JP4260562B2

JP4260562B2 - Mobile communication system

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Publication number: JP4260562B2
Application number: JP2003196505A
Authority: JP
Inventors: 直樹福家; 敬三杉山; 英之篠永
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2023-07-14
Also published as: JP2005033536A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の移動端末が基地局および移動通信交換機を介して無線により通信を行う移動通信システムにおいて、基地局および移動通信交換機を介さないで行う移動端末間の直接通信を可能とした移動通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来ある移動通信網のシステム構成の一例を示す図である。図に示されているように、移動通信網は、移動通信交換機１０、基地局２１および２２、移動端末３１および３２から構成されており、移動通信交換機１０と基地局２１および２２は有線回線で接続され、基地局２１とその通信エリア内に存在する移動端末３１および基地局２２とその通信エリア内に存在する移動端末３２とは無線回線で接続されている。なお、図示しないが、基地局２１および２２の配下には複数の移動端末が存在している。
【０００３】
移動通信交換機１０には、移動端末３１および３２や有線網からの通信要求が発生した際に回線の設定や呼の制御を行う呼制御処理部１００、呼制御を行う際に移動端末３１および３２が存在する基地局の検索や通信の開始・終了などの通信に関わる情報を蓄積する加入者データベース１０１、および呼制御処理部１００によって設定された回線を張るための基地局制御部１０２が設けられている。
【０００４】
移動端末３１および３２には、基地局２１および２２との無線通信に必要な変復調や符号処理を行う送受信処理部３００、移動通信交換機１０からの呼び出しに対する応答や端末ユーザからの発信要求を処理する呼制御処理部３０１、およびユーザによるキー操作の結果の処理やディスプレイに表示するためのデータの処理を行う端末入出力部３０２が設けられている。
【０００５】
ここで、移動通信網で用いられる用語の説明を行う。移動通信網におけるデータ種別には、移動端末ユーザからのデータ、すなわち音声データやパケットデータ、および通信網内部のみで用いられる回線接続・終了に関する情報の二種類が存在する。以下の説明では、前者をトラヒック情報、後者を制御情報と呼び、各々の情報を伝送する通信チャネルをそれぞれトラヒックチャネル、制御チャネルとする。また、制御情報には、呼設定情報の他、通信相手・通信時間・端末位置などに関する情報があり、後者を通信情報と呼ぶ。
【０００６】
次に、従来の移動通信網における通信の流れを、移動端末３１を発信端末、移動通信端末３２を着信端末として説明する。移動端末３１が発信を行う場合、通信相手の電話番号等の識別符号や自端末の識別コードが、制御チャネル上で基地局２１を経由して移動通信交換機１０に送られる。この識別符号や識別コードを受信した移動通信交換機１０においては、呼制御処理部１００が加入者データベース１０１から着信端末の位置を検索し、検索結果を基地局制御部１０２へ通知する。通知を受けた基地局制御部１０２は、基地局２２を経由する着信側の移動通信端末３２までの経路を設定する。基地局２２は、自局エリア配下に存在する全移動端末に対して呼び出し情報を送信する。
【０００７】
着信側の移動端末３２では、呼制御処理部３０１が制御チャネル上の呼び出し情報を監視しており、自局宛ての呼び出し情報を検出した場合、端末入出力部３０２は着信があることをユーザに通知する。この通知に気付いたユーザが端末入出力部３０２より着信操作を行うと、端末入出力部３０２はユーザによって着信操作がなされたことを呼制御処理部３０１へ通知する。この通知に基づき、呼制御処理部３０１は送受信処理部３００を介して移動通信交換機１０に着信要求を伝える。基地局２２を介してこの着信要求を受信した移動通信交換機１０は、上述した経路とは逆の経路により、呼び出しに対する応答があったことを移動端末３１に通知すると共に、移動端末３１と移動端末３２の間にトラヒックチャネルを設定する。以後、移動端末３１および移動端末３２の間で通信が開始される。移動通信交換機１０は、通信中および通信の前後に関わらず、移動端末３１および移動端末３２の位置を管理しており、それぞれの移動端末が属する基地局が変更になった際には、基地局制御部１０２は通信経路を変更し、加入者データベース１０１では所属基地局情報などが更新される。
【０００８】
図１０は図９と同様の従来の移動通信網のシステム構成を示している。図において、４１〜４５は移動端末である。上述したように、従来の移動通信網では、移動端末は基地局のみと通信を行う形態であるため、例えば図１０の移動端末４１と移動端末４２のように端末同士が同じ基地局配下にあり、且つ互いの距離が近い場合であっても、移動通信交換機１０を介して通信をする必要があった。
【０００９】
これに対し、移動端末同士の距離が近い場合には、基地局を介さず直接通信する方式が知られている。（例えば特許文献１参照）この方式は、移動端末同士が同一無線エリア内に存在する場合に、直接接続要求を移動通信交換機に対して送出し、この移動通信交換機が直接通信用回線を割り当てたうえで移動端末同士が通信するものである。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−３８２６５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の直接通信方式においては、移動端末同士の距離が近い場合であっても、例えば図１０の移動端末４４や移動端末４５のように基地局エリア外に存在する場合、移動端末４２と移動端末４３のように基地局エリアが異なる場合、移動端末４２と移動端末４４のように片方が基地局エリア外の場合には通信を行うことができなかった。このように従来の技術では、移動端末同士が近くに位置する場合であっても移動通信交換機と制御情報の送受信を行い、トラヒックチャネルの割当を受けた後、通信を行うという手順を経る必要があった。また、移動端末が移動通信交換機と行う制御情報のやり取りの手順は複雑であると共に、呼設定のためだけの制御情報を基地局経由で移動通信交換機と行う必要があり、移動端末の消費電力や無線帯域を有効利用できていないという問題があった。
【００１２】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、通信を行う移動端末が同じ基地局エリア内または隣接する基地局エリア内に存在する場合、共に基地局エリア外に存在する場合、片方が基地局エリア外の場合などのいずれの形態についても、移動端末が基地局を経由せずに通信することができる移動通信システムを提供することを第１の目的とする。また、移動端末の消費電力を低減し、無線帯域を有効利用することができる移動通信システムを提供することを第２の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、無線通信によりデータを送受信する複数の移動端末と、該複数の移動端末と無線通信を行う複数の基地局と、前記複数の基地局に接続され、前記複数の移動端末および前記複数の基地局間の通信を制御する移動通信交換機とを具備する移動通信システムにおいて、前記移動通信交換機は、発信側の移動端末から前記基地局を介して発信情報を受信した場合に、着信側の移動端末の位置を判定する判定手段と、前記判定手段によって前記発信側および前記着信側の移動端末が同一または隣接の基地局エリア内に存在すると判定された場合に、前記着信側の移動端末に関する情報を前記発信側の移動端末へ送信する送信手段とを具備し、前記発信側の移動端末は、前記基地局を介して前記着信側の移動端末に関する情報を受信し、前記着信側の移動端末との間で通信を行うチャネルを決定する第１のチャネル決定手段と、前記第１のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルを介して前記着信側の移動通信端末と直接通信を行う通信手段とを具備することを特徴とする移動通信システムである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項1に記載の移動通信システムにおいて、前記着信側の移動端末が前記複数の基地局の通信範囲のいずれにも属さない場合に、前記第１のチャネル決定手段は、前記着信側の移動端末との間で通信を行うチャネルを決定することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の移動通信システムにおいて、前記発信側の移動端末はさらに、前記第１のチャネル決定手段による前記チャネルの決定以降、前記着信側の移動端末からの確認応答を検出する検出手段と、前記検出手段による前記確認応答の検出が失敗した場合に、前記基地局を介した通常の通信に切り替える切替手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、無線通信によりデータを送受信する複数の移動端末と、該複数の移動端末と無線通信を行う複数の基地局と、前記複数の基地局に接続され、前記複数の移動端末および前記複数の基地局間の通信を制御する移動通信交換機とを具備する移動通信システムにおいて、発信側の移動端末は、該発信側の移動通信端末の位置が前記複数の基地局の通信範囲内であるかどうか判定する判定手段と、前記判定手段によって、前記位置が前記複数の基地局の通信範囲のいずれにも属さないと判定された場合に、着信側の移動端末との間で通信を行うチャネルを決定する第１のチャネル決定手段と、前記第１のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルを介して前記着信側の移動通信端末と直接通信を行う通信手段とを具備することを特徴とする移動通信システムである。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の移動通信システムにおいて、前記発信側または前記着信側の移動端末はさらに、前記直接通信に関する制御情報を前記基地局を介して前記移動通信交換機へ送信する第２の送信手段を具備し、前記移動通信交換機はさらに、前記複数の移動端末に関する情報を記憶する加入者データベースと、受信した前記制御情報に基づいて前記加入者データベースを更新する更新手段とを具備する
