WO2010050533A1 - 無線通信システム、無線通信方法、無線通信端末装置、中継装置、並びに、中継システム - Google Patents

無線通信システム、無線通信方法、無線通信端末装置、中継装置、並びに、中継システム Download PDF

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  • a wireless communication system includes: A relay system comprising a plurality of relay devices connected to each other via a communication line and assigned with a unique relay channel, and a plurality of wireless communication terminal devices that perform communication via the relay system
  • Each relay device transmits control information to the wireless communication terminal device registered with itself, and each wireless communication terminal device transmits the control information to each relay device based on the control information received from the relay device with which it is registered.
  • the wireless terminal devices TA to TH register any one of the repeaters 111 1 to 111 n as a home repeater.
  • Wireless terminal apparatuses TA to TH receive the home repeater downlink signal in the standby state.
  • the wireless terminal devices TA to TH acquire the empty channel information inserted in the downlink signal of the home repeater, move the channel frequency to this empty channel, and make a call with other wireless terminal devices TA to TH. .
  • the channel frequency is returned to the home repeater channel frequency and the standby state is restored.
  • the wireless terminal device TA ⁇ TD home repeater to repeater 111 1 the radio terminal equipment TE and TF home repeater to repeater 111 2
  • the wireless terminal TG and TH is the repeater 111 3 as a home repeater.
  • the transmission / reception switching unit 11 has an input terminal connected to the antenna ANTSR and an output terminal alternatively connected to the transmission unit 12 and the reception unit 16 in accordance with the control of the CPU 21.
  • the wireless terminal device When no transmission operation is performed by the operation unit 27, the wireless terminal device is in a reception (standby) mode, and the output terminal of the transmission / reception switching unit 11 is connected to the reception unit 16.
  • the wireless terminal device when a transmission operation is performed by the operation unit 27, the wireless terminal device is in a transmission mode, and the output terminal of the transmission / reception switching unit 11 is connected to the transmission unit 12.

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Abstract

無線端末装置TA~THは、レピータ111~111から受信するチャンネル情報が通話状態であるか又は空き状態であるかを検出し、空き状態のチャンネルを検出したときは、そのチャンネルの識別情報をRAM23に書き込む。無線端末装置TA~THは、RAM23に書き込まれた複数のチャンネルの識別情報の中から、1つのチャンネルの識別情報を選択し、選択した識別情報のチャンネルに発呼を開始する。

