されて受信（待受）モードになっているが、操作部２７により発呼操作がされたときは、送受信切換部１１の出力側は送信部１２に接続されて送信モードに切り替わる。

無線端末装置Ａ〜Ｈが送信モードの場合には、マイク１５はユーザの音声入力に応じてアナログの音声信号をＡ／Ｄ変換部１４に出力する。

Ａ／Ｄ変換部１４は、マイク１５からの音声信号をアナログからデジタルに変換してベースバンド処理部１３に出力する。

ベースバンド処理部１３は、Ａ／Ｄ変換部１４からの音声信号のデータに基づいて、あるいはコントローラ２０のＲＡＭ２３に記憶されているデータに基づいて、所定のフォーマットの通信フレームを生成して送信部１２に出力する。

送信部１２は、ベースバンド処理部１３からの通信フレームを変調して、送受信切換部１１及びアンテナＡＮＴＳＲを介して中継動作中のレピータに対して送信する。送信部１２の変調方式には、ＧＭＳＫ（Gaussian filtered Minimum Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、又はＦＳＫ（Frequency Shift Keying）などが用いられる。

無線端末装置Ａ〜Ｈが受信モードの場合には、レピータから無線信号を受信したときは、送受信切換部１１はアンテナＡＮＴＳＲを介して入力した受信信号を受信部１６に出力する。受信部１６は、送受信切換部１１から出力された受信信号を増幅すると共に、復調処理などの信号処理を施して、その復調信号をベースバンド処理部１７に出力する。

ベースバンド処理部１７は、受信部１６から出力された復調信号から通信フレームを抽出する。さらに、抽出した通信フレームのヘッダ部Ｈの情報をＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、ヘッダ部Ｈの情報を分析して、その受信信号の送信先が自局の場合には、データ部Ｄに含まれている音声信号のデータについてはＤ／Ａ変換部１８に出力させ、データ部に含まれている音声信号以外のデータについてはＲＡＭ２３に一時的にストアすると共に必要に応じて表示部２６に表示する。Ｄ／Ａ変換部１８は、ベースバンド処理部１７からの音声信号をデジタルからアナログに変換してスピーカ１９から発音させる。

図３のレピータ１〜ｎは、信号系のブロックとして、送信専用のアンテナＡＮＴＳ、送信部３２、ベースバンド処理部３３、受信専用のアンテナＡＮＴＲ、受信部３６、ベースバンド処理部３７、入力部６、出力部７、ネットワークＩ／Ｆ（インターフェース）８を備えている。また、各レピータは、制御系のブロックとして、コントローラ４０、計時部４５、表示部４６、操作部４７、を備えている。さらに、コントローラ４０は、ＣＰＵ（中央演算ユニット）４１、Ｉ／Ｏ（入出力部）４２、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）４３、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）４４、及びこれらを互いに接続する内部バス（図示せず）を備えている。また、レピータ１〜ｎは、後述するシステムバスに自装置の情報を送出し、他のレピータからの情報を取得するためのバスＩ／Ｆ（インターフェース）９を備えている。

レピータ１〜ｎ（例えば、レピータ１）は、送信元の無線端末装置（例えば、無線端末装置Ａ）から受信した無線信号を増幅処理や波形処理などの信号処理を行って、送信先の無線端末装置（例えば、無線端末装置Ｂ）に対して送信するので、基本的には図２に示した無線端末装置Ａ〜Ｈと同様の構成を備えている。したがって、図２に示した無線端末装置Ａ〜Ｈの構成要素と基本的に同じものについては、同一の符号で表し、それらの動作については無線端末装置Ａ〜Ｈと重複するので説明を省略する。

レピータを経由して無線端末装置同士が通信を行う場合には、無線端末装置からレピータへの送信のアップリンクと、レピータから無線端末装置への送信のダウンリンクとは、周波数又はタイムスロットを変えて同時に通信する。したがって、上記したように、レピータは送信専用のアンテナＡＮＴＳ及び受信専用のアンテナＡＮＴＲを備えている。また、複数のレピータの各々は、図１に示したように、システムバス（通信回線５ｂ）を介して相互に接続され、ＩＰ接続線などの通信回線５ａを介してサーバ４に接続されている。入力部６は、ＣＰＵ４１の入力制御によって、ネットワークＩ／Ｆ８を介して同期信号に書き込まれている他のレピータやサーバ４より要求されたデータ等を出力する。さらに、別の通信エリアを構成する他のサイト１０との通信を行うマルチサイトネットワークを構築する場合は、ネットワークＩ／Ｆ８を介して他のサイト１０のレピータ１〜ｎと通信フレームの送受信を行う。バスＩ／Ｆ９は、ＣＰＵ４１の入力制御によって、マスタレピータによってシステムバスに送出された同期信号や、自装置以外の他のレピータからシステムバスに送出されるレピータ情報の取得、ＣＰＵ４１の出力卸御によってシステムバスへの自装置の情報の送出を仲介する。

