JP5359784B2 - 無線通信システム、中継システム、中継装置、及び、同期方法 - Google Patents

無線通信システム、中継システム、中継装置、及び、同期方法 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システム、中継システム、中継装置、及び、同期方法に関する。
トランキング方式の無線通信システム（以下、「トランキングシステム」と称する）が知られている。トランキングシステムは、１つのサイトに複数のレピータを有し、複数の無線端末装置が複数のレピータによる複数の通話チャンネルを共有する。トランキングシステムには、専用の制御チャンネルを有する専用制御方式と呼ばれるものと、専用の制御チャンネルを有しない分散型制御方式と呼ばれるものがある。
専用制御方式では、複数の無線端末装置は、制御チャンネルからの制御情報に基づいて、空き通話チャンネルを設定し、空き通話チャンネルを介して相互に通話を行う。
分散型制御方式では、複数の無線端末装置は、各無線端末装置に予め登録されているホームレピータからの制御情報に基づいて、空き通話チャンネルを設定し、空き通話チャンネルを介して相互に通話を行う。また、複数のレピータは、その中の１台がマスタレピータとして機能し、他はスレーブレピータとして機能する。スレーブレピータは、マスタレピータから供給される同期信号に同期を取りながら動作する。
特許文献１は、マスタレピータが故障したときに、他のレピータをマスタレピータに自動的に切り換える技術を開示している。この技術では、マスタレピータは、同期信号を生成し、他の複数のスレーブレピータに送信する。各レピータは、同期信号の授受のために同期信号コネクタによって他のレピータと接続されると共に、通信チャンネルの接続に関する制御の通信のためにＬＡＮによって他のレピータと接続されている。
特開２００７−２８１８００号公報
トランキングシステムにおいては、無線端末装置同士で通話を行う際、専用制御方式では制御チャンネル、分散型制御方式においてはホームレピータからの制御情報に基づいて通話チャンネルが設定される。つまりトランキングシステムでは、無線端末装置は、常に同じ通話チャンネルで通話を行うものではなく、通話チャンネルが必要に応じて変更される。
このように、トランキングシステムでは、通話チャンネルが変更されたときに、レピータの動作と無線端末装置の動作との同期が取れなくなる虞がある。具体的には、無線端末装置が、レピータが送信した通信フレームに同期して、これを受信できなくなることがある。無線端末装置によるフレーム同期の検出が遅れると、無線端末装置の受信データは頭切れした状態となってしまう。
特許文献１は、マスタレピータが故障した場合に、他のレピータをマスタレピータに切り換えることで、複数のレピータ間の同期を確保する技術を開示する。しかし、通話チャンネルが変更されたときに、フレーム同期を高速で確立することについては何ら開示していない。また、特許文献１に開示されたトランキングシステムでは、通信チャンネルの接続に関する制御のための信号ラインとは別に、同期信号のための専用信号ラインが設けられており、このためレピータのコストアップを招く。
一方、無線端末装置が、チャンネルを変更した後、レピータが送信する通信フレームに同期をとるために要する時間を短縮することも考えられる。しかし、そのためには高速で動作する受信回路や制御回路が要求され、回路構成が高度化及び複雑化し、無線端末装置のコストアップを招くという問題がある。
本発明は、上記課題を解決するものであり、無線端末装置がチャンネルを変更したときに、無線信号の同期を容易にとることができる無線通信システム、中継システム、中継装置、及びその同期方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、チャンネル変更の同期をとるために専用信号ラインをレピータに設けることなく、かつ、高価な受信回路や制御回路を無線端末装置に設けることなく、無線端末装置がチャンネル変更を行ったときに、無線信号の同期を迅速にとることができる無線通信システム、中継システム、中継装置、及びその同期方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る無線通信システムは、
通信回線を介して相互に接続され、各固有のチャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、
該中継システムを介して通信を行う複数の無線端末装置と、を備え、
各中継装置は、自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信し、
各無線端末装置は、自己が登録された中継装置より送信された前記制御情報を受信し、受信した制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択し、選択したチャンネルを介して他の無線端末装置との間の通信を行い、
各中継装置は、前記通信回線を介して通信信号を送受信することにより、前記制御情報を構成する情報を送受信し、該通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させ、各無線端末装置は、通信を行うチャンネルを他のチャンネルに移動したときに、該移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を少なくとも所定期間維持する、
