JPWO2003019970A1 - 無線通信システム - Google Patents
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Abstract
第1基地局(2k)が、通信回線(L1)に接続され、端末局(1)との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う。また、第1基地局(2k)に対応する第2基地局(3k)が、通信回線(L2)に接続され、第1基地局(2k)からの制御情報に基づいてその端末局(1)との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う。
Description
技術分野
本発明は、端末局に対して無線通信サービスを提供する無線通信システム、基地局および無線通信方法、並びにその端末局に関する。
背景技術
既存の自動車電話システム、携帯電話システム、PHS(Personal Handyphone System)、FWA(Fixed Wireless Access)などの無線通信システムは、上り回線および下り回線それぞれの伝送容量に設計上の上限があり、全端末局、あるいは1セル内の全端末局に対する通信容量には限界がある。
一方、電子機器の進歩に伴って電子機器の処理能力は日々向上しているため、処理可能なデータの量も増加しており、通信システムにおける通信容量拡大の要求は高まりつつある。
しかしながら、通信容量を拡大するには、全く新しい無線通信システムを構築するか、既存の通信システムに使用される基地局および端末局の仕様変更をする必要があり、それに伴い多くのコストを要する。
そこで、本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる無線通信システムおよび無線通信方法、並びに、その無線通信システムで使用される基地局および端末局を得ることを目的とする。
発明の開示
本発明の無線通信システムは、第1の無線通信回線を介して端末局に接続され、その端末局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う第1基地局と、第2の無線通信回線を介してその端末局に接続され、その制御情報に基づいてその端末局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う第2基地局とを備える。
これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記発明の無線通信システムに加え、第1基地局が、制御チャネルを介して第2基地局へ無線通信の同期制御情報を送信し、第2基地局が、第1基地局の制御チャネルを介して同期制御情報を受信し、受信した同期制御情報に基づいて、第1基地局の無線通信に同期して端末局との間で無線通信を行う。
これにより、第1基地局により第2基地局の無線通信を制御することが簡単になる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第1基地局が接続される基幹ネットワークに接続され、第1基地局から制御情報を受信し、その制御情報に基づいて、第1基地局および第2基地局の両方を利用する端末局を管理するサービス制御局を備える。
これにより、第1基地局を介して、第2基地局による通信チャネルについての制御情報も既存のサービス制御局が受信できるため、第2基地局に対するサービス制御局を新たに設ける必要がなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第1基地局が接続される基幹ネットワークに接続され、第1基地局および第2基地局の両方を利用する端末局を管理するサービス制御局を備え、第2基地局が自己の通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を第1基地局に供給し、第1基地局が第2基地局からの課金に関する情報をサービス制御局へ転送し、サービス制御局が、課金に関する情報に基づいて、端末局の課金管理をするようにしたものである。
これにより、第1基地局を介して、第2基地局による通信チャネルについての課金情報を既存のサービス制御局が受信できるため、第2基地局に対するサービス制御局を新たに設ける必要がなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第1基地局が、端末局からの制御情報に基づいて第2基地局を制御し、通信チャネルを確立させるようにしたものである。
これにより、第2基地局が制御チャネルを開設する必要がなくなるとともに、第1基地局が第2基地局による通信サービスを管理しやすくなる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第2基地局が第1基地局が接続される基幹ネットワークより高速な通信ネットワークに接続されるようにしたものである。
これにより、第1基地局が接続される基幹ネットワークが低速な既存の通信ネットワークであっても、新規の高速な通信ネットワークに第2基地局を接続することで、必要に応じた通信容量を簡単に確保することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第2基地局が通信チャネルを端末局への下り回線専用として使用し、第1基地局が、端末局からの上り回線専用の通信チャネルを確立し、その通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行うようにしたものである。
これにより、上り回線と下り回線とが分離され、データを効率良く伝送することができるとともに、この通信チャネルに対して端末局には受信部、第2基地局には送信部があればよく、これらの装置のコストを低くすることができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第2基地局の通信チャネルが、ユーザの選択により、上り回線専用、下り回線専用および双方向回線のいずれかとして使用されるようにしたものである。
これにより、ユーザによる無線通信の利用形態に応じて最適な無線通信サービスを提供することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第1基地局のセル領域内であって、かつ第2基地局のセル領域外に所在する端末局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行うエリア補完基地局を備える。
これにより、第2基地局によるセル領域が第1基地局のセル領域より狭い場合にも、このエリア補完基地局により第2基地局と同様の通信チャネルを端末局が使用でき、安定した通信サービスを提供することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記発明の無線通信システムに加え、端末局がエリア補完基地局を使用している場合、端末局の所在するセル領域を管轄する第1基地局が、エリア補完基地局の通信チャネルを使用する端末局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行うようにしたものである。
これにより、エリア補完基地局が制御チャネルを開設する必要がなくなるとともに、第1基地局がエリア補完基地局による通信サービスを管理することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第2基地局が、第1基地局が接続される基幹ネットワークに接続されるようにしたものである。
これにより、新たな通信ネットワークを敷設することなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第1基地局と第2基地局とを接続するデータ通信用通信回線を備える。
これにより、第1基地局が接続される通信ネットワークおよび第2基地局が接続される通信ネットワークの両方をデータ通信に使用するため、通信速度および通信容量をより拡大することができる。
本発明の基地局は、端末局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う通信部と、その端末局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う他の基地局に、制御情報を送信する送信部とを備える。
これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大する無線通信システムを実現することができる。
さらに、本発明の基地局は、上記発明の基地局に加え、制御チャネルを介して他の基地局へ、他の基地局が同期して無線通信を行うための同期制御情報を送信する。
これにより、この基地局により上記他の基地局の無線通信を制御することが簡単になる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、端末局を管理するサービス制御局へ、その端末局による他の基地局の通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を送信するネットワーク通信部を備える。
これにより、この基地局を介して、上記他の基地局による通信チャネルについての制御情報を既存のサービス制御局へ送信できるため、上記他の基地局に対するサービス制御局を新たに設ける必要がなく、より安価で無線通信システムの通信容量を拡大することができる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、通信部が、端末局からの上り回線専用の通信チャネルを介してデータを受信し、送信部が、他の基地局に、通信チャネルを端末局への下り回線専用として確立させる制御情報を送信するようにしたものである。
これにより、無線通信の上り回線と下り回線とが分離され、データを効率良く伝送することができる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、書き換え可能なメモリに記憶された制御プログラムに従って動作するものである。
これにより、既存の基地局の制御プログラムを変更するだけで本発明の基地局を実現することができ、さらに、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。
本発明の基地局は、端末局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う他の基地局からの制御情報を受信する受信部と、他の基地局からの制御情報に基づいて通信チャネルを確立し、その端末局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う通信部とを備える。
これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大する無線通信システムを実現することができる。
さらに、本発明の基地局は、上記発明の基地局に加え、受信部が、他の基地局の制御チャネルを介して、他の基地局と同期して無線通信を行うための同期制御情報を受信し、通信部が、受信部により受信された同期制御情報に基づいて、他の基地局の無線通信に同期して無線通信を行うようにしたものである。
これにより、上記他の基地局によりこの基地局の無線通信を制御することが簡単になる。また、端末局との無線通信の同期のための回路の規模を小さくすることができる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、他の基地局が接続される基幹ネットワークより高速な通信ネットワークに接続されるようにしたものである。
これにより、上記他の基地局が接続される基幹ネットワークが低速な既存の通信ネットワークであっても、新規の高速な通信ネットワークにこの基地局を接続することで、必要に応じた通信容量を簡単に確保することができる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、通信チャネルを端末局への下り回線専用として確立するようにしたものである。
これにより、無線通信の上り回線と下り回線とが分離され、データを効率良く伝送することができるとともに、この通信チャネルに対して端末局には受信部、この基地局には送信部があればよく、これらの装置のコストを低くすることができる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を、他の基地局が接続される基幹ネットワークに接続され端末局を管理するサービス制御局へ、他の基地局を介して送信する送信部を備える。
これにより、この基地局に対するサービス制御局を新たに設ける必要がなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
本発明の端末局は、第1の無線通信回線を介して第1基地局に接続され、その第1基地局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う第1の無線機と、第2の無線通信回線を介して第2基地局に接続され、その制御情報に基づいてその第2基地局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う第2の無線機とを備える。
これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大する無線通信システムを実現することができる。
さらに、本発明の端末局は、上記発明の端末局に加え、第1の無線機が前記第1基地局への上り回線専用の通信チャネルを介してデータを送信し、第2の無線機が、第2基地局からの下り回線専用として通信チャネルを使用してデータを受信するようにしたものである。
これにより、無線通信の上り回線と下り回線とが分離され、データを効率良く伝送することができるとともに、この通信チャネルに対してこの端末局には受信部、第2基地局には送信部があればよく、これらの装置のコストを低くすることができる。
本発明の無線通信方法は、第1の無線通信回線を介して端末局を第1基地局に接続するステップと、制御チャネルを介して上記端末局と第1基地局との間で制御情報に関する無線通信を行うステップと、第2の無線通信回線を介してその端末局を第2基地局に接続するステップと、その制御情報に基づいて、端末局と第2基地局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行うステップとを備える。
これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
実施の形態1.
第1図は、本発明の実施の形態1に係る無線通信システムを示すブロック図である。第1図において、実施の形態1に係る無線通信システムは、複数の第1基地局2k,2k+1,2k+2(ここではk番目〜k+2番目のみを代表として示す)と、これらに対応して配置された複数の第2基地局3k,3k+1,3k+2(ここではk番目〜k+2番目のみを代表として示す)とを備える。各第1基地局2k,2k+1,2k+2は、少なくとも制御チャネルによる制御情報の送受信が可能であり、各第2基地局3k,3k+1,3k+2は、通信チャネルによるデータの送受信が可能である。
各第1基地局2k,2k+1,2k+2は、例えば既存のPDC(Personal Digital Cellular)、PHS(Personal Handyphone System)などのセルラー方式通信システムの基地局であり、その方式に従って制御チャネルおよび通信チャネルを介したデータの送受信を行う。また、第1基地局2k,2k+1,2k+2は、端末局1,1Cとの間で送受される制御情報やデータを基幹ネットワークである第1の通信回線L1を介して送受する。さらに、第1基地局2k,2k+1,2k+2は、その通信回線L1を介してサービス制御局4に接続され、そのサービス制御局4へ端末局1,1Cおよび第2基地局3k,3k+1,3k+2からの制御情報を送信する。
なお、通信回線L1は、例えばISDN網である。
また、制御チャネルとは、位置登録、発着信制御、チャネル切替制御、終話制御、課金処理、ハンドオーバ、その他の通信制御などに必要な情報である制御情報を転送するためのチャネルのことであり、通信チャネルとは、ユーザが送受信するデータを転送するためのチャネルのことである。
各第2基地局3k,3k+1,3k+2は、端末局1との間の通信容量を拡大するために設けられ、第1基地局2k,2k+1,2k+2と同一または異なる通信ネットワークである第2の通信回線L2に接続された基地局であり、端末局1との間で通信チャネルを介したデータの送受信(または送信)が可能である。
なお、第2基地局3k,3k+1,3k+2によるマルチアクセスや変復調の方式は、第1基地局2k,2k+1,2k+2によるものと同一のものであっても異なるものであってもよい。
