JP5306095B2

JP5306095B2 - 同報無線通信システムおよび中継局装置

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Publication number: JP5306095B2
Application number: JP2009173747A
Authority: JP
Inventors: 茂之沼口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-07-24
Also published as: JP2011029935A

Description

本発明は、例えば、同報無線通信システムにおける、親局装置または子局装置から受信する無線信号を中継する中継局装置に関する。

市町村などの地方自治体では、防災情報を始めとする地域の情報を伝達する、同報無線通信システムを導入している。このような同報無線通信システムは、例えば、市役所や村役場に親局装置が設置され、親局装置と無線信号を用いて通信する子局は、地域の各エリアに設置される。親局装置から各子局装置に対して防災情報を伝達する場合、例えば、親局装置に設けられるマイクから音声を入力して、その音声を無線信号へ変換して各子局装置へ伝達する。また、親局装置と子局装置の間に山やビル等がある場合や、親局装置と子局装置との間の距離が離れているために、無線信号が届かない場合は、親局装置と子局装置が直接無線通信を行うことができないため、親局装置と子局装置との間に、１つ又は２つ以上の中継局装置を配置し、親局装置と子局装置とが行う無線信号を中継するようにしている。

このような中継局装置は、無線信号を受信すると、その無線信号を中継するという処理を行うため、隣接する市町村の同報無線通信システムで用いられる無線信号を中継局装置が中継することが発生する。当該同報無線通信システムにとっては、隣接する市町村の同報無線通信システムから送信された無線信号は、不要なものであり、このような不要な無線信号を中継すると、問題が発生する。

図５に、このような問題が発生した様子を示す。同報無線通信システムａは、親局装置１００、親局装置１００と直接無線通信する子局装置３０１、親局装置１００との無線通信を中継局２０１を介して行う子局装置３０２、３０３を有する。中継局装置２０１は、子局３０２、３０３と親局装置１００との無線信号を中継するものであるが、他の同報無線通信システムｂの子局装置３１１から送信された無線信号を中継局装置２０１が受信した場合（図５中の黒塗り矢印で示す。）、その無線信号を、親局装置１００または子局装置３０２、３０３へ中継伝送する。

このような場合、当該同報無線通信システムａで使用可能な無線リソースのうちの一部または全てを、この不要な中継伝送に使用することになるため、当該同報無線通信システムで、無線通信する無線リソースが制限される。時には、無線リソースが全て使用され、当該同報無線通信システム内を中継すべき無線信号を中継できなくなる。特に、このような同報無線通信システムａでは、親局装置１台と通信する子局装置や中継局装置が多数である、１対多数の通信であるため、親局装置と直接無線通信を行うために使用する無線リソースは、比較的混雑しやすく、不要な無線信号）の伝送を防ぐ必要がある。

このような問題を解決するために、例えば、特許文献１の技術が知られている。

また、上記問題の他に、同一の同報無線通信システム内の中継局装置が送信した無線信号を、本来受信すべきでない他の中継局装置が受信して中継伝送してしまうという問題がある。

図６に、中継局装置間で、不要な無線信号を受信して中継伝送する様子を示す。同報無線通信システムａは、親局装置１００、親局装置１００と直接無線通信する子局装置３０１、親局装置１００との無線通信を、中継局装置２０１を介して行う子局装置３０２、３０３、親局装置１００との無線通信を、中継局装置２０２を介して行う子局装置３０４、３０５を有する。どの中継局装置がどの子局と無線通信するかは、通常は、各局装置の配置やアンテナの向きや出力により決定するようにしている。しかし、各種条件により、中継伝送すべき中継局装置以外の中継局装置へ無線信号が届いてしまうことがある。

図６の例では、中継局２０１から送信された無線信号（図６中の黒塗り矢印で示す無線信号）は、本来、中継局装置２０２が中継伝送すべき無線信号ではない。また、中継局装置２０２から送信された無線信号についても、中継局装置２０１が中継伝送すべき無線信号ではない。このような、中継伝送すべきでない無線信号を中継伝送すると、無線リソースの無駄遣いになり、中継伝送すべき無線通信が妨害されることになる。

