JPWO2003019971A1 - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

１または複数の端末局（１Ｃ）との間で無線通信可能な１または複数の第１基地局（２）が、基幹ネットワークである第１の通信回線に接続される。また、１または複数の第２基地局（３）が、ローカルエリアネットワークである第２の通信回線に接続され、第１基地局（２）との間で制御情報に関する無線通信を行い、端末局（１）との間でデータに関する無線通信を行う。そして、第１の通信回線に接続されたサービス制御局（４）が、第２基地局（３）にアクセスした端末局（１）を第１基地局（２）を介して管理する。

Description

技術分野
本発明は、端末局と基地局との間の無線通信を行い、無線通信サービスを提供する無線通信システムおよび無線通信方法、並びに、それらに使用する基地局に関するものである。
背景技術
従来、端末局と基地局との間の無線通信を行い、無線通信サービスを提供する無線通信システムとしては、移動体電話機を端末局としたセルラー方式の移動体通信システムなどがある。移動体通信システムとしては、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式などがある。
このような移動体通信システムは、無線アクセス技術、有線ネットワーク技術、および回線使用に対する課金や端末局の管理などのサービス制御技術に基づいてサービスを提供する。
一例として、移動体通信システムの１つであるＰＨＳについて説明する。なお、ＰＨＳは、日本で実施されているＴＤＭＡ−ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ−Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の既存の移動体通信システムである。第７図は、ＰＨＳの構成を示すブロック図である。第８図は、ＰＨＳで使用されるフレームフォーマットを示す図である。第９図は、ＰＨＳの制御チャネルを示すタイミングチャートである。
第７図において、端末局１Ｃは、例えばＰＨＳ電話機といった端末装置である。また、基地局１０２は、自己のセル内の１または複数の端末局１Ｃと無線通信を行うとともに、基幹ネットワークであるＩＳＤＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）網Ｌ１に接続された装置である。なお、第７図では、基地局１０２は１台のみ記載しているが、実際には、複数の基地局１０２が設けられ、ＩＳＤＮ網Ｌ１を介して互いに接続される。
また、サービス制御局１０４は、基地局１０２が接続されているＩＳＤＮ網Ｌ１に接続され、端末局１Ｃの位置登録、基地局１０２での回線の使用量に基づく課金などの処理を行う装置である。
ＰＨＳでは、その無線リンク部分において、１フレームが５ミリ秒で伝送され、第８図に示すように、１フレームは、８つのスロットＳＬ１〜ＳＬ８に分割され、４つのスロットＳＬ１〜ＳＬ４が上り回線に使用され、残りの４つのスロットＳＬ５〜ＳＬ８が下り回線に使用される。各４つのスロットのうちの１つのスロットＳＬ２，ＳＬ６が、セル内のすべての端末局１Ｃにより制御チャネルＣＣＨに使用される。そして、残りのスロットＳＬ１，ＳＬ３，ＳＬ４，ＳＬ５，ＳＬ７，ＳＬ８のうちの各組のスロット（ＳＬ１，ＳＬ５），（ＳＬ３，ＳＬ７），（ＳＬ４，ＳＬ８）が、１台の端末局１Ｃの通信チャネルＴＣＨ１，ＴＣＨ２，ＴＣＨ３にそれぞれ使用される。
また、制御チャネルＣＣＨには、第９図に示すように、報知チャネルＢＣＣＨ、個別セルチャネルＳＣＣＨ、一斉呼び出しチャネルＰＣＨなどがあり、これらが所定のスロットＳＬ２，ＳＬ６に所定の順番で繰り返し割り当てられる。
通信チャネルは、端末局１Ｃへの着信や端末局１Ｃからの発信が発生した際に、その時点で空いているスロットに割り当てられる。なお、着信の際の着信情報は、一斉呼び出しチャネルＰＣＨを介して基地局１０２から端末局１Ｃへ送信される。そして、個別セルチャネルＳＣＣＨを介して、チャネル確立要求が端末局１Ｃから基地局１０２へ送信され、チャネル割り当てが基地局１０２から端末局１Ｃへ送信された後、両者で無線通信が確立される。
なお、ここでは、既存の無線通信システムの一例としてＰＨＳについて説明したが、他の無線通信システムでも、基地局１０２と端末局１Ｃとの間で無線通信が行われる。
一般に、既存の無線通信システムでは、端末局１Ｃと基地局１０２との無線通信における回線容量は、その規格により決められている。例えば、ＰＤＣにおけるデータ通信の回線容量は９．６ｋｂｐｓであり、ＰＩＡＦＳ（ＰＨＳ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ａｃｃｅｓｓ Ｆｏｒｕｍ Ｓｔａｎｄａｒｄ）規格によるデータ通信の回線容量は、３２ｋｂｐｓまたは６４ｋｂｐｓである。
その一方で、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ためには、既存の無線通信システムとは独立して新規の無線通信システムを構築したり、既存の無線通信システムに使用される基地局１０２および端末局１Ｃの両者の大幅な仕様変更が必要であり、それに伴う装置の新設、交換などに多くのコストを要する。
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、基幹ネットワークである第１の通信回線に接続され、１または複数の端末局との間で無線通信可能な第１基地局と、ローカルエリアネットワークである第２の通信回線に接続され、第１基地局との間で制御情報に関する無線通信を行い、その端末局との間でデータに関する無線通信を行う第２基地局と、第１の通信回線に接続され、第１基地局にアクセスした端末局を管理するとともに、第２基地局にアクセスした端末局を第１基地局を介して管理するサービス制御局とを備える。
