JP5452059B2 - デジタル無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、デジタル無線通信システムに関わり、特に中継ゾーンが存在するデジタル無線通信システムに関する。

現在、デジタル無線通信システムでは、一般的には、複数の基地局、中継局及び複数の無線端末装置からなるシステムが普通である。
デジタル無線通信システムでは、基地局の通信エリア（基地局ゾーン又は通信ゾーン）内にある複数の無線端末装置（携帯機、車載機、若しくは固定／半固定局）と基地局間、基地局を経由した無線端末装置間、若しくは、無線端末装置間の直接通信等の通信接続を行う。また、デジタル無線通信システムでは、基地局の電波が届かない通信エリア（基地局ゾーン外）に中継ゾーンを定め、中継ゾーン内の無線端末装置とは、中継局を介して基地局通信エリアと同様な通信接続を行う。即ち、中継局は、基地局の電波が届かない通信エリアであって、中継局の電波が届く通信エリアを中継ゾーンとして定めている。

上記のようなデジタル無線通信システムにおいて、基地局は、基地局を管理する制御装置、無線送信部及び無線受信部からなる無線装置、回線制御装置、並びに、複数の統制卓で構成されている。統制卓は、基地局と複数の無線端末装置間の通信接続の維持及び管理を行う。統制卓は、また、回線制御装置を介して、基地局無線装置への発呼、等を行う。また、複数の基地局がある場合には、各基地局あるいは基地局間の接続の管理も行う。
なお、統制卓及び回線制御装置は、制御装置及び無線装置が基地局の近傍に設置されるのに対して、基地局の近傍に設置される場合もあれば、場所的に離れた場所に設置される場合もある。この場合、無線装置と回線制御装置とは、有線またはマイクロ回線等の伝送路等で接続されるのが一般的である。

特開平９−３２６７４５号公報

上述の従来技術において、中継ゾーン内の無線端末装置は、中継局を介して基地局若しくは基地局ゾーン内の無線端末装置と通信する。しかし、その中継局が何らかの理由で中継不可能な場合には、中継局傘下（中継ゾーン内）の無線端末装置は、基地局若しくは基地局傘下（基地局ゾーン内）の無線端末装置と通信できない。換言すれば、基地局若しくは基地局傘下（基地局ゾーン内）の無線端末装置は、中継ゾーン内の無線端末装置と通信できない。さらに、中継局を介した通信ができず、中継ゾーン内の直接通信のみが可能となる。
特許文献１には、中継局を介して基地局と無線端末装置間の通信が可能な中継システムにおいて、基地局と中継局間に障害が発生し無線回線が使用できなくなった場合、有線回線側に切替えて無線端末装置と通信を行うように構成した技術についての記載がある。しかし、有線回線が無いシステムの場合には対応していない。
本発明は、中継局が中継不可能な状態になっても、中継ゾーン内の無線端末装置と、基地局若しくは基地局傘下の無線端末装置との通信を確保できるようなデジタル無線通信システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のデジタル無線通信システムは、複数の無線端末装置と、基地局ゾーン内の無線端末装置及び中継局と無線通信する基地局と、前記基地局を制御する統制局と、前記基地局及び中継ゾーン内の無線端末装置と無線通信する前記中継局とを備え、前記統制局は、前記中継局に対応する、前記基地局ゾーン内の中継機能付き無線端末装置を予め登録され、前記基地局は、前記中継局が中継を停止したことを検知すると、前記統制局に予め登録された前記中継機能付き無線端末装置に中継局切替制御信号を送信する送信手段を備えており、前記複数の無線端末装置のうち前記中継機能付き無線端末装置は、前記基地局から送信される中継局切替制御信号に基づいて、中継動作を起動する制御部を備えることを特徴としたものである。
なお、前記統制局は、前記中継局に対応して複数の中継機能付き無線端末装置を予め登録され、前記複数の中継機能付き無線端末装置のそれぞれに優先順位が設定されるとともに、前記基地局は、前記優先順位に基づいて前記中継局切替制御信号を送信することが好ましい。
また、前記基地局は、前記中継局の復帰を検知し、中継動作を行っている前記基地局ゾーン内の中継機能付き無線端末装置と前記中継局に対して制御信号を送信することで前記中継機能付き無線端末装置の中継動作を停止させ、前記中継局の中継動作を復帰させることが好ましい。
なお、中継機能を備えた無線端末装置は、予め、当該中継局の中継ゾーンの全域若しくは一部の領域内の無線端末装置と通信可能なアンテナを設け、当該中継局が中継不可能な状態の場合には、統制局からの指令に応じて、中継不可能になった中継局の代わりに中継を行うようにしたものである。

本発明によれば、デジタル無線通信システム全体を運用する上で、中継できない状況に陥っている中継局に代わり、中継機能を備えた無線端末装置を中継局として切替え運用することで、中継局傘下の無線端末装置と基地局傘下の無線端末装置あるいは統制局（統制卓）との通話を確保できるようになることから、システム運用が、より強固で安全なものとして運用できる。