特開平７−４６４３８号公報

このような問題を解決するために、中継伝送すべき無線信号か否かを、自らの中継局装置が中継地点であるか否かを判断するようにすることが考えられるが、無線信号に含まれるデータには、自らの中継局装置が中継地点であることを判断するための情報が含まれていないこともある。例えば、無線信号には、音声等のデータ本体と、各局同士で制御するための指令等の制御データとがある。このうち、制御データには、どの局からどの局宛てであるかの情報が含まれているため、自らの中継局装置が中継地点であるか否かを判断することができる。しかし、音声等のデータ本体は、どの局からどの局宛であるかの情報が含まれていなく、自らの中継局装置が中継地点であるか否かを判断することができない。

本発明は、中継伝送すべきか否かを判断する情報が含まれていない無線信号を伝送する場合であっても、中継伝送すべき経路を判断することができる同報無線通信システムおよび中継局装置を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による同報無線通信システムは、制御データを伝送する無線スロットを少なくとも１つ含む無線スロットを介して無線信号を同報送信する親局装置と、前記親局装置と無線通信を行う複数の子局装置と、前記親局装置と前記複数の子局装置の内の少なくとも１つとの間を中継する複数の中継局装置とを有し、前記親局装置と前記子局装置との間で制御データおよびデータ本体の双方向通信を行う同報無線通信システムであって、無線通信を行う前記親局装置および前記子局装置の一方は、前記無線通信を開始するに先立って、使用する無線スロットに係る情報を他方の局装置へ通知する無線スロット通知手段と、前記無線通信を終了する場合に無線通信の終了に係る情報を通知する無線通信終了通知手段とを備え、前記中継局装置は、中継処理を行う無線スロットに係る情報を記録する設定情報記録部と、前記無線スロット通知手段による通知を受信した場合、前記無線スロット通知手段による通知に含まれる前記使用する無線スロットに係る情報を前記設定情報記録部へ記録し、前記無線スロットを使用して受信する無線信号を中継処理し、前記無線通信終了通知手段による通知を受信した場合、前記設定情報記録部を、制御データを伝送する無線スロットを使用して受信した無線信号のみ中継処理する設定情報に更新する中継制御手段とを備えることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明による中継局装置は、無線スロットを介して無線信号を同報通信する親局装置と、前記親局装置と無線通信を行う複数の子局装置と、前記親局装置と前記複数の子局装置の内の少なくとも１つとの間を中継する複数の中継局装置とを有し、前記親局装置と前記子局装置との間でデータの双方向通信を行う同報無線通信システムで使用される中継局装置であって、中継処理を行う無線スロットに係る情報を記録する設定情報記録部と、前記親局装置または前記子局装置から送信される無線通信に使用する無線スロットに係る情報を受信した場合、前記使用する無線スロットに係る情報を前記設定情報記録部へ記録し、前記親局装置または前記子局装置から送信される無線通信の終了に係る情報を受信した場合、前記設定情報記録部を、制御データを伝送する無線スロットを使用して受信した無線信号のみ中継処理する設定情報に更新する中継制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明による同報無線通信システムおよび中継局装置によれば、中継伝送すべきか否かを判断する情報が含まれていない無線信号を伝送する場合であっても、中継伝送すべき経路を判断することができる

本発明の一実施の形態に係る同報無線通信システムの構成を示すブロック図。本発明の一実施の形態に係る同報無線通信システムの上りおよび下りのフレームデータの一例を示す図。本発明の一実施の形態に係る同報無線通信システムの中継局装置の構成を示すブロック図。本発明の一実施の形態に係る同報無線通信システムの中継局装置が行う処理手順を示すフローチャート。従来の同報無線通信システムでの中継伝送を示す図。従来の同報無線通信システムでの中継伝送を示す図。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態を示す同報無線通信システムＡの構成を示したブロック図である。
同報無線通信システムＡは、親局装置１０、中継局装置２１、２２（以下、中継局装置を総称して中継局装置２０と称する。）、子局装置３１〜３４（以下、子局装置を総称して子局装置３０と称する。）を有する。親局装置１０と子局装置３０との間で、無線信号を用いてデータを送受信する。また、親局装置１０と子局装置３０との間に、山やビル等の障害物がある場合や、距離が離れているため無線信号が送受信できない場合には、中継局装置２０を間に設置し、中継局装置２０を介して無線通信を行う。親局装置１０と子局装置３０が無線通信する場合、データを送信する側の局装置が、データ本体の伝送に先立って、使用する無線スロットに係る情報を通知する（無線スロット通知手段）ようになっている。また、データ本体の伝送を終了する場合には、無線通信の終了を通知する（無線通信終了通知手段）ようになっている。

