JP4321069B2 - 携帯端末システム、該システムで用いられる携帯端末、無線基地局及びデータ通信方法 - Google Patents
携帯端末システム、該システムで用いられる携帯端末、無線基地局及びデータ通信方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、 携帯端末システム、該システムで用いられる携帯端末、無線基地局及びデータ通信方法に係り、たとえば数Ｍｂｐｓの高速通信を行う場合に用いて好適な携帯端末システム、該システムで用いられる携帯端末、無線基地局及びデータ通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機などの携帯端末と無線基地局との間で通信が行われる携帯端末システムでは、電話通信としての機能の他、たとえば画像データや音楽データなどの大量のデータを高速で伝送する機能も要求されている。特に、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband−ＣＤＭＡ、広帯域符号分割多元接続）方式の携帯電話機などと無線基地局との間で通信が行われる携帯端末システムでは、数Ｍｂｐｓの高速通信が行われる。
【０００３】
この種の携帯端末システムは、従来では、たとえば図９に示すように、携帯電話機１と、無線基地局（Base Station、ＢＳ）２１，２２と、基地局コントローラ３とから構成されている。携帯電話機１は、無線基地局２１，２２の管轄の小ゾーンＺ１，Ｚ２内に在圏するとき、同無線基地局２１ ，２２との間で無線信号Ｗ１，Ｗ２を送受信する。無線基地局２１，２２は、管轄の小ゾーンＺ１，Ｚ２内で携帯電話機１と通信を行う。無線基地局２１，２２には、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）回線４１，４２を介して基地局コントローラ３が接続されている。なお、図示しない同様の無線基地局が他に存在する。基地局コントローラ３は、管轄エリア内で無線基地局２１，２２を介して携帯電話機１と通信を行うと共に、加入者交換局５及び関門交換局６を介して一般電話回線網ＮＷに接続されている。
【０００４】
図１０は、図９中の携帯電話機１の要部の電気的構成を示す図である。
この携帯電話機１は、図１０に示すように、フィンガ１１，１２，１３と、混合器１４と、チャネル分離器１５とから構成されている。フィンガ１１，１２，１３は、無線基地局２１，２２，２３から送信された無線信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３に対して、たとえばレベル検出などの処理を行う。混合器１４は、フィンガ１１，１２，１３で検出された信号を、たとえば選択合成法などを用いて合成する。チャネル分離器１５は、混合器１４で合成された信号を、回線交換用チャネルａ、制御用チャネルｂ、及びパケット交換用チャネルｃに分離する。
【０００５】
この携帯端末システムでは、携帯電話機１が無線基地局２１の管轄の小ゾーンＺ１内に在圏するので、同携帯電話機１と同無線基地局２１との間で無線信号Ｗ１が送受信される。無線基地局２１は、ＡＴＭ回線４１及び基地局コントローラ３を介して一般電話回線網ＮＷに接続され、携帯電話機１が回線交換通信又はパケット交換通信を行う。
【０００６】
上記携帯端末システムの他、従来、この種の技術としては、たとえば、次のような文献に記載されるものがあった。
特許文献１に記載された無線通信システムでは、比較的広い領域の小ゾーンと、同小ゾーンよりも狭い領域の小ゾーンとが重なることによってオーバレイ構造が形成される。そして、移動局が各小ゾーンのシステムのうちから接続を希望するシステムを選択して通信を行うことにより、下りの通信回線におけるパケットの伝送が高速で効率的に行われる。このため、カバーエリアのエッジで伝送レートが低下することが防止される。
【０００７】
また、特許文献２に記載されたセルラー無線システムでは、ターミナル（携帯端末）と１つのベースステーション（基地局）のみとの間に実際のトラフィックチャネル接続が維持され、かつ、ターミナルと２つ以上のベースステーションとの間に制御チャネル接続が同時に維持されることにより、最適な電力制御が可能となると共に、パケットトラフィックに常に所与の時間に最良の接続が割り当てられる。さらに、ベースステーションからターミナルへの送信方向にトラフィックが殆ど生じないので、パケットトラフィックにより生じる干渉が減少する。また、制御チャネル接続がベースステーションへのリンクを形成するので、パケットチャネル接続へのハンドオーバが迅速かつ確実に実施される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３３９７７０号公報（第１頁、図１、図２）
【特許文献２】
特表２００１−５１６９９７号公報（第１頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の携帯端末システムでは、次のような問題点があった。
すなわち、図９の携帯端末システムでは、最大数Ｍｂｐｓの高速通信が可能であるが、あるユーザが携帯端末１を用いて数Ｍｂｐｓの通信を行っている間は、無線リソースの多くが占有されるので、他のユーザの携帯端末に割り当てる無線リソースが不足し、通信が行われないことがある。このため、他のユーザの携帯端末が並行して高速通信を行う場合には、無線基地局２１，２２や基地局コントローラ３に規模の大きいものが必要になるという問題がある。また、高速通信の方式としてたとえば１６値ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation 、直交振幅変調）などの多値ＱＡＭが用いられる場合、ＱＰＳＫ（quadraphase-shift keying、４相位相シフト・キーイング）などと比較して無線リソースを多く費やすので、通信品質を良好に保つことが難しいという問題がある。
【００１０】
これらの問題を解決するために、小ゾーンＺ１，Ｚ２の半径を小さくすることが考えられる。たとえば、小ゾーンの半径を１／２にすると、周波数利用効率は４倍（すなわち、同じ周波数帯域幅で４倍の移動機が収容される）に向上する。ところが、小ゾーンの半径を小さくすると、無線基地局を増設する必要がある。また、小ゾーンの半径が小さくなり、無線基地局が増加すると、ハンドオーバが頻繁に発生するため、通信方式によっては無線信号Ｗ１に含まれる回線交換系サービスの通信の途切れや、制御信号の喪失などが発生し、高速通信が円滑に行われないという問題がある。
【００１１】
また、特許文献１及び特許文献２では、比較的小規模の無線基地局や基地局コントローラにより高速通信が円滑に行われることについては、明確に記載されていない。
【００１２】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、小ゾーンの半径を小さくすることや、無線基地局及び基地局コントローラを大規模にすることなく高速通信を円滑に行うことができる携帯端末システム、該システムで用いられる携帯端末、無線基地局及びデータ通信方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、複数の携帯端末と、電波を発信又は受信して管轄ゾーン内の前記携帯端末との間で少なくとも回線交換通信回線を行うための複数の無線基地局と、管轄ゾーン内の前記携帯端末との間で通信用データをパケット単位に分解して伝送するパケット交換通信のみを行うための複数のパケット専用無線基地局と、管轄エリア内の前記無線基地局及び前記パケット専用無線基地局を監視制御する基地局制御装置とを備えてなる携帯端末システムに係り、前記各携帯端末が、任意の前記無線基地局と前記回線交換通信を常時継続して行っているときで、かつ、任意の前記パケット専用無線基地局とも前記パケット交換通信を行っているときに、前記パケット交換通信に対するハンドオーバ条件成立を検出したときは、当該検出結果を前記無線基地局へ送信すると共に前記任意のパケット専用無線基地局との前記パケット交換通信を切断し、前記無線基地局から通信チャネル再設定指