本発明のデジタル無線通信システムである市町村デジタル移動通信システムの一実施例の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例の市町村デジタル移動通信システムにおける基地局のキャリア構成を説明するための図である。 本発明の一実施例の市町村デジタル移動通信システムにおける直接通信を説明するための図である。 本発明の固定／半固定局の一実施例の構成を示すブロック図である。 本発明の中継機能付き固定／半固定局の一実施例の構成を示すブロック図である。 本発明のデジタル無線通信システムの一実施例における中継局の中継機能が停止した場合を説明するためのブロック図である。 本発明のデジタル無線通信システムの一実施例の構成を示すブロック図である。 本発明のデジタル無線通信システムの処理動作の一実施例を説明するためのシーケンス図である。 本発明のデジタル無線通信システムにおける統制卓の表示部に表示される表示画面の一実施例を説明するための図である。 本発明のデジタル無線通信システムにおける統制卓の表示部に表示される表示画面の一実施例を説明するための図である。 本発明のデジタル無線通信システムにおける統制卓の表示部に表示される表示画面の一実施例を説明するための図である。

本発明は、基地局ゾーン内の無線端末装置及び中継局と無線通信する基地局と、前記基地局及び中継ゾーン内の無線端末装置と無線通信する前記中継局とを備えたデジタル無線通信システムにおいて、前記基地局ゾーン内の前記無線端末装置であって、予め登録された前記中継ゾーン内の無線端末装置及び前記基地局と無線通信可能な中継機能を備え、前記中継局が対応する前記中継ゾーンとの中継を停止した場合には、前記基地局から自動若しくは手動で送信される中継局切替制御信号に基づいて、前記予め登録された前記中継ゾーン及び前記基地局とを中継することを特徴とするデジタル無線通信システムである。

また、本発明は、予め登録された中継局若しくは中継ゾーンと基地局とを中継する基地局ゾーン内の前記無線端末装置であって、予め登録された前記中継局若しくは前記中継ゾーン内の無線端末装置及び前記基地局と無線通信可能な中継機能を備え、前記中継局が対応する中継ゾーンとの中継を停止した場合には、前記基地局から自動若しくは手動で送信される中継局切替制御信号に基づいて、前記予め登録された前記中継ゾーン内の前記無線端末装置と前記基地局とを中継することを特徴とする中継機能付き固定局若しくは中継機能付き半固定局である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ説明の重複を避けるため、説明を省略する。

本発明の一実施例のデジタル無線通信システムを、市町村デジタル移動通信システムの構成例で説明する。図１は、本発明のデジタル無線通信システムである市町村デジタル移動通信システムの一実施例の構成を示すブロック図である。１００は統制局、１１０は基地局、１２０は基地局ゾーン、１３０は中継ゾーン、１４０は中継局である。また、基地局１１０において、１１１は制御装置、１１２は無線装置である。また、統制局１００において、１１３は統制卓、１１４は回線制御装置、１１５はＰＢＸである。さらに、基地局ゾーン１２０において、１２１−１と１２１−２は携帯機、１２２−１と１２２−２は車載機、１２３−１と１２３−２は固定／半固定局である。またさらに、中継ゾーン１３０において、１３１は携帯機、１３２は車載機、１３３は固定／半固定局である。
なお、携帯機１２１−１、１２２−２、車載機１２２−１、１２２−２、固定／半固定局１２３−１、１２３−２を総称して無線端末装置と言う。

また、無線端末装置１１２等において、移動する無線端末装置（例えば、携帯機１２１−１、１２１−２、及び車載機１２２−１、１２２−２）は、その無線端末装置が電源投入された時、又は、他の中継ゾーン若しくは他の基地局ゾーンに移動した時に、位置登録を行う。
登録には、無線端末装置それぞれを特定するためのＩＤ（個別番号またはグループ番号）が用いられ、登録されたＩＤ間で通信が可能なように、それぞれの無線装置で制御が実行される。即ち、ＩＤを指定することで、各ＩＤを備えた無線装置での通信が成立する。

図１における市町村デジタル移動通信システムは、以下の（１）〜（７）が行なわれるように構成されている。
（１）基地局１１０の基地局ゾーン（通信エリア）１２０内にある複数の無線端末装置と統制卓１１３間のデジタル無線通信接続。
（２）基地局１１０を経由して、基地局ゾーン１２０内にある無線端末装置間のデジタル無線通信接続。
（３）基地局ゾーン１２０内にある無線端末装置間の直接通信等のデジタル無線通信接続。
（４）中継局１４０と基地局１１０とを介し、基地局ゾーン１２０内の無線端末装置と中継ゾーン１３０内の無線端末装置とのデジタル無線通信接続。
（５）中継局１４０と基地局１１０とを介し、基地局１１０と接続可能な他の基地局若しくは他の基地局ゾーン内の無線端末装置と、中継ゾーン１３０内の無線端末装置とのデジタル無線通信接続。
（６）中継ゾーン１３０内にある無線端末装置間の直接通信等のデジタル無線通信接続。
即ち、図１のシステム構成例は、基地局がカバーする基地局ゾーンと中継局がカバーする中継ゾーンから構成されている。中継ゾーン内の無線端末装置は、端末間のデジタル無線通信で直接通信を行い、基地局ゾーン内の無線端末装置との通信あるいは統制卓とのデジタル無線通信には、中継局経由の基地局通信を使用する。
なお、図１では、基地局ゾーン１２０内における複数の無線端末装置を代表して、携帯機１２１−１、１２１−２、車載機１２２−１、１２２−２、及び、固定／半固定局１２３−１、１２３−２を図示して説明する。また、中継ゾーン１３０内でも、同様に、無線端末装置として、携帯機１３１、車載機１３２、及び、固定／半固定局１３３で代表して説明する。

