JP3793773B2

JP3793773B2 - 無線通信方法、無線通信基地局および無線端末

Info

Publication number: JP3793773B2
Application number: JP2005179612A
Authority: JP
Inventors: 澤睦芹; 倉浩嗣小; 井学向; 隆司和久津; 方稔行; 島暢康中; 形映二鎌; 人克也農; 光清利
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2021-07-05
Also published as: JP2005341604A

Description

本発明は無線通信方法に係り、特に、無線端末から基地局への無線伝送路であるアップリンクの伝送速度に比べて基地局から端末への無線伝送路であるダウンリンクの伝送速度が相対的に高速である超高速ダウンリンク（Super high speed Down Link―以下、ＳＤＬという―）伝送を行なうための無線通信方法に関する。

近年、通信・情報処理技術の進歩に伴い個人用携帯電話機システム（Personal Handy-phone System−以下、ＰＨＳという−）や前記ＳＤＬシステム等の無線通信システムについて種々の方式が提案されている。

ＰＨＳや無線によるローカルエリアネットワーク（Local Area Network−ＬＡＮ−）等の無線通信システムは、種々の情報メディアの発達によりますますその需要が増大しており、これに伴い様々なネットワークを介して無線通信を行なわなくてはならない必要性も増加してきている。このような必要性に鑑みて無線通信システムの分野においても有線通信システムのような伝送波周波数の広帯域化が望まれている。また、従来の無線通信システムにおいては、端末から基地局へ無線信号を送信する回線であるアップリンクと、基地局から端末へ無線信号を送信する回線であるダウンリンク回線と、の伝送速度を一致させて双方向の無線通信を行なうようにしていた。しかしながら、ユーザが要求してきたユーザ情報を端末に対して送信するダウンリンクの伝送量は、制御情報等のみを送るアップリンクの伝送量に比べて相当大容量となっているのが現状である。

これは移動通信だけでなく、無線ＬＡＮやその他の様々な無線サービスで共通の問題である。しかしながら、無線では周波数資源が限られているため、現行でサービスされている周波数帯域での広帯域化は困難であり、より高い未利用周波数（準ミリ波・ミリ波帯）の開拓が望まれている。

従来の周波数配置例を図６７に示す。日本のデジタル方式自動車電話システムＲＣＲＳＴＤ−２７Ｂ（Research Center of Radio System STanDard 27B−電波システム研究センター標準２７Ｂ−）を例にとる。このシステムではダウンリンク及びアップリンク共に同一の伝送速度であり、無線周波数帯としては８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯のシステムがある。どちらの周波数帯においてもアップリンクとダウンリンクは同一の周波数帯で構成される。８００ＭＨｚ帯では８１０ＭＨｚ〜８２６ＭＨｚにダウンリンクが、９４０ＭＨｚ〜９５６ＭＨｚにアップリンクが配置されている。従来のシステムでは同一の伝送速度のダウンリンク及びアップリンクを想定しているため、同一の周波数帯で送受を行なっているが、ＳＤＬシステムヘの適用を考えた場合には問題点が発生する。

ＳＤＬシステムでは広帯域のダウンリンクを想定しているため、８００ＭＨｚ帯などの低い周波数帯では、その広い帯域幅の確保や周波数有効利用の点から実現が困難である。例えば１００ＭＨｚ程度の伝送を試みようとした場合、１ユーザーで８００ＭＨｚ帯で１００ＭＨｚの帯域を確保することは不可能と言っても良い。このため、数ＧＨｚ程度の準ミリ波帯から数十ＧＨｚ程度のミリ波帯での伝送が必要となってくる。

一方、異なる伝送方式をあわせ持つ無線通信方式の従来例として、アメリカにおける自動車電話が挙げられる。これは、アナログからデジタルヘの移行期に、自動車電話用のハンドセットを、アナログ機（アナログ自動車電話）とデジタル機（デジタル自動車電話）を共存させ、双方のエリアにおいて送受信可能としたものである。このシステムでは、アナログとデジタルという全く異なる通信方式を用いており、送受信機は、共通な回路部分が少なく、アナログ自動車電話とデジタル自動車電話を各々１台合わせ持った構成となっている。そのため、回路規模が大きくなってしまうという問題点を有している。

つぎに、基準となる信号源に同期する方法の従来例について図６８を用いて説明する。図６８は、基準発振器の発振周波数ｘのｎ／ｍ倍の周波数を得るためのフェーズ・ロックド・ループ（Phase Locked Loop−ＰＬＬ−）６８０の構成を示している。発振周波数ｘの信号を、分周器６８１により周波数を１／ｍし、位相比較器に入力する。また、電圧制御可変周波数発振器（発振周波数ｙ）の信号は、分周器６８２により周波数を１／ｎし、位相比較器６８３に入力する。位相比較器６８３では、両者の位相差に対応した電圧値を出力する。位相比較器の出力は、ＰＬＬ６８０の周波数追従特性を決定するループフィルタ６８４に入力される。ループフィルタ６８４の出力は、電圧制御可変周波数発振器（ＶＣＯ）６８５に入力される。ＰＬＬ６８０は、位相比較器６８３の入力における２つの信号の位相差が零になるように制御される。従って次式（１）が成り立つ。
ｘ／ｍ＝ｙ／ｎ（１）
よって、電圧制御可変周波数発振器の出力ｙは
ｙ＝ｘｎ／ｍ（２）
となる。以上から、分周器６８１、分周器６８２によって、基準発振器の出力に同期し、発振周波数がｎ／ｍ倍となる。このようにＰＬＬ６８０を用いれば、基準信号源に同期し、周波数がｎ／ｍ倍の信号を得ることができる。しかしながら、ＰＬＬを用いる方法では、ＶＣＯ（電圧制御可変周波数発振器）６８５が必要なため、別個の構成として発振器を備えている必要がある。上記従来の無線通信システムは、制御データとユーザデータを同一無線周波数で伝送しているが、両データの容量は同一ではなくデータの量は制御データ量に比べてはるかに大容量であり、ユーザデータと制御データとはそれぞれ別個の伝送手段により送受信されている。また、大容量データは太い伝送路でないと送れないが、小容量データを太い伝送路で送るのは効率が悪く不経済であった。太い伝送路は高い周波数を用いないと形成できないが、高い周波数で細い伝送路を形成しようとすると高周波に起因するジッタ等の影響で伝送路の形成が困難であった。

上述のようにＰＨＳや無線ＬＡＮのように広般かつ大容量の情報の伝送に対応するためには、端末から基地局へのアップリンクの伝送速度と基地局から端末へのダウンリンクの伝送速度とが同等であっては、無線回線を有効に利用することができなかった。

また、６０ＧＨｚ帯のようなミリ波では、その周波数の高さから電波伝搬損が非常に大きくなる。そのため、ある程度の距離で通信を行なう場合には送信のパワーを大きくしなければならない。ＳＤＬシステムで用いられる携帯端末は人体の近辺で使用されるが、端末で大電力による送信を行なうことは、安全衛生上からも好ましいこととはいえない。また、携帯端末は般的にバッテリーにより駆動されているが、大電力で送信するということはバッテリーを連続使用できる時間が短くなるという問題点があり、また、バッテリーの充電や交換の頻度が増えて煩雑であるという問題もある。

さらに、ミリ波帯のデバイスは非常に高価であり、端末でミリ波帯の送信デバイスが必要となることは低価格化の要求に応えることを困難にしていた。容積の面からもミリ波帯の送信デバイスを備えるということで小型化が困難となっていた。

伝送に用いる信号の変調方式は、伝送を行なう帯域幅（伝送速度）、周波数帯、送受信回路の規模、デバイスの選択、周波数利用効率のどの事項を重視するかにより、どの方式が最適なものとなるかは変わる。例えば、自動車電話などの狭帯域通信で周波数利用効率が重要視される場合、π／４ＤＱＰＳＫ方式やＱＡＭ方式などの線形変調が採用される。しかし、広帯域で無線通信を行なう場合、このような線形変調は非常に広帯域にわたって線形に動作する無線部品が必要となり、小型化、低消費電力化が困難であった。

ダウンリンクとアップリンクで伝送速度が明らかに異なるＳＤＬシステムでは従来のように同一変調方式又はその性質が似通っている変調方式を採用した場合、どちらかに整合をとった方式を選択するか、あるいは性能は低下するにしてもダウンリンク・アップリンクの両方でそれ相応の方式を選択するしかなかった。

さらに、従来の無線通信システムでは、異なる伝送方式である無線通信方式をあわせ持つことにより多様な品質の情報伝送を実現している。つまり、異なる伝送方式の送受信機２台を１つの匡体に収容することによって、伝送品質の多様化を実現している。このために、送受信機の構成が大きくなるという欠点を有していた。

本発明は、アップリンクに比べてダウンリンクの伝送速度を相対的に速くすることにより、ダウンリンクを介して伝送される情報を高速で端末に送信することができ、かつ、周波数利用効率の高い無線通信システムを提供することを目的としている。

また、無線通信システムで用いられる伝送波の周波数帯域を有線通信システム並みに広帯域化することのできる無線通信システムを提供することをも目的としでいる。

さらに、必要となる信号伝送速度の基準発振器の構成を簡素化し、マルチメディアサービスにおける携帯電子装置の構成を簡素化できる無線通信システムを提供することをも目的としている。

本発明の第１の基本構成に係る無線通信方法は、無線端末と、１つ以上の無線基地局との間で無線通信を行なう無線通信方法において、第１周波数帯の電波を使用する第１伝送方式を用いて、前記無線端末に設けられた端末送信手段と前記基地局の何れか１つ以上の基地局受信手段との間で第１の無線通信を行ない、前記第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の電波を用いて前記第１伝送方式よりもその伝送速度が高速な第２伝送方式を用いて何れか１つ以上の前記無線基地局の基地局送信手段と前記無線端末の端末受信手段との間で第２の無線通信を行ない、前記第１の無線通信を行なう前記端末送信手段により、前記第１周波数帯の帯域幅を、前記第２周波数帯の帯域幅とほぼ同じにまで拡げる帯域拡散を行なうことを特徴とする。
上記第１の基本構成に係る無線通信方法において、前記基地局受信手段と前記基地局送信手段は、同一の前記無線基地局に設けられていても良い。
上記第１の基本構成に係る無線通信方法において、前記第１の無線通信と前記第２の無線通信は、それぞれ異なる変調方式を用いるようにしても良い。
上記第１の構成に係る無線通信方法において、前記無線基地局に設けられた前記基地局送信手段を用いて、無線基地局を識別するための無線基地局識別信号を、前記無線端末宛てに送信し、前記無線端末に設けられた前記端末受信手段により前記無線基地局識別信号を受信し、該無線基地局識別信号に基づいて、前記無線端末に設けられた無線基地局選定手段を用いて、接続に適している無線基地局を決定し、前記無線基地局選定手段によって選定した無線基地局に関する情報を、前記端末送信手段を用いて送信するようにしても良い。
上記第１の基本構成に係る無線通信方法において、前記無線基地局に設けられた前記基地局送信手段を用いて、無線基地局を識別するための無線基地局識別信号を、前記無線端末に送信し、前記無線端末に設けられた前記端末受信手段によって、前記無線基地局識別信号を受信し、該無線基地局識別信号に基づいて、前記無線端末に設けられた無線基地局選定手段を用いて、接続に適している前記無線基地局を決定し、前記無線基地局選定手段により現在接続中の無線基地局以外の他の無線基地局の方が接続に適しているものと決定された場合に、この無線基地局選定手段により選定した無線基地局に関する情報を、前記端末送信手段を用いて送信するようにしても良い。
上記第１の基本構成に係る無線通信方法において、前記第１伝送方式は、ランダムアクセス方式であっても良い。なお、この構成は、段落［００４７］により後述する第１０実施例に相当する。
上記第１の基本構成に係る無線通信方法において、前記基地局送信手段が用いるタイミングクロックを分周することにより、前記基地局受信手段で用いられるタイミングクロックが生成されていても良い。なお、この構成は、段落［０１１１］により後述する第２９実施例に相当する。
上記第１の基本構成に係る無線通信方法において、前記第１の無線通信を行なう前記端末送信手段は前記第１周波数帯の帯域幅を前記第２周波数帯の帯域幅とほぼ同じにまで拡げる帯域拡散手段をさらに備えるようにしても良い。なお、この構成は、段落［００４３］により後述する第６実施例に相当する。
上記第１の基本構成に係る無線通信方法は、前記端末受信手段が用いるタイミングクロックを分周することにより、前記端末送信手段で用いられるタイミングクロックが生成されるようにしても良い。なお、この構成は、段落［００９８］により後述する第２４実施例に相当する。
次に、本発明の第２の基本構成に係る無線通信基地局は、無線端末との間で電波を用いて無線通信を行なうための無線通信方法で用いられる１つ以上の無線通信基地局のうちの少なくとも１つの無線基地局が、前記無線端末に設けられた端末送信手段との間で、第１周波数帯の電波を使用する第１伝送方式を用いて第１の無線通信を行なう基地局受信手段と、前記無線端末に設けられた端末受信手段との間で前記第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の電波を使用すると共に前記第１伝送方式よりもその伝送速度が高速な第２伝送方式を用いて第２の無線通信を行なう基地局送信手段と、を備えると共に、前記第１の無線通信を行なう前記端末送信手段は、前記第１周波数帯の帯域幅を、前記第２周波数帯の帯域幅とほぼ同じにまで拡げる帯域拡散手段をさらに備えることを特徴とする。
上記第２の基本構成に係る無線通信基地局において、前記第１伝送方式は、ランダムアクセス方式であっても良い。なお、この構成は、段落［００４７］により後述する第１０実施例に相当する。
上記第２の基本構成に係る無線通信基地局において、前記第１伝送方式は、ランダムアクセス方式であっても良い。なお、この構成は、段落［００４７］により後述する第１０実施例に相当する。
また、第３の基本構成に係る無線端末は、１つ以上の無線通信基地局との間で電波を用いて無線通信を行なうための無線通信方法で用いられる無線端末であって、前記１つ以上の無線基地局のうちの少なくとも１つの無線基地局に設けられた基地局受信手段との間で第１の周波数帯の電波を使用する第１伝送方式を用いて第１の無線通信を行なう端末送信手段と、前記１つ以上の無線基地局のうちの少なくとも１つの無線基地局に設けられた基地局送信手段との間で前記第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯の電波を使用すると共に前記第１伝送方式よりもその伝送速度が高速な第２伝送方式を用いて第２の無線通信を行なう端末受信手段と、を備えると共に、前記第１の無線通信を行なう前記端末送信手段は、前記第１周波数帯の帯域幅を、前記第２周波数帯の帯域幅とほぼ同じにまで拡げる帯域拡散手段をさらに備えることを特徴とする。
上記第３の基本構成に係る無線通信方法において、前記第１伝送方式は、ランダムアクセス方式であっても良い。なお、この構成は、段落［００４７］により後述する第１０実施例に相当する。
上記第３の基本構成に係る無線端末において、前記第１の無線通信を行なう前記端末送信手段は、前記第１周波数帯の帯域幅を前記第２周波数帯の帯域幅とほぼ同じにまで拡げる帯域拡散手段をさらに備えているが、この構成は、段落［００４３］により後述する第６実施例に相当する。
上記第３の基本構成に係る無線端末は、前記端末受信手段が用いるタイミングクロックを分周することにより、前記端末送信手段で用いられるタイミングクロックが生成されるようにしても良い。なお、この構成は、段落［００９８］により後述する第２４実施例に相当する。

