JP4888431B2 - 無線通信システム及び無線通信システムにおける中継方法 - Google Patents

Description

本発明は、親固定局が複数の中継局と同一の中継波を用いて接続するとともに、各中継局が移動局と同一通信波を用いて通信する無線通信システム及び無線通信システムにおける中継方法に関するものである。

従来より、親固定局が複数の中継局と同一の中継波を用いて接続するとともに、各中継局が移動局と同一通信波を用いて通信する無線通信システムが存在する。このような無線通信システムでは、同一周波数を用いて通信を行うため、複数の通信が重なるとビート障害等が発生してしまうという問題があった。

この問題を解決するものとして、例えば、特許文献１に示すものは、複数の中継局が同時に中継することによって生じるビート障害等を軽減することを目的としたものであり、その解決手段として、移動局が複数の重複した中継局エリアにいる場合、予め、ポーリング等の手段により最適な基地局を判別しておくことで、他の中継局の中継機能を断にして当該最適中継局のみを作動させるようにしたものである。

図１４に示すものは、特許文献１における無線通信システムの全体構成を表したものである。この図１４において、親固定局は、中継局を経由して移動局との通信を行う親固定局無線装置であり、中継局Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ親固定局と移動局の間を中継する中継局無線装置であって移動局からのポーリングに対する応答機能を備えたものであり、移動局Ｄは、中継局を経由して親固定局と通信を行う移動局無線装置であって最適基地局情報収集のためのポーリング機能等を備えたものである。

前記中継局Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ親固定局との通信を担う固定局と、移動局との通信を担う基地局とを備えており、親固定局と各固定局との間で同一の中継波を使用し、各基地局と移動局との間で同一の通信波を使用して、親固定局と移動局が通信を行う構成となっている。

この構成において、前記移動局は、各中継局の基地局に対して手動又はポーリングにより基地局識別信号（ポーリングコード、基地局コード、移動局コードを含む）を送信し、各基地局では、受信した基地局識別信号に対して、移動局の電界強度情報と自局を示すコードと移動局を示すコードを含む応答信号を送信する。移動局では、各基地局から受信した応答情報を記録し、この記録結果における電界強度情報を比較して最適の中継基地局を判別、選択し、最適基地局を決定した後は、この最適基地局識別信号を自動的に設定して送信することによって、以後、この基地局のみと接続する。

一方、中継局では、基地局が最適基地局識別信号を受信したとき、対応する固定局から最適中継情報を親固定局へ送信し、親固定局は、この最適中継情報を自局内に設定することによって以後、設定された該基地局のみを選択、中継局識別信号を付与して該移動局に対する信号を送信する。中継局装置は中継局識別信号が自局に該当する場合はそのまま中継して、親固定局からの通信信号を該移動局へ送信し、中継局識別信号が他局に該当する場合は自局の中継機能を無効にする。
特開平０８−１９５７１０号公報

この特許文献１における技術は、移動局より順次ポーリングにより各基地局へ基地局識別信号（ポーリングコード、基地局コード、移動局コード等）を送信し、各基地局からの応答信号を受信し、応答信号で得られた受信電界強度を比較して、最適基地局を判別、選定する方式であるが、この方式が有効となるのは、移動局が中継基地局のサービスエリア内に位置し、かつ、予めサービスエリア内の置局構成を認識している場合が前提となる。
災害時に隊編成を組まれ災害現場へ出動する消防業務等を想定した場合、必ずしも全ての移動局がサービスエリア内に位置しているとは限らず、また、圏外移動局に対応するために中継基地局が置局されている保証もない。

また、特許文献１においては、親固定局と中継局内の固定局が固定回線で接続されているため、常に安定した回線品質を確保可能であり、中継基地局を選定する判断基準を各中継基地局から受信する応答受信時の電界強度情報のみとしている。しかし、親固定局と中継局とを固定回線で接続しない場合、例えば、移動局に中継機能を持たせるような場合には、親固定局と中継局の間の回線品質も不安定となるため、中継基地局から受信する応答受信時の電界強度情報のみでは、最適な中継局を選定する判断基準とはならないという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、固定の中継基地局が存在しない状態で移動局に中継機能を持たせるようにした場合に、ビート障害等の発生を防止しつつ最適な中継移動局を選択可能な無線通信システムを提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１は、基地局と、この基地局と通信を行う複数の移動局とを具備した無線通信システムにおいて、前記移動局は、予め記憶部に記憶してある通信相手としての基地局の複数のチャネルを検索して通信可能なチャネルがあるか否かを制御部において判別し、通信可能なチャネルが存在しなかった場合に自局が基地局のサービスエリア圏外であると判別して、他の移動局に対して「中継通信要求」信号を送信部より送信するようにし、前記他の移動局は、移動局からの「中継通信要求」信号を受信部において受信した場合に、中継通信可能か否かの情報を含む「中継通信応答」信号を当該移動局に対して送信部より送信するようにし、前記「中継通信応答」信号には、「中継通信応答」信号に係る当該他の移動局と基地局との間の信号レベルを表した基地波レベルの情報が含まれており、前記移動局は、所定期間内に他の移動局からの「中継通信応答」信号を受信部において受信した場合に、その「中継通信応答」信号の受信レベル及び基地波レベルが規定値に達しているか否かを制御部において判断し、かつ、受信した「中継通信応答」信号が複数の場合にはそれらの受信レベル及び基地波レベルを制御部において比較して、最適な中継相手を選択し、その選択した１つの他の移動局を指定して「中継通信確定通知」信号を送信するようにし、前記他の移動局の受信部にて「中継通信確定通知」信号を受信した１つの中継モードの移動局と１以上の通常動作モードの移動局を有する場合であって、これら中継モードの移動局と通常動作モードの移動局は、基地局との間の「通信路の確立」による基地局からの音声信号をそれぞれの記憶部に受話／録音し、かつ、基地局からの送信終了信号を受信すると、通常動作モードの移動局が基地局からの送信終了信号の受信から設定時間内に中継モードの移動局からの同期バースト信号を受信したとき、中継モードの移動局は、サービスエリア圏外の移動局に録音した音声を送信し、通常動作モードの移動局は、中継モードの移動局からの空線信号受信で録音した音声信号を消去するようにしたことを特徴とする無線通信システムである。