なお、統制局１００の回線制御装置１１４、統制卓１１３、及びＰＢＸ１１５は、基地局１１０の近傍又は同じ場所に設置される場合もあれば、離れた場所に設置される場合もある。このように、離れた場所に設置されている場合には、基地局１１０の制御装置１１１と無線装置１１２は、基地局ゾーン１２０内に設置され、離れた場所の回線制御装置１１４とを、有線またはマイクロ回線等の伝送路等で接続するのが一般的である。しかし、これらに限定されず、どのような通信伝送路で接続されても良いことは言うまでもない。
無線装置１１２は、図示しない基地局アンテナを介して、無線信号を送受する。無線装置１１２を制御し、受信した信号を回線制御装置１１４を介して統制卓１１３に送信する。また制御装置１１１は、統制卓１１３からの音声等の信号を回線制御装置１１４を介して受信し、無線装置１１２から無線信号ととして送信する。
統制局１００側では、オペレータが、デジタル無線通信システムを統括するため、統制卓１１３を操作する。そして、必要があれば、個々の、若しくは一部の、又は全体の基地局に指令を出すために操作される。また、オペレータは、ＰＢＸ１１５を介して中継される公衆電話回線網とも通話を行う。このため、統制卓１１３には、図示しないが、表示部、マイク、スピーカ、操作卓、及び電話機等のオペレータ操作手段を備える。基地局１１０内の統制卓は複数有ることが多いが、本実施例では、以下、統制卓１１３で代表して説明する。

また、携帯機とは、使用者等が携帯して可搬が可能な無線装置であり、車載機とは、移動可能な車両に搭載された無線装置である。これら携帯機及び車載機は、常時稼働せず、使用者が必要な時に稼動する。
さらに、固定／半固定局は、法令等で定められた場所、市役所、消防署、学校、出張所、警察署、等の公共設備に設置され、２４時間稼動させるものである。なお、固定／半固定局のうち、固定局は、一般的に据え付けの電源から供給され、半固定局は、ある程度移動可能なように、充電器若しくは移動場所で電源が供給可能なように設けられる。また、固定／半固定局のアンテナは、基地局１１０のアンテナと良好な送受信状態が保持されるように方向調整された状態で設置される。通常このアンテナは、固定／半固定局が接地された建物の屋上等の高所の見通しの良い位置に設けられる。また、場合に応じて、半固定局は、上記アンテナと別のアンテナを、本体に直接取り付けられるように構成され、上記の屋上等に固定されたアンテナに頼らずに送受信できるようにしている。

図１において、デジタル移動通信システムで使用が許可されている無線キャリアの周波数は、４００ＭＨｚ帯若しくは１５０ＭＨｚ帯から上り下りのペアの無線キャリアが割当てられる。
例えば、基地局ゾーン１２０内で、基地局１１０を経由して、携帯機１２１−１と車載機１２２−１間で通信する場合には、上りｆ１、下りｆ２のペアの無線キャリアが使用され、通信用チャネルとしてＳ１が使用される。
また、基地局ゾーン１２０内で、基地局１１０を経由して、携帯機１２１−２と固定／半固定局１２３−２間で通信する場合には、上りｆ１、下りｆ２のペアの無線キャリアが使用され、通信用チャネルとしてＳ３が使用される。
このように、これらペアの無線キャリアは、必要に応じて制御用チャネルおよび通信用チャネルに割当てられる。
このような、通信用チャネルについて、図２に構成例を示す。図２（ａ）は上り無線キャリアｆ１、図２（ｂ）は下り無線キャリアｆ２の構成を示す。どちらも、４チャネル構成で、Ｓ１〜Ｓ３が通信用チャネル、Ｃが制御用チャネルである。

また、図３は、基地局ゾーン１２０内での、携帯機１２１−３と携帯機１２１−４との直接通信、携帯機１２１−３と車載機１２３−３との直接通信、若しくは、携帯機１２１−４と車載機１２３−３との直接通信（移動局間直接通信）を無線キャリアｆ３で行う例を、模式的に示している。
直接通信は、制御用チャネルＣを使用していずれかの通信用チャネルＳ以降までの接続制御を行う自動選択方式と、無線端末装置の手動操作で通信チャネルＳの１つを選択する手動選択方式とがある。
例えば、このような手動選択方式の直接通信の場合には、特定の１通信用チャネルを使用して通信が行われる。即ち、手動選択方式の場合には、発呼する無線端末装置は、制御用チャネルＣを使用せずに、手動操作で、特定の１通信用チャネルを設定する。
また、自動選択方式の直接通信の場合には、発呼側の無線端末装置又は着呼側の無線端末装置のいずれかが、通信用チャネルの空きチャネルの有無を調べる。空きチャネルがある場合、検索した空きチャネルを通信用チャネルとして選定し、制御用チャネルＣを通じて接続要求信号を送信し、着呼側または発呼側の無線端末装置に通知してチャネルを切替えさせる。

また、中継ゾーン１３０内の直接通信でも、同様に、無線キャリアｆ３が使用される。
これらｆ１〜ｆ３は、互いに干渉しないように適宜間隔をあけて配置される。
なお、中継局１４０を含む、中継ゾーン１３０内の通信についても、上述の基地局ゾーン１２０内の直接通信と同様に、特定の１通信用チャネルを使用して通信が行われる（手動選択方式の場合）。

