JP4472862B2 - 無線通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル無線通信に用いられる基地局従属方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル無線システムは、一般に１つの基地局と複数の端末局とから構成される。各々の端末局は、基地局が有するタイミングに対して同期をとることにより、同時に複数の回線を確保する多重接続が実現されている。このことを、多元接続方式の１つであるTDMA（Time Division Multiple Access：時分割多重）を例にとり、図５によって多重システムの概念を説明する。
【０００３】
図５は、TDMAシステムにおいて２つの端末局と基地局間で通信が行われている様子を示す図である。101は基地局、102は端末局A、103は端末局B、104-1は基地局101から端末局A102に送信される下り信号、104-2は基地局101から端末局B103に送信される下り信号、105-1は端末局A102から基地局101に送信される上り信号、105-2は端末局B103から基地局101に送信される上り信号である。
図５において、無線キャリアを上り／下りの一対の周波数で構成し、下り信号の周波数をF、上り信号の周波数をfとしている。この一対の周波数について、図６に示すような時間分割を行うことにより、多重化が実現される。
【０００４】
図６は、従来の時分割多重システムのスロットを示す図である。図６では、多重数が４の場合の例を示す。106は下り信号のフレーム区切り、107は上り信号のフレーム区切り、108-1，2，3，4は下り信号のスロット、109-1，2，3，4は上り信号のスロット、110は時間軸である。
図６において、下り方向（基地局101から端末局A102または端末局B103への送信）の場合、１つの無線キャリアを時間軸上でフレーム106に区切り、更にフレーム106を多重数４に対応するスロット（SLOT1，SLOT2，SLOT3，SLOT4）108-1，2，3，4に分割することにより多重化を行う。なお、図６の例では、1フレームを40 msecとする。
【０００５】
スロット108-4は１つの制御チャネル（CCH）に割り当て、スロット108-1，108-2，108-3は３つの通信用チャネル（TCH1，TCH2，TCH3）に割り当てている。制御チャネル（スロット108-4）は回線の接続制御を行うチャネルであり、通信用チャネル（スロット108-1，108-2，108-3）は通話及びデータ伝送などの通信を行うチャネルである。基地局は、通常これらの全スロットを常時送信する。
一方上り方向では、下りのフレーム106を基準とするフレームタイミング107をスロット109-1，2，3，4に分割し、下りの場合と同様に、スロット109-4は１つの制御チャネル（CCH）に割り当て、スロット109-1，109-2，109-3は３つの通信用チャネル（TCH1，TCH2，TCH3）に割り当てている。
端末局（端末局A102または端末局B103）は、制御チャネル（スロット109-4）、あるいは基地局101により指定された通信チャネルのスロット（スロット109-1，109-2，109-3のいずれか１つ）のみを送信する。この図の例では、端末局A102はスロット109-1、端末局Bはスロット109-2のタイミングで送信する。
【０００６】
以上のように、複数の端末局が個々に基地局によって指定されたスロットで上りの送信を行う多重方式はTDMA(Time Division Multiple Access)と呼ぶ。また、基地局が複数の端末局に対して割り当てたスロットを通じて送信を行い、端末局が自局に割り当てられたスロットを受信する方式をTDM(Time Division Multiple)と呼ぶ。
このような、通信を行うための一般的な呼接続手段について説明する。
端末局発呼の場合、端末局は制御チャネルに指定されているスロットで接続要求信号を、例えば、1〜2フレーム送信し、接続要求信号を受信した基地局は、通信用に割り当てられているスロットの中から空いているスロットを通信用チャネルとして設定すると同時に、端末局に対して制御チャネルを通じてこの設定を通知し、端末局の送信スロットを切換えさせる。
一方、基地局発呼の場合、基地局は通信用チャネルの空きチャネルの有無を調べ、空きチャネルが有る場合、基地局から制御チャネルで対象となる端末局に対して呼び出し信号を送信し、その後、通信用チャネルの空いているチャネルを当該通信用チャネルとして設定する。
以上のようなシステムが成立するためには、各スロット間の干渉を防止するために、端末局の送信スロットタイミングの正確な制御が必要である。したがって、基地局は常時制御チャネルを含む信号（制御チャネル信号）を送信し続け、端末局が必要なときに随時この制御チャネル信号を受信して、基地局に対してスロットタイミングの同期をとることができるような状態を維持することが必要となる。