令を受信したとき、ハンドオーバに対応して前記パケット交換通信を行うことのできる他の前記パケット専用無線基地局に無線接続すると共に、通信チャネル再設定完了報告を前記無線基地局へ送信し、この後、前記他のパケット専用無線基地局と前記パケット交換通信を行う構成とされ、かつ、前記各無線基地局が、前記携帯端末から前記検出結果を受信したとき、前記通信チャネル再設定指令を前記携帯端末へ送信し、該携帯端末から前記通信チャネル再設定完了報告を受信する構成とされていることを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の携帯端末システムで用いられる携帯端末に係り、任意の前記無線基地局と前記回線交換通信を常時継続して行っているときで、かつ、任意の前記パケット専用無線基地局とも前記パケット交換通信を行っているときに、前記パケット交換通信に対するハンドオーバ条件成立を検出したときは、当該検出結果を前記無線基地局へ送信すると共に前記任意のパケット専用無線基地局との前記パケット交換通信を切断し、前記無線基地局から通信チャネル再設定指令を受信したとき、ハンドオーバに対応して前記パケット交換通信を行うことのできる他の前記パケット専用無線基地局に無線接続すると共に、通信チャネル再設定完了報告を前記無線基地局へ送信し、この後、前記他のパケット専用無線基地局と前記パケット交換通信を行う構成とされていることを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の携帯端末システムを構成する無線基地局に係り、前記携帯端末から前記検出結果を受信したとき、前記通信チャネル再設定指令を前記携帯端末へ送信し、該携帯端末から前記通信チャネル再設定完了報告を受信する構成とされていることを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の発明は、複数の携帯端末と、電波を発信又は受信して管轄ゾーン内の前記携帯端末との間で少なくとも回線交換通信回線を行うための複数の無線基地局と、管轄ゾーン内の前記携帯端末との間で通信用データをパケット単位に分解して伝送するパケット交換通信のみを行うための複数のパケット専用無線基地局と、管轄エリア内の前記無線基地局及び前記パケット専用無線基地局を監視制御する基地局制御装置とを備えてなる携帯端末システムで用いられるデータ通信方法に係り、任意の前記携帯端末が、任意の前記無線基地局と前記回線交換通信を常時継続して行っているときで、かつ、任意の前記パケット専用無線基地局とも前記パケット交換通信を行っているときに、前記パケット交換通信に対するハンドオーバ条件成立を検出したときは、当該検出結果を前記無線基地局へ送信すると共に前記任意のパケット専用無線基地局との前記パケット交換通信を切断する検出結果送信処理と、前記無線基地局が、前記携帯端末から前記検出結果を受信したとき、前記通信チャネル再設定指令を前記携帯端末へ送信する通信チャネル再設定指令処理と、前記携帯端末が、前記無線基地局から通信チャネル再設定指令を受信したとき、ハンドオーバに対応して前記パケット交換通信を行うことのできる他の前記パケット専用無線基地局に無線接続すると共に、通信チャネル再設定完了報告を前記無線基地局へ送信する通信チャネル再設定完了報告処理と、前記携帯端末が、前記通信チャネル再設定完了報告処理の完了後、前記他のパケット専用無線基地局と前記パケット交換通信を行うパケット交換通信処理とを行うことを特徴としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
図１は、この発明の実施形態である携帯端末システムの電気的構成を示す図である。
この形態の携帯端末システムは、同図に示すように、携帯電話機２１と、無線基地局（Base Station、ＢＳ）２２１，２２２と、基地局コントローラ２３と、無線基地局（ＢＳ）２５１，２５２，２５３とから構成されている。携帯電話機２１は、無線基地局２２１，２２２の管轄の小ゾーンＺ１，Ｚ２内に在圏するとき、同無線基地局２２１，２２２との間で無線信号Ｗ１，Ｗ２を送受信し、無線基地局２５１，２５２，２５３の管轄の小ゾーンＺ３，Ｚ４，Ｚ５内に在圏するとき、同無線基地局２５１，２５２，２５３との間で無線信号Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５を送受信する。
【００２６】
特に、この実施形態では、携帯電話機２１は、無線基地局２５１，２５２，２５３とパケット交換通信のみを行う。すなわち、携帯電話機２１は、パケット交換通信開始時に最も近い距離にある無線基地局２２１へ“パケット接続要求”を送信すると共に、最も近い距離にある無線基地局２５１を検出して“検出結果”を同無線基地局２２１へ送信し、同無線基地局２２１から“通信チャネル設定指令”を受信したとき、同無線基地局２５１に無線接続すると共に、“通信チャネル設定完了”を同無線基地局２２１へ送信し、この後、無線基地局２５１とパケット交換通信を行う。
【００２７】
また、携帯電話機２１は、無線基地局２５１とのパケット交換通信が途絶えたとき、無線接続が切断されたこと（たとえば、小ゾーンＺ３の圏外に出たこと）を検出して“検出結果”を無線基地局２２１へ送信し、同無線基地局２２１から“通信チャネル再設定指令”を受信したとき、同無線基地局２２１に無線接続すると共に、“通信チャネル再設定完了”を同無線基地局２２１へ送信し、この後、同無線基地局２２１とパケット交換通信を行う。また、携帯電話機２１は、無線基地局２２１と通信を常時継続して行うと共に無線基地局２５１とパケット交換通信を行い、同パケット交換通信に対するハンドオーバ条件成立を検出したとき（以下、簡単に、「ハンドオーバ条件を検出したとき」と言う）、当該“検出結果”を同無線基地局２２１へ送信すると共に同無線基地局２５１とのパケット交換通信を切断し、同無線基地局２２１から“通信チャネル再設定指令”を受信したとき、ハンドオーバ条件の検出結果に基づいてパケット交換通信を行うことのできる無線基地局２５２に無線接続すると共に、“通信チャネル再設定完了報告”を無線基地局２２１へ送信し、この後、無線基地局２５２とパケット交換通信を行う。
【００２８】
無線基地局２２１，２２２は、ＡＴＭ回線２４１，２４２を通信時間中専有して基地局コントローラ２３と通信（すなわち、回線交換通信）を行うと共に、管轄の小ゾーンＺ１，Ｚ２内で電波を発信又は受信して携帯電話機２１と通信（回線交換通信又はパケット交換通信、及び制御信号の送受信）を行う。特に、この実施形態では、無線基地局２２１，２２２は、携帯電話機２１から“パケット接続要求”及び“検出結果”を受信した後、“通信チャネル設定指令”を携帯電話機２１へ送信し、同携帯電話機２１から“通信チャネル設定完了”を受信する。また、無線基地局２２１，２２２は、携帯電話機２１から前記“検出結果”を受信した後、“通信チャネル再設定指令”を同携帯電話機２１へ送信し、同携帯電話機２１から“通信チャネル再設定完了”を受信し、この後、同携帯電話機２１と前記パケット交換通信を行う。また、無線基地局２２１，２２２は、携帯電話機２１と通信を常時継続して行い、同携帯電話機２１からハンドオーバ条件の“検出結果”を受信したとき、通信チャネル再設定指令を同携帯電話機２１へ送信し、同携帯電話機２１から“通信チャネル再設定完了”を受信する。
【００２９】
無線基地局２５１，２５２，２５３は、インターネットＮＴを介して基地局コントローラ２３と通信を行うと共に、管轄の小ゾーンＺ３，Ｚ４，Ｚ５内で携帯電話機２１と無線接続された後、通信用データがパケット単位に分解されたパケット交換通信のみを行う。この実施形態では、インターネットＮＴは、ＡＴＭ回線よりも低品質（密度が比較的低い通信用データを伝送する構成）であるが運用コストの安い回線と位置付けられ、たとえばＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線やイーサネット（Ethernet：登録商標）回線である。
【００３０】
