JP4981867B2 - 無線中継装置 - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信システムで移動局と基地局との間の無線通信を中継する無線中継装置に関するものである。
従来、図1に示すような4チャネル多重のTDMA−TDD(Time Division Multiple Access−Time Division Duplex)方式の無線通信システムにおいて移動局PSと基地局BSとの間の無線通信を中継する無線中継装置1が提供されている。この無線中継装置1は、2系統のBS側無線通信部2、PS側無線通信部3と、BS側無線通信部2及びPS側無線通信部3の送受信動作を制御する通信制御部4と、動作電力を供給する電源5とを搭載し、BS側無線通信部2で基地局BS向けアンテナ2aを介して基地局BSとの間で無線通信を行うと同時に、PS側無線通信部3で移動局PS向けアンテナ3aを介して移動局PSとの間で無線通信を行っている。(「第二世代コードレス電話システム標準規格(RCR STD−28)」参照)。
現在、5msecの時間長を1フレームとし、さらに8等分したものを1スロット(時間長0.625msec)として規定し、各絶対スロット毎に複数のキャリアが周波数多重されている。そして図2に示すように、基地局BSから移動局PS(以下、「下り」と呼ぶ)への送信信号は、1フレーム中の下り区間Aの4スロットS1〜S4を割り当て、移動局PSから基地局BS(以下、「上り」と呼ぶ)への送信信号は、1フレーム中の上り区間Bの4スロットS1〜S4を割り当てている。つまり、1つの基地局BSは理論上最大4つの移動局PSとの通信が同時に処理できる。また、1つの絶対スロットには160bitのデータが含まれ、1つの移動局PSと基地局BSとの間では5msec毎に160bitのデータが半二重で伝送されることになり、単位時間当たりで見れば32kbpsの通信速度が得られることになり、4スロットでは最大128kbpsの通信速度が得られる。
また、PHSでは1.9GHz帯の無線周波数を利用しており、例えば屋外に設置されている基地局BSの電波が建物内の移動局PSに到達し難いため、屋外の基地局BSと屋内の移動局PSとの間で各々の送信電波を中継する無線中継装置が従来より用いられており、複数スロットを同時に使用することで高速のパケット通信を行うものもある。
そして通信時には、通信データのやり取りをどの絶対スロットを用いて行うかを決定するスロット割当を行っており、基地局BS−無線中継装置1間の通信に用いる絶対スロットは基地局BSが割当スロットの決定権を持っており、移動局PS−無線中継装置1間の通信に用いる絶対スロットは無線中継装置1が割当スロットの決定権を持っている。
したがって、移動局PSにおいて送信すべきデータが発生した場合は、すぐにデータの送信処理を行うことはできず、絶対スロットの割り当てを無線中継装置1に要求し、さらに無線中継装置1が基地局BSに絶対スロットの割り当てを要求して、絶対スロットの割り当てが完了してからデータのやり取りが開始される。
この絶対スロットの割当要求の段階から、割当スロットが決定し、実際にデータのやり取りを行うまでの手順をリンクチャネル確立処理と呼んでいる。このリンクチャネル確立処理は、実際のデータのやり取りを行う通信用信号を用いず、スロットの設定等の制御を行う制御用信号を用いて行うものであるため、無線中継装置1が上り、下りの各4スロット中で制御用信号を送信している絶対スロットの数によって、無線中継装置1を用いて行う通信の速度が決定される。すなわち、リンクチャネル確立処理に入る前段階で、できるだけ多くの絶対スロットで制御用信号を送信していれば、その分だけ無線中継装置1において移動局PSからの割当要求を効率よく処理できるようになり、結果として実際のデータ通信を行う段階で通信速度の高速化をもたらすのである。
そこで、従来、通常のリンクチャネル確立処理においては、リンクチャネルとして未使用状態にあるスロットを割り当てることで、リンクの確立が不可能になる呼損率を減少させていた。(例えば、特許文献1参照)
