JP2010136349A - 中継システム、中継装置及び同期方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信回線によって互いに接続された複数のレピータを介して無線端末装置同士が通信を行う際に、通信回線に同期信号を送出するマスタレピータが故障した場合でも、残りのレピータの中から選択された１つのレピータが自動的にマスタの役割を果たすようにする。
【解決手段】マスタレピータは、システムバス１１５に同期信号が送出されていない状態において、複数のレピータ１１１_２〜１１１_ｎの中から任意に選択されてシステムバス１１５に同期信号を送出するとともに、その同期信号に同期してシステムバス１１５に情報を書き込む。他のスレーブレピータは、マスタレピータによって送出された同期信号に同期して、システムバス１１５に情報を書き込む。
【選択図】図１

Description

本発明は、中継システム、中継装置及び同期方法に関する。より詳しくは、無線端末装置が複数の中継装置の少なくとも１つを選択して他の無線端末装置と通信を行う分散型の中継システム、中継装置及び同期方法に関する。

従来より、業務用の陸上移動無線通信システムとしてトランキング方式の無線通信システム（以下、「トランキングシステム」と称する）が知られている。トランキングシステムにおいては、１つのサイト内に所定数のレピータを有しており、複数の無線端末装置は、所定数のレピータによる所定数の通話チャンネルを共有している。トランキングシステムには、専用の制御チャンネルを有する専用制御方式と呼ばれるものと、専用の制御チャンネルを有しない分散型制御方式と呼ばれるものがある。前者においては、制御チャンネルからの制御情報に基づいて、後者においては各無線端末装置に予め登録されているホームレピータからの制御情報に基づいて、空いている通話チャンネルを設定し、無線端末装置同士の通話を行うことによって、所定数の通話チャンネルを複数の無線端末装置で共有する。また、所定数のレピータは、その中の１台をマスタレピータとし、他をスレーブレピータとする。スレーブレピータは、マスタレピータから出力される同期信号によって同期を取りながら稼働している。

この場合において、各レピータが勝手に同期信号を通信回線に送出すると、これらの同期信号の衝突によって同期が取れなくなってしまう。このため、複数のレピータの中から選択された特定のレピータ（これを「マスタレピータ」という）だけが同期信号を通信回線に送出し、他のレピータ（これを「スレーブレピータ」という）はマスタレピータが送出した同期信号に同期して、システムバスの情報のタイミングを捕捉する。このため、なんらかの原因でマスタレピータが故障したときは、残りのスレーブレピータの中から新たにマスタレピータを選択する必要がある。

例えば、特許文献１においては、マスターのレピータと複数のスレーブのレピータとをシステムバスで接続し、同期信号を出力するマスターのレピータが故障したときには、新たなマスターのレピータへ自動的に切り換える技術が開示されている。マスターのレピータは、ＶＣＸＯ（発振回路）から出力された基準信号に基づいて同期信号を生成し、他の複数のスレーブのレピータに対して送信する。各レピータは、同期信号の授受のために同期信号コネクタによって他のレピータと接続されると共に、通信チャンネルの接続に関する制御の通信のためにＬＡＮ接続のイーサネット（登録商標）コネクタによって他のレピータと接続されている。

特許文献１においては、同期信号を出力するマスタレピータが故障したと判断した場合、スレーブの各レピータのメインＣＰＵは、ＬＡＮ接続のイーサネット（登録商標）によって他のレピータと通信し、故障時のマスタであるか又はスレーブであるかの関係を決定することが記載されている。

特開２００７−２８１８００号公報

しかしながら、特許文献１においては、マスタレピータの故障時において、マスタであるか又はスレーブであるかを決定する際に、ＬＡＮ接続部を介して他のレピータ用セットと通信し、その関係を決定するとあるのみで、その具体的な手順については何ら記載されていない。すなわち、特許文献１に記載された技術は抽象的な願望に過ぎず、当業者が実施できるような構成については記載されていない。したがって、特許文献１に記載された内容によっては、マスタレピータが故障した場合に、それまでスレーブレピータであった他のレピータの中から選択された１つのレピータが自動的にマスタレピータの役割を果たすという課題は解決されない。