ことを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の移動通信システムにおいて、前記発信側または前記着信側の移動端末はさらに、受信信号のレベルを検出する検出手段を具備し、前記第２の送信手段は、前記検出手段によって検出された前記基地局からの受信信号のレベルが予め設定されたしきい値以上の場合に、前記制御情報を送信することを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項４に記載の移動通信システムにおいて、前記発信側または着信側の移動端末はさらに、前記基地局から受信する情報の受信レベルを検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記基地局からの受信信号のレベルが予め設定されたしきい値以上の場合に、前記直接通信に関する制御情報を前記基地局を介して前記移動通信交換機へ送信する送信手段とを具備し、前記移動通信交換機はさらに、前記複数の移動通信端末に関する情報を記憶する加入者データベースと、受信した前記制御情報に基づいて前記加入者データベースを更新する更新手段とを具備することを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項４に記載の移動通信システムにおいて、情報の中継を行う中継用移動端末を具備し、前記発信側または着信側の移動端末はさらに、前記直接通信に関する制御情報および経路情報を送信する第１の送信手段を具備し、前記中継用移動端末は、前記制御情報を受信して記憶する記憶手段と、他の移動端末または基地局から送信される情報の受信レベルを検出する検出手段と、他の移動端末から前記経路情報を受信し、前記検出手段によって検出された受信レベルに応じて該経路情報を更新する更新手段と、前記検出手段によって検出された受信レベルまたは前記経路情報に応じて、接続先の移動端末または基地局を決定する接続先決定手段と、前記記憶手段から前記制御情報を読み出し、該制御情報を前記接続先決定手段によって決定された接続先へ送信し、前記経路情報を他の移動端末へ送信する第２の送信手段とを具備し、前記移動通信交換機はさらに、前記複数の移動端末に関する情報を記憶する加入者データベースと、前記中継用移動端末および前記基地局を介して受信した前記制御情報に基づいて前記加入者データベースを更新する更新手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の移動通信システムにおいて、前記中継用移動端末はさらに、前記着信側の移動端末または他の中継用移動端末との間で通信を行うチャネルを決定する第２のチャネル決定手段と、前記発信側の移動端末から前記第１のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルに送信される情報を受信し、前記第２のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルへ送信する第３の送信手段とを具備することを特徴とする。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項８または請求項９に記載の移動通信システムにおいて、前記第３の送信手段は、前記接続先決定手段によって決定された接続先からの受信信号のレベルが予め設定されたしきい値以上の場合に、前記記憶手段から前記制御情報を読み出し、該制御情報に付加される前記経路情報を更新し、前記接続先決定手段によって決定された接続先へ前記制御情報を送信することを特徴とする。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜請求項１０のいずれかの項に記載の移動通信システムにおいて、前記第２の送信手段は、前記第1のチャネル決定手段または前記第２のチャネル決定手段によって決定された前記チャネルを通知するための通知情報を前記基地局を介して前記移動通信交換機へ送信することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の一実施の形態について説明する。図１は、この発明の実施の形態による移動通信システムの構成を示すブロック図である。図において、１０は移動通信交換機、２１は基地局、５１および５２は移動端末である。移動端末５１および移動端末５２は共に基地局２１の通信エリア内にある。
【００２５】
図２は本発明の実施の形態による移動通信交換機１０の構成を示すブロック図である。図において、１００は呼制御処理部であり、移動端末５１〜５２や有線網からの通信要求が発生した際に回線の設定や呼の制御を行う。１０１は加入者データベースであり、呼制御を行う際に端末の存在する基地局の検索や通信の開始・終了などの通信に関わる情報を蓄積する。１０２は基地局制御部であり、呼制御処理部１００によって設定された回線を張る。１０３は端末位置判定部であり、着信側の移動端末が発信側の移動端末と同一あるいは隣接の通信エリアに存在するかどうかを判定する。１０４は位置情報提供部であり、端末位置判定部１０３による判定の結果、二つの移動端末が同一あるいは隣接の通信エリアに存在する場合に、直接通信が可能であることを発信端末に通知するための直接通信可能情報を生成する。
【００２６】
図３は本発明の実施形態による移動端末５１の構成を示すブロック図である。図において、３００は送受信処理部であり、基地局との無線通信に必要な変復調や符号処理を行う。３０１は呼制御処理部であり、移動通信交換機からの呼び出しに対する応答や端末ユーザからの発信要求を処理する。３０２は端末入出力部であり、ユーザによるキー操作の結果の処理やディスプレイに表示するデータの処理を行う。３０３は直接接続制御部であり、通信相手の移動端末５２が同一の基地局２１の配下にあることを移動通信交換機１０から通知された際に直接接続を行う。
【００２７】
３０４はトラヒックチャネル決定部であり、直接接続のために必要なトラヒックチャネルを自律的に決定する。３０５はトラヒックチャネル通知部であり、トラヒックチャネル決定部３０４によって決定されたトラヒックチャネルを移動通信交換機１０に通知するための情報を生成する。３０６は制御情報通知部であり、通信の開始・終了などの通信に関わる情報を移動通信交換機１０に通知するための制御情報を生成する。３０７は制御情報一時保持部であり、基地局と通信できない場合に、制御情報通知部３０６が生成する制御情報を一時的に保持する。３０８は受信レベル判定部であり、受信信号のレベル（あるいは受信信号レベル対雑音信号レベル比）を測定し、このレベルが予め設定されたレベル以上であるかどうか判定する。本実施形態における移動端末は全て上述した通りの構成となっている。
【００２８】
次に、上述した構成の移動端末５１、移動端末５２および移動通信交換機１０の動作を、図４のシーケンス図を用いて説明する。移動端末５１は基地局２１から常に送信されるパイロット信号を受信することにより、基地局２１の配下に存在することを認識している。移動端末５１側のユーザが発信操作を行うと、端末入出力部３０２はそれを検出して呼制御処理部３０１へ通知する。通知を受けた呼制御処理部３０１は、通信相手の電話番号等の識別符号や自端末の識別コードを処理して発信に関する発信情報を生成し、送受信処理部３００へ出力する。送受信処理部３００は、この発信情報に対して変調処理などを行い、処理された情報を制御チャネルを介して基地局２１へ送信する。
【００２９】
基地局２１からこの情報を受信した移動通信交換機１０の呼制御処理部１００は、加入者データベース１０１から着信側の移動端末５２の位置を検索し、検索した位置を移動端末５１の位置と共に端末位置判定部１０３へ出力する。これを受けた端末位置判定部１０３は、移動端末５１および移動端末５２が同一あるいは隣接の通信エリアに存在するかどうかを判定する。端末位置判定部１０３は、二つの移動端末が同一の基地局２１の通信エリア内にあると判定し、直接通信可能情報を生成して呼制御処理部１００へ出力する。これを受けた呼制御処理部１００はこの直接通信可能情報に対して処理を行い、基地局制御部１０２を介して発信側の移動端末５１へ送信する。この直接通信可能情報により、移動端末５１は移動端末５２と直接通信を行うことが可能であることを通知される。なお、端末位置判定部１０３によって二つの移動端末が同一あるいは隣接通信エリアに存在しないと判定された場合は、発信側の移動端末５１に対する直接通信可能情報の送信は行われず、以後は従来の方法による通信が行われる。
【００３０】
