(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と端局との間に中継局が設けられた無線通信システムにおいて時間分割多重方式で通信を行う無線通信方法であって、
前記基地局は、前記基地局に対して割り当てられている基地局タイムスロットを使用して第１のダウンリンク周波数でダウンリンクデータを送信し、
前記中継局は、前記基地局から受信したダウンリンクデータを、前記基地局から前記ダウンリンクデータを受信した基地局タイムスロットと同一サイクル内の同一の基地局タイムスロットを使用して前記第１のダウンリンク周波数と異なる第２のダウンリンク周波数で送信し、
前記端局は、前記ダウンリンクデータを前記基地局から受信したときは、前記端局に対して割り当てられている端局タイムスロットを使用して第１のアップリンク周波数でアップリンクデータを送信し、前記ダウンリンクデータを前記中継局から受信したときは、前記端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数と異なる第２のアップリンク周波数で前記アップリンクデータを送信し、
前記中継局は、前記端局から前記第２のアップリンク周波数で送信された前記アップリンクデータを、前記端局から前記アップリンクデータを受信した端局タイムスロットと同一サイクル内の同一の端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数で送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信方法であって、
前記端局は、前記基地局および中継局からダウンリンクデータを受信したときは、位置情報を得るための無線信号の状態に応じて、前記第１または第２のアップリンク周波数を選択して前記アップリンクデータを送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線通信方法であって、
前記端局は、前記基地局および中継局からダウンリンクデータを受信したときは、前記基地局および中継局からの受信電波に基づいて、前記第１または第２のアップリンク周波数を選択して前記アップリンクデータを送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項４】
請求項１に記載の無線通信方法であって、
前記中継局は、前記基地局タイムスロットにおいては、前記基地局からのダウンリンクデータを前記端局へ送信するダウンリンクリピータを動作させると共に、前記端局からのアップリンクデータを前記基地局へ送信するアップリンクリピータを停止し、
前記中継局は、前記端局タイムスロットにおいては、ダウンリンクリピータを停止すると共に、前記端局からのアップリンクリピータを動作させる
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
請求項１に記載の無線通信方法であって、
前記中継局は、前記第１のダウンリンク周波数の受信電波が閾値レベルよりも低い期間は、前記基地局からのダウンリンクデータを前記端局へ送信するダウンリンクリピータを停止する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
請求項１に記載の無線通信方法であって、
前記中継局は、前記第２のアップリンク周波数の受信電波が閾値レベルよりも低い期間は、前記端局からのアップリンクデータを前記基地局へ送信するアップリンクリピータを停止する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項７】
基地局と端局との間に第１および第２の中継局が設けられた無線通信システムにおいて時間分割多重方式で通信を行う無線通信方法であって、
前記基地局は、前記基地局に対して割り当てられている基地局タイムスロットを使用して第１のダウンリンク周波数でダウンリンクデータを送信し、
前記第１の中継局は、前記基地局から受信したダウンリンクデータを、前記基地局から前記ダウンリンクデータを受信した基地局タイムスロットと同一サイクル内の同一の基地局タイムスロットを使用して前記第１のダウンリンク周波数と異なる第２のダウンリンク周波数で送信し、
前記第２の中継局は、前記第１の中継局から受信したダウンリンクデータを、前記第１の中継局から前記ダウンリンクデータを受信した基地局タイムスロットと同一サイクル内の同一の基地局タイムスロットを使用して前記第１および第２のダウンリンク周波数と異なる第３のダウンリンク周波数で送信し、
前記端局は、前記ダウンリンクデータを前記基地局から受信したときは、前記端局に対して割り当てられている端局タイムスロットを使用して第１のアップリンク周波数でアップリンクデータを送信し、前記ダウンリンクデータを前記第１の中継局から受信したときは、前記端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数と異なる第２のアップリンク周波数で前記アップリンクデータを送信し、前記ダウンリンクデータを前記第２の中継局から受信したときは、前記端局タイムスロットを使用して前記第１および第２のアップリンク周波数と異なる第３のアップリンク周波数で前記アップリンクデータを送信し、