また、各第2基地局3k,3k+1,3k+2は、通信チャネルを介して端末局1との間で送受されるデータを通信回線L2を介して送受する。なお、第2基地局3k,3k+1,3k+2による通信チャネルでは大容量のデータが送受されるため、通信回線L2には、通信回線L1より高速な高速光通信網などの通信ネットワークを使用するのが好ましい。
エリア補完基地局Ikは、第2基地局3k,3k+1,3k+2と同様の基地局であって、通信回線L2に接続され、第1基地局2k,2k+1,2k+2によるセル領域内で、第2基地局3k,3k+1,3k+2によるセル領域によりカバーされないエリアをカバーするための基地局である。
端末局1Cは、既存のセルラー方式通信システムの基地局である第1基地局2k,2k+1,2k+2との間で無線通信可能な携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、ハンドヘルドコンピュータといった端末装置である。この端末局1Cは、第1基地局2k,2k+1,2k+2の制御チャネルによって無線通信の同期を確保するとともに種々の制御を行い、これらの第1基地局2k,2k+1,2k+2の通信チャネルを介して通信を行う。すなわち、端末局1Cは、従来の移動体端末装置であり、本システムではそのような従来の移動体端末装置も従来どおり活用することができる。
一方、端末局1は、既存のセルラー方式通信システムの基地局である第1基地局2k,2k+1,2k+2との間で無線通信可能であるとともに、追加される第2基地局3k,3k+1,3k+2との間でも通信可能な携帯電話機、PDA、ハンドヘルドコンピュータといった端末装置である。
セルA(k)は、第1基地局2kおよび第2基地局3kにより管轄される領域であり、セルA(k)内の端末局1は、第1基地局2kおよび第2基地局3kとの間で無線通信を行い、セルA(k)内の端末局1Cは、第1基地局2kとの間で無線通信を行う。同様に、セルA(k+1)は、第1基地局2k+1および第2基地局3k+1により管轄される領域であり、セルA(k+1)内の端末局1は、第1基地局2k+1および第2基地局3k+1との間で無線通信を行い、セルA(k+1)内の端末局1Cは、第1基地局2k+1との間で無線通信を行う。また、セルA(k+2)は、第1基地局2k+2および第2基地局3k+2により管轄される領域であり、セルA(k+2)内の端末局1は、第1基地局2k+2および第2基地局3k+2との間で無線通信を行い、セルA(k+2)内の端末局1Cは、第1基地局2k+2との間で無線通信を行う。
第2図は、実施の形態1におけるセルの構成の一例を示す図である。図2において、セルA(k),A(k+1)の領域の広さは、第1基地局2k,2k+1によって通信を行うか、第2基地局3k,3k+1によって通信を行うかによって異なる。第1基地局2k,2k+1は既存の通信システムの基地局であるので、隣接する第1基地局2k,2k+1によるセルは、隙間が生じないように設定されている。
一方、新設される第2基地局3k,3k+1によるセルの広さは、第2基地局3k,3k+1が採用する周波数帯域、通信速度、出力電力、アンテナの配置状態などによって変化する。
第2図では、例えば、第2基地局3k,3k+1が最高速度で通信する際のセルの領域をA(k,1),A(k+1,1)で示し、低速で通信する際のセルの領域をA(k,2),A(k+1,2)、既存の第1基地局2k,2k+1で通信する際の領域をA(k,3),A(k+1,3)で示している。一般に、高速で通信しようとする場合には、セル領域が狭くなる傾向がある。
セルA(k),A(k+1)の領域がA(k,1),A(k+1,1)である場合には、第2図に示すように、エリア補完基地局IkのセルA(Ik)によって2つの領域A(k,1),A(k+1,1)の間が補完される。
サービス制御局4は、既存のセルラー方式通信システムに接続されたサービス制御局であって、第1基地局2k,2k+1,2k+2からの制御情報に基づいて端末局1,1Cについて課金管理などの管理を行う装置である。また、サービス制御局4は、制御情報に基づいて端末局1,1Cについての位置登録処理を行い、各端末局1,1Cがいずれのセルに移動しても確実にその位置を把握する。
光伝送端局5は、第2基地局3k,3k+1,3k+2が接続される通信回線L2の終端局であり、通信回線L2を介してデータを送受する装置である。
ゲートウェイ6は、光伝送端局5をインターネットINなどの外部ネットワークに接続する装置である。
ネットワークマネージメント装置7は、ゲートウェイ6を図示せぬローカルエリアネットワーク(LAN)に接続する装置である。
第3図は、第1図の端末局1の構成例を示すブロック図である。第4図は、第1図の端末局1のより詳細な構成例を示すブロック図である。
第3図に示すように、端末局1は、既存通信システムの第1基地局2k,2k+1,2k+2に対応した無線機11、通信容量拡大のための第2基地局3k,3k+1,3k+2に対応した無線機12、およびそれらの無線機11,12を制御する制御部13を有する。
第4図に示す無線機11において、アンテナ21は、電波を感受または放射する装置であり、アンテナ共用部22は、アンテナ21を受信用アンテナおよび送信用アンテナとして使用するための回路である。
また、受信部23は、感受されたRF(Radio Frequency)信号から、第1基地局2k,2k+1,2k+2より伝送されてきた信号を抽出する回路である。高周波増幅器31は、RF信号を増幅する回路である。受信ミキサ32は、増幅後のRF信号を周波数変換する回路である。中間周波増幅器33は、周波数変換後のIF(Intermediate Frequency)信号を増幅する回路である。復調器34は、そのIF信号を復調し、伝送されてきた信号を抽出する回路である。
また、送信部24は、第1基地局2k,2k+1,2k+2へ伝送する信号をRF信号に変換し、出力する回路である。変調器43は、伝送する信号を所定の変調方式で変調する回路である。送信ミキサ42は、変調後のIF信号をRF信号へ周波数変換する回路である。送信電力増幅器41は、そのRF信号を電力増幅する回路である。
また、ベースバンド信号処理部25は、受信部23により受信された信号に対して各種処理を行う受信信号処理回路61、および送信部24により送信される信号に対して各種処理を行う送信信号処理回路62を有する。
また、受話器26は、受信したデータのうちの音声データをアナログ信号に変換し、変換後のアナログ信号に応じた音声を出力する装置である。
また、送話器27は、ユーザなどの音声をアナログの音声信号として取得し、その音声信号をデジタルデータに変換する装置である。
また、周波数シンセサイザ28は、局部発振信号を生成する回路である。
第4図に示す無線機12において、アンテナ71は、電波を感受または放出する装置であり、アンテナ共用部72は、アンテナ71を受信用アンテナおよび送信用アンテナとして使用するための回路である。
また、受信部73は、感受されたRF信号から、第2基地局3k,3k+1,3k+2より伝送されてきた信号を抽出する回路である。高周波増幅器81は、RF信号を増幅する回路である。受信ミキサ82は、増幅後のRF信号をIF信号へ周波数変換する回路である。中間周波増幅器83は、そのIF信号を増幅する回路である。復調器84は、そのIF信号を復調し、伝送されてきた信号を抽出する回路である。
また、送信部74は、第2基地局3k,3k+1,3k+2へ伝送する信号をRF信号に変換し、出力する回路である。変調器93は、伝送する信号を所定の変調方式で変調する回路である。送信ミキサ92は、変調後のIF信号をRF信号へ周波数変換する回路である。送信電力増幅器91は、そのRF信号を電力増幅する回路である。
また、ベースバンド信号処理部75は、受信部73により受信された信号に対して各種処理を行う受信信号処理回路111、および送信部74により送信される信号に対して各種処理を行う送信信号処理回路112を有する。
また、周波数シンセサイザ76は、局部発振信号を生成する回路である。
第4図に示す制御部13において、CPU121は、ROM124やEEPROM122に記憶されたプログラムに従って端末局1内部の制御を行う装置である。EEPROM122は、制御プログラム、各種パラメータ、テーブルなどを格納するフラッシュメモリなどの電気的消去書込み可能なROMである。インタフェース123は、入力キー131からのデータ入力の受け付けや、表示部132へのデータ出力を行う回路である。ROM124は、制御プログラムや所定の定数などを記憶したメモリである。RAM125は、ワークエリアとして使用されるメモリである。バス126は、CPU121、EEPROM122、インタフェース123、ROM124およびRAM125を相互に接続するとともに、それらと、無線機11のベースバンド信号処理部25および無線機12のベースバンド信号処理部75とを接続する回路である。
なお、無線機11および無線機12において、アンテナ21,71、アンテナ共用部22,72、受信部23,73、送信部24,74、ベースバンド信号処理部25,75などにおいて共用できる部分があれば、それらを同一の回路として構成するようにしてもよい。
次に、上記システムの動作について説明する。第5図は、実施の形態1における第1および第2基地局2k,3kと端末局1,1Cとの間のチャネルを示すブロック図である。なお、ここでは第5図を参照して、セルA(k)に端末局1,1Cが所在する場合について述べる。他のセルに端末局1,1Cが所在する場合も同様である。
まず、端末局1Cは、既存の第1基地局2kと従来どおり通信することができる。
一方、端末局1は、既存の第1基地局2kと通信することができるとともに、新規の第2基地局3kと通信することができる。
端末局1は、第1基地局2kの制御チャネルを介して制御情報を送受して無線通信の同期を確保するとともに種々の制御を行い、第1基地局2kを介して第2基地局3kに通信チャネルを割当てさせ、その通信チャネルを介して通信を行う。
なお、第1基地局2kと第2基地局3kは、第1基地局2kの制御チャネルを介して同期制御情報を送受し、その同期制御情報の内容または受信タイミングに基づいて無線通信の同期を確保する。
例えばセルA(k)においては、第5図に示すように、従来の端末局1Cは、第1基地局2kの制御チャネルCNTchおよび通信チャネルCM1chを使用して通信を実行し、端末局1は、第1基地局2kの制御チャネルCNTchおよび通信チャネルCM2ch、並びに第2基地局3kの通信チャネルCM3chを使用して通信を実行する。
第2基地局3kは、所定のチャネルPRchを介して第1基地局2kと通信を行い、端末局1の接続・開放に関する情報、すなわち課金に関する情報を第1基地局2kを介してサービス制御局4に伝送する。したがって、第2基地局3kの課金管理のために別のサービス制御局を設ける必要はない。なお、チャネルPRchは、制御チャネルでも通信チャネルでもよい。また、チャネルPRchは、無線および有線のいずれの回線でもよい。
第2基地局3kによる通信チャネルを介した通信を開始する際、端末局1は、第1基地局2kを介して、第2基地局3kに対して通信チャネル確保を要求する。第2基地局3kは、未使用通信チャネルを検索して、確保した通信チャネルCM3chを、第1基地局2kを介して端末局1に通知する。
そして、その通信チャネルCM3chを介して大容量の通信データの伝送が実行され、それが終了すると、その通信チャネルCM3chは開放される。
すなわち、端末局1は、比較的少ない情報量である制御情報については、制御チャネルを介して第1基地局2kとの間で送受信し、比較的に情報量の多いユーザデータについては、データ通信専用の通信チャネルを介して、第2基地局3kとの間で送受信する。
これによって、既存設備を有効活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。なお、端末局1が、複数の第1基地局2k,2k+1,2k+2のセル内に所在する場合には、それらの第1基地局2k,2k+1,2k+2の通信チャネルを同時に使用して通信を行うこととしてもよい。その場合、より通信容量を拡大することができる。
また、第2基地局3k,3k+1,3k+2が管轄するエリア外であり、かつエリア補完基地局Ikが管轄するセルA(Ik)内に、端末局1が所在する場合、端末局1は、大容量の通信データを、データ通信専用の通信チャネルを介して、そのエリア補完基地局Ikとの間で送受信する。
例えば第2図に示す場合では、セルA(k)およびセルA(k+1)の外側においては、第2基地局3kや第2基地局3k+1に代わって、エリア補完基地局Ikが、端末局1との間で通信チャネルを使用してデータの送受信を行う。なお、エリア補完基地局Ikの通信チャネルを使用した場合、そのエリア補完基地局Ikが予め割り当てられている第1基地局2k(2k+1)が、その際の課金に関する情報をサービス制御局4へ送信する。
さらに、通信回線L2で伝送されるデータは、光伝送端局5、ゲートウェイ6およびネットワークマネージメント装置7を介してインターネットINや図示せぬLANなどとの間で送受される。
このようにして、端末局1は、第1基地局2k,2k+1,2k+2による制御チャネルと、第2基地局3k,3k+1,3k+2による通信チャネルとを使用して通信を行う。
なお、端末局1が第1基地局2k,2k+1,2k+2のセル間を移動する場合、第1基地局2k,2k+1,2k+2による無線通信について従来どおりハンドオーバが行われ、それに伴い、移動元および移動先のセルにおける第1基地局2k,2k+1,2k+2による制御に基づいて、移動元のセルにおける第2基地局3k,3k+1,3k+2への接続は切断され、移動先のセルにおける第2基地局3k,3k+1,3k+2への接続が開設される。
また、第1基地局2k,2k+1,2k+2は、通信回線L1を介して監視されるが、第2基地局3k,3k+1,3k+2は、通信回線L2を介して監視されるか、あるいは第1基地局2k,2k+1,2k+2および通信回線L1を介して監視される。
さらに、第1基地局2k,2k+1,2k+2は、サービス制御局4から通信回線L1を介してその制御プログラムを受信して、制御プログラムのバージョンアップを行う。一方、第2基地局3k,3k+1,3k+2は、通信回線L2を介して制御プログラムをダウンロードしたり、第1基地局2k,2k+1,2k+2および通信回線L1を介してサービス制御局4から制御プログラムをダウンロードして、制御プログラムのバージョンアップを行う。
ここで、第4図に示す端末局1の詳細な動作について説明する。
制御部13は、表示部132を制御して受信されたデータあるいは各種情報をユーザに対して表示させたり、入力キー131に対する操作に対応して各種情報を表示部132に表示させたりする。また、制御部13は、入力キー131に対する操作に対応して各種データをベースバンド信号処理部25,75に出力したり、その他、端末局1内部の各種制御を行う。さらに、制御部13のCPU121は、制御プログラムに従って動作し、必要に応じて、無線機11,12を制御し、通信を実行させる。その際、送信するデータが、制御部13から無線機11,12へ供給されたり、受信したデータが、無線機11,12から制御部13へ供給されたりする。また、各種制御情報が無線機11との間で授受される。
また、第1基地局2k,2k+1,2k+2に対応した無線機11では、アンテナ21で受信された第1基地局2k,2k+1,2k+2からの信号が、アンテナ共用部22を介して受信部23に入力される。そして、その信号は、高周波増幅器31により高周波増幅された後、受信ミキサ32に入力される。そして、その信号は、受信ミキサ32において周波数シンセサイザ28からの局部発振信号を混合されて周波数変換され、中間周波増幅器33を介して復調器34により復調される。自局に対する復調された受信信号は、ベースバンド信号処理部25の受信信号処理回路61にて信号処理され、受話器26に出力されたり、表示部132に出力される。
一方、送話器27からの音声信号および/または制御部13からのデータは、送信信号処理回路62において信号処理された後、送信部24に入力される。そして、送信信号処理回路62の出力信号は、変調器43で所定の変調処理を施された後、周波数シンセサイザ28からの局部発振信号が供給される送信ミキサ42により周波数変換され、さらに送信電力増幅器41により電力増幅された後、アンテナ共用部22を介してアンテナ21から第1基地局2k,2k+1,2k+2に向け送信される。
また、第2基地局3k,3k+1,3k+2に対応した無線機12では、アンテナ71で受信された第2基地局3k,3k+1,3k+2からの信号が、アンテナ共用部72を介して受信部73に入力される。そして、その信号は、高周波増幅器81で高周波増幅された後、受信ミキサ82に入力される。さらに、その信号は、受信ミキサ82により、周波数シンセサイザ76からの局部発振信号を混合されて周波数変換され、中間周波増幅器83を介して復調器84により復調される。自局に対する復調された受信信号は、ベースバンド信号処理部75の受信信号処理回路111により信号処理された後、制御部13へ供給され、例えば表示部132に出力される。