基地局コントローラ２３は、管轄エリア内でＡＴＭ回線２４１，２４２及び無線基地局２２１，２２２を介して携帯電話機２１と通信を行うと共に、インターネットＮＴ及び無線基地局２５１，２５２，２５３を介して携帯電話機２１と通信を行い、かつ、加入者交換局２５及び関門交換局２６を介して一般電話回線網ＮＷに接続されている。また、この実施形態では、ＡＴＭ回線２４１，２４２は、インターネットよりも高品質（密度が比較的高い通信用データを伝送する構成）であるがコストの高い回線と位置付けられている。また、携帯電話機２１と無線基地局２２１，２２２との間の無線方式は、たとえば、１６値ＱＡＭ、ＧＳＭ（Global System for Mobile communications ）、ＰＤＣ（Personal Digital Cellular ）である一方、同携帯端末２１と無線基地局２５１，２５２，２５３との間の無線方式が、たとえばＱＰＳＫやＷ−ＣＤＭＡとなっている。
【００３１】
図２は、図１中の携帯電話機２１の電気的構成を示すブロック図である。
この携帯電話機２１は、同図２に示すように、アンテナ３１と、無線部３２と、回線交換チャネル処理部３３と、制御チャネル処理部３４と、パケット交換チャネル処理部３５と、制御部３６と、アプリケーション部３７とから構成されている。アンテナ３１は、各無線基地局と無線信号を送受信する。無線部３２は、アンテナ３１で受信した無線信号を用途別（回線交換用信号Ａ、制御信号Ｂ、パケット交換用信号Ｃ）に分離する。回線交換チャネル処理部３３は、回線交換用信号Ａに対して回線交換通信に対応した処理を行う。制御チャネル処理部３４は、制御信号Ｂに対して所定の処理を行う。パケット交換チャネル処理部３５は、パケット交換用信号Ｃに対してパケット交換通信に対応した処理を行う。制御部３６は、回線交換チャネル処理部３３、制御チャネル処理部３４、及びパケット交換チャネル処理部３５に対して所定の制御を行う。アプリケーション部３７は、たとえば、メーラ、ブラウザ、音声コーデックなどの処理を行い、ユーザとのインタフェースとしての役割をもつ。
【００３２】
図３は、図２中の無線部３２の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この無線部３２は、同図３に示すように、フィンガ４１，４２と、混合器４３と、チャネル分離器４４と、フィンガ４５とから構成されている。フィンガ４１，４２は、無線基地局２２１，２２２から送信された無線信号Ｗ１，Ｗ２に対して、たとえばレベル検出などの処理を行う。混合器４３は、フィンガ４１，４２で検出された信号を、たとえば選択合成法などを用いて合成する。チャネル分離器４４は、混合器４３で合成された信号を、回線交換用チャネルＤ、制御用チャネルＥ、及びパケット交換用チャネルＦに分離する。フィンガ４５は、無線基地局２５１から送信された無線信号Ｗ３に対して所定の処理を行い、パケット交換用チャネルＦを出力する。
【００３３】
図４は、図１中の無線基地局２２１の電気的構成を示すブロック図である。
この無線基地局２２１は、同図４に示すように、アンテナ５１と、無線部５２と、回線交換チャネル処理部５３，…，５３と、制御チャネル処理部５４，…，５４と、パケット交換チャネル処理部５５と、制御部５６とから構成されている。アンテナ５１は、各携帯電話機と無線信号を送受信する。無線部５２は、アンテナ５１で受信された無線信号を、回線交換用チャネルＧ、制御用チャネルＨ、及びパケット交換用チャネルＪに分離する。回線交換チャネル処理部５３，…，５３は、回線交換用チャネルＧに対して回線交換通信に対応した処理を行うものであり、一般に、交信する携帯電話機毎にチャネルが割り当てられるため、同チャネルの数だけ設けられている。
【００３４】
制御チャネル処理部５４，…，５４は、制御用チャネルＨに対して所定の処理を行うものであり、一般に、交信する携帯電話機毎にチャネルが割り当てられるため、同チャネルの数だけ設けられている。パケット交換チャネル処理部５５は、パケット交換用チャネルＪに対してパケット交換通信に対応した処理を行う。制御部５６は、回線交換チャネル処理部５３，…，５３、制御チャネル処理部５４，…，５４、及びパケット交換チャネル処理部５５に対して所定の制御を行うと共に、ＡＴＭ回線２４１に接続されている。また、無線基地局２２２も、同様の構成になっている。
【００３５】
図５は、図１中の無線基地局２５１の電気的構成を示すブロック図である。
この無線基地局２５１は、アンテナ６１と、無線部６２と、パケット交換チャネル処理部６３と、制御部６４とから構成されている。アンテナ６１は、各携帯電話機と無線信号を送受信する。無線部６２は、アンテナ６１で受信された無線信号からパケット交換用チャネルＫを分離する。パケット交換チャネル処理部６３は、パケット交換用チャネルＫに対してパケット交換通信に対応した処理を行うものであり、一般に、すべての携帯電話機に対して同一チャネルが割り当てられるため、１つのみ設けられている。制御部６４は、パケット交換チャネル処理部６３に対して所定の制御を行うと共に、インターネットＮＴに接続されている。また、無線基地局２５２，２５３も、同様の構成になっている。
【００３６】
図６は、図１の携帯端末システムにおけるパケット用チャネルを確立するときのシーケンス図、図７は、パケット用チャネルが圏外になったときのシーケンス図、及び図８が、回線交換通信中にパケット用チャネルがハンドオーバするときのシーケンス図である。
これらの図を参照して、この形態の携帯端末システムに用いられるデータ通信方法について説明する。
図６に示すように、パケット交換通信開始時、携帯電話機２１から最も近い距離にある無線基地局２２１へ“パケット接続要求”が送信される（フェーズＡ１、パケット接続要求処理）。携帯電話機２１から最も近い距離にある無線基地局２５１が検出され（フェーズＡ２）、“検出結果”が無線基地局２２１へ送信される（フェーズＡ３、検出結果送信処理）。
【００３７】
無線基地局２２１が携帯電話機２１から前記“パケット接続要求”及び前記“検出結果”を受信した後、同無線基地局２２１から“通信チャネル設定指令（Personal Station channel、PS channel）”が同携帯電話機２１へ送信される（フェーズＡ４、通信チャネル設定指令処理）。携帯電話機２１が無線基地局２２１から前記“通信チャネル設定指令”を受信したとき、同携帯電話機２１が無線基地局２５１に無線接続されると共に（フェーズＡ５）、“通信チャネル設定完了”が無線基地局２２１へ送信される（フェーズＡ６、通信チャネル設定完了報告処理）。そして、携帯電話機２１と無線基地局２５１との間でパケット用チャネルが確立してパケット交換通信が行われる（フェーズＡ７、パケット交換通信処理）。
【００３８】
携帯電話機２１と無線基地局２５１とのパケット交換通信が途絶えたとき（フェーズＢ１）、図７に示すように、同携帯電話機２１が同無線基地局２５１の管轄の小ゾーンＺ３の圏外に出たことを検出し（フェーズＢ２）、“検出結果”が無線基地局２２１へ送信される（フェーズＢ３、検出結果送信処理）。無線基地局２２１が携帯電話機２１から前記“検出結果”を受信した後、同無線基地局２２１から“通信チャネル（PS channel）再設定指令”が同携帯電話機２１へ送信される（フェーズＢ４、通信チャネル再設定指令処理）。携帯電話機２１が無線基地局２２１から前記“通信チャネル再設定指令”を受信したとき、同携帯電話機２１が無線基地局２２１に無線接続されると共に（フェーズＢ５）、“通信チャネル再設定完了”が無線基地局２２１へ送信される（フェーズＢ６、通信チャネル再設定完了報告処理）。そして、携帯電話機２１と無線基地局２２１との間でパケット用チャネルが確立してパケット交換通信が行われる（フェーズＢ７、パケット交換通信処理）。
【００３９】
回線交換通信中にパケット用チャネルがハンドオーバするとき、図８に示すように、携帯電話機２１が、無線基地局２２１と回線交換通信を常時継続して行うと共に無線基地局２５１とパケット交換通信を行い（フェーズＣ１，Ｃ２）、より電界の強い無線信号を検出するなど、同無線基地局２５１に対するハンドオーバ条件を検出したとき（フェーズＣ３）、“検出結果”が同無線基地局２２１へ送信され、同無線基地局２５１とのパケット交換通信が切断される（フェーズＣ４、検出結果送信処理）。無線基地局２２１が、携帯電話機２１と回線交換通信を常時継続して行い、同携帯電話機２１からハンドオーバ条件の“検出結果”を受信したとき、“通信チャネル（PS channel）再設定指令”が携帯電話機２１へ送信される（フェーズＣ５、通信チャネル再設定指令処理）。