前記第２の中継局は、前記端局から前記第３のアップリンク周波数で送信されたアップリンクデータを、前記端局から前記アップリンクデータを受信した端局タイムスロットと同一サイクル内の同一の端局タイムスロットを使用して前記第２のアップリンク周波数で送信し、
前記第１の中継局は、前記第２の中継局から前記第２のアップリンク周波数で送信されたアップリンクデータを、前記第２の中継局から前記アップリンクデータを受信した端局タイムスロットと同一サイクル内の同一の端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数で送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項８】
基地局と、
前記基地局と時間分割多重方式でデータ通信を行う端局と、
前記基地局と端局との間に設けられる中継局、を備え、
前記基地局は、前記基地局に対して割り当てられている基地局タイムスロットを使用して第１のダウンリンク周波数でダウンリンクデータを送信し、
前記中継局は、前記基地局から受信したダウンリンクデータを、前記基地局から前記ダウンリンクデータを受信した基地局タイムスロットと同一サイクル内の同一の基地局タイムスロットを使用して前記第１のダウンリンク周波数と異なる第２のダウンリンク周波数で送信し、
前記端局は、前記ダウンリンクデータを前記基地局から受信したときは、前記端局に対して割り当てられている端局タイムスロットを使用して第１のアップリンク周波数でアップリンクデータを送信し、前記ダウンリンクデータを前記中継局から受信したときは、前記端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数と異なる第２のアップリンク周波数で前記アップリンクデータを送信し、
前記中継局は、前記端局から前記第２のアップリンク周波数で送信された前記アップリンクデータを、前記端局から前記アップリンクデータを受信した端局タイムスロットと同一サイクル内の同一の端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数で送信する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
時間分割多重方式でデータ通信を行う無線通信システムにおいて基地局と端局との間に設けられる中継局装置であって、
前記基地局から基地局タイムスロットを使用して第１のダウンリンク周波数で送信されるダウンリンクデータを、前記基地局が前記ダウンリンクデータを送信する基地局タイムスロットと同一サイクル内の同一の基地局タイムスロットを使用して前記第１のダウンリンク周波数と異なる第２のダウンリンク周波数で送信するダウンリンクリピータと、
前記端局から端局タイムスロットを使用して第２のアップリンク周波数で送信されるアップリンクデータを、前記端局が前記アップリンクデータを送信する端局タイムスロットと同一サイクル内の同一の端局タイムスロットを使用して前記第２のアップリンク周波数と異なる第１のアップリンク周波数で送信するアップリンクリピータ、
を有する中継局装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の中継局装置であって、
前記基地局から送信されるダウンリンクデータに含まれている制御情報に基づいて、前記基地局に対して割り当てられている基地局タイムスロットおよび前記端局に対して割り当てられている端局タイムスロットを検出する制御部
を有することを特徴とする中継局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線通信方法、および無線通信システムにおいて使用される中継局に係わり、例えば、移動通信システムに適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
移動通信システムが普及し、基地局の通信エリアのカバー率がかなり高くなってきている。しかし、端局の位置によっては、端局は、基地局からの電波を受信できないことがある。例えば、電波がシールドされた建物または車両の中に端局が位置する場合、端局は、無線通信を行えなくなることがある。このため、建物または車両に中継局を設け、その中継局を介して基地局と端局との間の通信を行う方式が提案されている。
【０００３】
基地局と移動局との通信距離を容易、迅速かつ安価に延長できる適応性に優れた移動通信方式が提案されている。この移動通信方式では、通信時、基地局が該基地局に割当てられた周波数ｆＡ−ＢＳで送信した信号を中継局は受信し、周波数ｆＡ−ＢＳとは異なる周波数ｆＢ−ＢＳの信号に変換して基地局規程送信電力、または移動局規程送信電力で移動局に向けて送信する。また、中継局が送信する信号に中継標識情報ＲＥＰを付加し、中継局と通信する移動局の送信信号に中継標識情報ＭＳを付加する。基地局と移動局間を同一の通信方式の規程無線周波数および規程送信電力を利用して中継する中継局によって、中継用無線周波数帯域を新たに取得することなく、通信距離を容易、迅速かつ安価に延長してサービスエリアを拡張できる。（例えば、特許文献１）
