JP3911558B2 - 交換方式選択方法、基地局装置及び通信端末装置 - Google Patents
交換方式選択方法、基地局装置及び通信端末装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話やＰＨＳのように基地局装置と通信端末装置との間で通信を行う通信方式における交換方式変更方法、基地局装置及び通信端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信ネットワークの構成例を簡略化して図３に示す。図３は通信端末装置が３台の例であり、基地局装置４と通信端末装置１から通信端末装置３までとは電波を用いて通信を行っている例である。
一方、回線交換とパケット交換方式の両方の交換方式を備えた通信システムの例としてデジタル自動車電話方式（以下、「ＰＤＣ」と略記）がある。このＰＤＣの技術規格は社団法人電波産業会が発行する文書「デジタル方式自動車電話システム（RCR STD-27F）」に記載されている。
【０００３】
図４に示すように、ＰＤＣの機能チャネルはユーザー情報転送用の情報チャネルＴＣＨと制御チャネルＣＣＨとに分類され、ＣＣＨはさらに報知チャネルＢＣＣＨ、共通制御チャネルＣＣＣＨ、ユーザパケットチャネルＵＰＣＨからなる共通アクセスチャネルＣＡＣと付随制御チャネルＡＣＣＨを有するユーザスペシフィックチャネルＵＳＣに分類される。そして、前記共通制御チャネルＣＣＣＨはさらに一斉呼出チャネルＰＣＨと個別セル用チャネルＳＣＣＨからなり、前記付随制御チャネルＡＣＣＨは低速ＡＣＣＨ（ＳＡＣＣＨ）と高速ＡＣＣＨ（ＦＡＣＣＨ）からなる（RCR STD-27F規格の図4.1.4.1-1参照）。なお、図４に記載したチャネル以外に、ハウスキーピングビットにより構成されるＲＣＨがあるが、本発明とは直接関係がないので説明は省略する。
【０００４】
ＰＤＣの物理チャネルと機能チャネルとの対応の例を図５に示す（RCR STD-27F規格文書の表4.1.4.2-1参照）。この図に示すように、下りの制御用物理チャネルとして報知チャネルＢＣＣＨ、一斉呼出チャネルＰＣＨ、個別セル用チャネルＳＣＣＨ、上りの制御用物理チャネルとして個別セル用チャネルＳＣＣＨがある。また、下りおよび上りの通信用物理チャネルとしてユーザ情報転送用チャネルＴＣＨ、低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ、ハウスキーピングチャネルＲＣＨおよび高速付随制御チャネルＦＡＣＣＨがあり、下りおよび上りのパケット通信用物理チャネルとしてユーザパケットチャネルＵＰＣＨがある。
【０００５】
ＰＤＣのフレーム構成例を図６に示す（RCR STD-27F規格文書の37頁、図4.1.4.2-1参照）。図６は制御用物理チャネルと通信用物理チャネルとパケット通信用物理チャネルが、ＴＤＭＡ（時分割多元接続方式）のタイムスロットに割り当てられている例を示している。
この図に示すように、制御用物理チャネルと通信用物理チャネルが混在する場合、通信用物理チャネルのみの場合、制御用物理チャネル、通信用物理チャネル及びパケット通信用物理チャネルが混在する場合、制御用物理チャネルとパケット通信用物理チャネルが混在する場合、パケット通信用物理チャネルのみの場合など各種の形態がある。
【０００６】
ＰＤＣの制御用物理チャネルにおけるＢＣＣＨ（報知チャネル）、ＰＣＨ（一斉呼び出しチャネル）、ＳＣＣＨ（個別セル用チャネル）の配置例を図７に示す（RCR STD-27F規格文書の37頁、図4.1.4.2-2参照）。図７はスロット０とスロット３に制御用チャネルが割り当てられた例において、制御用物理チャネル内にてＢＣＣＨ、ＳＣＣＨ、ＰＣＨの割り当て例を示したものである。
【０００７】
ＰＤＣの通信用物理チャネルの信号フォーマットの例を図８に示す（RCR STD-27F規格文書の図4.1.4.2-2参照）。ユーザーからの音声情報を伝達するユーザー情報転送用チャネルＴＣＨと、ＳＡＣＣＨ（低速ＡＣＣＨ）からなる。ここでＡＣＣＨは付随制御チャネルと呼ばれ、ＴＣＨに付随したポイント−ポイントの双方向制御チャネルで、シグナリング情報等の伝送を行う。
【０００８】
ＰＤＣの共通アクセスチャネルの構造を示す制御用物理チャネルの基本構造の例を図９に示す（RCR STD-27F規格文書の図4.1.10.2-1参照）。図９は前記図７に示した制御用物理チャネルの構成をより具体的に示したものである。
図９のうちのＢＣＣＨチャネルの構造については、ＰＤＣのＢＣＣＨチャネルの構造の例として図１０に示す（RCR STD-27F規格文書の図4.1.10.2-2参照）。このＢＣＣＨによって伝送される信号の詳細を、ＰＤＣにおけるＢＣＣＨの内容の例として図１１および図１２に示す（RCR STD-27F規格文書の262頁、4.3.5.2.23報知情報の項を参照）。
【０００９】
ＰＤＣにおける移動局（通信端末装置）の電源投入時の動作は次のようなものである。移動局は電源投入時、在圏するゾーンのとまり木チャネルを捕捉するため、移動局が固有に記憶するチャネルのキャリアをスキャンし、レベル順のテーブルを作る。その後、レベルの高いキャリアから順にスロット２とスロット５（スロット番号については図６参照）に同期し、共通制御チャネルであることの確認及びＢＣＣＨを受信し（制御用物理チャネル中のＢＣＣＨのスロットについては図７参照）、待ち受け可能であれば待ち受け状態となる。ＰＤＣでは、パケット通信用物理チャネルの構造に関する情報は同一セル内の制御用物理チャネルのＢＣＣＨ、パケット通信用物理チャネルのＵＰＣＨ内のアイドルユニット及びレイヤ３信号により通知される。移動局ではこの情報及び移動局内に記憶している情報を基にパケット通信用物理チャネルの構造を決定する（RCR STD-27F規格文書の105頁、4.1.10.3.2参照）。
【００１０】
前記図１１中のパケットチャネル構造情報は、図１３に示すように、５オクテットの情報により、その基地局により形成されるセル内パケット通信用物理チャネルの数（０〜９）、先頭の呼び出し通知群のサブフレーム番号（０から３５）、１スーパーフレーム内の共通情報報知サブフレーム数、１スーパーフレーム内での呼び出し通知の群分け配置を行うサブフレーム長等から構成される（RCR STD-27F規格文書296頁、4.3.5.3.3.39参照）。これらの値を変更することによりパケットチャネルが用いるスロットを変更することができる。
すなわち、パケット交換チャネル（ＵＰＣＨ）と回線交換チャネル（ＴＣＨ）としてどの周波数とスロットを用いるかを、基地局から移動局に伝送されるＢＣＣＨに含まれる上記信号を変更することにより変更することが可能である。
【００１１】
これにより物理チャネルが切り換えられる様子は、例えば前記図６において、「制御用物理チャネルと通信用物理チャネルが混在する場合」において、制御用物理チャネル、通信用物理チャネル（回線交換）、及びパケット通信用チャネル（各１スロット）が混在する場合（これを場合１とする）から、制御用物理チャネル及び、パケット通信用チャネル（２スロット）が混在する場合（これを場合２とする）に切り換えることとして例示することが可能である。
【００１２】
このように基地局がチャネル構造を変化させると、その情報はセル内の全ての移動局に伝達されなければならない。しかし、移動局は常にＢＣＣＨを受信しているわけではない。そこで、基地局は配下の移動局に対してＢＣＣＨを受信するように促す必要がある。基地局から移動局に対しＢＣＣＨ受信を指示する場合には、例えばＰＣＨを使って行うことが可能である（電波産業会「公共業務用デジタル移動通信システム」RCR STD-39B規格文書の935頁、4.3.8.10.2 BCCH受信参照）。
【００１３】
このように例えばＰＤＣでは、無線チャネルをパケット交換で伝送を行うＵＰＣＨと回線交換で伝送を行うＴＣＨに分けることができ、なおかつそのチャネルの周波数とタイムスロットを変更することができるようになっている。これにより、パケット交換と回線交換に使うチャネルの割合を変更することが可能となっている。
しかし、ＰＤＣに代表される従来までの通信システムでは、一旦回線交換で通信リンクを確立した呼は、途中でパケット交換にその交換方式を変えることはできないし、その逆にパケット交換で通信を開始した呼を通信の途中で回線交換に変更することもできない。すなわち、特定の呼に着目すると通信の開始時にのみパケット交換であるか回線交換であるかを選択できるが、通信が確立した後は変更ができないようになっている。
【００１４】
さらに、基地局装置または通信端末装置の入力信号はその性質（たとえば音声、データ、画像、静止画像、動画像）によっては回線交換でしか伝送できなかったり、パケット交換でしか伝送できない場合がある。ＰＤＣなどでは回線交換とパケット交換で共通の帯域を分割して用いている。このため、パケット交換でしか伝送できない呼が多く発生し、回線交換用のチャネルが余っているときでも、パケット交換チャネルは輻輳する。
例えば、音声は通常回線交換が用いられている。ある時間に特定のユーザーに固定的にチャネルが割り当てられる回線交換では、例えば回線交換で音声を通した場合、音声通信の無音区間であってもチャネルを確保しておく必要があるためチャネルに無駄が生じる。一方パケット交換ではこのような無駄が生じないが、トラヒックの増大に伴うパケット衝突による再送要求の頻発により伝送遅延時間が増大し、信号品質の劣化が生じる。
