JP2008172658A

JP2008172658A - 無線通信システムおよび通信装置

Info

Publication number: JP2008172658A
Application number: JP2007005440A
Authority: JP
Inventors: Kinichi Higure; 欽一日暮
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】受信側の通信装置が通信終了に係る信号を受信できなかった際に、同期検出処理を用いた通信終了判定よりも判定精度を高めた通信終了判定を行えるようにする。
【解決手段】
誤り訂正可能な情報を格納する領域を有する通信フレームを用いて複数の通信装置が無線通信を行う無線通信システムにおいて、
受信側の通信装置は、受信ＲＦ部１４により無線受信して復調部１５により復調処理された通信フレーム中の低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部に対し、無信号検出部１８が、誤り訂正処理を行って誤り訂正エラーとなった回数が所定値を超えたかを判定し、誤り訂正エラーの回数が所定値を超えた場合に“無信号状態”を示す非受信フラグを制御部２０に出力し、制御部２０が“無信号状態”を示す非受信フラグが入力されたことに応じて通信の終了処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の通信装置が無線通信を行う無線通信システムにおいて、特に、受信側の通信装置が通信終了に係る信号を受信できなかった場合における当該通信装置での通信終了処理に係る技術に関する。

図４は、都道府県・市町村デジタル移動通信システムの標準規格「ＡＲＩＢＳＴＤ−Ｔ７９」において、複数の移動局１、２が基地局を介して行う単信通信の通信フェーズにおける制御シーケンスを示している。
基地局は、高速付随制御チャネルＦＡＣＣＨ（First Associated Control Channel）のＢ／Ｉ（ビジー／アイドルビット）でＩ（アイドル）を各移動局１、２に通知しており、各移動局１、２はアクセス許可状態となっている。

この状態で、移動局１においてタイミングＴ１でプレストークが“ＯＮ”となると、移動局１と基地局との間でＳＢ２〜４（ＳＢ：同期バースト）の授受を行い、基地局からトラフィックチャネルＴＣＨ（Traff ic Channel）のＢ／ＩでＢ（ビジー）を移動局1に通知した後、移動局１から移動局２へ、基地局を介して、音声信号がトラフィックチャネルＴＣＨで伝送される。
そして、移動局１においてタイミングＴ２でプレストークが“ＯＦＦ”となると、移動局１から基地局に対して送信権解放の信号が送信される。基地局がＴ３のタイミングで送信権解放信号を受信すると、高速付随制御チャネルＦＡＣＣＨのＢ／ＩでＩ（アイドル）を各移動局１、２に通知し、各移動局１、２は再びアクセス許可状態となる。

もし、フェージングなどにより、基地局がタイミングＴ３で移動局1からの送信権解放信号を受信できない場合、移動局１でプレストークが“ＯＦＦ”となったにも関わらず、他の移動局がアクセス許可状態とならず通話ができない。
この場合は、基地局で同期検出処理を行い、予め決められた一定時間継続して同期外れとなった場合に無信号状態（すなわち通話終了）と判定し、強制的に通話を切断して各移動局をアクセス許可状態にする。

なお、従来より、無線通信システムに関して種々の発明が提案されている。
例えば、例えば基地局が発呼してその呼び出し信号が何等かの理由で所望の移動局に到達しなかったとしても、または移動局が発呼しこれに対する応答信号が何等かの理由で基地局から上記発呼した移動局に届かなかったとしても、発呼局である基地局および移動局は、着呼局から応答信号が返送されないことを検出した時点で終話信号を送信し、これにより移動局の送信要求を発しない状態を一定時間が経過する以前に解除することで、基地局および移動局は発呼後一定時間が経過するまで待つことなく即時通信要求を発することを可能にして通信チャネルの有効利用率を高める発明が提案されている（特許文献１参照）。

例えば、移動機より送られてくるデータからビット誤り率を検出し、この値がある閾値を超えると、移動機とその通信相手である電話機（あるいは移動機）の双方に警告音を出すように制御することで、移動機の利用者および通話相手に通話が切れそうな状態にあることを知らせる発明が提案されている（特許文献２参照）。

