JP4168057B2

JP4168057B2 - 無線通信システムの同期方法、および端末装置

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Publication number: JP4168057B2
Application number: JP2006092819A
Authority: JP
Inventors: 裕丈石井; 誠之花岡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP2007267304A

Description

本発明は基地局装置と移動局装置からなる無線システム装置に関し、とくに移動局装置が複数の無線方式を切替えながら送受信を可能とする無線システム装置に関する。

移動局装置に異なる無線方式の送受信機を２個以上搭載し、移動しながら、電波環境あるいは使用用途により無線方式を切替える機能を有する、デュアル端末と称する移動局装置が普及されつつある。例えば、ＰＤＣ(Personal Digital Cellular system)とＰＨＳ(Personal Handyphone System)を１つの端末に搭載した移動局装置があり、電波環境、使用用途、料金によって無線方式を選択して送受信するものである。

また、ＰＤＣやＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）等のセルラー通信モジュールと無線ＬＡＮ(Local Area Network)通信モジュールを１つの端末に搭載した移動局装置もある。

通信エリアが広い特徴を持つセルラーと、通信速度が高速である特徴を持つ無線ＬＡＮを搭載し、電波環境あるいは使用用途によりセルラーと無線ＬＡＮを使い分けるものである。

市街地の店頭あるいは空港などに設けられた局所的な無線ＬＡＮの通信エリアでは無線ＬＡＮによる高速ダウンロード、郊外あるいは自動車による高速移動を伴う通信では、低速ではあるが安定したセルラーによる低速ダウンロードなどの使い分けが考えられる。

また、モバイルセントレックスと呼ばれる用途もある。従来、企業などの内線電話は構内交換機ＰＢＸ(Private Branch Exchange)と呼ばれる機器を建物内に設置して運用する必要があったが、最近では電話をＩＰ化してＰＢＸを不要とし、無線ＬＡＮを用いて内線電話をＩＰ化する方法がある。

また、主に都市部を通信エリアとする無線ネットワークとなる無線ＭＡＮ(Metropolitan Area Network)に移動を伴う端末を許容するモバイル無線ＭＡＮをセルラーに重複するように配置することも考えられている。

複数のアクセス方式が混在する中、上記のような異なる無線方式のシステム間を切替える技術、すなわちシステム間ハンドオーバを行なう技術が重要となる。異なる無線方式をシステム間ハンドオーバする際に、同期処理に時間が掛かると通信不能状態となる時間が長くなり、使用者に対する不快感及びデータ欠落の問題が発生する。

従来例として同期処理を高速化する工夫が、特表２００３−５１５２６４（特許文献１）に記載されている。図９を用いて従来例を説明する。図９は２種類の無線方式を送受信する機能を持った移動局装置である。

移動局装置１００には、ある特定の無線方式を送受信する第１の送受信機１０１と、第１の送受信機とは異なる無線方式を送受信する第２の送受信機１０２が搭載されている。ここでは一例として送受信機１０１をＣＤＭＡ方式、送受信機１０２をＧＳＭ方式とする。

第１の送受信機１０１及び第２の送受信機１０２はそれぞれ、アンテナ１００１、１０１１、デュプレクサ１００２、１０１２、無線送信部１００３、１０１３、無線受信部１００４、１０１４、シンセサイザ１００５、１０１５、発振器１００６、１０１６、ベースバンド部１００７、１０１７から構成され、移動局装置として、制御部１０２０、スピーカ１０２１、マイク１０２２、ユーザインタフェース１０２３を備える。

移動局装置１００は、第１の送受信機１０１および第２の送受信機１０２から得られる情報を制御装置１０２０が収集し、移動局装置１００が第１の通信エリアあるいは第２の通信エリアに在圏するかを判断する。

移動局装置１００が、第１の通信エリアに在圏している場合は、アンテナ１００１から受信した受信信号はデュプレクサ１００２を介して無線受信部１００４に入力される。無線受信部１００４に入力された受信信号は、発振器１００６から出力される基準信号１００８を元にシンセサイザ１００５が生成したローカル信号１００５ａを用いて、高周波帯域からベースバンド帯域へ周波数ダウンコンバートし、帯域制限及び利得制御が行われる。無線受信部１００４から出力される受信信号はベースバンド部１００７に入力され、検波、復調、誤り訂正復号のベースバンド受信処理が行われる。