発信側の移動端末５１においては、呼制御処理部３０１によって受信される情報を直接接続制御部３０３が監視し、移動通信交換機１０からの直接通信可能情報が受信されたかどうか判断する。直接通信可能情報が受信された場合、直接接続制御部３０３は呼制御処理部３０１へ通知を行い、通知を受けた呼制御処理部３０１は移動通信交換機１０との通信に使用していた制御チャネルを開放する。以後、移動端末５１は移動通信交換機１０との制御チャネルを介した情報のやり取りを行わない。
【００３１】
続いて、発信側の移動端末５１はパイロットチャネル上でパイロット信号を送出する。また、ページングチャネル上で、通信相手の電話番号等の識別符号、トラヒックチャネルの選定に必要なロングコードマスク等の情報と共に、直接通信を表す識別符号を送出する。一方、着信側の移動端末５２においては、呼制御処理部３０１が常時パイロットをサーチしており、移動端末５１および移動端末５２は近隣に存在するので、移動端末５２が移動端末５１からのパイロットを必ず受信することが期待できる。また、移動端末５２の呼制御処理部３０１は、ページングチャネル上の情報を検出し、直接通信を示す識別情報がある情報を優先的に選択し、更にその情報に自局の電話番号等の識別符号が存在すれば、アクセスチャネルを用いたアクセス手順を開始する。アクセス手順では着信応答や自局の識別符号がアクセスプローブとして移動端末５１へ送信される。このアクセス手順においては、従来の手法のように、応答があるまで段々と出力を上げながらアクセスプローブを送信する。このとき、両端末の距離が近いことから、送信出力は必要最小限となる。
【００３２】
発信側の移動端末５１は、移動端末５２からのアクセスプローブを受信すると着信処理を開始する。着信処理の過程ではトラヒックチャネル決定部３０４が、移動端末５１の識別符号（ＥＳＮ）を元にロングコードマスクを生成し、このロングコードマスクに基づいてトラヒックチャネルを自律的に決定する。この識別符号も同様に、ページングチャネル、アクセスチャネルを用いて相手側の移動端末５２に通知されている。符号分割多重方式を用いる移動通信網では、同じ周波数が用いられており、各移動通信端末は異なる拡散符号を用いることにより、他の端末に影響を与えることなく通信を行うことができる。
【００３３】
トラヒックチャネルが決定されると、移動端末間の直接通信が開始される。このとき、移動端末５１および移動端末５２の制御情報通知部３０６は、通信開始に関する制御情報（通信開始時間、通信相手端末など）を、基地局２１を経由して移動通信交換機１０に通知する。通知を受けた移動通信交換機１０においては、通信に関する制御情報に基づいて加入者データベース１０１が更新される。また、直接通信が終了すると、同様に移動通信交換機１０に対して、通信終了に関する制御情報（通話終了時間など）が通知され、この制御情報に基づいて加入者データベース１０１が更新される。
【００３４】
なお、本手順においては、移動通信交換機１０に対して直接通信の終了時のみに制御情報が通知されてもよい。また、直接通信を要求する移動端末が複数存在することも考えられるため、着信側の移動端末５２においてパイロット信号の受信レベルが高いチャネルが優先的に選択される手順も望ましい。
【００３５】
更に、決定されたトラヒックチャネルが、予め直接通信開始時に移動通信交換機１０に通知されることも望ましい。これにより、他の移動端末が同一トラヒックチャネルを用いることを防ぐことが可能となる。更に、上述した通信に関する情報の通知を、基地局２１からの受信レベルが事前に設定した値以上である場合に実施する方法も望ましい。特に、通信に関する情報を通信終了時のみに通知する手順において、通信に関する情報を即時に通知する必要がない場合は、移動端末５１および５２が基地局２１に近くなった場合にのみ送信することにより、移動端末５１および５２の消費電力を抑えることができる。
【００３６】
なお、上述した直接接続手順を試みて着信側の移動端末５２からの応答が無い場合、移動端末５１の直接接続制御部３０３は、呼制御処理部３０１に対して移動通信交換機１０を介した接続を指示し、以後、従来の移動通信網における通信と同様の手順を用いた通信が行われる。
【００３７】
次に、直接通信を行う二つの移動端末の両方が基地局エリア外に存在する場合について説明する。図５は、このような移動通信システムの構成を示すブロック図である。図に示されているように、直接通信を行う移動端末５１および５２のいずれもが基地局エリア外に存在する。移動通信交換機１０、移動端末５１および５２の構成は図２および図３に示した通りである。
【００３８】
次に、この移動通信システムにおける移動端末５１、移動端末５２および移動通信交換機１０の動作を、図６のシーケンス図を用いて説明する。基本的な動作は発信側および着信側の移動端末が同一の基地局の通信エリア内に存在する場合と同様である。しかし、ここでは、移動端末５１および５２は基地局２１と通信できないため、発信側の移動端末５１は移動端末５２への直接接続を試みる。まず発信側の移動端末５１はパイロットチャネル上でパイロット信号を送出する。また、ページングチャネル上で、通信相手の電話番号等の識別符号、トラヒックチャネルの選定に必要なロングコードマスク等の情報と共に、直接通信を表す識別符号を送出する。
【００３９】
着信側の移動端末５２においては、呼制御処理部３０１が常時パイロットをサーチしている。また、移動端末５２の呼制御処理部３０１は、ページングチャネル上の情報を検出し、直接通信を示す識別情報がある情報を優先的に選択し、更に自局の電話番号等の識別符号が存在すれば、アクセスチャネルを用いたアクセス手順を開始する。アクセス手順では着信応答や自局の識別符号がアクセスプローブとして移動端末５１へ送信される。このアクセス手順においては、従来の手法のように、応答があるまで段々と出力を上げながらアクセスプローブを送信する。このとき、両端末の距離が近いことから、送信出力は必要最小限となる。
【００４０】
発信側の移動端末５１は、移動端末５２からのアクセスプローブを受信すると着信処理を開始する。着信処理の過程ではトラヒックチャネル決定部３０４が、移動端末５１の識別符号（ＥＳＮ）を元にロングコードマスクを生成し、このロングコードマスクに基づいてトラヒックチャネルを自律的に決定する。この識別符号も同様に、ページングチャネル、アクセスチャネルを用いて相手側の移動端末５２に通知されている。符号分割多重方式を用いる移動通信網では、同じ周波数が用いられており、各移動通信端末は異なる拡散符号を用いることにより、他の端末に影響を与えることなく通信を行うことができる。
【００４１】
トラヒックチャネルが決定されると、端末間の直接通信が開始される。このとき、移動端末５１および移動端末５２は基地局２１と通信できないため、各端末の制御情報通知部３０６は、通信に関する制御情報（通信開始時間、通信終了時間、通信相手端末など）を、各端末の制御情報一時保持部３０７で一時的に記憶しておく。端末の移動に伴い、基地局２１あるいは他の基地局と通信できる状態となると、移動端末５１および移動端末５２の制御情報通知部３０６は、制御情報一時保持部３０７中の制御情報を、基地局２１（または他の基地局）を経由して移動通信交換機１０に通知する。通知を受けた移動通信交換機１０においては、この制御情報に基づいて加入者データベース１０１が更新される。
【００４２】
なお、直接通信を要求する移動端末が複数存在することも考えられるため、着信側の移動端末５２が、パイロット信号の受信レベルが高いチャネルを優先的に選択する手順も望ましい。また、制御情報の通知に関して、基地局２１からの受信レベルが事前に設定した値以上である場合に、制御情報の通知を実施する方法も望ましい。特に、移動端末５１および５２は元々基地局２１と通信できない状態であったため、通信に関する情報を即時に基地局２１へ通知することはできない。よって、移動端末５１および５２が基地局２１あるいは他の基地局に近くなった場合にのみ、制御情報を送信することにより、消費電力を抑えることができる。
【００４３】
上では発信側および着信側の移動端末が共に基地局の通信エリア外である場合を説明したが、移動端末が別の移動端末のトラヒック情報・制御情報を中継するマルチホップ形態であり、この中継端末経由で基地局と通信を行う場合も考えられる。図７は移動端末５１〜５４がマルチホップ形態で基地局２１と通信を行う場合の移動通信システムの構成を示すブロック図である。図７（ａ）は、直接通信を行う移動端末５３および移動端末５４間はトラヒック情報のみを伝送し、通信に関する制御情報は各移動端末毎に異なる経路で伝送する一例である。
【００４４】
ここで、移動端末５４が制御情報を基地局２１へ送信する場合について説明する。移動端末５４は周囲の移動端末から定期的に信号を受信し、その受信レベルが受信レベル判定部３０８によって監視されることにより、周囲に存在する移動端末を認識しており、受信レベルの最も高い信号の送信元の移動端末が最も近いと認識する。また、各移動端末は基地局２１までの経路に関する経路情報を定期的に交換し、この経路情報中の自端末の情報（他の移動端末までの距離など）を更新しており、この経路情報を参照することにより、基地局２１までの経路がわかっている。
【００４５】
ここで、移動端末５４が移動端末５２を最も近いと認識したとする。移動端末５４は制御情報を送信するときに、送信元（移動端末５４）および送信先（基地局２１）を示す経路情報を制御情報に付加し、制御情報を移動端末５２へ送信する。制御情報を受信した移動端末５２は、この制御情報中の経路情報に自分自身に関する情報を追加する。移動端末５２は経路情報中にない移動端末の中で最も近い移動端末５１へ制御情報を送信する。移動端末５１は基地局２１の通信エリア内であるため、基地局２１へ情報を送信することができ、経路情報中の送信先が示す基地局２１へ制御情報を転送する。
【００４６】