例えば、受信部による受信フレームの解析結果に基づいて、ＳＡＣＣＨフレーム内の通信品質のデータを検出することにより、通話品質の受信レベルを測定し、その受信レベルが設定値より低い場合にカウントを開始させ、次のＳＡＣＣＨフレームにても受信レベルが低い場合にカウントアップし、そのカウント値が設定値になったとき、報知手段としてのスピーカを動作させて警告音を発生させることで、現在使用している人に対して通話断の可能性を予め警告する発明が提案されている（特許文献３参照）。

例えば、送信側の通信装置が、通信チャネルの信号にトラフィックチャネルの信号或いは誤り検出符号化された高速付随制御チャネルの信号を含めて無線送信し、受信側の通信装置が、受信した通信チャネルの信号に対して誤り検出処理を実行し、誤り度が所定の閾値以上であるか否かに応じてトラフィックチャネル或いは高速付随制御チャネルに対応した処理を実行することで、受信側で受信した通信チャネルの信号に高速付随制御チャネルの信号が含まれるか否かを効果的に判定する発明が提案されている（特許文献４参照）。

特開平２−２７２９２４号公報特開平８−１９０４２号公報特開平８−３７４８９号公報特開２００６−６７２６２号公報

図５は、上記規格における通信用物理チャネル（以下、通信チャネルと記述する）の通信フレームのフォーマットを示している。
通信チャネルは、６ビットのバースト過渡応答用ガード時間Ｒ、２ビットのプリアンブルＰ、１４８ビットのトラフィックチャネルＴＣＨまたは高速付随制御チャネルＦＡＣＣＨ、２０ビットの同期ワードＳＷ、２ビットのアイドルビットＩ、２０ビットの低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ（Slow Associated Control Channel）、１０８ビットのトラフィックチャネルＴＣＨまたは高速付随制御チャネルＦＡＣＣＨ、８ビットのガード時間Ｇを有している。

図４において、基地局がタイミングＴ３で移動局１からの送信権解放信号を受信できない場合は、基地局はトラフィックチャネルＴＣＨを含む通信チャネルの待ち受け状態であり、同期ワードＳＷを用いた同期検出処理を行っている。
同期検出処理では、通信フレーム毎に同期ワードＳＷの誤りビット数を検出し、誤りビット数が規定の許容ビット数（本例では“２”）を超えた通信フレームが規定の保護段数（本例では“１０”）の回数だけ連続した場合に「同期外れ」とし、誤りビット数が規定の許容ビット数以下の通信フレームが規定の後方保護段数（本例では“１”）の回数だけ連続した場合（すなわち、１回でも誤りビット数が２以下となった場合）に「同期確立」とする。
従って、基地局がタイミングＴ３で移動局1からの送信権解放信号を受信できない場合、規定された一定時間の同期外れを検出するためには、少なくともその規定時間に相当する保護段数の回数だけ連続して同期ワードＳＷの誤りビット数が許容ビット数を超えていなくてはならない。

この時、移動局１からはキャリアが送信されていないため、基地局で受信する信号において、通信フレームの同期ワードＳＷに相当する部分の信号は雑音が増幅されたランダムな信号となっており、このランダム信号を同期ワードと誤って認識してしまう確率（すなわち、誤りビット数が２ビット以下となる確率）P_swは、以下の数式により算出される。
（数１）P_sw = (1 + ₂₀C₁ + ₂₀C₂) / 2²⁰ = (1 + 20 + 190) / 2²⁰ = 2.01×10^-
⁴

ここで、例えば、約１０秒間に相当する２５０回連続して誤りビット数が上記許容ビット数を超える確率Pは、以下の数式により算出される。
（数２）P = (1 - P_sw)²⁵⁰ = 0.999799²⁵⁰ = 0.951 = 95.1%
すなわち、１０秒間連続で同期外れを検出したことに応じて無信号状態（通信終了）であると判定して終話処理を行う場合、４．９％は１０秒で終話できないという事態が発生する。

