JP7388907B2

JP7388907B2 - 無線通信システム

Info

Publication number: JP7388907B2
Application number: JP2019226868A
Authority: JP
Inventors: 大晃小林
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2023-11-29
Anticipated expiration: 2039-12-16
Also published as: JP2021097307A

Description

本発明は、同一周波数を用いた無線通信システムに係り、特に、基地局間の干渉を抑え、移動局からの送話による複数の基地局を介した基地局折り返し通話を実現することができる無線通信システムに関する。

［先行技術の説明］
業務用無線通信システムは、防災行政無線、道路事業者用無線、消防救急無線、タクシー用無線等様々な用途に用いられている。
業務用無線通信システムには、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access：周波数分割）方式を用いたものがある。
ＦＤＭＡを用いたシステムでは、基地局毎に異なる周波数を用いて通信を行うため、複数の基地局を介した基地局折り返し通話を行っても干渉が発生することはなかった。
ここで、基地局折り返し通話とは、移動局間の直接通話ではなく、移動局が基地局を介して通話を行うことを指すものとする。

これに対して、ＳＣＰＣ（Single Channel Per Carrier）方式を用いた業務用デジタル無線通信システムもある。
ＳＣＰＣ方式の無線通信システムでは、全ての基地局が同一の運用波（周波数）を用いて通信を行う。

従来のＳＣＰＣ方式を用いた無線通信システムにおいては、同じ回線制御装置に接続される複数の基地局を介した運用は、一斉通報やグループ通話に限定されており、基地局折り返し通話は、上位装置からの送信によるものしか行うことができない。
移動局側からの送信による複数の基地局を用いた基地局折り返し通話では、基地局のエリアが重なる地域において干渉が発生するため、実現することができなかった。

［従来の無線通信システムにおける基地局折り返し通話の概要：図４］
従来の無線通信システムにおける基地局折り返し通話の概要について図４を用いて説明する。図４は、従来の無線通信システムにおける基地局折り返し通話の概要を示す説明図である。尚、ここでは、消防救急無線システムを例として説明する。
図４に示すように従来の無線通信システムは、指令センター１と、無線回線制御装置２と、複数の基地局３ａ，３ｂ，３ｃ（基地局３と称することもある）とを備え、ここでは、複数の移動局４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ（移動局４と称することもある）がシステムの通信圏（エリア）内に存在している。

指令センター１は、指令台や通信卓を含む消防本部に設けられた機器全体を示す。
無線回線制御装置２は、指令センター１の複数の機器や、複数の基地局３が接続されており、これらの間の回線制御を行う。
基地局３ａ，３ｂ，３ｃは、無線回線制御装置２と有線で接続されて通信を行うと共に、自己のエリア内に位置する移動局４と無線通信を行う。
移動局４は、基地局３と無線通信を行う。ここで、移動局４ａ，４ｂは、基地局３ａのエリア内に位置し、移動局４ｃは、基地局３ｂのエリア内に位置し、移動局４ｄは、基地局３ｃのエリア内に位置している。

そして、例えば、移動局４ａから送話があった場合、エリア内に移動局４ａが位置している基地局３ａが折り返しを行う。
具体的には、移動局４ａからの無線信号を受信した全ての基地局３は、受信信号の強度（例えば受信電界強度）を付して、無線回線制御装置２に通知する。無線回線制御装置２は、最も受信信号の強度が強い基地局３（ここでは基地局３ａ）を選択して、移動局４ａとの通信を行うように指示する（基地局自動選択）。

この状態で、移動局４ａから発呼があり、送話信号が送信されると、基地局３ａがこれを受信して、自己の通信圏内で折り返し送信を行う。
これにより、基地局３ａにおける、移動局４ａと他の移動局４との間の基地局折り返し通話を実現する。
つまり、基地局３ａのエリア内にいる移動局４ｂは、移動局４ａとの通話を行うことができるが、基地局３ｂ，３ｃのエリアにいる移動局４ｃ，４ｄは、移動局４ａとの通話を行うことはできない。