【０００４】
また、自己干渉による通信品質の低下を抑制する無線中継方法が提案されている。この方法において使用される無線中継装置は、基地局に対応する第１の無線通信部と、端末機に対応する第２の無線通信部と、第１および第２の無線通信部から中継送信させる処理を行う中継制御部を備えている。中継制御部は、基地局側の回線呼制御に対応して第１の無線通信部で使用するタイムスロットと、端末機側の回線呼制御に対応して第２の無線通信部で使用するタイムスロットとを、互いに異なるスロット番号のタイムスロットに割り当てる機能を備えている。（例えば、特許文献２）
【０００５】
さらに、基地局サービスエリア外におけるグループ通信を実現するための方式が提案されている。この方式では、グループ通話を起動させる移動局からのグループ通話信号でグループモードとなり、該移動局が基地局としての機能を果たすことにより、この移動局の電波到達エリア内の他の移動局は、受信周波数を送信周波数に変更することなく、基地局サービスエリア内にいる場合と同一のシステム機能でグループ通信を運用する。（例えば、特許文献３）
【０００６】
さらに、複数キャリアのスケジューリング方法に係わる技術が提案されている。この方法において、送信ユニットは、受信ユニットとの通信セッションの中に、少なくとも第１のデータブロックを第１のデータキャリアにおいて、および第２のデータブロックを第２のデータキャリアにおいて同時に送信する。受信ユニットは、以前に受信したデータブロックの受信品質に基づいて、第１か、または第２のデータブロックを受信するかを選択する。（例えば、特許文献４）
さらに、特許文献５〜７には、関連する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３１８７７号公報
【特許文献２】特開２００４−３４９８７５号公報
【特許文献３】特開平１１−３０８６６５号公報
【特許文献４】特表２００８−５４１６０７号公報
【特許文献５】特開２００５−２２９１８７号公報
【特許文献６】特開２０００−１３４１４３号公報
【特許文献７】特開２００７−２２８５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の技術では、基地局と端局との間に中継局を備える無線通信システムにおいて、端局が基地局の通信エリアから中継局の通信エリア内に移動する際、或いは、端局が中継局の通信エリア内からその外に移動する際に、通信が途切れたり、基地局からの信号を受信できないことがある。
【０００９】
本発明の課題は、基地局と端局との間に中継局を備える無線通信システムにおいて、通信の途切れ、或いは受信漏れを少なくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの態様の無線通信方法は、基地局と端局との間に中継局が設けられた無線通信システムにおいて時間分割多重方式で通信を行う。この無線通信方法においては、前記基地局は、前記基地局に対して割り当てられている基地局タイムスロットを使用して第１のダウンリンク周波数でダウンリンクデータを送信し、前記中継局は、前記基地局から受信したダウンリンクデータを、前記基地局タイムスロットを使用して前記第１のダウンリンク周波数と異なる第２のダウンリンク周波数で送信し、前記端局は、前記ダウンリンクデータを前記基地局から受信したときは、前記端局に対して割り当てられている端局タイムスロットを使用して第１のアップリンク周波数でアップリンクデータを送信し、前記ダウンリンクデータを前記中継局から受信したときは、前記端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数と異なる第２のアップリンク周波数で前記アップリンクデータを送信し、前記中継局は、前記端局から前記第２のアップリンク周波数で送信された前記アップリンクデータを、前記端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数で送信する。
【発明の効果】
【００１１】
本出願において開示される構成または方法によれば、基地局と端局との間に中継局を備える無線通信システムにおいて、通信の途切れ、或いは受信漏れが少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】中継局および端局の構成を示す図である。
【図３】中継局および端局の動作を説明する図（その１）である。
【図４】中継局および端局の動作を説明する図（その２）である。
【図５】中継局および端局の動作を説明する図（その３）である。
【図６】基地局、中継局、端局によるデータ転送のタイムチャートの実施例である。
【図７】システム制御データの内容の一例を示す図である。
