JP2003199166A - デジタル移動通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】無線基地局のサービスエリア内の無線端末局か
ら基地局を介さずにエリア外の端末局と通信を行う場合
手動で端末局間直接通信用周波数に変更設定する必要が
ある。また、基地局サービスエリア内からエリア外へ端
末局が移動した場合、逆にエリア外からエリア内へ移動
した場合、基地局からの周波数と端末局間直接通信用周
波数へその都度設定変更操作が必要である。 【解決手段】端末局で基地局から送信される信号の受信
レベルを監視し、所定値以下の場合周辺の基地局からの
信号の受信レベルを測定する。規定値以上の信号の受信
レベルが見つからない場合、自動的に受信周波数を端末
局間直接通信用周波数に切替える。また、基地局サービ
スエリア内の端末局で基地局から送信される信号の周波
数とエリア外の端末局からの端末局間直接通信用周波数
に切替えるタイミング同期をＧＰＳ受信機又は標準電波
受信機からの時刻基準情報を供給しクロック生成し同期
をとる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル移動通信
システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、実用化されている移動通信システ
ムの例として、図１に示すような無線通信回線の制御を
行う制御装置１０１と、該制御装置の制御のもとに無線
端末局間の無線通信の中継とサービスエリアの維持を行
う１つあるいは複数の無線基地局１０２〜１０４と、該
無線基地局を介して無線通信を行う複数の無線端末局１
０５〜１１０とから構成される移動通信システムが知ら
れている。該移動通信システムでは、無線端末局１０５
が他の無線端末局１０９と無線通信を行う場合、前記無
線端末局１０５は、無線基地局１０３が無線通信可能範
囲を維持するサービスエリア２内において、前記無線基
地局１０３を介し、制御装置１０１により制御される無
線通信回線を使用して他のサービスエリア３内の無線端
末局１０９と無線通信を行っている。一方、このような
移動通信システムで使用されている無線端末局１０５〜
１１０には、無線基地局１０２〜１０４の各サービスエ
リア１〜３外において、前記無線基地局を介さずに、各
サービスエリア外に位置する無線端末局１０７が同様に
各サービスエリア外に位置する無線端末局１０８と相互
に通信を行うことを目的とした無線端末局間の直接通信
機能が設けられている。該機能を用いることにより、無
線基地局１０２〜１０４のサービスエリア１〜３外に位
置する無線端末局１０７は、同じくサービスエリア外に
位置する無線端末局１０８又は、サービスエリア２内に
位置する無線端末局１０６と相互に通信を行うことが可
能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の移動通
信システムには、次のような欠点がある。（１）無線基
地局１０３のサービスエリア２内において、無線基地局
１０３を介さずに、無線端末局１０６が前記サービスエ
リア２外の無線端末局１０７と相互に直接無線通信を行
うためには、前記無線端末局１０６及び無線端末局１０
７の周波数を移動局間直接通信用に割当てられた専用の
周波数に夫々切替える必要がある。しかし、この周波数
の切替え動作により前記無線端末局１０６は前記無線基
地局１０３の制御情報を受信できなくなってしまうた
め、移動通信システムから切り離されてしまうことにな
る。よって、無線基地局１０３のサービスエリア２内に
あり、かつ移動局間直接通信用の周波数に設定された前
記無線端末局１０６は他のサービスエリア３内無線端末
局１０９と無線基地局１０３、制御装置１０１、無線基
地局１０４を介して無線通信を行おうとしても、通信を
行うことが出来なくなってしまうという欠点がある。
（２）上記課題を解決する手段として、無線基地局１０
３が送信する周波数と移動局間直接通信用の周波数を前
記無線端末局１０６が夫々受信できるようにすればよい
が、これを実現するには、２つの受信部が必要となり、
機器の小型化及び低価格化に不利となる欠点がある。
（３）無線基地局のサービスエリア外の無線端末局同
士、あるいはサービスエリア内に位置する無線端末局と
サービスエリア外の無線端末局が相互に直接無線通信を
行うためには、あらかじめ運用手順を決めておき、相互
が移動局直接通信用の周波数に設定変更操作をしない限
り相互の通信が成立しないという欠点がある。すなわ
ち、無線基地局１０３のサービスエリア２外に位置する
無線端末局１０７が、前記サービスエリア２内に位置す
る無線端末局に１０６に対し、メッセージの中継を依頼
しようとしても、相手側の無線端末局１０６が移動局直
接通信用の周波数に設定変更操作をしない限り通信が成
立しないことになる。（４）前記移動通信システムにお
いて、無線基地局のサービスエリア内に位置する無線端
末局が、前記サービスエリア内外の無線端末局と相互に
直接無線通信を行うためには、移動局間直接通信用の周
波数へ手動で切替える操作が必要である。したがって、