Description

無線通信システム、無線通信方法、無線通信端末装置、中継装置、並びに、中継システム
 本発明は、無線通信システム、無線通信方法、無線通信端末装置、中継装置、並びに、中継システムに関する。より詳しくは、無線通信端末装置が中継装置から受信した空きチャンネルに発呼する無線通信システム、無線通信方法、無線通信端末装置、中継装置、並びに、中継システムに関する。
 近年、無線端末装置の飛躍的な増加に伴って、レピータなどの中継装置が中継する通信量も増加の一途をたどっている。このため、無線端末装置が他の無線端末装置と通信を行う際に、所定の通信回線によって互いに接続された複数の中継装置の少なくとも1つを選択する分散型の無線通信システムが提案されている。このような無線通信システムにおいては、それぞれの無線端末装置がレピータのチャンネルに発呼して相手の無線端末装置との間で通話路を形成する。レピータは、現在のチャンネルが通話中であるか又は空きであるかを示す情報を無線信号の単位であるフレームによってエリア内の無線端末装置に通知している。
 例えば、特許文献1においては、1フレームを同期ワード、チャンネル識別情報、制御情報、及びランダムアクセス制御情報で構成し、制御情報の内容が無線端末装置に報知すべき報知メッセージであるか、又は、報知の必要のないアイドルメッセージであるかを、チャンネル識別情報によって区別している。このチャンネル識別情報を受信している無線端末装置は、制御情報がアイドルメッセージであることをチャンネル識別情報によって検出すると、アイドルメッセージの期間は受信を停止するような間欠受信を行っている。
 アイドルメッセージは、無線端末装置との間で中継が行われていない状態、すなわち空きチャンネルの状態を表しているので、無線端末装置は、現在のチャンネルが空き状態であるか又は通話中であるかを検出することができる。
特開2006-93869号公報
 特許文献1に記載された技術に基づいて、無線端末装置が空きチャンネルを検出するような構成を採用したとしても、その空きチャンネルに複数の無線端末装置が同時に発呼すると、発呼の衝突が発生して通話路の形成が困難になってしまう。例えば、運送会社やタクシー会社などの業務用の無線通信システムにおいては、各車両の無線端末装置がレピータを介して管理用の無線端末装置と通信を行っている。このようなシステムにおいて、特定の時間帯、例えば朝9時に多数の無線端末装置が出発の連絡をするために同時に発呼すると、同一のチャンネルに送信が集中して発呼の衝突が発生する確率が高くなってしまう。このため、管理用の無線端末装置が受信する電波が強い無線端末装置の場合は通話できる可能性が高くなるが、電波が弱い無線端末装置の場合は通話できる可能性が低くなってしまう。
 本発明は、上記課題を解決するものであり、中継装置のチャンネルを介して複数の無線端末装置が無線通信を行う場合に、同一のチャンネルに送信が集中して発呼の衝突が発生する確率が高くなるのを回避することが可能な無線通信システム、無線通信方法、無線通信端末装置、中継装置、並びに、中継システムを提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る無線通信システムは、
 通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とから構成され、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信システムであって、
 各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に送信し、
 各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信して取得した前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする。
 各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から、自己のチャンネル番号よりも近い正順若しくは逆順に所定数の空きチャンネルの情報を選択し、自己に登録された無線通信端末装置に送信するようにしてもよい。
 各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報からランダムに選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしてもよい。
 各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報から、自己が登録された中継装置に応じて異なる規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしてもよい。
 上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る無線通信方法は、
 通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムを介して複数の無線通信端末装置が通信を行う方法であって、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行い、
 各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に送信し、
 各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信して取得した前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする。
 上記目的を達成するため、本発明の第3の観点に係る無線通信端末装置は、