ことを特徴とする。
前記通信回線における通信信号の単位長さと各中継装置が送信するダウンリンク信号の信号フレームの長さが同一に設定されている、ことも可能である。
前記中継システムが、前記通信回線に同期信号を送出するマスター中継装置と、前記通信回線より同期信号を取得するスレーブ中継装置と、からなる、ことも可能である。
前記マスター中継装置は、同期信号を生成する同期回路を備え、
前記スレーブ中継装置は、受信した同期信号に同期して発振する同期回路を備え、
マスター中継装置及びスレーブ中継装置は、同期信号に同期してダウンリンク信号を送信し、
前記無線端末装置は、受信したダウンリンク信号に同期する同期回路を備え、この同期回路は、確立した同期状態を１同期期間以上維持可能である、ことも可能である。
前記各中継装置が、前記通信回線の通信信号中における自己の割り当て位置に、自己が保有する情報を送出し、さらに、前記各中継装置が、前記通信回線の通信フレーム中から他の中継装置が保有する情報を取得し、それに基づいて自己が無線送信する制御情報を構築する、ことも可能である。
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る中継システムは、
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備え、各中継装置が自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信し、各無線端末装置が受信した前記制御情報に基づいて各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から選択した中継可能な状態であるチャンネルを介して他の無線端末装置との間の通信を行い、各中継装置が前記通信回線を介して通信信号を送受信することにより前記制御情報を構成する情報を送受信して該通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させ、各無線端末装置が通信を行うチャンネルを他のチャンネルに移動したときに該移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を少なくとも所定期間維持するための中継システムであって、
前記複数の中継装置に対して同期を取るための同期信号を前記通信回線に送出するマスター中継装置と、
前記通信回線を介して、前記マスター中継装置が送出した前記同期信号を取得し、前記同期信号に同期して稼働するスレーブ中継装置と、を備える、
ことを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る中継装置は、
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備え、各中継装置が自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信し、各無線端末装置が受信した前記制御情報に基づいて各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から選択した中継可能な状態であるチャンネルを介して他の無線端末装置との間の通信を行い、各中継装置が前記通信回線を介して通信信号を送受信することにより前記制御情報を構成する情報を送受信して該通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させ、各無線端末装置が通信を行うチャンネルを他のチャンネルに移動したときに該移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を少なくとも所定期間維持するための中継システムを構成する中継装置であって、
前記通信回線の通信信号中における自己の割り当て位置に、自己が保有する自己情報を出力する出力部と、
前記通信回線の通信信号中から他の中継装置が出力した他情報を入力する入力部と、
前記他情報に基づいて、自己が無線通信する無線端末装置を制御する制御情報を生成する処理部と、を備え、
前記処理部は、前記通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させるようにする、
ことを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る同期方法は、
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線端末装置と、を同期させる同期方法であって、
前記中継装置が、自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信する送信工程と、
前記無線端末装置が、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線端末装置間の通信を行う通信工程と、を備え、
前記送信工程では、前記中継装置が、前記通信回線を介して前記制御情報を構成する情報を取得するとともに、該通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させるようにし、
前記通信工程では、前記無線端末装置が、通信を行うチャンネルを他のチャンネルに移動したときに、該移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を維持する、