【０００７】
以上述べてきたような、基地局が常時送信する基地局従属型の無線方式は、電波産業会標準規格ARIB STD-27(デジタル方式自動車電話システム)やARIB STD-39(公共業務用デジタル移動通信システム)などのTDMAシステムで採用されている。また、TDMA以外のシステム、例えばARIB STD-T61(狭帯域デジタル通信方式)で採用されているSCPC/FDMA（Single Channel Per Carrier/Frequency Division Multiple Access）システムにおいても、基地局が制御チャネルを常時送信しており、端末局はこれを受信してフレームタイミングの同期を確立するとともに、周波数についても同期をとっている。
これにより、各端末局の送信周波数の精度を確保し、他のチャネルとの干渉を抑止している。また、端末局が基地局とフレーム同期をとることは、基地局の受信動作を容易にする効果もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術には、基地局従属型の無線システムにおいて、基地局は制御チャネル信号を常時送信する必要がある。このような基地局常送のシステムでは、例えば防災無線のように平常時には発呼が生起される頻度が非常に低い場合や、通常のシステムであっても接続の頻度が著しく低下した場合であっても、常に端末局からの発呼に対する待機状態を維持しなければならない。従って、基地局の送信機の消費電力の点で負担が大きい欠点があった。
特に、停電時にもある時間内での運用が可能となるように、バッテリを備えたシステムもあり、そのようなシステムでは更に電源効率の高いシステム運用方法が必要であった。
本発明の目的は、上記のような欠点を除去し、消費電力を軽減した無線システムおよびシステムの運用方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の無線通信方法は、一定時間内に通信が無い場合には、基地局の送信機を停止状態とし、この間に端末局から発呼する場合は、端末局が基地局に対して送信起動要求信号を送信し、基地局はこの信号を受信して送信機を再起動するものである。
【００１０】
即ち、本発明の無線通信方法は、少なくとも基地局と複数の端末局とで構成されるデジタル無線システムであって、基地局が制御チャネル信号を常に送信し、複数の端末局が制御チャネル信号を受信して基地局のフレームタイミングに対して同期をとりフレームタイミングを整合させる基地局従属型無線通信方法において、基地局は回線の接続状態を監視し、直前の通話が終了してから所定の時間内に呼接続の要求が無い場合は、基地局はその送信機を停止状態にするものである。
【００１１】
また、本発明の無線通信方法は、複数の端末局のそれぞれは、基地局の送信機が停止状態であるか否かを検知し、検知の結果、基地局の送信機が停止状態である場合には、基地局に対して送信起動要求信号を送信するものである。
また端末局は更に、基地局に対して送信起動要求信号を送信した後に、受信動作を行い、基地局の制御チャネル信号を受信して、受信された制御チャネル信号に対して同期を確立し、同期の確立後に通常発呼を行うものである。
【００１２】
更にまた本発明の無線通信方法において、基地局の送信機が停止状態にある場合に、基地局は、複数の端末局の少なくとも１つから送信される送信起動要求信号を受信したときに、停止状態にある基地局の送信機を起動して、制御チャネル信号の送信を開始する。
そしてまた、端末局が送信起動要求信号を送信したとき、基地局は送信起動要求信号を送信した端末局を特定し、特定された端末局が、基地局のゾーン内にあるときに、停止状態にある基地局の送信機を起動して、制御チャネル信号の送信を開始するものである。
また更に、本発明の無線通信方法の基地局は、送信起動要求信号を受信したとき、送信起動要求信号を送信した端末局を特定し、特定された端末局が、基地局のゾーン内にあるときに、停止状態にある基地局の送信機を起動し、かつ、特定された端末局に通信チャネルを割り当てるものである。
また、本発明の無線通信方法の端末局は、基地局から送信される信号の受信の同期を確認し、受信の同期が確立していれば通常発呼を行う。
そのほか、本発明の無線通信方法の端末局は、基地局から送信される信号の受信の同期を確認し、受信の同期が確立されなければ、基地局の送信機が停止状態にあると検知するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１によって説明する。以下、本発明の実施例の説明において、随時、図５に示したTDMAシステムと図６に示したフレーム構成を用いる。図１は本発明の一実施例の動作を説明するための図である。図１(a)は基地局の基本的な構成図であり、11は基地局制御装置、12は無線装置、13はモード切換え器、14は空中線である。