 通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とから構成され、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信システムにおける無線通信端末装置であって、
 自己が登録された中継装置によって、前記通信回線を介して取得された複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択された所定数の空きチャンネルの情報を受信し、前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする。
 前記取得した所定数の空きチャンネルの情報からランダムに選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしてもよい。
 前記取得した所定数の空きチャンネルの情報から、自己が登録された中継装置に応じて異なる規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしてもよい。
 上記目的を達成するため、本発明の第4の観点に係る中継装置は、
 通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とからなり、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信システムにおける中継装置であって、
 前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に送信するようにしたことを特徴とする。
 前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から、自己のチャンネル番号よりも近い正順若しくは逆順に所定数の空きチャンネルの情報を選択し、自己に登録された無線通信端末装置に送信するようにしてもよい。
 上記目的を達成するため、本発明の第5の観点に係る中継システムは、
 通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備え、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う中継システムであって、
 各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に送信し、
 各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信して取得した前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする。
 各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から、自己のチャンネル番号よりも近い正順若しくは逆順に所定数の空きチャンネルの情報を選択し、自己に登録された無線通信端末装置に送信するようにしてもよい。
 各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報からランダムに選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしてもよい。
 各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報から、自己が登録された中継装置に応じて異なる規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしてもよい。
 本発明によると、中継装置のチャンネルを介して複数の無線端末装置が無線通信を行う場合に、同一のチャンネルに送信が集中して発呼の衝突が発生する確率が高くなるのを回避することができる。この結果、チャンネル数が限られている無線通信システムにおいて、空きチャンネルを効率よく利用して、通信の輻輳を未然に防止することができる。
本発明の実施の形態における無線端末装置を適用した無線通信システムの構成図である。 図1の無線端末装置の構成を示すブロック図である。 図1のレピータの構成を示すブロック図である。 図1のマスタレピータからシステムバスに送出される同期信号及び同期信号に続く各レピータに割当てられているタイムスロットを示す図である。 図1のレピータと無線端末装置との間で授受される通信フレームのフォーマットを示す図である。 図2の無線端末装置のCPUの動作を示すフローチャートである。
 以下、本発明に係る無線通信システムの実施の形態について、図を参照して説明する。
 本実施の形態における無線通信システムのサイト100は、図1に示すように、複数(例えば最大30台)のレピータ111~111が通信回線115を介して接続されている。複数のレピータ111~111には、それぞれ固有の中継用チャンネルが割当てられており、同一の通信エリアの中継処理を担う。通信回線115で接続された複数のレピータ111~111で、1つのレピータシステム(中継システム)130を構成する。つまり、レピータシステム130によって、チャンネル数n(nは、レピータの台数分)を有する1つの通信エリアが構成される。また、複数のレピータ111~111によって構成されるレピータシステム130は、IP接続線などの通信回線116を介してサーバ104に接続される。一般に通信回線115を「システムバス」と称するので、以下の説明においては、通信回線115をシステムバスという。
 サーバ104は、複数のレピータ111~111の各種設定を遠隔操作により行うことができる。各レピータ111~111は、レピータユニットとコントローラユニットから構成されている。また、各レピータ111~111に関する情報(例えば、中継中か否か)は、システムバス115を介してやり取りされ、共有されている。各レピータ111~111には、予めどのタイムスロットでデータを送出するかが設定されている。このため、各レピータ111~111は、予め設定されたタイムスロットにデータを送出する。