本発明は、上記課題を解決するものであり、通信回線によって互いに接続された複数の中継装置のうち、通信回線に同期信号を送出するマスター中継装置が故障した場合でも、他の中継装置が動作を継続可能な中継システム、中継装置及び同期方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、通信回線によって互いに接続された複数の中継装置のうち、通信回線に同期信号を送出するマスター中継装置が故障した場合に、他の中継装置が自動的にマスタの役割を果たすことができる中継システム、中継装置及び同期方法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から構成され、各中継装置が、自己に登録された無線端末装置が無線端末装置間の通信を行う中継用チャンネルを選択するために、前記通信回線から取得した情報に基づいて構築した制御情報を、該無線端末装置に対して無線送信するように構成された中継システムであって、前記複数の中継装置は、前記通信回線に同期信号を送出するとともに該同期信号に同期して該通信回線と通信する一つのマスター中継装置と、前記通信回線より同期信号を取得するとともに該同期信号に同期して該通信回線と通信するその他のスレーブ中継装置とから構成され、前記各中継装置が、前記通信回線に同期信号が送出されていない状態を検出したときに、所定の規則に従って１つの中継装置が同期信号を送出し、同期信号を送出した中継装置が前記マスター中継装置として機能する、ことを特徴とする。

第１の観点における他の中継システムにおいて、前記通信回線に同期信号が送出されていない状態を検出したときに、別々の出力タイミングとなる所定の規定に従って同期信号を送出する、ことを特徴とする。

第１の観点における他の中継システムにおいて、前記各中継装置が、前記通信回線に同期信号が送出されていない状態を検出したときに、１つの中継装置が選択される所定の規則に従って同期信号を送出する、ことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る中継装置は、通信回線を介して他の中継装置に接続されるともに、固有の中継用チャンネルが割り当てられ、自己に登録された無線端末装置が無線端末装置間の通信を行う中継用チャンネルを選択するために、前記通信回線から取得した情報に基づいて構築した制御情報を、該無線端末装置に対して無線送信する中継装置であって、前記通信回線に同期信号を送出するとともに該同期信号に同期して該通信回線と通信するマスター中継装置としての機能と、前記通信回線より同期信号を取得するとともに該同期信号に同期して該通信回線と通信するスレーブ中継装置としての機能とを備え、前記通信回線に同期信号が送出されていない状態を検出したときに、所定の規則に従って同期信号を送出するようにし、自己が最初に同期信号を送出した中継装置である場合、前記マスター中継装置として機能することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る同期方法は、通信回線を介して相互に接続されるとともに、各固有の中継用チャンネルが割り当てられ、前記通信回線に同期信号を送出するとともに該同期信号に同期して該通信回線と通信する一つのマスター中継装置と、前記通信回線より同期信号を取得するとともに該同期信号に同期して該通信回線と通信するその他のスレーブ中継装置とからなる複数の中継装置からなり、各中継装置が、自己に登録された無線端末装置が無線端末装置間の通信を行う中継用チャンネルを選択するために、前記通信回線から取得した情報に基づいて構築した制御情報を、該無線端末装置に対して無線送信するようにした中継システムにおける同期方法であって、前記各中継装置が、前記通信回線に同期信号が送出されていない状態を検出したときに、それぞれ所定の規則に従って同期信号を送出するようにし、最初に同期信号を送出した中継装置をマスター中継装置とすることを特徴とする。

本発明によると、通信回線によって互いに接続された複数の中継装置を介して、無線端末装置同士が通信を行う際に、通信回線に同期信号を送出するマスター中継装置が故障した場合でも、具体的な手順によって、残りの中継装置の中から選択された特定の中継装置が自動的にマスタの役割を果たすことができる。

また、本発明によると、マスター中継装置が故障しない場合でも、通信回線に接続されていた複数の中継装置からマスター中継装置が除去された後に、残りの中継装置の中から選択された特定の中継装置が自動的にマスタの役割を果たすことができる。

また、本発明によると、マスター中継装置が故障した場合又は通信回線に接続されていた複数の中継装置からマスター中継装置が除去された後に、改めて電源が投入された初期状態においても、複数の中継装置の中から選択された特定の中継装置が自動的にマスタの役割を果たすことができる。

本発明の実施の形態における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。 計時部の構成を示す図である。 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たタイムスロットを含む図である。 レピータと無線通信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。 図１のレピータのＣＰＵによって実行されるフローチャートである。 図１のレピータに設定されるマスタレピータとして機能する優先順位の例を示す図である。