図１(a)において、基地局制御装置11は、無線装置12に送信データや制御信号などを与え、同時に、無線装置12から受信データや状態信号などを入力する。
無線装置12は、少なくとも送信機と受信機とを含み、基地局制御装置11から与えられる信号に対応して、空中線14を介して、送信データの送信や、受信を行う。
基地局制御装置11は同時に、モード切換え器13に制御信号を与える。モード切換え器13は、基地局制御装置11から与えられる制御信号を受けて、無線装置12の動作モードを制御する。
【００１４】
無線装置12の動作モードについては、図１(b)を用いて説明する。図１(b)は、無線装置12の動作モードを説明する図である。21〜24は説明のためのタイミング、25は送信出力信号、26は動作モード切換え信号、27と29は常送モード、28は待機モードである。また、横軸は時刻である。
図１(b)において、送信出力25は空中線14の出力の様子を示し、動作モード切換え信号26はモード切換え器13の出力の様子を示している。この図に示すように、無線装置12は動作モード切換え信号に応じて、常送モード27または29と待機モード28に切換えられる。
【００１５】
常送モード27または29では、従来技術による運用に従う動作を行う。即ち、基地局101は常時制御チャネルを含めたスロット（CCH108-4）を送信機によって送信し、これを受信可能な端末局A102または端末局B103が同期を確保できるようにする。
一方、待機モード28では、基地局101は、常時制御チャネルを含めたスロットの送信を停止した上で、端末局A102または端末局B103からの信号を待ち受ける。即ち、無線装置12の送信機を停止状態にして、端末局A102または端末局B103からの信号を待ち受ける。
図１(b)中、タイミング21に示す時刻に起きる、無線装置12の動作モードを、常送モード27から待機モード28へ移行させるには、次のような条件が必要である。
即ち、基本的に、常送モード27の期間中において、あらかじめ定められた所定の時間内に回線接続が無い場合には、待機モード28へ移行する。
ただし、非常時などによって、基地局101の操作者の設定、あるいは、該当無線ゾーンを制御する制御局（図５では図示していない）からの制御信号により、待機モード28への移行が禁止されている場合には、所定時間内に回線接続が無い場合でも待機モード28へ移行せず、常送モード27を維持する。
【００１６】
このような条件を実現するために、モード切換え器13には、図２に示すフローチャートに従う動作を行わせる。図２は本発明の基地局の動作モード移行処理の一実施例を示すフローチャートである。
図２において、移行禁止確認ステップ101では、モード切換え器13に待機モードへの移行禁止が設定されていれば、常送モードを維持させ移行禁止確認ステップ101を繰り返す（待機して、常送モードを維持している）。また、待機モードへの移行禁止が設定されていなければ、ステップ102に進む。
【００１７】
時間計算ステップ102では、最終通話の終了時刻から現在時刻までの時間Tを計算し、ステップ103に進む。
時間比較ステップ103では、時間Tが予め設定された値Lを超えていればステップ104に進み、予め設定された値L以内であればステップ101に戻る。
待機モード移行ステップ104では、モード切換え器13は、待機モードに移行させるための動作モード切換え信号26を無線装置12に与える。
こうして、無線装置12に動作モード切換え信号26が与えられると、無線装置12は送信モード27から待機モード28に動作モードを切換える。
【００１８】
次に、待機モード28から常送モード29へ移行するための移行条件を図３に示すフローチャートにより説明する。図３は、本発明の基地局101での動作モード移行処理の一実施例を示すフローチャートである。
強制常送モード確認ステップ201では、基地局101あるいは該当無線ゾーンを制御する制御局から与えられる制御信号により、強制的に、常送モードへの移行の指示があった場合には、常送モード移行ステップ207に進み常送モードへ移行する。また、常送モードへの移行の指示がなかった場合には、ステップ202に進む。
【００１９】
発呼要求確認ステップ202では、基地局101自身から発呼を行うか否か確認し、発呼を行う場合には常送モード移行ステップ207に進み、基地局101は常送モードへ移行し、端末局（端末局A102または端末局B103）が同期を確立する時間を持って通常発呼を行う。また、発呼を行う指示がなかった場合には、ステップ203に進む。
【００２０】