図７（ｂ）は、直接通信を行う移動端末５３および移動端末５５が、移動端末５４を介したマルチホップ経路を用いてトラヒック情報を伝送し、制御情報は各移動端末毎に異なる経路で伝送する一例である。移動端末５４は前述した動作と同様にして、移動端末５５との間のトラヒックチャネルを決定し、移動端末５３から送信される情報を移動端末５５へ転送する。ここで、トラヒック情報はできるだけ高速に伝送することが望ましく、高速通信のためには一定以上の受信信号レベル対雑音信号レベル比が必要である。したがって、一定以上の受信信号レベル対雑音信号レベル比を確保するために、トラヒックチャネルの経路は適宜切り替えられることが望ましい。
【００４７】
一方、制御チャネルで伝送される制御情報や経路情報などの情報量は小さく、伝送速度は低速で十分である。トラヒックチャネルの経路変更は制御チャネルを介して受信する情報に基づいて行われるため、制御チャネルの経路変更が頻繁に行われると、トラヒックチャネルの経路変更に時間がかかり、トラヒック情報の伝送速度が低下する恐れがある。したがって、制御チャネルの経路に関してはできるだけ切替回数の少ない最短経路であることが望ましい。以上の点から、移動端末５５は制御情報に関しては最短経路となるよう、移動端末５２へ制御情報を送信する。
【００４８】
図７（ｃ）は、直接通信を行う移動端末間でトラヒック情報と制御情報を送受信し、その他の区間では両移動端末の制御情報を同一経路で伝送する一例である。いずれの場合においても、直接通信の開始時および終了時、もしくは終了時にのみ、制御情報をマルチホップ経由で移動通信交換機に伝送する形態が考えられる。更に、直接通信を行う移動端末からの制御情報を中継する移動端末は、一時的に制御情報を保持し、基地局や隣接の中継端末から定期的に送信される信号の受信レベルが一定以上になった場合（距離が近くなった場合）に制御情報を転送することも望ましい。
【００４９】
次に、直接通信を行う移動端末の片方が基地局エリア内に存在し、他方が基地局エリア外に存在する場合について説明する。図８はこのような場合の移動通信システムの構成を示すブロック図である。移動端末５２が発信側の場合は、前述した発信側および着信側の移動端末が共に基地局エリア外である場合と同様である。また、移動端末５１が発信側の場合は、基地局２１を経由した通信を試みるが、着信側の移動端末５２が基地局２１のエリア外のため接続に失敗する。その後は、上記で述べた、両端末とも通信エリア外に存在する形態と同様の手順で通信を行う。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、移動端末がトラフィックチャネルを自律的に決定し、他の移動端末と直接通信を行うようにしたので、通信を行う移動端末が同じ基地局エリア内または隣接する基地局エリア内に存在する場合、共に基地局エリア外に存在する場合、片方が基地局エリア外の場合のいずれの場合においても、基地局を経由せずに通信することができるという効果が得られる。特に、移動端末が基地局エリア外に存在する場合には、移動端末の使用が可能な通信エリアを拡大することができる。さらに、直接通信で応答が無い場合に、着信側の移動端末が基地局エリア内に存在する場合は、基地局を介した接続に切り替えることにより通信を確保できる。
【００５１】
また、直接通信を行う移動端末が、基地局との制御チャネルを開放し、直接通信の開始時と終了時、あるいは終了時のみに通信に関する制御情報の通知を移動通信交換機に対して行うことにより、制御情報の量を削減することができ、消費電力の低減や容量（基地局当たりのユーザの収容数）の増加を図ることができる。自律的に決定したトラヒックチャネルを、直接通信開始時に移動通信交換機に通知することにより、他の移動端末が同一チャネルを使用するのを防ぐことができ、通信品質の向上を図ることもできる。
【００５２】
また、移動端末が基地局の通信エリア外に存在する場合、直接通信を行う端末の通信に関する情報の通知をマルチホップ経由で行うことにより、移動通信交換機は移動端末の位置や課金情報を把握することができる。さらに、各移動端末から基地局への経路を、トラヒック情報・制御情報ごとにマルチホップ経由で柔軟に設定することにより、移動通信交換機は移動端末の位置や課金情報を把握することができる。さらに、直接通信を行う移動端末以外の移動端末が、直接通信を行う移動端末から受信した制御情報を一時的に保持し、基地局あるいは隣接する次の中継端末からの受信レベルが一定以上になった場合にのみ順次制御情報を転送することにより、他の移動端末の消費電力を最小限に抑えることができる。
【００５３】
また、基地局エリア外で直接通信を行った移動端末が通信に関する制御情報を一時的に保持し、基地局エリア内に入った際に制御情報を基地局に送信することにより、移動通信交換機は移動端末の位置や課金情報を把握することができる。特に、通信に関する制御情報の通知を、基地局あるいは隣接の移動端末からの受信レベルが事前に設定したレベルを上回る場合に行うことにより、端末の送信電力を小さくすることができ、消費電力や他の移動端末へ与える干渉を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態による移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】同実施の形態による移動通信交換機の構成を示すブロック図である。
【図３】同実施の形態による移動端末の構成を示すブロック図である。
【図４】同実施の形態において発信側および着信側の移動端末が同一または隣接の基地局エリア内に存在する場合の通信手順を示すシーケンス図である。
【図５】同実施の形態において発信側および着信側の移動端末が共に基地局エリア外に存在する場合の移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図６】同実施の形態において発信側および着信側の移動端末が共に基地局エリア外に存在する場合の通信手順を示すシーケンス図である。
【図７】同実施の形態において制御情報がマルチホップ経由で基地局へ送信される移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図８】同実施の形態において発信側または着信側の移動端末が基地局エリア外に存在する場合の移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】従来の移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の移動通信システムの課題を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１０・・・移動通信交換機
２１、２２・・・基地局
３１、３２、４１、４２、４３、４４、４５、５１、５２、５３、５４、５５・・・移動端末
１００・・・呼制御処理部
１０１・・・加入者データベース
１０２・・・基地局制御部
１０３・・・端末位置判定部
１０４・・・位置情報提供部
３００・・・送受信処理部
３０１・・・呼制御処理部
３０２・・・端末入出力部
３０３・・・直接接続制御部
３０４・・・トラヒックチャネル決定部
３０５・・・トラヒックチャネル通知部
３０６・・・制御情報通知部
３０７・・・制御情報一時保持部
３０８・・・受信レベル判定部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a mobile communication system in which a plurality of mobile terminals communicate wirelessly via a base station and a mobile communication switch, and enables mobile communication that enables direct communication between the mobile terminals without using the base station and the mobile communication switch The present invention relates to a communication system.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 is a diagram showing an example of a system configuration of a conventional mobile communication network. As shown in the figure, the mobile communication network includes a mobile communication switch 10, base stations 21 and 22, and mobile terminals 31 and 32. The mobile communication switch 10 and the base stations 21 and 22 are wired lines. The base station 21 is connected to the mobile terminal 31 existing in the communication area, and the base station 22 is connected to the mobile terminal 32 existing in the communication area via a wireless line. Although not shown, there are a plurality of mobile terminals under the base stations 21 and 22.