ことを特徴とする。
本発明によると、簡単な構成で、無線端末装置がチャンネル変更を行ったときに、無線信号の同期を迅速にとることができる。
本発明の実施の形態における無線通信システムの構成図である。 図１の無線端末装置の構成を示すブロック図である。 図１のレピータの構成を示すブロック図である。 マスタレピータからシステムバスに送出される同期信号及び同期信号に続く各レピータに割当てられたタイムスロットを含む図である。 レピータと無線端末装置との間で送受信される通信フレームのフォーマットを示す図である。 図１のレピータ１１１１のＣＰＵによって実行されるフローチャートである。 図１のレピータ１１１２〜１１１ｎのＣＰＵによって実行されるフローチャートである。 通信フレーム送信時に実行されるフローチャートである。 同期信号と通信フレームとの関係を示すタイミングチャートである。
以下、本発明の実施形態に係る無線通信システム、中継システム、中継装置、及び、同期方法について、図面を参照して説明する。
本実施の形態に係る無線通信システムのサイト１００は、図１に示すように、複数（例えば最大３０台）のレピータ１１１１〜１１１ｎから構成されている。複数のレピータ１１１１〜１１１ｎには、それぞれ固有の中継用チャンネルが割当てられており、同一の通信エリアの中継処理を担う。レピータ１１１１〜１１１ｎは、通信回線１１５で相互に接続されており、１つのレピータシステム（中継システム）１３０を構成する。レピータシステム１３０によって、チャンネル数ｎ（ｎは、レピータの台数分）を有する１つの通信エリアが構成される。また、レピータ１１１１〜１１１ｎは、ＩＰ接続線などの通信回線１１６を介してサーバ１０４に接続されている。一般に通信回線１１５を「システムバス」と称するので、以下の説明においては、通信回線１１５をシステムバスという。
サーバ１０４は、複数のレピータ１１１１〜１１１ｎの各種設定を遠隔操作により行うことができる。各レピータ１１１１〜１１１ｎは、レピータユニットとコントローラユニットから構成されている。また、各レピータ１１１１〜１１１ｎは、レピータ１１１１〜１１１ｎに関する情報（例えば、中継中か否かを示す情報）を、システムバス１１５を介してやり取りし、情報を共有している。各レピータ１１１１〜１１１ｎには、予めどのタイムスロットでデータをシステムバス１１５に送出するかが設定されている。このため、各レピータ１１１１〜１１１ｎは、予め設定されたタイムスロットにデータを送出する。
複数のレピータ１１１１〜１１１ｎのうち、１台が「マスタレピータ」として設定される。この実施形態では、レピータ１１１１がマスタレピータであるとする。マスタレピータは、自装置も含めたレピータ１１１１〜１１１ｎの同期を取るための同期信号をシステムバス１１５に送出する。
無線端末装置ＴＡ〜ＴＨは、レピータ１１１１〜１１１ｎのうち、いずれか１台のレピータをホームレピータとして登録している。同様に、各レピータ１１１１〜１１１ｎは、自己をホームレピータとしている無線端末装置ＴＡ〜ＴＨの情報を登録している。無線端末装置ＴＡ〜ＴＨは、待ち受け状態においては、ホームレピータのダウンリンク信号を受信している。無線端末装置ＴＡ〜ＴＨは、ホームレピータのダウンリンク信号に挿入されている空きチャンネル情報を取得し、通信チャネル（通信に使用するチャンネル）を空きチャンネル情報が示す空きチャンネルに移動し、該空きチャンネルを介して他の無線端末装置との通話を行う。そして、通話が終了すると、通信チャンネルをホームレピータのチャンネルに戻し、待ち受け状態に戻る。図１では、無線端末装置ＴＡ〜ＴＤがレピータ１１１１をホームレピータ、無線端末装置ＴＥ及びＴＦがレピータ１１１２をホームレピータ、無線端末装置ＴＧ及びＴＨがレピータ１１１３をホームレピータとしている。
図１の無線通信システムは、無線端末装置ＴＡ〜ＴＨが複数のレピータ１１１１〜１１１ｎを共用し、中継用に少なくとも１つのレピータを適宜選択する分散型のトランキングシステムである。分散型のトランキングシステムは、制御用の専用チャンネルを有しておらず、全てのチャンネルが、制御チャンネルとして機能すると共に通話チャンネルとしても機能する。例として、無線端末装置ＴＡが同じホームレピータに登録された他の無線端末装置ＴＢ〜ＴＤと通話する場合を想定する。この場合、無線端末装置ＴＡは、自己のホームレピータであるレピータ１１１１からのダウンリンク信号に含まれている通話可能なチャンネルを示すチャンネル情報を取得し、取得したチャンネル情報に基づいて通話可能なチャンネルを判別し、判別した通話可能なチャンネルの１つ（例えば、レピータ１１１３のチャンネル）を選択し、選択したチャンネルに自己の通信チャンネルを移動する。
さらに、無線端末装置ＴＡは、このチャンネル（レピータ１１１３が提供するチャンネル）に通話許可要求を送信し、レピータ１１１３より通話を許可する旨の応答を受け取ってリンクを確立する。リンクの確立に応答して、ホームレピータ１１１１は、通話の相手である無線端末装置ＴＢ〜ＴＤに、リンクを確立した通話チャンネル（レピータ１１１３のチャンネル）への移動を指示する制御信号を送る。無線端末装置ＴＢ〜ＴＤは、制御信号に応答して、通話チャンネルを指示されたチャンネルに変更し、無線端末装置ＴＡとの通話を行う。つまり、レピータ１１１１は、自己をホームレピータとして登録している無線端末装置ＴＡ〜ＴＤに対しては、制御チャンネルとして動作し、他の無線端末装置ＴＥ〜ＴＨに対しては通話チャンネルとして動作する。ここで、無線端末装置ＴＡ〜ＴＤ間の通話は、無線端末装置ＴＡ〜ＴＤ全体でのグループ通話や、さらにグループの単位を細分化して、例えば、無線端末装置ＴＡ及びＴＢから構成される小グループでのグループ通話、又は、１台の無線端末装置を対象とした個別呼び出し（「Individual Call」という）などがある。