それは、従来までは、パケット交換や回線交換における信号品質を常時観測し、それぞれの通信品質が両立するようにリアルタイムで自動的に回線交換用チャネルとパケット交換用チャネルを分割することが出来なかったためである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来までの通信システムで、帯域をパケット交換と回線交換で分割して割り当てた場合、現在発生しているパケット交換に適した呼のトラヒックと回線交換に適した呼のトラヒックの割合に整合しないことにより、パケット交換は十二分に品質がよいにもかかわらず回線交換のチャネルが不足することにより回線交換の呼損率が悪かったり、逆に回線交換はチャネル数が多いため、呼損率が良いが、パケット交換のチャネルが少ないため、パケット衝突によるスループットの低下や再送にともなう伝送遅延時間の増加があった。
また、回線交換とパケット交換で使用するチャネル数を変更する場合であっても、当該交換方式で通信中の呼が終了するまで、基地局は交換方式を変えられないという欠点があった。
【００１６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、パケット交換と回線交換の帯域分割比に対する、パケット交換呼と回線交換呼によるトラヒックの不整合に起因する、輻輳とそれに伴う伝送信号品質の劣化防止と、同時に伝送できる通信チャネルの増大・通信回線の高信頼化と伝送信号品質の向上にある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の交換方式選択方法は、基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を切り換えて用いることが可能な通信システムにおける交換方式選択方法であって、前記基地局装置または前記通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時またはいずれかの交換方式により、通信相手に伝達されるようになされており、前記基地局装置または前記通信端末装置が通信品質を監視し、通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を、交換方式決定権を有する基地局装置または通信端末装置が変えることを決定するステップと、前記交換方式決定権を有する基地局装置または通信端末装置が通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を変えることを決定したとき、前記基地局装置が制御信号を用いて交換方式の利用法を前記通信端末装置に報知するステップと、前記基地局装置と前記通信端末装置のいずれか一つとが通信を実施中に、通信を行っている当該通信チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更するステップとを有するものである。
【００１８】
また、前記通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更するステップにおいて、交換方式の変更に伴う通信の瞬断を防ぐため、一時的に、パケット交換方式と回線交換方式の両方の交換方式により通信を行うようになされているものである。
さらに、前記基地局装置または前記通信端末装置が監視する通信品質は、回線交換方式における呼損率、誤り率、受信信号のＳ／Ｎ、パケット交換における伝送遅延時間、パケット衝突回数またはパケット再送回数のうちのいずれか一つまたは複数とされているものである。
さらにまた、前記基地局装置の装置起動当初は、該基地局装置が、複数の通信チャネルにおいて用いる交換方式をそれぞれ決定し、通信チャネル毎に用いる交換方式の利用法を制御チャネルを用いて前記通信端末装置に報知し、前記基地局装置から前記通信端末装置への通信及び前記通信端末装置から前記基地局装置への通信を、前記基地局装置が決定した通信チャネルの前記利用法に従って行うものである。
【００１９】
さらにまた、本発明の基地局装置は、基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を切り換えて用いることが可能な通信システムに用いられる基地局装置であって、前記基地局装置または前記通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時またはいずれかの交換方式により、通信相手に伝達されるようになされており、通信品質を監視する手段と、前記通信品質を監視する手段により得られた通信品質あるいは前記通信端末装置から通知された通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更するか否かを決定する手段と、前記決定する手段からの回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更するとの決定に基づいて対応する交換方式の利用法を示す制御信号を生成し、前記複数の通信端末装置に通知する手段と、前記通信端末装置のいずれか一つと通信中に、通信を行っている当該通信チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更する手段とを有するものである。
【００２０】
さらにまた、本発明の他の基地局装置は、基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を切り換えて用いることが可能な通信システムに用いられる基地局装置であって、前記基地局装置または前記通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時またはいずれかの交換方式により、通信相手に伝達されるようになされており、前記通信端末装置から通知される回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更する変更指示信号を受け取る手段と、前記変更指示信号に基づいて対応する交換方式の利用法を示す制御信号を生成する手段と、該生成された制御信号を前記複数の通信端末装置に通知する手段と、前記通信端末装置のいずれか一つと通信中に、通信を行っている当該通信チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更する手段とを有するものである。
【００２１】
さらにまた、本発明の通信端末装置は、基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を切り換えて用いることが可能な通信システムに用いられる通信端末装置であって、前記基地局装置または前記通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時またはいずれかの交換方式により、通信相手に伝達されるようになされており、通信品質を監視する手段と、前記通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更するか否かを決定する手段と、該決定する手段からの回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更するとの決定に基づいて回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更する変更指示信号を生成する手段と、該変更指示信号を前記基地局装置に通知する手段と、前記基地局装置と通信中に、通信を行っている当該通信チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更する手段とを有するものである。
【００２２】
このような本発明の交換方式選択方法、基地局装置及び通信端末装置によれば、基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて前記基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を同時または切り換えて用いることが可能な通信システムにおいて、基地局または基地局と通信端末装置のそれぞれが、通信品質（回線交換方式における呼損率、誤り率、伝送信号のＳ／Ｎ、パケット交換における伝送遅延時間、パケット衝突回数、パケット再送回数のいずれか１）を監視し、通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を、交換方式決定権を有する基地局または通信端末装置が変えることとしたものである。これにより、パケット交換と回線交換の帯域分割比に対して、パケット交換呼と回線交換呼によるトラヒックの不整合があり、それによって発生した、輻輳と伝送信号品質の劣化を防止する事が可能である他、同時に伝送できる通信チャネルの増大と通信回線の高信頼化及び伝送信号品質の向上が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に，本発明の実施の形態の一例について添付図を参照し説明する。