以上のようにこの発明に係る無線通信方法は、アップリンク回線の無線信号の伝送速度を相対的に低速とし、ダウンリンク回線の無線信号の伝送速度を相対的に高速として、大容量のユーザ情報を基地局から端末へ高速で伝送することができ、ユーザの要望に充分答えることができると共に周波数を有効に利用することができる。

本発明に係る無線通信システムの幾つかの好適な実施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

実施例を説明するに先立って本発明の基本概念を図１のブロック図を用いて説明する。

この発明に係る無線通信システムは、それぞれが所定のサービスエリアを分担する複数の基地局と、前記所定のサービスエリア内を移動可能な複数の端末と、を備えており、図１に示すように、個々の端末１と個々の基地局５との間に設定され端末１から基地局５に対して所定の情報を無線伝送するためのアップリンク回線４と、個々の端末１と個々の基地局５との間に設定され基地局５から端末１に対して所定の情報を無線伝送するためのダウンリンク回線８とを有している。

前記端末１は、前記アップリンク回線４を介して前記基地局５に対し相対的に低速の伝送速度で無線信号を送信する低速送信手段２と、前記ダウンリンク回線８を介して前記基地局５から相対的に高速の伝送速度で送られてきた無線信号を受信する高速受信手段３と、を備えている。

前記基地局５は、前記ダウンリンク回線４を介して前記端末１から相対的に低速の伝送速度で送信されてきた無線信号を受信する低速受信手段６と、前記ダウンリンク回線８を介して前記端末１に対し相対的に高速の伝送速度で無線信号を送信する高速送信手段７と、を備えている。なお、符号９は低速送信手段２と高速受信手段３とを含む端末側送受信部である。

次に、個別の実施例を順次説明する。まず、図２に示すように、第１実施例は端末（個人の所持する個人用携帯電子装置）１との通信において、（中継）基地局５から電子装置１へのダウンリンク８に広帯域信号を伝送し、電子装置１から中継基地局５へのアップリンク４には狭帯域の信号を伝送するような通信形態に用いられる。ダウンリンク８に広帯域を用いるのは画像を含む通信や、音声、ファイル編集、情報配布・広報、放送等であり、その場合のアップリンク４に用いるのはダウンリンク８を制御する情報や、チャネルの選択、マルチメディアの場合は、メディアの選択の制御信号、音声等である。

図２において、個人用携帯電子装置（端末）１は、回線４及び８を介して基地局５との間でデータの送受信を行なうものであり、その構成は、送受信部９と、この送受信部９との間で受信されたデータ及び送信すべき制御信号を処理する信号処理部１０と、送信用制御信号を入力する入力部１３と、伝送されてきたデータを出力する出力部１６と、を備えている。信号処理部１０は、送信すべきデータについてＡ−Ｄ変換及び符号化等を行ない受信されたデータについてＤ−Ａ変換及び復号化処理等を行なうプロセッサ１１と、処理すべきデータを一時的に記憶しておくメモリ１２と、より構成されている。入力部１３は制御情報を入力するための例えば１０キー等のキーボード１４と、音声を入力するマイク１５と、を備え、出力部１６は、伝送されてきたデータに関する音声を出力するスピーカ１７と文字等の情報を表示するディスプレイ１８とを備えている。

第２実施例に係る無線通信システムは、図３に示すように、放送と通信とが融合した例えば同報通信の分野に適用される。その場合、個人が所有する電子装置でも放送信号が受信可能となろう。その様な場合には、電子装置のユーザの要求に応じて中継基地局５は、複数の放送信号の内の一つを選んで電子装置１に送信する。ところで、今後の電子装置１は、放送で受け取った情報を自分の好きなように加工・利用する。この時、電子装置の要求に応じてその情報を中継基地局に記憶し、それを後述するように加工してもよい。図３は第２実施例の一例を示すものである。

上記のような無線通信システムにおける中継基地局５は、図３に示されるように、回線４及び８を介して電子機器１との間でデータの送受信を行なう送受信部２０と、放送等により受信されたデータを加工・利用のために信号処理する信号処理部２５と、ＣＡＴＶ又は加入者光ケーブル又はＡＴＭ網等の有線網を介して伝送されてきた情報信号を受入れる有線網終端装置２８と、を備えている。送受信部２０は、電子装置１からアップリンク４を介して送られてきた制御信号を受入れて伝送すべきデータをアンテナを介して電子装置１側へ出力する共用器２１と、受信された無線周波数（ＲＦ）信号を所定の周波数信号に変換する受信部（Ｒｘ）２２と、伝送すべきデータをＲＦ信号に変換する送信部（Ｔｘ）２３と、を含んでいる。信号処理部２５は、チャンネルのデータのうちから有線網終端装置２８を介して入力された種々の電子装置１のユーザの要求に応じてチャンネルを選択して所望のデータを電子装置１に伝送するための信号処理を行なうプロセッサ２６と、前記ユーザの要求に応じて所望のデータを記憶しておくメモリ２７と、を備えている。

なお、第２実施例においては、電子装置は個人用でなくてもよい。即ち、家庭用のように何人かの人で共用しても構わない。特に図４に示すように、中継基地局５は電柱などに取り付けられたもので、そこには光ケーブルや同軸ケーブル等で情報が伝送されてくる。家庭や車に取り付けられた電子装置１には、家庭用で用いるコードレス電話の基地局やテレビセット、ＶＴＲ、家庭用ワークステーション等が接続されていてもよい。この場合、これらの宅内機器の要求に従って、電子装置１は中継基地局５に、伝送を要求する情報とそれを蓄積するか否かといった情報を伝送する。それに従って中継基地局５は情報を選択し、場合によっては蓄積しつつ電子装置１に伝送する。

第３実施例は人間が発生させる情報量が見掛け上大きく見えるときに受信した情報に加工を加えてそれをさらに再送信する場合に適用される。この第３実施例の一つを図５に示す。中継基地局５、情報量増大サーバ３０、通信相手のサーバ３１、情報発信源データベース３２などはＬＡＮやＭＡＮ或いはＡＴＭ網といったネットワーク３３で相互接続されている。情報発信源データベース３２は情報Ａを中継基地局５によりダウンリンク８を介して電子装置１に伝送する。それと共に情報Ａは情報量増大サーバ３０にも伝送されている。電子装置１はその情報Ａを加工する加工演算子α（ｘ）と追加情報βを発生させる。ここで、電子装置１は加工演算子α（ｘ）と追加情報βとをアップリンク４を介し中継基地局５経由で情報量増大サーバ３０へ伝送する。この演算子や追加情報の持つ情報量は電子装置１のユーザである人間の発生する情報であり、この容量は少ない。情報量増大サーバ３０では情報Ａを加工演算子α（ｘ）と追加情報βで加工し、α（Ａ）＋βを作成し、それをサーバ３１に伝送する。情報量増大サーバ３０は加工して得られた情報α（Ａ）＋βを中継基地局５Ａを介して電子装置１Ａに送って、電子装置１Ａのディスプレイ１８（図２参照）に表示してもよく、また電子装置内１でα（Ａ）＋βを作りディスプレイ１８に表示してもよい。

上記第３実施例で説明したように、人間が発生させる情報量は見掛上大きく見えることがある。これは、受信した情報に加工を加えてそれをさらに再送信する場合である。すなわち、携帯電子装置側でＡという元情報を受信し、それを加工して、あるいはそれに追加して、α（Ａ）＋（Ｂ）という形に変換して再送信する場合である。この場合α（Ａ）＋βは一見大容量の情報に見えることがある。この元情報Ａが極めて大容量である場合は多い。しかしながら、人間の発生した情報量はα（Ｘ）という変換演算と、βという追加情報である。（Ｘ）という変換演算を表わすのに必要な情報量も、また、βという追加情報も人間が発生させた情報であり、その発生速度は人間の脳や体が発生させ得る情報量を越えないので、一定の速度に満たないために人間が受信できる情報の情報量に比べて低くなる。このようなときには、α（Ａ）＋βを伝送する代わりにα（Ｘ）という変換演算とβという情報のみを伝送し、それを用いて受信側でα（Ａ）＋βを作っても結果的には同様である。

このように中継基地局５は電子装置１に情報Ａを送り、それと共に、中継基地局５では情報Ａを記憶する。そして電子装置１ではユーザが情報Ａを見つつα（Ｘ）という変換演算とβという情報のみを中継基地局に伝送する。それと同時に電子装置１ではα（Ａ）＋βを作って表示し、また中継基地局でもα（Ａ）＋βを作って通信相手に送信する。以上により、必要以上の周波数資源を用いずに、なおかつ小型少容量の蓄電池を用いて、大容量のデータの伝送を必要とするサービスに実現できる。

したがって、Ａというファイルを受信し、それを加工して、あるいはそれに追加して、α（Ａ）＋βという形に変換して再送信する場合である。この場合α（Ａ）＋βは一見大容量の情報に見えることがある。しかしながら、人間の発生した情報量はα（Ｘ）という変換演算と、βという追加情報である。α（Ｘ）という変換演算を表わすのに必要な情報量も、また、βという追加情報も人間が発生させた情報であり、その発生速度は人間の脳や体が発生させ得る情報量を越えず、また、前述のように一定の速度にないため人間が受信できる情報の情報量に比べ低い。この様なときには、α（Ａ）＋βを伝送する変わりにα（Ｘ）という変換演算とβという情報のみを伝送し、それを用いて基地局でα（Ａ）＋βを作って相手に伝送する。

ファイルのエディット等の操作は、すべてこの様な操作で実現可能である。即ち、元ファイルを広帯域のダウンリンクで携帯端末に伝送し、ユーザはそれを見つつ編集を行う。個々の端末により編集しながらユーザの見る画面は編集内容に従って更新される。それと共に、編集内容を基地局に伝送し、そこでも同様に編集内容に従って元ファイルをも更新しておく。この様にすると携帯端末から基地局へは極めて少容量の伝送で編集が可能となる。

以上のような操作により無線送信帯域を削減し、無線送信電力を削減し、さらに蓄電池での効率的情報伝送を可能とする。

このような処理は以上に述べたファイル操作以外の例にも適用できる。即ちＡを個人用携帯電子機器のユーザの顔や声のデータとし、基地局或いは中継局でこれらの情報を格納しておく。そして個人携帯電子装置は、話した内容や普段とのイントネーションの違いのパラメータのみを基地局に伝送する。或いはユーザの顔の表情の普段とは大幅に異なる点や、喜怒哀楽の表現パラメータのみを無線伝送する。基地局ではそれを合成して元音声や元画面伝送を再合成して伝送する。それにより、無線送信帯域を削減し、無線送信電力を削減し、さらに蓄電池での効率的情報伝送を可能とする。

さらに、このα（Ａ）＋βといった加工を行なう中継基地局５は、無線送受信装置と同一の位置に在ってもよいが、電子装置のユーザが保有する計算機内等の通信ネットワークで接続された遠隔地にあっても良く、また、通信相手の機器内に内蔵されていても良い。

なお、以上に示した中継基地局または基地局から電子装置または個人用携帯電子装置へのダウンリンクに広帯域信号を用い、電子装置から中継基地局へのアップリンクには狭帯域の信号を用いるような通信形態は図６に示される第４実施例の通信システムのように行なわれる。

第４および第５実施例は個人の所持する電子装置との通信では、中継基地局から電子装置へのダウンリンク８に広帯域信号を伝送し、電子装置から中継基地局へのアップリンク４には狭帯域の信号を伝送するような通信形態と、双方とも狭帯域の信号を伝送するような通信形態の２つの形態に適用される。ダウンリンク８に広帯域を用いるのは画像を含む通信や、ファイル編集、情報配布・広報、放送等であり、その場合のアップリンク４に用いるのは制御信号や上記変換演算子等である。一方の双方とも狭帯域の信号を伝送するような通信形態では、双方向とも音声や低速データ伝送を行う時などに用いられる。例えば図７においては、アップリンク４には狭帯域の一つのリンク、ダウンリンクとしては狭帯域と広帯域の２本のリンク８，３４を備えることが極めて望ましい。この第５実施例を図７に示す。図７において、符号３４は、低周波数を用いる狭帯域のダウンリンク回線である。さらに、この２つのうちのどちらのリンクを用いるかは、電子装置の要求に応じて決めるものである事が望まれる。すなわち電子装置から発呼する場合、音声通話であれば狭帯域のダウンリンク３４を、また画像伝送要求であれば広帯域のダウンリンク８を要求する。

この第５実施例に係る無線通信システムの基本構成を図８に示す。図８に示される構成が、図１の構成と異なる点は、基地局５に設けられる低速送信手段３５と、端末１に設けられる低速受信手段３６と、これら低速送信手段３５及び受信手段３６間の前記ダウンリンク回線３４と、である。

端末１（電子装置）から通信を開始する場合には、まず狭帯域のアップリンク４を用いてどの様な通信を行うのか、基地局５或いは中継基地局に伝送し、その伝送信号に基づいてダウンリンクとして２本の内のどちらを選択するか設定し、双方向リンクを開くのが合理的である。また、電子装置１宛ての通信が中継基地局５に達した時、狭帯域と広帯域の２本のダウンリンクが備えられている場合にはまず、狭帯域リンクを用いて電子装置１あて着呼が在った旨を電子装置１に伝送し、それに応じて電子装置１が基地局にその呼とのリンクを用いて受けるか伝送し、対応するリンクの割り当てを受ける。

この場合、狭帯域リンク４及び３４はそれ自体で独立して動作する狭帯域双方向伝送手段であってもよい。例えばＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time DMsion Multiple Access /Time Division Duplex）方式を用いた伝送方式であってもよい。

第６実施例はアップリンクとダウンリンクの帯域が大幅に異なると周波数配置上の問題点が生ずる場合に適用される。すなわち、これをＦＤＭＡ／ＦＤＤ（Frequency Division Multiple Access/Frequency Division Duplex ）で実現しようとする場合、端末の共用器の仕様を全ての端末で同一にするならば、アップリンク周波数とダウンリンク周波数の周波数間隔を同一にすることが望ましい。その時、狭帯域のアップリンクでは、隣接チャネルとの周波数差がアップリンクの帯域幅より遥かに広くなり、多くの周波数帯が未利用のままとなり、極めて不都合である。従って、アップリンクを疑似ランダム信号系列で帯域拡散し、ダウンリンクとほぼ同じ帯域幅に直して伝送する。拡散比が大きければ、このアップリンク用の周波数は他のシステムと共有することができる。