次に、各無線端末装置ＴＡ〜ＴＨ及び各レピータ１１１１〜１１１ｎの構成及び機能について説明する。図２は、図１の無線端末装置ＴＡ〜ＴＨの構成を示すブロック図である。図３は、図１のレピータ１１１１〜１１１ｎの構成を示すブロック図である。図４は、マスタレピータ１１１１からシステムバス１１５に送出される同期信号及び同期信号に続く各レピータに割当てられているタイムスロットを示す図である。図５（Ａ）、（Ｂ）は、レピータと無線端末装置との間で送受信される通信フレームのフォーマットを示す図である。通信フレームはヘッダ部とデータ部で構成されている。ヘッダ部及びデータ部の詳細な内容については後述する。
図２に示すように、無線端末装置ＴＡ〜ＴＨは、信号系のブロックとして、アンテナＡＮＴＳＲ、送受信切換部１１、送信部１２、ベースバンド処理部１３、Ａ／Ｄ変換部１４、マイク１５、受信部１６、ベースバンド処理部１７、Ｄ／Ａ変換部１８、スピーカ１９を備えている。また、無線端末装置ＴＡ〜ＴＨは、制御系のブロックとして、コントローラ２０、計時部２５、表示部２６、操作部２７、同期回路２８を備えている。さらに、コントローラ２０は、ＣＰＵ（中央演算ユニット）２１、Ｉ／Ｏ（入出力部）２２、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）２３、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）２４、及びこれらを互いに接続する内部バスを備えている。
無線端末装置ＴＡ〜ＴＨの信号系のブロックはＣＰＵ２１によって制御される。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２４に記憶されている制御プログラムを実行して無線端末装置の全体を制御し、Ｉ／Ｏ２２を介して操作部２７から入力されるコマンドやデータ、及びベースバンド処理部１７から得られるデータを処理してＲＡＭ２３に一時的に記憶する。また、ＣＰＵ２１は、必要に応じて記憶したコマンドやデータをＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などからなる表示部２６に表示する。また、ＣＰＵ２１は、計時部２５から得られる現在時刻を表示部２６に表示する。
同期回路２８は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop)回路を内蔵し、ベースバンド処理部１７から供給される受信信号に含まれている同期信号、さらに、周期的に受信する通信フレーム等に同期して発振動作し、この無線端末装置ＴＡ〜ＴＨの動作タイミングの基準となる同期信号を生成する。同期回路２８は、さらに、この同期信号に同期した動作クロックを生成し、コントローラ２０等に供給する。同期回路２８は、比較的長い時定数を有し、同期を一度確立すると、ある程度の期間（例えば、１〜３フレーム周期の間）は、同期状態を維持する。
なお、コントローラ２０は、無線端末装置の固有の識別情報を記録したフラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリカードが着脱可能に装着される構成であってもよい。
次に、信号系のブロックに関して、送受信切換部１１は、その入力端がアンテナＡＮＴＳＲに接続され、その出力端が、ＣＰＵ２１の制御に応じて、送信部１２と受信部１６に択一的に接続される。操作部２７により発信操作がされないときには、この無線端末装置は受信（待受）モードになっており、送受信切換部１１の出力端は受信部１６に接続されている。一方、操作部２７により送信操作がされたときは、この無線端末装置は送信モードになり、送受信切換部１１の出力端は送信部１２に接続される。
マイク１５は、送信モードのときに、ユーザの音声入力をアナログ音声信号に変換し、Ａ／Ｄ変換部１４に出力する。
Ａ／Ｄ変換部１４は、マイク１５からのアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換してベースバンド処理部１３に出力する。
ベースバンド処理部１３は、Ａ／Ｄ変換部１４からのデジタル音声信号に基づいて、あるいはコントローラ２０のＲＡＭ２３に記憶されているデータに基づいて、所定のフォーマットの通信フレーム（ベースバンド信号）を生成し、生成して通信フレームを送信部１２に出力する。
送信部１２は、ベースバンド処理部１３からの通信フレームを用いて搬送波を変調し、送受信切換部１１及びアンテナＡＮＴＳＲを介して中継動作中のレピータに対して送信する。送信部１２の変調方式には、ＧＭＳＫ（Gaussian filtered Minimum Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、又はＦＳＫ（Frequency Shift Keying）などが用いられる。