まず、本発明の交換方式選択方法の概念説明を前記図３及び図６を用いて行う。図３において、基地局装置４からは、制御チャネルの信号が送信されている。図６では、その状況は、例えば「制御用物理チャネルと通信用物理チャネルが混在する場合」において、制御用物理チャネルを用いて制御信号を伝達する場合に相当する。また、制御用物理チャネル、通信用物理チャネル（回線交換）、及びパケット通信用チャネル（各１スロット）が混在する場合（場合１）もある。さらに制御用物理チャネル及び、パケット通信用チャネル（２スロット）が混在する場合（場合２）もある。
本発明の交換方式選択方法は、基地局が行う例えば場合１から場合２への切り換え、または場合２から場合１への切り換えを、基地局もしくは１又は複数の通信端末装置が、通信品質を監視し、通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を、基地局が切り換えるようにするものである。ここで、切り換えの動作それ自身は基地局が行うが、切り換えの決定権（交換方式決定権）は、基地局の他、切り換え決定権を有することができる移動局にも与えることが可能である。移動局が交換方式決定権を有する場合には、その移動局から切り換え動作を行う基地局に対して切り換え動作を行う制御信号を通知すればよい。
また、監視する通信品質は、例えば、回線交換方式における呼損率、誤り率、伝送信号のＳ／Ｎ、パケット交換における伝送遅延時間、パケット衝突回数、パケット再送回数等が考えられるが、これ以外の通信品質に関する値を監視し、その値によって、切り換えを実行するか否かを決めることもできる。また、上記通信品質のうちの複数種類の情報を用いて判断するようにしてもよい。
【００２４】
図１は、このような本発明の交換方式選択方法を実行することができる通信装置の一構成例を示す要部ブロック図である。なお、ここでは、基地局装置を示している。
図１において、送信部１１には通信チャネルの送信信号と制御用物理チャネル生成部１５により生成された制御用物理チャネルの信号が入力され、通信端末装置に向け送信される。通信端末装置から送信された通信チャネルの信号は受信部１２で受信され、制御用チャネルの信号は制御用受信部１３に入力される。交換方式決定部１４は、通信品質を監視し、その結果に基づいてパケット交換と回線交換に使うチャネルの割合を変更するか否かを判断し、判断結果を前記制御用物理チャネル生成部１５に通知する。前記制御用物理チャネル生成部１５は、前記交換方式決定部１４からの情報に基づいて対応する各通信チャネル毎に用いる交換方式の利用法を示す制御情報（ＢＣＣＨなど）を生成し、ＳＣＣＨなど他の制御用物理チャネルの情報とともに前記送信部１１に出力する。
【００２５】
図２は、前記基地局装置における処理の流れを示すフローチャートである。
電源が投入されると、まず、予め設定されている初期値に基づいて、前記制御用物理チャネル生成部１５においてＢＣＣＨを生成し（Ｓ１）、その他の制御チャネルの情報を生成する（Ｓ２）。そして、通信品質を監視し（Ｓ３）、その結果に基づいてパケット交換と回線交換に使うチャネルの割合を変更する必要があるか否かを判断する（Ｓ４）。その結果、変更の必要がないとき（Ｓ４の結果がＮＯのとき）は、再び通信品質の監視に戻る。また、変更の必要があると判断されたとき（Ｓ４の結果がＹＥＳ）は、通信チャネル毎にパケット交換と回線交換のいずれで利用するかの利用法を変更し（Ｓ５）、前記ステップＳ１に戻り、該変更結果に対応するＢＣＣＨなどの制御情報（交換方式の利用法を示す制御情報）を生成する。
【００２６】
前述のように、前記監視の対象となる通信品質としては、回線交換方式における呼損率、誤り率、伝送信号のＳ／Ｎ、パケット交換における伝送遅延時間、パケット衝突回数、パケット再送回数等がある。この監視は、基地局自身で行ってもよいし、通信端末装置が行ってもよい。通信端末装置が監視を行うときには、その監視結果を制御チャネルなどを介して基地局に通知するようにしてもよいし、その通信端末装置が切り換えの決定権を有する移動局である場合には、その監視結果に応じて切り換えの決定をするようにしてもよい。
例えば、前記回線交換方式の呼損率は、前記基地局における制御用受信部１３から取得することができ、前記誤り率および前記受信信号のＳ／Ｎは、基地局の受信部１２あるいは通信端末装置の受信部から取得することができる。また、前記パケット交換における伝送遅延時間は、パケット送信部へのパケットの入力時刻とパケット受信部で対応するＡＣＫあるいはＮＡＣＫを受信した時刻から取得することができる。前記パケット衝突回数は、受信信号電力が所定値以上であり、かつビット誤り率が所定値よりも大きい区間の時間的割合が所定値よりも大きいことから取得することができる。前記パケット再送回数は、パケット送信部における再送回数カウント部から取得することができる。
このようにして基地局装置あるいは通信端末装置で取得した通信品質の情報に基づいて前記交換方式決定部１４において通信回線の割当を変更する必要があるか否か、および、変更する場合にはどのように切り換えを設定するかを決定する。
【００２７】
例えば、この切り換えの設定法として、パケット交換における（単位時間当たりの衝突回数）／（単位時間あたりに発生した全パケット数）をＮとし、回線交換の呼損率をＰとしたとき、交換方式の決定権を有する基地局若しくは移動局が、Ｎ＜Ｐのときは、パケット交換のチャネル数を減らし、これを回線交換のチャネルに振り向けて回線交換のチャネル数を増やし、Ｎ＞Ｐのときはこれとは逆にパケット交換のチャネル数を増やすといったように行われる。これにより、回線交換とパケット交換による通信の何れか一方の通信品質が著しく劣化することを避けることが可能である。
この切り換えの設定法を、例えばＮ＜Ｐとなったときに切り換えとするか、２Ｎ＜Ｐになったに切り換えとするかは、任意であり、通信システムを管理するものが、回線交換とパケット交換のサービスのグレードに対する考え方により自由に決定することができる。
【００２８】
従来まで、このような切り換えは、行っていないか若しくは人手で行っていたため、何れか一方の交換方式のトラヒックが急激に著しく増大若しくは減少したときには柔軟に対応できず、通信品質の結果や輻輳が生じるのを避けることが困難であった。また、切り換えのために専用に人員を配置しておく必要があった。これに対し、本発明の交換方式選択方法によれば、通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を変更することができ、信号品質の劣化を防止することができるとともに、同時に伝送できる通信チャネルの増大と通信回線の高信頼化及び伝送信号品質の向上を図ることができる。
【００２９】
さて、基地局が交換方式を回線交換からパケット交換に切り換える場合、通信を行っている通信端末装置に対しては制御信号として例えばＳＡＣＣＨなどを用いて、交換方式を変更する旨通知することができる。しかし、回線交換で基地局からの呼び出しを待ち受けている若しくは、基地局を呼び出そうとしている通信端末装置に対してはＳＡＣＣＨは使えないので、これらに対してはＢＣＣＨにより伝送される制御信号により交換方式を変更する旨通知する。
例えば、回線交換からパケット交換への切り換えでは、交換方式の切り換えの前に基地局から、通信中の端末装置に対して例えば図８に示したＳＡＣＣＨなどの制御信号を用いて、端末装置に切り換えが起こることを報知することが出来る。なお、通信用物理チャネルの構造（フレーム構成の例は図６参照）を変更する場合には、ＢＣＣＨの内容を変更し、ＢＣＣＨの内容が変更したことを通信を行っていない端末装置に対してＰＣＨを使って報知する。なお、制御信号には、基地局から制御信号を含むパケットにより通信端末装置に伝送される、パケット交換から回線交換に交換方式を変更することを示す信号も含まれる。
このように、基地局または通信端末装置が、通信品質を監視し、通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を、交換方式決定権を有する基地局または通信端末装置が変えることを決定したとき、制御信号を用いて基地局が交換方式の利用法を端末装置に報知し、基地局から端末への通信及び端末から基地局への通信は、基地局が決定した通信チャネルの前記利用法に従って通信を行うようにする。
【００３０】
前述の切り換えが必要となるのは、回線交換若しくはパケット交換の何れかのトラヒックが増加したときである。そのため、切り換えに際し、新たな発呼を規制し、現に行っている通信の全てが終了することにより、切り換え対象となるチャネルの全てが空いた時点で切り換えを実施するのでは、切り換えに時間遅延が生じるのと、発呼規制に伴い新たに生じる未完了通話による輻輳が生じる。そのため、交換方式の切り換えは、現在基地局装置と一般に複数の通信端末装置とが現に通信が行われている最中に、通信が途切れることなく行えることが望ましい。
【００３１】
そこで、本発明では、基地局装置または通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時にまたはいずれかの交換方式により、基地局装置または通信端末装置の通信相手に伝達されるようにする。任意の信号の例として例えば音声信号がある。この場合には、音声信号が、回線交換とパケット交換のいずれでも通信が可能とされる。他に、データや画像情報についても、回線交換チャネルあるいはパケット交換チャネルのいずれでも通信可能とする。