受信動作ステップ203では、待機モード中の基地局101において、受信動作を常時行い、端末局から送信される送信起動要求信号を待ち受け、ステップ204に進む。
同期確認ステップ204では、端末局のフレームタイミングが不確定であるため、待機モード中の受信に自局のタイミングを基準としない同期が必要であるので、まず同期確認を行い、同期が取れた場合にステップ205に進む。このため、端末局から送信される送信起動要求信号は、基地局101の無線装置12の性能にもよるが、例えば、25フレーム程度（例えば、1フレームを40 msecとすると、1 sec）の間、連続して送信される。即ち、送信起動要求信号を送信する長さは、基地局と端末局との同期が取れていないため、接続要求信号に比べて長い。
端末局識別ステップ205では、受信信号がこの信号を送信した端末局を識別し、ステップ206に進む。
基地局ゾーン確認ステップ206では、この受信信号が自基地局ゾーン内からの送信起動要求信号であればステップ207に進み、そうでなければステップ201に戻る。
常送モード移行ステップ207では、常送モードへ移行する。
以上のように、端末局A102または端末局B103から発呼の要求がある場合にも、常送モードへ移行する機能を有する点が最も重要である。
【００２１】
次に、待機モードにおける端末局の動作を図４に示すフローチャートにより説明する。図４は、本発明の端末局動作の一実施例を示すフローチャートである。
端末局A102または端末局B103で発呼要求が生じた場合、図４のフローチャートの処理が始まる。
まず受信同期確認ステップ301では、受信同期の確認を行い、受信の同期が確立していれば（基地局101の無線装置12の送信機が停止状態ではないことを検知し）ステップ305に進み通常発呼を行う（即ち、接続要求信号を基地局101に向けて送信する）。また、受信の同期が確立していなければ、基地局101の無線装置12の送信機が停止状態にあることを検知し、ステップ302に進む。
送信起動信号送信ステップ302では、検知の結果、基地局101が待機モードにあると判断して、基地局101に送信起動要求信号を送信し、ステップ303に進む。基地局101では、この送信起動要求信号を受信して、図３のステップ203からステップ207が行なわれ、常送モードに移行し制御チャネル信号の送信を開始する。
受信同期確立動作ステップ303では、基地局101から送信された制御チャネル信号を受信して受信同期の確立を行い、ステップ304に進む。
受信同期確認ステップ304では、受信同期の確認を行い、受信の同期が確立していればステップ305に進み通常発呼を行う。また、受信同期が確立していなければ、ステップ303に進み、ステップ303とステップ304を繰り返して同期が確立するのを待ち、同期が確立した時点でステップ305において通常発呼を行う。
【００２２】
あるいは、基地局101が常送モードへ移行した後に、送信起動要求を送信した端末局A102または端末局B103のいずれかに対して発呼を行うことも可能である。
即ち、図４において、ステップ301からステップ302の処理の後、基地局101は端末局から送信された送信起動要求信号を受信し、図３の同期確認ステップ204、端末局識別ステップ205、基地局ゾーン確認ステップ206、及び常送モード移行ステップ207で説明した処理を行い、更に、送信起動要求信号を送信した端末局に対して通常発呼を行う。この場合、端末局は通常発呼ステップ305を行わず、基地局から送信される発呼を待ち受ける。
【００２３】
なお、上記実施例では、あらかじめ定められた所定時間内に回線接続がなかった場合に基地局は待機モードに移行したが、一定周期で待機モードに移行しても良いし、また、一定周期で常送モードに復帰しても良い。
また、上記実施例では、端末局識別ステップ205と基地局ゾーン確認ステップ206において、送信起動要求信号を送信した端末局を識別して、自基地局ゾーン内からの送信起動要求信号であれば常送モードに移行したが、自基地局ゾーン外からの送信起動要求信号でであっても、常送モードに移行して良いし、更に、送信起動要求信号を送信した端末局を識別せずに常送モードに移行して良い。
また、また、上記実施例では、常送モードであるか否かを端末局が検知する方法として、同期が確立するか否かを判断の基準としたが、例えば、端末局が受信する所定の信号の受信電界強度が所定の値以下であるか否かを判断基準にしても良いし、その他の手段でも良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、平常時に発呼が生起される頻度が非常に低いシステムや、接続の頻度が著しく低下したシステムの場合には、基地局の送信動作を停止し、必要なときに送信を再起動することにより、無駄な送信動作を抑制して、基地局の消費電力を節約するシステム運用が可能となる。