以下、本発明に係る中継システム、中継装置及び同期方法の実施の形態について、図を参照して説明する。

本実施の形態における無線通信システムのサイト１００は、図１に示すように、複数（例えば最大３０台）のレピータ１１１_１〜１１１_ｎが通信回線１１５を介して接続されている。複数のレピータ１１１_１〜１１１_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１１５で接続された複数のレピータ１１１_１〜１１１_ｎで、１つのレピータシステム（中継システム）１３０を構成する。つまり、レピータシステム１３０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つの通信エリアが構成される。また、複数のレピータ１１１_１〜１１１_ｎによって構成されるレピータシステム１３０は、ＩＰ接続線などの通信回線１１６を介してサーバ１０４に接続される。一般に通信回線１１５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１１５をシステムバスという。

サーバ１０４は、複数のレピータ１１１_１〜１１１_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１１１_１〜１１１_ｎ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１１１_１〜１１１_ｎに関する情報（例えば、中継中か否か）は、システムバス１１５を介してやり取りされ、共有されている。各レピータ１１１_１〜１１１_ｎには、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。このため、各レピータ１１１_１〜１１１_ｎは、予め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１１１_１〜１１１_ｎのうち、１台が「マスタレピータ」として設定される。以下、図１におけるレピータ１１１_１〜１１１_ｎのうちレピータ１１１_１がマスタレピータであるとして説明する。マスタレピータは、自装置も含めたレピータ１１１_１〜１１１_ｎの同期を取るための同期信号をシステムバス１１５に送出する。

無線端末装置ＴＡ〜ＴＨは、レピータ１１１_１〜１１１_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している。無線端末装置ＴＡ〜ＴＨは、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ＴＡ〜ＴＨは、ホームレピータのダウンリンク信号に挿入されてい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ＴＡ〜ＴＤがレピータ１１１_１をホームレピータ、無線端末装置ＴＥ及びＴＦがレピータ１１１_２をホームレピータ、無線端末装置ＴＧ及びＴＨがレピータ１１１_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ＴＡ〜ＴＨが複数のレピータ１１１_１〜１１１_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分散型のトランキングシステムである。分散型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。例として、無線端末装置ＴＡが同じホームレピータに登録された他の無線端末装置ＴＢ〜ＴＤと通話を行う場合を想定する。この場合、無線端末装置ＴＡは、自己のホームレピータであるレピータ１１１_１からのダウンリンク信号に含まれている通話可能なチャンネルを示すチャンネル情報を取得し、取得したチャンネル情報に基づいて通話可能なチャンネルを判別し、判別した通話可能なチャンネルの１つ（例えば、レピータ１１１_３のチャンネル）を選択し、選択したチャンネルに自己のチャンネル周波数を移動する。

さらに、無線端末装置ＴＡは、このチャンネル（レピータ１１１_３）に通話許可要求を送信し、このチャンネルを提供しているレピータ１１１_３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ＴＢ〜ＴＤは、ホームレピータ１１１_１より送信される、無線端末装置ＴＡがリンクを確立した通話チャンネル（レピータ１１１_３のチャンネル）への移動を指示する制御信号を受け取り、チャンネル周波数を指示されたチャンネル用に変更し、無線端末装置ＴＡとの通話を行う。つまり、レピータ１１１_１は、自己をホームレピータとして登録している無線端末装置ＴＡ〜ＴＤに対しては、制御チャンネルとして動作し、他の無線端末装置ＴＥ〜ＴＨ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ＴＡ〜ＴＤ間の通話は、無線端末装置ＴＡ〜ＴＤ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ＴＡ及びＴＢ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。

次に、各無線端末装置ＴＡ〜ＴＨ及び各レピータ１１１_１〜１１１_ｎの構成及び機能について説明する。図２は、図１の無線端末装置ＴＡ〜ＴＨの構成を示すブロック図である。図３は、図１のレピータ１１１_１〜１１１_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１１１_１からシステムバス１１５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示す図である。図５（Ａ）、（Ｂ）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ＴＡ〜ＴＨ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ＴＡ〜ＴＨ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を備えている。

無線端末装置ＴＡ〜ＴＨの信号系のブロックは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に一時的に記憶する。また、ＣＰＵ２１は、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、コントローラ２０は、無線端末装置の固有の識別情報を記録したフラッシュメモリ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装着される構成であってもよい。