［従来の基地局折り返し通話のシーケンス：図５］
従来の無線通信システムにおける基地局折り返し通話のシーケンスについて図５を用いて説明する。図５は、従来の無線通信システムにおける基地局折り返し通話のシーケンス概略を示す説明図である。
基地局自動選択後、図５に示すように、基地局Ａの管内（通信圏内、エリア内）にいる移動局Ａ（４ａ）から送話がある（Ｓ１１）と、選択された基地局Ａ（３ａ）は、自己のエリア内にいる全ての移動局４宛てに当該送話信号を折り返して送信する（Ｓ１２）。

これにより、基地局Ａ（３ａ）の管内にいる移動局Ｂ（４ｂ）は移動局Ａからの送話信号を受信する。しかし、基地局Ｂの管内にいる移動局Ｃ（４ｃ）は、受信できない。
このように、従来の基地局折り返し通話では、基地局間の干渉を防ぐため、送話元の移動局Ａ（４ａ）が位置する基地局Ａ（３ａ）からしか折り返しを行わないようになっている。

［関連技術］
尚、無線通信システムに関する従来技術としては、特開平６－３４３０６３号公報「時分割多重通信方法及び装置」（特許文献１）がある。
特許文献１には、無線通信システムにおいて、基準局を設け、１つのタイムスロットを報知スロットに割り当て、端末局が報知スロットを受信してタイムスロットのフレーム同期を確立することで、全ての端末局が基準局からの信号に同期して動作することが記載されている。

特開平６－３４３０６３号公報

上述したように、従来のＳＣＰＣ方式を用いた無線通信システムでは、移動局から送話した場合、複数の基地局を介した基地局折り返し通話を行うと干渉が発生してしまうため、移動局からの送話による基地局折り返し通話を実現することができず、不便であるという問題点があった。

尚、特許文献１には、無線回線制御装置が、複数の基地局への伝送時間を記憶しておき、基地局を介して移動局からの送話信号を受信すると、当該送話信号を基地局折り返し送信する指示を、各基地局への伝送時間に基づいて、送出タイミングを調整して送信することで、全ての基地局に同時に到達させることは記載されていない。

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、基地局間の干渉を抑え、移動局からの送話による複数の基地局を介した基地局折り返し通話を実現することができる無線通信システムを提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、同一周波数を用いて無線通信を行う無線通信システムであって、移動局と無線通信を行う複数の基地局と、複数の基地局に有線で接続し、基地局に対する回線制御を行う回線制御装置とを備え、基地局が、回線制御装置から移動局との通信を行うよう選択され、回線制御装置との接続がされている状態では、移動局からの送話信号を受信すると、回線制御装置に送出し、回線制御装置から折り返し送信の指示を受信すると、指示に含まれる送話信号を自局の通信圏内に折り返し送信し、回線制御装置との接続が切断された状態では、移動局からの送話信号を受信すると、当該基地局の通信圏内での折り返し送信を行い、回線制御装置が、予め回線制御装置から複数の基地局までの伝送時間を記憶しておき、基地局のいずれかからの送話信号を受信すると、複数の基地局に同時に到達するよう、伝送時間に基づいて送信タイミングを調整して、複数の基地局に、送話信号の基地局折り返し送信の指示を送信することを特徴としている。

また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、回線制御装置は、記憶された最長の伝送時間より長い特定の時間から、各基地局の伝送時間を差し引いた時間を、前記各基地局の調整時間として記憶しておき、各基地局に対して、送話信号を受信してから、各基地局に対応して記憶された調整時間が経過したタイミングで、指示を送信することを特徴としている。

また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、調整時間をフレーム数で表したことを特徴としている。