無線端末局が無線基地局のサービスエリア内から、該サ
ービスエリア外に移動した場合、無線端末局側にて無線
基地局のサービスエリアを外れたことを認識し、移動局
間直接通信用の周波数への設定変更操作を行わない限
り、移動局間直接通信及び無線基地局のサービスエリア
内に位置する無線端末局からの無線基地局を介した無線
通信の双方が成立しなくなってしまうという欠点があ
る。本発明は、前記各々の欠点を除去するために、全地
球航空測位システム（Global Positioning Systemで以
下、ＧＰＳと略す）の衛星からの受信信号から算出され
た時刻データを用いることにより、無線基地局が送信す
る周波数と移動局間直接通信用の周波数を受信する受信
部の両方を用意することなく、夫々の場合の無線通信を
実現することを第１の目的とする。さらに、本発明の第
２の目的は、無線端末局が無線基地局のサービスエリア
内からサービスエリア外に移動した際に、無線端末局の
周波数を移動局間直接通信用に割当てられた専用の周波
数に自動的に切替える事により、手動切替え操作忘れの
場合に、移動局間直接通信用の周波数に設定された無線
端末局からの呼出しが受信できないという状態を解決す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記第１の目
的を達成するために、無線端末局において無線基地局か
ら送信される信号の受信レベルの監視を行い、自局の受
信レベルが所定の規定値以下に落ち込んだ場合、周辺の
無線基地局からの信号の受信レベルを測定するモードを
起動する。この時、受信レベルが所定規定値以上の無線
基地局が見つからない場合、自動的に受信周波数を無線
端末局間直接通信の周波数に変更する手段を備える。更
に、本発明は、前記第１と第２の目的を達成するため、
ＧＰＳ衛星からの測距電波を受信し、時刻情報を抽出す
るＧＰＳ受信機、または、時刻に関する情報としてタイ
ムコードを送信する標準電波受信機の時刻情報を元に定
められた所定のタイミングにより、無線基地局送信周波
数と移動局間直接通信用周波数を交互に受信する手段を
備えることにより、無線基地局のサービスエリア内にお
いて無線基地局を介した無線通信による呼出しと、移動
局間直接通信による呼出しに対して同時に待ち受けを可
能とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明によるデジタル移動通信シ
ステムの実施の形態を説明する前に、本発明に係る基本
的事項を説明する。一般的なデジタル移動通信システム
における一実施例の接続制御フローを図２により説明す
る。無線端末局は待ち受け及び位置登録の制御を行って
いる。まず、無線端末局は無線基地局が送信する制御チ
ャネルをスキャンし、もっとも受信レベルの高い制御チ
ャネルを受信する事により呼接続に必要な制御情報を得
る。該制御情報に含まれる基地局情報が無線端末局内部
に記憶されている基地局情報と異なっている場合、自分
の移動機番号を無線基地局の基地局無線機を介して制御
装置に送出することにより位置情報を登録する。それに
引き続き、無線端末局では、着信時における無線端末局
の呼出しなどに利用する制御情報を報知する呼出し用の
チャネルを受信し、着信の待ち受けを行う。また、無線
端末局は無線基地局の制御チャネルにて指定される所定
のチャネル切替えレベルに対して、無線基地局からの受
信信号が所定時間継続して低下した場合は、周辺ゾーン
監視モードを起動し、周辺の無線基地局が送信する制御
チャネルを受信する。この時、既に位置情報の登録を行
った無線基地局よりも受信レベルの高い無線基地局があ
った場合、新たに位置情報の登録を行うことによって、
より受信レベルの高い無線基地局のサービスエリアにて
着信の待ち受けを行う。一方、周辺ゾーン監視モードに
て規定レベル以上の基地局が見つからない場合には圏外
表示を行うと同時に監視モードを継続する仕組みになっ
ている。したがって、このとき、デジタル移動通信シス
テムにおける無線基地局のサービスエリアを外れた無線
端末局は無線基地局を介した通信及び、無線基地局を介
さない無線端末局間直接通信の双方からの呼出しに対し
て応答できない状態になる。無線基地局を介した無線通
信機能と、無線基地局を介さない無線端末局間直接通信
機能を択一的に選択して使用するデジタル移動通信シス
テムにおける一実施例の接続制御フローを図３に示す。
周辺ゾーン監視モードにおいて周辺に基準レベル以上の
無線基地局が存在しない場合には、受信周波数を無線端
末局間直接通信用周波数に切替える手順を含むことによ
り、無線基地局サービスエリア外においては無線端末局
間直接通信用周波数における呼に対して応答できるよう
になる。また、無線基地局サービスエリア外において
は、再度、無線基地局のサービスエリア内に入ったこと
を検知するために、周辺ゾーン監視モードを継続し、周
辺無線基地局からの受信状態を監視する必要があるが、
無線基地局の状態を監視するためには周期的に周波数を
無線基地局の周波数に切替える必要がある。ところが、
該切替え動作後に無線端末局間直接通信モードとなって