第７および第８実施例は高速のダウンリンクはマルチパスの影響を受けやすいので遠距離の伝送ができない場合に適用される。ここで、帯域は狭くとも遠方まで伝送したいという要求が並存することが在る。その様な時には、遠方まで届かせたい信号には長い周期の疑似ランダム系列で信号を拡散してから伝送し、また近距離大容量のものでは、短い周期の疑似ランダム系列で拡散してから伝送することで、双方の要求を満たすことができる。さらに、電子機器の存在位置に応じて系列を選ぶことで自由に伝送速度を選ぶことができるために、様々な帯域の信号が混在するような場合に高い柔軟性をもって通信を行うことが可能となる。あるいは、元々データレートが異なる無線回路が共存する場合、それぞれの回線を、拡散後の帯域が同程度となるような系列長の疑似ランダム系列によって拡散することで柔軟であり周波数帯域の有効利用のできる無線通信システムを提供することができる。

さらに、このような帯域拡散方式を用いた場合には、複数のリンクに同一の周波数帯を用いることができるため、基地局や中継基地局の設備ならびに個人用携帯電子機器や電子機器を小型計量化することが容易にできる。

第９実施例は、送受信タイミグを送信と受信で変えてやり、双方が同時に行われないような通信方式にすれば、アップリンクとダウンリンクの周波数を自由に選択することが可能となり、周波数のよりいっそうの有効利用が図れるようになる場合に適用される。

第１０実施例は無線ＬＡＮに対応するように、アップリンクをランダムアクセスにすれば、ネットワークに接続されたサーバやデータベースヘのアクセスが容易な手順で行われるようになり、多くの利点を生む場合に適用される。

第１１及び第１２実施例を図９及び図１０に基づいて説明する。図９は本発明が適用されたＳＤＬシステムの構成を示す第１１実施例ブロック図である。図示の様に情報提供局４１と基地局５の間にメモリ４２を設け、通信回線４３を通して得られた情報はこのメモリ中に蓄えられる。携帯電子装置１は無線通信により基地局にアクセスするが、多くの携帯電子装置が欲している情報はほぼメモリの中に蓄えられており、情報のやりとりの多くは接続線４４を介するだけで実行可能である。

無線通信ポストとメモリは対としても機能するが、本発明の別の実施例として１つのメモリに対して複数の無線通信ポストを接続することも可能である。図１０は本発明の第１１実施例のシステムにおけるメモリの状態を説明するための図である。メモリ内には情報提供局から得られた情報４７，４８を蓄えておく。この情報をアクセス頻度によってレベル分けし、新たな情報のアクセスがあった場合アクセス頻度の低い情報２３から格納内容を廃棄し、新情報４６をメモリ空間４５に書き込む。

別の実施例として、メモリ空間が情報量に対して充分大きい場合には、全情報を予めメモリ内に書き込んでおくことも可能である。

さらに別の実施例として、新聞や週刊誌などのように情報に有効期限がある場合には、期限が来た時点でメモリ内の情報を消去または新たな情報をオーバーライトすることが可能である。

図１１は、第１２実施例に係るＳＤＬシステムによる情報提供サービスの様子を示す図である。情報提供局３２は新聞、雑誌、画像、音声、交通情報あるいは個人情報を提供する。この情報提供局は通信回線４９により基地局５に接続されている。基地局５は駅、建築物や道路などに設置され、携帯電子装置１からの要求に応じで情報を伝送する。あるいは基地局からは常に何らかの情報が伝送されている。

上述した第１ないし第１２実施例に係る無線通信システムは、図２の概念図に示されたＳＤＬシステムに関するものであった。無線回線は基地局から個人携帯端末子装置への広帯域のダウンリンクと、端末から基地局への狭帯域のアップリンクで構成される。これらの実施例ではアップリンクとダウンリンクの伝送速度の非対称性のみかが提案されているに過ぎず、周波数配置や変調方式にまでは言及されていなかった。

従来の周波数配置例は、図６７に示されている。日本のデジタル方式自動車電話システムＲＣＲＳＴＤ−２７Ｂを例とする。このシステムではダウンリンク、アップリンク共に同一の伝送速度であり、無線周波数帯域としては８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯のシステムがある。どちらの周波数帯においてもアップリンクとダウンリンクは同一の周波数帯で構成される。８００ＭＨｚ帯では８１０ＭＨｚ〜８２６ＭＨｚにダウンリンクが、９４０ＭＨｚ〜９５６ＭＨｚにアップリンクが配置されている。従来システムでは同一の伝送速度のダウンリンク・アップリンクを想定しているため、同一の周波数帯で送受を行っているが、ＳＤＬシステムヘの適用を考えた場合には問題点が発生する。

本発明に係る無線通信システムを６０ＧＨｚ帯のＳＤＬシステムにより構成した場合の周波数配置の例を図１２に示す。

一方、人間の発生させ得る情報の容量には人間の能力から上限がある。それに対して人間の感知し得る情報量は人間の発生させ得る情報量に比べて遥かに大である。人間が発生し得る情報は、音声、ジェスチャ、キーボードやマウスによる入力、顔の表情その他全ての情報を加算しても限界がある。人間の音声の情報量は６４ｋｂｐｓに遥かに満たない。キーボードやマウス等の様々な人間機械間の情報伝送手段を用いても、それらは全ての個々の人間の脳や体の諸器官の発生させる情報量を越える事は無い、人間の発生する情報量すべてを合わせても平均１００ｋｂｐｓを越えることは無いと考えられる。

それに対して人間の受信可能な情報量は極めて大である。人間は音声や画像や雰囲気や触覚や嗅覚などの複数のメディアから様々な情報を、個々に独自に動き得る知覚器官で受け取る。さらに人間の脳や体の諸器官は、様々な知覚器官から得られた情報から、脳や体の諸器官で処理し得る容量の情報のみを個々の人間の履歴と処理の優先度に応じて、得られた情報から抽出し、処理する。また、日常生活を通じて個々の人間が発生させる情報より遥かに大きな情報を受信している。そして受信情報に従ってどの情報を受け取るか、といった情報受信手段に帰還を掛けている。この帰還の掛け方は各々の個人によって異なっており、従って多くの人間が同一の情報を受け取ってもその処理の仕方は大きく異なっている。即ち、人間は個々の人間の脳や体の諸器官が処理できる情報量に比べ遥かに大きな情報を受け取ることができる。

これは人間の脳の情報受信を司る部分と情報の発信を司る部分との大きさの差によっても分かる。脳の視聴覚野は極めて大きい。それに対して言語の発生に関する部分はそれ程大きくない。体の隅々にまで神経が張り巡らされており、様々な情報が脳や脊髄に集められている。この情報量は極めて多いのに対し、脳が発生する情報は音声とわずかなジェスチャに限られている。体の中の情報伝送路である神経の太さにしても、最も太いのは視覚情報の受信を司る視神経である。

この事は工学的応用からも理解できる。即ち、人間が受信する画像情報を作る場合に、人間が自然であると感ずるような画像情報を作り出すためには一般に一秒間に数メガビット以上の情報を必要とする。それ以下の情報で作られた動画は、人間が動きや形の不自然さを容易に見付けることができる。そして、人間は、それに対応した量の画像情報を発生する事は出来ない。人間の表情のもつ情報は、人間の目が一般に感知している画像情報に比べると遥かに小さい。これは、人間の表情を加味して画像の帯域圧縮を行なうと極め圧縮率が高いことからも類推される。この人間の表情を加味した画像の帯域圧縮は東京大学の原島教授らによって詳しく研究されており、その極めて大きな圧縮率が知られている。人間の表情の持つ情報は極めて小容量であり、音声にしてもほぼ同様である。現在の帯域圧縮技術を用いると、音声情報は一秒間に４キロビット程度にまで圧縮できるので情報量は少ない。

音声ではなく楽器の演奏により情報を発生させた場合も情報の量は限られている。ピアノの演奏で発生する情報量を考えると、ピアノには８８の鍵が設けられており、その中の１つの鍵を弾くと７ビット弱の情報が発生する。一秒間に早い人で１０のキーを押すことができ、指は１０本、さらにその音のレベルが１０００段階（１０ビット）に変わるものとすると、７＊１０＊１０＊１０＝７０００となり一秒当たり高々７キロビットであり、これはピアノの機種や音色によって変わるものでは無い。ピアノ演奏をレコーディングするときに一般に必要とする情報速度は毎秒１００キロビット程であるが、この中で、演奏者が発生させている情報量は上記した毎秒１０００ビットに過ぎない。楽器の演奏で一見多くの情報量が発生されている様にも見えるが、楽器から発生する情報は、楽器の音色や個性の持つ情報を人間の発生させている情報で変調しているためにこの様に大きな情報になっているように見えるに過ぎない。

一方情報を受信する場合には、人間は極めて大容量の情報を受信し、処理することが可能である。１５０人の演奏者が情報を発生するオーケストラで、たった１人が演奏を誤っても、それは容易に聞き分けることができる。また、各々の楽器から発生される楽器固有の情報は演奏者の発生する情報により変調されて極めて大容量となった情報を聞分け、それらの特徴を認識・抽出することは、人間は常に行っていることである。

５人の人間が互いに真剣に会議をしている状況を考える。各々の人間は自分の意見主張を相手に伝送すべくあらゆる努力を払っている他の４人からの情報を受信している。他の４人からの情報はすべて受信した人間の脳で処理されてはいないが、少なくとも、その人間の知覚器官を通じて受信されている。会議の後になっても、参加者は誰がなにをいったかを大体把握している。これは４人の他者からの情報を受信し、そのうちの必要な部分を脳で処理しているためにできることである。一方、情報の発信については、他の４人が平均的に発生させる情報の総和を越える情報を１人の人間が平均的に発生させることは一般に不可能である。したがって、人間が発生させる情報と受信できる情報の量には大きな差り、人間が発生させる情報の量は人間が受信可能な情報の量に比べて極めて小さい。

従来の個人用携帯電子機器の送信情報量はこの１人の人間が発生させることのできる情報量に比べて小さく、高々音声程度の伝送でしがなかった。したがって、人間が本来発生し得る情報の量よりも明らかに低い伝送容量しかなかった。しかしながら、より広帯域の無線伝送が将来可能になってくると、人間の受信可能な情報伝送速度よりも低く、人間の発生可能な情報発生速度よりも高い送受信伝送速度での無線伝送が可能になってくる。このとき、従来のように送受信速度を同一にすると周波数有効利用が図れない。

従来はダウンリンク・アップリンクとも同一の変調方式を用いる場合が一般的であった。例えば日米のＴＤＭＡを用いた狭帯域のデジタル自動車電話システムではダウンリンク・アップリンクともにπ／４ＤＱＰＳＫ方式が採用されている。変調方式をダウリンク・アップリンクで違うものを採用しようという提案はＣＤＭＡを用いた米国デジタル自動車電話規格（ＩＳ−９５）になされている。上りがＯＱＰＳＫ（Offset Quadrature Phase Shift Keyin −オフセット４位相偏移変調−）であり、下りがＱＰＳＫ（Quadvature Phase Shift Keying −４位相偏移変調−）である。しかしながら、情報伝送速度は同一であり、ＳＤＬシステムとは構成が明らかに異なるものである。また、同じＰＳＫを採用しているため、その性質は非常に似通ったものである。性質の全く異なる変調方式を伝送速度の全く異なるダウンリンク・アップリンクのシステムで採用した例はない。

本発明の第１３の実施例を図１３に示す。有線網に接続されている無線通信端末１０１と携帯無線端末１０２の間での通信が行われる。この通信での無線周波数帯と伝送速度の関係を図１４に示した。

無線通信端末１０１から携帯端末１０２への無線回線（ダウンリンク）では６０ＧＨｚ帯の無線周波数ｆ１で伝送速度Ｒ１の伝送を行う。本実施例では変調方式としては２値の変調であるＢＳＰＫを用いているために、伝送速度と使用帯域幅を同一として記載している。Ｒ１は１００Ｍｂｐｓの伝送速度であり、６０ＧＨｚ帯で行うことにより１００ＭＨｚの帯域を確保することが可能となり広帯域の伝送が実現される。

携帯端末１０２から無線通信端末１０１への無線回線（アップリンク）は８００ＭＨｚ帯の周波数ｆ２を用いてＲ１よりも低い伝送速度Ｒ１での伝送を行う。携帯端末１０２で発生する情報はキーによる入力や音声による入力信号が主であると考えられるので、数１０ｋｂｐｓ程度の伝送速度があれば十分に情報伝送が行える。本実施例では３０ｋｂｐｓとする。３０ｋｂｐｓの伝送であるならば８００ＭＨｚ帯でも帯域幅が十分確保できるのでこの帯域での伝送が可能である。

また、端末での無線周波数帯が低いため、空間での電波伝搬損が少なく、それほど強い電力で送信しなくても良い。また、伝送する帯域幅が小さいため、トータルの電力も小さくて済む。そのため、低消費電力化が可能となり、バッテリーの再充電や交換することなしに連続通話のできる時間を長くすることができる。

さらに、８００ＭＨｚ帯のデバイスは自動車電話などに広く用いられており、安価なデバイスが広く普及しており、デバイスの小型化も進んでいる・アップリンクを８００ＭＨｚ帯とすることで、端末の低価格化・小型化が可能となる。

本発明の第１４の実施例を図１５に示す。

有線網に接続された無線通信端末３０１と携帯無線端末３０２の間での通信が行われる。このときの無線周波数配置と伝送速度の関係を図１６に示す。

無線通信端末３０１から携帯端末３０２への無線回線（ダウンリンク）は６０ＧＨｚ帯の無線周波数ｆ１を用いてＲ１の伝送速度で行われる。Ｒ１は例えば１００Ｍｂｐｓの高速な回線である。それと共に８００ＭＨｚ帯のｆ２’でＲ２（例え：３０ｋｂｐｓ）の伝送速度でもう１回線のダウンリンクが張られる。携帯端末３０２から無線通信端末３０１への無線回線（アップリンク）は８００ＭＨｚ帯の無線周波数ｆ２でＲ２の伝送速度で行われる。

第１３実施例との相異はｆ２・Ｒ２でもう１つのダウンリンクが張られることである。６０ＧＨｚ帯のダウンリンクは、その周波数帯の特性から遮蔽物の影響を受けやすい。遮蔽物によるシャドウイングにより通信回線の切断が発生する。本実施例ではダウンリンクにもう１つのｆ２’でのリンクを設置することで、ダウンリンクの全面的な切断を防ぐことが可能となる。８００ＭＨｚ帯の無線周波数ｆ２’は６０ＧＨｚ帯の無線周波数ｆ１と比較した場合、伝搬損失が少なく、シャドウイングの影響が受けにくいため、回線切断の可能性が少なくなる。例えば、このｆ２’・Ｒ２のダウンリンクに制御チャネルを割り当てておくことで、ｆ１・Ｒ１のダウンリンクが遮断されてしまった場合においても完全な切断が行われず、終了時のプロトコル・上状態保持のプロトコル・中断のプロトコルなどを制御チャネルを通じて実行することで無線端末３０１と携帯端末３０２のリンクが保持される。この場合、携帯無線端末３０２ではｆ２’・Ｒ２の受信装置を新たに持つことになるが、６０ＧＨｚ帯の受信装置に比較すれば、追加部分は消費電流・容積・価格とも無視できるほど小さくて低い。本実施例の無線周波数帯・伝送速度システム構成をとることで、高機能の携帯端末が小形・低消費電力・安価で実現できる。