特開2002−26798号公報(段落番号[0043]、図1,図2)
ところで、携帯電話やPHSのような公衆無線通信システムでは、移動局PSへの着信時に移動局PSの所在を把握しておく必要があるため、移動局PSの電源投入時、または移動局PSがある管理エリア内から別の管理エリアへ移動した場合等に、位置登録処理を実施する。
図5には、管理エリアC1〜C4を各々有する基地局BS1〜BS4と、ネットワークNWを介して基地局BS1〜BS4に接続した位置登録情報データベースDBとを備える公衆無線通信システムにおいて、移動局PSがある管理エリアC2内から別の管理エリアC3へ移動した場合の例を示す。
基地局BS2が構成する管理エリアC2から基地局BS3が構成する管理エリアC3へ移動したことを検出した移動局PSが、基地局BS3を通じて位置登録の要求を行うことで、この移動局PSの位置情報がネットワークNWを介して位置登録情報データベースDBに登録または更新される。
PHSの場合、この位置登録は、移動局PSからの回線交換の位置登録リンクチャネル確立要求を契機に処理を開始するものである。まず、図6に示すように、制御用信号を用いて位置登録リンクチャネル確立要求が移動局PSから基地局BSに直接送信されると、基地局BSで選択された絶対スロットが位置登録リンクチャネルとして移動局PSに割り当てられる。そして、位置登録リンクチャネルが確立した後、通信用信号による位置登録処理を行う。位置登録処理が完了すると、基地局BSは切断コマンド(DISC)を移動局PSに送信し、移動局PSは非番号性確認レスポンス(UA)を基地局BSに返信してから、基地局BSは無線チャネル切断を移動局PSに送信して無線チャンネルを開放し、移動局PSは無線チャネル切断完了を基地局BSに返信する。
次に、図7に示すように、制御用信号を用いて位置登録リンクチャネル確立要求が移動局PSから無線中継装置1を介して基地局BSに送信されると、基地局BSでは割当チャネルの選択処理を行い、基地局BSで選択された絶対スロットが基地局BS側の位置登録リンクチャネルとして無線中継装置1に割り当てられる。さらに、無線中継装置1で移動局PSの割り当てチャネル選択処理を行い、無線中継装置1で選択された絶対スロットが移動局PS側の位置登録リンクチャネルとして移動局PSに割り当てられる。このようにして位置登録リンクチャネルが確立した後、移動局PSと基地局BSとの間で無線中継装置1を介して通信用信号による位置登録処理を行う。位置登録処理が完了すると、基地局BSは無線中継装置1を介して切断コマンド(DISC)を移動局PSに送信し、移動局PSは無線中継装置1を介して非番号性確認レスポンス(UA)を基地局BSに返信してから、基地局BSは無線中継装置1を介して無線チャネル切断を移動局PSに送信して無線チャンネルを開放し、移動局PSは無線中継装置1を介して無線チャネル切断完了を基地局BSに返信する。
そして、無線中継装置1に対し移動局PSから送信される位置登録リンクチャネル確立要求は回線交換のリンクチャネル確立であるので、従来は、通話品質の低下を防ぐことを目的に、無線中継装置1が移動局PSに対して割り当てる絶対スロットは、基地局BSが無線中継装置1に対して割り当てた絶対スロットとは異なる絶対スロットを選択していた。
ここで、回線交換はパケット交換とは異なり、リンクが確立している間は常に絶対スロットを占有する形態の通信方式であるため、位置登録処理時の絶対スロットの割当前に該絶対スロットがリンクチャネル確立要求等の制御用信号のやり取りを行うために使用されていたとしても、一旦割当が行われてしまえば、その後は制御用信号のやり取りの目的には使用できなくなってしまう。この動作について、図8及び図9を用いて以下説明する。
図8(a)は、下り4スロットのBS側無線通信部2で基地局BSからの制御用信号を受信し、これを下り4スロットのPS側無線通信部3で移動局PS向けに中継送信している状態を破線矢印にて示している。