【図８】システム制御データによる同期制御について説明する図である。
【図９】複数の基地局、中継局、端局によるデータ転送のタイムチャートの実施例である。
【図１０】中継局の構成の実施例を示す図である。
【図１１】中継局の構成の他の実施例を示す図である。
【図１２】中継局の動作を示すフローチャートである。
【図１３】端局の構成の実施例を示す図である。
【図１４】端局の動作を示すフローチャート（その１）である。
【図１５】端局の動作を示すフローチャート（その２）である。
【図１６】中継局の変形例を示す図である。
【図１７】中継局の他の変形例を示す図である。
【図１８】他の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。
【図１９】さらに他の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。
【図２０】図１９に示すシステムで使用される中継局の他の実施例を示す図である。
【図２１】図１９に示すシステムで使用される端局の他の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。実施形態の無線通信システムは、基地局１、端局２（２ａ〜２ｃ）、中継局３を備える。
基地局１は、無線リンクを介して端局２および／または中継局３との間で無線信号を送受信する。ここで、実施形態の無線通信システムは、１または複数の基地局１を備えると共に、複数の端局２を備える。また、実施形態の無線通信システムにおいては、時間分割多重方式でデータが伝送される。なお、無線信号は、例えば、送信データで搬送波を変調することにより生成される。この場合、変調方式としては、特に限定されるものではないが、周波数変調、強度変調などを採用することができる。
【００１４】
端局２は、例えば、ユーザが携帯することができる移動端末装置であり、基地局１との間で無線信号を送受信することができる。また、端局２は、中継局３との間で無線信号を送受信することもできる。
【００１５】
端局２は、基本的には、基地局１との間で無線信号を送受信する。ただし、端局２は、電波シールド領域４の中に位置する場合には、基地局１からの電波を受信することができない。そこで、実施形態の無線通信システムは、このような状況を回避するために、中継局３を備える。中継局３は、基地局１と無線通信が可能であり、且つ、電波シールド領域４内の端局２と無線通信が可能な位置に設けられる。すなわち、中継局３は、外部アンテナを介して基地局１との間で無線信号を送受信し、内部アンテナを介して電波シールド領域４内の端局２との間で無線信号を送受信する。なお、電波シールド領域４は、例えば、車両の中、建物の中、地下街などにおいて発生し得る。
【００１６】
端局２、中継局３は、ＧＰＳ衛星５から送信されるＧＰＳ電波を受信して自機の位置を算出する機能を備えている。なお、一般に、電波シールド領域４の内側では、基地局１から送信される通信電波だけでなく、ＧＰＳ電波も受信困難である。
【００１７】
上記構成の無線通信システムにおいて、端局２ａは、電波シールド領域４の外側に位置している。この場合、端局２ａは、基地局１との間で直接的に無線信号を送受信する。また、端局２ｂは、電波シールド領域４の内側に位置しており、基地局１から送信される通信電波を受信することができない。この場合、端局２ｂは、中継局３を介して基地局１と無線信号を送受信する。端局２ｃは、電波シールド領域４の出入り口の近傍に位置しており、基地局１および中継局３から通信電波を受信する。この場合、端局２ｃは、予め決められたアルゴリズムで基地局１または中継局３の一方を選択し、選択した通信装置に無線信号を送信する。
【００１８】
図２は、実施形態の中継局３および端局２の構成を示す図である。図２において、基地局１は、周波数ｆ１のダウンリンク信号を使用して端局２へダウンリンクデータを送信する。端局２が電波シールド領域４内にいる場合は、ダウンリンクデータは、基地局１から中継局３を介して端局２へ送信される。また、基地局１は、端局２または中継局３から送信される周波数ｆ１のアップリンク信号を受信する。アップリンク信号は、端局２から送信されるアップリンクデータを伝送する。
【００１９】
中継局３は、受信部１１、制御部１２、ダウンリンクリピータ１３、アップリンクリピータ１４を備える。受信部１１は、基地局１から送信されるダウンリンク信号を受信して復調する。また、受信部１１は、端局２から送信されるアップリンク信号を受信して復調してもよい。そして、受信部１１により復調された信号は、制御部１２に入力される。
【００２０】
制御部１２は、マイクロコンピュータおよびメモリを備え、中継局３の各回路要素（ダウンリンクリピータ１３、アップリンクリピータ１４を含む）を制御する。メモリは、不揮発性メモリを含み、制御プログラム、制御パラメータ、基地局１を識別する局番号、基地局１に対して割り当てられるタイムスロットの番号などを格納する。また、制御部１２は、基地局１からの受信信号を復号してダウンリンクデータを再生して解釈する。