本発明の第１５実施例を図１７に示す。有線網に接続された無線基地局５０１と複数の携帯無線端末５０２の間での通信を行う。本実施例の無線周波数帯と伝送速度の関係を図１８に示す。無線基地局５０１から各携帯端末５０２へは（ダウンリンク）６０ＧＨｚ帯のｆ１、ｆ１’、ｆ１”という周波数で、Ｒ１の伝送速度で伝送される。各携帯端末５０２から無線基地局５０１へは（アップリンク）２．４ＧＨｚ帯のｆ２、ｆ２’、ｆ２”という周波数で、Ｒ２の伝送速度で伝送される。Ｒ１は１００ＭＨｚ、Ｒ２は２ＭＨｚである。ここでは、１基地局と複数の端末間でダウンリンクにミリ波での広帯域の伝送を行い、アップリンクでは２．４ＧＨｚ帯での比較的狭帯域の伝送を行っている。各端末での周波数配置は、図１８に示すようにｆ１にｆ２が、ｆ１’にｆ２’が順番に対応するよう構成されている。

本実施例では、アップリンク・ダウンリンクともに周波数多重方式を用いて多重されているが、時分割多重方式、符号分割多重方式、アロハ方式などのアクセス方式により多重することも可能である。本第１５実施例ではアップリンクの伝送速度を２ＭＨｚと比較的高速とするため、２．４ＧＨｚ帯を用いる。２．４ＧＨｚ帯では８００ＭＨｚ帯に比べると伝搬損失は大きいが、６０ＧＨｚ帯に比べればその伝搬損失は非常に少なく、同じ６０ＧＨｚ帯でアップリンク・ダウンリンクを構成した場合に比べ、端末の送信パワーも小さく抑えることが可能となる。端末の人体へ与える影響は少なく、低消費電流・小形・安価な端末を構成することが出来る。

本発明の第１６実施例を図１９に示す。有線網に接続されている無線基地局７０１と複数の携帯端末７０２間での通信が行われる。本第１７実施例の無線周波数配置と伝送速度の関係を図２０に示す。ダウンリンクは１９ＧＨｚ帯の周波数ｆ１・広帯域の伝送速度Ｒ１で行われる。ここでＲ１は５０Ｍｂｐｓである。もう１つのダウンリンクを４００ＭＨｚ帯の周波数ｆ３で狭帯域の伝送速度Ｒ２（例：２ｋｂｐｓ）で構成する。アップリンクは４００ＭＨｚ帯の周波数ｆ２で狭帯域の伝送速度Ｒ２で構成する。周波数の配置は図２０に示すように、端末１が用いる周波数はｆ１，ｆ２，ｆ３、端末２が用いる周波数はｆ１！，ｆ２’，ｆ３’と順番になるようにする。このような配置をすると、４００ＭＨｚ帯の狭帯域のアップリンクとダウンリンクの無線周波数の間隔を一定とすることが出来、端末での周波数の同期をとることが容易となる。１９ＧＨｚ帯にダウンリンクを配置することで、下り回線の広帯域化が実現し、４００ＭＨｚ帯に狭帯域のアップリンクとダウンリンクを配置することで、完全なる切断の確率が低く抑えられ、安定した制御が可能となる。４００ＭＨｚ帯のダウンリンク用の受信機は非常に簡易に構成することが出来るため、端末トータルの規模にはさほど影響を与えることなく実現できる。アップリンクを４００ＭＨｚ帯と低い周波数および低伝送速度で構成することで、簡易な携帯無線端末を提供することが可能となる。

本発明の第１７実施例を図２１に示す。本第１７実施例は第１３および第１５実施例の無線通信システムに適用する携帯無線端末の無線部（無線装置）に関するものである。第１７実施例の無線装置はｆ１，Ｒ１の無線信号を受信するためのアンテナ９０１、受信装置、ｆ２，Ｒ２の無線信号を送信するためのアンテナ９０３、送信装置と携帯端末のその他の部分とのインターフェース９０６と制御装置９０５より構成される。ここでｆ１は高い周波数帯（例：６０ＧＨｚ帯）であり、Ｒ１は広帯域（例：１００Ｍｂｐｓ）であり、ｆ２は低い周波数帯（例：８００ＭＨｚ帯）であり、Ｒ２は狭帯域（例：３０ｋｂｐｓ）である。受信・送信は周波数帯・帯域幅とも異なるため、独立のアンテナを持ち、送信・受信を行う。受信装置には無線のＲＦ帯の周波数の信号からデジタル信号への復調を行うための周波数変換装置や復調装置を含んでいる。送信装置にはディタル信号を無線周波ＲＦ（Radio Frequency ）信号へ変換するデジタル変調装置や周波数変換装置を含んでいる。制御装置は送信および受信の周波数・伝送速度の同期の送受信のタイミングをとる機能を備える。このような構成の無線装置を携帯端末に備えることで、第１３及び第１５実施例の無線通信システムに適用可能な携帯端末を構成することが可能である。

本発明の第１８実施例を図２２に示す。本第１８実施例は第１２・第１４の実施例の無線通信システムに適用する携帯無線端末の無線部（無線装置）に関するものである。図１５の実施例と違う部分は低い周波数帯の周波数ｆ２（例：８００ＭＨｚ帯）で狭帯域（例：３０ｋｂｐｓ）信号を受信する受信装置１００４と、ｆ２の送信信号と受信信号を１つのアンテナに収容する送受共用器（デュプレクサー）１００６を備えるところである。８００ＭＨｚ帯の送信１００５および受信装置１００４は６０ＧＨｚ帯の受信装置に比べ安価であり、小型化が容易である。また、送信が低い周波数・狭帯域で行えるため、送信のパワーが小さくて済む。人体への影響の少ない携帯無線端末を構成することが可能である。このような構成の無線装置を携帯端末に備えることで、第１２及び第１４実施例の無線通信システムに適用可能な携帯端末を構成することが可能である。

本発明の第１９実施例を図２３に示す。本第１９実施例は第１３・第１５の実施例の無線通信システムに適用する無線装置および無線基地局に関するものである。本実施例では無線基地局を例にとり説明する。基地局は第１の周波数帯であるミリ波帯（例：６０ＧＨｚ帯）の無線周波数ｆ１で伝送速度Ｒ１（例：１００Ｍｂｐｓ）の送信を行う送信装置１１０１と、ｆ１よりも低い周波数帯（例：８００ＭＨｚ帯）の無線周波数ｆ２でＲ１よりも低い伝送速度Ｒ２（例：３０ｋｂｐｓ）の受信を行う受信装置１１０２を備える。この他に制御部や有線系との接続を行う信号処理部やインターフェース部を備える。

周波数帯と伝送速度の異なる送信装置および受信装置を備えることで、実施例１および３の無線通信システムに適用可能な無線装置および無線基地局を構成することが可能である。

本発明の第２０実施例を図２４に示す。本実施例は第１４、第１６の実施例の無線通信システムに適用する無線装置および無線基地局に関するものである。本実施例の無線装置は第１のミリ波帯の周波数ｆ１で高速の伝送速度Ｒ１の送信装置１２０１とｆ１よりも低い周波数帯の無線周波数ｆ２で低速の伝送速度Ｒ２で送信を行なう送信装置１２０２とｆ２，Ｒ２で受信を行う受信装置１２０３を備える。

周波数帯と伝送速度の異なる送信装置および受信装置を備えることで、第１４および第１６の実施例に係る無線通信システムに適用可能な無線装置および無線基地局を構成することが可能である。

本発明の第２１実施例を図２５に示す。本第２１実施例は基地局１３０１と端末１３０２により構成される無線通信システムである。基地局は赤外線で伝送速度Ｒ１の送信を行う送信機１３０３と無線周波数ｆ２で伝送速度Ｒ２の受信を行う受信機１３０４とその他の制御を有線系とのインターフェースを行う信号処理部から構成される。端末は赤外線の受信機１３０５と無線の送信機１３０６とその他の部分とのインターフェースや制御を行う信号処理部により構成される。基地局から端末への送信（ダウンリンク）は赤外線を用いて伝送速度Ｒ１で行われる。端末から基地局への送信（アップリンク）は無線を用いてＲ１よりも低い伝送速度Ｒ２で行われる。

下り回線を電波による無線回線とする場合、伝送速度に対応する帯域を確保しなければならない。高速の伝送を行なう場合には、広い帯域を確保しなければならず、ミリ波帯などの未利用の高い周波数帯を開拓する必要があった。しかし、本実施例では広い帯域を必要とするダウンリンクを赤外線とすることで、無線周波数帯域幅の確保という制約なしにシステムを構成することが可能となる。また、ミリ波帯などを用いるデバイスは高価であり、容積も大きいが、赤外線デバイスは安価・小容積であり、端末、基地局ともに小型・低価格のものを実現することが可能である。

本発明の第２２実施例を図２６に示す。基地局の無線装置１４０１は第１の無線周波数帯（例：６０ＧＨｚ）の周波数ｆ１で高速な伝送速度Ｒ１（１００Ｍｂｐｓ）の送信を行なう送信装置と、ｆ１よりも低い無線周波数帯（例：８００ＭＨｚ）の周波数ｆ２でＲ１よりも低速な伝送速度Ｒ２（例：３０ｋｂｐｓ）の信号の受信を行なう受信装置とからなる。端末の無線装置部はｆ１，Ｒ１の信号の受信を行う受信装置とｆ２，Ｒ２の信号の送信を行う送信装置からなる。

ここで、ｆ１，Ｒ１の送信とｆ２，Ｒ２の送信は、異なる変調方式で行なわれている。ｆ１がミリ波帯であり、Ｒ１が１００Ｍｂｐｓ程度であるとすると、ミリ波帯でこれだけの広い帯域にわたって線形なデバイスを得ることは困難である。したがってダウンリンクでは非線形な変調方式が望まれる。ミリ波帯ではその電波伝搬特性から伝搬損失が大きく電波の到達距離が短いことからゾーン設計による周波数利用効率の改善が有効である。またミリ波帯は比較的帯域に余裕があるため、周波数軸上での利用効率は従来のマイクロ波ほど厳しくはない。そのため、伝送速度に比較して帯域幅を有する程度大きくとる変調方式が許される。この２つの理由により変調方式は非線形変調であり、帯域幅をある程度必要とする変調指数０．５以上のＦＳＫが最も実施に適している。

一方、アップリンクで用いられる信号の周波数ｆ２の周波数帯は、マイクロ波であり、伝送速度も数１０ｋｂｐｓ程度であるので、線形の低価格・小形の部品が得られやすく、線形性の問題は無くなる。しかし、この周波数帯では割り当てられる周波数の帯域幅が小さいことから周波数の有効利用が周波数軸上ではかられなければならない。そのため、周波数利用効率の優れた変調方式が望まれる。線形変調ではあるが、周波数利用効率の優れたπ／４ＤＱＰＳＫやオフセットＱＰＳＫなどが、また、やや効率では劣るもののＧＭＳＫなどが実施に適している。

また、別の観点では高速のダウンリンクではその伝送速度の速さから、１シンボルで多数の情報が送れるＱＡＭが最適である。アップリンクでは伝送速度は遅いが、その情報は制御情報などの重要な情報が主であるため、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation −４位相増幅変調）などに比べて誤りに強いＢＰＳＫなどが最も実施に適している。

以上のようにＳＤＬシステムでは、アップリンク・ダウンリンクの伝送速度や送信周波数帯が異なるため、それぞれの変調方式を異なるものとすることでそれぞれに品質の良い回線を得ることが可能となる。

本発明の第２３実施例を図２７に示す。本実施例に示した基地局・端末はそれぞれ図２６に示したものである。基地局１５０１から各端末１５０２へのダウンリンクは６０ＧＨｚ帯の周波数ｆ１で伝送速度Ｒ１（１００Ｍｂｐｓ）、変調方式１（符号多重変調：ＣＤＭ）で送信され、各端末から基地局へのアップリンクは８００ＭＨｚ帯の周波数ｆ２で伝送速度Ｒ２（８ｋｂｐｓ）、変調方式２（ＧＭＳＫ）で送信される。アップリンク、ダウンリンクを伝送速度、周波数帯、変調方式を変えることがそれぞれに品質の良い回線を得ると共に端末の小型化、低消費電力化をはかることが可能となる。

本発明の第２４実施例を図２８に示す。基地局１６０１は準ミリ波帯（１９ＧＨｚ）の無線周波数ｆ１で伝送速度Ｒ１の送信装置１６０３を用いて伝送を行なう。伝送速度Ｒ１は固定ではなく、１Ｍｂｐｓ〜１５Ｍｂｐｓの可変伝送速度である。変調方式１は４値ＦＳＫである。端末では同様の周波数ｆ１、伝送速度Ｒ１、変調方式１の受信装置１６０６を備え受信を行う。この広帯域のダウンリンクでは主に画像などの広帯域を必要とするデータ伝送を行う。基地局、端末ではこのダウンリンクとは別に周波数ｆ２（１．９ＧＨｚ）、伝送速度Ｒ２（３８４ｋｂｐｓ）、π／４ＤＱＰＳＫの送受信器を備える。ｆ２の周波数での伝送では時分割多元接続／時分割多重（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ）方式をとっているため同一の周波数としている。図２９は図２８の基地局、端末を用いたシステム構成を示した概念図である。基地局１７０１は、各端末１７０２へのダウンリンクに変調方式１、ｆ１，Ｒ１のダウンリンクを持つと供に、変調方式１、ｆ２，Ｒ２のアップリンク、ダウンリンクを持つ。このような構成をとることで、それぞれに品質の良い回線を得ると供に、シャドウイングによる瞬断の少ないシステムを構成することが可能となる。

本第２４実施例ではｆ２でのアップリンク、ダウンリンク共に同一の伝送速度Ｒ２を用いている。ここで、アップリンクでは伝送速度Ｒ２、ダウンリンクでは伝送速度Ｒ２’とすることも考えられる。ｆ２でのアップリンク、ダウンリンクでは主に制御情報の伝送が行われるのであるが、アップリンクでは単なる制御情報の他にｆ１でのダウンリンクデータが誤っていた場合の再送制御やアップリンクでのデータ伝送が行われる。ダウンリンクのデータ伝送はｆ１の高速ダウンリンクで行われるため、ｆ２でのダウンリンクは制御データのみが伝送されることになる。従って、ｆ２でのアップリンク、ダウンリンクにおいても情報量の非対称性が生じる。従来の無線通信システムは情報の非対称性を考慮しておらず、アップリンク、ダウンリンクで同一の帯域を割り当てていた。主に制御情報を伝送するｆ２の回線において、アップリンクとダウンリンクで異なった伝送速度を与えることで、より効率的な周波数利用を図ることが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明における第２５実施例を説明する。まず、この発明の第２５実施例に関するデジタル無線通信方式を図３０に従い説明する。