いる他の無線端末局からの呼が生じた場合、呼損となり
通信が成立しないという問題がある。そこで、本発明は
無線基地局サービスエリア内外に位置する双方の無線端
末局において、ＧＰＳ受信機又は標準電波受信機からの
高精度な時間情報を元に共通のタイミングで切替え動作
させる事によって、無線基地局のサービスエリア内外に
位置する双方の無線端末局で、無線端末局間直接通信用
周波数を受信するタイミングの同期がとれるようにな
る。デジタル信号を伝送するデジタル移動通信システム
では、情報を正しく伝送する為に送信側のクロックと受
信側のクロックのタイミングを正確に合わせる必要があ
る。従来の移動通信システムの場合、一般に基地局側に
高精度の発信器が備えられ、また無線端末局側は、無線
基地局が送信する信号受けてクロック信号を生成するこ
とにより、無線基地局と無線端末局が同じタイミングで
動作することが可能となっている。しかし、無線基地局
のサービスエリア外に位置する無線端末局は、無線基地
局の送信する信号を受信する事が出来ない為、クロック
信号を生成することができず、無線基地局のタイミング
とは異なった独自のタイミングで動作していた。本発明
におけるシステムクロック同期手段の一構成例のブロッ
ク図を図４に示す。無線基地局及び無線端末局内の各無
線装置のクロック生成部を同じとし、ＧＰＳ受信機又は
標準電波受信機２０１から出力される時刻基準信号を前
記無線装置２０２の同期維持回路２０３に入力しクロッ
クを生成することにより、システム全体が同一の周波数
精度とタイミングを得る事が出来、このクロックを利用
して動作させることにより、全ての無線装置２０２が同
じタイミングのクロックで動作し、システム全体の同期
がとれることになる。次に、上記クロックを元に無線端
末局間直接通信チャネルの切替えを行う方法についてＦ
ＤＭＡ(Frequency Division Multiple Access)方式に
よるデジタル移動通信システムを例に説明する。無線端
末局と無線基地局間の無線チャネルは用途別に、呼接続
に必要な制御情報の転送を行う制御用チャネルと、ユー
ザ情報の転送を行うトラフィック用チャネルに大別さ
れ、それら無線チャネルの一例は図５に示すように40ms
のフレーム長を単位に構成される。また、１フレーム長
の18倍の長さを単位にスーパーフレームを規定する。こ
れら無線チャネルは、さらに機能チャネルで構成され、
制御チャネルの場合報知チャネル(BCCH)、信号制御チャ
ネル（SCCH）、呼出チャネル（PCH）の機能チャネルで
構成される。なお、制御チャネルにおける機能チャネル
配置の一例は図６示すように、１スーパーフレーム中の
特定のフレームに配置される。無線端末局は、待ち受け
時にネットワークの制御情報・呼出情報等を得るため、
制御チャネルのBCCH及びPCHの監視を行うが、消費電力
軽減のため、あらかじめ定めた待ち受けに最低限必要な
フレーム以外では受信機の電源をOFFにする間欠受信を
行っている。間欠受信の一例を図７に示す。すなわち、
特定のタイミング以外では受信部は動作していないこと
から、一例として図８網掛け部のタイミングで、無線基
地局のサービスエリア内に位置する無線端末局の受信周
波数を無線端末局間直接通信用周波数に切替えることに
より、サービスエリア外に位置する無線端末局の接続要
求を受信する事が可能となる。次に、無線基地局のサー
ビスエリア外に位置する無線端末局は、無線基地局のサ
ービスエリア内に移動した事を認識し、自動的に受信周
波数を無線基地局が送信する周波数に切替える為に、周
期的に制御チャネル周波数のスキャンを行い、規定受信
レベル以上の無線基地局が存在するか確認する。また、
無線基地局のサービスエリア内に位置する無線端末局に
対して接続を要求する場合、サービスエリア内に位置す
る無線端末局が無線端末局間直接通信用周波数に切替わ
るタイミング、すなわち図８の網掛け部のタイミングで
接続要求を行う事により、接続要求信号のフレーム同期
をとるための同期バースト等を付加することなく、確実
に接続することが可能となる。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、ＧＰＳによる時刻基準
情報を元に無線基地局が送信する信号と無線端末局間直
接通信用周波数を交互に監視することにより、無線基地
局が送信する信号を受信する受信部及び無線端末局間直
接通信用の周波数を受信する受信機を２つ用いることな
く、無線基地局を介した通信の呼出し及び無線基地局を
介さず無線端末局間直接通信用周波数による呼出しの双
方に対応可能となり、通信システムの信頼性と使用効率
を向上することができる。更に、無線端末局が無線基地
局のサービスエリアを外れた場合及びサービスエリア外
に位置する無線端末局が無線基地局のサービスエリア内
に移動した際、周波数の切替えを自動化することによ
り、従来の場合の切替え忘れによる通信不能状態を事実
上皆無にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】移動通信システムの一構成例を示すブロック図