これにより、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。
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２基地局が各端末局との無線通信での回線使用量をそれぞれ第１基地局に送信し、第１基地局が第２基地局からの各端末局の回線使用量をそれぞれサービス制御局に送信し、サービス制御局が各端末局の回線使用量に基づいて各端末局の課金管理を行うようにしたものである。
これにより、端末局による第１基地局の利用に対する課金管理をするサービス制御局により、端末局による第２基地局の利用に対する課金管理も行うことができ、新たに別のサービス制御局を設ける必要がなく、高速な無線通信サービスを提供する無線通信システムを安価で実現することができる。
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ＴＤＭＡ方式の無線通信を実行し、第２基地局が、第１基地局の制御チャネルに基づいて第１基地局による無線通信のフレームに同期するフレームパルス信号を生成し、そのフレームパルス信号に同期して端末局との無線通信を実行するようにしたものである。
これにより、第２基地局と端末局との間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。すなわち、第１基地局と端末局との間の無線通信の同期と独立して第２基地局と端末局との間の無線通信の同期のための回路を第２基地局および端末局に別途設ける場合に比べ、回路規模が小さくなる。
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、１つの端末局に対して１つの周波数帯域を割り当て、フレーム内の通信チャネル用の全スロットをその端末局に割り当てて、その端末局との間で第１基地局に同期したＴＤＭＡ方式の無線通信を実行するようにしたものである。
これにより、ＰＨＳ基地局などのように第１基地局がＴＤＭＡ方式の無線通信を実行する場合に、第２基地局により簡単にＴＤＭＡ方式で回線容量を増加させることができる。
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基地局として、既存のセルラー式移動体通信システムの基地局を使用するものである。
これにより、第２基地局およびそれらを接続するローカルエリアネットワークを既存のセルラー式移動体通信システムに追加することで、この無線通信システムを安価で実現できる。
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、端末局に対する自己の識別子として基地局識別子を有し、第１基地局に対する自己の識別子として、第１基地局に収容可能な端末局の端末局識別子を有するようにしたものである。
これにより、既存のセルラー式移動体通信システムの第１基地局の機能に変更をほとんど加えることなく、より安価でこの無線通信システムを実現できる。
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、自己にアクセスした端末局の制御情報を、第１基地局が端末局との間で制御情報を送受するための制御チャネルを介して、第１基地局との間で送受するようにしたものである。
これにより、第１基地局と第２基地局との間にチャネルを別途開設する必要がなく、また、第１基地局の機能に変更をほとんど加えることなく、より安価でこの無線通信システムを実現できる。
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、端末局が第２基地局および第１基地局を介してサービス制御局に位置登録されるようにしたものである。
これにより、第１基地局に直接アクセスできない場合でも、第２基地局にアクセスできれば、端末局がこの無線通信システムを利用可能になり、より確実に高速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、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基地局が接続されるローカルエリアネットワークをイーサネット（商標）網としたものである。
これにより、イーサネット用のネットワークインタフェースは安価で入手可能であるので、この無線通信システムを安価で実現することができる。
本発明の基地局は、別の無線通信システムの基地局および１または複数の端末局と無線通信を行う無線通信部と、ローカルエリアネットワークに接続されたネットワークインタフェース部と、無線通信部を制御して、無線通信部と無線通信を行う端末局の制御情報を、別の無線通信システムの基地局を介して別の無線通信システムのサービス制御局へ送信させる制御部とを備える。
これにより、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、制御部が、各端末局との無線通信での回線使用量をそれぞれ別の無線通信システムの基地局に送信し、サービス制御局に各端末局の回線使用量に基づいて各端末局の課金管理を行わせるようにしたものである。