ベースバンド受信処理を行う際に、基地局装置が送信する無線信号の搬送波周波数と、移動局装置１００が発振器１００６から出力される基準信号１００８を元にシンセサイザ１００５が生成したローカル信号１００５ａの周波数との間に大きな差が生じると正しく復調が行えなくなるため、ＡＦＣ(Auto Frequency Control)と呼ばれる同期処理を行う。ＡＦＣとは、移動局装置１００が受信信号に含まれるプリアンブル信号やパイロット信号の情報を元に、ベースバンド部１００７から出力される制御信号１００９により、発振器１００６から出力される基準信号１００８の周波数を可変して、シンセサイザ１００５から生成されるローカル信号１００５ａの周波数を、基地局装置が送信する無線信号の搬送波周波数に同期させることを言う。

基地局装置が送信する無線信号の搬送波周波数と、移動局装置１００が発振器１００６を元にシンセサイザ１００５が生成したローカル信号１００５ａをＡＦＣにより同期させた後、受信信号の復号及び上り信号の送信が開始される。

移動局装置１００における送信処理は、ベースバンド部１００７から出力されるベースバンド送信信号を無線送信部１００３に入力し、ＡＦＣにより制御された発振器１００６から出力される基準信号１００８を元にシンセサイザ１００５が生成したローカル信号１００５ｂを用いて、ベースバンド帯域から高周波帯域へ周波数アップコンバートし、帯域制限及び電力増幅された後、デュプレクサ１００２を介してアンテナ１００１から送信される。ＡＦＣにより制御された発振器１００６を元にシンセサイザ１００５が生成するローカル信号１００５ｂを用いて無線信号の搬送波周波数を決めているので、基地局装置の受信系は正しく復調が行える。

次に移動局装置１００が移動したことにより、第１の無線方式の通信エリアから外れ、第２の無線方式の通信エリアへ移動した場合についての移動局装置について述べる。

第１の無線方式の通信エリアから第２の無線方式の通信エリアに移動局装置１００が移動した場合、アンテナ１０１１から受信した受信信号はデュプレクサ１０１２を介して無線受信部１０１４に入力される。無線受信部１０１４に入力された受信信号は、発振器１０１６から出力される基準信号１０１８を元にシンセサイザ１０１５が生成したローカル信号１０１５ａを用いて高周波帯域からベースバンド帯域へ周波数ダウンコンバートし、帯域制限及び利得制御が行われる。無線受信部１０１４から出力される受信信号はベースバンド部１００７に入力され、検波、復調、誤り訂正復号のベースバンド受信処理が行われる。

なお、第１の無線方式の送受信機１０１がＡＦＣの同期処理を必要としたのと同じく、第２の無線方式の送受信機１０２もＡＦＣの同期処理が同様に必要となる。

ここで、移動局装置１００が第１の無線方式の通信エリアから第２の無線方式への通信エリアへ移動する際に、ＡＦＣの同期処理に時間が掛かると、通信不能状態となる時間が長くなり、使用者に対する不快感及びデータ欠落の問題が発生する。

そこで、従来例の工夫のポイントは以下である。移動局装置１００が第１の無線方式の通信エリアに在圏し、第１の無線方式の基地局装置が送信する無線信号を元に第１の送受信機１０１の発振器１００６が出力する基準信号１００８の周波数を調整しながら、第２の送受信機１０２の発振器１０１６が出力する基準信号１０１８の周波数も常に調整し、移動局装置が第１の無線方式の通信エリアから第２の無線方式の通信エリアに移動した際に、無線方式の切替えがスムーズに行えるという方法である。例えば、発振器１００６の出力する基準信号を１９．２ＭＨｚ、発振器１０１６の出力する基準信号を１３．０ＭＨｚとした場合に、発振器１００６から出力される基準信号のパルス数が１９，２００，０００回カウントした期間に、発振器１０１６が出力される基準信号のパルス数が１３，０００，０００回となるように発振器１０１６の発振周波数を常に調整しておく方法である。
特表２００３−５１５２６４号公報

上記、従来技術は発振器から出力される基準信号を常にカウントするカウンタ回路が移動局装置のいずれかの部位に必要となり、高い精度を必要とする場合には非常に多くのbit数を要するカウンタが２個必要となり、カウンタ回路の回路規模が大きくなる問題がある。また、それだけ大きなカウンタ回路が常に２個動作しているため、消費電力が大きくなる問題がある。消費電力の問題は、バッテリーを使用する移動局装置にとっては致命的な問題となる。