次に、信号系のブロックに関して、送受信切換部１１は、入力端がアンテナＡＮＴＳＲに接続され、出力端がＣＰＵ２１の制御に応じて、送信部１２と受信部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ときには、この無線端末装置は受信（待受）モードになっており、送受信切換部１１の出力端は受信部１６に接続されている。一方、操作部２７により送信操作がされたときは、この無線端末装置は送信モードになり、送受信切換部１１の出力端は送信部１２に接続される。

無線端末装置ＴＡ〜ＴＨが送信モードのときには、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からのアナログ音声信号をデジタル音声信号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からのデジタル音声信号に基づいて、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（ベースバンド信号）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用いて搬送波を変調し、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ＴＡ〜ＴＨが受信モードの場合には、送受信切換部１１はアンテナＡＮＴＳＲと受信部１６とを接続する。受信部１６は、レピータ１１１_１〜１１１_ｎからの無線信号をアンテナＡＮＴＳＲを介して受信する。受信部１６は、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Ｄ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。

レピータ１１１_１〜１１１_ｎは、図３に示すように、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、ＲＯＭ４４は、通常のＣＰＵ４１の動作と共にマスタレピータが故障してシステムバス１１５上に同期信号を出力しなくなった場合の対処プログラムを格納する。

また、計時部４５は、図４に示すように、経過時間タイマＴ１と、８０ｍｓタイマＴ２と、現在時刻タイマＴ３を備える。経過時間タイマＴ１は、システムバス１１５上に同期信号が出力されてからの経過時間を計時する。８０ｍｓタイマＴ２は１フレーム期間に相当する８０ｍｓを計時する。現在時刻タイマＴ３は、現在時刻を計時する。ＣＰＵ４１は、システムバス１１５上の同期信号を検出すると、経過時間タイマＴ１をリセットする。

また、レピータ１１１_１〜１１１_ｎは、システムバス１１５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。また、ＲＯＭ４４は、自レピータがマスタレピータとして動作すると判別するまでの経過時間の基準値が登録されている。

レピータ１１１_１〜１１１_ｎ（例えば、レピータ１１１_１）は、送信元の無線端末装置（例えば、無線端末装置ＴＡ）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ＴＢ）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ＴＡ〜ＴＨ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ＴＡ〜ＴＨ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ＴＡ〜ＴＨと重複するので説明を省略する。

レピータ１１１_１〜１１１_ｎを経由して無線端末装置ＴＡ〜ＴＨ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実質的に同時に通信する。したがって、レピータ１１１_１〜１１１_ｎ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１１１_１〜１１１_ｎの各々は、図１に示したように、システムバス１１５を介して相互に接続され、ＩＰ接続線などの通信回線１１６を介してサーバ１０４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１０４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１１５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１１５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１１５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システムの無線通信方法について、図５及び図７を参照して説明する。
図５の同期信号は１周期が８０ｍｓになっており、前半の４０ｍｓは、スロット０からスロット３１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。最初のスロット０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１１１_１が送出し、他のレピータ１１１_２〜１１１_ｎは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１１１_１〜１１１_ｎ、すなわちレピータシステム１３０は、この同期信号に同期して動作している。レピータ１１１_１〜１１１_ｎには、同期用のスロット０以外のスロット１〜スロット３１のいずれかが割当てられている。各レピータ１１１_１〜１１１_ｎは、共用する各レピータの情報を自装置に割当てられたスロットに書き込む。マスタレピータであるレピータ１１１_１は、スロット０には同期信号を送出し、また、スロット１〜スロット３１のうちレピータ１１１_１に割当てられたスロットにレピータ１１１_１の情報（例えば、空き状態か中継中かを示す情報等）を書き込む。なお、最後のスロット３１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６（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６（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６（Ａ）及び（Ｂ）において、通信フレームのフォーマットは８０ｍｓの３８４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はトランキング制御用のシグナリング情報チャンネル、ＦＡＣＣＨは高速付随制御チャネル、Ｇはガードタイムである。