一方、制御部13からのデータは、送信信号処理回路112において信号処理された後、送信部74に入力される。すなわち、送信信号処理回路112の出力信号は、変調器93で所定の変調処理を施された後、周波数シンセサイザ76からの局部発振信号が供給される送信ミキサ92により周波数変換され、さらに送信電力増幅器91により電力増幅された後、アンテナ共用部72を介してアンテナ71から第2基地局3k,3k+1,3k+2に向け送信される。
なお、第1基地局2k,2k+1,2k+2に対応した無線機11は、第2基地局3k,3k+1,3k+2に対応した無線機12における送受信シーケンス動作の制御、送受信信号の変復調の制御、送受信プロトコルの制御などを行うようにしてもよい。
また、第1基地局2k,2k+1,2k+2に対応した無線機11は、上記の機能の他、他の端末局1との間で通信を行う機能を備えるようにしてもよい。
なお、第2基地局3k,3k+1,3k+2の通信チャネルによるデータ通信と同時に、第1基地局2k,2k+1,2k+2の通信チャネルによるデータ通信を行うことも勿論可能である。
以上のように、上記実施の形態1によれば、第1基地局2k,2k+1,2k+2が、第1の無線通信回線を介して端末局1に接続され、その端末局1との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行い、第2基地局3k,3k+1,3k+2が、第2の無線通信回線を介してその端末局1に接続され、その制御情報に基づいて端末局1との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う。これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。
また、上記実施の形態1によれば、第1基地局2k,2k+1,2k+2が、制御チャネルを介して第2基地局3k,3k+1,3k+2へ無線通信の同期制御情報を送信し、第2基地局3k,3k+1,3k+2が、その同期制御情報を受信し、受信した同期制御情報に基づいて、第1基地局2k,2k+1,2k+2の無線通信に同期して無線通信を行う。これにより、第1基地局2k,2k+1,2k+2により第2基地局3k,3k+1,3k+2の無線通信を制御することが簡単になる。
さらに、上記実施の形態1によれば、サービス制御局4が、第1基地局2k,2k+1,2k+2が接続される基幹ネットワークに接続され、第1基地局2k,2k+1,2k+2から制御情報を受信し、その制御情報に基づいて、第1基地局2k,2k+1,2k+2および第2基地局3k,3k+1,3k+2の両方を利用する端末局1を管理する。これにより、第1基地局2k,2k+1,2k+2を介して、第2基地局3k,3k+1,3k+2による通信チャネルについての制御情報も既存のサービス制御局4が受信できるため、第2基地局3k,3k+1,3k+2に対するサービス制御局を新たに設ける必要がなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
さらに、上記実施の形態1によれば、第2基地局3k,3k+1,3k+2が、端末局1による自己の通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を第1基地局2k,2k+1,2k+2に供給し、第1基地局2k,2k+1,2k+2が、第2基地局3k,3k+1,3k+2からの課金に関する情報をサービス制御局4へ転送し、サービス制御局4が、課金に関する情報に基づいて、端末局1の課金管理をする。これにより、第1基地局2k,2k+1,2k+2を介して、第2基地局3k,3k+1,3k+2による通信チャネルについての課金情報を既存のサービス制御局4が受信できるため、第2基地局3k,3k+1,3k+2に対するサービス制御局を新たに設ける必要がなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
さらに、上記実施の形態1によれば、第1基地局2k,2k+1,2k+2が、端末局1からの制御情報に基づいて第2基地局3k,3k+1,3k+2を制御し、通信チャネルを確立させる。これにより、第2基地局3k,3k+1,3k+2が制御チャネルを開設する必要がなくなるとともに、第1基地局2k,2k+1,2k+2が第2基地局3k,3k+1,3k+2による通信サービスを管理しやすくなる。
さらに、上記実施の形態1によれば、第2基地局3k,3k+1,3k+2が、第1基地局2k,2k+1,2k+2が接続される基幹ネットワークより高速な通信ネットワークに接続される。これにより、第1基地局2k,2k+1,2k+2が接続される基幹ネットワークが低速な既存の通信ネットワークであっても、新規の高速な通信ネットワークに第2基地局3k,3k+1,3k+2を接続することで、必要に応じた通信容量を簡単に確保することができる。
さらに、上記実施の形態1によれば、第1基地局2k,2k+1,2k+2のセル領域内であって、かつ第2基地局3k,3k+1,3k+2のセル領域外に所在する端末局1との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行うエリア補完基地局Ikが設けられる。これにより、第2基地局3k,3k+1,3k+2によるセル領域が第1基地局2k,2k+1,2k+2のセル領域より狭い場合にも、このエリア補完基地局Ikにより第2基地局3k,3k+1,3k+2と同様の通信チャネルを端末局1が使用でき、安定した通信サービスを提供することができる。
さらに、上記実施の形態1によれば、端末局1の所在するセル領域を管轄する第1基地局2k,2k+1,2k+2が、エリア補完基地局Ikの通信チャネルを使用する端末局1との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う。これにより、エリア補完基地局Ikが制御チャネルを開設する必要がなくなるとともに、第1基地局2k,2k+1,2k+2がエリア補完基地局Ikによる通信サービスを管理することができる。
さらに、上記実施の形態1によれば、端末局1が、第1の無線通信回線を介して第1基地局2k,2k+1,2k+2に接続され、その第1基地局2k,2k+1,2k+2との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う無線機11と、第2の無線通信回線を介して第2基地局3k,3k+1,3k+2に接続され、その制御情報に基づいてその第2基地局3k,3k+1,3k+2との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う無線機12とを備える。これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大する無線通信システムを実現することができる。
実施の形態2.
第6図は、本発明の実施の形態2に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。実施の形態2に係る無線通信システムは、実施の形態1における通信回線L1,L2を1つの通信回線L1に統合し、通信回線L1にすべての基地局2k〜2k+2,3k〜3k+2,Ikを接続したものである。
すなわち、実施の形態2に係る無線通信システムでは、第2基地局3k〜3k+2は、第1基地局2k〜2k+2の使用する通信回線と同一の通信回線を使用する。
なお、第6図における各構成要素については実施の形態1におけるものと同様であるので、その説明を省略する。
以上のように、上記実施の形態2によれば、第2基地局3k,3k+1,3k+2が、第1基地局2k,2k+1,2k+2が接続される基幹ネットワークに接続されるので、新たな通信ネットワークを敷設することなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る無線通信システムは、互いに対応する第1基地局2kと第2基地局3kとをデータ通信用通信回線で接続し、2つの通信回線L1,L2をデータ通信に使用するようにしたものである。
第7図は、実施の形態3における基地局と端末局の関係を示すブロック図である。第7図(A)において、端末局1は、第1基地局2kの制御チャネルCNTchおよび通信チャネルCM1ch、並びに第2基地局3kの通信チャネルCM2chを使用して通信を実行する。第1基地局2kと第2基地局3kは、第3の通信回線L3によって接続され、相互に通信可能である。
また、第7図(B)に示すように、第1基地局2kと第2基地局3kを一体の装置151kとし、通信回線L3を内部回路として内蔵させるようにしてもよい。
このようにすると、第1基地局2kによる第2基地局3kの制御が行いやすくなるとともに、第1基地局2kと第2基地局3kとの間でデータの授受が可能となり、通信回線L1,L2の両方を必要に応じてデータ通信に使用することができる。すなわち、通信回線L3を介してデータを一方から他方の基地局へ転送することで、通信回線L1,L2の両方をデータ通信に使用することができる。
以上のように、上記実施の形態3によれば、第1基地局2k,2k+1,2k+2と第2基地局3k,3k+1,3k+2とを接続するデータ通信用通信回線を備えるので、通信回線L1,L2の両方をデータ通信に使用でき、通信速度および通信容量をより拡大することができる。
実施の形態4.
第8図は、本発明の実施の形態4に係る基地局の構成を示すブロック図である。この基地局は、実施の形態1に係る無線通信システムにおいて第1基地局2k,2k+1,2k+2として使用されるものである。
第8図において、アンテナ201は、電波を感受または放射する装置であり、アンテナ共用部202は、アンテナ201を受信用アンテナおよび送信用アンテナとして使用するための回路である。
また、受信部203は、感受されたRF信号から、従来の端末局1Cや、端末局1の無線機11より伝送されてきた信号を抽出する回路である。
また、送信部204は、従来の端末局1Cや、端末局1の無線機11へ伝送する信号をRF信号に変換し、出力する回路である。
また、信号処理部205は、各種処理を行い、受信部203により受信された信号を音声通信やデータ通信におけるデータに変換したり、送信部204により送信される信号へ、音声通信やデータ通信におけるデータを変換したりする回路である。
また、ネットワーク通信部206は、通信回線L1に接続され、通信回線L1を介して音声通信やデータ通信を行う回路である。
また、制御部207は、メモリ208に記憶された制御プログラム211に従って各部を制御するとともに、端末局1C,1や他の基地局(例えば第1図の第2基地局3k)との間で制御情報を送受し、それに基づいて動作する例えばCPUを含む回路である。
また、メモリ208は、制御プログラム211を記憶するEEPROMなどの不揮発性であって書き換え可能な素子である。
なお、この基地局は、既存の無線通信システムの基地局における制御プログラムを、制御プログラム211に変更して構成することができる。
次に、上記装置の動作について説明する。
この実施の形態4に係る基地局は、制御プログラム211に従って、従来の端末局1Cとの間で無線通信を行うとともに、端末局1との間で無線通信を行う。従来の端末局1Cとの無線通信の際の動作については、既存の無線通信システムの場合と同様であるので、その説明を省略する。
また、端末局1との無線通信の際、音声通信を行う場合には、従来の端末局1Cとの音声通信の場合と同様であるので、その説明を省略する。
端末局1がデータ通信を行う場合、端末局1から制御チャネルを介して、この基地局に接続される他の基地局(例えば第1図の第2基地局3k)の通信チャネルを確立させる要求が受信部203により受信され、信号処理部205を介して制御部207に供給される。
制御部207は、その要求を受け取ると、送信部204などを制御してチャネルPRchを介して所定の制御情報を他の基地局(第2基地局)に供給させ、その端末局1のための通信チャネルを確立させる。そして、制御部207は、他の基地局(第2基地局)から、その通信チャネルを確立した旨の通知をチャネルPRchを介して受け取ると、信号処理部205および送信部204を制御して、制御チャネルを介してその通知をその端末局1へ送信する。
その端末局1は、その通知を受信した後、確立された他の基地局(第2基地局)の通信チャネルを介してデータ通信を行う。
また、制御部207は、ネットワーク通信部206を制御して、端末局1による他の基地局(第2基地局)の通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を、通信回線L1に接続され端末局1を管理するサービス制御局4へ送信させる。
以上のように、上記実施の形態4によれば、受信部203および送信部204が、端末局1との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う通信部として機能し、送信部204が、端末局1との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う他の基地局(第2基地局)に制御情報を送信する。これにより、この基地局を実施の形態1に係る無線通信システムの第1基地局2k,2k+1,2k+2に使用することで、実施の形態1で示した効果が得られる。
また、上記実施の形態4によれば、制御部207が、書き換え可能なメモリ208に記憶された制御プログラム211によって動作する。これにより、既存の基地局の制御プログラムを変更するだけでこの基地局を実現することができ、さらに、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。
実施の形態5.
第9図は、本発明の実施の形態5に係る基地局の構成を示すブロック図である。この基地局は、実施の形態1に係る無線通信システムにおいて第2基地局3k,3k+1,3k+2として使用されるものである。
第9図において、アンテナ221は、電波を感受または放出する装置であり、アンテナ共用部222は、アンテナ221を受信用アンテナおよび送信用アンテナとして使用するための回路である。
また、受信部223は、感受されたRF信号から、端末局1の無線機12から伝送されてきた信号を抽出する回路である。
また、送信部224は、端末局1の無線機12へ伝送するデータをRF信号に変換し、出力する回路である。
また、信号処理部225は、各種処理を行い、受信部223により受信された信号をデータ通信におけるデータに変換したり、送信部224により送信される信号へ、データ通信におけるデータを変換したりする回路である。
また、ネットワーク通信部226は、通信回線L2に接続され、通信回線L2を介してデータ通信を行う回路である。
また、制御部227は、この基地局に接続される他の基地局(例えば第1図の第1基地局2k)からの制御情報に応じて各部を制御する例えばCPUを含む回路である。
次に、上記装置の動作について説明する。
この実施の形態5に係る基地局は、従来の端末局1Cとは無線通信を行わず、端末局1との間で無線通信を行う。
端末局1がデータ通信を行う場合、端末局1から、この基地局に接続される他の基地局(例えば第1図の第1基地局2k)の制御チャネルを介して、この基地局の通信チャネルを確立させる要求が送信される。そして、その要求は、他の基地局(第1基地局)から制御部227へチャネルPRchを介して供給される。
制御部227は、その要求を受け取ると、信号処理部225を制御して、その端末局1のための通信チャネルを確立させる。そして、制御部227は、その通信チャネルを確立すると、通信チャネルを確立した旨の通知を他の基地局(第1基地局)へチャネルPRchを介して供給する。
その端末局1は、他の基地局(第1基地局)の制御チャネルを介してその通信を受け取った後、その通信チャネルを介してデータ通信を行う。
データ通信において受信部223および送信部224により送受されるデータは、ネットワーク通信部226により通信回線L2との間で送受される。
以上のように、上記実施の形態5によれば、受信部223が、端末局1との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う他の基地局(第1基地局)からの制御情報を受信し、受信部223および送信部224が、他の基地局(第1基地局)からの制御情報に基づいて通信チャネルを確立し、その端末局1との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う通信部として機能する。これにより、この基地局を実施の形態1に係る無線通信システムの第2基地局3k,3k+1,3k+2に使用することで、実施の形態1で示した効果が得られる。また、第1基地局2k,2k+1,2k+2の無線通信のタイミングを利用することで、端末局1との無線通信の同期のための回路の規模を小さくすることができる。
実施の形態6.