このとき、図8(b)の実線矢印に示すように、移動局PSから絶対スロットS1のタイミングで位置登録リンクチャネル確立要求を受信し、位置登録リンクチャネル確立のための制御用信号のやり取りを上り下りの絶対スロットS1で実施したとする。
この場合、割当チャネルの選択処理では、既に通信用信号のやり取りを実施している絶対スロット(図8の例では該当スロットなし)を除外して、残りの絶対スロットの中から最適な絶対スロットを割り当てるが、ここでは図8(c)の白抜き矢印に示すように、基地局BS側へは絶対スロットS2が、移動局PS側へは絶対スロットS3が割り当てられたとする。
この位置登録リンクチャネル確立処理における無線中継装置1の動作について、更に詳しく図9を用いて説明すれば、無線中継装置1において、PS側無線通信部3が移動局PSから制御用信号にて回線交換の位置登録リンクチャネル確立要求を受信した場合(ステップK100)、BS側無線通信部2は、PS側無線通信部3が位置登録リンクチャネル確立要求を受信した絶対スロットと同一絶対スロット(図8では絶対スロットS1)を用いて制御用信号にて基地局BSへ中継する(ステップK101)。
位置登録リンクチャネル確立要求を受信した基地局BSは、通信用信号のやり取りに使用していない絶対スロットのうち、雑音レベルが低い等で最適と判断できる絶対スロット(図8では絶対スロットS2)を基地局BS側のリンクチャネル割当として選択し、位置登録リンクチャネル確立要求の送信元である無線中継装置1に対し、位置登録リンクチャネル確立要求を受信したスロットと同一絶対スロット(図8では絶対スロットS1)を用いて制御用信号にて基地局BS側のリンクチャネル割当を送信する。
基地局BS側の割当を受けた無線中継装置1において(ステップK102)、通信制御部4は、基地局BS側に割り当てられた絶対スロット(図8では絶対スロットS2)でBS側無線通信部2及びPS側無線通信部3が制御用信号を送受信していることを認知すれば(ステップK103)、割当後には制御用信号の中継処理が不能となるため、割り当てられた絶対スロットでの制御用信号の送受信を停止させる(ステップK104)。図8では基地局BS側に割り当てられた絶対スロットS2にて制御用信号の送受信が割当前に行われていたので、この段階で基地局BS側、移動局PS側共に絶対スロットS2での制御用信号の送受信を停止させる。
次に、通信制御部4は、ステップK102で基地局BSから割当を受けた絶対スロット(図8では絶対スロットS2)を除外した絶対スロットのうち、雑音レベルが低い等で最適と判断できる絶対スロット(図8では絶対スロットS3)を移動局PS側のリンクチャネル割当として選択する(ステップK105)。
そして、基地局BS側での処理同様、通信制御部4は、移動局PS側に割り当てたスロット(図8では絶対スロットS3)で制御用信号を送受信していることを認知すれば(ステップK106)、制御用信号の送受信を停止させる(ステップK107)。図8では移動局PS側に割り当てた絶対スロットS3にて制御用信号の送受信が選択前に行われていたので、この段階で基地局BS側、移動局PS側共に絶対スロットS3での制御用信号の送受信を停止させる。
その後、PS側無線通信部3は、元々位置登録リンクチャネル確立要求を送信してきた移動局PSに対し、位置登録リンクチャネル確立要求を受信したスロットと同一絶対スロット(図8では絶対スロットS1)から、リンクチャネル割当によって選択した移動局PS側の絶対スロット(図8では絶対スロットS3)を制御用信号で通知する(ステップK108)。
この段階で位置登録リンクチャネル確立の処理が完了するので、基地局BS及び移動局PSは、割り当てられた絶対スロットS2及びS3を用い、無線中継装置1を介して通信用信号による位置登録の手続きを行えることとなる。
このように、位置登録リンクチャネル確立処理の過程で、絶対スロットS2及びS3では、割当後には制御用信号の中継処理が不能となる為、割当と同時に図8(a)で実施していた制御用信号送受信が絶対スロットS2及びS3では停止される。
この状態を図8(c)に示すが、白抜き矢印は割当チャネルでの位置登録処理のための通信用信号のやり取りを表している。