上記構成の、本発明の一実施例のデジタル無線通信システムにおいて、例えば、基地局ゾーン１２０内には、例えば、固定／半固定局が４０〜５０台、携帯機や車載機はそれ以上設置され、中継局がそれぞれ１台設置されて中継ゾーンが設置されることがある。
本発明の一実施例では、上記固定／半固定局の４０〜５０台のうち、中継ゾーンの数と同数程度に、中継機能を備える。

図４と図５によって、本発明の一実施例の中継機能付き固定／半固定局を説明する。図４は、本発明のデジタル無線通信システムにおける固定／半固定局の一実施例の構成を示すブロック図である。また図５は、本発明のデジタル無線通信システムにおける中継機能付き固定／半固定局の一実施例の構成を示すブロック図である。４００は固定／半固定局、４１１と４１１’は制御部、４１２は送信部、４１３は受信部、４１４はアンテナ、４２０は操作表示部である。また、５００は中継機能付き固定／半固定局、５１１は制御部、５１２は送信部、５１３は受信部、５１４はアンテナである。

図４において、操作表示部４２０は、操作者が固定／半固定局４００を操作及び表示を見るための入出力装置である。制御部４１１は、操作表示部４２０、送信部４１２、及び、受信部４１３とアクセスし合い、内蔵された処理プログラムに従って、固定／半固定局４００全体を制御する。
アンテナ４１４は、基地局１１０の無線装置の送受信アンテナと送受信が可能な方向に予め方向調整されて設置され、基地局１１０の無線装置からの無線信号を受信し受信部４１３に出力する。またアンテナ４１４は、基地局１１０の無線装置に、送信部４１２から入力される無線信号を送信している。なお、直接通信の場合には、送受信相手は、直接通信の送受信相手に対して、同様に送受信する。
送信部４１２は、制御部４１１の制御に応じて、変調された送信信号を生成しアンテナ４１４に出力する。受信部４１３は、アンテナ４１４から入力された受信信号を復調して制御部４１１に出力する。

図５の中継機能付き固定／半固定局５００において、操作表示部４２０、送信部４１２、受信部４１３、及びアンテナ４１４は、図４で説明した動作と同一の動作をする。
アンテナ５１４は、中継ゾーン１３０内の無線端末装置と送受信が可能な方向に予め方向調整されて設置され、中継ゾーン１３０内の無線端末装置からの無線信号を受信し受信部５１３に出力する。またアンテナ５１４は、中継ゾーン１３０内の無線端末装置に、送信部５１２から入力される無線信号を送信している。
送信部５１２は、制御部５１１の制御に応じて、変調された送信信号を生成しアンテナ５１４に出力する。受信部５１３は、アンテナ５１４から入力された受信信号を復調して制御部５１１に出力する。

制御部５１１は、受信部５１３から入力された発呼信号が、中継ゾーン１３０内の無線端末装置のＩＤであれば、自中継ゾーン内の通信として自制御部５１１で通信制御を実行する。例えば、制御部５１１は、入力された発呼信号を制御部４１１’に出力し、制御部４１１’は、基地局１１０に発呼信号を送信する。
基地局１１０は、受信した発呼信号のＩＤに応じて、当該ＩＤが基地局であれば、空スロットを割当て、割り当てたスロットで通信するように、送信し、中継機能付き固定／半固定局５００に送信し、通信を開始する。

なお、上記図５で説明した中継機能付き固定／半固定局５００の構成は、基本的には、図１で説明した中継局１４０と同一の機能を備えている。ただし、中継局１４０が常に中継動作を実行しているのに対し、本発明の中継機能付き固定／半固定局５００の一実施例では、自中継局を統括する基地局１１０からの中継局切替制御信号を受信しなければ、アンテナ５１４に自中継ゾーン１３０内から無線信号が届いても応答しない。即ち、制御部５１１は動作しない。また、自中継局を統括する基地局１１０からの中継局終了制御信号を受信した場合にも、中継動作を停止し、アンテナ５１４に自中継ゾーン１３０内から無線信号が届いても応答しない。即ち、制御部５１１は動作しない。

次に、中継局が何らかの原因で中継機能が動作しない場合における、本発明のデジタル無線通信システムと中継機能付き固定／半固定局の動作の一実施例を、図６〜図８によって説明する。
図６は、本発明の一実施例である図１のデジタル無線システムにおいて、中継局１４０に何らかの障害が発生して、中継動作が停止したことを示す図である。図７は、図６の状態から、固定／半固定局１２３−２が、中継局１４０の中継機能を一時的に代行した場合のシステム構成の一実施例を示すブロック図である。図８は、本発明のデジタル無線通信システムの処理動作の一実施例で、図１、図６、及び図７の状態についての動作を説明するためのシーケンス図である。