【００４０】
携帯電話機２１が、無線基地局２２１から前記“通信チャネル再設定指令”を受信したとき、ハンドオーバ条件の“検出結果”に基づいてパケット交換通信を行うことのできる他の無線基地局２５２に無線接続され（フェーズＣ６）、“通信チャネル再設定完了”が無線基地局２２１へ送信される（フェーズＣ７、通信チャネル再設定完了報告処理）。携帯電話機２１と無線基地局２２１との間では、回線交換通信が常時継続して行われている（フェーズＣ８）。携帯電話機２１と無線基地局２５２との間でとの間でパケット用チャネルが確立してパケット交換通信が行われる（フェーズＣ９、パケット交換通信処理）。
【００４１】
以上のように、この実施形態では、無線基地局２５１，２５２，２５３は、パケット交換通信のみを行うので、基地局コントローラ２３との間の通信回線にインターネットＮＴなど、低品質で安価なものでも支障なく使用できる。このため、パケット交換通信が安価に提供されると共に、無線基地局２５１，２５２，２５３が比較的簡単な構成で実現される。また、無線基地局２２１は、携帯電話機２１と通信を常時継続して行うので、携帯電話機２１がハンドオーバするときでも、回線交換系サービスの通信の途切れ、制御信号の喪失が発生しない。また、通信の方式としてたとえば１６値ＱＡＭを用いる場合、小ゾーンＺ１，Ｚ２の半径を小さくしなくても、ＱＰＳＫを用いる場合とほぼ同様の通信品質を保つことができる。また、無線基地局２２１にパケット交換通信の機能があるので、パケット交換通信のみを行う無線基地局２５１が無い場合にも、同パケット交換通信が継続される。また、携帯電話機２１と無線基地局２２１，２２２との間の無線方式が同携帯端末２１と無線基地局２５１，２５２，２５３との間の無線方式と異なっているので、無線リソースの不足が解消される。
【００４２】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、図３中の混合器４３における信号の合成は、選択合成法の他、最大比合成法、等利得合成法などを用いても良い。また、ＱｏＳ（Quality of service、サービス品質）により、たとえば、小さなメールは無線基地局２２１を介して送受信し、ファイルのダウンロードは無線基地局２５１を介して送受信しても良い。この場合、無線リソースを節約しながら効率的に通信が行われる。また、たとえば、パケット交換通信のみを行う無線基地局２５１しか見つからなかった場合、制御信号や回線交換信号をパケットのデータ上にカプセル化して載せても良い。ただし、この場合、通信品質は低下する。また、携帯電話機２１、無線基地局２２１，２２２、及び無線基地局２５１，２５２，２５３の数は、任意で良い。また、携帯電話機２１と無線基地局２２１，２２２との間の無線方式、及び同携帯端末２１と無線基地局２５１，２５２，２５３との間の無線方式は、ＩＳ９５（Interim Standard-95 ）、ｃｄｍａ２０００などでも、上記実施形態とほぼ同様の作用、効果が得られる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、パケット専用無線基地局は、パケット交換通信のみを行うので、基地局制御装置との間の第２の通信回線は、第１の通信回線よりも密度の低い通信用データを伝送するものでも支障なく使用できる。このため、パケット交換通信を安価に提供できると共に、パケット専用無線基地局を比較的簡単な構成で実現できる。また、無線基地局は、携帯端末と回線交換通信を常時継続して行うので、同携帯端末がハンドオーバするときでも、回線交換系サービスの通信の中断、制御信号の喪失を防止できる。また、通信の方式として、たとえば１６値ＱＡＭを用いる場合、小ゾーンの半径を小さくしなくても、ＱＰＳＫを用いる場合とほぼ同様の通信品質を保つことができる。また、無線基地局にパケット交換通信の機能があるので、パケット専用無線基地局が無い場合にも、同パケット交換通信が継続される。また、携帯端末と無線基地局との間の無線方式が同携帯端末とパケット専用無線基地局との間の無線方式と異なっているので、無線リソースの不足を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態である携帯端末システムの電気的構成を示す図である。
【図２】図１中の携帯電話機２１の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図２中の無線部３２の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図１中の無線基地局２２１の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】図１中の無線基地局２５１の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】図１の携帯端末システムにおけるパケット用チャネルを確立するときのシーケンス図である。
【図７】図１の携帯端末システムにおけるパケット用チャネルが圏外になったときのシーケンス図である。
【図８】図１の携帯端末システムにおける回線交換通信中にパケット用チャネルがハンドオーバするときのシーケンス図である。
【図９】従来の携帯端末システムの電気的構成を示す図である。
【図１０】図９中の携帯電話機１の要部の電気的構成を示す図である。
【符号の説明】
２１ 携帯電話機（携帯端末）
２２１，２２２ 無線基地局（Base Station、ＢＳ）
２３ 基地局コントローラ（基地局制御装置）
２４１，２４２ ＡＴＭ回線（第１の通信回線）
２５１，２５２，２５３ 無線基地局（ＢＳ、パケット専用無線基地局）
Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５ 小ゾーン
ＮＴ インターネット（第２の通信回線）
【発明の属する技術分野】
この発明は、 携帯端末システム、該システムで用いられる携帯端末、無線基地局及びデータ通信方法に係り、たとえば数Ｍｂｐｓの高速通信を行う場合に用いて好適な携帯端末システム、該システムで用いられる携帯端末、無線基地局及びデータ通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機などの携帯端末と無線基地局との間で通信が行われる携帯端末システムでは、電話通信としての機能の他、たとえば画像データや音楽データなどの大量のデータを高速で伝送する機能も要求されている。特に、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband−ＣＤＭＡ、広帯域符号分割多元接続）方式の携帯電話機などと無線基地局との間で通信が行われる携帯端末システムでは、数Ｍｂｐｓの高速通信が行われる。
【０００３】
この種の携帯端末システムは、従来では、たとえば図９に示すように、携帯電話機１と、無線基地局（Base Station、ＢＳ）２１，２２と、基地局コントローラ３とから構成されている。携帯電話機１は、無線基地局２１，２２の管轄の小ゾーンＺ１，Ｚ２内に在圏するとき、同無線基地局２１ ，２２との間で無線信号Ｗ１，Ｗ２を送受信する。無線基地局２１，２２は、管轄の小ゾーンＺ１，Ｚ２内で携帯電話機１と通信を行う。無線基地局２１，２２には、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）回線４１，４２を介して基地局コントローラ３が接続されている。なお、図示しない同様の無線基地局が他に存在する。基地局コントローラ３は、管轄エリア内で無線基地局２１，２２を介して携帯電話機１と通信を行うと共に、加入者交換局５及び関門交換局６を介して一般電話回線網ＮＷに接続されている。
【０００４】
図１０は、図９中の携帯電話機１の要部の電気的構成を示す図である。