また、第１の無線方式の基地局装置が送信する無線信号の搬送波周波数の精度と、第２の無線方式の基地局装置が送信する無線信号の搬送波周波数の精度が大きく異なる場合は、カウンタ回路の所定のカウンタ数が示す期間に誤差が生じるため、上記、従来技術では正しく同期処理を行うことは困難になるという問題がある。

そこで、本願発明における課題は、消費電力および回路規模を抑えつつ、無線システム間の切替え時の同期処理を高速に行うことが可能な端末装置、および無線通信システムを提供することである。

異なる無線方式の複数の基地局装置を備える基地局設備にＧＰＳ受信機を備え、
基地局設備に備えられた、異なる無線方式の複数の基地局装置は、ＧＰＳ受信機から出力される基準信号に同期した無線信号を送信する手段と、
移動局装置は異なる複数の無線方式を切替えながら送受信する送受信機を備え、
移動しながら無線方式を切替えて送受信する際に切替え元の同期処理における制御信号の最終値を切替え先の同期処理における制御信号の初期値として同期処理を開始する手段、
を有する無線システム装置。

本発明によれば、移動局装置が無線方式を切替える際にＡＦＣの同期引込み処理をすることなく同期追従処理から開始できるので、無線方式の切替えが高速に行え、使用者に対する不快感及びデータ欠落の問題を削減する効果がある。

無線方式の切替えを高速に行うために、複数の送受信機に関わる同期処理をすべて常に動作させておく方法も考えられるが、消費電力の点で問題となり、バッテリーを使用する移動局装置にとっては致命的な問題となる。

また、従来例で必要としていた多くのbit数を要するカウンタは本発明では不要である。本発明では第１の無線方式の基地局装置が送信する無線信号と、第２の無線方式の基地局装置が送信する無線信号とは共通の基準信号を用いているため、消費電力および回路規模を抑えつつ、無線システム間の切替え時の同期処理を高速に行うことが可能な端末装置、および無線通信システムを実現することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１を用いて本発明の無線システム装置の概要を述べる。図１における無線システムは、基地局装置１０、２０、ＧＰＳ（Global Position System）受信機３０、基準信号４０、基地局設備５０、自動車７０に搭載されるなどして移動する移動局６０から構成される。

基地局設備５０は、第１の無線方式（例えばＷ−ＣＤＭＡやＣＤＭＡ２０００等のセルラー方式）の基地局装置１０と、第１の無線方式とは異なる第２の無線方式（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ、ＷｉＭＡＸ）の基地局装置を併設し、その他にＧＰＳ受信機を備えたものである。それら基地局装置１０と基地局装置２０は、ＧＰＳ受信機３０から出力される基準信号４０に同期した無線信号を送信する。ＧＰＳ受信機３０は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、精度の高い基準信号(例えば１０ＭＨｚの正弦波信号)を出力する機能を持つ。基地局装置１０からはＧＰＳ受信機３０から出力される基準信号４０に同期した無線信号１１が送信され、基地局装置２０からは、ＧＰＳ受信機３０から出力される基準信号４０に同期した無線信号２１が送信される。なお、無線信号１１の搬送波周波数と無線信号２１の搬送波周波数は異なっても構わない。

一方、自動車７０に搭載された移動局装置６０は（自動車７０の搭乗者が携帯する端末装置、その他歩行者等が携帯する端末装置等、を含む）、第１の無線方式の送受信機と第２の無線方式の送受信機を搭載し、２つの無線方式を切替えながら送受信できる機能を持つ。自動車７０に搭載された移動局装置６０は、移動していく際に第１の無線方式の通信エリアと、第２の無線方式の通信エリアを行き来して通信システム間でハンドオーバを行なうことになる。

図２に基地局設備に併設された第１の無線方式の基地局装置１０と第２の無線方式の基地局装置２０の通信エリアの一例を示す。図２では第１の無線方式の通信エリアと第２の無線方式の通信エリアが重複するような形で配置されている。第１の無線方式の通信エリアが広く、第２の無線方式の通信エリアが狭いものとなっている。

一般に第１の無線方式としては、セルラー通信など、通信エリアが広い特徴を持つもの、第２の無線方式としては、無線ＬＡＮ等のように通信エリアは狭いが第１の無線方式に比べて通信速度が高速である特徴を持つものを組み合わせる場合が多い。上記で述べた、異なる特徴を持つ無線方式であっても、通信事業者の都合あるいは設置場所の有効活用等の理由により、異なる無線方式の基地局装置を複数設置する基地局設備が有り得る。