次に、実施の形態における無線端末装置１の無線通信方法について、図４及び図６を参照して説明する。図４の同期信号は１周期が８０ｍｓになっており、前半の４０ｍｓは、ＳＬＯＴ０からＳＬＯＴ３１までの３２個のスロットで構成されている。したがって、各スロットは１．２５ｍｓの時間長になっている。最初のＳＬＯＴ０は同期信号であり、決められたアルゴリズムに従って、特定の１つのレピータすなわちマスタレピータ１が送出し、他のレピータ２〜ｎは自動的にスレーブレピータになって、この同期信号を取得する。レピータ１〜ｎ、すなわちレピータシステム３０は、この同期信号に同期して稼働している。レピータ１〜ｎには、同期用のＳＬＯＴ０以外のＳＬＯＴ１〜３１のいずれかが割当てられており、レピータ１〜ｎ間で共用する各レピータの情報を自装置に割当てられたＳＬＯＴに書き込む。マスタレピータであるレピータ１は、ＳＬＯＴ０には同期信号を送出し、また、ＳＬＯＴ１〜ＳＬＯＴ３１のうちレピータ１に割当てられたＳＬＯＴにレピータ１の情報を書き込むことになる。なお、最後のＳＬＯＴ３１は将来の拡張機能のための外部機器接続用として使用する。

図５（Ａ）に通話チャンネルとのリンク確立時の通信フレームのフォーマット、図５（Ｂ）に音声及びデータ通信時の通信フレームのフォーマットの一例を示す。図５（Ａ）及び（Ｂ）において、通信フレームのフォーマットは８０ｍｓの３８６ビットで構成される。また、初期送信時に限りフレームの先頭に２４ビット以上のプリアンブル（Ｐ）が付加される。ＦＳＷはフレーム同期ワード、ＬＩＣＨはリンク情報チャンネル、ＳＣＣＨはとランキング制御用のシグナリング情報チャンネル、Ｇはガードタイムである。

図６は、無線端末装置１のＣＰＵ２１によって実行される無線通信方法の動作を示すフローチャートである。図６において、無線端末装置１が待ち受け状態から、取得した空きチャネル情報を用いて、接続要求及び通話を行うための手順を示している。この例では、図５に示したように、ホームレピータ２から送られてくる通信フレームに挿入される空きチャネル情報が２つの場合である。ただし、通信フレームに挿入される空きチャネル情報は２つに限らず、図５のフレームフォーマットの制約が許す限り３つ以上でも構わない。レピータ１〜ｎは、システムバスで互いに接続され、前述の通り、自装置に割当てられたＳＬＯＴに情報を書き込み、他のレピータに割当てられたＳＬＯＴに書き込まれた他のレピータの情報を取得する。この取得した他のレピータの情報から、通信フレームに挿入する空きチャンネル情報の数だけ、空きチャンネル状態であるレピータを選択する。空きチャンネルの選択の方法としては、例えば、以下の方法がある。
（１）自装置のチャンネル番号から、チャンネル番号の増加する方向（チャンネル番号の一番大きなものは、チャンネル番号１から）に検索していき、空きチャンネル状態であるレピータのチャンネル情報を順に選択する。
（２）自装置のチャンネル番号から、チャンネル番号の減少する方向（チャンネル番号の一番小さいものは、チャンネル番号１から）に検索していき、空きチャンネル状態であるレピータのチャンネル情報を順に選択する。
（３）各レピータがランダムに選択する。

ホームチャネル（ホームレピータのチャネル）が使用中の場合には、上記したように、図５の通信フレームには、空きチャネル情報が挿入されており、無線端末装置は、この空きチャネル情報を取得することができる。一方、ホームチャネルが使用中でない場合には、ホームレピータは電波を送信しないが、一定時間間隔（例えば、１０秒）ごとに自装置が空きチャネルであることを示すアイドルメッセージを送信する。このアイドルメッセージ中にも、他のレピータの空きチャネル情報が挿入されており、無線端末装置は、この空きチャネル情報を取得することができる。