基地局と複数の携帯電子装置から構成され、基地局から携帯電子装置に情報を伝送するダウンリンク回線と携帯電子装置から基地局へ情報を伝送するアップリンク回線が具備されている。ダウンリンク回線及びアップリンク回線としては、例えば、第１ないし第１２実施例に示すＳＤＬ−Ｎｅｔが挙げれる。ＳＤＬ−Ｎｅｔでは、高速なダウンリンク回線のカバーするエリアを狭域とし、低速なアップリンク回線のカバーするエリアを広域として、さらに、アップリンク回線の信号伝送速度をダウンリンク回線の信号伝送速度よりも低速とすることによって、携帯電子装置の小型化を考慮している。

図３１にＳＤＬ−Ｎｅｔで用いられる携帯電子装置の構成例を示す。携帯電子装置から基地局に対して伝送されるデジタル信号は、デジタル部で誤り訂正符号化、波形整形および変調が行なわれ、Ｄ−Ａコンバータ（ＤＡＣ）および補間フィルタ（ＬＰＦ）によりアナログ信号に変換され、ミキサに入力される。ミキサでは、ＤＡＣから出力された信号を搬送波信号発生器（発振周波数ｆ１）から出力される信号と乗算し、周波数変換を行なう、ミキサ出力は、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）によって乗算後のイメージが抑圧され、ＲＦアンプによって増幅され、アンテナより出力される。一方、基地局から伝送されるダウンリンク回線信号は、アンテナで受信され、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）で帯域制限されて、その後にＬＮＡ（ローノイズアンプ）で増幅される。ＬＮＡ出力は、ミキサに入力され、搬送波信号発生器（発振周波数ｆ２）から出力される信号と乗算され、周波数変換される。ミキサ出力は、ＬＰＦによって乗算後のイメージが抑圧され、その後に、Ａ−Ｄコンバータ（ＡＤＣ）によりデジタル信号に変換される。ＡＤＣ出力（デジタル信号）は、デジタル部で復調される。

ＳＤＬ−Ｎｅｔにおいては、アップリンクの信号伝送速度とダウンリンクの信号伝送速度とが異なっている（ダウンリンクの信号伝送速度がアップリンクの信号伝送速度に比べて高速）、つまり、タイミングクロックがアップリンクとダウンリンクで異なっている。本発明によれば、アップリンクのデジタル部に供給するクロックは、ダウンリンクで用いるクロックを１／ｎの分周装置を介して接続することで済み、回路構成を簡素化することができる。

図３１に示す分周装置（１／ｎ）は、図３２に示すようなｎ進カウンタと移相器によって構成される。これにより、アップリンクとダウンリンクで信号伝送速度が異なり、ダウンリンクの信号伝送速度よりもアップリンクの信号伝送速度がシステムにおいて、システムのクロック発生器を共通化することが出来、回路構成を簡素化することが可能となる。また、図３２の回路構成をとることで、任意の位相タイミングでアップリンク回線のクロックを生成することができる。この動作を図３３により説明すると、ダウンリンク回線のクロックはｎ進カウンタにより分周され、移相器により任意の位相タイミングに移相される。以上の構成をとることで、アップリンクとダウンリンクの伝送信号を同期させることができる。

次に、この発明の第２６実施例に係るデジタル無線通信システムを図３４に従い説明する。第２６実施例にかかる無線通信方式は、ＰＨＳ回線と高速なダウンリンク回線が存在し、有線ネットワークに接続された情報サービス基地局と前記情報サービス基地局に接続されたＰＨＳ基地局と高速ダウンリンク回線基地局から構成される。情報サービス基地局から携帯電子装置に対して伝送される信号は、ＰＨＳ回線もしくは高速なダウンリンク回線により伝送される。携帯電子装置から情報サービス基地局に対して伝送される信号は、ＰＨＳ回線によって伝送される。

図３５に図３４の無線通信システムで使用される携帯電子装置の無線部及びモデム部の構成を示す。１種類のアップリンク回線と２種類のダウンリンク回線に接続するため、それぞれの送信部、受信部を一体化した構成となっている。受信した無線信号は、無線部及びモデム部で復調され、制御部及びメモリに転送される。また、制御部及びメモリから出力されるデジタル信号は無線部及びモデム部に転送され、無線信号として送出される。

無線信号を復調する場合には、受信した信号からキャリア（搬送波）及びタイミングクロックを再生しなければならない。図３６は、キャリア再生及びタイミング再生を行う際の、受信機の構成を示している。アンテナで受信した無線信号は、ＲＦアンプで増幅される（以下、ＲＦアンプ出力をＲＦ信号とする）。キャリア再生回路は、ＲＦ信号から基準キャリアを再生し、再生された基準キャリアは乗算器に入力される。同時にミキサにはＲＦ信号が入力され、周波数変換がなされる。乗算器の出力は、周波数変換によるイメージ信号を除去するためにＬＰＦに入力される（以下、ＬＰＦ出力をベースバンド信号とする）。タイミング再生回路では、ベースバンド信号から、タイミングクロックを再生する。従って、図３４に示した無線通信システムで用いる携帯電子装置では、２種類の異なる信号伝送速度の無線信号を受信するために、図３６のようなタイミング再生回路が２つ必要となる（図３７）。つまり、図３７に示すように、ベースバンド信号１からタイミングクロックを再生するタイミング再生回路１、及びベースバンド信号２からタイミングクロックを再生するタイミング再生回路２が必要となる。

本発明によれば、２つのタイミング再生回路の内の低速な方を図３２に示した分周器および移相器により置き換えることが可能となり、回路構成を簡素化することができる。さらに、高速なダウンリンク回線とＰＨＳ回線の伝送タイミングを同期させることが可能となる。

なお、第２６実施例では、信号伝送速度が等しい無線通信システムの例としてＰＨＳを挙げているが、これは、自動車電話などの他の無線通信システムでも構わない。

次に、この発明の第２７実施例にかかるデジタル無線通信方式を説明する。図３７に示した携帯電子装置の構成では、２種類のキャリア再生回路とクロック再生回路が必要である。これを簡単に表現すると図３８のようになる。ＲＦ信号１及びＲＦ信号２、ベースバンド信号１及びベースバンド信号２を用いて、それぞれキャリア再生及びタイミング再生を行なう。図３１に示すように本発明によれば、他方のクロック発生源を分周器及び移相器で置き換えることにより、回路構成を簡素化することが可能である。さらに本発明は、クロック再生回路だけでなく、キャリア再生回路にも適用可能である。本発明をキャリア再生回路に適用した場合の例を図３９に示す。

図３９に示す基準信号発生回路は、ＲＦ信号１及びＲＦ信号２、ベースバンド信号１及びベースバンド信号２入力に対して、これらの入力信号からキャリア及びタイミングクロックを生成し出力する６キャリア再生回路もしくはタイミングクロック再生回路では、入力信号からＰＬＬなどの高選択度（高いＱ）のフィルタにより、キャリア成分もしくはクロック成分を抽出することによって、キャリア再生もしくはタイミングクロックを再生する。つまり、入力される信号の誤差成分をフィルタにより取り除くことによってキャリア再生もしくはタイミングクロック再生がなされる。

図３８に示したキャリア再生回路及びクロック再生回路では、それぞれ単一の入力信号からキャリアもしくはタイミングクロックを再生するが、図３９に示す基準信号発生回路では、複数の入力信号からキャリアもしくはタイミングクロックを再生するため、複数の誤差情報を得ることができる。そのため、再生されるキャリアもしくはタイミングクロックの周波数精度を向上させることが可能となる。

次に、この発明の第２８実施例にかかるデジタル無線通信システムを説明する。図３０もしくは図３４に示した無線通信方式において、基地局から携帯電子装置もしくは携帯電子装置から基地局へ情報を伝送する際には、連続する複数のビット信号によってフレームを構成し、フレーム単位で伝送を行なう。伝送信号をフレーム単位で扱うことで、誤り訂正やＡＲＱなどを容易に適用することができる。図４０は、復調されたビットデータ列からフレームタイミングクロック再生するフレームタイミング検出回路のブロックを示している。ここでは、図２に示す受信機の構成を想定している。前記デジタル部において復調されたビッドデータ列は、ビットタイミングクロックとともに相関器に入力される。相関器は、従属接続されたＤ型フリップフロップ（シフトレジスタ）と比較器か構成される。比較器には、ビットタイミングクロックにより遅延されたシフトレジスタ出力とフレーム検出のために予め伝送信号に装入されている既知信号が入力され、両者の比較結果が出力される。相関器出力は、ＰＬＬに入力され、フレームタイミングクロックが生成される。異なる信号伝送速度、フレーム周期を持つ通信系を２種類以上備える無線通信方式では、図４０に示したフレームタイミング検出回路が２つ以上必要となる。

前述したように本発明によれば、発振源は、分周器及び移相器に置き換えることが可能である。したがって、１種類のＰＬＬで２種類以上のフレーム同期回路を代替することができ、回路構成を簡素化することが可能である。分収器及び移相器によりフレームタイミング検出回路を構成することが可能である。分周器及び移相器によりフレームタイミング検出回路を構成する例を図４１に示す。

図４１において、復調ビット列１およびビットタイミングクロック１は、相関器１に入力されて、フレームタイミングのトリガ信号が検出される。相関器１の出力は、位相比較器、ループフィルタ、電圧制御可変周波数発振器、ｍ進カウンタから構成されるＰＬＬに入力される。電圧制御可変周波数発信器の出力の一方は、図３２に示す分周装置に入力される。移相器の移相量は、相関器２の出力により制御する。

さらに、フレームタイミングは、ビットタイミングクロックを分周して生成することができるため、バットタイミングクロック再生回路とフレームタイミング再生回路を共用化することができる。図４２は、クロック信号生成回路を示したものである。ＲＦ信号やベースバンド信号などの複数の入力（入力信号数ｉ）から誤差信号を検出して電圧制御可変周波数発信器を制御し、ｎｋ進カウンタ，移相器によって希望のクロック（出力信号数ｋ）を得る。以上の構成とすることで回路構成を簡素化することが可能である。

次に、この発明の第２９実施例に係る無線通信システムを図４３に従い説明する。図４３は、ＰＨＳ基地局と有線ネットワークおよびＳＤＬ−Ｎｅｔ基地局から構成される。ＳＤＬ−Ｎｅｔは、ＰＨＳに比べて高速のダウンリンク回線を用いて主にデータ伝送を行ない、ＰＨＳ回線を用いて位置登録を行なう。

前述したように、異なる伝送方式が２種類以上混在するシステムでは、一方のクロック再生回路を分周装置及び移相器に置き換えることで回路構成を簡素化することができる。しかしながらそのためには、異なる伝送方式のクロック同士が同期している必要がある。図４３は、その例として、ネットワークを介して、ＰＨＳ回線とＳＤＬ−Ｎｅｔ回線とを同期させる方法を示している。ネットワーク側には、基準信号発信器が備えられる。ＰＨＳ基地局では、ネットワーク側の基準信号に同期した信号を同期回路で生成する。携帯電子装置と通信を行なう際には、この同期信号を元に信号を伝送する。同様にして、ＳＤＬ−Ｎｅｔ基地局でもネットワーク側の基準信号に同期した信号を同期回路で生成し、この同期信号をもとにして携帯電子装置に情報を伝送する。同期回路は、ＰＬＬなどのクロック再生回路で構成されるが、前述したように、分周器と移相器で構成することも可能である。

次に、この発明の第３０実施例に係る無線通信システムを説明する。前述の図４３の様に、ＰＨＳ基地局、有線ネットワーク、ＳＤＬ−Ｎｅｔ基地局から構成される無線通信システムでは、ＰＨＳのサービスエリアとＳＤＬ−Ｎｅｔのサービスエリアが一致しない場合が想定される。つまり、図４４に示すようにＰＨＳのサービスエリアの中にＳＤＬ−Ｎｅｔのサービスエリアが包含される。ＳＤＬ−Ｎｅｔのサービスエリアが複数存在することが考えられる。

以上説明したＳＤＬシテムには、狭帯域の上り無線チャネル（アップリンク）と広帯域の下り無線チャネル（ダウンリンク）を有するシステムと、狭帯域の上下の無線チャネル（アップリンク，ダウンリンク）と広帯域の下り無線チャネル（ダウンリンク）を有するシステムが存在するが、本発明が対象とするシステムは後者のシステムであるため、これ以降、後者のシステムをＳＤＬシステムと呼ぶことにする。ＳＤＬシステムでは、下り無線チャネルにおいて高速伝送を実現するために、広帯域無線基地局は高い周波数を利用するが、高い周波数は電波の減衰が激しいため、そのサービスエリアを広くすることは困難である。また、帯域幅を広くすればするほど、符号間干渉による伝送歪みが増加すると共に、熱雑音による影響も大きくなるため、広帯域無線基地局のサービスエリアは、狭帯域無線基地局のサービスエリアよりも狭くなる。そのため、狭帯域無線基地局のサ一ビスエリアと広帯域無線基地局のサービスエリアは異なるエリア構成となってしまう。

したがって、ＳＤＬシステムでは、無線移動局の移動に伴い接続可能な狭帯域無線基地局は同じままで、接続可能な広帯域無線基地局が変わる場合があるため、無線移動局が接続可能な基地局として、狭帯域無線基地局と広帯域無線基地局の双方を認識していなければならない。無線移動局がどの狭帯域無線基地局のサービスエリアに位置しているかを認識する方法に関しては、狭帯域無線基地局と無線移動局との間は上下の無線チャネルが用意されているため、従来の携帯電話サービスで用いられている方法と同様な手順を用いることができる。携帯電話サービスで用いられている手順とは、無線基地局が下りチャネルで自局を示す識別信号を報知し、その信号を受信した無線移動局が、その無線基地局に対し、上りチャネルを介して自局を示す識別信号を伝送する。これにより、無線移動局がどの無線基地局のサービスエリア内に位置しているのかを認識するものである。

一方、無線移動局がどの広帯域無線基地局のサービスエリアに位置しているかを認識する方法に関して上述の説明の中には具体的な手法は述べられていなかった。したがって、本発明が対象とするようなシステムでは、無線移動局がどの広帯域無線基地局のサービスエリアに位置しているかを認識する方法に関しては、存在しなかったといえる。このように、通信サービスの提供を開始するうえで必要不可欠の無線移動局がどの広帯域無線基地局のサービスエリアに位置しているかを認識する手法が存在しなかったため、その結果、ＳＤＬシステムのような、広帯域の上り無線チャネルを持たない無線移動局をその構成要素に含むシステムではサービスの提供を行なうための通信が開始できなかった。さらに、サービスを提供している状況のもとで、無線移動局が他の無線基地局のサービスエリアに移動する場合のサービスの維持、すなわち、ハンドオーバーもできなかった。

第３１ないし第３９実施例に係る無線通信システムは、図４５の概念図に示されるように、無線移動局５１が、前記広帯域無線基地局５２から無線回線を介して報知される前記広帯域無線基地局５２を識別するための信号を受信し、該受信信号から接続に適している広帯域無線基地局５２を解釈する接続最適局解釈手段６１と、前記無線移動局５１が、接続に適している前記特定の広帯域無線基地局５２を、前記狭帯域無線基地局５３を介して前記サーバー５６に伝える最適基地局通知手段６２と、前記サーバー５６が、前記無線移動局に対して、接続が適していると判定されている前記特定の広帯域無線基地局５２を介して前記所定サービスを開始するサービス開始手段６３と、を備えている。