これにより、別の無線通信システムの基地局の利用に対する課金管理をするサービス制御局により、端末局によるこの基地局の利用に対する課金管理も行わせることができ、新たに別のサービス制御局を設ける必要がなく、この基地局の属する無線通信システムを安価で実現することができる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、別の無線通信システムが提供するＴＤＭＡ方式の無線通信の制御チャネルに基づいて別の無線通信システムの無線通信におけるフレームに同期するフレームパルス信号を生成するフレームパルス生成部を備え、無線通信部がフレームパルス生成部により生成されたフレームパルス信号に同期して端末局との無線通信を実行するようにしたものである。
これにより、この基地局と端末局との間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。すなわち、別の無線通信システムから独立してこの基地局と端末局との間の無線通信の同期のための回路をこの基地局および端末局に別途設ける場合に比べ、回路規模が小さくなる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、無線通信部が、１つの端末局に対して１つの周波数帯域を割り当て、フレーム内の通信チャネル用の全スロットをその端末局に割り当てて、その端末局との間で、別の無線通信システムに同期したＴＤＭＡ方式の無線通信を実行するようにしたものである。
これにより、ＰＨＳ基地局などのように別の無線通信システムの基地局がＴＤＭＡ方式の無線通信を実行する場合に、この基地局によりＴＤＭＡ方式で簡単に回線容量を増加させることができる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、無線通信部が、端末局に対する自己の識別子として基地局識別子を有し、別の無線通信システムの基地局に対する識別子として、既存のセルラー式移動体通信システムである別の無線通信システムの端末局識別子を有するものである。
これにより、既存のセルラー式移動体通信システムの基地局の機能に変更をほとんど加えることなく、この基地局の属する無線通信システムをより安価で実現できる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、無線通信部が、アクセスしてきた端末局の制御情報を、別の無線通信システムの制御チャネルを介して、既存のセルラー式移動体通信システムである別の無線通信システムの基地局との間で送受するようにしたものである。
これにより、この基地局と既存のセルラー式移動体通信システムの基地局との間にチャネルを別途開設する必要がなく、また、既存のセルラー式移動体通信システムの基地局の機能に変更をほとんど加えることなく、この基地局の属する無線通信システムをより安価で実現できる。
さらに、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、制御部が、無線通信部を制御し、アクセスしてきた端末局の制御情報を別の無線通信システムの基地局へ送信してサービス制御局に位置登録させるようにしたものである。
これにより、別の無線通信システムの基地局に直接アクセスできない場合でも、この基地局にアクセスできれば、高速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、本発明の基地局は、上記各発明の基地局に加え、ローカルエリアネットワークとしてイーサネット網を使用可能としたものである。
イーサネット用のネットワークインタフェースは安価で入手可能であるので、これにより、安価でこの基地局を実現することができる。
本発明の無線通信方法は、基幹ネットワークに接続された第１基地局を介してその基幹ネットワークに接続されたサービス制御局に端末局の位置登録をするステップと、ローカルエリアネットワークに接続された第２基地局と端末局との間で無線通信を行うステップと、第２基地局と端末局との間の無線通信での回線使用量を、第２基地局からサービス制御局へ第１基地局を介して送信するステップとを備える。
これにより、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。
さらに、本発明の無線通信方法は、上記発明の無線通信方法に加え、第１基地局および第２基地局を介してサービス制御局に端末局の位置登録をするようにしたものである。
これにより、第１基地局に直接アクセスできない場合でも、第２基地局にアクセスできれば、端末局がこの無線通信システムを利用可能になり、より確実に高速な無線通信サービスをユーザに提供することができる。
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。
第１図は、本発明の実施の形態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１図において、端末局１は、第２基地局３と無線通信を行う移動体電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、コンピュータなどといった装置である。なお、端末局１が第１基地局２の制御チャネルを介して制御情報を送受することができるようにしてもよい。その場合には、第１基地局２に直接アクセスして位置登録が可能となる。
また、第１基地局２は、ＰＨＳなどの既存無線通信システム１１の基地局である。なお、既存無線通信システム１１がＰＨＳである場合、第１基地局２は、ＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式で無線通信を行う。
また、第２基地局３は、インターネットＩＮに接続された新設無線通信システム１２の基地局であって、端末局１に高速な無線データ通信サービスを提供する基地局である。