 複数のレピータ111~111のうち、1台が「マスタレピータ」として設定される。以下、レピータ111~111のうちレピータ111がマスタレピータであるとして説明する。マスタレピータは、自装置も含めたレピータ111~111の同期を取るための同期信号をシステムバス115に送出する。
 無線端末装置TA~THは、レピータ111~111のうち、いずれか1台のレピータをホームレピータとして登録している。無線端末装置TA~THは、待ち受け状態においては、ホームレピータのダウンリンク信号を受信している。無線端末装置TA~THは、ホームレピータのダウンリンク信号に挿入されている空きチャンネル情報を取得し、この空きチャンネルにチャンネル周波数を移動して、他の無線端末装置TA~THとの通話を行う。そして、通話が終了すると、チャンネル周波数をホームレピータのチャンネル周波数に戻し、待ち受け状態に戻る。図1では、無線端末装置TA~TDがレピータ111をホームレピータ、無線端末装置TE及びTFがレピータ111をホームレピータ、無線端末装置TG及びTHがレピータ111をホームレピータとしている。
 図1の無線通信システムは、無線端末装置TA~THが複数のレピータ111~111を共用し、その中から中継用に少なくとも1つのレピータを適宜選択する分散型のトランキングシステムである。分散型のトランキングシステムは、制御用の専用チャンネルを有しておらず、全てのチャンネルが、制御チャンネルであり、かつ、通話チャンネルとなる。例として、無線端末装置TAが同じホームレピータに登録された他の無線端末装置TB~TDと通話を行う場合を想定する。この場合、無線端末装置TAは、自己のホームレピータであるレピータ111からのダウンリンク信号に含まれている通話可能なチャンネルを示すチャンネル情報を取得し、取得したチャンネル情報に基づいて通話可能なチャンネルを判別し、判別した通話可能なチャンネルの1つ(例えば、レピータ111のチャンネル)を選択し、選択したチャンネルに自己のチャンネル周波数を移動する。
 さらに、無線端末装置TAは、このチャンネル(レピータ111)に通話許可要求を送信し、このチャンネルを提供しているレピータ111より通話を許可する旨の応答を受け取ってリンクを確立する。通話の相手である無線端末装置TB~TDは、ホームレピータ111より送信される、無線端末装置TAがリンクを確立した通話チャンネル(レピータ111のチャンネル)への移動を指示する制御信号を受け取り、チャンネル周波数を指示されたチャンネル用に変更し、無線端末装置TAとの通話を行う。つまり、レピータ111は、自己をホームレピータとして登録している無線端末装置TA~TDには、制御チャンネルとして動作し、他の無線端末装置TE~THには通話チャンネルとして動作する。ここで、無線端末装置TA~TD間の通話は、無線端末装置TA~TD全体でのグループ通話や、さらにグループの単位を細分化して、例えば、無線端末装置TA及びTBから構成される小グループでのグループ通話、又は、1台の無線端末装置を対象とした個別呼び出し(「Individual Call」という)などがある。
 次に、各無線端末装置TA~TH及び各レピータ111~111の構成及び機能について説明する。図2は、図1の無線端末装置TA~THの構成を示すブロック図である。図3は、図1のレピータ111~111の構成を示すブロック図である。図4は、マスタレピータ111からシステムバス115に送出される同期信号及び同期信号に続く各レピータに割当てられているタイムスロットを示す図である。図5(A)、(B)は、レピータと無線端末装置との間で送受信される通信フレームのフォーマットを示す図である。通信フレームはヘッダ部とデータ部で構成されている。ヘッダ部及びデータ部の詳細な内容については後述する。
 図2に示すように、無線端末装置TA~THは、信号系のブロックとして、アンテナANTSR、送受信切換部11、送信部12、ベースバンド処理部13、A/D変換部14、マイク15、受信部16、ベースバンド処理部17、D/A変換部18、スピーカ19を備えている。また、無線端末装置TA~THは、制御系のブロックとして、コントローラ20、計時部25、表示部26、操作部27を備えている。さらに、コントローラ20は、CPU(中央演算ユニット)21、I/O(入出力部)22、RAM(読み書き可能メモリ)23、ROM(読み出し専用メモリ)24、及びこれらを互いに接続する内部バス28を備えている。
 無線端末装置TA~THの信号系のブロックはCPU21によって制御される。CPU21は、ROM24に記憶されている制御プログラムを実行して無線端末装置の全体を制御し、I/O22を介して操作部27から入力されるコマンドやデータ、及びベースバンド処理部17から得られるデータを処理してRAM23に一時的に記憶する。また、CPU21は、必要に応じて記憶したコマンドやデータをLCD(Liquid Crystal Display)などからなる表示部26に表示する。また、CPU21は、計時部25から得られる現在時刻を表示部26に表示する。なお、コントローラ20は、無線端末装置の固有の識別情報を記録したフラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリカードが着脱可能に装着される構成であってもよい。
 次に、信号系のブロックに関して、送受信切換部11は、入力端がアンテナANTSRに接続され、出力端がCPU21の制御に応じて、送信部12と受信部16に択一的に接続される。操作部27により発信操作がされないときには、この無線端末装置は受信(待受)モードになっており、送受信切換部11の出力端は受信部16に接続されている。一方、操作部27により送信操作がされたときは、この無線端末装置は送信モードになり、送受信切換部11の出力端は送信部12に接続される。