無線端末装置ＴＡ〜ＴＨが受信モードの場合には、送受信切換部１１はアンテナＡＮＴＳＲと受信部１６とを接続する。受信部１６は、レピータ１１１１〜１１１ｎからの無線信号をアンテナＡＮＴＳＲを介して受信する。受信部１６は、受信信号を増幅すると共に、復調処理などの信号処理を施して、復調信号をベースバンド処理部１７に出力する。
ベースバンド処理部１７は、受信部１６から出力された復調信号から通信フレームを抽出する。さらに、ベースバンド処理部１７は、抽出した通信フレームのヘッダ部Ｈの情報をＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、ヘッダ部Ｈの情報を分析して、その受信信号の送信先が自局の場合には、データ部Ｄに含まれている音声信号のデータについてはＤ／Ａ変換部１８に出力させ、データ部Ｄに含まれている音声信号以外のデータについてはＲＡＭ２３に一時的にストアすると共に必要に応じて表示部２６に表示する。Ｄ／Ａ変換部１８は、ベースバンド処理部１７からの音声信号をデジタルからアナログに変換してスピーカ１９から発音させる。
レピータ１１１１〜１１１ｎは、図３に示すように、信号系のブロックとして、送信専用のアンテナＡＮＴＳ、送信部３２、ベースバンド処理部３３、受信専用のアンテナＡＮＴＲ、受信部３６、ベースバンド処理部３７、入力部６、出力部７、ネットワークＩ／Ｆ（インターフェース）８を備えている。また、各レピータ１１１１〜１１１ｎは、制御系のブロックとして、コントローラ４０、計時部４５、表示部４６、操作部４７、を備えている。さらに、コントローラ４０は、ＣＰＵ（中央演算ユニット）４１、Ｉ／Ｏ（入出力部）４２、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）４３、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）４４、及びこれらを互いに接続する内部バスを備えている。また、レピータ１１１１〜１１１ｎは、後述するシステムバス１１５に自装置の情報を送出し、他のレピータからの情報を取得するためのバスＩ／Ｆ（インターフェース）９を備えている。
レピータ１１１１〜１１１ｎ（例えば、レピータ１１１１）は、送信元の無線端末装置（例えば、無線端末装置ＴＡ）から受信した無線信号を増幅処理や波形処理などの信号処理を行って、送信先の無線端末装置（例えば、無線端末装置ＴＢ）に対して送信する。従って、レピータ１１１１〜１１１ｎは、基本的には図２に示した無線端末装置ＴＡ〜ＴＨと同様の構成を備えている。したがって、図２に示した無線端末装置ＴＡ〜ＴＨの構成要素と基本的に同じものについては、同一の符号で表し、それらの動作については無線端末装置ＴＡ〜ＴＨと重複するので説明を省略する。
レピータ１１１１〜１１１ｎを経由して無線端末装置ＴＡ〜ＴＨ同士が通信を行う場合には、無線端末装置からレピータへの送信のアップリンクと、レピータから無線端末装置への送信のダウンリンクとは、周波数又はタイムスロットを変えて実質的に同時に通信する。したがって、レピータ１１１１〜１１１ｎは送信専用のアンテナＡＮＴＳ及び受信専用のアンテナＡＮＴＲを備えている。また、複数のレピータ１１１１〜１１１ｎの各々は、図１に示したように、システムバス１１５を介して相互に接続され、ＩＰ接続線などの通信回線１１６を介してサーバ１０４に接続されている。
入力部６は、ＣＰＵ４１の入力制御によって、ネットワークＩ／Ｆ８を介してサーバ１０４より送信されたデータ等を入力する。さらに、別の通信エリアを構成する他のサイト１００との通信を行うマルチサイトネットワークを構築する場合は、ネットワークＩ／Ｆ８を介して他のサイトのレピータと通信フレームの受信を行う。
出力部７は、ＣＰＵ４１の制御に従って、ネットワークＩ／Ｆ８を介してサーバ１０４より要求されたデータ等を出力する。さらに、別の通信エリアを構成する他のサイト１００との通信を行うマルチサイトネットワークを構築する場合には、ネットワークＩ／Ｆ８を介して他のサイトのレピータと通信フレームの送信を行う。
バスＩ／Ｆ９は、ＣＰＵ４１の入力制御によって、マスタレピータによってシステムバス１１５に送出された同期信号や、自装置以外の他のレピータからシステムバス１１５に送出されるレピータ情報の取得、ＣＰＵ４１の出力卸御によってシステムバス１１５への自装置の情報の送出を仲介する。
同期回路４８は、ＰＬＬ回路を備え、このレピータが、マスタレピータとして機能する場合には、自ら発振し、このシステム全体の同期信号を生成する。同期信号は、コントローラ４０に供給されて動作の基準タイミングとなると共に図４を参照して後述するように、システムバス１１５上に出力され、他のレピータに伝送される。同期回路４８は、このレピータが、スレーブレピータとして機能する場合には、バスＩ／Ｆ９を介して供給される同期信号に同期して発振し、内部の同期信号を生成し、コントローラ４０に供給する。この内部同期信号は、レピータの動作の基準タイミングとなる。
次に、実施の形態における同期方法について、図４ないし図９を参照して説明する。