本発明の請求項２は、基地局と、この基地局と通信を行う複数の移動局とを具備した無線通信システムにおいて、前記移動局は、予め記憶部に記憶してある通信相手としての基地局の複数のチャネルを検索して通信可能なチャネルがあるか否かを制御部において判別し、通信可能なチャネルが存在しなかった場合に自局が基地局のサービスエリア圏外であると判別して、他の移動局に対して「中継通信要求」信号を送信部より送信するようにし、前記他の移動局は、移動局からの「中継通信要求」信号を受信部において受信した場合に、中継通信可能か否かの情報を含む「中継通信応答」信号を当該移動局に対して送信部より送信するようにし、前記「中継通信応答」信号には、「中継通信応答」信号に係る当該他の移動局と基地局との間の信号レベルを表した基地波レベルの情報が含まれており、前記移動局は、所定期間内に他の移動局からの「中継通信応答」信号を受信部において受信した場合に、その「中継通信応答」信号の受信レベル及び基地波レベルが規定値に達しているか否かを制御部において判断し、かつ、受信した「中継通信応答」信号が複数の場合にはそれらの受信レベル及び基地波レベルを制御部において比較して、最適な中継相手を選択し、その選択した１つの他の移動局を指定して「中継通信確定通知」信号を送信するようにし、前記他の移動局の受信部にて「中継通信確定通知」信号を受信した１つの中継モードの移動局と１以上の通常動作モードの移動局を有する場合であって、これら中継モードの移動局と通常動作モードの移動局は、基地局との間の「通信路の確立」による基地局からの音声信号をそれぞれの記憶部に受話／録音し、かつ、基地局からの送信終了信号を受信すると、通常動作モードの移動局が基地局からの送信終了信号の受信から設定時間内に中継モードの移動局からの同期バースト信号を受信しなかったとき、通常動作モードの移動局は、中継モードの移動局に代わってサービスエリア圏外の移動局に録音した音声を送信し、中継モードの移動局は、通常動作モードの移動局からの空線信号受信で録音した音声信号を消去するようにしたことを特徴とする無線通信システムである。

本発明の請求項３は、請求項１又は２に加えて、前記他の移動局は、一定期間毎に自局と基地局の通信状態を判別する手段を制御部に具備しており、前記「中継通信確定通知」信号によって中継通信を確立した後に、基地局との通信レベルが規定値以下に劣化した又は基地局との通信が不可能であると制御部において判別した場合に、中継相手である移動局に対して「中継解除通知」信号を送信部より送信して中継通信を解除するようにしたことを特徴とする無線通信システムである。

本発明の請求項４は、基地局と、この基地局と通信を行う複数の移動局とを具備した無線通信システムにおいて、基地局のサービスエリア圏外に存在する移動局（以下、圏外移動局）が、自局が基地局のサービスエリア圏外であると判別して基地局のサービスエリア圏内に存在する他の移動局（以下、圏内移動局）に対して「中継通信要求」信号を送信する第１のステップと、前記圏内移動局が、前記圏外移動局からの「中継通信要求」信号を受信した後に、中継通信可能か否かの情報を含む「中継通信応答」信号を当該圏外移動局に対して送信する第２のステップと、前記圏外移動局が、前記圏内移動局からの「中継通信応答」信号の受信を所定期間待ち受ける第３のステップと、前記圏外移動局が、受信した「中継通信応答」信号の受信レベルが規定値に達しているか否かを判断し、かつ、受信した中継通信可の情報を含む「中継通信応答」信号が複数の場合にはそれらの受信レベルを比較して、最適な中継相手を選択し、その選択した１つの圏内移動局を指定して「中継通信確定通知」信号を送信する第４のステップとによって、中継通信路を確立するようにし、さらに、中継通信路を確立した後の基地局からの音声信号を１つの中継モードの移動局と１以上の通常動作モードの移動局に受話／録音する第５のステップと、通常動作モードの移動局が基地局からの送信終了信号を受信したらタイマーをセットする第６のステップと、タイマーの設定時間内に中継モードの移動局からの同期バースト信号を受信したとき、中継モードの移動局は、サービスエリア圏外の移動局に録音した音声を送信する第７のステップと、通常動作モードの移動局は、中継モードの移動局からの空線信号受信で録音した音声信号を消去する第８のステップを具備したことを特徴とする無線通信システムにおける中継方法である。

本発明の請求項５は、基地局と、この基地局と通信を行う複数の移動局とを具備した無線通信システムにおいて、基地局のサービスエリア圏外に存在する移動局（以下、圏外移動局）が、自局が基地局のサービスエリア圏外であると判別して基地局のサービスエリア圏内に存在する他の移動局（以下、圏内移動局）に対して「中継通信要求」信号を送信する第１のステップと、前記圏内移動局が、前記圏外移動局からの「中継通信要求」信号を受信した後に、中継通信可能か否かの情報を含む「中継通信応答」信号を当該圏外移動局に対して送信する第２のステップと、前記圏外移動局が、前記圏内移動局からの「中継通信応答」信号の受信を所定期間待ち受ける第３のステップと、前記圏外移動局が、受信した「中継通信応答」信号の受信レベルが規定値に達しているか否かを判断し、かつ、受信した中継通信可の情報を含む「中継通信応答」信号が複数の場合にはそれらの受信レベルを比較して、最適な中継相手を選択し、その選択した１つの圏内移動局を指定して「中継通信確定通知」信号を送信する第４のステップとによって、中継通信路を確立するようにし、さらに、中継通信路を確立した後の基地局からの音声信号を１つの中継モードの移動局と１以上の通常動作モードの移動局に受話／録音する第５のステップと、通常動作モードの移動局が基地局からの送信終了信号を受信したらタイマーをセットする第６のステップと、タイマーの設定時間内に中継モードの移動局からの同期バースト信号を受信しなかったとき、通常動作モードの移動局は、中継モードの移動局に代わってサービスエリア圏外の移動局に録音した音声を送信する第７のステップと、中継モードの移動局は、通常動作モードの移動局からの空線信号受信で録音した音声信号を消去する第８のステップを具備したことを特徴とする無線通信システムにおける中継方法である。