そして、基地局装置と通信端末装置のいずれか１とが通信を実施中に、通信を行っている当該チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を、変更された交換方式に変更する。
【００３２】
例えば、当初、回線交換で音声通信を行っていた呼が使っていたチャネルを基地局がパケット交換のチャネルに変更しようとしたとき、前記交換方式の利用法を通知する制御チャネル信号を基地局が発し、端末装置がそれを受信し、基地局及び通信端末装置が、通信中の音声信号の伝送をパケット交換に変更する。報知を受けた端末装置は、例えば回線交換で行っていた基地局装置との通信を、パケット交換で継続して行うため、パケット交換での通信を開始するか、または、基地局がパケット交換で伝送する信号を待ち受ける。
【００３３】
しかし、通信中の呼に対して瞬断なく交換方式を切り換えるのは困難である。例えば、回線交換では通信開始に先立ち呼設定を行わなければならない。パケット交換から回線交換に、突然切り換えると回線交換における呼設定を行っている間は送るべき情報信号を伝送できないため通信が途切れてしまう。そこで、このような不都合を解消することのできる本発明のさらに他の実施の形態について説明する。
この実施の形態では、前記基地局装置と前記通信端末装置のいずれか１とが通信を実施中に、通信を行っている当該チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を、変更された交換方式に前記通信チャネルの交換方式を変更するとき、交換方式の変更に伴う通信の瞬断を防ぐため、一時的に、パケット交換方式と回線交換方式の両方の交換方式により通信を行うことにより、通信を途中で中断することなく、回線交換からパケット交換またはパケット交換から回線交換へ、基地局が交換方式を変更できるようにする。
なお、パケット交換から回線交換への切り換え時には、回線交換の呼設定時間の間の瞬断を防ぐため、一時的に両方の交換方式で同時に通信を行う必要があるが、回線交換からパケット交換への切り換え時には、必ずしも両方の交換方式で同時に通信を行う必要はない。
【００３４】
前述のように、交換方式の決定は、交換方式決定権を有する基地局または通信端末装置が行える。しかし、通信端末装置のみが交換方式を決定する権利を有している場合、基地局装置の電源投入当初は、交換方式が未定であるため、交換方式決定権のある通信端末装置が、基地局に対して、どの交換方式を用い、どのチャネルを用いて、交換方式の切り換えに係る通信をすべきかが不明であるため、通信システム全体として起動しなくなるおそれがある。そこで、このような不都合を解消するために、前記図２のステップＳ１に関して説明したように、基地局装置の電源投入による起動時には、基地局装置内に暫定的に記憶された設定によりパケット交換と回線交換に用いるチャネルを設定するようにしている。
【００３５】
また、通信端末装置が交換方式決定権を有する場合に、前述のように、その通信端末装置から切り換えを指示する制御信号を基地局装置に通知するようにしてもよいし、あるいは、基地局装置に設けられている交換方式決定部１４に対して制御信号を送り、その交換方式を変更するか否かを決定するアルゴリズムを変更するようにしてもよい。
【００３６】
このように本発明による交換方式選択方法、基地局装置及び通信端末装置によれば、通信品質に応じてパケット交換と回線交換の両交換方式に用いるチャネル数の比率を変えることにより、回線交換またはパケット交換のいずれか一方のみの通信品質のみが、一方的に劣化することを避け、当該交換方式を用いたチャネルの輻輳を防止することができる。これにより、従来までのチャネル数が固定の方式に比べて、トラヒックの変動に伴う輻輳や信号品質の劣化に柔軟に対応することができる。
【００３７】
【発明の効果】
従来までの回線交換とパケット交換による通信が可能な通信システムでは、一旦回線交換で通信リンクを確立した呼は、途中でパケット交換にその交換方式を変えることはできないし、その逆にパケット交換で通信を開始した呼を通信の途中で回線交換に変更することもできなかった。そのため、回線交換とパケット交換で共通の帯域を分割して用いている通信システムでは、パケット交換でしか伝送できない呼が多く発生して、回線交換用のチャネルが余っているときでも、パケット交換チャネルは輻輳するとともに再送信回数は増加し、スループットは減少する。
これに対し、本発明を適用することにより、パケット交換及び回線交換のチャネルのいずれか一方の呼が多く通信品質が劣化しているときでも、他の一方の呼が少ないときは、そのチャネルの一部を前記いずれか一方の交換方式に割り振ることにより、信号品質の劣化を避けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の交換方式選択方法が実行される基地局装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の交換方式選択方法が実行される基地局装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】 移動通信ネットワークの構成例を簡略化して示した模式図である。
【図４】 ＰＤＣのチャネル構成（機能チャネル）を示す図である。
【図５】 ＰＤＣの物理チャネルと機能チャネルとの対応の例を示す図である。
【図６】 ＰＤＣのフレーム構成例を示す図である。
【図７】 ＰＤＣの制御用物理チャネルにおけるＢＣＣＨ、ＰＣＨ、ＳＣＣＨの配置例を示す図である。
【図８】 ＰＤＣの通信用物理チャネルの信号フォーマットの例を示す図である。
【図９】 ＰＤＣの共通アクセスチャネルの構造を示す制御用物理チャネルの基本構造の例を示す図である。
【図１０】 ＰＤＣのＢＣＣＨチャネルの構造の例を示す図である。
【図１１】 ＰＤＣの報知情報メッセージ内容を示す図である。
【図１２】 ＰＤＣの報知情報メッセージ内容（続き）を示す図である。
【図１３】 パケットチャネル構造情報の例を示す図である。
【符号の説明】
１〜３ 通信端末装置
４ 基地局装置
１１ 送信部
１２ 受信部
１３ 制御用受信部
１４ 交換方式決定部
１５ 制御用物理チャネル生成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話やＰＨＳのように基地局装置と通信端末装置との間で通信を行う通信方式における交換方式変更方法、基地局装置及び通信端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信ネットワークの構成例を簡略化して図３に示す。図３は通信端末装置が３台の例であり、基地局装置４と通信端末装置１から通信端末装置３までとは電波を用いて通信を行っている例である。
一方、回線交換とパケット交換方式の両方の交換方式を備えた通信システムの例としてデジタル自動車電話方式（以下、「ＰＤＣ」と略記）がある。このＰＤＣの技術規格は社団法人電波産業会が発行する文書「デジタル方式自動車電話システム（RCR STD-27F）」に記載されている。
【０００３】
図４に示すように、ＰＤＣの機能チャネルはユーザー情報転送用の情報チャネルＴＣＨと制御チャネルＣＣＨとに分類され、ＣＣＨはさらに報知チャネルＢＣＣＨ、共通制御チャネルＣＣＣＨ、ユーザパケットチャネルＵＰＣＨからなる共通アクセスチャネルＣＡＣと付随制御チャネルＡＣＣＨを有するユーザスペシフィックチャネルＵＳＣに分類される。そして、前記共通制御チャネルＣＣＣＨはさらに一斉呼出チャネルＰＣＨと個別セル用チャネルＳＣＣＨからなり、前記付随制御チャネルＡＣＣＨは低速ＡＣＣＨ（ＳＡＣＣＨ）と高速ＡＣＣＨ（ＦＡＣＣＨ）からなる（RCR STD-27F規格の図4.1.4.1-1参照）。なお、図４に記載したチャネル以外に、ハウスキーピングビットにより構成されるＲＣＨがあるが、本発明とは直接関係がないので説明は省略する。
【０００４】
ＰＤＣの物理チャネルと機能チャネルとの対応の例を図５に示す（RCR STD-27F規格文書の表4.1.4.2-1参照）。この図に示すように、下りの制御用物理チャネルとして報知チャネルＢＣＣＨ、一斉呼出チャネルＰＣＨ、個別セル用チャネルＳＣＣＨ、上りの制御用物理チャネルとして個別セル用チャネルＳＣＣＨがある。また、下りおよび上りの通信用物理チャネルとしてユーザ情報転送用チャネルＴＣＨ、低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ、ハウスキーピングチャネルＲＣＨおよび高速付随制御チャネルＦＡＣＣＨがあり、下りおよび上りのパケット通信用物理チャネルとしてユーザパケットチャネルＵＰＣＨがある。
【０００５】
ＰＤＣのフレーム構成例を図６に示す（RCR STD-27F規格文書の37頁、図4.1.4.2-1参照）。図６は制御用物理チャネルと通信用物理チャネルとパケット通信用物理チャネルが、ＴＤＭＡ（時分割多元接続方式）のタイムスロットに割り当てられている例を示している。
この図に示すように、制御用物理チャネルと通信用物理チャネルが混在する場合、通信用物理チャネルのみの場合、制御用物理チャネル、通信用物理チャネル及びパケット通信用物理チャネルが混在する場合、制御用物理チャネルとパケット通信用物理チャネルが混在する場合、パケット通信用物理チャネルのみの場合など各種の形態がある。