図４は、マスタレピータによってシステムバス１１５に送出される同期信号及びそれに続く各レピータに対応するスロットを示す図である。図４に示すように、同期信号は、１周期が８０ｍｓになっており、前半の４０ｍｓは、スロット０からスロット３１までの３２個のスロットで構成されている。したがって、各スロットは１．２５ｍｓの時間長になっている。最初のスロット０は同期信号を含み、決められたアルゴリズムに従って特定された１つのレピータすなわちマスタレピータ１１１１が送出する。他のレピータ１１１２〜１１１ｎはスレーブレピータになって、この同期信号を取得する。レピータ１１１１〜１１１ｎ、すなわちレピータシステム１３０は、この同期信号に同期して動作している。レピータ１１１１〜１１１ｎには、同期用のスロット０以外のスロット１〜スロット３１のいずれかが割り当てられている。レピータ１１１１〜１１１ｎは、互いに共有する各レピータの情報（中継チャンネルが空きか否か等）を自装置に割り当てられたスロットに書き込む（出力する）。マスタレピータであるレピータ１１１１は、スロット０には同期信号を送出し、また、スロット１からスロット３０のうちレピータ１１１１に割り当てられたスロットにレピータ１１１１の情報を書き込むことになる。なお、最後のスロット３１は、ここでは、未定義とする。
図５は、レピータと無線端末装置との間で送受信される通信フレームのフォーマットを示す。図５（Ａ）に通話チャンネルとのリンク確立時の通信フレームのフォーマット、図５（Ｂ）に音声及びデータ通信時の通信フレームのフォーマットの一例を示す。図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すレピータとの無線端末装置との間で送受信される通信フレームのフォーマットも１周期が８０ｍｓであり、３８４ビットで構成される。図５において、Ｐはプリアンブル（初期送信時のみ）、ＦＳＷはフレーム同期ワード、ＬＩＣＨはリンク情報、ＳＣＣＨはシグナリング制御、ＦＡＣＣＨは高速付随制御、Ｇはガードタイムのデータが挿入される。
図６は、マスタレピータ１１１１（レピータ１１１１）の動作を示すフローチャートである。前述の通り、マスタレピータ１１１１は、図４におけるスロット０に、同期回路４８が出力した同期信号を送出し、マスタレピータ１１１１に対しスレーブレピータとなる他のレピータ１１１２〜１１１ｎは、この同期信号を取得し、マスタレピータ１１１１を含むレピータシステム１３０は、この同期信号に同期して動作する。また、この同期信号は、通信フレームの周期と同じ８０ｍｓ毎にシステムバス１１５上に送出される。
実施の形態の無線通信システムは、初期立ち上げ時に所定の規則に従い、レピータ１１１１〜１１１ｎのうち１台のレピータがマスタレピータとなる。ここでは、レピータ１１１１がマスタレピータとなり同期信号を送出すると仮定する。他のレピータ１１１２〜１１１ｎは、自動的にスレーブレピータとなり、マスタレピータ１が送出する同期信号を取得する。またレピータ１１１１〜１１１ｎには、スロット１〜スロット３０のいずれかのスロットが割り当てられている。また、レピータ１１１１〜１１１ｎは、他のレピータがどのスロットに割り当てられているかについても把握している。割当スロットへの情報の送出は、同期回路４８と計時部４５とによってタイミングを計る。つまり、同期信号は８０ｍｓ毎に、自装置の情報は同期信号送出から割当スロット間での時間を計測して送出する。これらを踏まえて、マスタレピータ１１１１の同期信号及び自装置の状態を示す情報の送出、及び、他のレピータ１１１２〜１１１ｎの情報の取得について説明する。
ＣＰＵ４１は、ステップＳ１０１において、先の同期信号送出から８０ｍｓ経過しているか否か、すなわち、スロットがスロット０であるか否かを判別し（ステップＳ１０１）、スロット０である場合には、スロット０に同期信号を書き込む（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０１において、先の同期信号送出から８０ｍｓ経過していない場合、すなわち、スロットがスロット０でない場合には、自装置に割り当てられている割当スロットであるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。割当スロットである場合には、自装置の情報を割当スロットに書き込む（ステップＳ１０４）。スロットが割当スロットでない場合、すなわち、他のレピータの割当スロットである場合には、そのスロットの情報を読み込む（ステップＳ１０５）。次に、読み込んだ情報によってＲＡＭ４３の情報を更新する（ステップＳ１０６）。
図７は、スレーブレピータ（レピータ１１１２〜１１１ｎ）の動作を示すフローチャートである。スレーブレピータ１１１２〜１１１ｎは、マスタレピータ１１１１と同様、スロット０に送出される同期信号を取得し、この同期信号に同期して稼働する。また、同期信号が出力されてからの経過時間を計時部４５により計時する。
スレーブレピータ１１１２〜１１１ｎは、電源を投入されている間、図７に示す処理を繰り返し、まず、ステップＳ２０１において、現在のタイムスロットが、同期信号が送出されるスロットであるか否か、すなわち、スロット０であるか否かを計時部４５の計時時間から判別する。スロット０である場合には、スロット０に送出された同期信号を取得する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０１において、同期信号が送出されるスロット０でない場合には、同期信号取得から時間を計測し、自装置に割り当てられている割当スロットのタイミングであるか否かを判別する（ステップＳ２０３）。割当スロットである場合には、自装置の情報を割当スロットに書き込む（ステップＳ２０４）。スロットが割当スロットでない場合、すなわち、他のレピータの割当スロットである場合には、そのスロットの情報を読み込む（ステップＳ２０５）。次に、読み込んだ情報によってＲＡＭ４３の情報を更新する（ステップＳ２０６）。