[0003]
The mobile communication switch 10 includes a call control processing unit 100 for setting a line and controlling a call when a communication request from the mobile terminals 31 and 32 or a wired network is generated, and the mobile terminals 31 and 32 for performing call control. There are provided a subscriber database 101 for storing information relating to communication such as search for a base station where communication exists and communication start / end, and a base station control unit 102 for establishing a line set by the call control processing unit 100. ing.
[0004]
The mobile terminals 31 and 32 process a transmission / reception processing unit 300 that performs modulation / demodulation and code processing necessary for wireless communication with the base stations 21 and 22, a response to a call from the mobile communication switch 10, and a transmission request from a terminal user. A call control processing unit 301 and a terminal input / output unit 302 for processing a result of a key operation by a user and processing data to be displayed on a display are provided.
[0005]
Here, terms used in the mobile communication network will be described. There are two types of data in the mobile communication network: data from mobile terminal users, that is, voice data and packet data, and information relating to line connection / termination used only inside the communication network. In the following description, the former is referred to as traffic information and the latter is referred to as control information, and the communication channels for transmitting the information are referred to as a traffic channel and a control channel, respectively. In addition to the call setting information, the control information includes information related to the communication partner, communication time, terminal location, etc., and the latter is referred to as communication information.
[0006]
Next, the flow of communication in a conventional mobile communication network will be described with the mobile terminal 31 as a calling terminal and the mobile communication terminal 32 as a receiving terminal. When the mobile terminal 31 makes a call, an identification code such as a telephone number of the communication partner or an identification code of the own terminal is sent to the mobile communication switch 10 via the base station 21 on the control channel. In the mobile communication switching system 10 that has received this identification code or identification code, the call control processing unit 100 searches the subscriber database 101 for the location of the receiving terminal, and notifies the base station control unit 102 of the search result. Receiving the notification, the base station control unit 102 sets a route to the incoming mobile communication terminal 32 via the base station 22. The base station 22 transmits call information to all mobile terminals existing under its own area.
[0007]
In the mobile terminal 32 on the receiving side, the call control processing unit 301 monitors the call information on the control channel, and when the call information addressed to the own station is detected, the terminal input / output unit 302 informs the user that there is an incoming call. Notice. When the user who notices this notification performs an incoming operation from the terminal input / output unit 302, the terminal input / output unit 302 notifies the call control processing unit 301 that the incoming operation has been performed by the user. Based on this notification, the call control processing unit 301 transmits an incoming call request to the mobile communication switch 10 via the transmission / reception processing unit 300. The mobile communication switching system 10 that has received this incoming call request via the base station 22 notifies the mobile terminal 31 that there has been a response to the call through a route opposite to the above-described route, and the mobile terminal 31 and the mobile terminal. A traffic channel is set between 32. Thereafter, communication is started between the mobile terminal 31 and the mobile terminal 32. The mobile communication switch 10 manages the positions of the mobile terminal 31 and the mobile terminal 32 regardless of whether the mobile terminal 31 is in communication or before and after the communication. When the base station to which each mobile terminal belongs is changed, the base station The control unit 102 changes the communication path, and the affiliated base station information and the like are updated in the subscriber database 101.
[0008]
FIG. 10 shows a system configuration of a conventional mobile communication network similar to FIG. In the figure, reference numerals 41 to 45 denote mobile terminals. As described above, in the conventional mobile communication network, since the mobile terminal communicates with only the base station, the terminals are under the same base station, such as the mobile terminal 41 and the mobile terminal 42 in FIG. Even when the distances are close to each other, it is necessary to communicate via the mobile communication switching system 10.
[0009]
On the other hand, when the distance between mobile terminals is short, a method of directly communicating without going through a base station is known. (For example, see Patent Document 1) In this method, when mobile terminals exist in the same wireless area, a direct connection request is sent to the mobile communication switch, and the mobile communication switch assigns a direct communication line. In addition, mobile terminals communicate with each other.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-6-38265
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this conventional direct communication system, even if the distance between the mobile terminals is short, for example, when the mobile terminal 42 is outside the base station area, such as the mobile terminal 44 or the mobile terminal 45 in FIG. When the base station areas are different as in the mobile terminal 43, communication cannot be performed when one of the mobile terminals 42 and 44 is outside the base station area. As described above, in the conventional technology, even when mobile terminals are located close to each other, it is necessary to perform a procedure of performing communication after transmitting / receiving control information to / from a mobile communication exchange, receiving a traffic channel assignment, and the like. there were. In addition, the procedure of exchanging control information performed by the mobile terminal with the mobile communication switch is complicated, and control information only for call setting needs to be performed with the mobile communication switch via the base station. There was a problem that the wireless band could not be used effectively.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and when a mobile terminal that performs communication exists in the same base station area or an adjacent base station area, both exist outside the base station area. The first object of the present invention is to provide a mobile communication system in which a mobile terminal can communicate without going through a base station in any form such as when one is outside the base station area. It is a second object of the present invention to provide a mobile communication system that can reduce power consumption of a mobile terminal and effectively use a radio band.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 includes a plurality of mobile terminals that transmit and receive data by wireless communication, and a plurality of wireless terminals that perform wireless communication with the plurality of mobile terminals. In a mobile communication system comprising a base station and a mobile communication switch connected to the plurality of base stations and controlling communication between the plurality of mobile terminals and the plurality of base stations, the mobile communication switch is a calling side Determining means for determining the position of the incoming mobile terminal when the outgoing information is received from the mobile terminal via the base station, and the outgoing and incoming mobile terminals are the same or adjacent by the determining means And transmitting means for transmitting information related to the incoming mobile terminal to the outgoing mobile terminal when it is determined that the mobile terminal of the outgoing call is present in the base station area, First channel determining means for receiving information on the called mobile terminal via the base station and determining a channel for communication with the called mobile terminal; and the first channel determining means A communication system comprising: a communication unit that directly communicates with the mobile communication terminal on the receiving side via the channel determined by step (1).
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the mobile communication system according to the first aspect, the first channel determination is performed when the incoming-side mobile terminal does not belong to any of the communication ranges of the plurality of base stations. The means determines a channel for performing communication with the mobile terminal on the receiving side.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the mobile communication system according to the first aspect, the calling-side mobile terminal further receives a call from the called-side mobile terminal after the channel is determined by the first channel determining means. Detecting means for detecting the confirmation response, and switching means for switching to normal communication via the base station when the detection means fails to detect the confirmation response.