 無線端末装置TA~THが送信モードのときには、マイク15はユーザの音声入力に応じて、アナログの音声信号をA/D変換部14に出力する。
 A/D変換部14は、マイク15からのアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換してベースバンド処理部13に出力する。
 ベースバンド処理部13は、A/D変換部14からのデジタル音声信号に基づいて、あるいはコントローラ20のRAM23に記憶されているデータに基づいて、所定のフォーマットの通信フレーム(ベースバンド信号)を生成して送信部12に出力する。
 送信部12は、ベースバンド処理部13からの通信フレームを用いて搬送波を変調し、送受信切換部11及びアンテナANTSRを介して中継動作中のレピータに送信する。送信部12の変調方式には、GMSK(Gaussian filtered Minimum Shift Keying)、PSK(Phase Shift Keying)、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、又はFSK(Frequency Shift Keying)などが用いられる。
 無線端末装置TA~THが受信モードの場合には、送受信切換部11はアンテナANTSRと受信部16とを接続する。受信部16は、レピータ111~111からの無線信号をアンテナANTSRを介して受信する。受信部16は、受信信号を増幅すると共に、復調処理などの信号処理を施して、その復調信号をベースバンド処理部17に出力する。
 ベースバンド処理部17は、受信部16から出力された復調信号から通信フレームを抽出する。さらに、抽出した通信フレームのヘッダ部Hの情報をCPU21に出力する。CPU21は、ヘッダ部Hの情報を分析して、その受信信号の送信先が自局の場合には、データ部Dに含まれている音声信号のデータについてはD/A変換部18に出力させ、データ部Dに含まれている音声信号以外のデータについてはRAM23に一時的にストアすると共に必要に応じて表示部26に表示する。D/A変換部18は、ベースバンド処理部17からの音声信号をデジタルからアナログに変換してスピーカ19から発音させる。
 レピータ111~111は、図3に示すように、信号系のブロックとして、送信専用のアンテナANTS、送信部32、ベースバンド処理部33、受信専用のアンテナANTR、受信部36、ベースバンド処理部37、入力部6、出力部7、ネットワークI/F(インターフェース)8を備えている。また、各レピータは、制御系のブロックとして、コントローラ40、計時部45、表示部46、操作部47、を備えている。さらに、コントローラ40は、CPU(中央演算ユニット)41、I/O(入出力部)42、RAM(読み書き可能メモリ)43、ROM(読み出し専用メモリ)44、及びこれらを互いに接続する内部バス48を備えている。また、レピータ111~111は、後述するシステムバス115に自装置の情報を送出し、他のレピータからの情報を取得するためのバスI/F(インターフェース)9を備えている。
 レピータ111~111(例えば、レピータ111)は、送信元の無線端末装置(例えば、無線端末装置TA)から受信した無線信号を増幅処理や波形処理などの信号処理を行って、送信先の無線端末装置(例えば、無線端末装置TB)に送信するので、基本的には図2に示した無線端末装置TA~THと同様の構成を備えている。したがって、図2に示した無線端末装置TA~THの構成要素と基本的に同じものについては、説明を省略する。
 レピータ111~111を経由して無線端末装置TA~TH同士が通信を行う場合には、無線端末装置からレピータへの送信のアップリンクと、レピータから無線端末装置への送信のダウンリンクとは、周波数又はタイムスロットを変えて実質的に同時に通信する。したがって、レピータ111~111は送信専用のアンテナANTS及び受信専用のアンテナANTRを備えている。また、複数のレピータ111~111の各々は、図1に示したように、システムバス115を介して相互に接続され、IP接続線などの通信回線116を介してサーバ104に接続されている。
 入力部6は、CPU41の制御によって、ネットワークI/F8を介して、サーバ104より送信されたデータ等を入力し、ベースバンド処理部33に供給する。また、出力部7は、CPU41の制御によって、ベースバンド処理部37から供給されたデータ等を、ネットワークI/F8を介して、サーバ104に出力する。
 さらに、入力部6と出力部7は、別の通信エリアを構成する他のサイトとの通信を行うマルチサイトネットワークを構築する場合は、ネットワークI/F8を介して他のサイトのレピータと通信フレームの送受信を行う。バスI/F9は、CPU41の制御によって、マスタレピータによってシステムバス115に送出された同期信号や、自装置以外の他のレピータからシステムバス115に送出されるレピータ情報の取得、CPU41の制御によってシステムバス115への自装置の情報の送出を仲介する。
 次に、実施の形態における無線端末システムの無線通信方法について、図4乃至図6を参照して説明する。
 図4の同期信号は1周期が80msになっており、前半の40msは、スロット0からスロット31までの32個のスロットで構成されている。したがって、各スロットは1.25msの時間長になっている。最初のスロット0は同期信号であり、決められたアルゴリズムに従って、特定の1つのレピータすなわちマスタレピータ111が送出し、他のレピータ111~111はスレーブレピータになって、この同期信号を取得する。レピータ111~111、すなわちレピータシステム130は、この同期信号に同期して動作している。レピータ111~111には、同期用のスロット0以外のスロット1~スロット31のいずれかが割当てられている。各レピータ111~111は、共用する各レピータの情報を自装置に割当てられたスロットに書き込む。マスタレピータであるレピータ111は、スロット0には同期信号を送出し、また、スロット1~スロット31のうちレピータ111に割当てられたスロットにレピータ111の情報(例えば、空き状態か中継中かを示す情報等)を書き込む。なお、最後のスロット31は将来の拡張機能のための外部機器接続用として使用する。