一方、各レピータ１１１１〜１１１ｎは、通信フレームを送信するときは、図８のフローチャートに示すように、まず、送信フレームを生成し（ステップＳ３０１）、同期信号に同期してこの通信フレームを送信する（ステップＳ３０２）。即ち、この無線通信システムは、図９に示すように、同期信号に同期して通信フレームが出力される。
一方、無線通信端末ＴＡ〜ＴＨの同期回路２８は、この通信フレームに同期して発振している。従って、無線通信端末ＴＡ〜ＴＨも同期して動作していることになる。
以上のように、上記実施の形態において、マスタレピータ１１１１は、通信フレーム長と同じ８０ｍｓの周期で、同期信号をシステムバスに送出する。スレーブレピータ１１１２〜１１１ｎは、このシステムバスに送出された同期信号を取得する。レピータ１１１１〜１１１ｎは、この同期信号に同期して稼働する。レピータ１１１１〜１１１ｎが同期する同期信号の周期は、通信フレーム長と同じであるため、レピータ１１１１〜１１１ｎは、この同期信号に同期したダウンリンク信号を送信することができる。
本無線通信システムにおいては、無線端末装置が通話を行うチャンネルは、固定のチャンネルではなく、レピータ１１１１〜１１１ｎに固有の中継チャンネルのうち、空きチャンネルであるレピータ１１１１〜１１１ｎのいずれか１つのレピータに対して、通話許可要求を行い、通話許可要求を行ったレピータから通話を許可する旨の応答を受信したら通話を開始するものである。このため、チャンネル周波数の変更を余儀なくされる。特に、デジタル方式の無線通信では、通信フレームのフレーム同期信号を検出し、それに続くデータを復調する。このため、仮にフレーム同期信号の検出が遅れると、受信データは頭切れした状態となってしまう。そのため、デジタル方式の無線通信で、実施の形態のような無線通信システムを構築する場合、無線端末装置では、ロックアップタイムの早いＰＬＬが要求され、コストアップを招くことになる。
しかし、本実施の形態では、レピータ１１１１〜１１１ｎの動作とレピータ１１１１〜１１１ｎが送信する通信フレームと、無線端末装置ＴＡ〜ＴＨの動作とが、同期している。さらに、無線端末装置ＴＡ〜ＴＨの同期回路２８が、比較的長い時定数を有し、一旦同期を確立すると、チャンネルの変更等があってもしばらく（例えば、２通信フレーム期間等）は従前の同期状態を維持する。このため、無線端末装置ＴＡ〜ＴＨは、通信フレームに対する同期状態を維持したまま、チャンネル変更することができる。このため、ロックアップタイムが早い高価なＰＬＬを用いずとも、頭切れを起こすことなく通信フレームを受信することができる。
上記実施の形態において、送信工程、及び通信工程はレピータ１１１１〜１１１ｎのＣＰＵ４１の機能に相当する。また、ＣＰＵ４１の機能に代えて、送信回路、及び通信回路などの電子回路によって、送信工程、及び通信工程をそれぞれ構成することもできる。
なお、上記実施の形態は本発明を説明するためのものであり、本発明は上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない限り、当業者によって考えられる他の実施の形態や変形例についても本発明に属するものである。
フレーム周期として８０ｍｓを例示したが、数値やフォーマットは適宜変更可能である。回路構成等も任意であり、ハードウエアで構成した回路の一部をソフトウエアで構成したり、ソフトウエアで構成した機能をハードウエアで構成する等種々の変更が可能である。
ＴＡ〜ＴＨ 無線端末装置
１１１１〜１１１ｎ レピータ
１００ サイト
１０４ サーバ
１１５ 通信回線
１３０ レピータシステム

Claims (8)

  1. 通信回線を介して相互に接続され、各固有のチャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、
    該中継システムを介して通信を行う複数の無線端末装置と、を備え、
    各中継装置は、自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信し、
    各無線端末装置は、自己が登録された中継装置より送信された前記制御情報を受信し、受信した制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択し、選択したチャンネルを介して他の無線端末装置との間の通信を行い、
    各中継装置は、前記通信回線を介して通信信号を送受信することにより、前記制御情報を構成する情報を送受信し、該通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させ、各無線端末装置は、通信を行うチャンネルを他のチャンネルに移動したときに、該移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を少なくとも所定期間維持する、
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記通信回線における通信信号の単位長さと各中継装置が送信するダウンリンク信号の信号フレームの長さが同一に設定されている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 前記中継システムが、前記通信回線に同期信号を送出するマスター中継装置と、前記通信回線より同期信号を取得するスレーブ中継装置と、からなる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  4. 前記マスター中継装置は、同期信号を生成する同期回路を備え、