本発明の実施の形態6に係る無線通信システムは、データ通信時において、第2基地局3k,3k+1,3k+2の通信チャネルを端末局1への下り回線専用とし、第1基地局2k,2k+1,2k+2の通信チャネルを端末局1からの上り回線専用としたものである。
第10図は、実施の形態6における端末局1の、第2基地局2k,2k+1,2k+2との間で通信する無線機12の構成を示すブロック図である。第10図に示すように、実施の形態6における端末局1の無線機12は、実施の形態1における端末局1の無線機12のアンテナ共用部72、送信部74および送信信号処理回路112を削除したものである。なお、実施の形態6における端末局1のその他の構成要素については実施の形態1のものと同様であるので、その説明を省略する。
第11図は、実施の形態6における第2基地局3k,3k+1,3k+2の構成を示すブロック図である。第11図において、アンテナ241は、電波を放射する送信用アンテナであり、電力増幅部242は、RF信号を電力増幅し、アンテナ241へ印加する回路である。
また、送信部243は、端末局1の無線機12へ伝送するデータをRF信号に変換し、出力する回路である。
また、信号処理部244は、各種処理を行い、データ通信におけるデータを、送信部243により送信される信号へ変換したりする回路である。
また、ネットワーク通信部245は、通信回線L2に接続され、通信回線L2を介してデータ通信を行う回路である。
また、制御部246は、この第2基地局3k,3k+1,3k+2に接続される第1基地局2k,2k+1,2k+2からの制御情報に応じて各部を制御する例えばCPUを含む回路である。この場合、第1基地局2k,2k+1,2k+2の制御部207との間で制御情報が例えば有線回線であるチャネルPRchを介して直接授受される。なお、無線回線であるチャネルPRchを介してその制御情報を授受する場合には、第9図に示すように受信部223などが必要になる。
なお、実施の形態6に係る無線通信システムにおけるその他の構成要素については実施の形態1のものと同様であるので、その説明を省略する。
次に、上記システムの動作について説明する。第12図は、実施の形態6に係る無線通信システムの呼制御の一例を示すシーケンス図である。なお、第12図では、端末局1がセルA(k)に所在する場合について説明している。
第12図に示すように、端末局1は、各種処理を行っている際にパケット受信要求が発生すると(ステップS1)、まず、無線機11により、制御チャネルを介して、第1基地局2kに対して、第1基地局2kによる通信チャネルCM2chの割当要求を送信する(ステップS2)。
第1基地局2kは、自己の通信チャネルCM2chについての割当要求を受信すると、通信チャネルCM2chをその端末局1に割当て、その旨の通知を、制御チャネルを介して端末局1へ送信する(ステップS3)。
端末局1は、無線機11により、その通知を受け取ると、その通信チャネルCM2chを介して、上り回線のデータ通信を行う。
次に、端末局1は、制御チャネルを介して、第1基地局2kに対して、第2基地局3kによる通信チャネルCM3chの割当要求を送信する(ステップS4)。
第1基地局2kは、第2基地局3kの通信チャネルCM3chについての割当要求を受信すると、通信チャネルの割当要求を示す制御情報を第2基地局3kに供給する(ステップS5)。
第2基地局3kは、通信チャネルの割当要求を示す制御情報を受け取ると、使用されていない通信チャネルCM3chをその端末局1に割当て、その旨の通知を第1基地局2kに供給する(ステップS6)。
第1基地局2kは、通信チャネルCM3chを割り当てた旨の通知を第2基地局3kから受け取ると、その通知を、制御チャネルを介して端末局1へ送信する(ステップS7)。
その通知の送出後、第2基地局3kは、通信チャネルCM3chを介して端末局1とのデータ通信を開始する(ステップS8)。このようにして、第2基地局3kから端末局1への下り回線のデータ通信が実行される。
なお、第2基地局3kから端末局1へのデータ通信は、第1基地局2kと端末局1との間の既存のデータ通信に同期して実行される。
例えば、第1基地局2kがPHS基地局である場合、1フレームが5ミリ秒で伝送される。したがって、その場合、第2基地局3kも、1フレームを5ミリ秒で送信する。
なお、PHSの場合、1フレームは、8つのスロットに分割され、4つのスロットが上り回線に使用され、残りの4つのスロットが下り回線に使用される。また、各4つのスロットのうちの1つのスロットが、セル内のすべての端末局1により制御チャネルに使用される。そして、残りのスロットが通信チャネルに使用される。
一方、第2基地局3kから端末局1へのデータ通信におけるフレーム構成は、上記のような第1基地局2kと端末局1とのデータ通信とは異なるものとすることができる。第13図は、第1基地局2kおよび第2基地局3kによる無線通信のフレーム構成の一例を示す図である。例えば第13図に示すように、第2基地局3kの無線通信における1フレームを16のスロットSL01〜SL16に分割してもよく、1または複数のスロットを1つの通信チャネルに割り当てるようにしてもよい。この際、PHS基地局である第1基地局2kの無線通信における1フレームにおける8つのスロットのうちの2つのスロットに割り当てられた制御チャネルCCH(R),CCH(T)を介して、同期制御情報が、第1基地局2kと第2基地局3kとの間で送受され、両者の無線通信の同期が確保される。
また、例えば、第2基地局3kによる通信チャネルは、通信開始時に、ベースバンドクロックの再生、および第2基地局3kと端末局1との間の基準クロック周波数の誤差検出を目的とする同期バーストチャネルSBCHとされ、その後、ユーザデータの転送に使用されるユーザパケットチャネルUPCHとされる。
なお、第2基地局3kにより通信チャネルに使用される周波数帯域は、例えば全第1基地局2kにより使用される全帯域とは別に確保される。第14図は、1つの第2基地局3kにより通信チャネルに使用される周波数帯域と、全第1基地局2k,・・・により使用される全帯域の一例を示す図である。第14図に示すように、全第1基地局2k,・・・により使用される全帯域に隣接する帯域を通信チャネルとしてすべての第2基地局3k,・・・が共用するようにしてもよい。
ただし、通信方式の種類などにより、同一セルの第1基地局2kと第2基地局3kが同一の帯域を使用しても互いに影響を受けない場合には、両者が同一の帯域を使用するようにしてもよい。
このようにして、第2基地局3kにより通信チャネルCM3chを介したデータ通信が行われる。
その後、通信チャネルCM3chによるデータ通信が終了すると、第2基地局3kは、通信完了通知を第1基地局2kへ供給し(ステップS9)、第1基地局2kは、その通信完了通知を端末局1へ送信する(ステップS10)。
端末局1は、その通信完了通知を受け取った後、無線機11による上り回線のデータ通信も完了すると、制御チャネルを介して、第1基地局2kに対して、通信チャネルCM2chの開放要求を送信する(ステップS11)。
第1基地局2kは、その開放要求を受信すると、その端末局1のための通信チャネルCM2chを開放し、その旨の通知を端末局1へ送信する(ステップS12)。
以上のように、上記実施の形態6によれば、第2基地局3k,3k+1,3k+2が、通信チャネルを端末局1への下り回線専用として使用し、第1基地局2k,2k+1,2k+2が、端末局1からの上り回線専用の通信チャネルを確立し、その通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う。これにより、上り回線と下り回線とが分離され、データを効率良く伝送することができるとともに、この通信チャネルに対して端末局1の無線機12には送信部74が、第2基地局3k,3k+1,3k+2には受信部223が不要となり、これらの装置のコストを低くすることができる。
実施の形態7.
本発明の実施の形態7に係る無線通信システムは、第2基地局3k,3k+1,3k+2の通信チャネルを端末局1からの上り回線専用とし、第1基地局2k,2k+1,2k+2の通信チャネルを端末局1からの下り回線専用としたものである。
これにより、実施の形態6の場合とは逆に、端末局1から送信されるデータが多い場合には、効率良く通信容量を拡大することができる。
実施の形態8.
第15図は、他の端末局1の構成例を示すブロック図である。第15図において、インタフェース回路301は、パーソナルコンピュータに接続可能なインタフェース規格でデータの授受を行う回路である。例えば、インタフェース規格としては、PCMCIA(Personal Computer Memory Card Interface)やUSB(Universal Serial Bus)などがある。PCMCIAを使用して、当該端末局1をPCカードとして構成するようにしてもよい。
なお、第15図におけるその他の構成要素については実施の形態1のものと同様であるので、その説明を省略する。
次に、上記装置の動作について説明する。
本実施の形態8の場合、この端末局1が接続されるパーソナルコンピュータに対してユーザの操作が行われる。そして、その操作やパーソナルコンピュータによる処理に応じて、制御信号やデータが、パーソナルコンピュータとインターフェース回路301との間で送受される。
なお、その他の動作については実施の形態1における端末局1と同様であるので、その説明を省略する。
なお、上記各実施の形態では、第1基地局2k,2k+1,2k+2は、従来の端末局1Cとの間で通信チャネルによる送受信を行うことができるが、端末局1と制御チャネルによる送受信のみを行うことができるようにしてもよい。
また、上記各実施の形態では、無線通信システムのデータリンク層および物理層について述べているが、ネットワーク層以上の層の機能を第2基地局3k,3k+1,3k+2に備えることも勿論可能である。
さらに、第2基地局3k,3k+1,3k+2の通信チャネルが、ユーザの選択により、上り回線専用、下り回線専用および双方向回線のいずれかとして使用されるようにしてもよい。その場合、ユーザによる無線通信の利用形態に応じた最適な無線通信サービスをユーザに提供することができる。
さらに、第1基地局2kと第2基地局3kを一体として、1つの基地局としてもよい。その場合、アンテナ201,221などの構成要素に共用可能なものがあれば、共用するようにしてもよい。
なお、上記各実施の形態において、端末局1は、家庭やオフィスで使用される固定された端末装置でもよい。すなわち、FWAにも本発明を適用することができる。
また、第2基地局3k〜3k+2による制御チャネルを設け、端末局1の制御のうち少なくとも課金、セキュリティ等のネットワークに関する制御のみを第1基地局2k〜2k+2の制御チャネルによって行い、その他のチャネル割当て、発着呼などの制御を第2基地局3k〜3k+2の制御チャネルによって行うようにしてもよい。
産業上の利用可能性
本発明によれば、既存の無線通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施の形態1に係る無線通信システムを示すブロック図である。
第2図は、実施の形態1におけるセルの構成の一例を示す図である。
第3図は、第1図の端末局の構成例を示すブロック図である。
第4図は、第1図の端末局のより詳細な構成例を示すブロック図である。
第5図は、実施の形態1における第1および第2基地局と端末局との間のチャネルを示すブロック図である。
第6図は、本発明の実施の形態2に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。
第7図は、実施の形態3における基地局と端末局の関係を示すブロック図である。
第8図は、本発明の実施の形態4に係る基地局の構成を示すブロック図である。
第9図は、本発明の実施の形態5に係る基地局の構成を示すブロック図である
第10図は、実施の形態6における端末局の、第2基地局との間で通信する無線機の構成を示すブロック図である。
第11図は、実施の形態6における第2基地局の構成を示すブロック図である。
第12図は、実施の形態6に係る無線通信システムの呼制御の一例を示すシーケンス図である。
第13図は、第1基地局および第2基地局による無線通信のフレーム構成の一例を示す図である。
第14図は、第2基地局により通信チャネルに使用される周波数帯域と、全第1基地局により使用される全帯域の一例を示す図である。
第15図は、他の端末局の構成例を示すブロック図である。
本発明は、端末局に対して無線通信サービスを提供する無線通信システム、基地局および無線通信方法、並びにその端末局に関する。
背景技術
既存の自動車電話システム、携帯電話システム、PHS(Personal Handyphone System)、FWA(Fixed Wireless Access)などの無線通信システムは、上り回線および下り回線それぞれの伝送容量に設計上の上限があり、全端末局、あるいは1セル内の全端末局に対する通信容量には限界がある。
一方、電子機器の進歩に伴って電子機器の処理能力は日々向上しているため、処理可能なデータの量も増加しており、通信システムにおける通信容量拡大の要求は高まりつつある。
しかしながら、通信容量を拡大するには、全く新しい無線通信システムを構築するか、既存の通信システムに使用される基地局および端末局の仕様変更をする必要があり、それに伴い多くのコストを要する。
そこで、本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる無線通信システムおよび無線通信方法、並びに、その無線通信システムで使用される基地局および端末局を得ることを目的とする。
発明の開示
本発明の無線通信システムは、第1の無線通信回線を介して端末局に接続され、その端末局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う第1基地局と、第2の無線通信回線を介してその端末局に接続され、その制御情報に基づいてその端末局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う第2基地局とを備える。
これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記発明の無線通信システムに加え、第1基地局が、制御チャネルを介して第2基地局へ無線通信の同期制御情報を送信し、第2基地局が、第1基地局の制御チャネルを介して同期制御情報を受信し、受信した同期制御情報に基づいて、第1基地局の無線通信に同期して端末局との間で無線通信を行う。
これにより、第1基地局により第2基地局の無線通信を制御することが簡単になる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第1基地局が接続される基幹ネットワークに接続され、第1基地局から制御情報を受信し、その制御情報に基づいて、第1基地局および第2基地局の両方を利用する端末局を管理するサービス制御局を備える。
これにより、第1基地局を介して、第2基地局による通信チャネルについての制御情報も既存のサービス制御局が受信できるため、第2基地局に対するサービス制御局を新たに設ける必要がなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第1基地局が接続される基幹ネットワークに接続され、第1基地局および第2基地局の両方を利用する端末局を管理するサービス制御局を備え、第2基地局が自己の通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を第1基地局に供給し、第1基地局が第2基地局からの課金に関する情報をサービス制御局へ転送し、サービス制御局が、課金に関する情報に基づいて、端末局の課金管理をするようにしたものである。
これにより、第1基地局を介して、第2基地局による通信チャネルについての課金情報を既存のサービス制御局が受信できるため、第2基地局に対するサービス制御局を新たに設ける必要がなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第1基地局が、端末局からの制御情報に基づいて第2基地局を制御し、通信チャネルを確立させるようにしたものである。
これにより、第2基地局が制御チャネルを開設する必要がなくなるとともに、第1基地局が第2基地局による通信サービスを管理しやすくなる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第2基地局が第1基地局が接続される基幹ネットワークより高速な通信ネットワークに接続されるようにしたものである。
これにより、第1基地局が接続される基幹ネットワークが低速な既存の通信ネットワークであっても、新規の高速な通信ネットワークに第2基地局を接続することで、必要に応じた通信容量を簡単に確保することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第2基地局が通信チャネルを端末局への下り回線専用として使用し、第1基地局が、端末局からの上り回線専用の通信チャネルを確立し、その通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行うようにしたものである。
これにより、上り回線と下り回線とが分離され、データを効率良く伝送することができるとともに、この通信チャネルに対して端末局には受信部、第2基地局には送信部があればよく、これらの装置のコストを低くすることができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第2基地局の通信チャネルが、ユーザの選択により、上り回線専用、下り回線専用および双方向回線のいずれかとして使用されるようにしたものである。