【０００６】
ＰＤＣの制御用物理チャネルにおけるＢＣＣＨ（報知チャネル）、ＰＣＨ（一斉呼び出しチャネル）、ＳＣＣＨ（個別セル用チャネル）の配置例を図７に示す（RCR STD-27F規格文書の37頁、図4.1.4.2-2参照）。図７はスロット０とスロット３に制御用チャネルが割り当てられた例において、制御用物理チャネル内にてＢＣＣＨ、ＳＣＣＨ、ＰＣＨの割り当て例を示したものである。
【０００７】
ＰＤＣの通信用物理チャネルの信号フォーマットの例を図８に示す（RCR STD-27F規格文書の図4.1.4.2-2参照）。ユーザーからの音声情報を伝達するユーザー情報転送用チャネルＴＣＨと、ＳＡＣＣＨ（低速ＡＣＣＨ）からなる。ここでＡＣＣＨは付随制御チャネルと呼ばれ、ＴＣＨに付随したポイント−ポイントの双方向制御チャネルで、シグナリング情報等の伝送を行う。
【０００８】
ＰＤＣの共通アクセスチャネルの構造を示す制御用物理チャネルの基本構造の例を図９に示す（RCR STD-27F規格文書の図4.1.10.2-1参照）。図９は前記図７に示した制御用物理チャネルの構成をより具体的に示したものである。
図９のうちのＢＣＣＨチャネルの構造については、ＰＤＣのＢＣＣＨチャネルの構造の例として図１０に示す（RCR STD-27F規格文書の図4.1.10.2-2参照）。このＢＣＣＨによって伝送される信号の詳細を、ＰＤＣにおけるＢＣＣＨの内容の例として図１１および図１２に示す（RCR STD-27F規格文書の262頁、4.3.5.2.23報知情報の項を参照）。
【０００９】
ＰＤＣにおける移動局（通信端末装置）の電源投入時の動作は次のようなものである。移動局は電源投入時、在圏するゾーンのとまり木チャネルを捕捉するため、移動局が固有に記憶するチャネルのキャリアをスキャンし、レベル順のテーブルを作る。その後、レベルの高いキャリアから順にスロット２とスロット５（スロット番号については図６参照）に同期し、共通制御チャネルであることの確認及びＢＣＣＨを受信し（制御用物理チャネル中のＢＣＣＨのスロットについては図７参照）、待ち受け可能であれば待ち受け状態となる。ＰＤＣでは、パケット通信用物理チャネルの構造に関する情報は同一セル内の制御用物理チャネルのＢＣＣＨ、パケット通信用物理チャネルのＵＰＣＨ内のアイドルユニット及びレイヤ３信号により通知される。移動局ではこの情報及び移動局内に記憶している情報を基にパケット通信用物理チャネルの構造を決定する（RCR STD-27F規格文書の105頁、4.1.10.3.2参照）。
【００１０】
前記図１１中のパケットチャネル構造情報は、図１３に示すように、５オクテットの情報により、その基地局により形成されるセル内パケット通信用物理チャネルの数（０〜９）、先頭の呼び出し通知群のサブフレーム番号（０から３５）、１スーパーフレーム内の共通情報報知サブフレーム数、１スーパーフレーム内での呼び出し通知の群分け配置を行うサブフレーム長等から構成される（RCR STD-27F規格文書296頁、4.3.5.3.3.39参照）。これらの値を変更することによりパケットチャネルが用いるスロットを変更することができる。
すなわち、パケット交換チャネル（ＵＰＣＨ）と回線交換チャネル（ＴＣＨ）としてどの周波数とスロットを用いるかを、基地局から移動局に伝送されるＢＣＣＨに含まれる上記信号を変更することにより変更することが可能である。
【００１１】
これにより物理チャネルが切り換えられる様子は、例えば前記図６において、「制御用物理チャネルと通信用物理チャネルが混在する場合」において、制御用物理チャネル、通信用物理チャネル（回線交換）、及びパケット通信用チャネル（各１スロット）が混在する場合（これを場合１とする）から、制御用物理チャネル及び、パケット通信用チャネル（２スロット）が混在する場合（これを場合２とする）に切り換えることとして例示することが可能である。
【００１２】
このように基地局がチャネル構造を変化させると、その情報はセル内の全ての移動局に伝達されなければならない。しかし、移動局は常にＢＣＣＨを受信しているわけではない。そこで、基地局は配下の移動局に対してＢＣＣＨを受信するように促す必要がある。基地局から移動局に対しＢＣＣＨ受信を指示する場合には、例えばＰＣＨを使って行うことが可能である（電波産業会「公共業務用デジタル移動通信システム」RCR STD-39B規格文書の935頁、4.3.8.10.2 BCCH受信参照）。
【００１３】
このように例えばＰＤＣでは、無線チャネルをパケット交換で伝送を行うＵＰＣＨと回線交換で伝送を行うＴＣＨに分けることができ、なおかつそのチャネルの周波数とタイムスロットを変更することができるようになっている。これにより、パケット交換と回線交換に使うチャネルの割合を変更することが可能となっている。
しかし、ＰＤＣに代表される従来までの通信システムでは、一旦回線交換で通信リンクを確立した呼は、途中でパケット交換にその交換方式を変えることはできないし、その逆にパケット交換で通信を開始した呼を通信の途中で回線交換に変更することもできない。すなわち、特定の呼に着目すると通信の開始時にのみパケット交換であるか回線交換であるかを選択できるが、通信が確立した後は変更ができないようになっている。
【００１４】
さらに、基地局装置または通信端末装置の入力信号はその性質（たとえば音声、データ、画像、静止画像、動画像）によっては回線交換でしか伝送できなかったり、パケット交換でしか伝送できない場合がある。ＰＤＣなどでは回線交換とパケット交換で共通の帯域を分割して用いている。このため、パケット交換でしか伝送できない呼が多く発生し、回線交換用のチャネルが余っているときでも、パケット交換チャネルは輻輳する。
例えば、音声は通常回線交換が用いられている。ある時間に特定のユーザーに固定的にチャネルが割り当てられる回線交換では、例えば回線交換で音声を通した場合、音声通信の無音区間であってもチャネルを確保しておく必要があるためチャネルに無駄が生じる。一方パケット交換ではこのような無駄が生じないが、トラヒックの増大に伴うパケット衝突による再送要求の頻発により伝送遅延時間が増大し、信号品質の劣化が生じる。
それは、従来までは、パケット交換や回線交換における信号品質を常時観測し、それぞれの通信品質が両立するようにリアルタイムで自動的に回線交換用チャネルとパケット交換用チャネルを分割することが出来なかったためである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来までの通信システムで、帯域をパケット交換と回線交換で分割して割り当てた場合、現在発生しているパケット交換に適した呼のトラヒックと回線交換に適した呼のトラヒックの割合に整合しないことにより、パケット交換は十二分に品質がよいにもかかわらず回線交換のチャネルが不足することにより回線交換の呼損率が悪かったり、逆に回線交換はチャネル数が多いため、呼損率が良いが、パケット交換のチャネルが少ないため、パケット衝突によるスループットの低下や再送にともなう伝送遅延時間の増加があった。
また、回線交換とパケット交換で使用するチャネル数を変更する場合であっても、当該交換方式で通信中の呼が終了するまで、基地局は交換方式を変えられないという欠点があった。
【００１６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、パケット交換と回線交換の帯域分割比に対する、パケット交換呼と回線交換呼によるトラヒックの不整合に起因する、輻輳とそれに伴う伝送信号品質の劣化防止と、同時に伝送できる通信チャネルの増大・通信回線の高信頼化と伝送信号品質の向上にある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の交換方式選択方法は、基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を切り換えて用いることが可能な通信システムにおける交換方式選択方法であって、前記基地局装置または前記通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時またはいずれかの交換方式により、通信相手に伝達されるようになされており、前記基地局装置または前記通信端末装置が通信品質を監視し、通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を、交換方式決定権を有する基地局装置または通信端末装置が変えることを決定するステップと、前記交換方式決定権を有する基地局装置または通信端末装置が通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を変えることを決定したとき、前記基地局装置が制御信号を用いて交換方式の利用法を前記通信端末装置に報知するステップと、前記基地局装置と前記通信端末装置のいずれか一つとが通信を実施中に、通信を行っている当該通信チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更するステップとを有するものである。
【００１８】
また、前記通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更するステップにおいて、交換方式の変更に伴う通信の瞬断を防ぐため、一時的に、パケット交換方式と回線交換方式の両方の交換方式により通信を行うようになされているものである。