図６は、中継局が何等かの理由で障害を発生し中継できない状況に陥っている状態を示す。この状態では、中継局傘下の無線端末装置は、基地局ゾーン内の無線端末装置や統制卓との通信ができない。
図６において、中継局１４０が何らかの障害によって中継機能を喪失したことを示している。破線で示した中継ゾーン１３０内の無線端末装置（携帯機１３１、車載機１３２、及び、固定／半固定局１３３）、及び中継局１４０は、中継機能が停止したために、基地局１１０と通信できない状態である。
次に、基地局１１０が中継局１４０の中継機能が停止したことを検知して、基地局１１０傘下にあって、中継機能を備えた固定／半固定局１２３−２に、中継機能の代行指示を示す制御信号（中継局切替え制御信号）を送信する。
なお障害とは、例えば、中継局１４０に供給される電源が断となったり、中継局１４０自身若しくはその一部が停止した場合（地震、自然災害、爆発事故等の火災発生、水害、落雷、等）を説明する図である。また、中継機能の停止には、中継局の中継動作は可能であっても、中継局に設置されたアンテナの方向が変わり、基地局１１０若しくは中継ゾーン１３０内に対する送信受信が不可能となる場合も考えられる。

次に、本発明の中継局切替え制御の一実施例を図７によって説明する。
図７は、何等かの理由で障害を発生し中継できない状況に陥っている中継局に代わり、上位装置（統制局の回線制御装置、又は統制卓、等）からの指令に基づいて、中継機能付き固定／半固定局の中継機能を動作させることによって、中継局を切替え、本来の中継局がカバーしていたエリアを代行してカバーすることで、中継局傘下の無線端末装置が、基地局ゾーン内の無線端末装置や統制卓と通信ができない状態を回避する。なお、中継局から中継機能付き固定／半固定局への中継動作の切替えは、中継機能付き固定／半固定局を直接手動操作することでも可能とする。特に、中継機能付き半固定局については、設置場所の変更がある程度自由に行える特徴を活かし、中継局として再配置することが容易に可能である。
図７において、固定／半固定局１２３−２が、基地局１１０からの中継代行指示（中継局切替え制御信号）を受信する。そして、固定／半固定局１２３−２は図５で説明したように、制御部４１１’が制御部５１１を制御して、中継機能を動作させる。

この結果、固定／半固定局１２３−２は、中継局１４０が中継していた中継ゾーン１３０を中継ゾーンとして、中継動作を開始する。
なお、固定／半固定局１２３−２は、待受け状態時に、中継ゾーン１３０内の無線端末装置からの発呼要求、若しくは基地局１１０から中継ゾーン１３０内の無線端末装置への発呼要求があった場合に中継動作を実行する。しかし、固定／半固定局１２３−２は、待受け状態時に、自身のＩＤに向けて基地局１１０若しくは基地局ゾーン１２０内の無線端末装置からの発呼要求があった場合には、固定／半固定局１２３−２自身と発呼要求があった基地局１１０若しくは無線端末装置と通信する。また、無線端末装置の場合には、固定／半固定局１２３−２自身に届く直接通信の発呼要求であれば、基地局ゾーン１２０外若しくは基地局ゾーン１２０内に登録されていないＩＤを備える無線端末装置であっても良い。
即ち、中継動作が可能な状態に切り替わっていても、固定／半固定局１２３−２が待受け状態時には、先に受信した発呼要求に対応して通信動作を実行する。

図１、図６、及び図７の実施例を、図８によってさらに説明する。
図８において、上から下に時刻が移行する。
まず、処理イベントＳ８００では、中継局１４０は通常動作（処理イベントＳ８０１）中、固定局／半固定局１２３−２は待受け動作（処理イベントＳ８０２）中、中継局１４０傘下の無線端末装置（携帯機１３１で代表する）も待受け動作（処理イベントＳ８０３）中、及び、基地局１１０は所定の時間間隔Ｔｂで中継局１４０の監視を行っている。
基地局１１０の監視とは、以下の処理イベントＳ８０４とＳ８０５を実行するものである。まず、基地局１１０の制御装置１１１が、中継局１４０に監視動作信号を送信する（処理イベントＳ８０４）。そして、監視動作信号を受信した中継局１４０の制御部（中継機能付き固定／半固定局４１１’参照）は、予め登録されたソフトウエアに従って、中継局１４０内の監視（動作テスト）処理を実行し、中継局１４０が正常に動作しているか否かをテストする。そして、正常な場合には応答信号を基地局１１０に送信する（処理イベントＳ８０５）。また例えば、中継局１４０は、定期的に自局内の状態を監視するソフトウエアを有し動作させていれば、自局の障害を検知し中継動作を停止する（処理イベントＳ８８８）。
なお、処理イベントＳ８００内の処理（Ｓ８０１、Ｓ８０２、Ｓ８０３、及びＳ８０４）順序には、特に序列は無く、同時でも、どれを先に処理しても良い。

次に中継局１４０が中継不可能な状態（中継動作の停止状態）となった場合（処理イベントＳ８８８参照）には、携帯機１３１から中継局１４０に発呼動作があり（処理イベントＳ８０６）、発呼要求信号を送信しても（処理イベントＳ８０７）、所定の時間Ｔｎ内に応答信号が返って来ない。このため、携帯機１３１では、所定時間Ｔｎが経過後には、発着呼不可と判定される（処理イベントＳ８０８）。
また、中継局１４０において、中継動作が機能していない状態の場合には、基地局１１０の制御装置１１１から、監視動作信号が中継局１４０に送信された時（処理イベントＳ８０９）に、所定の時間Ｔｃ内に返信応答が無い。従って、基地局１１０の無線制御装置１１１は、中継局１４０が中継を停止したと判定する（処理イベントＳ８１０）。
このように、携帯機１３１からの発呼動作の有無に関係無く、基地局１１０の制御装置１１１からの応答が所定の時間Ｔｃ内に無い場合には、基地局１１０の制御装置１１１は、中継局１４０が中継を停止したと判定する。