この携帯電話機１は、図１０に示すように、フィンガ１１，１２，１３と、混合器１４と、チャネル分離器１５とから構成されている。フィンガ１１，１２，１３は、無線基地局２１，２２，２３から送信された無線信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３に対して、たとえばレベル検出などの処理を行う。混合器１４は、フィンガ１１，１２，１３で検出された信号を、たとえば選択合成法などを用いて合成する。チャネル分離器１５は、混合器１４で合成された信号を、回線交換用チャネルａ、制御用チャネルｂ、及びパケット交換用チャネルｃに分離する。
【０００５】
この携帯端末システムでは、携帯電話機１が無線基地局２１の管轄の小ゾーンＺ１内に在圏するので、同携帯電話機１と同無線基地局２１との間で無線信号Ｗ１が送受信される。無線基地局２１は、ＡＴＭ回線４１及び基地局コントローラ３を介して一般電話回線網ＮＷに接続され、携帯電話機１が回線交換通信又はパケット交換通信を行う。
【０００６】
上記携帯端末システムの他、従来、この種の技術としては、たとえば、次のような文献に記載されるものがあった。
特許文献１に記載された無線通信システムでは、比較的広い領域の小ゾーンと、同小ゾーンよりも狭い領域の小ゾーンとが重なることによってオーバレイ構造が形成される。そして、移動局が各小ゾーンのシステムのうちから接続を希望するシステムを選択して通信を行うことにより、下りの通信回線におけるパケットの伝送が高速で効率的に行われる。このため、カバーエリアのエッジで伝送レートが低下することが防止される。
【０００７】
また、特許文献２に記載されたセルラー無線システムでは、ターミナル（携帯端末）と１つのベースステーション（基地局）のみとの間に実際のトラフィックチャネル接続が維持され、かつ、ターミナルと２つ以上のベースステーションとの間に制御チャネル接続が同時に維持されることにより、最適な電力制御が可能となると共に、パケットトラフィックに常に所与の時間に最良の接続が割り当てられる。さらに、ベースステーションからターミナルへの送信方向にトラフィックが殆ど生じないので、パケットトラフィックにより生じる干渉が減少する。また、制御チャネル接続がベースステーションへのリンクを形成するので、パケットチャネル接続へのハンドオーバが迅速かつ確実に実施される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３３９７７０号公報（第１頁、図１、図２）
【特許文献２】
特表２００１−５１６９９７号公報（第１頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の携帯端末システムでは、次のような問題点があった。
すなわち、図９の携帯端末システムでは、最大数Ｍｂｐｓの高速通信が可能であるが、あるユーザが携帯端末１を用いて数Ｍｂｐｓの通信を行っている間は、無線リソースの多くが占有されるので、他のユーザの携帯端末に割り当てる無線リソースが不足し、通信が行われないことがある。このため、他のユーザの携帯端末が並行して高速通信を行う場合には、無線基地局２１，２２や基地局コントローラ３に規模の大きいものが必要になるという問題がある。また、高速通信の方式としてたとえば１６値ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation 、直交振幅変調）などの多値ＱＡＭが用いられる場合、ＱＰＳＫ（quadraphase-shift keying、４相位相シフト・キーイング）などと比較して無線リソースを多く費やすので、通信品質を良好に保つことが難しいという問題がある。
【００１０】
これらの問題を解決するために、小ゾーンＺ１，Ｚ２の半径を小さくすることが考えられる。たとえば、小ゾーンの半径を１／２にすると、周波数利用効率は４倍（すなわち、同じ周波数帯域幅で４倍の移動機が収容される）に向上する。ところが、小ゾーンの半径を小さくすると、無線基地局を増設する必要がある。また、小ゾーンの半径が小さくなり、無線基地局が増加すると、ハンドオーバが頻繁に発生するため、通信方式によっては無線信号Ｗ１に含まれる回線交換系サービスの通信の途切れや、制御信号の喪失などが発生し、高速通信が円滑に行われないという問題がある。
【００１１】
また、特許文献１及び特許文献２では、比較的小規模の無線基地局や基地局コントローラにより高速通信が円滑に行われることについては、明確に記載されていない。
【００１２】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、小ゾーンの半径を小さくすることや、無線基地局及び基地局コントローラを大規模にすることなく高速通信を円滑に行うことができる携帯端末システム、該システムで用いられる携帯端末、無線基地局及びデータ通信方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、複数の携帯端末と、電波を発信又は受信して管轄ゾーン内の前記携帯端末との間で少なくとも回線交換通信回線を行うための複数の無線基地局と、管轄ゾーン内の前記携帯端末との間で通信用データをパケット単位に分解して伝送するパケット交換通信のみを行うための複数のパケット専用無線基地局と、管轄エリア内の前記無線基地局及び前記パケット専用無線基地局を監視制御する基地局制御装置とを備えてなる携帯端末システムに係り、前記各携帯端末が、任意の前記無線基地局と前記回線交換通信を常時継続して行っているときで、かつ、任意の前記パケット専用無線基地局とも前記パケット交換通信を行っているときに、前記パケット交換通信に対するハンドオーバ条件成立を検出したときは、当該検出結果を前記無線基地局へ送信すると共に前記任意のパケット専用無線基地局との前記パケット交換通信を切断し、前記無線基地局から通信チャネル再設定指令を受信したとき、ハンドオーバに対応して前記パケット交換通信を行うことのできる他の前記パケット専用無線基地局に無線接続すると共に、通信チャネル再設定完了報告を前記無線基地局へ送信し、この後、前記他のパケット専用無線基地局と前記パケット交換通信を行う構成とされ、かつ、前記各無線基地局が、前記携帯端末から前記検出結果を受信したとき、前記通信チャネル再設定指令を前記携帯端末へ送信し、該携帯端末から前記通信チャネル再設定完了報告を受信する構成とされていることを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の携帯端末システムで用いられる携帯端末に係り、任意の前記無線基地局と前記回線交換通信を常時継続して行っているときで、かつ、任意の前記パケット専用無線基地局とも前記パケット交換通信を行っているときに、前記パケット交換通信に対するハンドオーバ条件成立を検出したときは、当該検出結果を前記無線基地局へ送信すると共に前記任意のパケット専用無線基地局との前記パケット交換通信を切断し、前記無線基地局から通信チャネル再設定指令を受信したとき、ハンドオーバに対応して前記パケット交換通信を行うことのできる他の前記パケット専用無線基地局に無線接続すると共に、通信チャネル再設定完了報告を前記無線基地局へ送信し、この後、前記他のパケット専用無線基地局と前記パケット交換通信を行う構成とされていることを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の携帯端末システムを構成する無線基地局に係り、前記携帯端末から前記検出結果を受信したとき、前記通信チャネル再設定指令を前記携帯端末へ送信し、該携帯端末から前記通信チャネル再設定完了報告を受信する構成とされていることを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の発明は、複数の携帯端末と、電波を発信又は受信して管轄ゾーン内の前記携帯端末との間で少なくとも回線交換通信回線を行うための複数の無線基地局と、管轄ゾーン内の前記携帯端末との間で通信用データをパケット単位に分解して伝送するパケット交換通信のみを行うための複数のパケット専用無線基地局と、管轄エリア内の前記無線基地局及び前記パケット専用無線基地局を監視制御する基地局制御装置