なお、第１図では、第１基地局２および第２基地局３はそれぞれ１台のみ記載しているが、実際には、複数の第１基地局２および複数の第２基地局３が設けられ、複数の第１基地局２はＩＳＤＮ網Ｌ１を介して互いに接続され、複数の第２基地局３はイーサネット網Ｌ２を介して互いに接続される。また、第２基地局３は、対応する第１基地局２のセル内に設置される。その際、第２基地局３を第１基地局２と同一の場所に設置するようにしても勿論よい。ただし、第１基地局２と第２基地局３を常に一対一に対応させる必要はない。
さらに、この第２基地局３は、端末局１に対する自己の識別子として基地局識別子ＣＳ−ＩＤを有するとともに、第１基地局２に対する自己の識別子として、第１基地局２に収容可能な端末局１Ｃ，１としての端末局識別子ＰＳ−ＩＤを有する。
また、サービス制御局４は、既存無線通信システム１１のサービス制御局であって、端末局１Ｃおよび端末局１について位置登録や課金を管理する装置である。
また、ゲートウェイ６は、新設無線通信システム１２をインターネットＩＮに接続する装置である。
すなわち、新設無線通信システム１２とは別の無線通信システムである既存無線通信システム１１を利用することで本実施の形態に係る無線通信システムが実現される。
第２図は、本実施の形態に係る無線通信システムにおける第２基地局３の構成を示すブロック図である。第２図において、アンテナ２１は、電波を感受または放射する装置であり、ＲＦ回路２２は、アンテナ２１により感受されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信するとともに、ＲＦ信号を増幅してアンテナ２１に印加して放射させる回路である。
また、復調部２３は、ＲＦ回路２２で受信されたＲＦ信号を復調する回路である。また、変調部２４は、送信する信号をＲＦ信号へ変調する回路である。
また、チャネルコーデック部２５は、例えばＴＤＭＡといった所定のアクセス方式に従って、１または複数の端末局１から受信され復調されたデータを復号するとともに、後に変調され端末局１へ送信されるデータを符号化する回路である。
なお、これらのアンテナ２１、ＲＦ回路２２、復調部２３、変調部２４、チャネルコーデック部２５などにより、既存無線通信システム１１の第１基地局２および１または複数の端末局１と無線通信を行う無線通信部３１が構成される。
ネットワークインタフェース部２６は、イーサネット網Ｌ２に接続され、無線通信部３１により受信されたデータをイーサネット網Ｌ２へ送信したり、イーサネット網Ｌ２から受信したデータを無線通信部３１へ供給し端末局１へ送信させたりする回路である。
制御部２７は、無線通信部３１を制御する回路である。
フレームパルス生成部３２は、同期パルス生成部２８、ＤＬＬ部２９などにより構成され、既存無線通信システム１１が提供するＴＤＭＡ方式の無線通信の制御チャネルに基づいて、既存無線通信システム１１の無線通信におけるフレームに同期するフレームパルス信号を生成する回路群である。第３図は、第２図に示す第２基地局３のフレームパルス生成部３２により生成されるフレームパルス信号の一例を示すタイミングチャートである。
同期パルス生成部２８は、第３図に示すように、復調部２３により復調された信号から論理制御チャネルＬＣＣＨの開始（または終了）を検出したときにＬＣＣＨ同期パルス信号を出力する回路である。なお、第１基地局２がＰＨＳ基地局である場合、ＰＨＳのフレーム周期は５ミリ秒であるので、５ミリ秒の所定の整数倍の間隔で、論理制御チャネルＬＣＣＨの開始（または終了）が検出される。
ＤＬＬ部２９は、第３図に示すように、フレーム周期と同一の周期を有するパルス信号である基準パルス信号を、遅延ロックループに基づき、同期パルス生成部２８によるＬＣＣＨ同期パルス信号に同期させ、フレームパルス信号として出力する回路である。なお、基準パルス信号は、例えば、図示せぬ発振器により生成された所定クロック周波数のパルス信号におけるパルスを図示せぬカウンタにより所定の割合だけ間引いて生成される。また、第１基地局２がＰＨＳ基地局である場合、この基準パルス信号の周期は５ミリ秒とされる。
第４図は、本実施の形態に係る無線通信システムにおける端末局１の構成を示すブロック図である。第４図において、アンテナ４１は、電波を感受または放射する装置であり、ＲＦ回路４２は、アンテナ４１により感受されたＲＦ信号を受信するとともに、ＲＦ信号を増幅してアンテナ４１に印加して放射させる回路である。
また、復調部４３は、ＲＦ回路４２で受信されたＲＦ信号を復調する回路である。また、変調部４４は、送信する信号をＲＦ信号へ変調する回路である。
また、コーデック部４５は、例えばＴＤＭＡといった所定のアクセス方式に従って、第２基地局３から受信され復調されたデータを復号するとともに、後に変調され第２基地局３へ送信されるデータを符号化する回路である。
また、コンピュータ４６は、各種情報処理を行い、コーデック部４５を制御したり、コーデック部４５との間でデータの授受を行う装置である。なお、端末局１が移動体電話機である場合には、内蔵のマイクロコンピュータがコンピュータ４６とされる。また、端末局１がＰＤＡやハンドヘルドコンピュータである場合には、その装置自体がコンピュータ４６となり、第４図におけるその他の構成要素がそれらの装置に内蔵されたり、その他の構成要素が内蔵されるＰＣカードなどが所定のインタフェースを介してその装置に接続される。
なお、端末局１が従来の端末局１Ｃと同様にして第１基地局２を利用して音声通信などを行う場合には、従来の端末局１Ｃと同様の回路を第４図に示す回路に追加すればよい。
次に、上記無線通信システムにおける無線通信方法について説明する。
第５図は、本実施の形態に係る無線通信システムでの無線通信のシーケンスの一例を示す図である。第６図は、本実施の形態に係る無線通信システムでのスロットに対するチャネルの割り当ての一例を示す図である。