前述の通り、マスタレピータは、図５におけるスロット０に同期信号を送出し、マスタレピータに対しスレーブレピータとなる他のレピータは、この同期信号を取得し、マスタレピータを含むレピータシステム１３０は、この同期信号に同期して稼動する。また、この同期信号は、通信フレームの周期と同じ８０ｍｓｅｃ毎にシステムバス１１５上に送出される。実施の形態の無線通信システムは、初期立ち上げ時に所定の規則に従い、レピータ１１１_１〜１１１_ｎのうち１台のレピータがマスタレピータとなる。マスタレピータ以外の他のレピータは、自動的にスレーブレピータとなり、マスタレピータが送出する同期信号を取得する。またレピータシステムを構成する各レピータには、スロット１〜スロット３０のいずれかのスロットが割当てられている。また、自装置以外の他のレピータがどのスロットに割当てられているかについても把握している。同期信号の送出、割当スロットへの情報の送出は、計時部４５によってタイミングを計る。つまり、同期信号は８０ｍｓｅｃ毎に、自装置の情報は、同期信号送出から割当スロットまでの時間を計測して送出する。これらを踏まえて、以下、任意のレピータがマスタレピータになり、他のレピータがスレーブレピータになる場合の動作について、図３のＣＰＵ４１によって実行される図７のフローチャートを参照して説明する。

ここでは、理解を容易にするため、図８に示すように、レピータ１１１の１番からｎ番が存在し、それぞれのＲＯＭ４４に、マスタレピータとなる優先度と計測時間が設定されているものとする。

全てのレピータ１１１_１〜１１１_ｎに電源が投入されて、立ち上げ処理時に、複数のレピータ１１１_１〜１１１_ｎのうち、いずれか１台のレピータがマスタレピータとして動作を開始する。
なお、立ち上げ動作時に、全てのレピータのＣＰＵ４１は、計時部４５の経過時間タイマＴ１を初期化する。

図７において、ＣＰＵ４１は、システムバス１１５上に同期信号が出力されていないかどうかを判断する（ステップＳ１０１）。同期信号が出力されていないと判断した場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）には、自装置が同期信号を書き込むタイミングであるか否かを、経過時間タイマＴ１により判別する（ステップＳ１０２）。経過時間タイマＴ１の計測時間（図８）に達していれば、自装置が書き込むタイミングであると判定し（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、マスタレピータでなければ（優先度２位以下）、書き込むタイミングではないと判定し（ステップＳ１０２；ＮＯ）。ステップＳ１０１に戻る。

起動から、８０ｍｓ経過すると、経過時間タイマＴ１の計測時間が、レピータ１１１_１の基準時間に達し、自装置が書き込むタイミングであると判定する（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）。

ここで、仮に、レピータ１１１_１が故障しているとすると、ステップＳ１０１で同期信号が無い（ＹＥＳ）と判別され、同期信号が無い状態が８２ｍｓ（８０ｍｓ（１周期）＋１スロット期間＋一定の余裕期間）経過すると、ステップＳ１０２で、優先度２位のマスタレピータ１１１_３の経過時間タイマＴ１のカウント値が基準値（８２ｍｓ）に達し、同期信号の書き込みタイミングであると判別する。

仮に、優先度１位と２位のレピータ１１１_１と１１１_３が故障しているとすると、ステップＳ１０１で同期信号が無い（ＹＥＳ）と判別され、同期信号が無い状態が８４ｍｓ経過すると、ステップＳ１０２で、優先度３位のマスタレピータ１１１_４の経過時間タイマＴ１のカウント値が基準値（８４ｍｓ）に達し、同期信号の書き込みタイミングであると判別する。

仮に、優先度１位〜３位のレピータ１１１_１、１１１_３、１１１_４が故障しているとすると、ステップＳ１０１で同期信号が無い（ＹＥＳ）と判別され、同期信号が無い状態が８６ｍｓ経過すると、ステップＳ１０２で、優先度４位のマスタレピータ１１１_ｎの経過時間タイマＴ１のカウント値が基準値（８６ｍｓ）に達し、同期信号の書き込みタイミングであると判別する。

こうして、最初に、レピータ１１１_１〜１１１_ｎのうち、いずれか１台のレピータから同期信号が送出され、マスタレピータとなるまでステップＳ１０１〜Ｓ１０２の処理を繰り返す。

システムバス１１５に同期信号が書き込まれておらず（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、同期信号を書き込むタイミングであると判断したときは（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、システムバス１１５に同期信号を書き込む（ステップＳ１０３）。システムバス１１５上に同期信号が書き込まれたため、各ＣＰＵ４１は、計時部４５の同期信号出力後の経過時間を０にリセットする。ここで、システムバス１１５に同期信号を書き込んだレピータはマスタレピータとなる。