本発明の請求項６は、請求項４又は５に加えて、前記圏内移動局は、一定期間毎に自局と基地局の通信状態を判別する手段を具備しており、この圏内移動局が、前記第４のステップによって中継通信路を確立した後に、基地局との通信レベルが規定値以下に劣化した又は基地局との通信が不可能であると判別した場合に、中継相手である移動局に対して「中継解除通知」信号を送信して、中継通信を解除するようにしたことを特徴とする無線通信システムにおける中継方法である。

本発明によれば、移動局において自局が基地局のサービスエリア圏外であると判別した場合に、他の移動局に対して「中継通信要求」信号を送信するようにしたので、圏外である場合に自発的に中継相手を探索することが可能となる。「中継通信要求」信号を受信した他の移動局は、中継通信可能か否かの情報を含む「中継通信応答」信号を当該圏外移動局に対して送信するが、その受信レベルが規定値以上あるか否かによって中継相手を選択することができ、さらに、「中継通信応答」信号に当該圏内移動局と基地局との間の信号レベルを表した基地波レベルの情報を含ませることによって、圏外移動局では基地波レベルの情報も中継相手を選択する条件とすることができるため、より高品質な中継通信を行うことが可能となる。

また、圏外移動局において自局が基地局のサービスエリア圏内に復帰したと判別した場合、又は、圏内移動局において基地局との通信レベルが規定値以下に劣化した又は基地局との通信が不可能であると判別した場合には、それぞれ「中継解除通知」信号を送信して中継動作を解除するようにしたので、圏内復帰時にはそちらを優先し、また、中継の継続が難しい場合には自発的に中継動作を解除することが可能となる。

本発明によれば、移動局に中継機能を持たせて基地局と圏外移動局との中継通信を可能にしたので、別途中継基地局を設置する必要がなくなり、導入コストを抑えることができる。この本発明の無線通信システムにより、例えば、消防業務等が遅滞なく遂行することが可能となる。

本発明によれば、「中継通信確定通知」信号を受信した中継モードの移動局と通常動作モードの移動局を有する場合、
これらの移動局は、基地局からの音声信号を録音し、かつ、基地局からの送信終了信号の受信から設定時間内に中継モードの移動局からの同期バースト信号を受信したときは、中継モードの移動局がサービスエリア圏外の移動局に録音した音声を送信する。
また、「中継通信確定通知」信号を受信した中継モードの移動局と通常動作モードの移動局を有する場合、これらの移動局は、基地局からの音声信号を録音し、かつ、基地局からの送信終了信号の受信から設定時間内に中継モードの移動局からの同期バースト信号を受信しなかったとき、通常動作モードの移動局が中継モードの移動局に代わってサービスエリア圏外の移動局に録音した音声を送信する。
したがって、移動局が一旦中継モードになってその後中継不可能になっても通常動作モードの移動局が中継モードの移動局に代わってサービスエリア圏外の移動局に録音した音声を送信することができ、より中継動作が確実になる。

本発明は、基地局と、この基地局と通信を行う複数の移動局とを具備した無線通信システムにおいて、基地局のサービスエリア圏外に存在する移動局（以下、圏外移動局）が、自局が基地局のサービスエリア圏外であると判別して基地局のサービスエリア圏内に存在する他の移動局（以下、圏内移動局）に対して「中継通信要求」信号を送信する第１のステップと、前記圏内移動局が、前記圏外移動局からの「中継通信要求」信号を受信した後に、中継通信可能か否かの情報及び当該圏内移動局と基地局との間の信号レベルに関する基地波レベルの情報を含む「中継通信応答」信号を当該圏外移動局に対して送信する第２のステップと、前記圏外移動局が、前記圏内移動局からの「中継通信応答」信号の受信を所定期間待ち受ける第３のステップと、前記圏外移動局が、受信した「中継通信応答」信号の受信レベル及び基地波レベルが規定値に達しているか否かを判断し、かつ、受信した中継通信可の情報を含む「中継通信応答」信号が複数の場合にはそれらの受信レベル及び基地波レベルを比較して、最適な中継相手を選択し、その選択した１つの圏内移動局を指定して「中継通信確定通知」信号を送信する第４のステップとによって、中継通信路を確立するようにしたことを特徴とするものである。以下、図面に基づいて説明を行う。

本発明による無線通信システムの構成を図面に基づいて説明する。図１に示すのは、本発明による無線通信システムの全体構成を表した模式図である。この図１において、基地局は、基地局サービスエリア内の移動局及び中継基地局サービスエリア内の移動局との間で信号の送受信を行うデジタル基地局無線装置である。中継基地局は、中継基地局サービスエリア内にいる移動局と基地局の通信を中継するためにそれぞれからの信号を送受信するデジタル中継基地局無線装置である。移動局ａ〜ｄは、基地局サービスエリア内及び中継基地局サービスエリア内で基地局及び中継基地局または他の周辺移動局との間で信号の送受信を行うデジタル移動局無線装置である。

また、図２（ａ）に示すように、基地局の送受信機の構成は、送信は周波数がFH1（基地局からの下り周波数）の信号１つで構成し、受信は周波数がFL1（移動局からの上り周波数）の信号を受信１と受信２の２つのうち感度の良い方を採用して受信するダイバーシティ方式を採用している。移動局の送受信機の構成は、図２（ｂ）に示すように、送信は周波数がFL1の信号１つで構成し、受信は周波数がFH1の信号を受信１と受信２の２つのうち感度の良い方を採用して受信するダイバーシティ方式を採用するとともに、移動局間の直接通信のための受信３において周波数がFL1の信号も受信可能としている。