【００２１】
ダウンリンクリピータ１３は、外部アンテナを介して受信するダウンリンク信号の周波数変換を行い、内部アンテナを介して送信する。これにより、電波シールド領域４内に位置する端局２にダウンリンクデータが送信される。このとき、ダウンリンクリピータ１３は、ダウンリンク信号の無線周波数をｆ１からｆ２へ変換する。ここで、周波数ｆ２は、周波数ｆ１より高くてもよいし、周波数ｆ１より低くてもよい。なお、無線周波数の変換に要する時間は、実施形態の無線通信システムのタイムスロットと比べて無視できる程度に短い。
【００２２】
アップリンクリピータ１４は、内部アンテナを介して受信するアップリンク信号の周波数変換を行い、外部アンテナを介して送信する。これにより、電波シールド領域４内に位置する端局２から送信されるアップリンクデータが、電波シールド領域４の外に送信される。このとき、アップリンクリピータ１４は、アップリンク信号の無線周波数をｆ２からｆ１へ変換する。
【００２３】
端局２は、受信部(f1)２５、受信部(f2)２６、送信部２７、ＧＰＳ受信部２３、制御部２４を備える。受信部２５は、周波数ｆ１のダウンリンク信号を受信して復調する。すなわち、受信部２５は、基地局１から送信されるダウンリンク信号を復調する。そして、受信部２５により復調された信号は、制御部２４に入力される。また、送信部２７は、制御部２４による指示に応じて、周波数ｆ１でアップリンクデータを送信する。同様に、受信部２６は、周波数ｆ２のダウンリンク信号を受信して復調する。すなわち、受信部２６は、中継局３から送信されるダウンリンク信号を復調する。そして、受信部２６により復調された信号も、制御部２４に入力される。また、送信部２７は、制御部２４による指示に応じて、周波数ｆ２に切り替えてアップリンクデータを送信する。
【００２４】
なお、端局２は、周波数ｆ１のダウンリンク信号および周波数ｆ２のダウンリンク信号を同時に受信することができる。すなわち、端局２は、基地局１から送信されるダウンリンク信号および中継局３により中継されたダウンリンク信号を同時に受信できる。
【００２５】
ＧＰＳ受信部２３は、複数のＧＰＳ衛星５から送信されるＧＰＳ電波を受信して座標情報を生成する。そして、ＧＰＳ受信部２３により算出された座標情報および付随する座標精度情報は、制御部２４に入力される。
【００２６】
制御部２４は、マイクロコンピュータおよびメモリを備え、端局２の各回路要素（受信部２５、２６、送信部２７を含む）を制御する。また、制御部２４は、基地局１または中継局３からの受信信号を復号してダウンリンクデータを再生し、ダウンリンクデータの内容を解釈する。さらに、制御部２４は、基地局１からダウンリンクデータを受信したときは、送信部２７を利用してアップリンクデータを送信する。この場合、アップリンクデータは周波数ｆ１で送信する。一方、制御部２４は、中継局３からダウンリンクデータを受信したときは、送信部２７を利用して、アップリンクデータを周波数ｆ２に切り替えて送信する。
【００２７】
端局２は、さらに、電源部３１および接続箱３２を備えている。電源部３１は、例えばリチウムイオンバッテリを内蔵し、端局２の各回路要素に電力を供給する。接続箱３２には、図２に示す例においては、受光器（ＰＤ）３３および火器インタフェース（Ｉ／Ｆ）３４が接続される。なお、受光器３３および火器インタフェース３４については後で説明する。
【００２８】
図３〜図５は、中継局３および端局２の動作を説明する図である。図３〜図５では、基地局１は、周波数ｆ１の搬送波を使用して無線信号を送信および受信する。また、基地局１がダウンリンクデータを送信するためのタイムスロット（基地局スロット）は、無線通信システム内で予め決められているものとする。また、端局２は、端局スロットを使用してアップリンクデータを送信する。端局スロットは、基地局１から送信される送信許可データで指示される。あるいは、端局スロットは、無線通信システム内で予め決められている。
【００２９】
図３は、端局２が電波シールド領域４の外に位置しているときの端局２の動作を説明する図である。この端局２は、図１に示す例では、端局２ａに相当する。
基地局１は、基地局スロットを使用して周波数ｆ１でダウンリンク信号を送信する。なお、ダウンリンク信号は、ダウンリンクデータを伝送する無線信号である。そして、図３に示す環境では、端局２は、中継局３を介することなく、基地局１から送信されるダウンリンク信号を受信する。そうすると、端局２は、予め決められている端局スロット、又は基地局１から送信された送信許可データで指示された端局スロットでアップリンク信号を送信する。なお、アップリンク信号は、アップリンクデータを伝送する無線信号である。
【００３０】
端局２は、基地局１からダウンリンク信号を受信しているので、周波数ｆ１を使用してアップリンク信号を送信する。このアップリンク信号は、中継局３を介することなく、基地局１へ伝送される。このように、端局２が電波シールド領域４の外に位置しているときは、基地局１と端局２との間で、周波数ｆ１を使用してデータ信号が送受信される。