次に図３を用いて、自動車７０に搭載された移動局装置６０が移動していく際に、無線方式を切替えていく様子を述べる。自動車７０に搭載された移動局装置６０は、走行開始時は第１の無線方式の通信エリア１２に位置するものとし、第１の無線方式の基地局から送信される無線信号を受信する。自動車７０が図３で右から左で移動していくに従い、第２の無線方式の通信エリア２２に進入していく。移動局装置６０は、第２の無線方式の通信エリア内に位置することを検出すると、より高速な通信速度が得られる第２の無線方式を受信できるように無線方式を切替えて受信することを試みる。

移動局装置６０が、第２の無線方式の通信エリアに在圏しているかどうかを検出する方法として、受信電界強度の測定、パイロット信号の受信、あるいは位置情報及び地図情報を用いて予測する方法などがあるが、本発明の本質ではないためその方法については詳細な説明は省く。

図４に本発明の移動局装置６０の構成を示す。移動局装置６０は、第１の無線方式を送受信する送受信機６１、第２の無線方式を送受信する送受信機６２が搭載されている。第１の送受信機６１及び第２の送受信機６２はそれぞれ、アンテナ６０１、６１１、デュプレクサ６０２、６１２、無線送信部６０３、６１３、無線受信部６０４、６１４、シンセサイザ６０５、６１５、発振器６３０、ベースバンド部６０７、６１７から構成される。移動局装置として、制御部６２０、スピーカ６２１、マイク６２２、ユーザインタフェース６２３、発振器６３０、セレクタ６３５を備える。

移動局装置６０が、第１の無線方式の通信エリアに在圏している場合は、アンテナ６０１から受信した受信信号はデュプレクサ６０２を介して無線受信部６０４に入力される。無線受信部６０４に入力された受信信号は、発振器６３０から出力される基準信号６３１（例えば、１０ＭＨｚ）を元にシンセサイザ６０５において、基準信号に同期させながら所定の比率で異なる周波数の信号を発振することにより生成したローカル信号６０５ａ（例えば、８００ＭＨｚ）を用いて、高周波帯域からベースバンド帯域へ周波数ダウンコンバートし、帯域制限及び利得制御が行われる。無線受信部６０４から出力される受信信号はベースバンド部６０７に入力され、検波、復調、誤り訂正復号のベースバンド受信処理が行われる。

ベースバンド部６０７は、ベースバンド受信処理を行う際に、基地局装置が送信する無線信号の搬送波周波数と、移動局装置６０が発振器６３０から出力される基準信号６３１を元にシンセサイザ６０５が生成したローカル信号６０５ａの周波数との間に大きな差が生じると正しく復調が行えなくなるため、ＡＦＣの同期処理を行う。

ＡＦＣの同期処理は、移動局装置６０が受信信号に含まれるプリアンブル信号やパイロット信号の情報を元に、ベースバンド部６０７から出力される制御信号６３２により、発振器６３０から出力される基準信号６３１の周波数を可変して、シンセサイザ６０５から生成されるローカル信号６０５ａの周波数を、基地局装置１０が送信する無線信号１１の搬送波周波数に同期させる。なお、その際セレクタ６３５は入力として制御信号６３２を選択して、出力信号６３４には制御信号６３２を出力するものとする。

ＡＦＣの具体例として、基地局装置１０が送信する既知のパイロット信号を移動局装置６０が受信し、移動局装置６０のベースバンド部６０７において、IQ平面上におけるパイロット信号点の位相回転量を検出することにより、それを補正する制御信号６３２を生成し、発振器６３０から出力される基準信号６３１の周波数を可変して、シンセサイザ６０５から生成されるローカル信号６０５ａの周波数を、基地局装置１０が送信する無線信号１１の搬送波周波数に同期させる。発振器６３０の発振周波数は、プログラマブルな発振器であれば周波数の目標値を指定する所定のbit数（例えば16bit）のデジタル制御値、電圧で制御する発振器であれば制御電圧により可変される。発振器６３０における、デジタル制御値対発振周波数あるいは制御電圧対発振周波数はあらかじめ分かっているものとし、制御電圧対発振周波数の特性に見合った制御信号６３２が生成される。

基地局装置１０が送信する無線信号１１の搬送波周波数と、移動局装置６０が発振器６３０を元にシンセサイザ６０５が生成したローカル信号６０５ａをＡＦＣにより同期させた後、受信信号の復号及び上り信号の送信が開始される。