図６において、無線端末装置のＣＰＵ２１は、ホームレピータ２からダウンリンク信号の通信フレームを受信したか否かを判別し（ステップＳ１０１）、ダウンリンク信号を受信したときは、その通信フレームの空きチャネル情報を取得して、ＲＡＭ２３に格納する（ステップＳ１０２）。このとき、通信フレーム中に含まれている空きチャネル情報が複数であるときは、全ての空きチャネル情報を取得してＲＡＭ２３に格納する。

次に、操作部２７によって発呼操作がされたか否かを判別し（ステップＳ１０３）、発呼操作がされたときは、ＲＡＭ２３に格納した空きチャネル情報を読み出す（ステップＳ１０４）。この例では、空きチャネル情報が２つ格納されているので、いずれか一方の空きチャネルを選択する。２つの空きチャネル情報のうち、選択した空きチャネルに対して通話許可を要求する（ステップＳ１０５）。そして、その通話許可の要求に対する許可信号を待つ（ステップＳ１０６）。許可信号を受信したときは、その許可されたチャネルを介して通話を開始する（ステップＳ１０７）。いずれか一方の空きチャンネルを選択する方法については、例えば、以下の方法がある。
（１）各無線端末装置がランダムに選択するようにする。
（２）無線端末装置が登録されているホームレピータのチャンネル数をもとに選択するルールを変える。例えば、ホームレピータのチャンネル数が奇数であれば偶数である空きチャンネルを選択し、偶数であれば奇数を選択する、あるいは、その逆で、奇数であれば偶数を、偶数であれば偶数を選択するようにする。または、ホームレピータのチャンネル数が奇数であればチャンネル数の小さい方の空きチャンネルを選択し、偶数であれば大きい方の空きチャンネルを選択する、あるいは、その逆で、奇数であれば大きい方を、偶数であれば小さい方を選択する。
（３）無線端末装置固有の識別情報をもとに選択するルールを変える。例えば、識別情報が奇数であれば偶数である空きチャンネルを選択し、偶数であれば奇数を選択する、あるいは、その逆で、奇数であれば偶数を、偶数であれば偶数を選択するようにする。または、識別情報が奇数であればチャンネル数の小さい方の空きチャンネルを選択し、偶数であれば大きい方の空きチャンネルを選択する、あるいは、その逆で、奇数であれば大きい方を、偶数であれば小さい方を選択するようにする。

一方、ステップＳ１０６において、自局に対する許可信号を受信せずに、他の無線端末装置１に対する許可信号を受信した場合には、他の無線端末装置１に対する許可信号中の空きチャネル情報を取得する（ステップＳ１０８）。この例では、通信フレームに空きチャネル情報は２つ含まれているので、ステップＳ１０４の場合と同様に、取得した２つの空きチャネル情報から一方を選択し、通話許可を要求する（ステップＳ１０９）。そして、その通話許可の要求に対する許可信号を待つ（ステップＳ１１０）。許可信号を受信したときは、その許可されたチャネルを介して通話を開始する（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１１０において、自局に対する許可信号を受信せずに、他の無線端末装置１に対する許可信号を受信した場合には、ステップＳ１０８に戻り、他の無線端末装置１に対する許可信号中の空きチャネル情報を取得する。そして、通話許可信号を受信するまで、ステップＳ１０８からステップＳ１１０までの処理を繰り返す。

ステップＳ１０７の通話が終了したか否かを判別し（ステップＳ１１１）、通話が終了したとき、ステップＳ１０１においてホームレピータからダウンリンク信号を受信しない場合、又はステップＳ１０３において発呼操作がされない場合には、ステップＳ１０１においてホームレピータからのダウンリンク信号を待つ。

以上のように、上記実施の形態においては、レピータ２の中継によって無線端末装置同士が無線通信を行う場合に、無線端末装置は、レピータから受信する通信フレーム中から空き状態のチャネルの識別情報を取得し、取得した空き状態のチャネルの識別情報をＲＡＭ２３に書き込み、ＲＡＭ２３に書き込まれた複数のチャネルの識別情報の中から、１つのチャネルの識別情報を選択し、選択した識別情報のチャネルに対する発呼を開始する。

この場合において、選択して発呼したチャネルが空き状態から通話状態に遷移していた場合には、無線端末装置は、空き状態から通話状態に遷移したレピータから受信する通信フレーム中から新たに空き状態のチャンネルの識別情報を取得し、上述と同様に複数のチャンネルの識別情報の中から、１つのチャンネルの識別情報を選択し、その新たに選択した識別情報のチャネルに対する発呼を開始する。