本発明によれば、同一周波数を用いて無線通信を行う無線通信システムであって、移動局と無線通信を行う複数の基地局と、複数の基地局に有線で接続し、基地局に対する回線制御を行う回線制御装置とを備え、基地局が、回線制御装置から移動局との通信を行うよう選択され、回線制御装置との接続がされている状態では、移動局からの送話信号を受信すると、回線制御装置に送出し、回線制御装置から折り返し送信の指示を受信すると、指示に含まれる送話信号を自局の通信圏内に折り返し送信し、回線制御装置との接続が切断された状態では、移動局からの送話信号を受信すると、当該基地局の通信圏内での折り返し送信を行い、回線制御装置が、予め回線制御装置から複数の基地局までの伝送時間を記憶しておき、基地局のいずれかからの送話信号を受信すると、複数の基地局に同時に到達するよう、伝送時間に基づいて送信タイミングを調整して、複数の基地局に、送話信号の基地局折り返し送信の指示を送信する無線通信システムとしているので、回線制御装置との接続がされている状態では、全ての基地局が同時に基地局折り返しの指示を受信して、同時に折り返し送信を行うことにより、干渉を防ぎ、移動局からの送話による複数の基地局を介した基地局折り返し通話を実現することができ、回線制御装置との接続が切断されて基地局間同期が外れた場合に、干渉の発生を防ぐことができる効果がある。

本無線通信システムにおける基地局折り返し通信の概要を示す説明図である。調整時間テーブルの説明図である。本システムにおける基地局折り返し通話のシーケンスを示す説明図である。従来の無線通信システムにおける基地局折り返し通話の概要を示す説明図である。従来の無線通信システムにおける基地局折り返し通話のシーケンス概略を示す説明図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る無線通信システム（本無線通信システム）は、無線回線制御装置が、接続される複数の基地局について、無線回線制御装置からの伝送時間を記憶しておき、基地局が、移動局からの送話信号を受信すると、当該送話信号を無線回線制御装置に送出し、無線回線制御装置が、当該送話信号を基地局折り返し送信する指示を、各基地局への伝送時間に基づいて、全ての基地局に同時に到達するよう、送出タイミングを調整して送信するものであり、基地局間同期を実現して、全ての基地局が同時に送信開始することができ、基地局間の干渉を抑え、移動局からの送話による複数の基地局を介した基地局折り返し通話を行うことができるものである。

［本無線通信システムにおける基地局折り返し通信の概要：図１］
本無線通信システムにおける基地局折り返し通信の概要について図１を用いて説明する。図１は、本無線通信システムにおける基地局折り返し通信の概要を示す説明図である。
図１に示すように、本無線通信システムは、指令センター１と、無線回線制御装置５と、基地局６ａ，６ｂ，６ｃ（基地局６と称することもある）とを備えており、移動局４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが基地局６の通信圏内に存在している。
これらの内、指令センター１と、移動局４は従来と同様であり、説明は省略する。

このように、本無線通信システムの基本的な構成は、図４に示した従来の無線通信システムと同様であるが、無線回線制御装置５、基地局６の構成及び動作が従来とは異なっており、基地局間の干渉を防いで移動局からの送話による基地局折り返し通話を実現可能としている。

無線回線制御装置５は、従来と同様の回線制御に加えて、本システムの特徴として、移動局４からの送話があった場合に、全ての基地局６に対して基地局折り返し通話を行うよう、制御するものである。
具体的には、無線回線制御装置５は、基地局６を介して移動局４からの送話信号を一旦受信し、全ての基地局６に対して、当該送話信号を基地局折り返し送信するよう指示（基地局折り返し指示）を送出するが、その際、各基地局６までの伝送時間に応じて、送話信号の送出タイミングをずらして送信する。

つまり、遠くの基地局６ａには早いタイミングで送話信号を送信し、近くの基地局６ｃにはそれより遅いタイミングで送信を行う。これにより、当該送話信号は全ての基地局６に同時に到達し、全基地局６から同時に折り返し送信されるものである。
これにより、基地局６の通信エリアが重なっている地域でも干渉を防ぎ、全ての基地局６を介した基地局折り返し通話を実現できるものである。

基地局６への基地局折り返し指示の送信タイミングは、無線回線制御装置５の記憶部に記憶された調整時間の情報に基づいて決定される。無線回線制御装置５は、調整時間の情報を記憶する調整時間テーブルを備えている。調整時間テーブルについては後述する。