【００３１】
図３に示す状態において、基地局１から送信されるダウンリンク信号は、中継局３によっても受信され得る。中継局３は、基地局１からダウンリンク信号を受信すると、電波シールド領域４内にそのダウンリンクデータ信号を送信する処理を実行する。ただし、図３では、中継局３は省略されている。
【００３２】
図４は、端局２が電波シールド領域４の中に位置しているときの端局２および中継局３の動作を説明する図である。この端局２は、図１に示す例では、端局２ｂに相当する。
基地局１は、図３に示す例と同様に、基地局スロットを使用して周波数ｆ１でダウンリンク信号を送信する。このダウンリンク信号は、中継局３により受信されるが、電波シールド領域４の中に位置する端局２には到達しない。
【００３３】
中継局３は、基地局１からダウンリンク信号を受信すると、内部アンテナを介してそのダウンリンク信号を電波シールド領域４の中に位置する端局２へ送信する。このとき、中継局３のダウンリンクリピータ１３は、ダウンリンク信号の無線周波数をｆ１からｆ２に変換する。また、中継局３は、タイムスロットを変更することなく、基地局スロットを使用してダウンリンク信号を端局２へ送信する。なお、ダウンリンクリピータ１３は、無線信号の周波数変換を行うが、データ再生処理を行わないので、ダウンリンクリピータ１３における遅延時間は、１タイムスロットと比較して十分に短い。よって、中継局３は、基地局スロットを使用してダウンリンク信号を送信できる。
【００３４】
端局２は、中継局３から送信されるダウンリンク信号を受信する。そうすると、端局２は、図３に示す例と同様に、端局スロットを使用してアップリンク信号を送信する。ただし、図４に示す例では、端局２は、ダウンリンク信号を中継局３から受信しているので、周波数ｆ２を使用してアップリンク信号を送信する。
【００３５】
端局２から送信されるアップリンク信号は、中継局３の内部アンテナに到達する。中継局３は、受信したアップリンク信号を、外部アンテナを介して送信する。このとき、中継局３のアップリンクリピータ１４は、アップリンク信号の無線周波数をｆ２からｆ１に変換する。すなわち、中継局３は、周波数ｆ１の搬送波を使用してアップリンクデータを基地局１へ送信する。また、中継局３は、タイムスロットを変更することなく、端局スロットを使用してアップリンク信号を基地局１へ送信する。なお、アップリンクリピータ１４は、無線信号の周波数変換を行うが、データ再生処理を行わないので、アップリンクリピータ１４における遅延時間は１タイムスロットと比較して十分に短い。よって、中継局３は、端局スロットを使用してアップリンク信号を送信することができる。そして、基地局１は、中継局３から送信されるアップリンク信号を受信する。
【００３６】
このように、端局２が電波シールド領域４の中に位置しているときは、基地局１と端局２との間のデータ通信は、中継局３を介して実現される。このとき、基地局１は、端局スロットにおいて周波数ｆ１のアップリンク信号を受信する。すなわち、基地局１は、端局２から直接的にアップリンク信号を受信するときと同じ条件（タイミングおよび周波数）で、中継局３からアップリンク信号を受信する。
【００３７】
中継局３は、ダウンリンク信号を中継する際、搬送波の周波数をｆ１からｆ２に変換する。すなわち、受信波の周波数と送信波の周波数が異なる。したがって、中継局３においてダウンリンク信号を中継する際に、出力した電波が入力側に回り込んで、発振が起こることはない。同様に、中継局３は、アップリンク信号を中継する際には、搬送波の周波数をｆ２からｆ１に変換する。よって、中継局３においてアップリンク信号を中継する際にも、発振が起こることはない。
【００３８】
図５は、基地局１および中継局３の双方から無線信号を受信する端局２の動作を説明する図である。この端局２は、図１に示す例では、端局２ｃに相当する。
基地局１は、図３または図４に示す例と同様に、基地局スロットを使用して周波数ｆ１でダウンリンク信号を送信する。このダウンリンク信号は、端局２により受信されると共に、中継局３によっても受信される。
【００３９】
中継局３の動作は、図４に示す例と同じである。すなわち、中継局３は、ダウンリンク信号の無線周波数をｆ１からｆ２に変換し、基地局スロットを使用してそのダウンリンク信号を端局２へ送信する。
【００４０】
端局２は、基地局スロットにおいて基地局１からダウンリンク信号を受信すると共に、同じ基地局スロットにおいて中継局３からもダウンリンク信号を受信する。すなわち、端局２は、同じタイムスロットにおいて、基地局１および中継局３からダウンリンク信号を受信する。ただし、基地局１から受信するダウンリンク信号の無線周波数はｆ１であるのに対して、中継局３から受信するダウンリンク信号の無線周波数はｆ２である。
【００４１】