ここで、基地局及び移動局の簡単な構成について図４に示すブロック図を用いて説明する。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、基地局及び移動局は、送信信号をデジタル変調しかつ受信信号をデジタル復調するデジタル変復調部（１１）（１７）と、通信処理全般を制御する制御部（１２）（１８）と、必要な情報を予め記憶させて有しかつ受信した情報を記憶させるための記憶部（１３）（１９）とをそれぞれ有している。また、図４（ａ）に示すように、基地局は、信号を送信するための１つの送信部（１４）と、信号をダイバーシティ方式で受信するための２つの受信部（１５）（１６）を有している。図４（ｂ）に示すように、移動局は、信号を送信するための１つの送信部（２０）と、信号をダイバーシティ方式で受信するための２つの受信部（２１）（２２）、及び、移動局間の直接通信のための１つの受信部（２３）の計３つの受信部を有している。
以下に説明する各々の通信においては、デジタル変復調部（１１）（１７）において変復調を行いながら処理を行うものであるが、説明の都合上、それぞれのデジタル変復調の処理については説明を省略するものとする。
また、フローチャート及び制御シーケンスに関する説明において、制御部、送信部、受信部等の主体を省略して記載しているが、図４（ａ）（ｂ）に示す各構成においてそれぞれ処理がされているものであることは言うまでもなく、各々の処理は制御部によって制御されており、信号の送信は送信部を介して、信号の受信は受信部を介して行われている。

なお、この図１においては、移動局ａ、移動局ｂは、基地局サービスエリア圏内であり障害物が無いため基地局との通信を良好にできる状態、移動局ｃは、基地局サービスエリア圏外であるため基地局との通信はできないが、圏内移動局ａ，ｂとの直接通信は良好にできる状態、移動局ｄは、基地局サービスエリア圏外であるが中継基地局サービスエリア圏内であるため中継基地局を介して基地局と通信可能な状態である。中継基地局と移動局ｄの関係については、従来技術と略同様の手法により中継通信を行うものであるため、以下、説明を省略する。
このうち、移動局ｃのように、基地局サービスエリア圏外でかつ中継基地局サービスエリア圏外である状態の場合に、自身が圏外であることを認識して、基地局サービスエリア圏内にいる他の移動局に対して中継通信要求を行う機能を持たせたことが本発明の特徴である。以下、中継通信要求を行う場合の処理の流れを説明する。

図６に示すのは、各移動局が基地局からの信号を受信するために受信可能なチャネルを検索する際の流れを表したフローチャートである。この図６に示すように、移動局では、先ず（S401）において、予め設定された基地局のチャネル（複数）の周波数データを記憶部１９から読み出して、（S402）において読み出したチャネル数（例えば、１０チャネル）をセットする。次に、（S403）において、１つのチャネルに受信周波数を合わせて、（S404）において所定期間に基地局からの報知があるか否かを確認する。この（S404）において基地局からの報知があった場合には（S405）においてそのチャネルが受信・応答可能であることをセットして次の（S406）へ進み、（S404）において基地局からの報知が無かった場合には（S406）へ進む。（S406）では、チャネル数が前記（S402）でセットした最後まで来たか否かを確認して、まだであれば（S407）でチャネル数を＋１して次のチャネルに移行し、チャネル数がオーバーした場合には（S408）へ移行する。以降、（S403）〜（S407）のループを繰り返して全てのチャネルについて受信・応答が可能であるか否かを確認する。

（S408）では、受信・応答が可能であるチャネルがあったか否か、あった場合にはその受信レベルが規定値以上であるか否かを確認し、受信・応答が可能なチャネルの受信レベルが規定値以上であった場合には次の（S409）へ進み、受信・応答可能なチャネルが無かった、又はあったが規定値以下であった場合には（S416）へ進む。（S409）では、規定値以上であったチャネルの受信レベルを比較して、次の（S410）において最も受信レベルの高かったチャネルを選択して位置登録を行う。その後、（S411）において、位置登録を行ったチャネルからの応答信号を受信したか否かを確認するとともに、（S412）において、受信レベルが規定値以上であるか否かを判別し、規定値以上であった場合には（S413）へ移行する。（S411）、（S412）のそれぞれにおいて、応答信号を受信しなかった、又は受信レベルが規定値以下であった場合には、（S416）へ進む。
位置登録を行ったチャネルからの応答信号の受信レベルが規定値以上であった場合には、当該チャネルと通信可能であると判断して、（S413）及び（S414）において、通信要求を待ち受けて、通信要求があった場合には（S415）の通信処理へ移行し、待ち受け中にレベル劣化と判断した場合には（S401）に戻って再度通信可能なチャネルを検索し、状態変化がない場合には待ち受けを継続する。
通信可能なチャネルがないと判断して（S416）へ進んだ場合には、以降、自局が圏外であると認識して、図７の（S501）に移行する。

図７に示すのは、移動局自身が圏外であると認識した場合に、他の移動局に対して中継通信要求を行う場合の処理の流れを表したフローチャートである。（S501）において圏外であることを認識した場合には、（S502）において、それまで基地局との通信を目的としていた通信モードを他の移動局との直接通信を行うためのモードに切替える。この直接通信モードでは、（S503）において中継通信を要求するための電文編集を行い、（S504）において「中継通信要求」信号を送信し、送信終了後に（S505）において送信終了を伝える「空線」を送信する。なお、電文編集を行う際には、図３（ａ）に示すような定義フィールドが用いられるものとし、特に中継通信時においては、図３（ｂ）に示すような信号フォーマットを用いて、「中継通信要求」信号の場合は、「※１」部分を「001=中継通信要求」とすると共に自局の発信移動局番号（発番号）を送信する。