その後、位置登録処理が完了すると、位置登録処理に使用した絶対スロットS2及びS3は解放され、図8(d)のような状態になるが、このときにはもはや位置登録処理に用いなかった絶対スロットS1及びS4のみでしか制御用信号の中継を行っていないことになってしまう。
但し、その場合であっても、位置登録処理の完了後、時間が十分に確保できれば、実際のデータ通信のためのリンクチャネル確立要求が移動局より送信されるタイミングまでに位置登録処理に使用した絶対スロットでも再度制御用信号のやり取りが行えるようにするための準備ができるので問題ないが、移動局PSによっては、図10に示すように、位置登録をして、リンクチャネルを切断した直後に実際のデータ通信のためのリンクチャネル確立要求を基地局BSに対して無線中継局1を介して送信し、基地局BSから無線中継局1を介してリンクチャネルの割当を受けてデータ通信を行うものがあり、この場合には、例えばPHSであれば、4スロット中、少なくとも2スロットではリンクチャネル確立要求信号の処理を行うことができず、本来の通信速度が得られなくなるおそれがあった。
このように、位置登録リンクチャネル確立処理の場合は、通常のリンクチャネル確立処理とは異なり、移動局PSからの割当要求の処理効率が悪く、結果として通信速度が遅くなることがあった。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、移動局の位置登録処理の直後であっても、制御用信号のやり取りのための絶対スロットをできるだけ確保することにより、所期の通信速度が得られるようにした無線中継装置を提供することにある。
請求項1の発明は、基地局及び移動局と各々通信を行う2系統の無線通信手段と、無線通信手段の動作を制御する通信制御手段とを備えて、時分割多重された複数の絶対スロットを利用して移動局と基地局との間で無線による通信を行う無線通信システムに用いられ、移動局と基地局との間で各々の送信電波を中継する無線中継装置において、通信制御手段は、移動局の位置登録時に移動局と通信を行う無線通信手段が送受信する回線交換の通信用信号の中継処理に対して、基地局と通信を行う無線通信手段が送受信する回線交換の通信用信号に割り当てられた絶対スロットと同一の絶対スロットを割り当てることを特徴とする。
この発明によれば、移動局の位置登録時に、既に基地局から無線中継装置に対するスロット割当により制御用信号の送受信が停止した絶対スロットを移動局に対しても割り当てることで、移動局に対するスロット割当による新たな制御用信号の送受信の停止は発生せず、制御用信号のやり取りのための絶対スロットをできるだけ確保することができて、位置登録処理直後のデータ通信時に所期の通信速度が得られる。
以上説明したように、本発明では、移動局の位置登録処理の直後であっても、制御用信号のやり取りのための絶対スロットをできるだけ確保することにより、所期の通信速度を得ることができるという効果がある。
本発明が適用される無線中継装置の構成及び該装置が適用されるシステムの概要を示す図である。 本発明が適用される無線中継装置のスロット構成を示す図である。 本発明の基本構成の無線中継装置における位置登録リンクチャネル確立処理のフローを示す図である。 本発明の実施形態の無線中継装置における位置登録リンクチャネル確立処理のフローを示す図である。 位置登録処理の概念を示す図である。 位置登録時の基地局と移動局との間のシーケンスを示す図である。 位置登録時の基地局と無線中継装置と移動局との間のシーケンスを示す図である。 (a)〜(d)従来の無線中継装置における位置登録処理時のスロット使用状況の遷移を示す図である。 従来の無線中継装置における位置登録リンクチャネル確立処理のフローを示す図である。 通信発生時の基地局と無線中継装置と移動局との間のシーケンスを示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(基本構成)