このような同報無線通信システムＡは、例えば、市町村等の地方公共団体毎に設置されて防災情報や地域住民への伝達事項を同報無線通信するものである。親局装置１０は、市役所や町役場など、この同報無線通信システムＡを統括する箇所に設置され、子局装置３０は、学校や公園、公民館などに主に設置され、その他、全ての住民がその情報を知ることができるよう、住宅地の一角にも設置される。

また、同報無線通信システムＡは、同報無線通信を行うだけでなく、災害発生時に、電話が不通になったり輻輳が発生したりした場合でも、学校や公園、公民館に設けられた避難場所と、災害対策の本部が設けられる市役所などが連絡をとるために、通話もできるようになっている。このように、同報無線通信システムＡは、親局装置１０から子局装置３０へ向けた下りの無線信号だけでなく、子局装置３０から親局装置１０へ向けた上りの無線信号も伝送する。これらの無線信号の伝送は、時分割多重技術が用いられる。

図２に、無線信号の伝送に用いるフレームの一例を示す。図２の例では、８０ｍｓを１フレームとし、そのフレームを６分割したものをスロットとしている。これらの６個のスロットの個々にデータを乗せて伝送するようになっている。本実施例の同報無線通信システムＡでは、上りおよび下りの無線信号を伝送するものであるため、６個のスロットのうち、例えば０スロットから２スロットまでの３個を上り用、３スロットから５スロットまでの３個を下り用に割り当てる。

例えば、親局装置１０から全ての子局装置３０へ同報無線通信を行う場合は、下り用の３スロットから５スロットのうちの何れかを使用する。また、親局装置１０と子局装置３１とが通話（双方向通信）を行う場合には、上り用の０スロットから２スロットまでの内の何れか１つと、下り用の３スロットから５スロットまでの内の何れか１つと、の合計２つのスロットを使用する。このような使用法では、３つの通話を同時に伝送することができる。

そして、本実施例では、制御データを伝送するスロットを、上り用のスロットの内の１つと、下り用のスロットの内の１つに固定しておく。例えば、制御データを伝送する場合、上りであれば０スロットに乗せて伝送し、下りであれば３スロットに乗せて伝送する。なお、制御データを伝送する０スロットおよび３スロットは、制御データ以外の音声等のデータ本体も伝送できるものである。

次に、図３を参照して、中継局装置３０の構成を説明する。

中継局装置３０は、アンテナＡＮＴａとアンテナＡＮＴｂ（以下、アンテナを総称してＡＮＴと称する。）とを有し、一方のアンテナＡＮＴから受信した無線信号は、他方のアンテナＡＮＴから送信するようになっている。

中継局装置３０は、アンテナＡＮＴａに対応して動作するブロックと、アンテナＡＮＴｂに対応して動作するブロックとは、ほぼ対称に構成されている。アンテナＡＮＴａ側には、アンテナＡＮＴａから送信するデータを無線信号へ変調する変調部１ａ、変調するデータを一時的に記録する送信バッファ２ａ、送信するデータを送信バッファへ出力する送信制御部３ａ、アンテナＡＮＴｂ側から入力されるデータを送信制御部３ａへ出力したり、アンテナＡＮＴｂ側へデータを出力したりする中継部４ａ、アンテナＡＮＴａで受信した無線信号を復調したり、中継すべきでないスロットの無線信号を破棄する復調部５ａ、復調部５ａで復調されたデータを一時的に記録する中継バッファ６ａ、中継バッファ６ａから入力されるデータを中継部４ａへ出力したり、そのデータが制御データであれば、その制御データに基づき処理を行ったりする中継制御部（中継制御手段）７ａ、中継制御部７ａが行う制御データに基づいた処理によって、復調部５ａが行う無線信号を受信すべきか否かを判断する基準を記録する中継スロット設定情報記録部（設定情報記録部）Ｍａ、および、サーキュレータＣａを有する。さらに、ＣＰＵで構成され、図示しないメモリに格納されたプログラムをＣＰＵで実行して各部を制御する主制御部８ａを有する。