 図5(A)に通話チャンネルとのリンク確立時の通信フレームのフォーマット、図5(B)に音声及びデータ通信時の通信フレームのフォーマットの一例を示す。図5(A)及び(B)において、通信フレームのフォーマットは80msの384ビットで構成される。また、初期送信時に限りフレームの先頭に24ビット以上のプリアンブル(P)が付加される。FSWはフレーム同期ワード、LICHはリンク情報チャンネル、SCCHはトランキング制御用のシグナリング情報チャンネル、Gはガードタイムである。
 図6は、無線端末装置TAのCPU21によって実行される無線通信方法の動作を示すフローチャートである。図6は、無線端末装置が、待ち受け状態で、取得した空きチャンネル情報を用いて、接続要求及び通話を行うための手順を示している。なお、この例では、ホームレピータは、図5に示す通信フレーム中に空きチャンネル情報を2つ挿入して(空きチャンネルが2つ以上存在する場合)、送信するものとする。ただし、通信フレームに挿入される空きチャンネル情報は2つに限らず、図5のフレームフォーマットの制約が許す限り3つ以上でも構わない。レピータ111~111は、システムバス115で互いに接続され、前述の通り、自装置に割当てられたスロットに情報を書き込み、他のレピータに割当てられたスロットに書き込まれた他のレピータの情報を取得する。この取得した他のレピータの情報から、通信フレームに挿入する空きチャンネル情報の数だけ、空きチャンネル状態であるレピータを選択する。空きチャンネルの選択の方法としては、例えば、以下の方法を採用する。
(1)自装置のチャンネル番号から、チャンネル番号の増加する方向(チャンネル番号の一番大きなものは、チャンネル番号1から)に検索していき、空きチャンネル状態であるレピータのチャンネル情報を順に選択する。
(2)自装置のチャンネル番号から、チャンネル番号の減少する方向(チャンネル番号の一番小さいものは、一番大きなチャンネル番号から)に検索していき、空きチャンネル状態であるレピータのチャンネル情報を順に選択する。
(3)各レピータがランダムに選択する。
 ホームチャンネル(ホームレピータのチャンネル)が使用中の場合には、上記したように、図5の通信フレームには、空きチャンネル情報が挿入されており、無線端末装置TA~THは、この空きチャンネル情報を取得することができる。一方、ホームチャンネルが使用中でない場合には、ホームレピータは電波を送信しないが、一定時間間隔(例えば、10秒)ごとに自装置が空きチャンネルであることを示すアイドルメッセージを送信する。このアイドルメッセージ中にも、他のレピータの空きチャンネル情報が挿入されており、無線端末装置TAは、この空きチャンネル情報を取得することができる。
 無線端末装置TA~THは、それぞれ、電源投入後、図6に示す処理を開始する。
 無線端末装置のCPU21は、ホームレピータ(例えば、無線端末装置TAならばレピータ111)からダウンリンク信号の通信フレームを受信したか否かを判別し(ステップS101)、ダウンリンク信号を受信したときは、その通信フレームの空きチャンネル情報を取得して、RAM23に格納する(ステップS102)。このとき、通信フレーム中に含まれている空きチャンネル情報が複数であるときは、全ての空きチャンネル情報を取得してRAM23に格納する。
 次に、操作部27によって発呼操作がされたか否かを判別し(ステップS103)、発呼操作がされたときは、RAM23に格納した空きチャンネル情報を読み出す(ステップS104)。この例では、空きチャンネル情報が2つ格納されているので、いずれか一方の空きチャンネルを選択する。2つの空きチャンネル情報のうち、選択した空きチャンネルに通話許可を要求する(ステップS105)。そして、その通話許可の要求に対する許可信号を待つ(ステップS106)。許可信号を受信したときは、その許可されたチャンネルを介して通話を開始する(ステップS107)。いずれか一方の空きチャンネルを選択する方法については、例えば、以下のいずれかを採用する。
(1)各無線端末装置がランダムに選択するようにする。
(2)無線端末装置が登録されているホームレピータのチャンネル数をもとに選択するルールを変える。例えば、ホームレピータのチャンネル数が奇数であれば偶数である空きチャンネルを選択し、偶数であれば奇数である空きチャンネルを選択する、あるいは、ホームレピータのチャンネル数が奇数であれば奇数である空きチャンネルを選択し、偶数であれば偶数である空きチャンネルを選択する。または、ホームレピータのチャンネル数が奇数であればチャンネル数の小さい方の空きチャンネルを選択し、偶数であれば大きい方の空きチャンネルを選択する、あるいは、その逆で、奇数であれば大きい方を、偶数であれば小さい方を選択する。
(3)無線端末装置固有の識別情報をもとに選択するルールを変える。例えば、識別情報が奇数であれば偶数である空きチャンネルを選択し、偶数であれば奇数である空きチャンネルを選択する、あるいは、識別情報が奇数であれば奇数である空きチャンネルを選択し、偶数であれば偶数である空きチャンネルを選択する。または、識別情報が奇数であればチャンネル数の小さい方の空きチャンネルを選択し、偶数であれば大きい方の空きチャンネルを選択する、あるいは、その逆で、奇数であれば大きい方を、偶数であれば小さい方を選択するようにする。