また、マスタレピータとなったレピータは、同期信号を含むスロットの１周期を、８０ｍｓタイマＴ２の計測を開始させる（ステップＳ１０４）。

次に、割当スロットのタイミングになったか否かを、同期信号出力後の経過時間により判断し（ステップＳ１０５）、割当スロットのタイミングになったと判断したときは、そのスロットに自装置の情報を書き込む（ステップＳ１０６）。一方、割当スロットのタイミングでないと判断した場合、すなわち、他の装置の割当スロットのタイミングであると判断した場合には、そのスロットにシステムバス１１５に出力された情報を読み込む（ステップＳ１０７）。そして、読み込んだ情報によってＲＡＭ４３に記憶している情報を更新する（ステップＳ１０８）。

ステップＳ１０６において、自装置の情報を書き込んだ後、又は、ステップＳ１０８において、情報を更新した後は、８０ｍｓｅｃが経過したか否かを、８０ｍｓタイマＴ２のカウント値から判断する（ステップＳ１０９）。８０ｍｓｅｃが経過していないと判断したときは、ステップＳ１０５に移行して、ステップＳ１０６の処理、又は、ステップＳ１０７及び１０８の処理を繰り返す。一方、８０ｍｓｅｃが経過したと判断したときは、ステップＳ１０３に移行して、次の周期の先頭に同期信号を書き込む。

ステップＳ１０１において、システムバス１１５上に同期信号が出力されていると判断したときは、他のレピータがマスタレピータとして動作しているので、スレーブレピータとして動作する。すなわち、マスタレピータによって書き込まれた同期信号をシステムバス１１５から取得して（ステップＳ１１０）、計時部４５に同期信号を含むスロットの１周期に対応する８０ｍｓｅｃの計測を開始させる（ステップＳ１１１）。

次に、割当スロットのタイミングになったか否かを経過時間タイマＴ１のカウント値により判断し（ステップＳ１１２）、割当スロットのタイミングになったと判断したときは、そのスロットに自装置の情報を書き込む（ステップＳ１１３）。一方、割当スロットのタイミングでないと判断した場合、すなわち、他の装置の割当スロットのタイミングであると判断した場合には、そのスロットの情報を読み込む（ステップＳ１１４）。そして、読み込んだ情報によってＲＡＭ４３に記憶している情報を更新する（ステップＳ１１５）。

ステップＳ１１３において、自装置の情報を書き込んだ後、又は、ステップＳ１１５において、情報を更新した後は、８０ｍｓｅｃが経過したか否かを判断する（ステップＳ１１６）。８０ｍｓｅｃが経過していないと判断したときは、ステップＳ１１２に移行して、ステップＳ１１３の処理、又は、ステップＳ１１４及び１１５の処理を繰り返す。一方、８０ｍｓｅｃが経過したと判断したときは、システムバス１１５に次の周期の先頭に同期信号があるか否かを判断する（ステップＳ１１７）。同期信号があると判断したときは、その同期信号を取得する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１１７において、同期信号がないと判断した場合には、それまで同期信号を送出していたマスタレピータ１１１_１に、同期信号を送出できない事情が発生したことになる。例えば、マスタレピータに故障が発生した場合、マスタレピータがレピータシステム１３０から切り離された場合、あるいは、レピータ１１１_１〜１１１_ｎを接続するシステムバス１１５が途中で切り離された場合などが考えられる。この場合には、ステップＳ１０１に移行して、それまでスレーブレピータであったいずれか１台のレピータが、マスタレピータとして動作を開始する。すなわち、ステップＳ１０２からステップＳ１０９までの処理を実行する。スレーブレピータであったいずれか１台のレピータが、新たなマスタレピータとして同期信号を送出すると、残りのレピータはスレーブレピータのまま、ステップＳ１１０からステップＳ１１７までの処理を繰り返す。

以上のように、上記実施の形態においては、マスタレピータは、システムバス１１５に同期信号が送出されていない状態において、複数のレピータ（例えば、図１のレピータ１１１_２〜１１１_ｎ）の中から基準に従って選択されてシステムバス１１５に同期信号を送出するとともに、その同期信号に同期してシステムバス１１５に情報を書き込む。システムバス１１５に同期信号が書き込まれると、他のレピータはスレーブレピータとなり、マスタレピータによって送出された同期信号に同期して、システムバス１１５に情報を書き込む。したがって、上記実施の形態によれば、システムバス１１５によって互いに接続された複数のレピータ１１１_１〜１１１_ｎを介して、無線端末装置ＴＡ〜ＴＦ同士が通信を行う際に、システムバス１１５に同期信号を送出するマスタレピータ（例えば、図１のレピータ１１１_１）が故障した場合でも、具体的な手順によって、残りのレピータ（レピータ１１１_２〜１１１_ｎ）の中から選択された特定のレピータ（例えば、レピータ１１１_２）が自動的にマスタの役割を果たすことができる。