サーキュレータＣａには、アンテナＡＮＴａ、変調部１ａ、および復調部５ａが接続される。サーキュレータＣａは、アンテナＡＮＴａから入力される無線信号を復調部５ａへ出力し、変調部１ａから入力される無線信号をアンテナＡＮＴａへ出力するものである。復調部５ａは、アンテナＡＮＴａから入力されたデータが中継すべきものか否かを判断するようになっているが、これは、中継スロット設定情報記録部Ｍａに記録されている判断基準を参照して判断する。具体的には、中継スロット設定情報記録部Ｍａには、中継すべきスロットの番号の情報が記録されている。なお、中継スロット設定情報記録部Ｍａに記録する情報として、中継しないスロットの番号の情報を記録するようにしてもよく、要するに、中継すべきものか否かをスロットの番号で表記したものであればよい。

ここで、中継スロット設定情報について説明する。中継スロット設定情報記録部Ｍａに記録される中継スロット設定情報は、初期状態では、制御データのみを中継するようにするため、制御データが乗せられるスロットのみ中継するように設定されてする。すなわち、本実施例では、０スロットおよび３スロットに乗せられた無線信号のみ中継する。また、親局装置１０および子局装置３０の間で音声などのデータ本体を送受信する場合には、送信側の局装置が、このデータ本体の送受信用を送信する際に使用するスロットの情報を通知する制御データを受信側の局装置へ通知する。

この制御データを中継する中継局装置２０は、この制御データを中継する際に、この制御データに含まれる、データ本体の伝送に使用するスロットの情報を、中継スロット設定情報記録部Ｍａに記録する。このように、データ本体を送受信する前に、データ本体の伝送に使用するスロットの情報を、中継スロット設定情報記録部Ｍａに記録する構成であるため、データ本体が伝送されない場合は、制御データ以外を中継伝送しないようにできるので、不要な無線信号の中継伝送を防ぐことができる。

また、中継局装置２０のアンテナＡＮＴｂ側には、アンテナＡＮＴａ側と同様の処理を行う、変調部２ｂ、送信罰が２ｂ、送信制御部３ｂ、中継部４ｂ、復調部５ｂ、中継バッファ６ｂ、中継制御部７ｂ、中継スロット設定情報記録部Ｍｂ、サーキュレータＣｂ、および主制御部８ｂを有する。

次に、図４を参照して、中継局装置２０の処理動作について説明する。ここでは、具体例として、アンテナＡＮＴａから無線信号を受信した場合のデータの流れについて説明する。

アンテナＡＮＴａから無線信号を受信すると、サーキュレータＣａを通って復調部５ａに無線信号が送られ、復調部５ａで復調したデータを中継バッファ６ａに出力する。復調部５ａでは、中継スロット設定情報記録部Ｍａに記録された情報に基づき、中継すべきものか否かを判断する。中継すべきでものでない、すなわち中継する設定になっていないスロットに乗せられてきた無線信号は、復調せずに破棄するか、復調後に破棄するかして、中継バッファ６ａへその無線信号を出力しない。中継すべきものであると判断すると、復調部５ａは中継バッファ６ａへ無線信号を出力する。