本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたものであり、受信側の通信装置が通信終了に係る信号を受信できなかった際に、同期検出処理を用いた通信終了判定よりも判定精度を高めた通信終了判定を行える技術を提案することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、誤り訂正可能な情報を格納する領域を有する通信フレームを用いて複数の通信装置が無線通信を行う無線通信システムにおいて、受信側の通信装置は、通信フレーム中の前記領域に対する誤り訂正処理を行う誤り訂正手段と、複数の通信フレームについて前記誤り訂正手段により誤り訂正処理を行った結果、連続して誤り訂正エラーとなった回数が所定値を超えたかを判定する判定手段と、連続して誤り訂正エラーとなった回数が所定値を超えたと前記判定手段により判定されたことに応じて通信の終了処理を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする無線通信システムとして実現する。

また、本発明は、誤り訂正可能な情報を格納する領域を有する通信フレームを他の装置から受信する通信装置において、通信フレーム中の前記領域に対する誤り訂正処理を行う誤り訂正手段と、複数の通信フレームについて前記誤り訂正手段により誤り訂正処理を行った結果、連続して誤り訂正エラーとなった回数が所定値を超えたかを判定する判定手段と、連続して誤り訂正エラーとなった回数が所定値を超えたと前記判定手段により判定されたことに応じて通信の終了処理を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする通信装置として実現する。

すなわち、他の装置からのキャリアが受信されないことで復調結果がランダムなビット列に見える場合に、誤り訂正処理により「誤り無し」と誤判定される確率が同期検出処理により「同期確立」と誤判定される確率より低いことに着目し、連続して「誤り訂正エラー（誤り有り）」となった回数が所定値を超えた場合に無信号状態（通信終了）と判定し、通信の終了処理を行う。
例えば低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部に対する誤り訂正処理の結果を用いて通信終了を判定する場合は、後述するように、同期検出処理の結果を用いる場合に比べて精度良く判定できるため、より確実に通信の終了処理を行うことができる。

本発明に係る無線通信システムとしては、種々なものが用いられてもよく、例えば、都道府県・市町村デジタル移動通信システムなどを用いることができる。また、単信通信および複信通信のいずれの通信方式であってもよい。
本発明に係る受信側の通信装置としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、基地局装置、携帯型の無線端末装置、設置型の無線端末装置などを用いることができる。また、当該通信装置は、受信機能だけでなく送信機能を備えたものを用いてもよい。

本発明によると、ランダム信号を誤判定してしまう確率が同期検出処理より低い誤り訂正処理の結果を用いて通信終了を判定するため、受信側の通信装置が通信終了の信号を受信できなかった際に、同期検出処理を用いた場合に比べて精度良く通信終了を判定することができ、より確実に通信の終了処理を行うことができる。

本発明を一実施例に基づいて具体的に説明する。
図１は、本発明を適用した都道府県・市町村デジタル移動通信システムにおける受信側の通信装置（本例では基地局装置）の機能ブロックを示している。
基地局装置は、送信機能を実現するための送信ＲＦ部１１、変調部１２、エンコード部１３と、受信機能を実現するための受信ＲＦ１４部、復調部１５、デコード部１６と、タイミングを生成するタイミング生成部１９と、無線機の制御を行う制御部２０と、を有している。

基地局装置は、制御部２０から供給される送信データをエンコード１３により符号化（エンコード）して変調部１２により変調処理し、その結果を送信信号として送信ＲＦ部１１により無線送信する。
また、基地局装置は、受信ＲＦ部１４により無線受信した受信信号を復調部１５により復調処理し、その結果をデコード部１６が有するデコード処理部１７により復号化（デコード）して受信データを取得して制御部２０に供給する。