移動局装置６０における送信処理は、ベースバンド部６０７から出力されるベースバンド送信信号を無線送信部６０３に入力し、ＡＦＣにより制御された発振器６３０から出力される基準信号６３１を元にシンセサイザ６０５が生成したローカル信号６０５ｂを用いて、ベースバンド帯域から高周波帯域へ周波数アップコンバートし、帯域制限及び電力増幅された後、デュプレクサ６０２を介してアンテナ６０１から送信される。ＡＦＣにより制御された発振器６３０を元にシンセサイザ６０５が生成するローカル信号６０５ｂを用いて無線信号の搬送波周波数を決めているので、基地局装置１０の受信系は正しく復調が行える。

次に移動局装置６０が移動したことにより、第２の無線方式の通信エリア２２に在圏した場合について述べる。

第２の無線方式の通信エリアに移動局装置６０が移動した場合、アンテナ６１１から受信した受信信号はデュプレクサ６１２を介して無線受信部６１４に入力される。無線受信部６１４に入力された受信信号は、発振器６３０から出力される基準信号６３１（例えば、１０ＭＨｚ）を元にシンセサイザ６１５において、基準信号に同期させながら所定の比率で異なる周波数の信号を発振することにより生成したローカル信号６１５ａ（例えば、２ＧＨｚ）を用いて高周波帯域からベースバンド帯域へ周波数ダウンコンバートし、帯域制限及び利得制御が行われる。無線受信部６１４から出力される受信信号はベースバンド部６１７に入力され、検波、復調、誤り訂正復号のベースバンド受信処理が行われる。

第１の無線方式の送受信機６１がＡＦＣの同期処理を必要としたのと同じく、第２の無線方式の送受信機６２もＡＦＣの同期処理が同様に必要となる。

ここで、ＡＦＣにより第１の無線方式の基地局装置１０が送信する無線信号１１の搬送波周波数と、発振器６３０から出力される基準信号６３１を元にシンセサイザ６０５が生成したローカル信号６０５ａを同期させるということは、基地局設備５０に備えられたＧＰＳ受信機３０から出力される基準信号４０と発振器６３０から出力される基準信号６３１を同期させることに等しい。

一方、第１の無線方式の基地局装置１０と第２の無線方式の基地局装置２０が送信する無線信号（１１、２１）は、ＧＰＳ受信機が出力する基準信号４０に同期している。

上記条件のもと、第１の無線方式から第２の無線方式へ切替える際のＡＦＣの同期処理方法は以下のように行う。

第１の無線方式から第２の無線方式に切替える際に、第１の無線方式のＡＦＣの同期処理における制御信号６３２の最終値を、第２の無線方式のＡＦＣの同期処理における制御信号６３３の初期値としてＡＦＣの同期処理を開始する。

ここで制御信号とは、発振器６３０がプログラマブルな発振器であれば、周波数の目標値を指定する、所定のbit数（例えば16bit）のデジタル制御値、電圧で制御する発振器であれば制御電圧を意味する。なお、プログラマブルな発振器とは、デジタル制御値により周波数を自由自在に可変できるプログラマブルな発振器及び、電圧で制御する発振器ではあるがデジタル制御値を制御電圧に変換する機能を持ったDA（Digital to Analog）変換器内蔵の発振器も含む。

ここで、図４の移動局装置６０は、セレクタ６３４の出力信号６３５はベースバンド部６０７、６１７で常に入力できる構成とし、第１の無線方式における制御信号６３２の最終値がベースバンド部６１７から出力される制御信号６３３の初期値、また、第２の無線方式の制御信号６３３の最終値がベースバンド部６０７から出力される制御信号６３２の初期値として出力することが可能な構成となっている。

制御信号の最終値をベースバンド部６０７、６１７で読み取る方法としては、発振器６３０がプログラマブルな発振器であれば、セレクタ６３４の出力信号６３５が所定のbit数（例えば16bit）のデジタル制御値とり、デジタル制御値をベースバンド部内のレジスタあるいはメモリへ保持し、制御信号６３２、６３３の初期値として使用する。発振器６３０が電圧で制御する発振器であれば、セレクタ６３４の出力信号６３５が制御電圧となり、制御電圧をAD（Analog to Digital）変換器によりデジタル制御値へ変換した後、ベースバンド部内のレジスタあるいはメモリへ取り込み、制御信号６３２、６３３の初期値として使用する。

以下、説明を簡単にするため発振器６３０はプログラマブルな発振器を用い、制御信号はデジタル制御値とした場合について説明を行う。

次に図５を用いて具体的なＡＦＣの同期処理における発振器６３０の発振周波数の制御について述べる。図５において、ＡＦＣの同期引込み開始時刻をｔ０、ＡＦＣの同期引込み終了時刻をｔ１、発振器６３０の発振周波数の初期値をｆ０、発振器６３０の発振周波数の制御目標値をｆ１とする。