（S505）において「空線」を送信した後は、（S506）において、予め設定したタイマー時間、例えば５秒間のタイマーのカウントを開始し、（S507）において他の移動局からの「中継通信応答」信号を待ち受けて、応答があった場合には、（S508）においてその移動局の基地波レベル（当該圏内移動局と基地局との間の通信レベル）、直接波レベル（当該圏内移動局と自局との間の通信レベル）、中継可否等の情報を記憶部１９に作成されたテーブル（図５参照）に記憶して応答をセットする。以降、（S509）においてタイマー時間が終了するまで、（S507）及び（S508）の処理を繰り返して、タイムアウト後に、（S510）へ移行する。（S510）では、応答セットした「中継通信応答」信号の中に有効な応答が存在するか否かを判別する。ここで、有効な応答と判別する基準は、例えば、基地波レベル及び直接波レベルがそれぞれ１５ｄＢμＶ以上であり、かつ中継可否が「可」であるものとする。受信した応答信号が有効な応答であった場合には（S511）へ移行する。（S510）において、応答信号を受信しなかった、又は有効な応答でなかった場合には、（S518）へ進み、図６の（S401）へ移行する。（S511）では、有効な応答であった「中継通信応答」信号が複数存在した場合に、それらの信号レベルを比較して最も受信レベルの高い移動局を判別する。具体的には、記憶部１９に作成された信号レベルに関するテーブル（図５に示す）を参照し、例えば、有効応答と判別された移動局のうち、最も基地波レベルの高い移動局を選択する。図５に示す例では、有効応答と判別される移動局信号がＭＳａ、ＭＳｂ、ＭＳｃであり、このうち、基地波レベルが３０ｄＢμＶであるＭＳｃが最も基地波レベルの高い移動局として選択される。ここで判別した最も受信レベルの高い移動局を中継通信の相手として選択して、（S512）へ移行する。

（S512）では、図３（ｂ）の信号フォーマットに基づいて電文編集を行って、次の（S513）で「中継通信確定通知」を送信する。この中継通信確定通知には、最も受信レベルの高いものとして選択した移動局からの着番号（着信移動局番号）が含まれるため、中継通信確定通知を受信した他の移動局は、自局が中継通信を要求されているか否かを即座に判別できる。この中継通信確定通知を送信後に、（S514）において「空線」を送信して、（S515）で待ち受ける。以降、状態に変化が生じるまで（S515）と（S516）において待ち受けを継続し、中継通信を要求した移動局から通信要求がきた場合には、（S517）で通信処理に移行し、自局が基地局のサービスエリア圏内に復帰したと判別した場合には、（S519）から図８の（S601）へ移行する。

図８に示すのは、移動局自身が圏内に復帰したことを認識した場合に、他の移動局に対して中継解除通知を行う場合の処理の流れを表したフローチャートである。各移動局は、自局が圏外にいるときも、図６と同様の処理によって受信可能なチャネルを検索して圏内／圏外の判別を行っており、中継通信中に圏内であることを認識した場合には、（S601）において「中継解除通知」信号の電文編集を行い、（S602）において信号を送信する回数である再送回数を設定（例えば、３回に設定）する。次に、（S603）において、「中継解除通知」信号を送信し、送信終了後に（S604）において「空線」を送信する。その後、（S605）において中継移動局からの応答信号を受信したかを確認して、応答信号を受信した場合には（S608）で図６の（S401）に移行する。応答信号を確認できないときは、次の（S606）において再送回数を確認して設定した回数「中継解除通知」信号を送信している場合には（S608）で図６の（S401）に移行し、中継移動局からの応答信号を受信していない場合には、（S607）において再送回数を＋１した後に（S603）〜（S606）の処理を繰り返して、中継移動局からの応答信号を受信するか、又は、設定した回数分だけ「中継解除通知」信号を送信した後に（S608）で図６の（S401）に移行して、圏内復帰後の処理を行う。

以上において移動局における各処理をフローチャートを用いて説明したが、次に、圏外を認識した移動局が中継通信を確立するまでの制御シーケンスについて、図９を用いて説明する。ここで、基地局、圏内移動局ａ、圏内移動局ｂ、圏外移動局ｃは、図１における基地局及び移動局ａ〜ｃの位置関係にあるものとして説明する。

先ず、自局が基地局サービスエリア圏外であることを認識した移動局ｃ（以下、圏外移動局ｃ）は、他の移動局に対して「中継通信要求」を行うために、中継通信要求と発番号の情報を含む同期バースト信号ＳＢ０を送信する。このとき、一定期間連続して送信を行う。この同期バースト信号ＳＢ０を受信した圏内移動局ａ及び圏内移動局ｂは、この信号を認識すると共に「空線」信号を受信するまでロックする。その後、圏外移動局ｃは、「中継通信要求」信号の送信終了を通知するために「空線」を一定期間連続して送信し、これらを受信した圏内移動局ａ及び圏内移動局ｂは、「中継通信要求」信号の送信終了を認識する。

「中継通信要求」送信終了を認識した圏内移動局ａ及び圏内移動局ｂは、自局が中継可能か否かを通知する「中継通信応答」を行うために、中継通信応答、着／発番号、中継可否及び基地波レベルを含む同期バースト信号ＳＢ０を一定期間連続して送信し、その後、送信終了を通知する「空線」を一定期間連続して送信する。この圏内移動局ａ及び圏内移動局ｂから「中継通信応答」が発信されるタイミングは、図７に示すように、差が生じている。これは、「中継通信応答」を発信するタイミングを、移動局毎に固有に設定された待機時間を経過した後としているためである。これにより、複数の移動局が同時に「中継通信応答」信号を発信することによる混信を防止している。なお、「中継通信応答」を発信するタイミングは、変数によってランダムに決定するような構成であってもよいし、「中継通信要求」信号の受信レベルに反比例させて決定するような方式であってもよい。
この「中継通信応答」信号によって自局が中継可能か否かを通知するのであるが、圏内移動局が中継不可とする場合又は信号を返信しない場合の一例としては、（１）予め「中継不可」と設定されている場合、（２）タイミング的に基地局との通信が先行され、中継通信応答を返せなかった場合、（３）応答を返そうと思った瞬間に圏外に陥った場合、などが考えられる。
圏外移動局ｃでは、「中継通信要求」に係る「空線」送信後にタイマーをセットして、セットした時間が経過するまで他の移動局からの「中継通信応答」を待ち受ける構成とし、その間に受信した「中継通信応答」はその内容が記憶される。