また、基地局６は、基地局自動選択後、移動局４からの送話があった場合に、従来のように直ちに基地局折り返しを行うのではなく、無線回線制御装置５に送話信号を送出する。
また、基地局６は、無線回線制御装置５からの基地局折り返し指示に従って、送話信号を折り返し送信する。つまり、自己の圏内にいる移動局４からの送話がなくても、無線回線制御装置５からの指示で基地局折り返し送信を行うものである。

これにより、図１に示すように、基地局６ａのエリアにいる移動局４ａから送話があった場合に、同じ基地局６ａのエリアにいる移動局４ｂだけでなく、基地局６ｂのエリアにいる移動局４ｃや、基地局６ｃのエリアにいる移動局４ｄも、移動局４ａからの送話信号を受信できるものである。

［調整時間テーブル：図２］
次に、無線回線制御装置５に設けられている調整時間テーブルについて図２を用いて説明する。図２は、調整時間テーブルの説明図である。
図２に示すように、無線回線制御装置５に設けられた調整時間テーブルは、無線回線制御装置５に接続された基地局６毎に、伝送時間と、調整時間とを対応付けて記憶している。
伝送時間は、無線回線制御装置５から当該基地局６までの伝送に要する時間であり、距離に応じた時間である。伝送時間は、実測やシミュレーションによって求めておく。
調整時間は、無線回線制御装置６に移動局４からの送話信号が入力されてから、当該基地局６に基地局折り返し指示を送出するまでの時間である。

調整時間としては、例えば、予め無線回線制御装置から最も遠くに設置された基地局の伝送時間を基に、当該時間より長い特定時間（Ｔ）を設定しておき、特定時間（Ｔ）と各基地局の伝送時間（ｔ_i）との差分の時間（Ｔ－ｔ_i）を調整時間（Δｔ_i）として記憶しておく。調整時間は、フレーム数の情報であってもよい。

そして、無線回線制御装置５は、移動局４からの送話信号が入力されると、調整時間テーブルに基づいて、各基地局６の調整時間だけ遅らせて、各基地局６に対して基地局折り返し指示を順次送出する。
これにより、全ての基地局６では、無線回線制御装置５に送話信号が入力されてから、特定時間（Ｔ）後に基地局折り返し指示を受信して、一斉に当該送話信号を折り返し送信することになる。

調整時間をフレーム数で表した場合、無線回線制御装置５は、送話信号が入力されると、各基地局６に対応して記憶されているフレーム数だけ遅らせて、基地局折り返し指示を送出する。この場合にも、全ての基地局６で同じタイミングで折り返し指示を受信して、同時に折り返し送信を行うものである。
本無線通信システムでは、このようにして基地局間同期を実現して、複数の基地局６を用いた基地局折り返し通話を行った場合の干渉を防ぐものである。

［本システムにおける基地局折り返し通話のシーケンス：図３］
次に、本システムにおける基地局折り返し通話のシーケンスについて図３を用いて説明する。図３は、本システムにおける基地局折り返し通話のシーケンスを示す説明図である。
尚、図３は、図１に示した無線通信システムにおけるシーケンスに対応している。
図３に示すように、基地局自動選択により基地局Ａ（６ａ）が選択された状態で、移動局Ａ（４ａ）からの送話を受信すると（Ｓ２１）、基地局Ａ（６ａ）は、当該送話信号を無線回線制御装置５に送出する（Ｓ２２）。

無線回線制御装置５は、送話信号を受信すると、全ての基地局６に、遅延テーブルに記憶されている調整時間（フレーム数）だけ遅延させたタイミングで、当該送話信号を含む基地局折り返し指示を送信する。
図３の例では、基地局折り返し指示を、まず最も遠い基地局Ａ（６ａ）に送信し（Ｓ２３）、次に基地局Ｂ（６ｂ）に送信し（Ｓ２４）、次に基地局Ｃ（６ｃ）に送信する（Ｓ２５）。
上述したように、基地局折り返し指示は、各基地局６の無線回線制御装置５からの距離に応じた伝送時間を考慮して、タイミングをずらして送信される。