また、ハンドオーバーを行なう必要がある場合には、第３１〜第３９実施例に係る無線通信システムは、上記各手段に加えて、前記無線移動局が、接続に適している前記特定の広帯域無線基地局を介して前記所定のサービスを受けている時に、前記特定の広帯域無線基地局とは別の前記広帯域無線基地局から無線回線を介して報知される前記広帯域無線基地局を識別するための信号を受信し、該受信信号から接続の切替え先として適している広帯域無線基地局を解釈する手段と、前記無線移動局が、接続の切替え先として適している前記特定の広帯域無線基地局を、前記狭帯域無線基地局を介して前記サーバーに伝える手段と、前記サーバーは、前記無線移動局に対して、接続の切替え先として適していると判定されている前記特定の広帯域無線基地局を介するように接続を切替えて前記所定サービスを継続して提供する手段とを備えている。

以上の構成によれば、広帯域無線基地局から報知される広帯域無線基地局を識別するための信号を受信した無線移動局は、その受信信号を解釈することにより、接続が適している広帯域無線基地局を判定する。無線移動局は、無線移動局から狭帯域無線基地局への上り無線チャネルを用いて、自局がどの広帯域無線基地局に接続しているかを狭帯域無線基地局に伝える。狭帯域無線基地局とサーバーはネットワークを介して接続しているため、狭帯域無線基地局は、無線移動局がどの広帯域無線基地局に接続が適しているかの情報をネットワークを介してサーバーに伝えることができる。このようにすると、無線移動局から広帯域無線基地局への上り無線チャネルがなくても、無線移動局がどの広帯域無線基地局に接続が適しているかをサーバーに認識させることができるので、サーバーは、無線移動局に対して、無線移動局が接続に適していると判定されている広帯域無線基地局を介して所定サービスを開始することが可能となる。

また、何れかの広帯域無線基地局を介して所定サービスを提供している状況のもとで、無線移動局が他の広帯域無線基地局のサービスエリアに移動する場合のサービスの維持についても、本発明の第３１〜第３９実施例によれば、広帯域無線基地局から無線回線を介して報知される広帯域無線基地局を識別するための信号を受信し、その受信信号を解釈することにより、接続の切替え先として適している広帯域無線基地局を判定する。そして、無線移動局はどの広帯域無線基地局が接続の切替え先として適しているかを狭帯域無線基地局を介してサーバーに伝える。このようにすることにより、無線移動局から広帯域の無線基地局への上り無線チャネルがなくても、どの広帯域無線基地局が接続の切替え先として適しているかをサーバーに認識させることができるため、サーバーは無線移動局に対して、接続の切替え先として適していると判定されている広帯域無線基地局を介するように接続を切替えて所定サービスを継続して提供することが可能となる。

まず、本発明の第３１〜３９実施例の対象とする無線通信システムの構成を説明する。図４６は本発明に係るシステムの構成を示す概念図である。図４６において５１は無線移動局、５２及び５３は無線基地局、５６はデータサーバー、５７はネットワークである。無線基地局５２は、広帯域の情報伝送を行なうための送信手段を有する（以下、広帯域無線基地局５２と呼ぶ）。これに対して、無線基地局５３は、狭帯域の情報伝送を行なうための送受信手段を有する（以下、狭帯域無線基地局５３と呼ぶ）。無線移動局５１は、この広帯域無線基地局５２または狭帯域無線基地局５３との間で情報伝送を行なう端末である。また、広帯域無線基地局５２と無線移動局５１との間の無線チャネルのことを広帯域の無線チャネルと呼び、狭帯域無線基地局５３と無線移動局５１との間の無線チャネルのことを狭帯域の無線チャネルと呼ぶ。

なお、図４６では、便宜上、広帯域無線基地局５２と狭帯域無線基地局５３とを区別しているが、図４７で示すように、１つの無線基地局５８が狭帯域の情報伝送のための送受信手段と広帯域の情報伝送のための送信手段の双方を備えていても構わない。この場合、無線基地局５８のコストは高くなるものの、システム全体の無線基地局の総数を削減できる。また、狭帯域の情報伝送のための送受信手段と広帯域の情報伝送のための送信手段との間で制御を行なう必要があった場合に、その制御が容易となる。以下では、広帯域無線基地局５２と狭帯域無線基地局５３を別の無線基地局とした図４６を用いて本発明の第３１〜３９実施例を説明する。

第３１の実施例：本第３１実施例は、無線移動局５１が図４８（ａ）に示すエリアに位置する場合、すなわち、無線移動局５１が広帯域無線基地局５２と接続可能な場合に、無線通信を開始する手順を説明する。図４９に本第３１実施例に係る最も基本的なフローチャートを示す。ステップＳＴ１では、無線移動局５１がどの広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に位置しているかを解釈する。ステップＳＴ２では、ステップＳＴ１で解釈された情報を、狭帯域無線基地局５３を介してサーバー５６に伝える。これにより、データサーバー５６は無線移動局５１がどの広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に位置しているかを認識できる。ステップＳＴ３では、無線移動局５１に対し、ステップＳＴ１で解釈された広帯域無線基地局５２を介したサービスの提供を開始する。また、実際にサービスを開始する場合、上述したフローチャートを基本とした様々な手順が考えられ、図５０にその一例を示す。ステップＳＴ１１では、無線移動局５１がどの広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に位置しているかを解釈する。ステップＳＴ１２では、ユーザからのサービス要求があるか否かを判断する。ユーザからのサービス要求がある場合はステップＳＴ１３に進み、要求がない場合はステップＳＴ１１を繰り返す。ステップＳＴ１３では、広帯域の下り無線チャネルを利用してサービスを受けるか否か選択する。広帯域の下り無線チャネルを利用してサービスを受ける場合はステップＳＴ１４に進み、受けない場合はステップＳＴ１６に進む。ステップＳＴ１４では、ステップＳＴ１１で解釈された情報を、狭帯域無線基地局５３を介してサーバー５６に伝える。ステップＳＴ１５では、無線移動局５１に対し、ステップＳＴ１１で解釈された広帯域無線基地局５２を介したサービスの提供を開始する。一方、ステップＳＴ１３において、広帯域の下り無線チャネルを利用したサービスを受けないことを選択した場合、すなわち、狭帯域の下り無線チャネルを利用したサービスを受けることを選択した場合、ステップＳＴ１６において、無線移動局５１は下りチャネルとして狭帯域の下り無線チャネルを利用することをサーバー５６に伝える。ステップＳＴ１７では、無線移動局５１に対し、狭帯域無線基地局５３を介したサービスの提供を開始する。

また、上記第３１実施例では、ステップＳＴ１３で広帯域の下り無線チャネルを利用したサービスを受ける場合に、ステップＳＴ１４を実施する例を示しているが、ステップＳＴ１４はステップＳＴ１１の後であれば、サービス要求の有無に関わらず実施しても構わない。つまり、ユーザからのサービス要求が無くても、ステップＳＴ１１で解釈された情報を、狭帯域無線基地局５３を介してサーバー５６に伝えても構わない。この場合、ユーザからのサービス要求の有無に関わらず、サーバー５６は無線移動局５１がどの広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に位置しているかを認識することができる。また、ステップＳＴ１２をステップＳＴ１１の前に実施する、すなわち、ユーザからのサービス要求がある場合にのみステップＳＴ１１以降を実施する手順もある。この場合、ユーザからの要求がない場合、無線移動局５１は自局がどの広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に位置しているかを解釈しなくて良いため、消費電力が軽減される。また、さらなる低消費電力化のため、広帯域の情報伝送のための受信手段の電源をオフにしておくことも可能である。

次に図５１を用いて、第３１実施例に係る無線通信システムの通信開始手順のシーケンス図を説明する。無線移動局５１は、広帯域無線基地局５２から報知される無線基地局を識別するための信号５１１を受信し、その受信信号から自局がどの広帯域の無線基地局５２のサービスエリア内に位置しているかを判断することができる。このような状況のもとでサービス要求が生じた場合、ユーザはサーバー固有の電話番号をダイヤルアップ５１０し、無線移動局５１からサーバー５６への狭帯域無線基地局５３を介した通信回線を獲得する。無線移動局５１からサーバー５６への通信回線が獲得された後に、無線移動局５１はデータ伝送要求メッセージ２０２と自局が接続できる広帯域無線基地局５２を識別するための信号５１３を、サーバー５６に伝送する。サーバー５６はユーザから伝送されたデータ要求メッセージ５１２と信号５１３を解釈し、信号５１３で指定された広帯域無線基地局５２を介して、ユーザの要求する情報５１４を伝送する。

第３２の実施例：本第３２実施例は、無線移動局５１が図４８（ｂ）に示すエリアに位置する場合、すなわち、広帯域無線基地局５２と接続できない場合に、無線通信を開始する手順を説明する。図５２に本実施例に係る最も基本的なフローチャートを示す。ステップＳＴ２１では、無線移動局５１が広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に位置していないこと、つまり、広帯域無線基地局５２に接続できないことを解釈する。ステップＳＴ２２では、無線移動局５１は下りチャネルとして狭帯域の下り無線チャネルを利用することを狭帯域無線基地局５３を介してサーバー５６に伝える。ステップＳＴ２３では、無線移動局５１に対し、狭帯域無線基地局５３を介したサービスの提供を開始する。サービスを開始する場合、上述したフローチャートを基本とした様々な手順が考えられる。

図５３に一例を示す。ステップＳＴ３１では、無線移動局５１が広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に位置していないこと、つまり、広帯域無線基地局５２に接続できないことを解釈する。ステップＳＴ３２では、狭帯域の下り無線チャネルを利用したサービス要求があるか否かを判断する。ユーザからのサービス要求がある場合はステップＳＴ３３に進み、サービス要求がない場合はステップＳＴ３１を繰り返す。ステップＳＴ３３では、無線移動局５１は下りチャネルとして狭帯域の下り無線チャネルを利用することを狭帯域無線基地局５３を介してサーバー５６に伝える。ステップＳＴ３４では、無線移動局５１に対し、狭帯域の無線基地局５３を介したサービスの提供を開始する。また、上記実施例では、ステップＳＴ３１で無線移動局５１が広帯域無線基地局５２に接続できないことを解釈した後、すなわち、広帯域無線基地局５２に接続できるか否かを判定した後に、ステップＳＴ３２でユーザからのサービス要求の有無を判定する例を示したが、第３１の実施例で示したように、ユーザからの要求の有無を判定してから、ステップＳＴ３１を実施しても構わない。

次に図５４を用いて、第３２実施例における通信開始手順のシーケンス図を説明する。無線移動局５１は、広帯域無線基地局５２から報知される無線基地局を識別するための信号５４１を受信することはできない。仮に受信できたとしても、サービスを提供されるために必要十分な信号強度が得られない。従って、無線移動局５１は自局が広帯域無線基地局のサービスエリア外に位置していることを解釈する。つまり、無線移動局５１は狭帯域の下り無線チャネルを用いたサービスしか受けられないことを認識する。このような場合ユーザは狭帯域の下り無線チャネルを用いたサービスを受けるか否かの選択を行なう。狭帯域の下り無線チャネルを用いたサービスを受ける場合、ユーザはサーバー固有の電話番号をダイヤルアップ５４０し、無線移動局５１からサーバー５６への狭帯域無線基地局５３を介した通信回線を獲得する。無線移動局５１からサーバー５６への通信回線が獲得された後に、無線移動局５１はデータ伝送要求メッセージ５４２と自局が接続できる狭帯域無線基地局５３を識別するための信号５４３を、サーバーに伝送する。通常、下り無線チャネルで利用される狭帯域無線基地局５３は、上り無線チャネルで利用される狭帯域の無線基地局５３と同一なので、信号５４３は広帯域の下り無線チャネルを使えないことを、サーバー５６に伝えるだけの情報でもよい。サーバー５６はユーザから伝送されたデータ要求メッセージ５４２と信号５４３を解釈し、信号５４３で指定された狭帯域無線基地局５３、もしくは、上り無線チャネルで利用している狭帯域無線基地局５３を介して、ユーザの要求する情報５４４を伝送する。

次に、以下の第３３〜第３６の各実施例ではハンドオーバーに関する手順を説明する。これらの実施例で取り扱うハンドオーバーとは、無線移動局５１が、ある特定の狭帯域の無線基地局５３のサービスエリア内を移動する場合に生じるハンドオーバーに限定する。なぜなら、狭帯域無線基地局５３は上下の無線チャネルを有するため、狭帯域の無線基地局５３間のハンドオーバーは従来のハンドオーバーの手順でも十分に対応できるからである。通信を開始する時の手順は、第３１および第３２実施例で示したので、第３３〜第３６実施例ではサービスを提供されている状態以降におけるハンドオーバーの手順を説明する。

第３３の実施例：本第３３実施例は、無線移動局５１が図４８（ｃ）に示すような移動を行なった場合、すなわち、無線移動局５１が広帯域無線基地局５２のサービスエリア内でサービスを受けている時に、他の広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に移動した場合のハンドオーバーの手順について説明する。

図５５に本実施例に関わる最も基本的なフローチャートを示す。ステップＳＴ４１で、サービスを提供している広帯域無線基地局５２とは別の広帯域無線基地局５２から報知された信号を無線移動局５１が受信可能か否か判断する。受信可能な場合は、その信号の受信電界強度と、現在サービスを提供している広帯域無線基地局５２から送信される信号の受信電界強度との比較が行なわれ、比較した結果から、無線移動局５１がハンドオーバー先の広帯域無線基地局５２を解釈する。従って、現在サービスを提供している広帯域無線基地局５２から送信される信号の受信電界強度が十分の場合は，無線基地局の切替えを行なわずに、サービスが継続される。また、接続の切替えを行なうか否かの選択の尺度は、提供しているサービスが要求する通信品質に応じて異なる。例えば、音声通信サービスの場合、要求する通信品質がそれほど高くないため、無線移動局５１の移動に伴い、通信品質が少々劣化した場合であっても、無線基地局の切替えを行なわない。一方、データ通信サービスの場合、要求する通信品質は音声通信サービスよりも高いため、少しでも通信品質が良くなるように無線基地局の切替えを行なう。ステップＳＴ４２では、ステップＳＴ４１で解釈された情報を、狭帯域無線基地局５３を介してサーバー５６に伝える。これによりサーバー５６はハンドオーバー先の広帯域無線基地局５２を認識できる。ステップＳＴ４３では、ハンドオーバー先であると判定されている広帯域無線基地局を介するように接続を切替えるようにして、継続してサービスを提供する。