端局２は、アップリンク信号を、基地局１へ直接的に送信するのか、中継局３へ送信するのかを判断する。このとき、端局２は、例えば、各通信機器（基地局、中継局、端局など）の位置情報を得るための無線信号の受信状況に応じてアップリンク信号の送信先を決定する。この例では、ＧＰＳ電波の受信状況に応じてアップリンク信号の送信先が決定される。或いは、端局２は、基地局１および中継局３からの受信電波の強度に応じてアップリンク信号の送信先を決定するようにしてもよい。そして、端局２は、基地局１へ直接的にアップリンク信号を送信する場合には、周波数ｆ１を使用する。一方、端局２は、中継局３へアップリンク信号を送信する場合には、周波数ｆ２を使用する。
【００４２】
中継局３は、端局２から周波数ｆ２のアップリンク信号を受信すると、図４に示す例と同様の中継動作を行う。すなわち、中継局３は、アップリンク信号の無線周波数をｆ２からｆ１に変換し、そのアップリンク信号を基地局１へ送信する。
【００４３】
このように、端局２は、その位置によっては、基地局１および中継局３の双方からダウンリンク信号を受信する。このとき、基地局１は、周波数ｆ１でダウンリンク信号を端局２へ送信する。一方、中継局３は、周波数ｆ２でダウンリンク信号を端局２へ送信する。よって、基地局１および中継局３の双方から同じタイムスロットでダウンリンク信号が送信されても、それら２つのダウンリンク信号が互いに干渉することはない。したがって、端局２が電波シールド領域４の外からその内側へ移動するとき、或いは、端局２が電波シールド領域４の内側からその外へ移動するときあっても、基地局１と端局２との間のデータ通信が途切れることはない。
【００４４】
また、図４〜図５を参照しながら説明したように、基地局１から端局２へのダウンリンクデータの送信に中継局３が介在する場合、中継局３は、基地局スロットを使用してそのダウンリンクデータを端局２へ送信する。また、端局２から基地局１へのアップリンクデータの送信に中継局３が介在する場合には、中継局３は、端局スロットを使用してそのアップリンクデータを基地局１へ送信する。すなわち、基地局１と端局２との間のデータ通信に中継局３が介在する際に、中継局３は、基地局スロットおよび端局スロットの他に新たなタイムスロットを使用しない。したがって、実施形態の無線通信方法によれば、通信リソース（ここでは、タイムスロット）の消費を増やすことなく、基地局１と端局２との間のデータ通信の途切れを防ぐことができる。この結果、基地局１に収容可能な端局２の数を増やすことができる。
【００４５】
図６は、基地局１、中継局３、端局２によるデータ転送のタイムチャートの実施例である。ここでは、図面を見やすくするために、基地局、中継局、端局がそれぞれ１台ずつ設けられているシステムにおけるシーケンスを示す。
【００４６】
実施形態の無線通信システムにおいては、基地局１に対して予め決められたタイムスロット（基地局スロット）が割り当てられている。そして、基地局１は、自分の基地局スロットを利用して、端局２へダウンリンクデータを送信する。基地局１から送信されるダウンリンクデータは、例えば、システム制御データａ、位置補正データｂ、制御データｃ、送信許可データｄ、受信確認データｅである。
【００４７】
システム制御データａは、端局２に対する指示を含み、定期的に送信される。なお、システム制御データａについては後で詳しく説明する。位置補正データｂは、基地局１に設置されているＧＰＳ基準局が受信したＧＰＳ電波に基づいて、端局２の位置情報を補正する指示を含む。この位置補正データｂにより、例えば、基地局１を基準位置とするディファレンシャルＧＰＳが実現される。ＧＰＳ基準局は、必ずしも基地局1に設置しなくてもよく、後述する収集制御装置の近くに設置してもよい。制御データｃは、基地局１から端局２に対して通知すべき各種指示および各種情報を含む。送信許可データｄは、送信予約データｆを送信した端局２に対して使用可能なタイムスロット（端局スロット）を通知する情報を含む。受信確認データｅは、本体データｈを送信した端局２に対してデータを受信したことを通知する情報を含む。
【００４８】
端局２は、基地局１へアップリンクデータを送信する。アップリンクデータは、たとえば、送信予約データｆ、位置データｇ、本体データｈである。送信予約データｆは、本体データｈを送信するタイムスロットを予約するためのリクエストを含む。なお、送信予約データｆは、各端局に対して予め割り当てられている短いタイムスロットを利用して送信される。位置データｇは、ＧＰＳ受信部２３から得られる端局２の位置情報を含む。位置データｇは、定期的に送信されるようにしてもよい。本体データｈは、基地局１からの要求に応じて生成される情報、および端局２が自発的に基地局１へ通知する情報を含む。なお、端局２は、本体データｈを送信する際には、送信予約データｆを利用して基地局１に端局スロットを要求する。そして、端局２は、送信許可データｄで通知された端局スロットを使用して本体データｈを送信する。
【００４９】
図７は、システム制御データの内容の一例を示す図である。図７において、データ種別ＩＤとしては、システム制御データを識別するコードが書き込まれる。基地局スロット番号は、各基地局に対して割り当てられているタイムスロットを表す情報である。動作モード指示は、端局２の動作モードを指示する。時刻情報は、現在の日付および時刻を表す。