本基本構成の無線中継装置1の構成は、背景技術で説明した従来例と同様に図1に示され、チャネル多重のTDMA−TDD方式の無線通信システムにおいて移動局PSと基地局BSとの間の無線通信を中継するPHSなどの無線通信システムに用いられ、移動局PSと基地局BSとの間のパケット交換及び回線交換を行う無線通信を中継するもので、そのスロット構成は従来例と同様に図2に示され、最大128kbpsの通信に対応している。なお、従来例と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
以下、本基本構成の無線中継装置1による位置登録リンクチャネル確立処理フローを図3を用いて説明する。
無線中継装置1において、PS側無線通信部3が移動局PSから制御用信号にて回線交換の位置登録リンクチャネル確立要求を受信した場合(ステップK1)、BS側無線通信部2は、PS側無線通信部3が位置登録リンクチャネル確立要求を受信したスロットと同一絶対スロットを用いて制御用信号にて基地局BSへ中継する(ステップK2)。
位置登録リンクチャネル確立要求を受信した基地局BSは、通信用信号のやり取りに使用していないスロットのうち、雑音レベルが低い等で最適と判断できる絶対スロットを基地局BS側のリンクチャネル割当として選択し、リンクチャネル確立要求の送信元である無線中継装置1に対し、位置登録リンクチャネル確立要求を受信したスロットと同一絶対スロットを用いて制御用信号にて基地局BS側のリンクチャネル割当を送信する。
基地局BS側の割当を受けた無線中継装置1において(ステップK3)、通信制御部4は、基地局BS側に割り当てられた絶対スロットでBS側無線通信部2及びPS側無線通信部3が制御用信号を送受信していることを認知すれば(ステップK4)、割り当てられた絶対スロットでの制御用信号の送受信を停止させる(ステップK5)。
ここまでの動作は従来の無線中継装置と何ら変わらないものである。
次に、無線中継装置1の動作としては、移動局PS側に割り当てるべき絶対スロットを決定するという処理があるが、ここで従来の装置とは異なる処理が行われる。
具体的には、通信制御部4は、BS側無線通信部2及びPS側無線通信部3において、通信用信号及び制御用信号の送受信に使用していない、いわゆるアイドルスロット(未使用スロット)が存在するか否かを確認し(ステップK6)、もしアイドルスロットが存在するのであれば、そのアイドルスロットを優先的に移動局PS側のリンクチャネル割当として選択する(ステップK7)。
但し、アイドルスロットが存在しないのであれば、通信制御部4は、従来の装置における処理と同様、ステップK3で基地局BSから割当を受けた絶対スロットを除外した絶対スロットのうち、雑音レベルが低い等で最適と判断できる絶対スロットを移動局PS側のリンクチャネル割当として選択し(ステップK8)、割り当てられた絶対スロットにおける制御用信号の送受信を停止させる(ステップK9)。
そして、PS側無線通信部3は、元々、位置登録リンクチャネル確立要求を送信してきた移動局PSに対し、位置登録リンクチャネル確立要求を受信したスロットと同一絶対スロットを用いて、リンクチャネル割当によって選択した移動局PS側の絶対スロットを制御用信号で通知する(ステップK10)。
この段階で位置登録リンクチャネル確立の処理が完了するので、基地局BS及び移動局PSは、割当スロットを用い、無線中継装置1を介して位置登録の手続きを行えることとなる。
このように、この無線中継装置1を用いることで、アイドル状態である絶対スロットが移動局PSに対する割当スロットとして優先的に選択されることから、位置登録のリンクチャネル確立処理により送受信が停止させられてしまう制御用信号の割合を低く抑えることができ、この位置登録処理の直後に実際のデータ通信の要求が発生しても、所期の通信速度が得られる確率が高くなる。
(実施形態)
本実施形態の無線中継装置1の構成は基本構成と同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
以下、本実施形態の無線中継装置1による位置登録リンクチャネル確立処理フローを図4を用いて説明する。