なお、制御装置１１１は、中継局１４０から、所定の時間Ｔｄの間、中継ゾーン１３０内の無線端末装置（例えば、携帯機１３１）からの発呼要求が無い場合にも、当該中継局１４０が中継動作をしていないと判定しても良い。さらに、その確認のために、処理イベントＳ８０９と同じ処理を行っても良い。
上記中継局から発呼要求が無い時間Ｔｄは、例えば、緊急災害時と、災害が発生しない状態とで、時間間隔を変更しても良い。また、緊急災害発生時でも、発生場所が特定できる場合には、災害発生場所との距離や緊急度に応じて時間間隔に優先順位を設けるようにしても良い。

この時、基地局１１０では、制御装置１１１から回線制御装置１１４を介して統制卓１１３に、中継局１４０の中継動作が停止したことを示す情報を送信する。統制卓１１３では、この情報が入力されると、図示しない表示部の表示画面に「中継局△△の中継動作停止」等が表示される。
中継局１４０が中継不可能であることを認識したオペレータは、例えば手動で、中継機能付き固定／半固定局１２３−２に切替える場合には、例えば、表示画面に中継局の代行が可能な中継機能付き固定／半固定局がリスト表示される。オペレータはこのリストを見て、操作卓を操作して選択及び切替え指示を行う。

また、オペレータは、ＰＢＸ１１５を介して外部の公衆電話回線網と通話して、中継局１４０が異常である、若しくは中継動作を停止しているとの連絡を受けた場合には、手動で、当該中継局１４０の情報を呼び出して表示画面に表示し、切替え可能な中継機能付き固定／半固定局のリストを表示する。オペレータはこのリストを見て、制御卓からの操作によって選択及び切替え指示を行う。
なお別の実施例として、オペレータが公衆電話回線網を介して連絡を受けた場合には、処理イベントＳ８０９を実行する操作を指令し、基地局１１０の制御装置１１１から、監視動作信号が中継局１４０に送信させ、所定の時間Ｔｃ内に返信応答が無い時には、中継局１４０が中継を停止したと判定をする（処理イベントＳ８１０）ことも可能である。
その後、自動若しくは手動で切替えを行う。

また、統制卓１１３において、自動で中継切替制御をする場合には、予めそれぞれの中継局について、その中継局の中継動作の代行が可能な、中継機能付き固定／半固定局を登録しておき、登録された中継機能付き固定／半固定局に中継局切替制御を送信する（処理イベントＳ８１１）ように制御する。また、同じ中継局について、予め登録される中継機能付き固定／半固定局が複数局ある場合には、例えば、優先順位を予め設け、優先順位が高い順番に中継切替制御信号を送信するようにしても良い。

図９〜図１１は、統制卓１１３の表示部に表示される表示画面の一実施例を説明するための図である。
図９（ａ）は、基地局１１０（「基地局：○○○」と表示されている）内の中継ゾーンと中継局、及びそれぞれの中継局の代行が可能な、中継機能付き固定局／半固定局を関連付けた表示画面の一実施例である。図９（ａ）において、中継ゾーン名とその中継ゾーンを中継する中継局ＩＤが表示され、それぞれの中継ゾーンと中継局に対応した、中継機能付き固定／半固定局のＩＤと設置場所が表示されている。また、１つの中継ゾーンに対して、複数の中継機能付き固定／半固定局が設定されている場合も考えて、優先順位が（１、２、３、〜）と表示されている。さらに、１台だけでは中継ゾーンのエリア全てをカバーできない中継機能付き固定／半固定局の場合には、分割エリアの表示（Ｃ２−１、Ｃ２−２、Ｃ２−３）がされている（後述する）。

図９（ａ）は、中継ゾーンＣ１の中継局（ＩＤ３０１）が監視動作中（図８の処理イベントＳ８０４若しくはＳ８０９参照）を表示（「監視動作」）がされた図で、図９（ｂ）は、監視動作の結果、中継ゾーンＣ１の中継局（ＩＤ３０１）が中継動作停止と判断され、対応する中継機能付き固定局／半固定局（ＩＤ５１１）に基地局から中継切替制御信号が送信された（図８の処理イベントＳ８１１参照）ことを表示（「中継切替動作」）した図である。また図９（ｃ）は、その後、中継機能付き固定局／半固定局（ＩＤ５１１）から基地局に応答が有ったか、若しくは、基地局が当該中継ゾーン内の無線端末装置からの発呼要求を受け付けた（図８の処理イベントＳ８１８参照）場合に、中継機能付き固定局／半固定局（ＩＤ５１１）が中継を代行していることを示す表示（「中継代行」）がされたことを示している。
なお、図９の表示において、特に強調したい情報を示す文字若しくは図形の表示色を、他の表示より目立つように、色を変えたり、フリッカ（点滅）表示としたり、字体や太さを変えたりするようにしても良い。