【図２】従来の移動通信システムにおける一実施例の接
続制御を示すフローチャート

【図３】本発明のデジタル移動通信システムにおける一
実施例の接続制御を示すフローチャート

【図４】本発明における同期手段の一構成例を示すブロ
ック図

【図５】ＦＤＭＡ無線システムのフレーム構成例を示す
図

【図６】ＦＤＭＡ無線システムの制御チャネルにおける
機能チャネル配置例を示す図

【図７】ＦＤＭＡ無線システムの間欠受信時の電源ON/O
FFタイミングの一例を示す図

【図８】本発明における無線端末局間直接通信用周波数
切替えタイミングの一例を示す図

【符号の説明】

１０１：制御装置、１０２〜１０４：無線基地局、１０
５〜１１０：無線端末局、２０１：ＧＰＳ受信機又は標
準電波受信機、２０２：無線装置、２０３：同期維持回
路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無線通信回線の制御を行う制御装置と、該
   制御装置の制御のもとに無線端末局間の無線通信の中継
   とサービスエリアの維持を行う無線基地局と、該無線基
   地局を介して無線通信を行う１つ以上の無線端末局を含
   むデジタル移動通信システムにおいて、前記無線基地局
   のサービスエリア外で無線基地局を介さずに、所定の無
   線端末局が他の無線端末局と相互に直接通信する手段を
   備えた無線端末局で、該無線端末局が基地局エリア内か
   らエリア外に移動したとき、受信周波数を無線基地局が
   送信する周波数から移動局間直接通信用の周波数に自動
   的に切替える手段と、移動局間直接通信用の周波数に設
   定された無線端末局で、無線基地局のエリア外からエリ
   ア内に移動したとき、自動的に当該無線基地局の送受信
   周波数に切替える手段を合わせ持ったことを特徴とした
   デジタル移動通信システム。
2. 【請求項２】前記請求項１のデジタル移動通信システム
   において、全地球航空測位システムの受信機からの時間
   情報又は、標準電波受信機からの時間情報を共通時刻基
   準として時刻基準を正確に維持する同期維持手段を有
   し、前記時刻基準を元にして所定のタイミングによって
   無線基地局の周波数と移動局間直接通信用に割当てられ
   た周波数を交互に受信する手段を有し、無線基地局のエ
   リア内において、無線基地局が送信する周波数での呼出
   し及び移動局間直接通信用周波数での呼出し双方に対応
   可能としたことを特徴としたデジタル移動通信システ
   ム。