無線中継装置1において、PS側無線通信部3が移動局PSから制御用信号にて回線交換の位置登録リンクチャネル確立要求を受信した場合(ステップK20)、BS側無線通信部2は、PS側無線通信部3が位置登録リンクチャネル確立要求を受信したスロットと同一絶対スロットを用いて制御用信号にて基地局BSへ中継する(ステップK21)。
位置登録リンクチャネル確立要求を受信した基地局BSは、通信用信号のやり取りに使用していないスロットのうち、雑音レベルが低い等で最適と判断できる絶対スロットを基地局BS側のリンクチャネル割当として選択し、リンクチャネル確立要求の送信元である無線中継装置1に対し、位置登録リンクチャネル確立要求を受信したスロットと同一絶対スロットを用いて制御用信号にて基地局BS側のリンクチャネル割当を送信する。
基地局BS側の割当を受けた無線中継装置1において(ステップK22)、通信制御部4は、基地局BS側に割り当てられた絶対スロットでBS側無線通信部2及びPS側無線通信部3が制御用信号を送受信していることを認知すれば(ステップK23)、割り当てられた絶対スロットでの制御用信号の送受信を停止させる(ステップK24)。
ここまでの動作は従来の無線中継装置と何ら変わらないものである。
次に、無線中継装置1の動作としては、移動局PS側に割り当てるべき絶対スロットを決定するという処理があるが、ここで従来の装置とは異なる処理が行われる。
具体的には、通信制御部4は、基地局BSにより割り当てられた絶対スロットと同一の絶対スロットを移動局PS側のリンクチャネル割当として選択する(ステップK25)。
従来の処理では基地局BS側に割り当てる絶対スロットと移動局PS側に割り当てる絶対スロットとは互いに異なるようにしていたが、これは通話品質の低下を回避することが目的であり、ここでは位置登録処理というデータ通信を実施するものであるので、多少の通信品質劣化が生じても、誤り制御機能にて補正が可能である為、同一絶対スロットの割当が可能となる。
そして、PS側無線通信部3は、元々、位置登録リンクチャネル確立要求を送信してきた移動局PSに対し、位置登録リンクチャネル確立要求を受信したスロットと同一絶対スロットを用いて、リンクチャネル割当によって選択した移動局PS側の絶対スロットを制御用信号で通知する(ステップK26)。
この段階で位置登録リンクチャネル確立の処理が完了するので、基地局BS及び移動局PSは、割当スロットを用い、無線中継装置1を介して位置登録の手続きを行えることとなる。
このように、この無線中継装置1を用いることで、無線中継装置1の基地局BS側と移動局PS側とで同一絶対スロットを位置登録処理に使用することになり、基地局BS側に絶対スロットを割り付けた時点で、該絶対スロットの制御用信号の送受信を停止しているので、移動局PS側のスロット割当により新たに制御用信号の送受信を停止させる絶対スロットが発生することがなくなり、この位置登録処理の直後に実際のデータ通信の要求が発生しても、所期の通信速度が得られる確率が高くなる。
1 無線中継装置
2 BS側無線通信部
2a BS向けアンテナ
3 PS側無線通信部
3a PS向けアンテナ
4 通信制御部
5 電源
BS 基地局
PS 移動局

Claims (1)

  1. 基地局及び移動局と各々通信を行う2系統の無線通信手段と、無線通信手段の動作を制御する通信制御手段とを備えて、時分割多重された複数の絶対スロットを利用して移動局と基地局との間で無線による通信を行う無線通信システムに用いられ、移動局と基地局との間で各々の送信電波を中継する無線中継装置において、通信制御手段は、移動局の位置登録時に移動局と通信を行う無線通信手段が送受信する回線交換の通信用信号の中継処理に対して、基地局と通信を行う無線通信手段が送受信する回線交換の通信用信号に割り当てられた絶対スロットと同一の絶対スロットを割り当てることを特徴とする無線中継装置。
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