移動局装置６０は、同期引込み開始時刻ｔ０から第１の無線方式における同期引込み処理を開始し、第１の無線方式の基地局装置１０が送信する無線信号１１を用いて、発振器６３０の発振周波数が制御目標値ｆ１に近づくように制御しながら同期引込み処理を行う。ＡＦＣの同期引込み処理を開始する同期引込み開始時刻ｔ０から、発振器６３０の発振周波数が制御目標値ｆ１近辺に安定する同期引込み終了時刻ｔ１までが同期引込み時間（ｔ１−ｔ０）となる。一般に同期引込み時間は数usから数ms程度の時間を所要する。

同期引込み処理を終えた同期引込み終了時刻ｔ１以降は、同期引込み処理から同期追従処理へ移行し、発振器６３０の発振周波数が制御目標値ｆ１から大きく外れることなく、発振器６３０の発振周波数が制御される。

同期引込み処理と同期追従処理の処理内容は、ループゲインや制御周期を異ならせた処理内容のものとなる。一般に同期引込み処理は制御速度と制御範囲を優先したループゲインや制御周期に設定され、同期追従処理は耐ノイズのための安定性を優先したループゲインや制御周期に設定される。

本発明は、第１の無線方式から第２の無線方式に切替える際に、第１の無線方式におけるＡＦＣの同期追従処理の制御信号６３２の最終値を、第２の無線方式のＡＦＣの同期処理における制御信号６３３の初期値としてＡＦＣの同期処理を開始し、第２の無線方式のＡＦＣの同期処理は、同期引込み処理を行うことなく同期追従処理から開始することを特徴とする無線システム装置である。

なお、無線システムによっては同期引込み処理と同期追従処理を同じループゲインや制御周期で行う方法も有り得るが、同期引込み時間が必要になることには変わりなく、同期引込み時間分を削減できる。

図６に無線方式を切替える際の制御信号に関するタイミングチャートを示す。

第１の無線方式を送受信している際は、セレクタ出力信号６３４から図６に示す制御信号６３２、すなわちD1[0],D1[1]・・・を出力してＡＦＣの同期処理を行う。第１の無線方式から第２の無線方式に切替える際に、第１の無線方式におけるＡＦＣの同期処理の制御信号６３２の最終値D1[99]を、第２の無線方式のＡＦＣの同期処理における制御信号６３３の初期値D2[0](=D1[99])とし、第２の無線方式におけるＡＦＣの同期処理を開始する。

第２の無線方式におけるＡＦＣの同期処理は、セレクタ出力信号６３４から制御信号６３３、すなわちD2[0],D2[1]・・・を出力して同期引込み処理を行うことなく同期追従処理から開始する。

なお、本発明の実施の形態を説明するうえで、第１の無線方式から第２の無線方式へ切替える際の方法について説明を行ったが、図２において移動局装置６０がさらに移動し、第２の無線方式の通信エリア２２から外れて第１の無線方式の通信エリア１２のみのエリアに移動した場合には、第２の無線方式から第１の無線方式への切替えが必要となるが、図４に示す移動局装置６０の構成にて無線方式の切替えが同様に行える。

また、本実施の形態では、基地局設備５０に２種類の無線方式の基地局装置を備え、移動局装置６０に２種類の送受信機を搭載した例について説明を行ったが、それ以上の複数の無線方式を切替える無線システム装置、例えば、４種類の無線方式の基地局装置、３種類の無線方式の送受信機を搭載した移動局装置でも構わない。

また、本実施の形態では基地局設備５０にＧＰＳ受信機３０を備え、ＧＰＳ受信機３０から出力される基準信号４０に同期した基地局装置について述べたが、屋内基地局設備のようなＧＰＳ受信機を設置できない等の理由から、基地局設備５０のＧＰＳ受信機３０を、図７に示すよう発振器３１を用いても同じ効果が得られる。

さらには、発振器３１に屋内設備の回線から供給される基準信号を使用しても構わない。

なお、本実施の形態では、移動局装置６０は２種類の送受信機を搭載した構成で説明を行ったが、ソフトウェアを書き換えることにより無線方式が切替わるソフトウェア無線機であっても良い。図８に本発明の移動局装置６０をソフトウェア無線機に置き換えた場合について説明する。