まず、端末局１は、セル間を移動した場合あるいは起動した場合、位置登録を実行する。この際、端末局１は、既存無線通信システム１１の第１基地局２の制御チャネルＣＣＨ１を利用可能な場合には、その制御チャネルＣＣＨ１を介して第１基地局２との間で制御情報を送受して、既存無線通信システム１１のサービス制御局４に位置登録させる（ステップＳ１ａ）。
一方、既存無線通信システム１１の第１基地局２の制御チャネルＣＣＨ１が使用可能ではない場合には、端末局１は、第２基地局３との間で制御チャネルＣＣＨ２を介して制御情報を送受し（ステップＳ１ｂ１）、第２基地局３が、第１基地局２の制御チャネルＣＣＨ１を介してその制御情報を第１基地局２との間で送受して、既存無線通信システム１１のサービス制御局４に位置登録させる（ステップＳ１ｂ２）。この場合、第１基地局２からの制御情報におけるエリア情報などは、第２基地局３により、第２基地局３に対応するものに書き換えられる。
例えば、第６図に示すように各スロットに各チャネルが割り当てられる場合には、下り方向では、まず、第１基地局２のスロットＳＬ２に割り当てられた制御チャネルＣＣＨ１を介して第１基地局２から第２基地局３へ制御情報が転送され、その制御情報が、同フレーム内の第２基地局３のスロットＳＬ３に割り当てられた制御チャネルＣＣＨ２を介して第２基地局３から端末局１へ転送される。また、この場合、上り方向では、まず、第２基地局３のスロットＳＬ７に割り当てられた制御チャネルＣＣＨ２を介して端末局１から第２基地局３へ制御情報が転送され、その制御情報が、次フレーム内の第１基地局２のスロットＳＬ６に割り当てられた制御チャネルＣＣＨ１を介して第２基地局３から第１基地局２へ転送される。
なお、制御チャネルＣＣＨ１と制御チャネルＣＣＨ２は、同一周波数に割り当てるようにしてもよいし、それぞれ異なる周波数に割り当てるようにしてもよい。制御チャネルＣＣＨ１と制御チャネルＣＣＨ２とを同一周波数に割り当てる場合には、第１基地局２と第２基地局３がそれぞれ異なる基地局識別子ＣＳ−ＩＤを有する。この場合、第２基地局３は、第１基地局２から受信した制御情報に含まれる基地局識別子ＣＳ−ＩＤの値を自己のものに置き換えた後に、その制御情報を端末局１へ送信する。また、この場合、第２基地局３は、端末局１から受信した制御情報に含まれる基地局識別子ＣＳ−ＩＤの値を自己のものから第１基地局２のものに置き換えた後に、その制御情報を第１基地局２へ送信する。また、この場合、制御チャネルＣＣＨ１と制御チャネルＣＣＨ２は、互いに異なるＬＣＣＨフレームで構成される。
なお、制御チャネルＣＣＨ１と制御チャネルＣＣＨ２とを異なる周波数に割り当てる場合には、このような基地局識別子ＣＳ−ＩＤの変換処理は特に必要ない。
次に、リンクチャネル確立フェーズでは、端末局１が、まず、制御チャネルＣＣＨ２を介して、ユーザデータ用の高速通信チャネルである高速パケットチャネルＵＰＣＨの割当要求を第２基地局３へ送信する（ステップＳ２）。第２基地局３は、高速パケットチャネルＵＰＣＨの割当要求を受信すると、キャリアセンスを行い、その時点で空いている周波数帯域を調べ、その端末局１に１つの周波数帯域を割り当てるとともに、制御チャネル用のスロットを除くフレーム内の通信チャネル用のすべてのスロットを割り当て、制御チャネルＣＣＨ２で、割り当てたスロットを端末局１へ通知する（ステップＳ３）。なお、この際、第２基地局３と端末局１との間でチャネルＵＰＣＨが開設されたことをサービス制御局４に通知する場合には、その情報を含む制御情報が、第２基地局３から第１基地局２へ制御チャネルＣＣＨ１を介して送信され、その後、第１基地局２からサービス制御局４へＩＳＤＮ網Ｌ１を介して送信される。
また、例えば、第６図に示すように各チャネルが各スロットに割り当てられる場合には、スロットＳＬ７に割り当てられた上り方向の制御チャネルＣＣＨ２を介してＵＰＣＨ割当要求が端末局１から第２基地局３へ送信される。そして、３つの下り方向の高速パケットチャネルＵＰＣＨ１，ＵＰＣＨ２，ＵＰＣＨ３がスロットＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ４に割り当てられ、３つの上り方向の高速パケットチャネルＵＰＣＨ１，ＵＰＣＨ２，ＵＰＣＨ３がスロットＳＬ５，ＳＬ６，ＳＬ８に割り当てられる。これら各組の高速パケットチャネルＵＰＣＨ１，ＵＰＣＨ２，ＵＰＣＨ３の割り当て後、スロットＳＬ３に割り当てられた下り方向の制御チャネルＣＣＨ２を介してＵＰＣＨ割当通知が第２基地局３から端末局１へ送信される。
この後、ＰＨＳと同様のＬＡＰＤＣ（Ｌｉｎｋ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ）でサービスチャネル確立フェーズの処理が行われる。
そして、高速通信フェーズにおいて、第２基地局３と端末局１との間で高速パケットチャネルＵＰＣＨを介してデータ通信が実行される（ステップＳ４）。このデータ通信でのデータは、第２基地局３によりイーサネット網Ｌ２との間で送受される。このとき、第２基地局３のチャネルコーデック部２５は、端末局１の端末局識別子ＰＳ−ＩＤごとに、転送したデータパケット数をカウントして、各端末局１の回線使用量を測定する。
なお、高速通信フェーズでは、第２基地局３のネットワークインタフェース部２６においてＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を終端し、第２基地局３と端末局１との間では他の所定のプロトコルを使用するようにしてもよい。