次に、図５６を用いて、第３３実施例におけるハンドオーバーのシーケンス図を説明する。無線移動局５１が図４８（ｃ）に示すような移動を行なった場合、広帯域無線基地局５２から伝送されていた情報データ５６５の受信時における信号強度は劣化するため、情報を正しく受信できなくなる。一方、無線移動局５１は他の広帯域無線基地局５２のサービスエリア内へと移動しているため、他の広帯域無線基地局５２から報知される無線基地局を識別するための信号５６６を受信できるようになり、その受信信号から自局がどの広帯域無線基地局５２のサービスエリア内へと移動しているかを判断することができる。無線移動局５１は情報信号５６５と信号５６６の受信時の信号強度の関係から、ハンドオーバーをすべきか否かの判断を行なう。ハンドオーバーを行なう必要がなければ、そのまま情報データ５６５の受信を継続する。

ハンドオーバーを行なう必要が生じた場合は、無線移動局５１はサーバー５６に対し、ハンドオーバー要求メッセージ５６７とハンドオーバー先の広帯域無線基地局５２を識別するための信号５５８を伝送する。サーバー５６はハンドオーバー要求メッセージ５６７と信号５６８を解釈すると、通信中の広帯域無線基地局５２に対し回線切断要求メッセージ５６９を送る。回線切断後、サーバーは、信号５６８で指定された広帯域無線基地局５２を介して、情報データ５７０を伝送する。これにより、ユーザは移動によるサービスエリアの変更が生じた場合でも、提供されていたサービスを継続して受けることが可能となる。

第３４の実施例：本第３４実施例は、無線移動局５１が図４８（ｄ）に示すような移動を行なった場合、すなわち、無線移動局５１が広帯域無線基地局５２のサービスエリア内でサービスを受けている時に、広帯域無線基地局５２のサービスエリア外に移動した場合のハンドオーバーの手順について図５７を用いて説明する。無線移動局５１は広帯域無線基地局５２のサービスエリア外へと移動しているため、現在サービスを提供している広帯域無線基地局５２から送信される信号の受信電界強度が劣化する。また、サービスを提供している広帯域無線基地局５２とは別の広帯域無線基地局５２から報知された信号も受信できない。従って、ステップＳＴ５１において、無線移動局５１は広帯域無線基地局５２と接続できないことを解釈する。ステップＳＴ５２では、無線移動局５１は自局が広帯域無線基地局５２に接続できないこと、つまり、下りチャネルの伝送として、狭帯域無線基地局５３を介した伝送を行なうことを狭帯域無線基地局５３を介してサーバー５６に伝える。ステップＳＴ５３では、サーバー５６は、狭帯域無線基地局５３を介するよう接続を切替え、継続してサービスの提供を行なう。

また、上記実施例では、所定サービスを受けている時に、無線移動局５１が広帯域無線基地局５２と接続できなくなった場合、狭帯域無線基地局５３を介した接続に切替えることを前提とした例を示したが、ステップＳＴ５１の次のステップとして、狭帯域の下り無線チャネルを利用して提供されているサービスを継続するのか、もしくは、提供されているサービスを停止するか、の選択を行なうステップを加えても良い。サービスの継続を選択した場合は、ステップＳＴ５２に進む。サービスの停止を選択する場合については、第３５の実施例で詳しく説明する。

次に図５８を用いて、第３４実施例におけるハンドオーバーのシーケンス図を説明する。無線移動局５１が図４８（ｄ）に示すような移動を行なった場合、広帯域無線基地局５２から伝送されていた情報データ５８５の受信時における信号強度は劣化するため、情報を正しく受信できなくなる。一方で、無線移動局５１は広帯域無線基地局５２のサービスエリア外へと移動しているため、他の広帯域無線基地局５２から報知される無線基地局を識別するための信号５８６を受信することができない。仮に受信できたとしても、サービスを提供されるために必要な十分な信号強度が得られない。従って、無線移動局５１は自局が広帯域無線基地局５２のサービスエリア外に位置していることを解釈する。つまり、無線移動局５１は狭帯域の下り無線チャネルを用いたサービスしか受けられないことを認識する。そのため、以下の手順により、狭帯域の下り無線チャネルに接続を切替え、提供されているサービスの継続を行なう。無線移動局５１はハンドオーバー要求メッセージ５８７とハンドオーバー先の狭帯域無線基地局５３を識別するための信号５８８を、サーバー５６に伝送する。

通常、下り無線チャネルで利用される狭帯域無線基地局５３は、上り無線チャネルで利用される狭帯域の無線基地局５３と同一なので、信号５８８は広帯域の下り無線チャネルを使えないことを、サーバー５６に伝えるだけの情報でもよい。サーバー５６はハンドオーバー要求メッセージ５８７と信号５８８を解釈すると、通信中の広帯域無線基地局５２に対し回線切断要求メッセージ５８９を送る。回線切断後、サーバー５６は信号５８８で指定された狭帯域無線基地局５３を介して、もしくは、上り無線チャネルで利用している狭帯域無線基地局５３を介して、ユーザの要求する情報５９０を伝送する。これにより、ユーザは移動によるサービスエリアの変更が生じた場合でも、提供されていたサービスを継続して受けることが可能となる。

第３５の実施例：本第３５実施例は、無線移動局５１が図４８（ｄ）に示すような移動を行なった場合、すなわち、無線移動局５１が広帯域無線基地局５２のサービスエリア内でサービスを受けている時に、広帯域無線基地局５２のサービスエリア外に移動した場合のサービスを停止する手順、つまり、回線切断の手順について図５９を用いて説明する。

無線移動局５１は広帯域無線基地局５２のサービスエリア外へと移動しているため、現在サービスを提供している広帯域無線基地局５２から送信される信号の受信電界強度が劣化する。また、サービスを提供している広帯域無線基地局５２とは別の広帯域無線基地局５２から報知された信号も受信できない。従って、ステップＳＴ６１では、無線移動局５１は広帯域無線基地局５２と接続できないことを解釈する。ステップＳＴ６２では、無線移動局５１は自局が広帯域無線基地局５２に接続できないこと、つまり、無線移動局５１は提供されているサービスを停止することを狭帯域無線基地局５３を介してサーバー５６に伝える。ステップＳＴ６３において、サーバー５６は、提供していたサービスの停止を行ない、広帯域無線基地局５２から無線移動局５１への通信回線を切断する。また、第３４の実施例で述べたように、狭帯域の下り無線チャネルを利用して提供されているサービスを継続するのか、もしくは、提供されているサービスを停止するか、の選択を行なうステップを加える場合、該ステップはステップＳＴ６１の次に続き、該ステップにて、提供されているサービスを停止することを選択した場合、ステップＳＴ６２に進む。

次に、図６０を用いて、第３５実施例におけるハンドオーバーのシーケンス図を説明する。無線移動局５１が図４８（ｄ）に示すような移動を行なった場合、広帯域無線基地局５２から伝送されていた情報データ６０５の受信時における信号強度は劣化するため、情報を正しく受信できなくなる。一方で、無線移動局５１は広帯域無線基地局５２のサービスエリア外へと移動しているため、他の広帯域無線基地局５２から報知される無線基地局を識別するための信号６０６を受信することができない。仮に受信できたとしても、サービスを提供されるために必要な十分な信号強度が得られない。従って、無線移動局５１は自局が広帯域無線基地局５２のサービスエリア外に位置していることを解釈する。つまり、無線移動局５１は広帯域の下り無線チャネルを用いたサービスを受けられないことを認識する。そのため、提供されているサービスを停止する手順を実行する。無線移動局５１は通信切断要求メッセージ６０７をサーバー５６に伝送する。サーバー５６は通信切断要求メッセージ６０７を解釈すると、無線移動局５１に対し、通信中の広帯域無線基地局５２を介して回線切断メッセージ６０８を送る。これにより、無線移動局５１の移動によりサービスエリアを離れた場合に、提供されていたサービスをユーザの意志で速やかに停止することが可能となる。

第３６の実施例：本実施例は、無線移動局５１が図４８（ｅ）に示すような移動を行なった場合、すなわち、無線移動局５１が広帯域無線基地局５２のサービスエリア外で、狭帯域の下り無線チャネルを利用してサービスを受けている時に、広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に移動した場合のハンドオーバーの手順について図６１を用いて説明する。

無線移動局５１は移動に伴って、広帯域の無線基地局５２から報知される無線基地局を識別するための信号を受信できるようになる。そこで、ステップＳＴ７１では、無線移動局５１は自局がどの広帯域無線基地局５２のサービスエリア内へと移動しているかを解釈する。ステップＳＴ７２では、ステップＳＴ７１で解釈した情報を、狭帯域無線基地局５３を介してサーバー５６に伝える。これにより、サーバー５６は無線移動局５１がどの広帯域無線基地局５２のサービスエリア内へと移動しているかを認識できる。ステップＳＴ７３では、ステップＳＴ７１で解釈された広帯域無線基地局５２を介するように接続を切替え、継続してサービスを提供する。ところで、このようなハンドオ一一を行なうためには、無線移動局５１は、狭帯域の無線チャネルを利用している場合であっても、常に、広帯域無線基地局５２が報知する信号の受信待機状態でなければならない。なぜなら、広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に入った時は、狭帯域無線基地局５３を介した信号の受信状態が良い場合であっても、ハンドオーバーを行なうことがあるからである。

上記実施例では、ステップＳＴ７１で無線移動局５１が広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に移動したことを解釈できると、直ちに、ハンドオーバーを実施する例を説明したが、ハンドオーバーを行なう前に、ユーザがハンドオーバーを行なうか否かを選択するステップを加えても良い。なぜなら、先に述べたように、狭帯域無線基地局５３を介した信号の受信状態は、必ずしも悪い状態ではなく、また、音声通信サービスのような高速伝送を必要としないサービスの場合、必ずしもハンドオーバーの必要はないからである。該ステップの追加場所は３通りあり、それぞれ以下の特徴を持つ。まず、該ステップをステップＳＴ７２の次に加えた場合、ハンドオーバーを行なうか否かに関わらず、サーバー５６は無線移動局５１がどの広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に位置しているかを認識できる。次に、該ステップをステップＳＴ７１の次に加えた場合、ハンドオーバーを行なわない時は、無線移動局５１がどの広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に位置しているかをサーバーに伝えないため、無線移動局５１とサーバー５６間のトラフィック量が削減される。最後に、該ステップをステップＳＴ７１の前に加えた場合、無線移動局５１は自局がどの広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に位置しているかを解釈しなくて良いため、消費電力が軽減される。この場合、広帯域の情報伝送のための受信手段の電源をオフにしておくことにより、さらなる低消費電力化が可能となる。

次に図６２を用いて、第６実施例のシステムにおけるハンドオーバーのシーケンス図を説明する。無線移動局５１が図４８（ｅ）に示すような移動を行なった場合、無線移動局５１は広帯域無線基地局５２から報知される無線基地局を識別するための信号６２５を受信できるようになり、その受信信号から自局がどの広帯域無線基地局５２のサービスエリア内へと移動しているかを判断することができる。この時、先に述べたように、無線移動局５１が受信している情報データ６２４の信号強度は必ずしも悪いわけではない。従って、ハンドオーバーを行なうか否かの選択はユーザの意志により行なう。もしくは、あらかじめ、広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に入った時にハンドオーバーを行なうか否かを設定しておく。ハンドオーバーを行なわないように設定した場合は、無線移動局５１は広帯域の情報伝送のための受信機の電源をオフにしておいても良い。無線移動局５１が広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に入った時にハンドオーバーを行なわない場合は、そのまま狭帯域無線基地局５３を介して、情報データ６２４の受信を継続する。

ハンドオーバーを行なう場合は、無線移動局５１はサーバー５６に対し、ハンドオーバー要求メッセージ６２６とハンドオーバー先の広帯域無線基地局５２を識別するための信号６２７を伝送する。サーバー５６はハンドオーバー要求メッセージ６２６と信号６２７を解釈すると、通信中の狭帯域無線基地局５３に対し下り無線チャネルの回線切断メッセージ６２８を送る。回線切断後、サーバー５６は信号６２７で指定された広帯域の無線基地局５２を介して、情報データ６２９を伝送する。これにより、ユーザは移動によるサービスエリアの変更が生じた場合でも提供されていたサービスを継続して受けることが可能となる。

第３７の実施例：サーバー５６に固有の論理番号を割り当てる。ネットワーク上に複数のサーバーが存在する場合の論理番号は全サーバー共通に１つとする。ユーザはサービスを受けたい時、サーバー５６に対して発呼する。発呼の方法は、ユーザが直接論理番号をダイヤルアップする方法（図６３（ａ））と、ユーザが無線移動局５１に表示されているＳＤＬサービスの項目を選択する方法がある（図６３（ｂ））。ここで、ＳＤＬサービスとは、ＳＤＬシステムを用いて提供されるサービスのことをいう。この方法の場合、ＳＤＬサービスの項目と論理番号との対応づけがされており、ユーザがＳＤＬサービスの項目を選択すると、自動的にダイヤルアップされる。いずれの方法であっても、サーバー５６に対して発呼すると、まず、無線移動局５１から狭帯域無線基地局５３への通信回線が獲得される。

次に、狭帯域無線基地局５３はサーバー５６との接続を行なう。ネットワーク５７上に１つのサーバー５６しかない場合は、狭帯域無線基地局５３からサーバー５６への通信回線が獲得される。また、ネットワーク５７上に複数のサーバー５６が存在する場合は、狭帯域無線基地局５３が接続するサーバー５６の選択を行なう。選択の方法は４通りある。

第１に各狭帯域無線基地局５３があらかじめ自局の接続すべきサーバー５６を認識しており、常にそのサーバー５６を選択する方法がある。通常、接続されるサーバー５６は狭帯域無線基地局５３に隣接したものである。第２にサーバー５６の負荷が軽いサーバー５６を選択する方法がある。この方法は、狭帯域の無線基地局５３がサーバー５６の負荷を観測し、負荷の小さいサーバー５６を選択するものである。第３にネットワーク５７の負荷が軽いサーバー５６を選択する方法がある。この方法は、狭帯域無線基地局５３とサーバー５６間の通信路として、トラヒックの少ないものを利用しようとする方法である。また、第４の方法として、上記３方法の中から、少なくとも２っ以上の方法を組み合わせた方法が挙げられる。この方法として、例えば、狭帯域無線基地局５３がサーバー５６の負荷を観測し、負荷がある一定値よりも小さいサーバー５６の中から、最も狭帯域無線基地局５３に隣接したサーバー５６を選択する方法などがある。以上のような選択方法を用いてサーバー５６の選択が行なわれた後、狭帯域無線基地局５３からサーバー５６への通信回線が獲得され、これにより、無線移動局５１からサーバー５６への通信回線が獲得される。

第３８実施例：図６３（ｃ）に示すように、サービス毎に特定の論理番号を割り当てておいて、ユーザは受けたいサービスに対応する論理番号により発呼する。発呼の方法は、ユーザが直接論理番号をダイヤルアップする方法と、ユーザが無線移動局５１に表示されているサービスの項目を選択する方法がある。この方法を第３８実施例に係るシステムとして説明する。この方法の場合、ユーザが一サービスを選択するとそれに対応する論理番号に対し、自動的にダイヤルアップされる。いずれの方法であっても、サーバー５６に対し発呼されると、まず、無線移動局５１から狭帯域無線基地局５３への通信回線が獲得される。