さらに、前記基地局装置または前記通信端末装置が監視する通信品質は、回線交換方式における呼損率、誤り率、受信信号のＳ／Ｎ、パケット交換における伝送遅延時間、パケット衝突回数またはパケット再送回数のうちのいずれか一つまたは複数とされているものである。
さらにまた、前記基地局装置の装置起動当初は、該基地局装置が、複数の通信チャネルにおいて用いる交換方式をそれぞれ決定し、通信チャネル毎に用いる交換方式の利用法を制御チャネルを用いて前記通信端末装置に報知し、前記基地局装置から前記通信端末装置への通信及び前記通信端末装置から前記基地局装置への通信を、前記基地局装置が決定した通信チャネルの前記利用法に従って行うものである。
【００１９】
さらにまた、本発明の基地局装置は、基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を切り換えて用いることが可能な通信システムに用いられる基地局装置であって、前記基地局装置または前記通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時またはいずれかの交換方式により、通信相手に伝達されるようになされており、通信品質を監視する手段と、前記通信品質を監視する手段により得られた通信品質あるいは前記通信端末装置から通知された通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更するか否かを決定する手段と、前記決定する手段からの回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更するとの決定に基づいて対応する交換方式の利用法を示す制御信号を生成し、前記複数の通信端末装置に通知する手段と、前記通信端末装置のいずれか一つと通信中に、通信を行っている当該通信チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更する手段とを有するものである。
【００２０】
さらにまた、本発明の他の基地局装置は、基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を切り換えて用いることが可能な通信システムに用いられる基地局装置であって、前記基地局装置または前記通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時またはいずれかの交換方式により、通信相手に伝達されるようになされており、前記通信端末装置から通知される回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更する変更指示信号を受け取る手段と、前記変更指示信号に基づいて対応する交換方式の利用法を示す制御信号を生成する手段と、該生成された制御信号を前記複数の通信端末装置に通知する手段と、前記通信端末装置のいずれか一つと通信中に、通信を行っている当該通信チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更する手段とを有するものである。
【００２１】
さらにまた、本発明の通信端末装置は、基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を切り換えて用いることが可能な通信システムに用いられる通信端末装置であって、前記基地局装置または前記通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時またはいずれかの交換方式により、通信相手に伝達されるようになされており、通信品質を監視する手段と、前記通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更するか否かを決定する手段と、該決定する手段からの回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更するとの決定に基づいて回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更する変更指示信号を生成する手段と、該変更指示信号を前記基地局装置に通知する手段と、前記基地局装置と通信中に、通信を行っている当該通信チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更する手段とを有するものである。
【００２２】
このような本発明の交換方式選択方法、基地局装置及び通信端末装置によれば、基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて前記基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を同時または切り換えて用いることが可能な通信システムにおいて、基地局または基地局と通信端末装置のそれぞれが、通信品質（回線交換方式における呼損率、誤り率、伝送信号のＳ／Ｎ、パケット交換における伝送遅延時間、パケット衝突回数、パケット再送回数のいずれか１）を監視し、通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を、交換方式決定権を有する基地局または通信端末装置が変えることとしたものである。これにより、パケット交換と回線交換の帯域分割比に対して、パケット交換呼と回線交換呼によるトラヒックの不整合があり、それによって発生した、輻輳と伝送信号品質の劣化を防止する事が可能である他、同時に伝送できる通信チャネルの増大と通信回線の高信頼化及び伝送信号品質の向上が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に，本発明の実施の形態の一例について添付図を参照し説明する。
まず、本発明の交換方式選択方法の概念説明を前記図３及び図６を用いて行う。図３において、基地局装置４からは、制御チャネルの信号が送信されている。図６では、その状況は、例えば「制御用物理チャネルと通信用物理チャネルが混在する場合」において、制御用物理チャネルを用いて制御信号を伝達する場合に相当する。また、制御用物理チャネル、通信用物理チャネル（回線交換）、及びパケット通信用チャネル（各１スロット）が混在する場合（場合１）もある。さらに制御用物理チャネル及び、パケット通信用チャネル（２スロット）が混在する場合（場合２）もある。
本発明の交換方式選択方法は、基地局が行う例えば場合１から場合２への切り換え、または場合２から場合１への切り換えを、基地局もしくは１又は複数の通信端末装置が、通信品質を監視し、通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を、基地局が切り換えるようにするものである。ここで、切り換えの動作それ自身は基地局が行うが、切り換えの決定権（交換方式決定権）は、基地局の他、切り換え決定権を有することができる移動局にも与えることが可能である。移動局が交換方式決定権を有する場合には、その移動局から切り換え動作を行う基地局に対して切り換え動作を行う制御信号を通知すればよい。
また、監視する通信品質は、例えば、回線交換方式における呼損率、誤り率、伝送信号のＳ／Ｎ、パケット交換における伝送遅延時間、パケット衝突回数、パケット再送回数等が考えられるが、これ以外の通信品質に関する値を監視し、その値によって、切り換えを実行するか否かを決めることもできる。また、上記通信品質のうちの複数種類の情報を用いて判断するようにしてもよい。
【００２４】
図１は、このような本発明の交換方式選択方法を実行することができる通信装置の一構成例を示す要部ブロック図である。なお、ここでは、基地局装置を示している。
図１において、送信部１１には通信チャネルの送信信号と制御用物理チャネル生成部１５により生成された制御用物理チャネルの信号が入力され、通信端末装置に向け送信される。通信端末装置から送信された通信チャネルの信号は受信部１２で受信され、制御用チャネルの信号は制御用受信部１３に入力される。交換方式決定部１４は、通信品質を監視し、その結果に基づいてパケット交換と回線交換に使うチャネルの割合を変更するか否かを判断し、判断結果を前記制御用物理チャネル生成部１５に通知する。前記制御用物理チャネル生成部１５は、前記交換方式決定部１４からの情報に基づいて対応する各通信チャネル毎に用いる交換方式の利用法を示す制御情報（ＢＣＣＨなど）を生成し、ＳＣＣＨなど他の制御用物理チャネルの情報とともに前記送信部１１に出力する。
【００２５】
図２は、前記基地局装置における処理の流れを示すフローチャートである。
電源が投入されると、まず、予め設定されている初期値に基づいて、前記制御用物理チャネル生成部１５においてＢＣＣＨを生成し（Ｓ１）、その他の制御チャネルの情報を生成する（Ｓ２）。そして、通信品質を監視し（Ｓ３）、その結果に基づいてパケット交換と回線交換に使うチャネルの割合を変更する必要があるか否かを判断する（Ｓ４）。その結果、変更の必要がないとき（Ｓ４の結果がＮＯのとき）は、再び通信品質の監視に戻る。また、変更の必要があると判断されたとき（Ｓ４の結果がＹＥＳ）は、通信チャネル毎にパケット交換と回線交換のいずれで利用するかの利用法を変更し（Ｓ５）、前記ステップＳ１に戻り、該変更結果に対応するＢＣＣＨなどの制御情報（交換方式の利用法を示す制御情報）を生成する。