 一方、ステップS106において、自局(例えば、TA)に対する許可信号を受信せずに、他の無線端末装置(例えば、TB~TD)に対する許可信号を受信した場合には、他の無線端末装置(例えば、TB~TD)に対する許可信号中の空きチャンネル情報を取得する(ステップS108)。この例では、通信フレームに空きチャンネル情報は2つ含まれているので、ステップS104の場合と同様に、取得した2つの空きチャンネル情報から一方を選択し、通話許可を要求する(ステップS109)。そして、その通話許可の要求に対する許可信号を待つ(ステップS110)。許可信号を受信したときは、その許可されたチャンネルを介して通話を開始する(ステップS107)。
 ステップS110において、自局(例えば、TA)に対する許可信号を受信せずに、他の無線端末装置(例えば、TB~TD)に対する許可信号を受信した場合には、ステップS108に戻り、他の無線端末装置(例えば、TB~TD)に対する許可信号中の空きチャンネル情報を取得する。そして、通話許可信号を受信するまで、ステップS108からステップS110までの処理を繰り返す。
 ステップS107の通話が終了したか否かを判別し(ステップS111)、通話が終了したとき、ステップS101においてホームレピータからダウンリンク信号を受信しない場合、又はステップS103において発呼操作がされない場合には、ステップS101においてホームレピータからのダウンリンク信号を待つ。
 以上のように、上記実施の形態においては、レピータ111~111の中継によって無線端末装置同士が無線通信を行う場合に、無線端末装置は、レピータから受信する通信フレーム中から空き状態のチャンネルの識別情報を取得し、取得した空き状態のチャンネルの識別情報をRAM23に書き込み、RAM23に書き込まれた複数のチャンネルの識別情報の中から、1つのチャンネルの識別情報を選択し、選択した識別情報のチャンネルに対する発呼を開始する。
 この場合において、選択して発呼したチャンネルが空き状態から通話状態に遷移していた場合には、無線端末装置は、空き状態から通話状態に遷移したレピータから受信する通信フレーム中から新たに空き状態のチャンネルの識別情報を取得し、上述と同様に複数のチャンネルの識別情報の中から、1つのチャンネルの識別情報を選択し、その新たに選択した識別情報のチャンネルに対する発呼を開始する。
 さらにまた、無線端末装置は、RAM23に書き込まれた複数のチャンネルの識別情報の中から、より最新に書き込まれたチャンネルの識別情報を優先的に選択して発呼を開始する。
 したがって上記実施の形態によれば、レピータのチャンネルを介して複数の無線端末装置が無線通信を行う場合に、同一のチャンネルに送信が集中して発呼の衝突が発生する確率が高くなるのを回避することができる。この結果、チャンネル数が限られている無線通信システムにおいて、空きチャンネルを効率よく利用して、通信の輻輳を未然に防止することができる。
 なお、上記実施の形態は本発明を説明するためのものであり、本発明は上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない限り、当業者によって考えられる他の実施の形態や変形例についても本発明に属するものである。
 例えば、実施の形態の変形例として、レピータが空き状態である場合、一定間隔で送信するアイドルメッセージ中には空きチャンネル情報を1つ挿入して、他の無線端末装置の通話によって使用中であるときは、2つの空きチャンネルを挿入する構成にしてもよい。すなわち、レピータの稼働状況に応じて挿入する空きチャンネル情報の数を変更する。このようにすることによって、レピータの稼働状況に応じた無線通信システムの運用が可能となり、さらに、衝突確率が低いと想定される状態においては、無線端末装置のチャンネル選択処理の負荷が軽減されることになる。
 また、他の変形例として、レピータ111~111からのダウンリンクの通信フレーム中に空きチャンネル情報を3つ以上挿入する場合には、その選択方法を適宜変更するように構成してもよい。
 このようにすれば、空きチャンネルを使用する場合に、無線端末装置同士の衝突の確率をより一層低減することができる。
 本出願は、2008年10月28日に出願された日本国特許出願特願2008-277518号に基づく。本明細書中に、それらの明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
 111~111 レピータ
 TA~TH 無線端末装置
 104 サーバ
 115 システムバス(通信回線)
 130 レピータシステム

Claims (14)

  1.  通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、
     該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とから構成され、
     各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に制御情報を送信し、
     各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行い、
     各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に送信し、
     各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信して取得した前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始する、
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2.  各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から、自己のチャンネル番号に近い正順若しくは逆順に所定数の空きチャンネルの情報を選択し、自己に登録された無線通信端末装置に送信する
    ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  3.  各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報からランダムに選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始する
    ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  4.  各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報から、自己が登録された中継装置に応じて異なる規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始する
    ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  5.  通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムを介して複数の無線通信端末装置が通信を行う方法であって、
     各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に制御情報を送信し、
     各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行い、
     各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に送信し、
     各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信して取得した前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始する
    ことを特徴とする無線通信方法。
  6.  通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置と、から構成され、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信システム用の無線通信端末装置であって、
     自己が登録された中継装置によって、前記通信回線を介して取得された複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択された所定数の空きチャンネルの情報を受信し、前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする無線通信端末装置。
  7.  前記取得した所定数の空きチャンネルの情報からランダムに選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始することを特徴とする請求項6に記載の無線通信端末装置。
  8.  前記取得した所定数の空きチャンネルの情報から、自己が登録された中継装置に応じて異なる規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始する、ことを特徴とする請求項6に記載の無線通信端末装置。
  9.  通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線通信端末装置とからなり、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う無線通信システム用の中継装置であって、
     前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に送信する、ことを特徴とする中継装置。
  10.  前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から、自己のチャンネル番号よりも近い正順若しくは逆順に所定数の空きチャンネルの情報を選択し、自己に登録された無線通信端末装置に送信する、ことを特徴とする請求項9に記載の中継装置。
  11.  通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備え、各中継装置は、自己に登録された無線通信端末装置に制御情報を送信し、各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線通信端末装置間の通信を行う中継システムであって、
     各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した所定数の空きチャンネルの情報を、自己に登録された無線通信端末装置に送信し、
     各無線通信端末装置は、自己が登録された中継装置より受信して取得した前記所定数の空きチャンネルの情報から所定の規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始する、
    ことを特徴とする中継システム。
  12.  各中継装置は、前記通信回線を介して取得した複数の空きチャンネルの情報から、自己のチャンネル番号よりも近い正順若しくは逆順に所定数の空きチャンネルの情報を選択し、自己に登録された無線通信端末装置に送信する、ことを特徴とする請求項11に記載の中継システム。
  13.  各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報からランダムに選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始するようにしたことを特徴とする請求項11に記載の中継システム。
  14.  各無線通信端末装置は、前記取得した所定数の空きチャンネルの情報から、自己が登録された中継装置に応じて異なる規則に従って選択した空きチャンネルにて無線通信端末装置間の通信を開始する、ことを特徴とする請求項11に記載の中継システム。
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