これにより、ユーザによる無線通信の利用形態に応じて最適な無線通信サービスを提供することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第1基地局のセル領域内であって、かつ第2基地局のセル領域外に所在する端末局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行うエリア補完基地局を備える。
これにより、第2基地局によるセル領域が第1基地局のセル領域より狭い場合にも、このエリア補完基地局により第2基地局と同様の通信チャネルを端末局が使用でき、安定した通信サービスを提供することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記発明の無線通信システムに加え、端末局がエリア補完基地局を使用している場合、端末局の所在するセル領域を管轄する第1基地局が、エリア補完基地局の通信チャネルを使用する端末局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行うようにしたものである。
これにより、エリア補完基地局が制御チャネルを開設する必要がなくなるとともに、第1基地局がエリア補完基地局による通信サービスを管理することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第2基地局が、第1基地局が接続される基幹ネットワークに接続されるようにしたものである。
これにより、新たな通信ネットワークを敷設することなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
さらに、本発明の無線通信システムは、上記各発明の無線通信システムに加え、第1基地局と第2基地局とを接続するデータ通信用通信回線を備える。
これにより、第1基地局が接続される通信ネットワークおよび第2基地局が接続される通信ネットワークの両方をデータ通信に使用するため、通信速度および通信容量をより拡大することができる。
本発明の基地局は、端末局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う通信部と、その端末局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う他の基地局に、制御情報を送信する送信部とを備える。
これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大する無線通信システムを実現することができる。
さらに、本発明の基地局は、上記発明の基地局に加え、制御チャネルを介して他の基地局へ、他の基地局が同期して無線通信を行うための同期制御情報を送信する。
これにより、この基地局により上記他の基地局の無線通信を制御することが簡単になる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、端末局を管理するサービス制御局へ、その端末局による他の基地局の通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を送信するネットワーク通信部を備える。
これにより、この基地局を介して、上記他の基地局による通信チャネルについての制御情報を既存のサービス制御局へ送信できるため、上記他の基地局に対するサービス制御局を新たに設ける必要がなく、より安価で無線通信システムの通信容量を拡大することができる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、通信部が、端末局からの上り回線専用の通信チャネルを介してデータを受信し、送信部が、他の基地局に、通信チャネルを端末局への下り回線専用として確立させる制御情報を送信するようにしたものである。
これにより、無線通信の上り回線と下り回線とが分離され、データを効率良く伝送することができる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、書き換え可能なメモリに記憶された制御プログラムに従って動作するものである。
これにより、既存の基地局の制御プログラムを変更するだけで本発明の基地局を実現することができ、さらに、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。
本発明の基地局は、端末局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う他の基地局からの制御情報を受信する受信部と、他の基地局からの制御情報に基づいて通信チャネルを確立し、その端末局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う通信部とを備える。
これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大する無線通信システムを実現することができる。
さらに、本発明の基地局は、上記発明の基地局に加え、受信部が、他の基地局の制御チャネルを介して、他の基地局と同期して無線通信を行うための同期制御情報を受信し、通信部が、受信部により受信された同期制御情報に基づいて、他の基地局の無線通信に同期して無線通信を行うようにしたものである。
これにより、上記他の基地局によりこの基地局の無線通信を制御することが簡単になる。また、端末局との無線通信の同期のための回路の規模を小さくすることができる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、他の基地局が接続される基幹ネットワークより高速な通信ネットワークに接続されるようにしたものである。
これにより、上記他の基地局が接続される基幹ネットワークが低速な既存の通信ネットワークであっても、新規の高速な通信ネットワークにこの基地局を接続することで、必要に応じた通信容量を簡単に確保することができる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、通信チャネルを端末局への下り回線専用として確立するようにしたものである。
これにより、無線通信の上り回線と下り回線とが分離され、データを効率良く伝送することができるとともに、この通信チャネルに対して端末局には受信部、この基地局には送信部があればよく、これらの装置のコストを低くすることができる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を、他の基地局が接続される基幹ネットワークに接続され端末局を管理するサービス制御局へ、他の基地局を介して送信する送信部を備える。
これにより、この基地局に対するサービス制御局を新たに設ける必要がなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
本発明の端末局は、第1の無線通信回線を介して第1基地局に接続され、その第1基地局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う第1の無線機と、第2の無線通信回線を介して第2基地局に接続され、その制御情報に基づいてその第2基地局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う第2の無線機とを備える。
これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大する無線通信システムを実現することができる。
さらに、本発明の端末局は、上記発明の端末局に加え、第1の無線機が前記第1基地局への上り回線専用の通信チャネルを介してデータを送信し、第2の無線機が、第2基地局からの下り回線専用として通信チャネルを使用してデータを受信するようにしたものである。
これにより、無線通信の上り回線と下り回線とが分離され、データを効率良く伝送することができるとともに、この通信チャネルに対してこの端末局には受信部、第2基地局には送信部があればよく、これらの装置のコストを低くすることができる。
本発明の無線通信方法は、第1の無線通信回線を介して端末局を第1基地局に接続するステップと、制御チャネルを介して上記端末局と第1基地局との間で制御情報に関する無線通信を行うステップと、第2の無線通信回線を介してその端末局を第2基地局に接続するステップと、その制御情報に基づいて、端末局と第2基地局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行うステップとを備える。
これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
実施の形態1.
第1図は、本発明の実施の形態1に係る無線通信システムを示すブロック図である。第1図において、実施の形態1に係る無線通信システムは、複数の第1基地局2k,2k+1,2k+2(ここではk番目〜k+2番目のみを代表として示す)と、これらに対応して配置された複数の第2基地局3k,3k+1,3k+2(ここではk番目〜k+2番目のみを代表として示す)とを備える。各第1基地局2k,2k+1,2k+2は、少なくとも制御チャネルによる制御情報の送受信が可能であり、各第2基地局3k,3k+1,3k+2は、通信チャネルによるデータの送受信が可能である。
各第1基地局2k,2k+1,2k+2は、例えば既存のPDC(Personal Digital Cellular)、PHS(Personal Handyphone System)などのセルラー方式通信システムの基地局であり、その方式に従って制御チャネルおよび通信チャネルを介したデータの送受信を行う。また、第1基地局2k,2k+1,2k+2は、端末局1,1Cとの間で送受される制御情報やデータを基幹ネットワークである第1の通信回線L1を介して送受する。さらに、第1基地局2k,2k+1,2k+2は、その通信回線L1を介してサービス制御局4に接続され、そのサービス制御局4へ端末局1,1Cおよび第2基地局3k,3k+1,3k+2からの制御情報を送信する。
なお、通信回線L1は、例えばISDN網である。
また、制御チャネルとは、位置登録、発着信制御、チャネル切替制御、終話制御、課金処理、ハンドオーバ、その他の通信制御などに必要な情報である制御情報を転送するためのチャネルのことであり、通信チャネルとは、ユーザが送受信するデータを転送するためのチャネルのことである。
各第2基地局3k,3k+1,3k+2は、端末局1との間の通信容量を拡大するために設けられ、第1基地局2k,2k+1,2k+2と同一または異なる通信ネットワークである第2の通信回線L2に接続された基地局であり、端末局1との間で通信チャネルを介したデータの送受信(または送信)が可能である。
なお、第2基地局3k,3k+1,3k+2によるマルチアクセスや変復調の方式は、第1基地局2k,2k+1,2k+2によるものと同一のものであっても異なるものであってもよい。
また、各第2基地局3k,3k+1,3k+2は、通信チャネルを介して端末局1との間で送受されるデータを通信回線L2を介して送受する。なお、第2基地局3k,3k+1,3k+2による通信チャネルでは大容量のデータが送受されるため、通信回線L2には、通信回線L1より高速な高速光通信網などの通信ネットワークを使用するのが好ましい。
エリア補完基地局Ikは、第2基地局3k,3k+1,3k+2と同様の基地局であって、通信回線L2に接続され、第1基地局2k,2k+1,2k+2によるセル領域内で、第2基地局3k,3k+1,3k+2によるセル領域によりカバーされないエリアをカバーするための基地局である。
端末局1Cは、既存のセルラー方式通信システムの基地局である第1基地局2k,2k+1,2k+2との間で無線通信可能な携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、ハンドヘルドコンピュータといった端末装置である。この端末局1Cは、第1基地局2k,2k+1,2k+2の制御チャネルによって無線通信の同期を確保するとともに種々の制御を行い、これらの第1基地局2k,2k+1,2k+2の通信チャネルを介して通信を行う。すなわち、端末局1Cは、従来の移動体端末装置であり、本システムではそのような従来の移動体端末装置も従来どおり活用することができる。
一方、端末局1は、既存のセルラー方式通信システムの基地局である第1基地局2k,2k+1,2k+2との間で無線通信可能であるとともに、追加される第2基地局3k,3k+1,3k+2との間でも通信可能な携帯電話機、PDA、ハンドヘルドコンピュータといった端末装置である。
セルA(k)は、第1基地局2kおよび第2基地局3kにより管轄される領域であり、セルA(k)内の端末局1は、第1基地局2kおよび第2基地局3kとの間で無線通信を行い、セルA(k)内の端末局1Cは、第1基地局2kとの間で無線通信を行う。同様に、セルA(k+1)は、第1基地局2k+1および第2基地局3k+1により管轄される領域であり、セルA(k+1)内の端末局1は、第1基地局2k+1および第2基地局3k+1との間で無線通信を行い、セルA(k+1)内の端末局1Cは、第1基地局2k+1との間で無線通信を行う。また、セルA(k+2)は、第1基地局2k+2および第2基地局3k+2により管轄される領域であり、セルA(k+2)内の端末局1は、第1基地局2k+2および第2基地局3k+2との間で無線通信を行い、セルA(k+2)内の端末局1Cは、第1基地局2k+2との間で無線通信を行う。
第2図は、実施の形態1におけるセルの構成の一例を示す図である。図2において、セルA(k),A(k+1)の領域の広さは、第1基地局2k,2k+1によって通信を行うか、第2基地局3k,3k+1によって通信を行うかによって異なる。第1基地局2k,2k+1は既存の通信システムの基地局であるので、隣接する第1基地局2k,2k+1によるセルは、隙間が生じないように設定されている。
一方、新設される第2基地局3k,3k+1によるセルの広さは、第2基地局3k,3k+1が採用する周波数帯域、通信速度、出力電力、アンテナの配置状態などによって変化する。
第2図では、例えば、第2基地局3k,3k+1が最高速度で通信する際のセルの領域をA(k,1),A(k+1,1)で示し、低速で通信する際のセルの領域をA(k,2),A(k+1,2)、既存の第1基地局2k,2k+1で通信する際の領域をA(k,3),A(k+1,3)で示している。一般に、高速で通信しようとする場合には、セル領域が狭くなる傾向がある。
セルA(k),A(k+1)の領域がA(k,1),A(k+1,1)である場合には、第2図に示すように、エリア補完基地局IkのセルA(Ik)によって2つの領域A(k,1),A(k+1,1)の間が補完される。
サービス制御局4は、既存のセルラー方式通信システムに接続されたサービス制御局であって、第1基地局2k,2k+1,2k+2からの制御情報に基づいて端末局1,1Cについて課金管理などの管理を行う装置である。また、サービス制御局4は、制御情報に基づいて端末局1,1Cについての位置登録処理を行い、各端末局1,1Cがいずれのセルに移動しても確実にその位置を把握する。
光伝送端局5は、第2基地局3k,3k+1,3k+2が接続される通信回線L2の終端局であり、通信回線L2を介してデータを送受する装置である。
ゲートウェイ6は、光伝送端局5をインターネットINなどの外部ネットワークに接続する装置である。
ネットワークマネージメント装置7は、ゲートウェイ6を図示せぬローカルエリアネットワーク(LAN)に接続する装置である。
第3図は、第1図の端末局1の構成例を示すブロック図である。第4図は、第1図の端末局1のより詳細な構成例を示すブロック図である。
第3図に示すように、端末局1は、既存通信システムの第1基地局2k,2k+1,2k+2に対応した無線機11、通信容量拡大のための第2基地局3k,3k+1,3k+2に対応した無線機12、およびそれらの無線機11,12を制御する制御部13を有する。
第4図に示す無線機11において、アンテナ21は、電波を感受または放射する装置であり、アンテナ共用部22は、アンテナ21を受信用アンテナおよび送信用アンテナとして使用するための回路である。
また、受信部23は、感受されたRF(Radio Frequency)信号から、第1基地局2k,2k+1,2k+2より伝送されてきた信号を抽出する回路である。高周波増幅器31は、RF信号を増幅する回路である。受信ミキサ32は、増幅後のRF信号を周波数変換する回路である。中間周波増幅器33は、周波数変換後のIF(Intermediate Frequency)信号を増幅する回路である。復調器34は、そのIF信号を復調し、伝送されてきた信号を抽出する回路である。
また、送信部24は、第1基地局2k,2k+1,2k+2へ伝送する信号をRF信号に変換し、出力する回路である。変調器43は、伝送する信号を所定の変調方式で変調する回路である。送信ミキサ42は、変調後のIF信号をRF信号へ周波数変換する回路である。送信電力増幅器41は、そのRF信号を電力増幅する回路である。
また、ベースバンド信号処理部25は、受信部23により受信された信号に対して各種処理を行う受信信号処理回路61、および送信部24により送信される信号に対して各種処理を行う送信信号処理回路62を有する。
また、受話器26は、受信したデータのうちの音声データをアナログ信号に変換し、変換後のアナログ信号に応じた音声を出力する装置である。