とを備えてなる携帯端末システムで用いられるデータ通信方法に係り、任意の前記携帯端末が、任意の前記無線基地局と前記回線交換通信を常時継続して行っているときで、かつ、任意の前記パケット専用無線基地局とも前記パケット交換通信を行っているときに、前記パケット交換通信に対するハンドオーバ条件成立を検出したときは、当該検出結果を前記無線基地局へ送信すると共に前記任意のパケット専用無線基地局との前記パケット交換通信を切断する検出結果送信処理と、前記無線基地局が、前記携帯端末から前記検出結果を受信したとき、前記通信チャネル再設定指令を前記携帯端末へ送信する通信チャネル再設定指令処理と、前記携帯端末が、前記無線基地局から通信チャネル再設定指令を受信したとき、ハンドオーバに対応して前記パケット交換通信を行うことのできる他の前記パケット専用無線基地局に無線接続すると共に、通信チャネル再設定完了報告を前記無線基地局へ送信する通信チャネル再設定完了報告処理と、前記携帯端末が、前記通信チャネル再設定完了報告処理の完了後、前記他のパケット専用無線基地局と前記パケット交換通信を行うパケット交換通信処理とを行うことを特徴としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
図１は、この発明の実施形態である携帯端末システムの電気的構成を示す図である。
この形態の携帯端末システムは、同図に示すように、携帯電話機２１と、無線基地局（Base Station、ＢＳ）２２１，２２２と、基地局コントローラ２３と、無線基地局（ＢＳ）２５１，２５２，２５３とから構成されている。携帯電話機２１は、無線基地局２２１，２２２の管轄の小ゾーンＺ１，Ｚ２内に在圏するとき、同無線基地局２２１，２２２との間で無線信号Ｗ１，Ｗ２を送受信し、無線基地局２５１，２５２，２５３の管轄の小ゾーンＺ３，Ｚ４，Ｚ５内に在圏するとき、同無線基地局２５１，２５２，２５３との間で無線信号Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５を送受信する。
【００２６】
特に、この実施形態では、携帯電話機２１は、無線基地局２５１，２５２，２５３とパケット交換通信のみを行う。すなわち、携帯電話機２１は、パケット交換通信開始時に最も近い距離にある無線基地局２２１へ“パケット接続要求”を送信すると共に、最も近い距離にある無線基地局２５１を検出して“検出結果”を同無線基地局２２１へ送信し、同無線基地局２２１から“通信チャネル設定指令”を受信したとき、同無線基地局２５１に無線接続すると共に、“通信チャネル設定完了”を同無線基地局２２１へ送信し、この後、無線基地局２５１とパケット交換通信を行う。
【００２７】
また、携帯電話機２１は、無線基地局２５１とのパケット交換通信が途絶えたとき、無線接続が切断されたこと（たとえば、小ゾーンＺ３の圏外に出たこと）を検出して“検出結果”を無線基地局２２１へ送信し、同無線基地局２２１から“通信チャネル再設定指令”を受信したとき、同無線基地局２２１に無線接続すると共に、“通信チャネル再設定完了”を同無線基地局２２１へ送信し、この後、同無線基地局２２１とパケット交換通信を行う。また、携帯電話機２１は、無線基地局２２１と通信を常時継続して行うと共に無線基地局２５１とパケット交換通信を行い、同パケット交換通信に対するハンドオーバ条件成立を検出したとき（以下、簡単に、「ハンドオーバ条件を検出したとき」と言う）、当該“検出結果”を同無線基地局２２１へ送信すると共に同無線基地局２５１とのパケット交換通信を切断し、同無線基地局２２１から“通信チャネル再設定指令”を受信したとき、ハンドオーバ条件の検出結果に基づいてパケット交換通信を行うことのできる無線基地局２５２に無線接続すると共に、“通信チャネル再設定完了報告”を無線基地局２２１へ送信し、この後、無線基地局２５２とパケット交換通信を行う。
【００２８】
無線基地局２２１，２２２は、ＡＴＭ回線２４１，２４２を通信時間中専有して基地局コントローラ２３と通信（すなわち、回線交換通信）を行うと共に、管轄の小ゾーンＺ１，Ｚ２内で電波を発信又は受信して携帯電話機２１と通信（回線交換通信又はパケット交換通信、及び制御信号の送受信）を行う。特に、この実施形態では、無線基地局２２１，２２２は、携帯電話機２１から“パケット接続要求”及び“検出結果”を受信した後、“通信チャネル設定指令”を携帯電話機２１へ送信し、同携帯電話機２１から“通信チャネル設定完了”を受信する。また、無線基地局２２１，２２２は、携帯電話機２１から前記“検出結果”を受信した後、“通信チャネル再設定指令”を同携帯電話機２１へ送信し、同携帯電話機２１から“通信チャネル再設定完了”を受信し、この後、同携帯電話機２１と前記パケット交換通信を行う。また、無線基地局２２１，２２２は、携帯電話機２１と通信を常時継続して行い、同携帯電話機２１からハンドオーバ条件の“検出結果”を受信したとき、通信チャネル再設定指令を同携帯電話機２１へ送信し、同携帯電話機２１から“通信チャネル再設定完了”を受信する。
【００２９】
無線基地局２５１，２５２，２５３は、インターネットＮＴを介して基地局コントローラ２３と通信を行うと共に、管轄の小ゾーンＺ３，Ｚ４，Ｚ５内で携帯電話機２１と無線接続された後、通信用データがパケット単位に分解されたパケット交換通信のみを行う。この実施形態では、インターネットＮＴは、ＡＴＭ回線よりも低品質（密度が比較的低い通信用データを伝送する構成）であるが運用コストの安い回線と位置付けられ、たとえばＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線やイーサネット（Ethernet：登録商標）回線である。
【００３０】
基地局コントローラ２３は、管轄エリア内でＡＴＭ回線２４１，２４２及び無線基地局２２１，２２２を介して携帯電話機２１と通信を行うと共に、インターネットＮＴ及び無線基地局２５１，２５２，２５３を介して携帯電話機２１と通信を行い、かつ、加入者交換局２５及び関門交換局２６を介して一般電話回線網ＮＷに接続されている。また、この実施形態では、ＡＴＭ回線２４１，２４２は、インターネットよりも高品質（密度が比較的高い通信用データを伝送する構成）であるがコストの高い回線と位置付けられている。また、携帯電話機２１と無線基地局２２１，２２２との間の無線方式は、たとえば、１６値ＱＡＭ、ＧＳＭ（Global System for Mobile communications ）、ＰＤＣ（Personal Digital Cellular ）である一方、同携帯端末２１と無線基地局２５１，２５２，２５３との間の無線方式が、たとえばＱＰＳＫやＷ−ＣＤＭＡとなっている。
【００３１】
図２は、図１中の携帯電話機２１の電気的構成を示すブロック図である。
この携帯電話機２１は、同図２に示すように、アンテナ３１と、無線部３２と、回線交換チャネル処理部３３と、制御チャネル処理部３４と、パケット交換チャネル処理部３５と、制御部３６と、アプリケーション部３７とから構成されている。アンテナ３１は、各無線基地局と無線信号を送受信する。無線部３２は、アンテナ３１で受信した無線信号を用途別（回線交換用信号Ａ、制御信号Ｂ、パケット交換用信号Ｃ）に分離する。回線交換チャネル処理部３３は、回線交換用信号Ａに対して回線交換通信に対応した処理を行う。制御チャネル処理部３４は、制御信号Ｂに対して所定の処理を行う。パケット交換チャネル処理部３５は、パケット交換用信号Ｃに対してパケット交換通信に対応した処理を行う。制御部３６は、回線交換チャネル処理部３３、制御チャネル処理部３４、及びパケット交換チャネル処理部３５に対して所定の制御を行う。アプリケーション部３７は、たとえば、メーラ、ブラウザ、音声コーデックなどの処理を行い、ユーザとのインタフェースとしての役割をもつ。
【００３２】