本例の通信システムでは、低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨにより授受される低速付随制御情報は、図３に示す方式のチャネルコーディング処理により符号化されている。
本例では、低速付随制御情報の情報ユニットは５９ビットであり、これに１６ビットのＣＲＣ（Cyclic Redundancy Code）と５ビットの固定ビットとを付加して８０ビットとし、畳み込み符号化により１６０ビットとした後に、内部データの並び順を入れ替えるインタリーブ処理を行っている。
このように符号化された１６０ビットの低速付随制御情報は、２０ビット単位の８ブロックに分割され、０〜１７個の連続する通信フレームのうちの２〜９番目の８フレーム、または１０〜１７番目の８フレームにおける低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部に格納して送信される。

本例のデコード部１６は、誤り訂正処理の結果を用いた無信号検出処理を行う無信号検出部１８を更に備えており、無信号検出部１８は、タイミング生成部１９から入力される４０ｍｓのフレーム周期毎の「割込信号」と、フレーム周期毎にインクリメントされて０〜１７で巡回する「フレームカウンタ値」とに従って無信号検出処理を行う。

本発明に係る無信号検出部１８による無信号検出処理を、図２に示すフローチャートを参照して説明する。
無信号検出部１８は、割込信号のタイミングでフレームカウンタ値を読み込む（ステップＳ１０１）。
そして、読込んだフレームカウンタ値が２〜９か否かを判定し（ステップＳ１０２）、フレームカウンタ値が２〜９の場合は、復調された通信フレーム中の低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部を切り出し、２〜９番目の８フレームの各低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部の復調結果が連続するようにメモリに格納する（ステップＳ１０３）。読込んだフレームカウンタ値が２〜９でない場合は、フレームカウンタ値が１０〜１７か否かを更に判定し（ステップＳ１０４）、フレームカウンタ値が１０〜１７の場合は、復調された通信フレーム中の低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部を切り出し、１０〜１７番目の８フレームの各低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部の復調結果が連続するようにメモリに格納する（ステップＳ１０５）。

その後、フレームカウンタ値が９または１７か否かを判定し（ステップＳ１０６）、フレームカウンタ値が９または１７でない場合は処理を終了する一方で、フレームカウンタ値が９または１７の場合は以下の処理を行う。
まず、ステップＳ１０３またはステップＳ１０５においてメモリに格納された８フレーム分の低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部の情報に対し、デコード処理を行う（ステップＳ１０７）。デコード処理では、データの並び順を戻すデインタリーブ処理、ビタビ復号による誤り訂正を行うビタビ復号処理、復号したＣＲＣ符号をチェックするＣＲＣ符号チェック処理を順番に行っている。

デコード処理した結果、ＣＲＣエラー（誤り訂正エラー）が発生しているか否かを判定し（ステップＳ１０８）、ＣＲＣエラーでない場合は、カウンタＮｅｒｒを“０”にリセットし（ステップＳ１０９）、非受信フラグを“０（無信号状態ではない）狽ニして制御部２０へ出力する（ステップＳ１１０）。一方、ＣＲＣエラーの場合は、カウンタＮｅｒｒをインクリメント（１加算）する（ステップＳ１１１）。
そして、カウンタＮｅｒｒが規定回数（本例では約１０秒に相当する２８回）以上か否かを判定し（ステップＳ１１２）、カウンタＮｅｒｒが規定回数以上ならば、非受信フラグを“１（無信号状態）”として制御部２０へ出力する（ステップＳ１１３）。
制御部２０は、“１（無信号状態）”の非受信フラグが入力されると、通信の終了処理（本例では、高速付随制御チャネルＦＡＣＣＨのＢ／ＩでＩ（アイドル）を各移動局に通知）する。