次のイベント処理Ｓ８１１で、基地局１１０の制御装置１１１は、統制卓１１３からの制御によって、中継局切替制御信号を所定の固定／半固定局１２３−２に送信する。
中継局１２３−２の制御部４１１’は、自局に向けられた中継局切替制御信号であることを添付されたＩＤによって認識し、自局の制御部５１１を制御して中継動作を起動する（イベント処理Ｓ８１２）。
この結果、中継ゾーン１３０内の携帯機１３１が、中継局１４０を介して通信するために発呼動作を開始し（イベント処理Ｓ８１３）、発呼要求を送信した場合（イベント処理Ｓ８１４）に、中継局１４０の代わりに、中継機能付き固定／半固定局１２３−２が中継機能を代行して、発呼着信し（イベント処理Ｓ８１５）、中継動作を開始し（イベント処理Ｓ８１６）、発呼要求を基地局１１０に送信し（イベント処理Ｓ８１８）、基地局１１０（制御装置１１１）が発呼受付（イベント処理Ｓ８１８）を可能とできる。

なお、中継機能付き固定／半固定局１２３−２は、基地局１１０からの中継局切替制御信号を受信し、中継機能動作（中継機能の代行）を開始した場合に、切替えたことを、応答信号として基地局に返信するようにしても良い。
この結果、予め１つの中継局の代行用として複数の中継機能付き固定／半固定局が登録され、優先順位が定められており、優先順位の高い方から順番に中継切替制御信号が送信される場合に、基地局１１０は、先に送信された中継機能付き固定／半固定局に障害があって中継できない時に、所定時間Ｔｓ内に応答信号が受信できない時に、次の中継機能付き固定／半固定局に中継局切替制御信号を自動的に送信することができる。

中継機能付き固定／半固定局１２３−２が中継局１４０の中継機能の代行を開始した場合には、中継ゾーン１３０内の携帯機１３１が中継局１４０を介して通信するために発呼動作を開始し（イベント処理Ｓ８１３）、発呼要求を送信する（イベント処理Ｓ８１４）。この場合に、中継機能付き固定／半固定局１２３−２は、中継局１４０の代わりに、中継機能を代行する。即ち、中継機能付き固定／半固定局１２３−２は、発呼着信し（イベント処理Ｓ８１５）、中継動作を開始し（イベント処理Ｓ８１６）、発呼要求を基地局１１０に送信し（イベント処理Ｓ８１８）、基地局１１０（制御装置１１１）の発呼受付（イベント処理Ｓ８１８）を可能とする。

次に、中継局１４０の機能が、復帰した場合の処理について、更に図８を参照して説明する。
中継局１４０が、例えば、作業員が修理若しくは交換することで、障害が無くなった（処理イベントＳ８１９）場合には、中継局１４０は、基地局１１０に復帰通知信号を送信する（処理イベントＳ８２０）。
基地局１１０は、復帰通知信号を受信し、中継局１４０が中継機能を回復したことを認識する（処理イベントＳ８２１）。この場合、制御卓１１３の登録テーブルの内容が更新され、かつ、表示部の表示も中継局１４０が復帰したことを知らせる表示を行う。
基地局は、現時点で、中継局１４０の対応する中継ゾーン１３０内の無線端末装置（携帯機１３１等）と通信中か否かをチェックし、通信中の場合には、その通信終了後、通信中で無い場合には即座に、今まで中継動作を代行していた中継機能付き固定／半固定局１２３−２に中継停止制御信号を送信する（処理イベントＳ８２２）。

中継停止制御信号を受信した中継機能付き固定／半固定局１２３−２は、中継動作を停止する（処理イベントＳ８２３）。即ち、制御部４１１’は、制御部５１１を制御して、制御部５１１の中継動作を停止する。
そして、中継動作を停止した中継機能付き固定／半固定局１２３−２は、停止通知信号を基地局１１０に送信する（処理イベントＳ８２４）。
基地局１１０は、停止通知信号を受信してから、中継局１４０に中継局切替制御信号を送信する（処理イベントＳ８２５）。
中継局切替制御信号を受信した中継局１４０は、中継動作を開始し、通常動作に復帰する（処理イベントＳ８０１）。この結果、本発明のデジタル無線通信システムは、処理イベント８００の状態に戻る。

次に、図１０は、図９の中継ゾーンＣ２に示すように、予め中継動作を代行するように登録された中継機能付き固定／半固定局において、中継ゾーン内の全てのエリアをカバーできない場合の処理を説明するための図である。
図１０（ａ）では、図９（ｃ）と同様に、分割エリアＣ２−１に対応する中継機能付き固定局／半固定局（ＩＤ５２１）に基地局から中継切替制御信号が送信された（図８の処理イベントＳ８１１参照）後、中継機能が代行されている（「中継代行」）ことを表示した図である。なお、対応する他の中継機能付き固定局／半固定局（ＩＤ５２２、５２３）には中継機能の切替制御信号が送信されていないため、その状態欄には、中継動作されていないことを示す表示（「ＮＧ！」）がされている。
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の後、所定時間Ｔｔ経過後、分割エリアＣ２−２に対応する次の中継機能付き固定局／半固定局（ＩＤ５２２）に、基地局から中継切替制御信号が送信された後、中継機能が代行されている（「中継代行」）ことを表示した図である。なお、対応する他の中継機能付き固定局／半固定局（ＩＤ５２１、５２３）には中継機能の切替制御信号が送信されていないため、その状態欄には、中継動作されていないことを示す表示（「ＮＧ！」）がされている。
図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の後、所定時間Ｔｔ経過後、分割エリアＣ２−３に対応する次の中継機能付き固定局／半固定局（ＩＤ５２３）に、基地局から中継切替制御信号が送信された後、中継機能が代行されている（「中継代行」）ことを表示した図である。なお、対応する他の中継機能付き固定局／半固定局（ＩＤ５２１、５２２）には中継機能の切替制御信号が送信されていないため、その状態欄には、中継動作されていないことを示す表示（「ＮＧ！」）がされている。