さらにまた、無線端末装置は、ＲＡＭ２３に書き込まれた複数のチャネルの識別情報の中から、より最新に書き込まれたチャネルの識別情報を優先的に選択して発呼を開始する。

したがって上記実施の形態によれば、レピータのチャネルを介して複数の無線端末装置が無線通信を行う場合に、同一のチャネルに送信が集中して発呼の衝突が発生する確率が高くなるのを回避することができる。この結果、チャネル数が限られている無線通信システムにおいて、空きチャネルを効率よく利用して、通信の輻輳を未然に防止することができる。

なお、上記実施の形態は本発明を説明するためのものであり、本発明は上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない限り、当業者によって考えられる他の実施の形態や変形例についても本発明に属するものである。

例えば、実施の形態の変形例として、レピータが空き状態である場合、一定間隔で送信するアイドルメッセージ中には空きチャネル情報を１つ挿入して、他の無線端末装置の通話によって使用中であるときは、２つの空きチャネルを挿入する構成にしてもよい。すなわち、レピータの稼働状況に応じて挿入する空きチャンネル情報の数を変更する。このようにすることによって、レピータの稼働状況に応じた無線通信システムの運用が可能となり、さらに、衝突確率が低いと想定される状態においては、無線端末装置のチャンネル選択処理の負荷が軽減されることになる。

また、他の変形例として、アイドルメッセージ中に空きチャネル情報を３つ以上挿入する場合には、その選択方法を適宜変更するように構成してもよい。

このようにすれば、空きチャネルを使用する場合に、無線端末装置同士の衝突の確率をより一層低減することができる。

また、上記実施の形態においては、中継装置はレピータに相当し、チャネル検出手段、チャネル書込手段、及び発呼制御手段は無線端末装置のＣＰＵ２１の機能に相当し、記憶手段はＲＡＭ２３に相当する。また、無線端末装置のＣＰＵ２１の機能に代えて、チャネル検出回路、チャネル書込回路、及び発呼制御回路などの電子回路によって、チャネル検出手段、チャネル書込手段、及び発呼制御手段をそれぞれ構成することもできる。

本発明の実施の形態における無線端末装置を適用した無線通信システムの構成図である。図１の無線端末装置の構成を示すブロック図である。図１のレピータの構成を示すブロック図である。図１のマスタレピータからシステムバスに送出される同期信号及び同期信号に続く各レピータに割当てられているタイムスロットを含む図である。図１のレピータと無線端末装置との間で授受されるフレームフォーマットを示す図である。図２の無線端末装置のＣＰＵの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１〜ｎレピータ
Ａ〜Ｈ無線端末装置
４サーバ
５通信回線
３０レピータシステム

Claims

通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とからなり、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に対して制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信システムであって、
各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信し、
各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信して取得した前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする無線通信システム。
各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から、自己のチャンネル番号よりも近い正順若しくは逆順に所定数の空きチャンネルの情報を選択し、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報からランダムに選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報から、自己が登録された中継装置に応じて異なる規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とからなり、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に対して制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信方法であって、
各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信し、
各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信して取得した前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする無線通信方法。
各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から、自己のチャンネル番号よりも近い正順若しくは逆順に所定数の空きチャンネルの情報を選択し、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の無線通信方法。
各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報からランダムに選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする請求項５又は６に記載の無線通信方法。
各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報から、自己が登録された中継装置に応じて異なる規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする請求項５又は６に記載の無線通信方法。
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とからなり、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に対して制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信システムにおける無線通信端末装置であって、
自己が登録された中継装置によって、前記通信回線を介して取得された複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択された所定数の空きチャンネルの情報を受信し、前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする無線通信端末装置。
前記取得した所定数の空きチャンネルの情報からランダムに選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする請求項９に記載の無線通信端末装置。
前記取得した所定数の空きチャンネルの情報から、自己が登録された中継装置に応じて異なる規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の無線通信端末装置。
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とからなり、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に対して制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信システムにおける中継装置であって、
前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信するようにしたことを特徴とする中継装置。
前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から、自己のチャンネル番号よりも近い正順若しくは逆順に所定数の空きチャンネルの情報を選択し、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信するようにしたことを特徴とする請求項１２に記載の中継装置。
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備え、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に対して制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う中継システムであって、
各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信し、
各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信して取得した前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする中継システム。
各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から、自己のチャンネル番号よりも近い正順若しくは逆順に所定数の空きチャンネルの情報を選択し、自己に登録された無線通信端末装置に対して送信するようにしたことを特徴とする請求項１４に記載の中継システム。
各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報からランダムに選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の中継システム。
各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報から、自己が登録された中継装置に応じて異なる規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の中継システム。