すなわち、それぞれのレピータ１１１_１〜１１１_ｎは、いずれかのレピータ（例えば、図１のレピータ１１１_１）がマスタレピータとして同期信号をシステムバスに送出していることを検出すると、同期信号の送出をしない。その後、マスタレピータ１１１_１が故障などした場合でも、他のレピータ１１１_２〜１１１_ｎのうち、１台のレピータ１１１_２が自動的にマスタレピータとなるので、無線通信システムを停止することなく運用ができる。また、故障でなくとも、システムバスが途中で切り離され、レピータシステム１３０を複数に分割してしまった場合でも、マスタレピータが存在しない側のレピータシステム１３０にも、新たにマスタレピータが選定されてシステムを停止せず運用することが可能となる。さらに、故障などで一旦切り離された元々のマスタレピータ１１１_１が修理され復帰した（再接続された）場合でも、すでに、新たなマスタレピータ１１１_２が同期信号を送出しているので、復帰したレピータ１１１_１は、同期信号を送出せず、何ら設定することなく無線通信システムの運用が可能となる。

なお、チャンネル番号順などとしておくだけでは、元々のマスタレピータ１１１_１が復帰した場合、再度、マスタレピータを設定する処理が必要になる。もしかしたら、新たにマスタレピータとなったレピータ１１１_２と復帰してきた元々のレピータ１１１_１の双方が同期信号を送出してしまうかもしれない等の問題が想定されるが、本実施形態では、そのような問題は発生しない。

また、上記実施の形態によれば、システムバス１１５に接続されていた複数のレピータ（図１のレピータ１１１_１〜１１１_ｎ）から、１つ又は２以上のレピータ（例えば、マスタレピータ１１１_１及び１１１_２）が除去された場合でも、残りのレピータ（レピータ１１１_３〜１１１_ｎ）の中から選択された特定のレピータ（例えば、レピータ１１１_４）が自動的にマスタの役割を果たすことができる。

また、上記実施の形態によれば、複数のレピータ（例えば、図１のレピータ１１１_１〜１１１_ｎ）によって初めてシステムを構築した場合、又は、１つ若しくは２以上のレピータ（例えば、マスタレピータ１１１_１及び１１１_２）が除去された場合において、各レピータに電源が投入された初期状態において、その中から選択された１つの特定のレピータが自動的にマスタの役割を果たすことができる。

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、全てのレピータ１１１_１〜１１１_ｎに電源が投入された立ち上げ処理時に、および、マスタレピータから同期信号が送出できない事情が発生したときに、マスタレピータを決定する場合には、以下の方法であってもよい。

各レピータに書き込まれる固有のシリアルナンバー（ＥＳＮ：Electric Serial Number）によって、同期用のスロットに同期信号を書き込むタイミングに時間差を持たせておき、いずれかのレピータから同期信号が送出されたときは、他のレピータは同期信号を送出しない。

具体的に、システム立ち上げ時には、各レピータ１１１_１〜１１１_ｎのＥＳＮによって、同期信号を送出するタイミングに時間差を持たせている。その後、最初に選定されたマスタレピータ１１１_１からの同期信号を検出されなくなった場合、スレーブレピータ１１１_２〜１１１_ｎは、ほぼ同時に、同期信号が送出されていないことを検出できる。そして、同期信号が送出されなくなったことを検出したスレーブレピータ１１１_２〜１１１_ｎは、自装置の同期信号を送出するタイミングを待ち、同期信号が送出されなくなったことを検出した場合の同期信号を送出するタイミングも各レピータ１１１_２〜１１１_ｎによって時間差を持たせているため、この場合も、システム立ち上げ時と同様、いずれかのレピータ（図１のレピータ１１１_２）から同期信号が送出されると、残りのレピータ１１１_３〜１１１_ｎは、同期信号を送出しない。