ここで、５９ビットの低速付随制御情報の情報ユニットに対し、１６ビットのＣＲＣ符号は一意に決定される。そして、デコード処理において、残りの８５ビットは任意のビットパターンであってもＣＲＣエラーとはならない。従って、基地局装置で受信した信号の低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部が雑音によるランダム信号の場合、ＣＲＣエラー（誤り訂正エラー）とならない確率P_SACCHは、以下の数式により算出される。
（数３）P_SACCH = 2⁵⁹⁺⁸⁵ / 2¹⁶⁰ = 2^-16 = 1.53×10^-5
そして、約１０秒すなわち２８ユニット連続でＣＲＣエラーとなって無信号状態と判定する確率Pは、以下の数式により算出される。
（数４）P = (1 - P_SACCH)²⁸ = 0.9999847²⁸ = 0.99957 = 99.957%

従って、１０秒で無信号状態（通信終了）を検出できずに通信の終了処理を行えない確率は０．０４３％であり、同期検出処理の結果を用いて無信号状態を検出する場合（４．９％）に比べて１／１００以下である。
以上のように、基地局装置が通信終了を示す信号（例えば送信権開放信号）を受信できなかった場合において、低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部に対する誤り訂正処理の結果を用いれば、同期検出処理の結果を用いる場合に比べて精度良く通信終了を判断することができ、より確実に通信の終了処理を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施例に示した通信システムに限定するものではなく、種々の無線通信システムに適用することができる。
また、本例では、低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部に対する誤り訂正処理の結果を用いるが、誤り訂正可能な情報を格納する他のチャネルに対する誤り訂正処理の結果を用いてもよい。
また、本例では、デコード処理部１７および無信号検出部１８のそれぞれで低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部に対するデコード処理（誤り訂正処理）を行っているが、例えば、デコード処理部１７で低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ部に対して誤り訂正処理を行い、その結果を無信号検出部１８に通知して無信号状態（通信終了）を判定させる等の他の態様により実施してもよい。

本発明は、無線通信システムや通信装置（基地局装置、携帯型の無線端末装置、設置型の無線端末装置など）として実施されるほか、例えば、本発明に係る処理を実行する方法や、当該処理機能をコンピュータに実現させるためのプログラムとしても実施することができる。
また、本例の基地局装置では、本発明に係る訂正手段および判定手段である無信号検出部１８、本発明に係る制御手段である制御部２０を、専用のハードウェア回路により実現しているが、例えば、各処理機能をコンピュータに実現させるためのプログラムをＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶装置に保持しておき、当該プログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理部により実行させることで構成してもよい。

本発明の一実施例に係る基地局装置のブロック図である。本発明の一実施例に係る無信号検出処理のフローチャートを示す図である。チャネルコーディング処理を説明する図である。単信通信の通信フェーズでの制御シーケンスを示す図である。上り通信用物理チャネルの信号フォーマットを示す図である。

符号の説明

１１：送信ＲＦ部、
１２：変調部、
１３：エンコード部、
１４：受信ＲＦ部、
１５：復調部、
１６：デコード部、
１７：デコード処理部、
１８：無信号検出部、
１９：タイミング生成部、
２０：制御部

Claims

誤り訂正可能な情報を格納する領域を有する通信フレームを用いて複数の通信装置が無線通信を行う無線通信システムにおいて、
受信側の通信装置は、
通信フレーム中の前記領域に対する誤り訂正処理を行う誤り訂正手段と、
複数の通信フレームについて前記誤り訂正手段により誤り訂正処理を行った結果、連続して誤り訂正エラーとなった回数が所定値を超えたかを判定する判定手段と、
連続して誤り訂正エラーとなった回数が所定値を超えたと前記判定手段により判定されたことに応じて通信の終了処理を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
誤り訂正可能な情報を格納する領域を有する通信フレームを他の装置から受信する通信装置において、
通信フレーム中の前記領域に対する誤り訂正処理を行う誤り訂正手段と、
複数の通信フレームについて前記誤り訂正手段により誤り訂正処理を行った結果、連続して誤り訂正エラーとなった回数が所定値を超えたかを判定する判定手段と、
連続して誤り訂正エラーとなった回数が所定値を超えたと前記判定手段により判定されたことに応じて通信の終了処理を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする通信装置。