その後、このデータ通信が終了すると、第２基地局３は、制御チャネルＣＣＨ１を介して第１基地局２へランダムアクセスし、今回のデータ通信によるデータ転送量すなわち回線使用量を端末局１の識別子ＰＳ−ＩＤとともに、暗号化後第１基地局２に送信する（ステップＳ５）。第１基地局２は、その第２基地局３におけるデータ転送量を、端末局１の識別子とともにサービス制御局４へ送信する。サービス制御局４は、その識別子を有する端末局１に対してそのデータ転送量に基づく額を課金する処理を行う。
このようにして、上記無線通信システムにおいて、端末局１により、新設無線通信システム１２の高速な無線通信サービスが享受される。
次に、上記無線通信システムの第２基地局３の動作について説明する。
第２図に示す第２基地局３では、無線通信部３１により受信されたユーザデータが、ネットワークインタフェース部２６によりイーサネット網Ｌ２に送出され、イーサネット網Ｌ２からのユーザデータは、無線通信部３１に供給される。
一方、フレームパルス生成部３２の同期パルス生成部２８は、ＴＤＭＡ方式で動作する第１基地局２の制御チャネルについての復調後のビット列から、論理制御チャネルＬＣＣＨの開始または終了を検出し、その検出のタイミングで第３図に示すようにＬＣＣＨ同期パルス信号を生成し、ＤＬＬ部２９に供給する。なお、論理制御チャネルＬＣＣＨの開始または終了は、論理制御チャネルの開始スロットまたは終了スロット内の固有ビット列を検出することで検知される。ＤＬＬ部２９は、フレーム周期と同一周期の基準パルス信号をＬＣＣＨ同期パルス信号に同期させてフレームパルス信号とし、無線通信部３１のチャネルコーデック部２５に供給する。そして、チャネルコーデック部２５は、フレームパルス信号に同期したフレームを第１基地局２のスロット数と同数のスロットに分割して、第１基地局２のスロットに同期したスロットを使用して、ＴＤＭＡ方式でチャネルコーデックを行う。これにより、第６図に示すように、第１基地局２によるスロットと第２基地局３によるスロットが同期する。また、第２基地局３からの無線信号に同期して端末局１のコーデック部４５を動作させることで、第２基地局３と端末局１との間の無線通信の同期をとることができる。
チャネルコーデック部２５は、端末局１へのユーザデータを各チャネルの送信データに符号化し、符号化後の送信データを変調部２４に供給する。変調部２４は、チャネルコーデック部２５からの各チャネルの送信データを所定の変調方式で変調し、変調後のＲＦ信号をＲＦ回路２２に供給し、ＲＦ回路２２はそのＲＦ信号を増幅してアンテナ２１に印加し、電波として放射させる。
また、アンテナ２１で感受されたＲＦ信号がＲＦ回路２２で受信され、所定の復調方式で復調し、復調後の受信データをチャネルコーデック部２５に供給する。チャネルコーデック部２５は、端末局１からのユーザデータを、各チャネルの受信データから復号し、ネットワークインタフェース部２６へ供給する。
このように、第２基地局３では、イーサネット網Ｌ２からのデータがネットワークインタフェース部２６および無線通信部３１を介して端末局１へ無線で送信されるとともに、端末局１からのデータが無線通信部３１により受信され、ネットワークインタフェース部２６を介してイーサネット網Ｌ２へ送出される。
以上のように、上記実施の形態によれば、１または複数の端末局１Ｃ，１との間で無線通信可能な第１基地局２が基幹ネットワークであるＩＳＤＮ網Ｌ１に接続され、第２基地局３が、ローカルエリアネットワークであるイーサネット網Ｌ２に接続される。そして、第２基地局３が、第１基地局２との間で制御情報に関する無線通信を行い、その制御信号に基づいて端末局１との間でデータに関する無線通信を行う。また、ＩＳＤＮ網Ｌ１に接続されるサービス制御局４が、第１基地局２にアクセスした端末局１Ｃを管理するとともに、第２基地局３にアクセスした端末局１を第１基地局２を介して管理する。これにより、既存無線通信システム１１の設備を活用しつつ通信容量を安価で拡大することができる。
また、上記実施の形態によれば、第２基地局３が、各端末局１との無線通信での回線使用量をそれぞれ第１基地局２に送信し、第１基地局２が、第２基地局３からの各端末局１の回線使用量をそれぞれサービス制御局４に送信し、サービス制御局４が、各端末局１の回線使用量に基づいて、各端末局１の課金管理を行う。これにより、端末局１による第１基地局２の利用に対する課金管理をするサービス制御局４により、端末局１による第２基地局３の利用に対する課金管理も行うことができ、新たに別のサービス制御局を設ける必要がなく、高速な無線通信サービスを提供する無線通信システムを安価に実現することができる。
さらに、上記実施の形態によれば、第１基地局２が、ＴＤＭＡ方式の無線通信を実行し、第２基地局３が、第１基地局２の制御チャネルに基づいて第１基地局２による無線通信のフレームに同期するフレームパルス信号を生成し、そのフレームパルス信号に同期して端末局１との無線通信を実行する。これにより、第２基地局３と端末局１との間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。すなわち、第１基地局２と端末局１Ｃ，１との間の無線通信の同期と独立して第２基地局３と端末局１との間の無線通信の同期のための回路を第２基地局３および端末局１に別途設ける場合に比べ、回路規模が小さくなる。
さらに、上記実施の形態によれば、第２基地局３が、１つの端末局１に対して１つの周波数帯域を割り当て、フレーム内の通信チャネル用の全スロットをその端末局１に割り当てて、その端末局１との間で第１基地局２に同期したＴＤＭＡ方式の無線通信を実行する。これにより、ＰＨＳ基地局などのように第１基地局２がＴＤＭＡ方式の無線通信を実行する場合に、第２基地局３により簡単にＴＤＭＡ方式で回線容量を増加させることができる。