図３は、図２中の無線部３２の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この無線部３２は、同図３に示すように、フィンガ４１，４２と、混合器４３と、チャネル分離器４４と、フィンガ４５とから構成されている。フィンガ４１，４２は、無線基地局２２１，２２２から送信された無線信号Ｗ１，Ｗ２に対して、たとえばレベル検出などの処理を行う。混合器４３は、フィンガ４１，４２で検出された信号を、たとえば選択合成法などを用いて合成する。チャネル分離器４４は、混合器４３で合成された信号を、回線交換用チャネルＤ、制御用チャネルＥ、及びパケット交換用チャネルＦに分離する。フィンガ４５は、無線基地局２５１から送信された無線信号Ｗ３に対して所定の処理を行い、パケット交換用チャネルＦを出力する。
【００３３】
図４は、図１中の無線基地局２２１の電気的構成を示すブロック図である。
この無線基地局２２１は、同図４に示すように、アンテナ５１と、無線部５２と、回線交換チャネル処理部５３，…，５３と、制御チャネル処理部５４，…，５４と、パケット交換チャネル処理部５５と、制御部５６とから構成されている。アンテナ５１は、各携帯電話機と無線信号を送受信する。無線部５２は、アンテナ５１で受信された無線信号を、回線交換用チャネルＧ、制御用チャネルＨ、及びパケット交換用チャネルＪに分離する。回線交換チャネル処理部５３，…，５３は、回線交換用チャネルＧに対して回線交換通信に対応した処理を行うものであり、一般に、交信する携帯電話機毎にチャネルが割り当てられるため、同チャネルの数だけ設けられている。
【００３４】
制御チャネル処理部５４，…，５４は、制御用チャネルＨに対して所定の処理を行うものであり、一般に、交信する携帯電話機毎にチャネルが割り当てられるため、同チャネルの数だけ設けられている。パケット交換チャネル処理部５５は、パケット交換用チャネルＪに対してパケット交換通信に対応した処理を行う。制御部５６は、回線交換チャネル処理部５３，…，５３、制御チャネル処理部５４，…，５４、及びパケット交換チャネル処理部５５に対して所定の制御を行うと共に、ＡＴＭ回線２４１に接続されている。また、無線基地局２２２も、同様の構成になっている。
【００３５】
図５は、図１中の無線基地局２５１の電気的構成を示すブロック図である。
この無線基地局２５１は、アンテナ６１と、無線部６２と、パケット交換チャネル処理部６３と、制御部６４とから構成されている。アンテナ６１は、各携帯電話機と無線信号を送受信する。無線部６２は、アンテナ６１で受信された無線信号からパケット交換用チャネルＫを分離する。パケット交換チャネル処理部６３は、パケット交換用チャネルＫに対してパケット交換通信に対応した処理を行うものであり、一般に、すべての携帯電話機に対して同一チャネルが割り当てられるため、１つのみ設けられている。制御部６４は、パケット交換チャネル処理部６３に対して所定の制御を行うと共に、インターネットＮＴに接続されている。また、無線基地局２５２，２５３も、同様の構成になっている。
【００３６】
図６は、図１の携帯端末システムにおけるパケット用チャネルを確立するときのシーケンス図、図７は、パケット用チャネルが圏外になったときのシーケンス図、及び図８が、回線交換通信中にパケット用チャネルがハンドオーバするときのシーケンス図である。
これらの図を参照して、この形態の携帯端末システムに用いられるデータ通信方法について説明する。
図６に示すように、パケット交換通信開始時、携帯電話機２１から最も近い距離にある無線基地局２２１へ“パケット接続要求”が送信される（フェーズＡ１、パケット接続要求処理）。携帯電話機２１から最も近い距離にある無線基地局２５１が検出され（フェーズＡ２）、“検出結果”が無線基地局２２１へ送信される（フェーズＡ３、検出結果送信処理）。
【００３７】
無線基地局２２１が携帯電話機２１から前記“パケット接続要求”及び前記“検出結果”を受信した後、同無線基地局２２１から“通信チャネル設定指令（Personal Station channel、PS channel）”が同携帯電話機２１へ送信される（フェーズＡ４、通信チャネル設定指令処理）。携帯電話機２１が無線基地局２２１から前記“通信チャネル設定指令”を受信したとき、同携帯電話機２１が無線基地局２５１に無線接続されると共に（フェーズＡ５）、“通信チャネル設定完了”が無線基地局２２１へ送信される（フェーズＡ６、通信チャネル設定完了報告処理）。そして、携帯電話機２１と無線基地局２５１との間でパケット用チャネルが確立してパケット交換通信が行われる（フェーズＡ７、パケット交換通信処理）。
【００３８】
携帯電話機２１と無線基地局２５１とのパケット交換通信が途絶えたとき（フェーズＢ１）、図７に示すように、同携帯電話機２１が同無線基地局２５１の管轄の小ゾーンＺ３の圏外に出たことを検出し（フェーズＢ２）、“検出結果”が無線基地局２２１へ送信される（フェーズＢ３、検出結果送信処理）。無線基地局２２１が携帯電話機２１から前記“検出結果”を受信した後、同無線基地局２２１から“通信チャネル（PS channel）再設定指令”が同携帯電話機２１へ送信される（フェーズＢ４、通信チャネル再設定指令処理）。携帯電話機２１が無線基地局２２１から前記“通信チャネル再設定指令”を受信したとき、同携帯電話機２１が無線基地局２２１に無線接続されると共に（フェーズＢ５）、“通信チャネル再設定完了”が無線基地局２２１へ送信される（フェーズＢ６、通信チャネル再設定完了報告処理）。そして、携帯電話機２１と無線基地局２２１との間でパケット用チャネルが確立してパケット交換通信が行われる（フェーズＢ７、パケット交換通信処理）。
【００３９】
回線交換通信中にパケット用チャネルがハンドオーバするとき、図８に示すように、携帯電話機２１が、無線基地局２２１と回線交換通信を常時継続して行うと共に無線基地局２５１とパケット交換通信を行い（フェーズＣ１，Ｃ２）、より電界の強い無線信号を検出するなど、同無線基地局２５１に対するハンドオーバ条件を検出したとき（フェーズＣ３）、“検出結果”が同無線基地局２２１へ送信され、同無線基地局２５１とのパケット交換通信が切断される（フェーズＣ４、検出結果送信処理）。無線基地局２２１が、携帯電話機２１と回線交換通信を常時継続して行い、同携帯電話機２１からハンドオーバ条件の“検出結果”を受信したとき、“通信チャネル（PS channel）再設定指令”が携帯電話機２１へ送信される（フェーズＣ５、通信チャネル再設定指令処理）。
【００４０】
携帯電話機２１が、無線基地局２２１から前記“通信チャネル再設定指令”を受信したとき、ハンドオーバ条件の“検出結果”に基づいてパケット交換通信を行うことのできる他の無線基地局２５２に無線接続され（フェーズＣ６）、“通信チャネル再設定完了”が無線基地局２２１へ送信される（フェーズＣ７、通信チャネル再設定完了報告処理）。携帯電話機２１と無線基地局２２１との間では、回線交換通信が常時継続して行われている（フェーズＣ８）。携帯電話機２１と無線基地局２５２との間でとの間でパケット用チャネルが確立してパケット交換通信が行われる（フェーズＣ９、パケット交換通信処理）。
【００４１】
以上のように、この実施形態では、無線基地局２５１，２５２，２５３は、パケット交換通信のみを行うので、基地局コントローラ２３との間の通信回線にインターネットＮＴなど、低品質で安価なものでも支障なく使用できる。このため、パケット交換通信が安価に提供されると共に、無線基地局２５１，２５２，２５３が比較的簡単な構成で実現される。また、無線基地局２２１は、携帯電話機２１と通信を常時継続して行うので、携帯電話機２１がハンドオーバするときでも、回線交換系サービスの通信の途切れ、制御信号の喪失が発生しない。また、通信の方式としてたとえば１６値ＱＡＭを用いる場合、小ゾーンＺ１，Ｚ２の半径を小さくしなくても、ＱＰＳＫを用いる場合とほぼ同様の通信品質を保つことができる。また、無線基地局２２１にパケット交換通信の機能があるので、パケット交換通信のみを行う無線基地局２５１が無い場合にも、同パケット交換通信が継続される。また、携帯電話機２１と無線基地局２２１，２２２との間の無線方式が同携帯端末２１と無線基地局２５１，２５２，２５３との間の無線方式と異なっているので、無線リソースの不足が解消される。