また、送話器27は、ユーザなどの音声をアナログの音声信号として取得し、その音声信号をデジタルデータに変換する装置である。
また、周波数シンセサイザ28は、局部発振信号を生成する回路である。
第4図に示す無線機12において、アンテナ71は、電波を感受または放出する装置であり、アンテナ共用部72は、アンテナ71を受信用アンテナおよび送信用アンテナとして使用するための回路である。
また、受信部73は、感受されたRF信号から、第2基地局3k,3k+1,3k+2より伝送されてきた信号を抽出する回路である。高周波増幅器81は、RF信号を増幅する回路である。受信ミキサ82は、増幅後のRF信号をIF信号へ周波数変換する回路である。中間周波増幅器83は、そのIF信号を増幅する回路である。復調器84は、そのIF信号を復調し、伝送されてきた信号を抽出する回路である。
また、送信部74は、第2基地局3k,3k+1,3k+2へ伝送する信号をRF信号に変換し、出力する回路である。変調器93は、伝送する信号を所定の変調方式で変調する回路である。送信ミキサ92は、変調後のIF信号をRF信号へ周波数変換する回路である。送信電力増幅器91は、そのRF信号を電力増幅する回路である。
また、ベースバンド信号処理部75は、受信部73により受信された信号に対して各種処理を行う受信信号処理回路111、および送信部74により送信される信号に対して各種処理を行う送信信号処理回路112を有する。
また、周波数シンセサイザ76は、局部発振信号を生成する回路である。
第4図に示す制御部13において、CPU121は、ROM124やEEPROM122に記憶されたプログラムに従って端末局1内部の制御を行う装置である。EEPROM122は、制御プログラム、各種パラメータ、テーブルなどを格納するフラッシュメモリなどの電気的消去書込み可能なROMである。インタフェース123は、入力キー131からのデータ入力の受け付けや、表示部132へのデータ出力を行う回路である。ROM124は、制御プログラムや所定の定数などを記憶したメモリである。RAM125は、ワークエリアとして使用されるメモリである。バス126は、CPU121、EEPROM122、インタフェース123、ROM124およびRAM125を相互に接続するとともに、それらと、無線機11のベースバンド信号処理部25および無線機12のベースバンド信号処理部75とを接続する回路である。
なお、無線機11および無線機12において、アンテナ21,71、アンテナ共用部22,72、受信部23,73、送信部24,74、ベースバンド信号処理部25,75などにおいて共用できる部分があれば、それらを同一の回路として構成するようにしてもよい。
次に、上記システムの動作について説明する。第5図は、実施の形態1における第1および第2基地局2k,3kと端末局1,1Cとの間のチャネルを示すブロック図である。なお、ここでは第5図を参照して、セルA(k)に端末局1,1Cが所在する場合について述べる。他のセルに端末局1,1Cが所在する場合も同様である。
まず、端末局1Cは、既存の第1基地局2kと従来どおり通信することができる。
一方、端末局1は、既存の第1基地局2kと通信することができるとともに、新規の第2基地局3kと通信することができる。
端末局1は、第1基地局2kの制御チャネルを介して制御情報を送受して無線通信の同期を確保するとともに種々の制御を行い、第1基地局2kを介して第2基地局3kに通信チャネルを割当てさせ、その通信チャネルを介して通信を行う。
なお、第1基地局2kと第2基地局3kは、第1基地局2kの制御チャネルを介して同期制御情報を送受し、その同期制御情報の内容または受信タイミングに基づいて無線通信の同期を確保する。
例えばセルA(k)においては、第5図に示すように、従来の端末局1Cは、第1基地局2kの制御チャネルCNTchおよび通信チャネルCM1chを使用して通信を実行し、端末局1は、第1基地局2kの制御チャネルCNTchおよび通信チャネルCM2ch、並びに第2基地局3kの通信チャネルCM3chを使用して通信を実行する。
第2基地局3kは、所定のチャネルPRchを介して第1基地局2kと通信を行い、端末局1の接続・開放に関する情報、すなわち課金に関する情報を第1基地局2kを介してサービス制御局4に伝送する。したがって、第2基地局3kの課金管理のために別のサービス制御局を設ける必要はない。なお、チャネルPRchは、制御チャネルでも通信チャネルでもよい。また、チャネルPRchは、無線および有線のいずれの回線でもよい。
第2基地局3kによる通信チャネルを介した通信を開始する際、端末局1は、第1基地局2kを介して、第2基地局3kに対して通信チャネル確保を要求する。第2基地局3kは、未使用通信チャネルを検索して、確保した通信チャネルCM3chを、第1基地局2kを介して端末局1に通知する。
そして、その通信チャネルCM3chを介して大容量の通信データの伝送が実行され、それが終了すると、その通信チャネルCM3chは開放される。
すなわち、端末局1は、比較的少ない情報量である制御情報については、制御チャネルを介して第1基地局2kとの間で送受信し、比較的に情報量の多いユーザデータについては、データ通信専用の通信チャネルを介して、第2基地局3kとの間で送受信する。
これによって、既存設備を有効活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。なお、端末局1が、複数の第1基地局2k,2k+1,2k+2のセル内に所在する場合には、それらの第1基地局2k,2k+1,2k+2の通信チャネルを同時に使用して通信を行うこととしてもよい。その場合、より通信容量を拡大することができる。
また、第2基地局3k,3k+1,3k+2が管轄するエリア外であり、かつエリア補完基地局Ikが管轄するセルA(Ik)内に、端末局1が所在する場合、端末局1は、大容量の通信データを、データ通信専用の通信チャネルを介して、そのエリア補完基地局Ikとの間で送受信する。
例えば第2図に示す場合では、セルA(k)およびセルA(k+1)の外側においては、第2基地局3kや第2基地局3k+1に代わって、エリア補完基地局Ikが、端末局1との間で通信チャネルを使用してデータの送受信を行う。なお、エリア補完基地局Ikの通信チャネルを使用した場合、そのエリア補完基地局Ikが予め割り当てられている第1基地局2k(2k+1)が、その際の課金に関する情報をサービス制御局4へ送信する。
さらに、通信回線L2で伝送されるデータは、光伝送端局5、ゲートウェイ6およびネットワークマネージメント装置7を介してインターネットINや図示せぬLANなどとの間で送受される。
このようにして、端末局1は、第1基地局2k,2k+1,2k+2による制御チャネルと、第2基地局3k,3k+1,3k+2による通信チャネルとを使用して通信を行う。
なお、端末局1が第1基地局2k,2k+1,2k+2のセル間を移動する場合、第1基地局2k,2k+1,2k+2による無線通信について従来どおりハンドオーバが行われ、それに伴い、移動元および移動先のセルにおける第1基地局2k,2k+1,2k+2による制御に基づいて、移動元のセルにおける第2基地局3k,3k+1,3k+2への接続は切断され、移動先のセルにおける第2基地局3k,3k+1,3k+2への接続が開設される。
また、第1基地局2k,2k+1,2k+2は、通信回線L1を介して監視されるが、第2基地局3k,3k+1,3k+2は、通信回線L2を介して監視されるか、あるいは第1基地局2k,2k+1,2k+2および通信回線L1を介して監視される。
さらに、第1基地局2k,2k+1,2k+2は、サービス制御局4から通信回線L1を介してその制御プログラムを受信して、制御プログラムのバージョンアップを行う。一方、第2基地局3k,3k+1,3k+2は、通信回線L2を介して制御プログラムをダウンロードしたり、第1基地局2k,2k+1,2k+2および通信回線L1を介してサービス制御局4から制御プログラムをダウンロードして、制御プログラムのバージョンアップを行う。
ここで、第4図に示す端末局1の詳細な動作について説明する。
制御部13は、表示部132を制御して受信されたデータあるいは各種情報をユーザに対して表示させたり、入力キー131に対する操作に対応して各種情報を表示部132に表示させたりする。また、制御部13は、入力キー131に対する操作に対応して各種データをベースバンド信号処理部25,75に出力したり、その他、端末局1内部の各種制御を行う。さらに、制御部13のCPU121は、制御プログラムに従って動作し、必要に応じて、無線機11,12を制御し、通信を実行させる。その際、送信するデータが、制御部13から無線機11,12へ供給されたり、受信したデータが、無線機11,12から制御部13へ供給されたりする。また、各種制御情報が無線機11との間で授受される。
また、第1基地局2k,2k+1,2k+2に対応した無線機11では、アンテナ21で受信された第1基地局2k,2k+1,2k+2からの信号が、アンテナ共用部22を介して受信部23に入力される。そして、その信号は、高周波増幅器31により高周波増幅された後、受信ミキサ32に入力される。そして、その信号は、受信ミキサ32において周波数シンセサイザ28からの局部発振信号を混合されて周波数変換され、中間周波増幅器33を介して復調器34により復調される。自局に対する復調された受信信号は、ベースバンド信号処理部25の受信信号処理回路61にて信号処理され、受話器26に出力されたり、表示部132に出力される。
一方、送話器27からの音声信号および/または制御部13からのデータは、送信信号処理回路62において信号処理された後、送信部24に入力される。そして、送信信号処理回路62の出力信号は、変調器43で所定の変調処理を施された後、周波数シンセサイザ28からの局部発振信号が供給される送信ミキサ42により周波数変換され、さらに送信電力増幅器41により電力増幅された後、アンテナ共用部22を介してアンテナ21から第1基地局2k,2k+1,2k+2に向け送信される。
また、第2基地局3k,3k+1,3k+2に対応した無線機12では、アンテナ71で受信された第2基地局3k,3k+1,3k+2からの信号が、アンテナ共用部72を介して受信部73に入力される。そして、その信号は、高周波増幅器81で高周波増幅された後、受信ミキサ82に入力される。さらに、その信号は、受信ミキサ82により、周波数シンセサイザ76からの局部発振信号を混合されて周波数変換され、中間周波増幅器83を介して復調器84により復調される。自局に対する復調された受信信号は、ベースバンド信号処理部75の受信信号処理回路111により信号処理された後、制御部13へ供給され、例えば表示部132に出力される。
一方、制御部13からのデータは、送信信号処理回路112において信号処理された後、送信部74に入力される。すなわち、送信信号処理回路112の出力信号は、変調器93で所定の変調処理を施された後、周波数シンセサイザ76からの局部発振信号が供給される送信ミキサ92により周波数変換され、さらに送信電力増幅器91により電力増幅された後、アンテナ共用部72を介してアンテナ71から第2基地局3k,3k+1,3k+2に向け送信される。
なお、第1基地局2k,2k+1,2k+2に対応した無線機11は、第2基地局3k,3k+1,3k+2に対応した無線機12における送受信シーケンス動作の制御、送受信信号の変復調の制御、送受信プロトコルの制御などを行うようにしてもよい。
また、第1基地局2k,2k+1,2k+2に対応した無線機11は、上記の機能の他、他の端末局1との間で通信を行う機能を備えるようにしてもよい。
なお、第2基地局3k,3k+1,3k+2の通信チャネルによるデータ通信と同時に、第1基地局2k,2k+1,2k+2の通信チャネルによるデータ通信を行うことも勿論可能である。
以上のように、上記実施の形態1によれば、第1基地局2k,2k+1,2k+2が、第1の無線通信回線を介して端末局1に接続され、その端末局1との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行い、第2基地局3k,3k+1,3k+2が、第2の無線通信回線を介してその端末局1に接続され、その制御情報に基づいて端末局1との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う。これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。
また、上記実施の形態1によれば、第1基地局2k,2k+1,2k+2が、制御チャネルを介して第2基地局3k,3k+1,3k+2へ無線通信の同期制御情報を送信し、第2基地局3k,3k+1,3k+2が、その同期制御情報を受信し、受信した同期制御情報に基づいて、第1基地局2k,2k+1,2k+2の無線通信に同期して無線通信を行う。これにより、第1基地局2k,2k+1,2k+2により第2基地局3k,3k+1,3k+2の無線通信を制御することが簡単になる。
さらに、上記実施の形態1によれば、サービス制御局4が、第1基地局2k,2k+1,2k+2が接続される基幹ネットワークに接続され、第1基地局2k,2k+1,2k+2から制御情報を受信し、その制御情報に基づいて、第1基地局2k,2k+1,2k+2および第2基地局3k,3k+1,3k+2の両方を利用する端末局1を管理する。これにより、第1基地局2k,2k+1,2k+2を介して、第2基地局3k,3k+1,3k+2による通信チャネルについての制御情報も既存のサービス制御局4が受信できるため、第2基地局3k,3k+1,3k+2に対するサービス制御局を新たに設ける必要がなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
さらに、上記実施の形態1によれば、第2基地局3k,3k+1,3k+2が、端末局1による自己の通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を第1基地局2k,2k+1,2k+2に供給し、第1基地局2k,2k+1,2k+2が、第2基地局3k,3k+1,3k+2からの課金に関する情報をサービス制御局4へ転送し、サービス制御局4が、課金に関する情報に基づいて、端末局1の課金管理をする。これにより、第1基地局2k,2k+1,2k+2を介して、第2基地局3k,3k+1,3k+2による通信チャネルについての課金情報を既存のサービス制御局4が受信できるため、第2基地局3k,3k+1,3k+2に対するサービス制御局を新たに設ける必要がなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
さらに、上記実施の形態1によれば、第1基地局2k,2k+1,2k+2が、端末局1からの制御情報に基づいて第2基地局3k,3k+1,3k+2を制御し、通信チャネルを確立させる。これにより、第2基地局3k,3k+1,3k+2が制御チャネルを開設する必要がなくなるとともに、第1基地局2k,2k+1,2k+2が第2基地局3k,3k+1,3k+2による通信サービスを管理しやすくなる。
さらに、上記実施の形態1によれば、第2基地局3k,3k+1,3k+2が、第1基地局2k,2k+1,2k+2が接続される基幹ネットワークより高速な通信ネットワークに接続される。これにより、第1基地局2k,2k+1,2k+2が接続される基幹ネットワークが低速な既存の通信ネットワークであっても、新規の高速な通信ネットワークに第2基地局3k,3k+1,3k+2を接続することで、必要に応じた通信容量を簡単に確保することができる。
さらに、上記実施の形態1によれば、第1基地局2k,2k+1,2k+2のセル領域内であって、かつ第2基地局3k,3k+1,3k+2のセル領域外に所在する端末局1との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行うエリア補完基地局Ikが設けられる。これにより、第2基地局3k,3k+1,3k+2によるセル領域が第1基地局2k,2k+1,2k+2のセル領域より狭い場合にも、このエリア補完基地局Ikにより第2基地局3k,3k+1,3k+2と同様の通信チャネルを端末局1が使用でき、安定した通信サービスを提供することができる。
さらに、上記実施の形態1によれば、端末局1の所在するセル領域を管轄する第1基地局2k,2k+1,2k+2が、エリア補完基地局Ikの通信チャネルを使用する端末局1との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う。これにより、エリア補完基地局Ikが制御チャネルを開設する必要がなくなるとともに、第1基地局2k,2k+1,2k+2がエリア補完基地局Ikによる通信サービスを管理することができる。
さらに、上記実施の形態1によれば、端末局1が、第1の無線通信回線を介して第1基地局2k,2k+1,2k+2に接続され、その第1基地局2k,2k+1,2k+2との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う無線機11と、第2の無線通信回線を介して第2基地局3k,3k+1,3k+2に接続され、その制御情報に基づいてその第2基地局3k,3k+1,3k+2との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う無線機12とを備える。これにより、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大する無線通信システムを実現することができる。
実施の形態2.