移動局装置６０は、ソフトウェア無線機６４が搭載されている。ソフトウェア無線機６４は、ソフトウェア無線の機能を持つ、アンテナ６４１、デュプレクサ６４２、無線送信部６４３、無線受信部６４４、シンセサイザ６４５、ベースバンド部６４７を備え、移動局装置として、制御部６２０、スピーカ６２１、マイク６２２、ユーザインタフェース６２３、発振器６３０、メモリ６４８を備える。

ソフトウェア無線機６４は、制御部６２０からの指示によりソフトウェアを書き換えることによりベースバンド部６４７の無線方式を切替える機能を持ち、アンテナ６４１、デュプレクサ６４２、無線送信部６４３、無線受信部６４４、シンセサイザ６４５についても、無線方式に見合った周波数に調整する機能を持つ。

なお、アンテナ６４１、デュプレクサ６４２、無線送信部６４３、無線受信部６４４、シンセサイザ６４５については、２系統用意して切替えて使用しても構わない。

移動局装置６０が移動したことにより、第１の無線方式から第２の無線方式へソフトウェア無線機６４の送受信機能を切替える必要が生じた場合、第１の無線方式の基地局が送信する無線信号１１を用いてＡＦＣの同期処理を行っていた制御信号６４９の最終値をメモリの６４８に保存した後、ソフトウェア無線機の送受信機能を第２の無線方式に切替える。第２の無線方式の送受信を開始する際にメモリ６４８に保存された制御値を読み出し、制御信号６４９の初期値として同期処理を開始することを特徴とする無線システム装置である。

なお、移動局装置６０の送受信機をソフトウェア無線機に置き換えたのみであり、基地局設備等は何ら変わりない。

本実施の形態における図４における移動局装置４０の送受信機６１と６２、及び図８におけるソフトウェア無線機６４は、それぞれＬＳＩ（Large Scale Integration）のような半導体装置であっても構わない。また、図４における移動局装置４０の送受信機６１と６２が１つの半導体装置、さらには制御部６２０をも含むかたちで１つの半導体装置であっても構わない。もちろん、図８におけるソフトウェア無線機６４と制御部６２０が１つの半導体装置であっても構わない。

本発明による基地局設備と移動局装置との関係を示した図である。基地局設備における第１及び第２の無線方式の通信エリアを示した図である。第１及び第２の無線方式を移動局装置が切替えながら移動していく様子を示した図である。本発明による移動局装置の構成を示した図である。ＡＦＣの同期処理において、発振器の発振周波数を制御する様子を示した図である。制御信号の切替えの様子を示したタイミングチャートである。図１の基地局設備におけるＧＰＳ受信機を発振器に置き換えた図である。本発明の移動局装置をソフトウェア無線機で構成した形態について示した図である。従来例を説明する図である。

符号の説明

１０…第１の基地局装置、１１…無線信号、１２…通信エリア、２０…基地局装置、２１…無線信号、２２…通信エリア、３０…ＧＰＳ受信機、３１…発振器、４０…基準信号、５０…基地局設備、６０…移動局装置、６１…送受信機、６２…送受信機、６４…ソフトウェア無線機、７０…自動車、１００…移動局装置、１０１…送受信機、１０２…送受信機、６０１…アンテナ、６０２…デュプレクサ、６０３…無線送信部、６０４…無線受信部、６０５…シンセサイザ、６０５ａ…ローカル信号、６０５ｂ…ローカル信号、６０７…ベースバンド部、６１１…アンテナ、６１２…デュプレクサ、６１３…無線送信部、６１４…無線受信部、６１５…シンセサイザ、６１５ａ…ローカル信号、６１５ｂ…ローカル信号、６１７…ベースバンド部、６２０…制御部、６２１…スピーカ、６２２…マイク、６２３…ユーザインタフェース、６３０…発振器、６３１…基準信号、６３２…制御信号、６３３…制御信号、６３４…セレクタ出力信号、６３５…セレクタ、６４１…アンテナ、６４２…デュプレクサ、６４３…無線送信部、６４４…無線受信部、６４５…シンセサイザ、６４５ａ…ローカル信号、６４５ｂ…ローカル信号、６４７…ベースバンド部、６４８…メモリ、６４９…制御信号、１００１…アンテナ、１００２…デュプレクサ、１００３…無線送信部、１００４…無線受信部、１００５…シンセサイザ、１００５ａ…ローカル信号、１００５ｂ…ローカル信号、１００６…発振器、１００７…ベースバンド部、１０１１…アンテナ、１０１２…デュプレクサ、１０１３…無線送信部、１０１４…無線受信部、１０１５…シンセサイザ、１０１５ａ…ローカル信号、１０１５ｂ…ローカル信号、１０１６…発振器、１０１７…ベースバンド部、１０２０…制御部、１０２１…スピーカ、１０２２…マイク、１０２３…ユーザインタフェース。