【００４２】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、図３中の混合器４３における信号の合成は、選択合成法の他、最大比合成法、等利得合成法などを用いても良い。また、ＱｏＳ（Quality of service、サービス品質）により、たとえば、小さなメールは無線基地局２２１を介して送受信し、ファイルのダウンロードは無線基地局２５１を介して送受信しても良い。この場合、無線リソースを節約しながら効率的に通信が行われる。また、たとえば、パケット交換通信のみを行う無線基地局２５１しか見つからなかった場合、制御信号や回線交換信号をパケットのデータ上にカプセル化して載せても良い。ただし、この場合、通信品質は低下する。また、携帯電話機２１、無線基地局２２１，２２２、及び無線基地局２５１，２５２，２５３の数は、任意で良い。また、携帯電話機２１と無線基地局２２１，２２２との間の無線方式、及び同携帯端末２１と無線基地局２５１，２５２，２５３との間の無線方式は、ＩＳ９５（Interim Standard-95 ）、ｃｄｍａ２０００などでも、上記実施形態とほぼ同様の作用、効果が得られる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、パケット専用無線基地局は、パケット交換通信のみを行うので、基地局制御装置との間の第２の通信回線は、第１の通信回線よりも密度の低い通信用データを伝送するものでも支障なく使用できる。このため、パケット交換通信を安価に提供できると共に、パケット専用無線基地局を比較的簡単な構成で実現できる。また、無線基地局は、携帯端末と回線交換通信を常時継続して行うので、同携帯端末がハンドオーバするときでも、回線交換系サービスの通信の中断、制御信号の喪失を防止できる。また、通信の方式として、たとえば１６値ＱＡＭを用いる場合、小ゾーンの半径を小さくしなくても、ＱＰＳＫを用いる場合とほぼ同様の通信品質を保つことができる。また、無線基地局にパケット交換通信の機能があるので、パケット専用無線基地局が無い場合にも、同パケット交換通信が継続される。また、携帯端末と無線基地局との間の無線方式が同携帯端末とパケット専用無線基地局との間の無線方式と異なっているので、無線リソースの不足を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態である携帯端末システムの電気的構成を示す図である。
【図２】図１中の携帯電話機２１の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図２中の無線部３２の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図１中の無線基地局２２１の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】図１中の無線基地局２５１の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】図１の携帯端末システムにおけるパケット用チャネルを確立するときのシーケンス図である。
【図７】図１の携帯端末システムにおけるパケット用チャネルが圏外になったときのシーケンス図である。
【図８】図１の携帯端末システムにおける回線交換通信中にパケット用チャネルがハンドオーバするときのシーケンス図である。
【図９】従来の携帯端末システムの電気的構成を示す図である。
【図１０】図９中の携帯電話機１の要部の電気的構成を示す図である。
【符号の説明】
２１ 携帯電話機（携帯端末）
２２１，２２２ 無線基地局（Base Station、ＢＳ）
２３ 基地局コントローラ（基地局制御装置）
２４１，２４２ ＡＴＭ回線（第１の通信回線）
２５１，２５２，２５３ 無線基地局（ＢＳ、パケット専用無線基地局）
Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５ 小ゾーン
ＮＴ インターネット（第２の通信回線）
Claims (4)
- 複数の携帯端末と、電波を発信又は受信して管轄ゾーン内の前記携帯端末との間で少なくとも回線交換通信回線を行うための複数の無線基地局と、管轄ゾーン内の前記携帯端末との間で通信用データをパケット単位に分解して伝送するパケット交換通信のみを行うための複数のパケット専用無線基地局と、管轄エリア内の前記無線基地局及び前記パケット専用無線基地局を監視制御する基地局制御装置とを備えてなる携帯端末システムであって、
前記各携帯端末は、
任意の前記無線基地局と前記回線交換通信を常時継続して行っているときで、かつ、任意の前記パケット専用無線基地局とも前記パケット交換通信を行っているときに、前記パケット交換通信に対するハンドオーバ条件成立を検出したときは、当該検出結果を前記無線基地局へ送信すると共に前記任意のパケット専用無線基地局との前記パケット交換通信を切断し、前記無線基地局から通信チャネル再設定指令を受信したとき、ハンドオーバに対応して前記パケット交換通信を行うことのできる他の前記パケット専用無線基地局に無線接続すると共に、通信チャネル再設定完了報告を前記無線基地局へ送信し、この後、前記他のパケット専用無線基地局と前記パケット交換通信を行う構成とされ、かつ、
前記各無線基地局は、
前記携帯端末から前記検出結果を受信したとき、前記通信チャネル再設定指令を前記携帯端末へ送信し、該携帯端末から前記通信チャネル再設定完了報告を受信する構成とされていることを特徴とする携帯端末システム。 - 請求項１記載の携帯端末システムで用いられる携帯端末であって、
任意の前記無線基地局と前記回線交換通信を常時継続して行っているときで、かつ、任意の前記パケット専用無線基地局とも前記パケット交換通信を行っているときに、前記パケット交換通信に対するハンドオーバ条件成立を検出したときは、当該検出結果を前記無線基地局へ送信すると共に前記任意のパケット専用無線基地局との前記パケット交換通信を切断し、前記無線基地局から通信チャネル再設定指令を受信したとき、ハンドオーバに対応して前記パケット交換通信を行うことのできる他の前記パケット専用無線基地局に無線接続すると共に、通信チャネル再設定完了報告を前記無線基地局へ送信し、この後、前記他のパケット専用無線基地局と前記パケット交換通信を行う構成とされていることを特徴とする携帯端末。 - 請求項１記載の携帯端末システムを構成する無線基地局であって、
前記携帯端末から前記検出結果を受信したとき、前記通信チャネル再設定指令を前記携帯端末へ送信し、該携帯端末から前記通信チャネル再設定完了報告を受信する構成とされていることを特徴とする無線基地局。 - 複数の携帯端末と、電波を発信又は受信して管轄ゾーン内の前記携帯端末との間で少なくとも回線交換通信回線を行うための複数の無線基地局と、管轄ゾーン内の前記携帯端末との間で通信用データをパケット単位に分解して伝送するパケット交換通信のみを行うための複数のパケット専用無線基地局と、管轄エリア内の前記無線基地局及び前記パケット専用無線基地局を監視制御する基地局制御装置とを備えてなる携帯端末システムで用いられるデータ通信方法であって、
任意の前記携帯端末が、任意の前記無線基地局と前記回線交換通信を常時継続して行っているときで、かつ、任意の前記パケット専用無線基地局とも前記パケット交換通信を行っているときに、前記パケット交換通信に対するハンドオーバ条件成立を検出したときは、当該検出結果を前記無線基地局へ送信すると共に前記任意のパケット専用無線基地局との前記パケット交換通信を切断する検出結果送信処理と、
前記無線基地局が、前記携帯端末から前記検出結果を受信したとき、前記通信チャネル再設定指令を前記携帯端末へ送信する通信チャネル再設定指令処理と、
前記携帯端末が、前記無線基地局から通信チャネル再設定指令を受信したとき、ハンドオーバに対応して前記パケット交換通信を行うことのできる他の前記パケット専用無線基地局に無線接続すると共に、通信チャネル再設定完了報告を前記無線基地局へ送信する通信チャネル再設定完了報告処理と、
前記携帯端末が、前記通信チャネル再設定完了報告処理の完了後、前記他のパケット専用無線基地局と前記パケット交換通信を行うパケット交換通信処理とを行うことを特徴とするデータ通信方法。
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