第6図は、本発明の実施の形態2に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。実施の形態2に係る無線通信システムは、実施の形態1における通信回線L1,L2を1つの通信回線L1に統合し、通信回線L1にすべての基地局2k〜2k+2,3k〜3k+2,Ikを接続したものである。
すなわち、実施の形態2に係る無線通信システムでは、第2基地局3k〜3k+2は、第1基地局2k〜2k+2の使用する通信回線と同一の通信回線を使用する。
なお、第6図における各構成要素については実施の形態1におけるものと同様であるので、その説明を省略する。
以上のように、上記実施の形態2によれば、第2基地局3k,3k+1,3k+2が、第1基地局2k,2k+1,2k+2が接続される基幹ネットワークに接続されるので、新たな通信ネットワークを敷設することなく、より安価で通信容量を拡大することができる。
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る無線通信システムは、互いに対応する第1基地局2kと第2基地局3kとをデータ通信用通信回線で接続し、2つの通信回線L1,L2をデータ通信に使用するようにしたものである。
第7図は、実施の形態3における基地局と端末局の関係を示すブロック図である。第7図(A)において、端末局1は、第1基地局2kの制御チャネルCNTchおよび通信チャネルCM1ch、並びに第2基地局3kの通信チャネルCM2chを使用して通信を実行する。第1基地局2kと第2基地局3kは、第3の通信回線L3によって接続され、相互に通信可能である。
また、第7図(B)に示すように、第1基地局2kと第2基地局3kを一体の装置151kとし、通信回線L3を内部回路として内蔵させるようにしてもよい。
このようにすると、第1基地局2kによる第2基地局3kの制御が行いやすくなるとともに、第1基地局2kと第2基地局3kとの間でデータの授受が可能となり、通信回線L1,L2の両方を必要に応じてデータ通信に使用することができる。すなわち、通信回線L3を介してデータを一方から他方の基地局へ転送することで、通信回線L1,L2の両方をデータ通信に使用することができる。
以上のように、上記実施の形態3によれば、第1基地局2k,2k+1,2k+2と第2基地局3k,3k+1,3k+2とを接続するデータ通信用通信回線を備えるので、通信回線L1,L2の両方をデータ通信に使用でき、通信速度および通信容量をより拡大することができる。
実施の形態4.
第8図は、本発明の実施の形態4に係る基地局の構成を示すブロック図である。この基地局は、実施の形態1に係る無線通信システムにおいて第1基地局2k,2k+1,2k+2として使用されるものである。
第8図において、アンテナ201は、電波を感受または放射する装置であり、アンテナ共用部202は、アンテナ201を受信用アンテナおよび送信用アンテナとして使用するための回路である。
また、受信部203は、感受されたRF信号から、従来の端末局1Cや、端末局1の無線機11より伝送されてきた信号を抽出する回路である。
また、送信部204は、従来の端末局1Cや、端末局1の無線機11へ伝送する信号をRF信号に変換し、出力する回路である。
また、信号処理部205は、各種処理を行い、受信部203により受信された信号を音声通信やデータ通信におけるデータに変換したり、送信部204により送信される信号へ、音声通信やデータ通信におけるデータを変換したりする回路である。
また、ネットワーク通信部206は、通信回線L1に接続され、通信回線L1を介して音声通信やデータ通信を行う回路である。
また、制御部207は、メモリ208に記憶された制御プログラム211に従って各部を制御するとともに、端末局1C,1や他の基地局(例えば第1図の第2基地局3k)との間で制御情報を送受し、それに基づいて動作する例えばCPUを含む回路である。
また、メモリ208は、制御プログラム211を記憶するEEPROMなどの不揮発性であって書き換え可能な素子である。
なお、この基地局は、既存の無線通信システムの基地局における制御プログラムを、制御プログラム211に変更して構成することができる。
次に、上記装置の動作について説明する。
この実施の形態4に係る基地局は、制御プログラム211に従って、従来の端末局1Cとの間で無線通信を行うとともに、端末局1との間で無線通信を行う。従来の端末局1Cとの無線通信の際の動作については、既存の無線通信システムの場合と同様であるので、その説明を省略する。
また、端末局1との無線通信の際、音声通信を行う場合には、従来の端末局1Cとの音声通信の場合と同様であるので、その説明を省略する。
端末局1がデータ通信を行う場合、端末局1から制御チャネルを介して、この基地局に接続される他の基地局(例えば第1図の第2基地局3k)の通信チャネルを確立させる要求が受信部203により受信され、信号処理部205を介して制御部207に供給される。
制御部207は、その要求を受け取ると、送信部204などを制御してチャネルPRchを介して所定の制御情報を他の基地局(第2基地局)に供給させ、その端末局1のための通信チャネルを確立させる。そして、制御部207は、他の基地局(第2基地局)から、その通信チャネルを確立した旨の通知をチャネルPRchを介して受け取ると、信号処理部205および送信部204を制御して、制御チャネルを介してその通知をその端末局1へ送信する。
その端末局1は、その通知を受信した後、確立された他の基地局(第2基地局)の通信チャネルを介してデータ通信を行う。
また、制御部207は、ネットワーク通信部206を制御して、端末局1による他の基地局(第2基地局)の通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を、通信回線L1に接続され端末局1を管理するサービス制御局4へ送信させる。
以上のように、上記実施の形態4によれば、受信部203および送信部204が、端末局1との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う通信部として機能し、送信部204が、端末局1との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う他の基地局(第2基地局)に制御情報を送信する。これにより、この基地局を実施の形態1に係る無線通信システムの第1基地局2k,2k+1,2k+2に使用することで、実施の形態1で示した効果が得られる。
また、上記実施の形態4によれば、制御部207が、書き換え可能なメモリ208に記憶された制御プログラム211によって動作する。これにより、既存の基地局の制御プログラムを変更するだけでこの基地局を実現することができ、さらに、既存通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。
実施の形態5.
第9図は、本発明の実施の形態5に係る基地局の構成を示すブロック図である。この基地局は、実施の形態1に係る無線通信システムにおいて第2基地局3k,3k+1,3k+2として使用されるものである。
第9図において、アンテナ221は、電波を感受または放出する装置であり、アンテナ共用部222は、アンテナ221を受信用アンテナおよび送信用アンテナとして使用するための回路である。
また、受信部223は、感受されたRF信号から、端末局1の無線機12から伝送されてきた信号を抽出する回路である。
また、送信部224は、端末局1の無線機12へ伝送するデータをRF信号に変換し、出力する回路である。
また、信号処理部225は、各種処理を行い、受信部223により受信された信号をデータ通信におけるデータに変換したり、送信部224により送信される信号へ、データ通信におけるデータを変換したりする回路である。
また、ネットワーク通信部226は、通信回線L2に接続され、通信回線L2を介してデータ通信を行う回路である。
また、制御部227は、この基地局に接続される他の基地局(例えば第1図の第1基地局2k)からの制御情報に応じて各部を制御する例えばCPUを含む回路である。
次に、上記装置の動作について説明する。
この実施の形態5に係る基地局は、従来の端末局1Cとは無線通信を行わず、端末局1との間で無線通信を行う。
端末局1がデータ通信を行う場合、端末局1から、この基地局に接続される他の基地局(例えば第1図の第1基地局2k)の制御チャネルを介して、この基地局の通信チャネルを確立させる要求が送信される。そして、その要求は、他の基地局(第1基地局)から制御部227へチャネルPRchを介して供給される。
制御部227は、その要求を受け取ると、信号処理部225を制御して、その端末局1のための通信チャネルを確立させる。そして、制御部227は、その通信チャネルを確立すると、通信チャネルを確立した旨の通知を他の基地局(第1基地局)へチャネルPRchを介して供給する。
その端末局1は、他の基地局(第1基地局)の制御チャネルを介してその通信を受け取った後、その通信チャネルを介してデータ通信を行う。
データ通信において受信部223および送信部224により送受されるデータは、ネットワーク通信部226により通信回線L2との間で送受される。
以上のように、上記実施の形態5によれば、受信部223が、端末局1との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う他の基地局(第1基地局)からの制御情報を受信し、受信部223および送信部224が、他の基地局(第1基地局)からの制御情報に基づいて通信チャネルを確立し、その端末局1との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う通信部として機能する。これにより、この基地局を実施の形態1に係る無線通信システムの第2基地局3k,3k+1,3k+2に使用することで、実施の形態1で示した効果が得られる。また、第1基地局2k,2k+1,2k+2の無線通信のタイミングを利用することで、端末局1との無線通信の同期のための回路の規模を小さくすることができる。
実施の形態6.