さらに、上記実施の形態によれば、第１基地局２として、既存のセルラー式移動体通信システムの基地局を使用するので、第２基地局３およびそれらを接続するイーサネット網Ｌ１を既存のセルラー式移動体通信システムに追加することで、安価でこの無線通信システムを実現できる。
さらに、上記実施の形態によれば、第２基地局３が、端末局１に対する自己の識別子として基地局識別子ＣＳ−ＩＤを有し、第１基地局２に対する自己の識別子として、第１基地局２に収容可能な端末局１Ｃ，１の端末局識別子ＰＳ−ＩＤを有する。これにより、既存のセルラー式移動体通信システムの第１基地局２の機能に変更をほとんど加えることなく、より安価でこの無線通信システムを実現できる。
さらに、上記実施の形態によれば、第２基地局３が、自己にアクセスした端末局１の制御情報を、第１基地局２が端末局１Ｃ，１との間で制御情報を送受するための制御チャネルＣＣＨ１を介して、第１基地局２との間で送受する。これにより、第１基地局２と第２基地局３との間に別途チャネルを開設する必要がなく、また、第１基地局２の機能に変更をほとんど加えることなく、より安価でこの無線通信システムを実現できる。
さらに、上記実施の形態によれば、端末局１が第２基地局３および第１基地局２を介してサービス制御局４に位置登録されるようにしたので、第１基地局２に直接アクセスできない場合でも、第２基地局３にアクセスできれば、端末局１がこの無線通信システムを利用可能になり、より確実に高速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、上記実施の形態によれば、第２基地局３が接続されるローカルエリアネットワークにイーサネット網Ｌ２が使用される。イーサネット用のネットワークインタフェースは安価で入手可能であるので、これにより、この無線通信システムを安価で実現することができる。
なお、上記実施の形態では、第２基地局３が接続されるローカルエリアネットワークにイーサネット網Ｌ２を使用しているが、イーサネットの規格はいずれのものでもよい。また、このイーサネット網Ｌ２は、ブリッジやルータなどにより物理的な長さを延長して構成される。したがって、ここでいうローカルエリアネットワークとは、狭い範囲に敷設されるネットワークに限定されるものではなく、ローカルエリアネットワーク技術を使用したコンピュータネットワークのことをいう。また、イーサネット網Ｌ２の代わりに、他の規格のローカルエリアネットワークを使用するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、ゲートウェイ６は１台であるが、複数台設けるようにしてもよい。
さらに、上記実施の形態では、既存無線通信システム１１の一例としてＰＨＳを挙げているが、既存の他の無線通信システムとしてもよい。その際、既存無線通信システム１１は、多元アクセス方式としてＴＤＭＡ方式を採用している必要は特にない。
さらに、上記実施の形態では、第２基地局３と端末局１は、ＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式で動作しているが、既存無線通信システム１１がＰＨＳである場合であっても、ＴＤＭＡ−ＦＤＤ（ＴＤＭＡ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式で動作するようにしてもよい。また、既存無線通信システム１１がＰＨＳである場合であっても、第２基地局３と端末局１が、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式などで動作するようにしてもよい。
さらに、上記実施の形態では、第２基地局３は、上り回線の通信チャネルＵＰＣＨと下り回線の通信チャネルＵＰＣＨにそれぞれ同数のスロットを割り当てているが、各回線のデータ伝送量やその他の必要に応じて、上り回線の通信チャネルＵＰＣＨと下り回線の通信チャネルＵＰＣＨとに異なる数のスロットを割り当てて、上り方向と下り方向の回線容量が非対称になるようにしてもよい。
産業上の利用可能性
以上のように、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２図は、本実施の形態に係る無線通信システムにおける第２基地局の構成を示すブロック図である。
第３図は、第２図に示す第２基地局のフレームパルス生成部により生成されるフレームパルス信号の一例を示すタイミングチャートである。
第４図は、本実施の形態に係る無線通信システムにおける端末局の構成を示すブロック図である。
第５図は、本実施の形態に係る無線通信システムでの無線通信のシーケンスの一例を示す図である。
第６図は、本実施の形態に係る無線通信システムでのスロットに対するチャネルの割り当ての一例を示す図である。
第７図は、ＰＨＳの構成を示すブロック図である。
第８図は、ＰＨＳで使用されるフレームフォーマットを示す図である。
第９図は、ＰＨＳの制御チャネルを示すタイミングチャートである。

Claims (19)

1. 基幹ネットワークである第１の通信回線に接続され、１または複数の端末局との間で無線通信可能な第１基地局と、
   ローカルエリアネットワークである第２の通信回線に接続され、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い、その端末局との間でデータに関する無線通信を行う第２基地局と、
   上記第１の通信回線に接続され、上記第１基地局にアクセスした端末局を管理するとともに、上記第２基地局にアクセスした端末局を上記第１基地局を介して管理するサービス制御局と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第２基地局は、各端末局との無線通信での回線使用量をそれぞれ前記第１基地局に送信し、