中継バッファにデータが出力された以降の処理は、まず、中継バッファにデータが有るか否かを判断する（Ｓ１１）。中継バッファにデータがあると判断した場合（処理Ｓ１１でＹＥＳ）は、そのデータが制御データであるか否かを判断する（Ｓ１２）。制御データであると判断した場合（処理Ｓ１２でＹＥＳ）は、その制御データが中継スロット情報を含むか否かを判断する（Ｓ１３）。中継スロット情報を含んでいると判断した場合（処理Ｓ１３でＹＥＳ）は、中継制御部７ａが中継スロット情報を更新する（Ｓ１４）。この中継スロット情報は、無線信号を伝送するときだけでなく、その伝送が終了するときにも送られてくるものであり、伝送が終了した後には、中継スロット設定情報記憶部Ｍａに記憶される中継スロット情報を初期状態（制御データを伝送するスロットのみ中継伝送する設定）に更新する。中継バッファ６ａは、データを一時的に記録した後、中継制御部７ａへ出力し、中継制御部７ａの中継スロット情報の更新処理が終了すれば、中継器に制御データを出力する（Ｓ１５）。

そして、処理Ｓ１２にてデータが制御データでないと判断した場合（処理Ｓ１２でＮＯ）は、そのデータ（つまり、音声などのデータ本体）を中継器４ａに出力する。また、処理Ｓ１３にてデータが中継スロット情報を含んでいないと判断した場合（処理Ｓ１３でＮＯ）は、その制御データを中継器４ａに出力する。

また、処理Ｓ１１にて、中継バッファ６ａにデータが無いと判断した場合（処理Ｓ１１でＮＯ）、中継スロット設定情報記録部Ｍａを初期設定にリセットする条件であるか否かを判断する（Ｓ１６）。

このリセットする条件は、例えば、同報無線通信システムＡ内の各局装置は、スロットを使用して無線信号を伝送するために同期しているが、この同期がはずれた場合や、制御データが一定以上の時間送られてこない場合である。このような条件に合致した場合は、無線信号の伝送が終了または中断されているにも関わらず、無線信号の伝送を終了する通知を受信しないなど、中継スロット設定情報記録部Ｍａの情報が適切に更新されなくなるため、制御データを中継伝送するスロット以外のスロットに乗せられた無線信号を中継伝送することになり、不要な無線信号の中継伝送に繋がる。この対策として、上記のようなリセット条件であるか否かの判断を行う。

そして、処理Ｓ１６においてリセット条件であると判断した場合（処理Ｓ１６でＹＥＳ）、中継スロット設定情報記録部Ｍａの情報を初期状態にリセットし、処理Ｓ１１に戻り、以降の処理を行う。また、処理Ｓ１６においてリセット条件でないと判断した場合（処理Ｓ１６でＮＯ）は、処理Ｓ１１に戻り、以降の処理を行う。

なお、中継器４ａは、中継制御部７ａから入力されたデータを、アンテナＡＮＴｂ側のブロックの中継器４ｂへ出力し、中継部４ｂは、送信制御部３ｂへデータを送り、そのデータは送信バッファ２ｂを通って変調部１ｂで無線信号に変調され、サーキュレータＣｂに出力される。そして、サーキュレータＣｂはアンテナＡＮＴｂへ出力し、アンテナＡＮＴｂから無線信号が送信される。

以上がアンテナＡＮＴａから無線信号を受信した場合のデータの流れである。アンテナＡＮＴｂから無線信号を受信した場合は、アンテナＡＮＴｂ、サーキュレータＣｂ、変調部５ｂ、中継バッファ６ｂ、中継制御部７ｂ、中継部４ｂ、中継部４ａ、送信制御部３ａ、送信バッファ２ａ、変調部１ａ、サーキュレータＣａ、アンテナＡＮＴａの順にデータが流れ、その際の処理動作は、アンテナＡＮＴａから無線信号を受信した場合と同様の処理を行う。

このように、本実施例では、初期状態では制御データを伝送するスロットに乗せられた制御データのみを中継伝送するように、中継スロット設定情報記録部Ｍｂに中継伝送するか否かに係るスロットの情報を記録しておき、音声などのデータ本体を伝送する場合に、その伝送に使用するスロットの情報を中継スロット設定情報記録部Ｍｂに記録するようにしたことにより、データ本体を伝送しない場合は、中継すべきか否かの情報が含まれる制御データのみを中継伝送し、中継すべきか否かの情報が含まれないデータ本体を中継伝送しないため、不要な無線信号の中継を防ぐことができる。その結果、無線リソースの有効利用が可能になる。