また、本発明によれば、基地局従属型のシステムにおいて、基地局が送信を停止している場合を含む任意の時刻に、端末局からの発呼による接続が可能となるシステムが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の動作を説明するために図。
【図２】 本発明の基地局の動作モード移行処理の一実施例を示すフローチャート。
【図３】 本発明の基地局の動作モード移行処理の一実施例を示すフローチャート。
【図４】 本発明の端末局動作の一実施例を示すフローチャート。
【図５】 従来の端末局と基地局間とでの通信の様子を示す図。
【図６】 従来の時分割多重システムのスロットを示す図。
【符号の説明】
11：基地局制御装置、 12：無線装置、 13：モード切換え器、 14：空中線、 21〜24：タイミング、 25：送信出力信号、 26：動作モード切換え信号、 27，29：常送モード、 28：待機モード、 101：基地局、 102：端末局A、 103：端末局B、 104-1，104-2：下り信号、 105-1，105-2：上り信号、 106：下り信号のフレーム区切り、 107：上り信号のフレーム区切り、 108-1，2，3，4：下り信号のスロット、 109-1，2，3，4：上り信号のスロット、 110：時間軸。

Claims (7)

1. 少なくとも基地局と複数の端末局とで構成されるデジタル無線システムにおいて、該基地局が制御チャネル信号を送信し、前記複数の端末局が該制御チャネル信号を受信して前記基地局のフレームタイミングに対して同期をとり該フレームタイミングを整合させる無線通信方法であって、
   前記基地局は、回線の接続状態を監視し、直前の通話が終了してから所定の時間内に呼接続の要求が無い場合は、前記基地局の送信機を停止状態にし、
   前記端末局は、発呼する場合、前記基地局の送信機が停止状態であるか否かを検知し、前記検知の結果、前記基地局の送信機が停止状態である場合には、前記基地局に対して送信起動要求信号を送信し、
   前記基地局は、前記複数の端末局の少なくとも１つから送信される前記送信起動要求信号を受信したときに、停止状態にある前記基地局の送信機を起動して、前記制御チャネル信号の送信を開始することを特徴とする無線通信方法。
2. 請求項１記載の無線通信方法において、
   前記端末局は、前記基地局に対して前記送信起動要求信号を送信した後に、受信動作を行い、前記基地局の前記制御チャネル信号を受信して、受信された前記制御チャネル信号に対して同期を確立し、該同期の確立後に通常発呼を行うことを特徴とする無線通信方法。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載の無線通信方法において、
   前記端末局が前記送信起動要求信号を送信したとき、前記基地局は前記送信起動要求信号を送信した端末局を特定し、特定された端末局が、前記基地局のゾーン内にあるときに、停止状態にある前記基地局の送信機を起動して、前記制御チャネル信号の送信を開始することを特徴とする無線通信方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無線通信方法において、
   前記基地局は、前記送信起動要求信号を受信したとき、前記送信起動要求信号を送信した端末局を特定し、特定された端末局が、前記基地局のゾーン内にあるときに、停止状態にある前記基地局の送信機を起動し、かつ、前記特定された端末局に通信チャネルを割り当てることを特徴とする無線通信方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の無線通信方法において、
   前記端末局は、前記基地局の送信機が停止状態であるか否かを検知し、前記検知の結果、前記基地局の送信機が起動状態である場合には、通常発呼を行うことを特徴とする無線通信方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の無線通信方法において、
   前記端末局は、前記基地局から送信される信号の受信の同期を確認し、該受信の同期が確立されなければ、前記基地局の送信機が停止状態にあると検知し、該受信の同期が確立されていれば、前記基地局の送信機が起動状態にあると検知することを特徴とする無線通信方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の無線通信方法において、
   前記端末局が前記送信起動要求信号を送信するフレーム数は、前記端末局が同期の確立後に通常発呼を行うために送信する接続要求信号のフレーム数より多いことを特徴とする無線通信方法。

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