圏外移動局ｃでは、タイムアウトまでの間に受信したそれぞれの「中継通信応答」のうち中継可能であると通知してきたものについて、その受信レベルが規定値以上であるか否かを判別する。また、規定値以上であった移動局が複数ある場合には、それらの「中継通信応答」の受信レベルを比較するとともに「基地波レベル」を比較して、「中継通信応答」の受信レベル及び「基地波レベル」が最も大きい移動局を選択する。なお、ここでの選択基準は適宜設定可能であり、「中継通信応答」の受信レベルと「基地波レベル」の何れかに優先順位を設けて選択するようにしてもよい。このようにして選択した中継通信相手としての圏内移動局（図９の例では圏内移動局ａ）に対して、圏外移動局ｃは、「中継通信確定通知」の信号として、中継通信確定通知及び着／発番号を含んだ同期バースト信号ＳＢ０を一定期間連続して送信し、その後、送信終了を通知する「空線」を一定期間連続して送信する。この「中継通信確定通知」信号は中継相手である圏内移動局ａのみならず圏内移動局ｂにも受信されるが、着／発番号によって自局が中継通信を要求されているか否かを即座に判別できる。このようにして、圏内移動局ａは中継モードに移行し、圏内移動局ｂは通常動作を継続する。

図１０に示すのは、圏内移動局ａと圏外移動局ｃとの間で中継通信が確定した後の実際の中継通信時の制御シーケンスを表したものである。この場合、先ず、基地局と圏内移動局ａとの間で「通信路の確立」が行われて、音声信号の送信に備える。なお、この「通信路の確立」については従来から実施されている技術であるため、詳細は省略する。「通信路の確立」完了後に、基地局から音声信号が送信されると、この音声信号は圏内移動局ａ及び圏内移動局ｂにおいて受信される。このとき、圏内移動局ｂにおいては受話するのみであるが、中継を担う圏内移動局ａでは、受話するとともに音声信号を録音してこれを記憶部１９に一時的に記憶させる。基地局は、音声信号の送信が終了した段階で、送信終了を通知するＴＣＨ：アイドル信号を送信する。なお、基地局と圏内移動局ａ及び圏内移動局ｂとの間の通信は基地局通信モードによって行われ、圏内移動局ａと圏外移動局ｃの中継通信は直接通信モードで行われる。圏内移動局ａは、前記ＴＣＨ：アイドル信号を受信した後に、圏外移動局ｃに対して基地局からの音声信号を中継する旨を伝える同期バースト信号ＳＢ０を送信して、その後に録音した基地局からの音声信号の送信を開始し、終了後に空線を送信する。このようにして、中継動作を行う。

図９で、圏内移動局ａが中継モードとなり、圏内移動局ｂが通常動作を継続した場合において、図１０では、圏内移動局ａが正常に中継動作をする場合を示している。
図１１は、中継モードとなった圏内移動局ａが途中で中継動作不能になり、代わって圏内移動局ｂが中継動作をする場合を示している。
この図１１において、「通信路の確立」完了後に、基地局から音声信号が送信され、圏内移動局ａ及び圏内移動局ｂにおいて受信されたものとする。この図１１においては、図１０の場合と異なり、中継を担う圏内移動局ａのみならず、通常動作の圏内移動局ｂにおいても受話するとともに音声信号を録音してこれを記憶部１９に一時的に記憶させる。基地局は、音声信号の送信が終了した段階で、送信終了を通知するＴＣＨ：アイドル信号を送信する。中継しない通常動作の圏内移動局ｂは、ＴＣＨ：アイドル信号を受信すると、中継を担う圏内移動局ａからの同期バースト信号ＳＢ０を監視するためにタイマーをセットする。タイマーの設定時間内に中継を担う圏内移動局ａから正常信号を受信すると、図１０に示したように圏内移動局ａが中継動作を行う。
ところが、図１１に示すように、圏内移動局ｂが基地局からのＴＣＨ：アイドル信号を受信してからタイマーの設定時間がタイムアップしても中継を担う圏内移動局ａからの同期バースト信号ＳＢ０を受信できないと、この圏内移動局ｂは、圏内移動局ａが何らかの理由により中継動作不能になったものと判断し、代わって、圏内移動局ｂから圏外移動局ｃに対して基地局からの音声信号を中継する旨を伝える同期バースト信号ＳＢ０を送信し、送信後に録音した基地局からの音声信号の送信を開始し、終了後に圏内移動局ａと圏外移動局ｃに空線を送信する。圏内移動局ａは、圏内移動局ｂからの代理中継信号を受信すると、圏内移動局ｂからの空線信号受信にて録音した音声を消去する。

図１２に示すのは、圏外移動局ｃが中継通信中に圏内に復帰したと判断した時の制御シーケンスを表したものである。各移動局は、自局の状況にかかわらず一定時間毎に基地局からの信号が受信可能なチャネルが存在するか否かを検索（図６のフローチャートと同様）しており、圏外移動局ｃも中継通信を行いながら検索を行い、圏内に復帰したと判断した場合には、「中継解除通知」信号としての同期バースト信号ＳＢ０を送信し、終了とともに「空線」を送信する。これに対して、「中継解除通知」信号を受信した圏内移動局ａは、「中継解除応答」信号としての同期バースト信号ＳＢ０を送信し、終了とともに「空線」を送信する。このようにして、「中継解除応答」信号を受信した圏外移動局ｃは、中継動作を終了して基地局との通信に備えた基地局モードへ移行する。