[0016]
The invention according to claim 4 is connected to the plurality of mobile terminals that transmit and receive data by wireless communication, the plurality of base stations that perform wireless communication with the plurality of mobile terminals, and the plurality of base stations, In a mobile communication system comprising a mobile terminal and a mobile communication exchange that controls communication between the plurality of base stations, the mobile terminal on the transmission side is configured such that the position of the mobile communication terminal on the transmission side is the communication of the plurality of base stations. A determination unit that determines whether or not the range is within a range, and the determination unit determines that the position does not belong to any of the communication ranges of the plurality of base stations. First channel determination means for determining a channel for communication, and communication means for performing direct communication with the incoming-side mobile communication terminal via the channel determined by the first channel determination means. A mobile communication system, characterized by.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the mobile communication system according to the first or second aspect, the caller side or the callee side mobile terminal further sends control information related to the direct communication via the base station. A second transmission means for transmitting to the mobile communication switch, wherein the mobile communication switch further stores a subscriber database storing information on the plurality of mobile terminals, and the subscriber database based on the received control information; Updating means for updating
It is characterized by that.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, in the mobile communication system according to the fifth aspect, the mobile terminal on the originating side or the terminating side further comprises detection means for detecting a level of a received signal, The transmission means transmits the control information when the level of the received signal from the base station detected by the detection means is equal to or higher than a preset threshold value.
[0019]
The invention according to claim 7 is the mobile communication system according to claim 4, wherein the mobile terminal on the transmission side or the reception side further includes detection means for detecting a reception level of information received from the base station, Transmitting means for transmitting control information related to the direct communication to the mobile communication switch via the base station when the level of the received signal from the base station detected by the detecting means is equal to or higher than a preset threshold value The mobile communication switching system further includes a subscriber database that stores information on the plurality of mobile communication terminals, and an update unit that updates the subscriber database based on the received control information. It is characterized by.
[0020]
The invention according to claim 8 is the mobile communication system according to claim 4, further comprising a relay mobile terminal for relaying information, wherein the mobile terminal on the caller side or the callee side further controls the direct communication. First relay means for transmitting information and route information, wherein the relay mobile terminal receives and stores the control information, and receives information transmitted from another mobile terminal or a base station Detecting means for detecting a level, updating means for receiving the route information from another mobile terminal and updating the route information in accordance with the reception level detected by the detecting means, and receiving detected by the detecting means A connection destination determining means for determining a connection destination mobile terminal or base station according to the level or the route information; and reading the control information from the storage means; Transmitting to the connection destination determined by the determining means and transmitting the route information to another mobile terminal, and the mobile communication switching system further stores information on the plurality of mobile terminals It comprises a subscriber database and update means for updating the subscriber database based on the control information received via the relay mobile terminal and the base station.
[0021]
The invention according to claim 9 is the mobile communication system according to claim 8, wherein the mobile terminal for relay further has a channel for communication with the mobile terminal on the receiving side or another mobile terminal for relay. A second channel determining means for determining, and information transmitted to the channel determined by the first channel determining means from the originating mobile terminal is received and determined by the second channel determining means And third transmission means for transmitting to the channel.
[0022]
According to a tenth aspect of the present invention, in the mobile communication system according to the eighth or ninth aspect, the third transmission means has a level of a received signal from the connection destination determined by the connection destination determination means. When the threshold value is equal to or higher than a preset threshold value, the control information is read from the storage means, the route information added to the control information is updated, and the control is performed to the connection destination determined by the connection destination determination means. It is characterized by transmitting information.
[0023]
The invention according to claim 11 is the mobile communication system according to any one of claims 1 to 10, wherein the second transmission means is the first channel determination means or the second channel. Notification information for notifying the channel determined by the determining means is transmitted to the mobile communication exchange via the base station.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a mobile communication system according to an embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a mobile communication switch, 21 is a base station, and 51 and 52 are mobile terminals. Both the mobile terminal 51 and the mobile terminal 52 are within the communication area of the base station 21.
[0025]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the mobile communication switching system 10 according to the embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 100 denotes a call control processing unit, which performs line setting and call control when a communication request is generated from the mobile terminals 51 to 52 or a wired network. Reference numeral 101 denotes a subscriber database, which accumulates information related to communication such as search for a base station where a terminal exists and start / end of communication when performing call control. Reference numeral 102 denotes a base station control unit that establishes a line set by the call control processing unit 100. Reference numeral 103 denotes a terminal position determination unit that determines whether the incoming mobile terminal is in the same or adjacent communication area as the outgoing mobile terminal. Reference numeral 104 denotes a position information providing unit for notifying the transmitting terminal that direct communication is possible when two mobile terminals exist in the same or adjacent communication areas as a result of determination by the terminal position determination unit 103. Generate direct communicable information.
[0026]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the mobile terminal 51 according to the embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 300 denotes a transmission / reception processing unit, which performs modulation / demodulation and code processing necessary for wireless communication with a base station. A call control processing unit 301 processes a response to a call from the mobile communication exchange and a call origination request from a terminal user. Reference numeral 302 denotes a terminal input / output unit that processes a result of a key operation by a user and data displayed on a display. A direct connection control unit 303 performs direct connection when the mobile communication switch 10 is notified that the communication terminal mobile terminal 52 is under the same base station 21.
[0027]
A traffic channel determination unit 304 autonomously determines a traffic channel necessary for direct connection. A traffic channel notification unit 305 generates information for notifying the mobile communication switch 10 of the traffic channel determined by the traffic channel determination unit 304. Reference numeral 306 denotes a control information notifying unit that generates control information for notifying the mobile communication switch 10 of information related to communication such as start / end of communication. A control information temporary storage unit 307 temporarily stores control information generated by the control information notification unit 306 when communication with the base station is not possible. A reception level determination unit 308 measures the level of the received signal (or the ratio of the received signal level to the noise signal level) and determines whether this level is equal to or higher than a preset level. All the mobile terminals in this embodiment are configured as described above.
[0028]
Next, operations of the mobile terminal 51, the mobile terminal 52, and the mobile communication exchange 10 having the above-described configuration will be described with reference to the sequence diagram of FIG. The mobile terminal 51 recognizes that it exists under the base station 21 by receiving a pilot signal that is always transmitted from the base station 21. When the user on the mobile terminal 51 side performs a calling operation, the terminal input / output unit 302 detects this and notifies the call control processing unit 301 of it. Upon receiving the notification, the call control processing unit 301 processes the identification code such as the telephone number of the communication partner and the identification code of the own terminal to generate transmission information related to the transmission, and outputs it to the transmission / reception processing unit 300. The transmission / reception processing unit 300 performs modulation processing on the transmission information and transmits the processed information to the base station 21 via the control channel.
[0029]
Receiving this information from the base station 21, the call control processing unit 100 of the mobile communication switching system 10 searches the subscriber database 101 for the location of the receiving mobile terminal 52, and the retrieved location together with the location of the mobile terminal 51 is the terminal location. The data is output to the determination unit 103. Receiving this, the terminal position determination unit 103 determines whether the mobile terminal 51 and the mobile terminal 52 exist in the same or adjacent communication area. The terminal location determination unit 103 determines that the two mobile terminals are within the communication area of the same base station 21, generates directly communicable information, and outputs the information to the call control processing unit 100. Receiving this, the call control processing unit 100 processes the directly communicable information and transmits the information to the mobile terminal 51 on the transmission side via the base station control unit 102. With this direct communication enable information, the mobile terminal 51 is notified that it can communicate directly with the mobile terminal 52. If the terminal position determination unit 103 determines that the two mobile terminals are not in the same or adjacent communication area, direct communication possible information is not transmitted to the mobile terminal 51 on the transmission side, and the conventional method is used thereafter. Communication is performed.
[0030]
In the mobile terminal 51 on the calling side, the direct connection control unit 303 monitors information received by the call control processing unit 301 and determines whether or not direct communication enable information from the mobile communication switch 10 has been received. When the direct communicable information is received, the direct connection control unit 303 notifies the call control processing unit 301, and the received call control processing unit 301 uses the control channel used for communication with the mobile communication switch 10. Is released. Thereafter, the mobile terminal 51 does not exchange information with the mobile communication switch 10 via the control channel.