【００２６】
前述のように、前記監視の対象となる通信品質としては、回線交換方式における呼損率、誤り率、伝送信号のＳ／Ｎ、パケット交換における伝送遅延時間、パケット衝突回数、パケット再送回数等がある。この監視は、基地局自身で行ってもよいし、通信端末装置が行ってもよい。通信端末装置が監視を行うときには、その監視結果を制御チャネルなどを介して基地局に通知するようにしてもよいし、その通信端末装置が切り換えの決定権を有する移動局である場合には、その監視結果に応じて切り換えの決定をするようにしてもよい。
例えば、前記回線交換方式の呼損率は、前記基地局における制御用受信部１３から取得することができ、前記誤り率および前記受信信号のＳ／Ｎは、基地局の受信部１２あるいは通信端末装置の受信部から取得することができる。また、前記パケット交換における伝送遅延時間は、パケット送信部へのパケットの入力時刻とパケット受信部で対応するＡＣＫあるいはＮＡＣＫを受信した時刻から取得することができる。前記パケット衝突回数は、受信信号電力が所定値以上であり、かつビット誤り率が所定値よりも大きい区間の時間的割合が所定値よりも大きいことから取得することができる。前記パケット再送回数は、パケット送信部における再送回数カウント部から取得することができる。
このようにして基地局装置あるいは通信端末装置で取得した通信品質の情報に基づいて前記交換方式決定部１４において通信回線の割当を変更する必要があるか否か、および、変更する場合にはどのように切り換えを設定するかを決定する。
【００２７】
例えば、この切り換えの設定法として、パケット交換における（単位時間当たりの衝突回数）／（単位時間あたりに発生した全パケット数）をＮとし、回線交換の呼損率をＰとしたとき、交換方式の決定権を有する基地局若しくは移動局が、Ｎ＜Ｐのときは、パケット交換のチャネル数を減らし、これを回線交換のチャネルに振り向けて回線交換のチャネル数を増やし、Ｎ＞Ｐのときはこれとは逆にパケット交換のチャネル数を増やすといったように行われる。これにより、回線交換とパケット交換による通信の何れか一方の通信品質が著しく劣化することを避けることが可能である。
この切り換えの設定法を、例えばＮ＜Ｐとなったときに切り換えとするか、２Ｎ＜Ｐになったに切り換えとするかは、任意であり、通信システムを管理するものが、回線交換とパケット交換のサービスのグレードに対する考え方により自由に決定することができる。
【００２８】
従来まで、このような切り換えは、行っていないか若しくは人手で行っていたため、何れか一方の交換方式のトラヒックが急激に著しく増大若しくは減少したときには柔軟に対応できず、通信品質の結果や輻輳が生じるのを避けることが困難であった。また、切り換えのために専用に人員を配置しておく必要があった。これに対し、本発明の交換方式選択方法によれば、通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を変更することができ、信号品質の劣化を防止することができるとともに、同時に伝送できる通信チャネルの増大と通信回線の高信頼化及び伝送信号品質の向上を図ることができる。
【００２９】
さて、基地局が交換方式を回線交換からパケット交換に切り換える場合、通信を行っている通信端末装置に対しては制御信号として例えばＳＡＣＣＨなどを用いて、交換方式を変更する旨通知することができる。しかし、回線交換で基地局からの呼び出しを待ち受けている若しくは、基地局を呼び出そうとしている通信端末装置に対してはＳＡＣＣＨは使えないので、これらに対してはＢＣＣＨにより伝送される制御信号により交換方式を変更する旨通知する。
例えば、回線交換からパケット交換への切り換えでは、交換方式の切り換えの前に基地局から、通信中の端末装置に対して例えば図８に示したＳＡＣＣＨなどの制御信号を用いて、端末装置に切り換えが起こることを報知することが出来る。なお、通信用物理チャネルの構造（フレーム構成の例は図６参照）を変更する場合には、ＢＣＣＨの内容を変更し、ＢＣＣＨの内容が変更したことを通信を行っていない端末装置に対してＰＣＨを使って報知する。なお、制御信号には、基地局から制御信号を含むパケットにより通信端末装置に伝送される、パケット交換から回線交換に交換方式を変更することを示す信号も含まれる。
このように、基地局または通信端末装置が、通信品質を監視し、通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を、交換方式決定権を有する基地局または通信端末装置が変えることを決定したとき、制御信号を用いて基地局が交換方式の利用法を端末装置に報知し、基地局から端末への通信及び端末から基地局への通信は、基地局が決定した通信チャネルの前記利用法に従って通信を行うようにする。
【００３０】
前述の切り換えが必要となるのは、回線交換若しくはパケット交換の何れかのトラヒックが増加したときである。そのため、切り換えに際し、新たな発呼を規制し、現に行っている通信の全てが終了することにより、切り換え対象となるチャネルの全てが空いた時点で切り換えを実施するのでは、切り換えに時間遅延が生じるのと、発呼規制に伴い新たに生じる未完了通話による輻輳が生じる。そのため、交換方式の切り換えは、現在基地局装置と一般に複数の通信端末装置とが現に通信が行われている最中に、通信が途切れることなく行えることが望ましい。
【００３１】
そこで、本発明では、基地局装置または通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時にまたはいずれかの交換方式により、基地局装置または通信端末装置の通信相手に伝達されるようにする。任意の信号の例として例えば音声信号がある。この場合には、音声信号が、回線交換とパケット交換のいずれでも通信が可能とされる。他に、データや画像情報についても、回線交換チャネルあるいはパケット交換チャネルのいずれでも通信可能とする。
そして、基地局装置と通信端末装置のいずれか１とが通信を実施中に、通信を行っている当該チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を、変更された交換方式に変更する。
【００３２】
例えば、当初、回線交換で音声通信を行っていた呼が使っていたチャネルを基地局がパケット交換のチャネルに変更しようとしたとき、前記交換方式の利用法を通知する制御チャネル信号を基地局が発し、端末装置がそれを受信し、基地局及び通信端末装置が、通信中の音声信号の伝送をパケット交換に変更する。報知を受けた端末装置は、例えば回線交換で行っていた基地局装置との通信を、パケット交換で継続して行うため、パケット交換での通信を開始するか、または、基地局がパケット交換で伝送する信号を待ち受ける。
【００３３】
しかし、通信中の呼に対して瞬断なく交換方式を切り換えるのは困難である。例えば、回線交換では通信開始に先立ち呼設定を行わなければならない。パケット交換から回線交換に、突然切り換えると回線交換における呼設定を行っている間は送るべき情報信号を伝送できないため通信が途切れてしまう。そこで、このような不都合を解消することのできる本発明のさらに他の実施の形態について説明する。
この実施の形態では、前記基地局装置と前記通信端末装置のいずれか１とが通信を実施中に、通信を行っている当該チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を、変更された交換方式に前記通信チャネルの交換方式を変更するとき、交換方式の変更に伴う通信の瞬断を防ぐため、一時的に、パケット交換方式と回線交換方式の両方の交換方式により通信を行うことにより、通信を途中で中断することなく、回線交換からパケット交換またはパケット交換から回線交換へ、基地局が交換方式を変更できるようにする。
なお、パケット交換から回線交換への切り換え時には、回線交換の呼設定時間の間の瞬断を防ぐため、一時的に両方の交換方式で同時に通信を行う必要があるが、回線交換からパケット交換への切り換え時には、必ずしも両方の交換方式で同時に通信を行う必要はない。
【００３４】
前述のように、交換方式の決定は、交換方式決定権を有する基地局または通信端末装置が行える。しかし、通信端末装置のみが交換方式を決定する権利を有している場合、基地局装置の電源投入当初は、交換方式が未定であるため、交換方式決定権のある通信端末装置が、基地局に対して、どの交換方式を用い、どのチャネルを用いて、交換方式の切り換えに係る通信をすべきかが不明であるため、通信システム全体として起動しなくなるおそれがある。そこで、このような不都合を解消するために、前記図２のステップＳ１に関して説明したように、基地局装置の電源投入による起動時には、基地局装置内に暫定的に記憶された設定によりパケット交換と回線交換に用いるチャネルを設定するようにしている。
【００３５】
また、通信端末装置が交換方式決定権を有する場合に、前述のように、その通信端末装置から切り換えを指示する制御信号を基地局装置に通知するようにしてもよいし、あるいは、基地局装置に設けられている交換方式決定部１４に対して制御信号を送り、その交換方式を変更するか否かを決定するアルゴリズムを変更するようにしてもよい。
【００３６】