図１３に示すのは、圏内移動局ａが中継通信中に信号レベル劣化又は自局が圏外と判断した時の制御シーケンスを表したものである。このような場合には、図１２の場合とは逆に、圏内移動局ａが「中継解除通知」信号としての同期バースト信号ＳＢ０を送信し、終了とともに「空線」を送信する。これに対して、「中継解除通知」信号を受信した圏外移動局ｃは、「中継解除応答」信号としての同期バースト信号ＳＢ０を送信し、終了とともに「空線」を送信する。このようにして、「中継解除応答」信号を受信した圏内移動局ａは通常動作に移行し、圏外移動局ｃは、中継動作を終了して基地局との通信に備えた基地局モードへ移行する。
なお、図１２及び図１３において送信される各信号は、中継動作に関与しない他の基地局（圏内移動局ｂなど）においても受信されているが、各信号に含まれる着／発番号によって自局に対する信号か否かを即座に判別できるため、問題は生じない。

以上のように無線通信システムを構成することによって、基地局のサービスエリア圏外であると認識した移動局は自ら他の移動局に対して中継通信要求を行うことが可能となり、これにより、中継基地局が無いエリアにおいても基地局との通信を行うことが可能となる。この無線通信システムは様々な分野において利用可能なものであるが、特に、消防・救急車両に使用される無線通信システムに最適であり、例えば、管轄外の地域に出動する際に、他の車両に対して中継通信要求を行って災害に関する情報を得る場合に有効である。
また、消防・救急車両に適用されている場合には、「圏外中継通信中」である旨などの現在の状況をフロントパネルへ表示するとともにスピーカー出力するなどして、消防・救急車両の職員に対して通知して、その後の通信に待機するようにしてもよい。

本発明による無線通信システムの全体構成を表した模式図である。 図１における基地局及び移動局の送受信構成を表した図である。 （ａ）は、通信制御のための定義フィールドを表した概念図であり、（ｂ）は、（ａ）において「中継通信」時に使用する信号フォーマットを表した概念図である。 基地局及び移動局の簡単な構成を表したブロック図である。 信号レベルに関するテーブル構成を表した概念図である。 各移動局が基地局からの信号を受信するために受信可能なチャネルを検索する際の流れを表したフローチャート図である。 移動局自身が圏外であると認識した場合に、他の移動局に対して中継通信要求を行う場合の処理の流れを表したフローチャート図である。 移動局自身が圏内に復帰したことを認識した場合に、他の移動局に対して中継解除通知を行う場合の処理の流れを表したフローチャート図である。 圏外を認識した移動局が中継通信を確立するまでの制御シーケンス図である。 中継通信が確定した後の実際の中継通信時の制御シーケンス図である。 中継通信が動作不能になった時に他の移動局に代わって中継通信を行う時の制御シーケンス図である。 圏外移動局が中継通信中に圏内に復帰したと判断した時の制御シーケンス図である。 圏内移動局が中継通信中に信号レベル劣化又は自局が圏外と判断した時の制御シーケンス図である。 従来の無線通信システムの全体構成を表した模式図である。

符号の説明

１１…（基地局の）デジタル変復調部、１２…（基地局の）制御部、１３…（基地局の）記憶部、１４…（基地局の）送信部、１５，１６…（基地局の）受信部、１７…（移動局の）デジタル変復調部、１８…（移動局の）制御部、１９…（移動局の）記憶部、２０…（移動局の）送信部、２１〜２３…（移動局の）受信部、（S401）〜（S416）…図６のフローチャートにおける各ステップ、（S501）〜（S519）…図７のフローチャートにおける各ステップ、（S601）〜（S608）…図８のフローチャートにおける各ステップ。

Claims (6)