そして、これにより、基地局Ａ（６ａ）、基地局Ｂ（６ｂ）、基地局Ｃ（６ｃ）は、同時に基地局折り返し指示を受信して、それぞれ、受信した送話信号を圏内に折り返し送信する（Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２８）。
基地局Ａ（６ａ）、基地局Ｂ（６ｂ）、基地局Ｃ（６ｃ）の折り返し送信は、同時に行われるものであるが、分かりやすくするために、図では若干ずらして記載している。

そして、基地局Ａ（６ａ）のエリアにいる移動局Ｂ（４ｂ）、基地局Ｂ（６ｂ）のエリアにいる移動局Ｃ（４ｃ）、基地局Ｃ（６ｃ）のエリアにいる移動局Ｄ（４ｄ）が送話信号を受信する。
このようにして、本無線通信システムにおける基地局折り返し通話が行われるものである。
なお、各移動局の基地局選定は、基地局から回線制御装置までの距離に応じて行ってもよいし、基地局から回線制御装置に対する周波数信号の大きさに応じて行ってもよい。回線制御装置に対する周波数信号の大きさに応じて基地局を選定する場合には、最も周波数信号の大きい基地局を選択して送信信号を受信し、同一回線制御装置内のすべての基地局内の同一波の移動局へ折り返し通信を行うようにしてもよい。

［無線回線制御装置との接続が切れた場合］
また、送話元の移動局４が在圏する基地局６が、無線回線接続装置５との接続が切断された状態にある場合は、基地局間同期が維持できないため、従来と同様に、当該基地局６のみにおける基地局折り返し通話を行う。
これにより、干渉発生を防ぐことができるものである。

［実施の形態の効果］
本無線通信システムによれば、無線回線制御装置５が、接続される複数の基地局６について、無線回線制御装置５からの伝送時間を記憶しておき、基地局６が、移動局４からの送話信号を受信すると、当該送話信号を無線回線制御装置５に送出し、無線回線制御装置５が、送話信号を受信すると、当該送話信号を基地局折り返し送信する指示を、全ての基地局６に同時に到達するよう、各基地局６への伝送時間に基づいて、送出タイミングを調整して送信するようにしているので、全ての基地局６から一斉に送話信号が折り返し送信されることにより基地局間干渉を抑え、移動局４からの送話による複数の基地局６を介した基地局折り返し通話を実現し、送話元の移動局４とは異なる基地局６のエリアにいる移動局４も送話信号を受信することができ、利便性を向上させることができる効果がある。

また、本無線通信システムによれば、移動局４については仕様変更することなく実現することができ、低コストで簡易に導入することができる効果がある。

本発明は、基地局間の干渉を抑え、移動局からの送話による複数の基地局を介した基地局折り返し通話を実現することができる無線通信システムに適している。

１…指令センター、２，５…無線回線制御装置、３，６…基地局、４…移動局

Claims

同一周波数を用いて無線通信を行う無線通信システムであって、
移動局と無線通信を行う複数の基地局と、
前記複数の基地局に有線で接続し、前記基地局に対する回線制御を行う回線制御装置とを備え、
前記基地局が、前記回線制御装置から前記移動局との通信を行うよう選択され、前記回線制御装置との接続がされている状態では、前記移動局からの送話信号を受信すると、前記回線制御装置に送出し、前記回線制御装置から折り返し送信の指示を受信すると、前記指示に含まれる送話信号を自局の通信圏内に折り返し送信し、前記回線制御装置との接続が切断された状態では、前記移動局からの送話信号を受信すると、前記基地局の通信圏内での折り返し送信を行い、
前記回線制御装置が、予め前記回線制御装置から前記複数の基地局までの伝送時間を記憶しておき、前記基地局のいずれかからの送話信号を受信すると、前記複数の基地局に同時に到達するよう、前記伝送時間に基づいて送信タイミングを調整して、前記複数の基地局に、前記送話信号の基地局折り返し送信の指示を送信することを特徴とする無線通信システム。
回線制御装置は、記憶された最長の伝送時間より長い特定の時間から、前記各基地局の伝送時間を差し引いた時間を、前記各基地局の調整時間として記憶しておき、
前記各基地局に対して、送話信号を受信してから、前記各基地局に対応して記憶された調整時間が経過したタイミングで、指示を送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
調整時間をフレーム数で表したことを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。