また、上記のように、中継を防ぐことができる不要な無線信号には、同一の同報無線通信システム内の中継局装置から受信した無線信号だけでなく、他の同報無線通信システムやその他の無線を用いたシステムから送信された無線信号についても対応することができる。

なお、本発明は、以上の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施例では、同報無線通信システムＡの構成として、親局装置と子局装置との間を中継する中継局装置は１台の場合のみ示したが、親局装置から中継装置へ、そして次の中継装置を経由してから子局装置へ中継伝送してもよい。このようにすれば、親局装置と子局装置との間の距離がより長い場合であっても、中継することができる。また、１フレームの時間や、フレーム内のスロットの数は、上記実施例に記載の値に限定されるものではない。

１ａ，１ｂ…変調部、２ａ，２ｂ…送信バッファ、３ａ，３ｂ…送信制御部、４ａ，４ｂ…中継部、５ａ，５ｂ…復調部、６ａ，６ｂ…中継バッファ、７ａ，７ｂ…中継制御部、８ａ，８ｂ…主制御部、１０…親局装置、２０，２１，２２…中継局装置、３０，３１，３２…子局装置、１００，１１０…親局装置、２００，２０１，２１１…中継局装置、３００，３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３１１，３１２…子局装置。

Claims

制御データを伝送する無線スロットを少なくとも１つ含む無線スロットを介して無線信号を同報送信する親局装置と、前記親局装置と無線通信を行う複数の子局装置と、前記親局装置と前記複数の子局装置の内の少なくとも１つとの間を中継する複数の中継局装置とを有し、前記親局装置と前記子局装置との間で制御データおよびデータ本体の双方向通信を行う同報無線通信システムであって、
無線通信を行う前記親局装置および前記子局装置の一方は、
前記無線通信を開始するに先立って、使用する無線スロットに係る情報を他方の局装置へ通知する無線スロット通知手段と、
前記無線通信を終了する場合に無線通信の終了に係る情報を通知する無線通信終了通知手段とを備え、
前記中継局装置は、
中継処理を行う無線スロットに係る情報を記録する設定情報記録部と、
前記無線スロット通知手段による通知を受信した場合、前記無線スロット通知手段による通知に含まれる前記使用する無線スロットに係る情報を前記設定情報記録部へ記録し、前記無線スロットを使用して受信する無線信号を中継処理し、前記無線通信終了通知手段による通知を受信した場合、前記設定情報記録部を、制御データを伝送する無線スロットを使用して受信した無線信号のみ中継処理する設定情報に更新する中継制御手段と
を備えることを特徴とする同報無線通信システム。
前記中継制御手段は、前記制御データを一定時間以上受信しない場合に、前記設定情報記録部を、制御データを伝送する無線スロットを使用して受信した無線信号のみ中継する設定情報に更新することを特徴とする請求項１に記載の同報無線通信システム。
無線スロットを介して無線信号を同報通信する親局装置と、前記親局装置と無線通信を行う複数の子局装置と、前記親局装置と前記複数の子局装置の内の少なくとも１つとの間を中継する複数の中継局装置とを有し、前記親局装置と前記子局装置との間でデータの双方向通信を行う同報無線通信システムで使用される中継局装置であって、
中継処理を行う無線スロットに係る情報を記録する設定情報記録部と、
前記親局装置または前記子局装置から送信される無線通信に使用する無線スロットに係る情報を受信した場合、前記使用する無線スロットに係る情報を前記設定情報記録部へ記録し、前記親局装置または前記子局装置から送信される無線通信の終了に係る情報を受信した場合、前記設定情報記録部を、制御データを伝送する無線スロットを使用して受信した無線信号のみ中継処理する設定情報に更新する中継制御手段と
を備えることを特徴とする中継局装置。
前記中継制御手段は、前記制御データを一定時間以上受信しない場合に、前記設定情報記録部を、制御データを伝送する無線スロットを使用して受信した無線信号のみ中継する設定情報に更新することを特徴とする請求項３に記載の中継局装置。