   前記第１基地局は、前記第２基地局からの各端末局の回線使用量をそれぞれ前記サービス制御局に送信し、
   前記サービス制御局は、上記各端末局の回線使用量に基づいて、各端末局の課金管理を行うこと、
   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。
3. 前記第１基地局は、ＴＤＭＡ方式の無線通信を実行し、
   前記第２基地局は、前記第１基地局の制御チャネルに基づいて前記第１基地局による無線通信のフレームに同期するフレームパルス信号を生成し、そのフレームパルス信号に同期して端末局との無線通信を実行すること、
   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。
4. 前記第２基地局は、１つの端末局に対して１つの周波数帯域を割り当て、フレーム内の通信チャネル用の全スロットをその端末局に割り当てて、その端末局との間で前記第１基地局に同期したＴＤＭＡ方式の無線通信を実行することを特徴とする請求の範囲第３項記載の無線通信システム。
5. 前記第１基地局は、既存のセルラー式移動体通信システムの基地局であ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。
6. 前記第２基地局は、端末局に対する自己の識別子として基地局識別子を有し、前記第１基地局に対する自己の識別子として、前記第１基地局に収容可能な端末局に割り当てられる端末局識別子を有することを特徴とする請求の範囲第５項記載の無線通信システム。
7. 前記第２基地局は、自己にアクセスした端末局の制御情報を、前記第１基地局が端末局との間で制御情報を送受するための制御チャネルを介して、前記第１基地局との間で送受することを特徴とする請求の範囲第５項記載の無線通信システム。
8. 前記端末局は、前記第２基地局および前記第１基地局を介して前記サービス制御局に位置登録されることを特徴とする請求の範囲第７項記載の無線通信システム。
9. 前記ローカルエリアネットワークは、イーサネット網であ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。
10. 別の無線通信システムの基地局および１または複数の端末局と無線通信を行う無線通信部と、
    ローカルエリアネットワークに接続されたネットワークインタフェース部と、
    上記無線通信部を制御して、上記無線通信部と無線通信を行う端末局の制御情報を、前記別の無線通信システムの基地局を介して前記別の無線通信システムのサービス制御局へ送信させる制御部と、
    を備えることを特徴とする基地局。
11. 前記制御部は、各端末局との無線通信での回線使用量をそれぞれ前記別の無線通信システムの基地局に送信し、前記サービス制御局に上記各端末局の回線使用量に基づいて各端末局の課金管理を行わせることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の基地局。
12. 前記別の無線通信システムが提供するＴＤＭＡ方式の無線通信の制御チャネルに基づいて前記別の無線通信システムにおける無線通信のフレームに同期するフレームパルス信号を生成するフレームパルス生成部を備え、
    前記無線通信部は、上記フレームパルス生成部により生成されたフレームパルス信号に同期して前記端末局との無線通信を実行すること、
    を特徴とする請求の範囲第１０項記載の基地局。
13. 前記無線通信部は、１つの端末局に対して１つの周波数帯域を割り当て、フレーム内の通信チャネル用の全スロットをその端末局に割り当てて、その端末局との間で、前記別の無線通信システムに同期したＴＤＭＡ方式の無線通信を実行することを特徴とする請求の範囲第１２項記載の基地局。
14. 前記別の無線通信システムは既存のセルラー式移動体通信システムであり、
    前記無線通信部は、端末局に対する自己の識別子として基地局識別子を有し、前記別の無線通信システムの基地局に対する自己の識別子として前記別の無線通信システムの端末局識別子を有すること、
    を特徴とする請求の範囲第１０項記載の基地局。
15. 前記別の無線通信システムは既存のセルラー式移動体通信システムであり、前記無線通信部は、アクセスしてきた前記端末局の制御情報を、前記別の無線通信システムの制御チャネルを介して、前記別の無線通信システムの基地局との間で送受することを特徴とする請求の範囲第１０項記載の基地局。
16. 前記制御部は、前記無線通信部を制御し、アクセスしてきた前記端末局の制御情報を前記別の無線通信システムの基地局へ送信して、前記サービス制御局に位置登録させることを特徴とする請求の範囲第１５項記載の基地局。
17. 前記ローカルエリアネットワークは、イーサネット網であることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の基地局。
18. 基幹ネットワークに接続された第１基地局を介して上記基幹ネットワークに接続されたサービス制御局に端末局の位置登録をするステップと、
    ローカルエリアネットワークに接続された第２基地局と上記端末局との間で無線通信を行うステップと、
    上記第２基地局と上記端末局との間の無線通信での回線使用量を、上記第２基地局から上記サービス制御局へ上記第１基地局を介して送信するステップと、
    を備えることを特徴とする無線通信方法。
19. 前記第１基地局および第２基地局を介して前記サービス制御局に前記端末局の位置登録をすることを特徴とする請求の範囲第１８項記載の無線通信方法。

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