ＥＳＮによってマスタレピータを決める以外にも、チャンネル順によってマスタレピータとなるレピータをあらかじめ決めておいてもよいし、同期信号ではない最初のスロットに情報を書き込むように設定されているレピータをマスタレピータとしてあらかじめ決めておいてもよい。あるいは、電源が投入された立ち上げ処理時に、マスタレピータとなり得る資格やマスタレピータとならない資格を決めておいてもよい。この場合も、いずれかのレピータから同期信号が送出されたときは、他のレピータは同期信号を送出しない。

また、各レピータ間の同期のための同期信号は、デジタル方式の無線通信システムのフレーム同期を用いており、その間隔も８０ｍｓｅｃ間隔で同期用のスロットに同期信号が書き込まれる。このタイミングで全てのレピータが同期を取っているため、同一サイト内の各レピータが送信する通信フレームも同期していることになる。したがって、無線端末装置が通話チャンネルを変更したとしても、同期を維持した状態であるので、即座にフレーム同期を確立することが可能になり、即座に通話を行うことができる。

また、上記実施の形態においては、中継装置はレピータ１１１_１〜１１１_ｎに相当し、マスター中継装置はレピータ１１１_１に相当し、スレーブ中継装置はレピータ１１１_２〜１１１_ｎに相当し、通信回線は通信回線５に相当し、無線端末装置は無線端末装置ＴＡ〜ＴＨに相当し、中継システムはレピータシステム１３０に相当する。

ＴＡ〜ＴＨ 無線端末装置
１１１_１〜１１１_ｎ レピータ
１１５ システムバス（通信回線）
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＡＭ
４５ 計時部

Claims (5)

1. 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から構成され、各中継装置が、自己に登録された無線端末装置が無線端末装置間の通信を行う中継用チャンネルを選択するために、前記通信回線から取得した情報に基づいて構築した制御情報を、該無線端末装置に対して無線送信するように構成された中継システムであって、
   前記複数の中継装置は、前記通信回線に同期信号を送出するとともに該同期信号に同期して該通信回線と通信する一つのマスター中継装置と、前記通信回線より同期信号を取得するとともに該同期信号に同期して該通信回線と通信するその他のスレーブ中継装置とから構成され、
   前記各中継装置が、前記通信回線に同期信号が送出されていない状態を検出したときに、所定の規則に従って１つの中継装置が同期信号を送出し、同期信号を送出した中継装置が前記マスター中継装置として機能する、ことを特徴とする中継システム。
2. 前記各中継装置が、前記通信回線に同期信号が送出されていない状態を検出したときに、別々の出力タイミングとなる所定の規定に従って同期信号を送出する、ことを特徴とする請求項１に記載の中継システム。
3. 前記各中継装置が、前記通信回線に同期信号が送出されていない状態を検出したときに、１つの中継装置が選択される所定の規則に従って同期信号を送出する、ことを特徴とする請求項１に記載の中継システム。
4. 通信回線を介して他の中継装置に接続されるともに、固有の中継用チャンネルが割り当てられ、自己に登録された無線端末装置が無線端末装置間の通信を行う中継用チャンネルを選択するために、前記通信回線から取得した情報に基づいて構築した制御情報を、該無線端末装置に対して無線送信する中継装置であって、
   前記通信回線に同期信号を送出するとともに該同期信号に同期して該通信回線と通信するマスター中継装置としての機能と、
   前記通信回線より同期信号を取得するとともに該同期信号に同期して該通信回線と通信するスレーブ中継装置としての機能とを備え、
   前記通信回線に同期信号が送出されていない状態を検出したときに、所定の規則に従って同期信号を送出するようにし、自己が最初に同期信号を送出した中継装置である場合、前記マスター中継装置として機能することを特徴とする中継装置。
5. 通信回線を介して相互に接続されるとともに、各固有の中継用チャンネルが割り当てられ、前記通信回線に同期信号を送出するとともに該同期信号に同期して該通信回線と通信する一つのマスター中継装置と、前記通信回線より同期信号を取得するとともに該同期信号に同期して該通信回線と通信するその他のスレーブ中継装置とからなる複数の中継装置からなり、各中継装置が、自己に登録された無線端末装置が無線端末装置間の通信を行う中継用チャンネルを選択するために、前記通信回線から取得した情報に基づいて構築した制御情報を、該無線端末装置に対して無線送信するようにした中継システムにおける同期方法であって、
   前記各中継装置が、前記通信回線に同期信号が送出されていない状態を検出したときに、それぞれ所定の規則に従って同期信号を送出するようにし、最初に同期信号を送出した中継装置をマスター中継装置とすることを特徴とする同期方法。

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