このように本発明による交換方式選択方法、基地局装置及び通信端末装置によれば、通信品質に応じてパケット交換と回線交換の両交換方式に用いるチャネル数の比率を変えることにより、回線交換またはパケット交換のいずれか一方のみの通信品質のみが、一方的に劣化することを避け、当該交換方式を用いたチャネルの輻輳を防止することができる。これにより、従来までのチャネル数が固定の方式に比べて、トラヒックの変動に伴う輻輳や信号品質の劣化に柔軟に対応することができる。
【００３７】
【発明の効果】
従来までの回線交換とパケット交換による通信が可能な通信システムでは、一旦回線交換で通信リンクを確立した呼は、途中でパケット交換にその交換方式を変えることはできないし、その逆にパケット交換で通信を開始した呼を通信の途中で回線交換に変更することもできなかった。そのため、回線交換とパケット交換で共通の帯域を分割して用いている通信システムでは、パケット交換でしか伝送できない呼が多く発生して、回線交換用のチャネルが余っているときでも、パケット交換チャネルは輻輳するとともに再送信回数は増加し、スループットは減少する。
これに対し、本発明を適用することにより、パケット交換及び回線交換のチャネルのいずれか一方の呼が多く通信品質が劣化しているときでも、他の一方の呼が少ないときは、そのチャネルの一部を前記いずれか一方の交換方式に割り振ることにより、信号品質の劣化を避けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の交換方式選択方法が実行される基地局装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の交換方式選択方法が実行される基地局装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】 移動通信ネットワークの構成例を簡略化して示した模式図である。
【図４】 ＰＤＣのチャネル構成（機能チャネル）を示す図である。
【図５】 ＰＤＣの物理チャネルと機能チャネルとの対応の例を示す図である。
【図６】 ＰＤＣのフレーム構成例を示す図である。
【図７】 ＰＤＣの制御用物理チャネルにおけるＢＣＣＨ、ＰＣＨ、ＳＣＣＨの配置例を示す図である。
【図８】 ＰＤＣの通信用物理チャネルの信号フォーマットの例を示す図である。
【図９】 ＰＤＣの共通アクセスチャネルの構造を示す制御用物理チャネルの基本構造の例を示す図である。
【図１０】 ＰＤＣのＢＣＣＨチャネルの構造の例を示す図である。
【図１１】 ＰＤＣの報知情報メッセージ内容を示す図である。
【図１２】 ＰＤＣの報知情報メッセージ内容（続き）を示す図である。
【図１３】 パケットチャネル構造情報の例を示す図である。
【符号の説明】
１〜３ 通信端末装置
４ 基地局装置
１１ 送信部
１２ 受信部
１３ 制御用受信部
１４ 交換方式決定部
１５ 制御用物理チャネル生成部
Claims (7)
- 基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を切り換えて用いることが可能な通信システムにおける交換方式選択方法であって、
前記基地局装置または前記通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時またはいずれかの交換方式により、通信相手に伝達されるようになされており、
前記基地局装置または前記通信端末装置が通信品質を監視し、通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を、交換方式決定権を有する基地局装置または通信端末装置が変えることを決定するステップと、
前記交換方式決定権を有する基地局装置または通信端末装置が通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いるチャネルの数を変えることを決定したとき、前記基地局装置が制御信号を用いて交換方式の利用法を前記通信端末装置に報知するステップと、
前記基地局装置と前記通信端末装置のいずれか一つとが通信を実施中に、通信を行っている当該通信チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更するステップと を有することを特徴とする交換方式選択方法。 - 前記通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更するステップにおいて、交換方式の変更に伴う通信の瞬断を防ぐため、一時的に、パケット交換方式と回線交換方式の両方の交換方式により通信を行うことを特徴とする請求項１記載の交換方式選択方法。
- 前記基地局装置または前記通信端末装置が監視する通信品質は、回線交換方式における呼損率、誤り率、受信信号のＳ／Ｎ、パケット交換における伝送遅延時間、パケット衝突回数またはパケット再送回数のうちのいずれか一つまたは複数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の交換方式選択方法。
- 前記基地局装置の装置起動当初は、該基地局装置が、複数の通信チャネルにおいて用いる交換方式をそれぞれ決定し、通信チャネル毎に用いる交換方式の利用法を制御チャネルを用いて前記通信端末装置に報知し、前記基地局装置から前記通信端末装置への通信及び前記通信端末装置から前記基地局装置への通信を、前記基地局装置が決定した通信チャネルの前記利用法に従って行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の交換方式選択方法。
- 基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を切り換えて用いることが可能な通信システムに用いられる基地局装置であって、
前記基地局装置または前記通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時またはいずれかの交換方式により、通信相手に伝達されるようになされており、
通信品質を監視する手段と、
前記通信品質を監視する手段により得られた通信品質あるいは前記通信端末装置から通知された通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更するか否かを決定する手段と、
前記決定する手段からの回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更するとの決定に基づいて対応する交換方式の利用法を示す制御信号を生成し、前記複数の通信端末装置に通知する手段と、
前記通信端末装置のいずれか一つと通信中に、通信を行っている当該通信チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更する手段と を有することを特徴とする基地局装置。 - 基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を切り換えて用いることが可能な通信システムに用いられる基地局装置であって、
前記基地局装置または前記通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時またはいずれかの交換方式により、通信相手に伝達されるようになされており、
前記通信端末装置から通知される回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更する変更指示信号を受け取る手段と、
前記変更指示信号に基づいて対応する交換方式の利用法を示す制御信号を生成する手段と、
該生成された制御信号を前記複数の通信端末装置に通知する手段と、
前記通信端末装置のいずれか一つと通信中に、通信を行っている当該通信チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更する手段と を有することを特徴とする基地局装置。 - 基地局装置と複数の通信端末装置とが、ともに複数の通信チャネルを共有し、該通信チャネルを用いて基地局装置と複数の通信端末装置とが行う相互の通信に、該通信チャネル毎にパケット交換方式と回線交換方式を切り換えて用いることが可能な通信システムに用いられる通信端末装置であって、
前記基地局装置または前記通信端末装置の任意の入力信号が、ともにパケット交換方式と回線交換方式により同時またはいずれかの交換方式により、通信相手に伝達されるようになされており、
通信品質を監視する手段と、
前記通信品質に応じて回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更するか否かを決定する手段と、
該決定する手段からの回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更するとの決定に基づいて回線交換とパケット交換に用いる通信チャネルの数を変更する変更指示信号を生成する手段と、
該変更指示信号を前記基地局装置に通知する手段と、
前記基地局装置と通信中に、通信を行っている当該通信チャネルの交換方式の変更が報知されたとき、通信中のチャネルの交換方式を変更された交換方式に変更する手段と を有することを特徴とする通信端末装置。
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