    前記スレーブ中継装置は、受信した同期信号に同期して発振する同期回路を備え、
    マスター中継装置及びスレーブ中継装置は、同期信号に同期してダウンリンク信号を送信し、
    前記無線端末装置は、受信したダウンリンク信号に同期する同期回路を備え、この同期回路は、確立した同期状態を１同期期間以上維持可能である、
    ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
  5. 前記各中継装置が、前記通信回線の通信信号中における自己の割り当て位置に、自己が保有する情報を送出し、さらに、前記各中継装置が、前記通信回線の通信フレーム中から他の中継装置が保有する情報を取得し、それに基づいて自己が無線送信する制御情報を構築する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  6. 通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備え、各中継装置が自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信し、各無線端末装置が受信した前記制御情報に基づいて各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から選択した中継可能な状態であるチャンネルを介して他の無線端末装置との間の通信を行い、各中継装置が前記通信回線を介して通信信号を送受信することにより前記制御情報を構成する情報を送受信して該通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させ、各無線端末装置が通信を行うチャンネルを他のチャンネルに移動したときに該移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を少なくとも所定期間維持するための中継システムであって、
    前記複数の中継装置に対して同期を取るための同期信号を前記通信回線に送出するマスター中継装置と、
    前記通信回線を介して、前記マスター中継装置が送出した前記同期信号を取得し、前記同期信号に同期して稼働するスレーブ中継装置と、を備える、
    ことを特徴とする中継システム。
  7. 通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備え、各中継装置が自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信し、各無線端末装置が受信した前記制御情報に基づいて各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から選択した中継可能な状態であるチャンネルを介して他の無線端末装置との間の通信を行い、各中継装置が前記通信回線を介して通信信号を送受信することにより前記制御情報を構成する情報を送受信して該通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させ、各無線端末装置が通信を行うチャンネルを他のチャンネルに移動したときに該移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を少なくとも所定期間維持するための中継システムを構成する中継装置であって、
    前記通信回線の通信信号中における自己の割り当て位置に、自己が保有する自己情報を出力する出力部と、
    前記通信回線の通信信号中から他の中継装置が出力した他情報を入力する入力部と、
    前記他情報に基づいて、自己が無線通信する無線端末装置を制御する制御情報を生成する処理部と、を備え、
    前記処理部は、前記通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させるようにする、
    ことを特徴とする中継装置。
  8. 通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線端末装置と、を同期させる同期方法であって、
    前記中継装置が、自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信する送信工程と、
    前記無線端末装置が、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線端末装置間の通信を行う通信工程と、を備え、
    前記送信工程では、前記中継装置が、前記通信回線を介して前記制御情報を構成する情報を取得するとともに、該通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させるようにし、
    前記通信工程では、前記無線端末装置が、通信を行うチャンネルを他のチャンネルに移動したときに、該移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を維持する、
    ことを特徴とする同期方法。
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