なお、所定時間Ｔｔは各分割エリア毎に異なっていても良い。また切替えの順序も異なっても良いし、例えば、Ｃ２−１、Ｃ２−２、Ｃ２−１、Ｃ２−３、Ｃ２−１、Ｃ２−１、・・・のように、平等に切替える必要も無い。また、例えば、履歴をとりながら、発呼要求の多い分割エリアに特に多く中継されるようにしても良い。
さらに一度に全ての分割エリアに対応する中継機能付き固定／半固定局に中継代行させ、基地局で、発呼要求の早い方に中継接続を許可したり、また、優先順位によって中継接続を許可しても良い。さらに、所定の時間Ｔｕ内には、ある分割エリア内からの発呼要求を許可し、他の分割エリアからの発呼要求を許可しないようにしても良い。

なお、制御卓１１３において、図９で説明した表示の他に、オペレータの操作によって、若しくは、システムによっては、図１１に示すように、全ての中継ゾーンに付いてのリストではなく、障害が発生した中継ゾーンに関するリストだけを表示するようにしても良い。
なお、図９や図１０では、特に強調したい情報を示す文字若しくは図形の表示色を、他の表示より目立つように、色を変えたり、フリッカ（点滅）表示としたり、字体や太さを変えたりするようにしても良いとした。しかし、さらに、図１１（ｂ）の状態欄の列幅に示すように、表示欄の幅や高さの変更、及び枠表示の色、フリッカ等も行うようにしても良い。

さらに上記図１〜図１１の実施例では、中継機能付き固定局／半固定局について、特に区別しないで説明した。そして、基地局と通信するためのアンテナと中継ゾーン内と通信するためのアンテナは、予め設置時に方向調整されて固定されて設置されているとして、説明した。
しかし、半固定局は、短い距離ではあるが、移動可能である。例えば、図１、図５〜図７に示すように、付属のアンテナ（若しくは、別途アンテナ）を付加して移動し、そのアンテナによって送受信するようにしても良い。

上記実施例によれば、デジタル無線通信システム全体を運用する上で、中継できない状況に陥っている中継局に代わり、中継機能付き固定／半固定局を中継局として切替え運用することで、中継局傘下（中継ゾーン内）の無線端末装置と基地局傘下（基地局ゾーン内）の無線端末装置若しくは統制卓との通話を確保できるようになることから、システム運用がより強固で安全なものとして運用できる。このようなシステムは、市町村防災システム、県防災システム、河川監視システム、等に有効であるが、これに限らず、中継局を用いる全ての無線通信システムに有効である。

１００：統制局、 １１０：基地局、 １１１：制御装置、 １１２：無線装置、 １１３：統制卓、 １１４：回線制御装置、 １１５：ＰＢＸ、 １２０：基地局ゾーン、 １２１−１、１２１−２：携帯機、 １２２−１、１２２−２：車載機、 １２３−１、１２３−２：固定／半固定局、 １３０：中継ゾーン、 １４０：中継局、 １３１：携帯機、 １３２：車載機、 １３３：固定／半固定局、 ４００：固定／半固定局、 ４１１、４１１’：制御部、 ４１２：送信部、 ４１３：受信部、 ４１４：アンテナ、 ４２０：操作表示部、 ５００：中継機能付き固定／半固定局、 ５１１：制御部、 ５１２：送信部、 ５１３：受信部、 ５１４：アンテナ。

Claims (3)

1. 複数の無線端末装置と、基地局ゾーン内の無線端末装置及び中継局と無線通信する基地局と、前記基地局を制御する統制局と、前記基地局及び中継ゾーン内の無線端末装置と無線通信する前記中継局とを備えたデジタル無線通信システムにおいて、
   前記統制局は、前記中継局に対応する、前記基地局ゾーン内の中継機能付き無線端末装置を予め登録され、
   前記基地局は、前記中継局が中継を停止したことを検知すると、前記統制局に予め登録された前記中継機能付き無線端末装置に中継局切替制御信号を送信する送信手段を備えており、
   前記複数の無線端末装置のうち前記中継機能付き無線端末装置は、前記基地局から送信される中継局切替制御信号に基づいて、中継動作を起動する制御部を備えることを特徴とするデジタル無線通信システム。
2. 請求項１記載のデジタル無線通信システムにおいて、
   前記統制局は、前記中継局に対応して複数の中継機能付き無線端末装置を予め登録され、前記複数の中継機能付き無線端末装置のそれぞれに優先順位が設定されるとともに、
   前記基地局は、前記優先順位に基づいて前記中継局切替制御信号を送信することを特徴とするデジタル無線通信システム。
3. 請求項１または請求項２記載のデジタル無線通信システムにおいて、
   前記基地局は、前記中継局の復帰を検知し、中継動作を行っている前記基地局ゾーン内の中継機能付き無線端末装置と前記中継局に対して制御信号を送信することで前記中継機能付き無線端末装置の中継動作を停止させ、前記中継局の中継動作を復帰させることを特徴とするデジタル無線通信システム。

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