[0031]
Subsequently, the originating mobile terminal 51 transmits a pilot signal on the pilot channel. Also, on the paging channel, an identification code representing direct communication is transmitted together with information such as an identification code such as a telephone number of a communication partner and a long code mask necessary for selecting a traffic channel. On the other hand, in the mobile terminal 52 on the receiving side, the call control processing unit 301 constantly searches for a pilot, and the mobile terminal 51 and the mobile terminal 52 exist in the vicinity. Therefore, the mobile terminal 52 selects the pilot from the mobile terminal 51. You can expect to receive it. In addition, the call control processing unit 301 of the mobile terminal 52 detects information on the paging channel, preferentially selects information having identification information indicating direct communication, and further identifies its own telephone number and the like in the information. If the code exists, the access procedure using the access channel is started. In the access procedure, the incoming call response and the identification code of the own station are transmitted to the mobile terminal 51 as an access probe. In this access procedure, as in the conventional method, the access probe is transmitted while gradually increasing the output until there is a response. At this time, since the distance between both terminals is short, the transmission output is minimized.
[0032]
When receiving the access probe from the mobile terminal 52, the mobile terminal 51 on the transmission side starts the incoming call process. In the process of incoming call processing, the traffic channel determination unit 304 generates a long code mask based on the identification code (ESN) of the mobile terminal 51 and autonomously determines the traffic channel based on the long code mask. This identification code is also notified to the mobile terminal 52 on the other side using a paging channel and an access channel. In the mobile communication network using the code division multiplexing method, the same frequency is used, and each mobile communication terminal can perform communication without affecting other terminals by using different spreading codes.
[0033]
When the traffic channel is determined, direct communication between mobile terminals is started. At this time, the control information notification unit 306 of the mobile terminal 51 and the mobile terminal 52 notifies the mobile communication switch 10 of the control information (communication start time, communication partner terminal, etc.) regarding the communication start via the base station 21. In the mobile communication switch 10 that has received the notification, the subscriber database 101 is updated based on the control information related to communication. Further, when the direct communication is finished, similarly, the mobile communication switch 10 is notified of control information (communication end time, etc.) regarding the communication end, and the subscriber database 101 is updated based on this control information.
[0034]
In this procedure, control information may be notified to the mobile communication switch 10 only at the end of direct communication. Further, since there may be a plurality of mobile terminals that request direct communication, a procedure in which a channel having a high pilot signal reception level is preferentially selected in the mobile terminal 52 on the receiving side is also desirable.
[0035]
Further, it is also desirable that the determined traffic channel is notified to the mobile communication switch 10 when direct communication is started in advance. Thereby, it becomes possible to prevent other mobile terminals from using the same traffic channel. Furthermore, it is also desirable to perform the above-described communication information notification when the reception level from the base station 21 is equal to or higher than a preset value. In particular, when it is not necessary to immediately notify information related to communication in the procedure of notifying information related to communication only at the end of communication, by transmitting only when the mobile terminals 51 and 52 are close to the base station 21 The power consumption of the mobile terminals 51 and 52 can be suppressed.
[0036]
When the direct connection procedure described above is attempted and there is no response from the incoming mobile terminal 52, the direct connection control unit 303 of the mobile terminal 51 connects to the call control processing unit 301 via the mobile communication switch 10. After that, communication using the same procedure as that in the conventional mobile communication network is performed.
[0037]
Next, a case where both of two mobile terminals that perform direct communication exist outside the base station area will be described. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of such a mobile communication system. As shown in the figure, both mobile terminals 51 and 52 that perform direct communication exist outside the base station area. The configurations of the mobile communication switch 10 and the mobile terminals 51 and 52 are as shown in FIGS.
[0038]
Next, operations of the mobile terminal 51, the mobile terminal 52, and the mobile communication switch 10 in this mobile communication system will be described with reference to the sequence diagram of FIG. The basic operation is the same as that when the mobile terminal on the caller side and the callee side are within the communication area of the same base station. However, since the mobile terminals 51 and 52 cannot communicate with the base station 21 here, the mobile terminal 51 on the transmission side tries to connect directly to the mobile terminal 52. First, the mobile terminal 51 on the transmission side transmits a pilot signal on the pilot channel. Also, on the paging channel, an identification code representing direct communication is transmitted together with information such as an identification code such as a telephone number of a communication partner and a long code mask necessary for selecting a traffic channel.
[0039]
In the mobile terminal 52 on the called side, the call control processing unit 301 constantly searches for a pilot. The call control processing unit 301 of the mobile terminal 52 detects information on the paging channel, preferentially selects information with identification information indicating direct communication, and further includes an identification code such as a telephone number of the own station. Then, the access procedure using the access channel is started. In the access procedure, the incoming call response and the identification code of the own station are transmitted to the mobile terminal 51 as an access probe. In this access procedure, as in the conventional method, the access probe is transmitted while gradually increasing the output until there is a response. At this time, since the distance between both terminals is short, the transmission output is minimized.
[0040]
When receiving the access probe from the mobile terminal 52, the mobile terminal 51 on the transmission side starts the incoming call process. In the process of incoming call processing, the traffic channel determination unit 304 generates a long code mask based on the identification code (ESN) of the mobile terminal 51 and autonomously determines the traffic channel based on the long code mask. This identification code is also notified to the mobile terminal 52 on the other side using a paging channel and an access channel. In the mobile communication network using the code division multiplexing method, the same frequency is used, and each mobile communication terminal can perform communication without affecting other terminals by using different spreading codes.
[0041]
When the traffic channel is determined, direct communication between terminals is started. At this time, since the mobile terminal 51 and the mobile terminal 52 cannot communicate with the base station 21, the control information notification unit 306 of each terminal receives control information (communication start time, communication end time, communication partner terminal, etc.) related to communication. The control information temporary holding unit 307 of the terminal temporarily stores it. When the mobile terminal 51 and the mobile terminal 52 can communicate with the base station 21 or another base station as the terminal moves, the control information notification unit 306 of the mobile terminal 51 and the control information temporarily holding unit 307 The mobile communication switch 10 is notified via 21 (or another base station). In the mobile communication switch 10 that has received the notification, the subscriber database 101 is updated based on this control information.
[0042]
Since there may be a plurality of mobile terminals that request direct communication, a procedure in which the mobile terminal 52 on the receiving side preferentially selects a channel with a high pilot signal reception level is also desirable. In addition, regarding the notification of control information, a method of performing notification of control information when the reception level from the base station 21 is equal to or higher than a preset value is also desirable. In particular, since the mobile terminals 51 and 52 were originally unable to communicate with the base station 21, it is impossible to immediately notify the base station 21 of information related to communication. Therefore, power consumption can be suppressed by transmitting control information only when the mobile terminals 51 and 52 are close to the base station 21 or another base station.
[0043]
In the above description, the case where both the transmitting and receiving mobile terminals are outside the communication area of the base station has been described. However, this is a multi-hop configuration in which the mobile terminal relays traffic information / control information of another mobile terminal. There may be a case where communication is performed with a base station via a terminal. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a mobile communication system when the mobile terminals 51 to 54 communicate with the base station 21 in a multi-hop form. FIG. 7A shows an example in which only traffic information is transmitted between the mobile terminal 53 and the mobile terminal 54 that perform direct communication, and control information related to communication is transmitted through a different route for each mobile terminal.
[0044]
Here, a case where the mobile terminal 54 transmits control information to the base station 21 will be described. The mobile terminal 54 periodically receives signals from the surrounding mobile terminals, and the reception level is monitored by the reception level determination unit 308 to recognize the mobile terminals existing in the vicinity, and has the highest reception level. It recognizes that the mobile terminal of the signal transmission source is the closest. Each mobile terminal periodically exchanges route information about the route to the base station 21 and updates information on the own terminal (distance to other mobile terminals, etc.) in this route information. , The route to the base station 21 is known.
[0045]
Here, it is assumed that the mobile terminal 54 recognizes the mobile terminal 52 as the closest. When transmitting the control information, the mobile terminal 54 adds route information indicating the transmission source (mobile terminal 54) and the transmission destination (base station 21) to the control information, and transmits the control information to the mobile terminal 52. The mobile terminal 52 that has received the control information adds information about itself to the route information in the control information. The mobile terminal 52 transmits control information to the nearest mobile terminal 51 among the mobile terminals not included in the route information. Since the mobile terminal 51 is within the communication area of the base station 21, information can be transmitted to the base station 21, and control information is transferred to the base station 21 indicated by the transmission destination in the route information.