本発明の実施の形態6に係る無線通信システムは、データ通信時において、第2基地局3k,3k+1,3k+2の通信チャネルを端末局1への下り回線専用とし、第1基地局2k,2k+1,2k+2の通信チャネルを端末局1からの上り回線専用としたものである。
第10図は、実施の形態6における端末局1の、第2基地局2k,2k+1,2k+2との間で通信する無線機12の構成を示すブロック図である。第10図に示すように、実施の形態6における端末局1の無線機12は、実施の形態1における端末局1の無線機12のアンテナ共用部72、送信部74および送信信号処理回路112を削除したものである。なお、実施の形態6における端末局1のその他の構成要素については実施の形態1のものと同様であるので、その説明を省略する。
第11図は、実施の形態6における第2基地局3k,3k+1,3k+2の構成を示すブロック図である。第11図において、アンテナ241は、電波を放射する送信用アンテナであり、電力増幅部242は、RF信号を電力増幅し、アンテナ241へ印加する回路である。
また、送信部243は、端末局1の無線機12へ伝送するデータをRF信号に変換し、出力する回路である。
また、信号処理部244は、各種処理を行い、データ通信におけるデータを、送信部243により送信される信号へ変換したりする回路である。
また、ネットワーク通信部245は、通信回線L2に接続され、通信回線L2を介してデータ通信を行う回路である。
また、制御部246は、この第2基地局3k,3k+1,3k+2に接続される第1基地局2k,2k+1,2k+2からの制御情報に応じて各部を制御する例えばCPUを含む回路である。この場合、第1基地局2k,2k+1,2k+2の制御部207との間で制御情報が例えば有線回線であるチャネルPRchを介して直接授受される。なお、無線回線であるチャネルPRchを介してその制御情報を授受する場合には、第9図に示すように受信部223などが必要になる。
なお、実施の形態6に係る無線通信システムにおけるその他の構成要素については実施の形態1のものと同様であるので、その説明を省略する。
次に、上記システムの動作について説明する。第12図は、実施の形態6に係る無線通信システムの呼制御の一例を示すシーケンス図である。なお、第12図では、端末局1がセルA(k)に所在する場合について説明している。
第12図に示すように、端末局1は、各種処理を行っている際にパケット受信要求が発生すると(ステップS1)、まず、無線機11により、制御チャネルを介して、第1基地局2kに対して、第1基地局2kによる通信チャネルCM2chの割当要求を送信する(ステップS2)。
第1基地局2kは、自己の通信チャネルCM2chについての割当要求を受信すると、通信チャネルCM2chをその端末局1に割当て、その旨の通知を、制御チャネルを介して端末局1へ送信する(ステップS3)。
端末局1は、無線機11により、その通知を受け取ると、その通信チャネルCM2chを介して、上り回線のデータ通信を行う。
次に、端末局1は、制御チャネルを介して、第1基地局2kに対して、第2基地局3kによる通信チャネルCM3chの割当要求を送信する(ステップS4)。
第1基地局2kは、第2基地局3kの通信チャネルCM3chについての割当要求を受信すると、通信チャネルの割当要求を示す制御情報を第2基地局3kに供給する(ステップS5)。
第2基地局3kは、通信チャネルの割当要求を示す制御情報を受け取ると、使用されていない通信チャネルCM3chをその端末局1に割当て、その旨の通知を第1基地局2kに供給する(ステップS6)。
第1基地局2kは、通信チャネルCM3chを割り当てた旨の通知を第2基地局3kから受け取ると、その通知を、制御チャネルを介して端末局1へ送信する(ステップS7)。
その通知の送出後、第2基地局3kは、通信チャネルCM3chを介して端末局1とのデータ通信を開始する(ステップS8)。このようにして、第2基地局3kから端末局1への下り回線のデータ通信が実行される。
なお、第2基地局3kから端末局1へのデータ通信は、第1基地局2kと端末局1との間の既存のデータ通信に同期して実行される。
例えば、第1基地局2kがPHS基地局である場合、1フレームが5ミリ秒で伝送される。したがって、その場合、第2基地局3kも、1フレームを5ミリ秒で送信する。
なお、PHSの場合、1フレームは、8つのスロットに分割され、4つのスロットが上り回線に使用され、残りの4つのスロットが下り回線に使用される。また、各4つのスロットのうちの1つのスロットが、セル内のすべての端末局1により制御チャネルに使用される。そして、残りのスロットが通信チャネルに使用される。
一方、第2基地局3kから端末局1へのデータ通信におけるフレーム構成は、上記のような第1基地局2kと端末局1とのデータ通信とは異なるものとすることができる。第13図は、第1基地局2kおよび第2基地局3kによる無線通信のフレーム構成の一例を示す図である。例えば第13図に示すように、第2基地局3kの無線通信における1フレームを16のスロットSL01〜SL16に分割してもよく、1または複数のスロットを1つの通信チャネルに割り当てるようにしてもよい。この際、PHS基地局である第1基地局2kの無線通信における1フレームにおける8つのスロットのうちの2つのスロットに割り当てられた制御チャネルCCH(R),CCH(T)を介して、同期制御情報が、第1基地局2kと第2基地局3kとの間で送受され、両者の無線通信の同期が確保される。
また、例えば、第2基地局3kによる通信チャネルは、通信開始時に、ベースバンドクロックの再生、および第2基地局3kと端末局1との間の基準クロック周波数の誤差検出を目的とする同期バーストチャネルSBCHとされ、その後、ユーザデータの転送に使用されるユーザパケットチャネルUPCHとされる。
なお、第2基地局3kにより通信チャネルに使用される周波数帯域は、例えば全第1基地局2kにより使用される全帯域とは別に確保される。第14図は、1つの第2基地局3kにより通信チャネルに使用される周波数帯域と、全第1基地局2k,・・・により使用される全帯域の一例を示す図である。第14図に示すように、全第1基地局2k,・・・により使用される全帯域に隣接する帯域を通信チャネルとしてすべての第2基地局3k,・・・が共用するようにしてもよい。
ただし、通信方式の種類などにより、同一セルの第1基地局2kと第2基地局3kが同一の帯域を使用しても互いに影響を受けない場合には、両者が同一の帯域を使用するようにしてもよい。
このようにして、第2基地局3kにより通信チャネルCM3chを介したデータ通信が行われる。
その後、通信チャネルCM3chによるデータ通信が終了すると、第2基地局3kは、通信完了通知を第1基地局2kへ供給し(ステップS9)、第1基地局2kは、その通信完了通知を端末局1へ送信する(ステップS10)。
端末局1は、その通信完了通知を受け取った後、無線機11による上り回線のデータ通信も完了すると、制御チャネルを介して、第1基地局2kに対して、通信チャネルCM2chの開放要求を送信する(ステップS11)。
第1基地局2kは、その開放要求を受信すると、その端末局1のための通信チャネルCM2chを開放し、その旨の通知を端末局1へ送信する(ステップS12)。
以上のように、上記実施の形態6によれば、第2基地局3k,3k+1,3k+2が、通信チャネルを端末局1への下り回線専用として使用し、第1基地局2k,2k+1,2k+2が、端末局1からの上り回線専用の通信チャネルを確立し、その通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う。これにより、上り回線と下り回線とが分離され、データを効率良く伝送することができるとともに、この通信チャネルに対して端末局1の無線機12には送信部74が、第2基地局3k,3k+1,3k+2には受信部223が不要となり、これらの装置のコストを低くすることができる。
実施の形態7.
本発明の実施の形態7に係る無線通信システムは、第2基地局3k,3k+1,3k+2の通信チャネルを端末局1からの上り回線専用とし、第1基地局2k,2k+1,2k+2の通信チャネルを端末局1からの下り回線専用としたものである。
これにより、実施の形態6の場合とは逆に、端末局1から送信されるデータが多い場合には、効率良く通信容量を拡大することができる。
実施の形態8.
第15図は、他の端末局1の構成例を示すブロック図である。第15図において、インタフェース回路301は、パーソナルコンピュータに接続可能なインタフェース規格でデータの授受を行う回路である。例えば、インタフェース規格としては、PCMCIA(Personal Computer Memory Card Interface)やUSB(Universal Serial Bus)などがある。PCMCIAを使用して、当該端末局1をPCカードとして構成するようにしてもよい。
なお、第15図におけるその他の構成要素については実施の形態1のものと同様であるので、その説明を省略する。
次に、上記装置の動作について説明する。
本実施の形態8の場合、この端末局1が接続されるパーソナルコンピュータに対してユーザの操作が行われる。そして、その操作やパーソナルコンピュータによる処理に応じて、制御信号やデータが、パーソナルコンピュータとインターフェース回路301との間で送受される。
なお、その他の動作については実施の形態1における端末局1と同様であるので、その説明を省略する。
なお、上記各実施の形態では、第1基地局2k,2k+1,2k+2は、従来の端末局1Cとの間で通信チャネルによる送受信を行うことができるが、端末局1と制御チャネルによる送受信のみを行うことができるようにしてもよい。
また、上記各実施の形態では、無線通信システムのデータリンク層および物理層について述べているが、ネットワーク層以上の層の機能を第2基地局3k,3k+1,3k+2に備えることも勿論可能である。
さらに、第2基地局3k,3k+1,3k+2の通信チャネルが、ユーザの選択により、上り回線専用、下り回線専用および双方向回線のいずれかとして使用されるようにしてもよい。その場合、ユーザによる無線通信の利用形態に応じた最適な無線通信サービスをユーザに提供することができる。
さらに、第1基地局2kと第2基地局3kを一体として、1つの基地局としてもよい。その場合、アンテナ201,221などの構成要素に共用可能なものがあれば、共用するようにしてもよい。
なお、上記各実施の形態において、端末局1は、家庭やオフィスで使用される固定された端末装置でもよい。すなわち、FWAにも本発明を適用することができる。
また、第2基地局3k〜3k+2による制御チャネルを設け、端末局1の制御のうち少なくとも課金、セキュリティ等のネットワークに関する制御のみを第1基地局2k〜2k+2の制御チャネルによって行い、その他のチャネル割当て、発着呼などの制御を第2基地局3k〜3k+2の制御チャネルによって行うようにしてもよい。
産業上の利用可能性
本発明によれば、既存の無線通信システムの設備を活用しつつ安価で通信容量を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施の形態1に係る無線通信システムを示すブロック図である。
第2図は、実施の形態1におけるセルの構成の一例を示す図である。
第3図は、第1図の端末局の構成例を示すブロック図である。
第4図は、第1図の端末局のより詳細な構成例を示すブロック図である。
第5図は、実施の形態1における第1および第2基地局と端末局との間のチャネルを示すブロック図である。
第6図は、本発明の実施の形態2に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。
第7図は、実施の形態3における基地局と端末局の関係を示すブロック図である。
第8図は、本発明の実施の形態4に係る基地局の構成を示すブロック図である。
第9図は、本発明の実施の形態5に係る基地局の構成を示すブロック図である
第10図は、実施の形態6における端末局の、第2基地局との間で通信する無線機の構成を示すブロック図である。
第11図は、実施の形態6における第2基地局の構成を示すブロック図である。
第12図は、実施の形態6に係る無線通信システムの呼制御の一例を示すシーケンス図である。
第13図は、第1基地局および第2基地局による無線通信のフレーム構成の一例を示す図である。
第14図は、第2基地局により通信チャネルに使用される周波数帯域と、全第1基地局により使用される全帯域の一例を示す図である。
第15図は、他の端末局の構成例を示すブロック図である。
Claims (25)
- 第1の無線通信回線を介して端末局に接続され、その端末局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う第1基地局と、
第2の無線通信回線を介して上記端末局に接続され、上記制御情報に基づいて上記端末局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う第2基地局と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 前記第1基地局は、前記制御チャネルを介して前記第2基地局へ無線通信の同期制御情報を送信し、
前記第2基地局は、前記第1基地局の制御チャネルを介して上記同期制御情報を受信し、受信した同期制御情報に基づいて、前記第1基地局の無線通信に同期して前記端末局との間で無線通信を行うこと、
を特徴とする請求の範囲第1項記載の無線通信システム。 - 前記第1基地局が接続される基幹ネットワークに接続され、前記第1基地局から前記制御情報を受信し、その制御情報に基づいて、前記第1基地局および前記第2基地局の両方を利用する前記端末局を管理するサービス制御局を備えることを特徴とする請求の範囲第1項記載の無線通信システム。
- 前記第1基地局が接続される基幹ネットワークに接続され、前記第1基地局および前記第2基地局の両方を利用する前記端末局を管理するサービス制御局を備え、
前記第2基地局は、自己の前記通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を前記第1基地局に供給し、
前記第1基地局は、前記第2基地局からの上記課金に関する情報を上記サービス制御局へ転送し、
上記サービス制御局は、上記課金に関する情報に基づいて、前記端末局の課金管理をすること、
を特徴とする請求の範囲第1項記載の無線通信システム。 - 前記第1基地局は、前記端末局からの前記制御情報に基づいて前記第2基地局を制御し、前記通信チャネルを確立させることを特徴とする請求の範囲第1項記載の無線通信システム。
- 前記第2基地局は、前記第1基地局が接続される基幹ネットワークより高速な通信ネットワークに接続されることを特徴とする請求の範囲第1項記載の無線通信システム。
- 前記第2基地局は、前記通信チャネルを前記端末局への下り回線専用として使用し、
前記第1基地局は、前記端末局からの上り回線専用の通信チャネルを確立し、その通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行うこと、
を特徴とする請求の範囲第6項記載の無線通信システム。 - 前記第2基地局の通信チャネルは、ユーザの選択により、上り回線専用、下り回線専用および双方向回線のいずれかとして使用されることを特徴とする請求の範囲第1項記載の無線通信システム。
- 前記第1基地局のセル領域内であって、かつ前記第2基地局のセル領域外に所在する前記端末局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行うエリア補完基地局を備えることを特徴とする請求の範囲第1項記載の無線通信システム。
- 前記端末局が前記エリア補完基地局を使用している場合、前記端末局の所在するセル領域を管轄する前記第1基地局が、前記端末局との間で前記制御チャネルを介して前記制御情報に関する無線通信を行うことを特徴とする請求の範囲第9項記載の無線通信システム。
- 前記第2基地局は、前記第1基地局が接続される基幹ネットワークに接続されることを特徴とする請求の範囲第1項記載の無線通信システム。
- 前記第1基地局と前記第2基地局とを接続するデータ通信用通信回線を備えることを特徴とする請求の範囲第1項記載の無線通信システム。
- 端末局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う通信部と、
上記端末局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う他の基地局に、上記制御情報を送信する送信部と、
を備えることを特徴とする基地局。 - 前記制御チャネルを介して前記他の基地局へ、前記他の基地局が同期して無線通信を行うための同期制御情報を送信することを特徴とする請求の範囲第13項記載の基地局。
- 前記端末局を管理するサービス制御局へ、その端末局による前記他の基地局の通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を送信するネットワーク通信部を備えることを特徴とする請求の範囲第13項記載の基地局。
- 前記通信部は、前記端末局からの上り回線専用の通信チャネルを介してデータを受信し、
前記送信部は、前記他の基地局に、前記通信チャネルを前記端末局への下り回線専用として確立させるための制御情報を送信すること、
を特徴とする請求の範囲第13項記載の基地局。 - 書き換え可能なメモリに記憶された制御プログラムに従って動作することを特徴とする請求の範囲第13項記載の基地局。
- 端末局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う他の基地局からの制御情報を受信する受信部と、
上記他の基地局からの制御情報に基づいて通信チャネルを確立し、上記端末局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う通信部と、
を備えることを特徴とする基地局。 - 前記受信部は、前記他の基地局の制御チャネルを介して、前記他の基地局と同期して無線通信を行うための同期制御情報を受信し、
前記通信部は、前記受信部により受信された同期制御情報に基づいて、前記他の基地局の無線通信に同期して無線通信を行うこと、
を特徴とする請求の範囲第18項記載の基地局。 - 前記他の基地局が接続される基幹ネットワークより高速な通信ネットワークに接続されたことを特徴とする請求の範囲第18項記載の基地局。
- 前記通信チャネルを前記端末局への下り回線専用として確立することを特徴とする請求の範囲第20項記載の基地局。
- 前記通信チャネルの使用に対する課金に関する情報を、前記他の基地局が接続される基幹ネットワークに接続され前記端末局を管理するサービス制御局へ、前記他の基地局を介して送信する送信部を備えることを特徴とする請求の範囲第18項記載の基地局。
- 第1の無線通信回線を介して第1基地局に接続され、その第1基地局との間で制御チャネルを介して制御情報に関する無線通信を行う第1の無線機と、
第2の無線通信回線を介して第2基地局に接続され、上記制御情報に基づいてその第2基地局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行う第2の無線機と、
を備えることを特徴とする端末局。 - 前記第1の無線機は、前記第1基地局への上り回線専用の通信チャネルを介してデータを送信し、
前記第2の無線機は、前記第2基地局からの下り回線専用として前記通信チャネルを使用してデータを受信すること、
を特徴とする請求の範囲第23項記載の端末局。 - 第1の無線通信回線を介して端末局を第1基地局に接続するステップと、
制御チャネルを介して上記端末局と上記第1基地局との間で制御情報に関する無線通信を行うステップと、
第2の無線通信回線を介して上記端末局を第2基地局に接続するステップと、
その制御情報に基づいて、上記端末局と上記第2基地局との間で通信チャネルを介してデータに関する無線通信を行うステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法。
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A02 | Decision of refusal |
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