Claims

第１及び第２の無線方式の基地局装置を備える基地局設備と、前記第１及び第２の無線方式を切替えながら送受信できる送受信機を備える移動局装置を有する無線システムであって、
該基地局設備はＧＰＳ（Global Position System）受信機を有し、該基地局設備に備えられた前記第１及び第２の無線方式の基地局装置は、該ＧＰＳ受信機から出力される基準信号に同期した無線信号を送信する機能を有し、
該移動局装置は、在圏エリアに応じて無線方式を切替えて送受信を行ない、
前記第１の及び第２の無線方式の送受信処理に共通に用いられる発振器を有し、無線方式を切替える際に切替え元の無線方式の同期処理における前記発振器に指示する周波数の最終値を切替え先の無線方式の同期処理における前記発振器に指示する周波数の初期値として同期処理を開始することを特徴とする無線システム。
請求項１の同期処理は、基地局装置が送信する無線信号の搬送波周波数と、移動局装置における発振器が出力する基準信号を元にシンセサイザが出力するローカル信号の周波数との周波数誤差を除去するＡＦＣ（Automatic Freqeuncy Control）であることを特徴とする無線システム。
請求項１のＧＰＳ受信機から出力される基準信号が固有の発振器から出力される基準信号であることを特徴とする無線システム。
請求項１の複数の無線方式を切替えながら送受信できる送受信機を備える移動局装置は、ソフトウェアの書き換えによって送受信機能を切替えられるソフトウェア無線機であって、該移動局装置は同期処理における制御信号の最終値を保存するメモリを有し、ソフトウェアの書き換えによる無線方式の切替えの際に、切替え元の同期処理における制御信号の最終値をメモリに保存し、切替え先の無線方式の同期処理を開始する際にメモリに保存された値を制御信号の初期値として動作させることを特徴とする無線システム。
請求項１における複数の無線方式を切替えながら送受信できる送受信機が、１あるいは複数の半導体装置であることを特徴とする無線システム。
請求項４におけるソフトウェアの書き換えによって送受信機能を切替えられるソフトウェア無線機が、１あるいは複数の半導体装置であることを特徴とする無線システム。
第１及び第２の無線方式の基地局装置を備える基地局設備と通信を行う移動局装置であって、
前記第１及び第２の無線方式のそれぞれの通信可能状態に応じて前記第１及び第２の無線方式を切替えて通信を行ない、
前記第１及び第２の無線方式の送受信処理に共通に用いられる発振器と、
該発振器から出力される基準信号を用いて搬送波周波数帯域とベースバンド帯域との間の周波数変換を行なう無線送受信部とを有し、
前記発振器の周波数は、前記基地局設備から受信される基準信号を用いて生成される制御信号により制御され、前記第１の無線方式から前記第２の無線方式に切り替える際は、前記第１の無線方式による前記基準信号に基づいて生成された制御情報の最終値を前記第２の無線方式における前記発振器に対する制御情報の初期値として用いることを特徴とする移動局装置。
請求項７記載の移動局装置であって、前記発振器に対する制御は、基地局装置が送信する無線信号の搬送波周波数と、移動局装置における発振器が出力する基準信号を元にシンセサイザが出力するローカル信号の周波数との周波数誤差を除去するＡＦＣ（Automatic Freqeuncy Control）であることを特徴とする移動局装置。
請求項７記載の移動局装置であって、前記基地局設備は、ＧＰＳ受信機から出力される基準信号に基づいて前記第１及び第２の無線方式の信号送受信処理を行う基地局設備であることを特徴とする移動局装置。
請求項７記載の移動局装置であって、前記無線送受信部は、ソフトウェアの書き換えによって送受信機能を切替えられるソフトウェア無線機であり、前記制御情報の最終値を保存するメモリを有し、ソフトウェアの書き換えによる無線方式の切替えの際に、該メモリに保存された前記第１の無線方式における制御情報の最終値を、前記第２の無線方式の同期処理を開始する際にメモリに保存された値を制御情報の初期値として動作させることを特徴とする移動局装置。
請求項７または１０記載の移動局装置であって、前記無線送受信部が１あるいは複数の半導体装置であることを特徴とする移動局装置。