[0046]
In FIG. 7B, the mobile terminal 53 and the mobile terminal 55 that perform direct communication transmit traffic information using a multi-hop route via the mobile terminal 54, and the control information is transmitted on a different route for each mobile terminal. This is an example. The mobile terminal 54 determines a traffic channel with the mobile terminal 55 in the same manner as described above, and transfers information transmitted from the mobile terminal 53 to the mobile terminal 55. Here, it is desirable to transmit the traffic information as fast as possible. For high-speed communication, a certain ratio of received signal level to noise signal level is required. Therefore, in order to ensure a ratio of the received signal level to the noise signal level equal to or higher than a certain level, it is desirable that the route of the traffic channel is switched appropriately.
[0047]
On the other hand, the amount of information such as control information and route information transmitted through the control channel is small, and a low transmission rate is sufficient. Traffic channel path changes are based on information received via the control channel, so if the control channel path is changed frequently, it takes time to change the traffic channel path and the transmission speed of traffic information decreases. There is a fear. Therefore, it is desirable that the control channel route be the shortest route with as few switchings as possible. From the above points, the mobile terminal 55 transmits control information to the mobile terminal 52 so that the control information becomes the shortest path.
[0048]
FIG. 7C is an example in which traffic information and control information are transmitted and received between mobile terminals that perform direct communication, and control information of both mobile terminals is transmitted on the same route in other sections. In any case, a mode is conceivable in which control information is transmitted to the mobile communication exchange via multihop only at the start and end of direct communication or at the end. Furthermore, a mobile terminal that relays control information from a mobile terminal that performs direct communication temporarily holds the control information, and the reception level of a signal that is periodically transmitted from a base station or an adjacent relay terminal exceeds a certain level. It is also desirable to transfer the control information when it becomes (distance close).
[0049]
Next, a case will be described in which one of the mobile terminals that performs direct communication exists in the base station area and the other exists outside the base station area. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the mobile communication system in such a case. The case where the mobile terminal 52 is the calling side is the same as the case where both the calling side and the receiving side mobile terminals are outside the base station area. In addition, when the mobile terminal 51 is the transmission side, communication via the base station 21 is attempted, but the connection fails because the mobile terminal 52 on the reception side is outside the area of the base station 21. After that, both terminals communicate with each other in the same procedure as in the case where both terminals exist outside the communication area.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since a mobile terminal autonomously determines a traffic channel and directly communicates with another mobile terminal, the mobile terminal that performs communication is within the same base station area or The effect of being able to communicate without going through the base station in any case where the base station area exists, the base station area is outside the base station area, or one of the base station areas is outside the base station area. Is obtained. In particular, when the mobile terminal exists outside the base station area, the communication area in which the mobile terminal can be used can be expanded. Furthermore, when there is no response in direct communication and the mobile terminal on the receiving side exists in the base station area, communication can be ensured by switching to connection via the base station.
[0051]
In addition, a mobile terminal that performs direct communication releases a control channel with the base station, and notifies the mobile communication switch of control information related to communication at the start and end of direct communication or only at the end. Therefore, the amount of control information can be reduced, and power consumption can be reduced and capacity (the number of users accommodated per base station) can be increased. By notifying the mobile communication exchange of the traffic channel determined autonomously at the start of direct communication, it is possible to prevent other mobile terminals from using the same channel and to improve communication quality.
[0052]
In addition, when the mobile terminal exists outside the communication area of the base station, the mobile communication switch can grasp the location of the mobile terminal and billing information by notifying information related to the communication of the terminal that performs direct communication via multi-hop. be able to. Furthermore, by setting the route from each mobile terminal to the base station flexibly via multi-hop for each traffic information / control information, the mobile communication switch can grasp the location of the mobile terminal and the billing information. Furthermore, a mobile terminal other than the mobile terminal that performs direct communication temporarily holds control information received from the mobile terminal that performs direct communication, and the reception level from the base station or the next adjacent relay terminal becomes a certain level or higher. By sequentially transferring the control information only in the case of a failure, the power consumption of other mobile terminals can be minimized.
[0053]
In addition, a mobile terminal that directly communicates outside the base station area temporarily holds control information related to communication, and transmits the control information to the base station when it enters the base station area. The location of the mobile terminal and billing information can be grasped. In particular, notification of control information related to communication is performed when the reception level from a base station or an adjacent mobile terminal exceeds a preset level, so that the transmission power of the terminal can be reduced. Interference to other mobile terminals can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a mobile communication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a mobile communication exchange according to the embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a mobile terminal according to the embodiment.
FIG. 4 is a sequence diagram showing a communication procedure when a mobile terminal on a caller side and a callee side exist in the same or adjacent base station area in the same embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a mobile communication system in a case where both a transmitting side and a terminating side mobile terminal exist outside the base station area in the same embodiment.
FIG. 6 is a sequence diagram showing a communication procedure in the case where both the transmitting and receiving side mobile terminals exist outside the base station area in the same embodiment.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a mobile communication system in which control information is transmitted to a base station via multihop in the same embodiment.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a mobile communication system when a mobile terminal on the transmission side or the reception side exists outside the base station area in the same embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a conventional mobile communication system.
FIG. 10 is a block diagram for explaining a problem of a conventional mobile communication system.
[Explanation of symbols]
10: Mobile communication switching system
21, 22 ... Base station
31, 32, 41, 42, 43, 44, 45, 51, 52, 53, 54, 55 ... mobile terminals
100: Call control processing unit
101 ... Subscriber database
102: Base station controller
103: Terminal position determination unit
104 ... Location information provider
300: Transmission / reception processing unit
301: Call control processing unit
302 ... Terminal input / output unit
303 ... Direct connection control unit
304 ... Traffic channel determination unit
305 ... Traffic channel notification unit
306: Control information notification unit
307 ... Control information temporary storage unit
308... Reception level determination unit

Claims

A plurality of mobile terminals that transmit and receive data by wireless communication, a plurality of base stations that perform wireless communication with the plurality of mobile terminals, and connected between the plurality of base stations, and between the plurality of mobile terminals and the plurality of base stations In a mobile communication system comprising a mobile communication switch that controls communication of
The mobile terminal
Determining means for determining whether the position of the mobile terminal is within the communication range of the plurality of base stations;
Detecting means for detecting a reception level of information transmitted from another mobile terminal;
A traffic channel that performs communication with a mobile terminal on the receiving side according to the reception level when the determination unit determines that the position does not belong to any of the communication ranges of the plurality of base stations. First channel determining means for determining
Communication means for directly communicating with the called mobile terminal via the traffic channel determined by the first channel determining means;
Storage means for receiving and storing control information related to the direct communication from another mobile terminal ;
First update means for receiving route information from another mobile terminal and updating the route information according to the reception level;
Second channel determining means for determining a control channel according to the path information;
First transmission means for reading the control information from the storage means, and transmitting the control information to another mobile terminal or a base station via the control channel determined by the second channel determination means ;
Second transmission means for transmitting the route information to another mobile terminal ,
The mobile communication switch is
A subscriber database storing information about the plurality of mobile terminals;
A mobile communication system comprising: a second update unit configured to update the subscriber database based on the control information received via the mobile terminal and the base station.

The first transmission means receives from the storage means when the level of the received signal from the connection destination connected by the control channel determined by the second channel determination means is equal to or higher than a preset threshold value. The control information is read out, the route information added to the control information is updated, and the control information is transmitted to a connection destination connected through a control channel determined by the second channel determining means. The mobile communication system according to claim 1 .

The wireless communication system further comprises: third transmission means for transmitting notification information for notifying the traffic channel determined by the first channel determination means to the mobile communication exchange via the base station. The mobile communication system according to claim 1 or 2 .