1. 基地局と、この基地局と通信を行う複数の移動局とを具備した無線通信システムにおいて、前記移動局は、予め記憶部に記憶してある通信相手としての基地局の複数のチャネルを検索して通信可能なチャネルがあるか否かを制御部において判別し、通信可能なチャネルが存在しなかった場合に自局が基地局のサービスエリア圏外であると判別して、他の移動局に対して「中継通信要求」信号を送信部より送信するようにし、
   前記他の移動局は、移動局からの「中継通信要求」信号を受信部において受信した場合に、中継通信可能か否かの情報を含む「中継通信応答」信号を当該移動局に対して送信部より送信するようにし、
   前記「中継通信応答」信号には、「中継通信応答」信号に係る当該他の移動局と基地局との間の信号レベルを表した基地波レベルの情報が含まれており、前記移動局は、所定期間内に他の移動局からの「中継通信応答」信号を受信部において受信した場合に、その「中継通信応答」信号の受信レベル及び基地波レベルが規定値に達しているか否かを制御部において判断し、かつ、受信した「中継通信応答」信号が複数の場合にはそれらの受信レベル及び基地波レベルを制御部において比較して、最適な中継相手を選択し、その選択した１つの他の移動局を指定して「中継通信確定通知」信号を送信するようにし、
   前記他の移動局の受信部にて「中継通信確定通知」信号を受信した１つの中継モードの移動局と１以上の通常動作モードの移動局を有する場合であって、これら中継モードの移動局と通常動作モードの移動局は、基地局との間の「通信路の確立」による基地局からの音声信号をそれぞれの記憶部に受話／録音し、かつ、基地局からの送信終了信号を受信すると、通常動作モードの移動局が基地局からの送信終了信号の受信から設定時間内に中継モードの移動局からの同期バースト信号を受信したとき、中継モードの移動局は、サービスエリア圏外の移動局に録音した音声を送信し、通常動作モードの移動局は、中継モードの移動局からの空線信号受信で録音した音声信号を消去するようにしたことを特徴とする無線通信システム。
2. 基地局と、この基地局と通信を行う複数の移動局とを具備した無線通信システムにおいて、前記移動局は、予め記憶部に記憶してある通信相手としての基地局の複数のチャネルを検索して通信可能なチャネルがあるか否かを制御部において判別し、通信可能なチャネルが存在しなかった場合に自局が基地局のサービスエリア圏外であると判別して、他の移動局に対して「中継通信要求」信号を送信部より送信するようにし、
   前記他の移動局は、移動局からの「中継通信要求」信号を受信部において受信した場合に、中継通信可能か否かの情報を含む「中継通信応答」信号を当該移動局に対して送信部より送信するようにし、
   前記「中継通信応答」信号には、「中継通信応答」信号に係る当該他の移動局と基地局との間の信号レベルを表した基地波レベルの情報が含まれており、前記移動局は、所定期間内に他の移動局からの「中継通信応答」信号を受信部において受信した場合に、その「中継通信応答」信号の受信レベル及び基地波レベルが規定値に達しているか否かを制御部において判断し、かつ、受信した「中継通信応答」信号が複数の場合にはそれらの受信レベル及び基地波レベルを制御部において比較して、最適な中継相手を選択し、その選択した１つの他の移動局を指定して「中継通信確定通知」信号を送信するようにし、
   前記他の移動局の受信部にて「中継通信確定通知」信号を受信した１つの中継モードの移動局と１以上の通常動作モードの移動局を有する場合であって、これら中継モードの移動局と通常動作モードの移動局は、基地局との間の「通信路の確立」による基地局からの音声信号をそれぞれの記憶部に受話／録音し、かつ、基地局からの送信終了信号を受信すると、通常動作モードの移動局が基地局からの送信終了信号の受信から設定時間内に中継モードの移動局からの同期バースト信号を受信しなかったとき、通常動作モードの移動局は、中継モードの移動局に代わってサービスエリア圏外の移動局に録音した音声を送信し、中継モードの移動局は、通常動作モードの移動局からの空線信号受信で録音した音声信号を消去するようにしたことを特徴とする無線通信システム。
3. 前記他の移動局は、一定期間毎に自局と基地局の通信状態を判別する手段を制御部に具備しており、前記「中継通信確定通知」信号によって中継通信を確立した後に、基地局との通信レベルが規定値以下に劣化した又は基地局との通信が不可能であると制御部において判別した場合に、中継相手である移動局に対して「中継解除通知」信号を送信部より送信して中継通信を解除するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
4. 基地局と、この基地局と通信を行う複数の移動局とを具備した無線通信システムにおいて、基地局のサービスエリア圏外に存在する移動局（以下、圏外移動局）が、自局が基地局のサービスエリア圏外であると判別して基地局のサービスエリア圏内に存在する他の移動局（以下、圏内移動局）に対して「中継通信要求」信号を送信する第１のステップと、前記圏内移動局が、前記圏外移動局からの「中継通信要求」信号を受信した後に、中継通信可能か否かの情報を含む「中継通信応答」信号を当該圏外移動局に対して送信する第２のステップと、前記圏外移動局が、前記圏内移動局からの「中継通信応答」信号の受信を所定期間待ち受ける第３のステップと、前記圏外移動局が、受信した「中継通信応答」信号の受信レベルが規定値に達しているか否かを判断し、かつ、受信した中継通信可の情報を含む「中継通信応答」信号が複数の場合にはそれらの受信レベルを比較して、最適な中継相手を選択し、その選択した１つの圏内移動局を指定して「中継通信確定通知」信号を送信する第４のステップとによって、中継通信路を確立するようにし、さらに、
   中継通信路を確立した後の基地局からの音声信号を１つの中継モードの移動局と１以上の通常動作モードの移動局に受話／録音する第５のステップと、通常動作モードの移動局が基地局からの送信終了信号を受信したらタイマーをセットする第６のステップと、タイマーの設定時間内に中継モードの移動局からの同期バースト信号を受信したとき、中継モードの移動局は、サービスエリア圏外の移動局に録音した音声を送信する第７のステップと、通常動作モードの移動局は、中継モードの移動局からの空線信号受信で録音した音声信号を消去する第８のステップを具備したことを特徴とする無線通信システムにおける中継方法。
5. 基地局と、この基地局と通信を行う複数の移動局とを具備した無線通信システムにおいて、基地局のサービスエリア圏外に存在する移動局（以下、圏外移動局）が、自局が基地局のサービスエリア圏外であると判別して基地局のサービスエリア圏内に存在する他の移動局（以下、圏内移動局）に対して「中継通信要求」信号を送信する第１のステップと、前記圏内移動局が、前記圏外移動局からの「中継通信要求」信号を受信した後に、中継通信可能か否かの情報を含む「中継通信応答」信号を当該圏外移動局に対して送信する第２のステップと、前記圏外移動局が、前記圏内移動局からの「中継通信応答」信号の受信を所定期間待ち受ける第３のステップと、前記圏外移動局が、受信した「中継通信応答」信号の受信レベルが規定値に達しているか否かを判断し、かつ、受信した中継通信可の情報を含む「中継通信応答」信号が複数の場合にはそれらの受信レベルを比較して、最適な中継相手を選択し、その選択した１つの圏内移動局を指定して「中継通信確定通知」信号を送信する第４のステップとによって、中継通信路を確立するようにし、さらに、
   中継通信路を確立した後の基地局からの音声信号を１つの中継モードの移動局と１以上の通常動作モードの移動局に受話／録音する第５のステップと、通常動作モードの移動局が基地局からの送信終了信号を受信したらタイマーをセットする第６のステップと、タイマーの設定時間内に中継モードの移動局からの同期バースト信号を受信しなかったとき、通常動作モードの移動局は、中継モードの移動局に代わってサービスエリア圏外の移動局に録音した音声を送信する第７のステップと、中継モードの移動局は、通常動作モードの移動局からの空線信号受信で録音した音声信号を消去する第８のステップを具備したことを特徴とする無線通信システムにおける中継方法。
6. 前記圏内移動局は、一定期間毎に自局と基地局の通信状態を判別する手段を具備しており、この圏内移動局が、前記第４のステップによって中継通信路を確立した後に、基地局との通信レベルが規定値以下に劣化した又は基地局との通信が不可能であると判別した場合に、中継相手である移動局に対して「中継解除通知」信号を送信して、中継通信を解除するようにしたことを特徴とする請求項４又は５記載の無線通信システムにおける中継方法。

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