次に、狭帯域無線基地局５３はサーバー５６との接続を行なう。所望するサービスを提供するサーバー５６が、ネットワーク５７上に１つしかない場合は、狭帯域無線基地局５３からそのサーバー５６への通信回線が獲得される。また、所望するサービスを提供するサーバー５６が、ネットワーク５７上に複数存在する場合は、狭帯域無線基地局５３が接続するサーバー５６の選択を行なう。選択の方法は次の第３９の実施例と同じなので、ここでは省略する。サーバー５６の選択が行なわれると、狭帯域無線基地局５３からサーバー５６への通信回線が獲得され、これにより、無線移動局５１からサーバー５６への通信回線が獲得される。

第３９の実施例：無線移動局５１は無線基地局と通信可能であるかを表示する。具体的には、自局が狭帯域無線基地局５３と通信可能であるか否か、と自局が広帯域無線基地局５２と通信可能であるか否か、の双方を表示する。表示方法としては、それぞれの基地局からの電波の信号強度を段階的に表示する方法（図６４（ａ））や通信可能か否かを２値的に表示する方法（図６４（ｂ））などがある。また、上述した表示を行なうために、無線移動局５１は、広帯域無線基地局５２から伝送される信号を受信した時の受信電界強度を測定し、その測定結果を人間が認識できる表現方法で表示する手段と、狭帯域無線基地局５３から伝送される信号を受信した時の受信電界強度を測定し、その測定結果を人間が認識できる表現方法で表示する手段と、の双方を備えている。

本３９実施例により、ユーザは自分がどのようなサービスを受けられるかを認識することが可能となる。つまり、ユーザは狭帯域の下り無線チャネルを利用したサービスを受けられるが、広帯域の下り無線チャネルを利用したサービスを受けられない状態であることを認識できたり、また、移動により、広帯域の下り無線チャネルを利用したサービスを受けることが可能となったこと等を認識できるようになる。従って、例えば、ユーザが広帯域無線基地局５２のサービスエリア外に位置する場合に、現地点ではサービスを受けずに広帯域無線基地局５２のサービスエリア内に移動した後に広帯域の下り無線チャネルを利用した高速無線伝送のサービスを受ける、もしくは、現時点で狭帯域の下り無線チャネルを利用した低速無線伝送のサービスを受ける、のどちからをユーザの意志で選択することが可能となる。また、広帯域無線基地局５２から伝送される信号に関する２ステップ（無線移動局５１が広帯域無線基地局５２から無線回線を介して伝送される第１の信号を受信した時に、前記第１の信号の受信電界強度を測定するステップと、前記第１の信号の受信電界強度を人間が認識できる表現方法で表示するステップ）と、狭帯域無線基地局５３から伝送される信号に関する以下の２ステップ（無線移動局５１が狭帯域無線基地局から無線回線を介して伝送される第２の信号を受信した時に、前記第２の信号の受信電界強度を測定するステップと、前記第２の信号の受信電界強度を人間が認識できる表現方法で表示するステップ）とはそれぞれ独立したステップである。従って、ユーザが、無線移動局５１に対し、広帯域無線基地局５２を介した高速伝送サービスを受けないことを、あらかじめ設定した場合には、広帯域無線基地局５２から伝送される信号に関する２ステップを行なわない方法も考えられる。この場合、無線移動局５１の消費電力を軽減させることができる。

以上説明したように、本発明の第３１ないし第３９実施例により、ＳＤＬシステムのような広帯域の上り無線チャネルを持たない無線移動局をその構成要素に含むシステムであっても、サーバーが無線移動局がどの広帯域無線基地局と接続可能であるかを認識することができ、サービスの提供が可能となる。また、無線移動局の移動に伴い・ハンドオーバーを行なう必要が生じた場合であっても、サーバーがハンドオーバー先の広帯域無線基地局を認識することができ、継続してサービスを提供することが可能となる。

図６５は、図４３と同様に、ＰＨＳ基地局、有線ネットワーク、ＳＤＬ−Ｎｅｔ基地局から構成される第４０実施例の無線通信システムを示している。図４３とは、ＳＤＬ−Ｎｅｔ基地局にＰＨＳ受信器が具備されていることと、ネットワーク側に基準発信器がない点が異なる。図４４の様にＳＤＬ−Ｎｅｔ基地局は、ＰＨＳのサービスエリアの内部に存在する。そのため、ＰＨＳ受信器により受信した信号を同期回路に入力することによってＰＨＳとＳＤＬ−Ｎｅｔのクロックを同期させることが可能である。

図６６は、この発明に係る無線通信システムが適用される全体構成としての第４１実施例を示している。ネットワークを介して所定の通信サービスエリアを有する複数の基地局ＢＳと、複数のデータベースと通信衛星ＣＳとが通信可能に接続されている。

本発明の基本概念を示すブロック図。本発明の第１実施例による無線通信システムを示すブロック図。本発明の第２実施例による無線通信システムを示すブロック図。本発明の第３実施例による無線通信システムを示す説明図。本発明の第４実施例による無線通信システムを示すブロック図。通信形態の一例を示す説明図。通信形態の他の一例を示す説明図。本発明の基本概念の他の構成例を示すブロック図。本発明の５実施例の構成を示すブロック図。図７の実施例でのメモリ空間の利用状況を示す一実施例を示す図。本発明を適用しないＳＤＬシステムの一例を示すブロック図。無線通信システムの周波数配置を示す図。本発明の第１３の実施例による無線通信システムを示す概念図。本発明の第１３の実施例における周波数配置を示す図。本発明の第１４の実施例による無線通信システムを示す概念図。本発明の第１４の実施例における周波数配置を示す図。本発明の第１５の実施例による無線通信システムを示す概念図。本発明の第１５の実施例における周波数配置を示す図。本発明の第１６の実施例による無線通信システムを示す概念図。本発明の第１６の実施例における周波数配置を示す図。本発明の第１７の実施例による無線通信システムを示すブロック図。本発明の第１８の実施例による無線通信システムを示すブロック図。本発明の第１９の実施例による無線通信システムを示すブロック図。本発明の第２０の実施例による無線通信システムを示すブロック図。本発明の第２１の実施例による無線通信システムを示すブロック図。本発明の第２２の実施例による無線通信システムを示すブロック図。本発明の第２３の実施例による無線通信システムを示すブロック図。本発明の第２４の実施例による無線通信システムを示すブロック図。本発明の第２４の実施例による無線通信システムを示すブロック図。本発明の第２５実施例による無線通信システムのサービスエリアを示した図。本発明の第２５実施例による無線通信システムで用いる携帯電子装置の動作を示す図。本発明の第２５実施例における分周機の構成を示す図。本発明の第２６実施例による無線通信システムで用いられる携帯電子装置の構成を示す図。本発明の第２６実施例による無線通信システムのサービスエリアを示す図。タイミングクロック再生回路の構成する受信器の構成を示す図。本発明の第２６実施例におけるタイミングクロック再生回路の構成するための受信器の構成を示す図。本発明の第２７実施例におけるキャリア再生及びタイミング再生回路の入出力信号を示す図。第２７実施例における基準信号発生回路の入出力信号を示す図。フレームタイミングクロック再生回路を構成を示す図。本発明の第２８実施例におけるフレームタイミングクロック再生回路の構成を示す図。クロック再生回路の構成を示す図。本発明の第２９実施例におけるクロック同期回路の構成を示す図。第３０実施例に係る無線通信システムの構成を示す図。本発明の第３０実施例におけるクロック同期回路の構成を示す図。本発明の第３１−３９実施例に係る無線通信システムの総括概念を示すブロック図。本発明の第３１−３９実施例に係る無線通信システムの全体構成を示す図。本発明の第３１−３９実施例の無線通信システムの他の全体構成を示す図。本発明の第３１−３６実施例に係る無線通信システムにおける無線移動局の移動の様子をそれぞれ示す図。本発明の第３１実施例に係る無線通信システムの処理ステツナを示すフローチャート。本発明の第３１実施例に係る無線通信システムにおけるサービス開始の処理ステップを示すフローチャート。本発明の第３１実施例に係る無線通信システムの通信開始手順を示すシーケンス図。本発明の第３２実施例に係る無線通信システムの処理ステップを示すフローチャート。本発明の第３２実施例に係る無線通信システムにおけるサービス開始の処理ステップを示すフローチャート。本発明の第３２実施例に係る無線通信システムの通信開始手順を示すシーケンス図。本発明の第３３実施例に係る無線通信システムの処理ステップを示すフローチャート。本発明の第３３実施例に係る無線通信システムの通信開始手順を示すシーケンス図。本発明の第３４実施例に係る無線通信システムの処理ステップを示すフローチャート。本発明の第３４実施例に係る無線通信システムの通信開始手順を示すシーケンス図。本発明の第３５実施例に係る無線通信シ：ステムの処理ステップを示すフローチャート。本発明の第３５実施例に係る無線通信システムの通信開始手順を示すシーケンス図。本発明の第３６実施例に係る無線通信システムの処理ステップを示すフローチャート。本発明の第３６実施例に係る無線通信システムの通信開始手順を示すシーケンス図。（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３７実施例に係る無線通信システムに用いられる無線移動局をそれぞれ示す平面図、（ｃ）は第３８実施例に係るシステムに用いられる無線移動局を示す平面図。（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３９実施例に係る無線通信システムに用いられる無線移動局をそれぞれ示す平面図。本発明の第４０実施例に係る無線通信システムの構成を示す図。本発明の第４１実施例に係る無線通信システムの構成を示す図。従来のＰＬＬの構成を示した図。従来の無線数審システムの周波数配置を示す図。

符号の説明

１端末
２低速送信手段
３高速受信手段
４アップリンク回線
５基地局
６低速受信手段
７高速送信手段
１０１，１０３無線装置
５０１，７０１，１３０１，１４０１，１５０１，１６０１，１７０１無線基地局
１０２，３０２，５０２，７０２，１３０２，１４０２，１５０２，１６０２，１７０２無線端末
９０１，９０３アンテナ
９０２，１００２，１００４，１１０２，１２０３，１３０４，１６０５，１６０６，１６０８受信装置
９０４，１００５，１１０１，１２０１，１３０６、１６０３，１６０４，１６０７送信装置
１３０３赤外線送信装置
１３０５赤外線受信装置

Claims

無線端末と、１つ以上の無線基地局との間で無線通信を行なう無線通信方法において、
第１周波数帯の電波を使用する第１伝送方式を用いて、前記無線端末に設けられた端末送信手段と前記基地局の何れか１つ以上の基地局受信手段との間で第１の無線通信を行ない、
前記第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の電波を用いて前記第１伝送方式よりもその伝送速度が高速な第２伝送方式を用いて、何れか１つ以上の前記無線基地局の基地局送信手段と前記無線端末の端末受信手段との間で第２の無線通信を行ない、
前記第１の無線通信を行なう前記端末送信手段により、前記第１周波数帯の帯域幅を、前記第２周波数帯の帯域幅とほぼ同じにまで拡げる帯域拡散を行なうことを特徴とする無線通信方法。
前記基地局受信手段と前記基地局送信手段は、同一の前記無線基地局に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
前記第１の無線通信と前記第２の無線通信は、それぞれ異なる変調方式を用いることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
前記無線基地局に設けられた前記基地局送信手段を用いて、無線基地局を識別するための無線基地局識別信号を、前記無線端末宛てに送信し、
前記無線端末に設けられた前記端末受信手段を用いて、前記無線基地局識別信号を受信し、該無線基地局識別信号に基づいて、前記無線端末に設けられた無線基地局選定手段を用いて、接続に適している無線基地局を決定し、
前記無線基地局選定手段によって選定した無線基地局に関する情報を、前記端末送信手段を用いて送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
前記無線基地局に設けられた前記基地局送信手段を用いて、無線基地局を識別するための無線基地局識別信号を、前記無線端末に送信し、
前記無線端末に設けられた前記端末受信手段を用いて、前記無線基地局識別信号を受信し、該無線基地局識別信号に基づいて、前記無線端末に設けられた無線基地局選定手段を用いて、接続に適している前記無線基地局を決定し、
前記無線基地局選定手段により現在接続中の無線基地局以外の他の無線基地局の方が接続に適しているものと決定された場合に、この無線基地局選定手段により選定した無線基地局に関する情報を、前記端末送信手段を用いて送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
前記第１伝送方式は、ランダムアクセス方式であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
前記基地局送信手段が用いるタイミングクロックを分周することにより、前記基地局受信手段で用いられるタイミングクロックが生成されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
前記第１の無線通信を行なう前記端末送信手段は、前記第１周波数帯の帯域幅を前記第２周波数帯の帯域幅とほぼ同じにまで拡げる帯域拡散手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
前記端末受信手段が用いるタイミングクロックを分周することにより、前記端末送信手段で用いられるタイミングクロックが生成されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
無線端末との間で電波を用いて無線通信を行なうための無線通信方法で用いられる１つ以上の無線通信基地局のうちの少なくとも１つの無線基地局が、
前記無線端末に設けられた端末送信手段との間で、第１周波数帯の電波を使用する第１伝送方式を用いて、第１の無線通信を行なう基地局受信手段と、
前記無線端末に設けられた端末受信手段との間で、前記第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の電波を使用すると共に前記第１伝送方式よりもその伝送速度が高速な第２伝送方式を用いて、第２の無線通信を行なう基地局送信手段と、
を備えると共に、
前記第１の無線通信を行なう前記端末送信手段は、前記第１周波数帯の帯域幅を、前記第２周波数帯の帯域幅とほぼ同じにまで拡げる帯域拡散手段をさらに備えることを特徴とする無線通信基地局。
前記第１伝送方式は、ランダムアクセス方式であることを特徴とする請求項１０に記載の無線通信基地局。
前記基地局送信手段が用いるタイミングクロックを分周することにより、前記基地局受信手段で用いられるタイミングクロックが生成されることを特徴とする請求項１０に記載の無線通信基地局。
１つ以上の無線通信基地局との間で電波を用いて無線通信を行なうための無線通信方法で用いられる無線端末であって、
前記１つ以上の無線基地局のうちの少なくとも１つの無線基地局に設けられた基地局受信手段との間で、第１の周波数帯の電波を使用する第１伝送方式を用いて、第１の無線通信を行なう端末送信手段と、
前記１つ以上の無線基地局のうちの少なくとも１つの無線基地局に設けられた基地局送信手段との間で、前記第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯の電波を使用すると共に前記第１伝送方式よりもその伝送速度が高速な第２伝送方式を用いて、第２の無線通信を行なう端末受信手段と、を備えると共に、
前記第１の無線通信を行なう前記端末送信手段は、前記第１周波数帯の帯域幅を、前記第２周波数帯の帯域幅とほぼ同じにまで拡げる帯域拡散手段をさらに備えることを特徴とする無線端末。
前記第１伝送方式は、ランダムアクセス方式であることを特徴とする請求項１３記載の無線端末。
前記端末受信手段が用いるタイミングクロックを分周することにより、前記端末送信手段で用いられるタイミングクロックが生成されることを特徴とする請求項１３に記載の無線端末。