【００５０】
なお、システム制御データは、図７では示さないが、他にも様々な情報を伝送し得る。例えば、システム制御データは、端局２がアップリンクデータを送信する際の搬送波の周波数を指示するアップリンク周波数指示コードを含むようにしてもよい。図２〜図５に示す実施例では、基地局１は、アップリンク周波数指示コードとして周波数ｆ１を指示するコードを設定する。また、システム制御データは、受信周波数を指示する情報、端局の送信パワーを指示する情報などを含むようにしてもよい。
【００５１】
図８は、システム制御データによる同期制御について説明する図である。システム制御データの先頭には、予め決められたデータパターンの同期キャラクタが設定されている。そして、端局２および中継局３は、システム制御データを受信すると、同期キャラクタをトリガとしてタイマを起動する。また、端局２および中継局３は、受信したシステム制御データをデコードして基地局スロット番号を検出し、検出したスロット番号に対応するタイマ時間を算出する。さらに、端局２および中継局３は、算出したタイマ時間に基づいてタイムチャートを生成し、タイマの設定を変更する。このタイムチャートは、基地局スロットを表す情報を含んでいる。そして、端局２および中継局３は、タイマが満了したタイミングでデータ通信動作を開始する。これにより、端局２および中継局３は、基地局１と同期したデータ通信動作を行うことができる。なお、端局２および中継局３は、例えば、最初に受信したシステム制御データに基づいて同期制御を行う。
【００５２】
このように、図６〜図８に示す例では、端局２は、基地局１から送信されるシステム制御データに基づいて同期制御を実行する。換言すれば、端局２は、基地局１から送信されるシステム制御データの受信に失敗すると、次のサイクルのシステム制御データを待たなければならない。したがって、この無線通信システムでは、端局２においてシステム制御データの受信漏れを回避することは重要である。
【００５３】
次に、図６を参照しながら実施形態の無線通信システムにおけるデータ通信について説明する。この例では、まず、基地局１は、基地局１に対して割り当てられている基地局スロットを利用してシステム制御データａ１を端局２へ送信する。このとき、基地局１は、周波数ｆ１でシステム制御データａ１を送信する。なお、システム制御データａ１には、基地局スロット番号が設定されている。
【００５４】
中継局３は、基地局１からシステム制御データａ１を受信すると、端局２へシステム制御データａ２を送信する。このとき、中継局３においては、ダウンリンクリピータ１３がリピータ動作を実行する。すなわち、システム制御データａ２は、中継局３から端局２へ周波数ｆ２で送信される。ただし、ダウンリンクリピータ１３は、データ内容を変更しない。よって、システム制御データａ２の内容は、システム制御データａ１と同じである。
【００５５】
端局２は、システム制御データａ１、ａ２の一方または双方を受信する。すなわち、端局２は、電波シールド領域４の外に位置しているときは、基地局１からシステム制御データａ１を受信する。また、端局２は、電波シールド領域４の中に位置していれば、中継局３からシステム制御データａ２を受信する。さらに、例えば、端局２が電波シールド領域４の外から中へ移動する際、あるいは、端局２が電波シールド領域４の中から外へ移動する際には、端局２は、システム制御データａ１、ａ２の双方を受信する。このとき、システム制御データａ１、ａ２の無線周波数は互いに異なっているので、システム制御データａ１、ａ２間で干渉が発生することはない。したがって、端局２は、電波シールド領域４の外に位置しているとき、および、電波シールド領域４の中に位置しているときだけでなく、電波シールド領域４の境界の近傍に位置しているときであっても、システム制御データａ１、ａ２の少なくとも一方を確実に受信できる。すなわち、例えば、端局２が電波シールド領域４の境界の近傍を移動しているときであっても、基地局１と端局２との間のデータ通信が途切れることはない。
【００５６】
端局２は、本体データｈを基地局１へ送信する際には、その前に、送信予約データｆを基地局１へ送信する。このとき、端局２は、例えば、予め端局２に対して割り当てられているタイムスロットを利用して送信予約データｆを送信する。基地局１は、送信予約データｆを受信すると、端局２に対して割り当てるべきタイムスロット（端局スロット）を決定し、送信許可データｄを用いてその端局スロットを端局２に通知する。そして、端局２は、通知された端局スロットを利用して本体データｈを送信する。基地局１は、本体データｈを受信した後、受信確認データｅを返送する。
【００５７】
端局２は、アップリンクデータ（送信予約データｆ、位置データｇ、本体データｈ）を送信する際には、周波数ｆ１または周波数ｆ２を使用する。すなわち、端局２は、基地局１からシステム制御データａ１を受信した場合は、周波数ｆ１でアップリンクデータを送信する。また、端局２は、中継局３からシステム制御データａ２を受信した場合は、周波数ｆ２でアップリンクデータを送信する。さらに、端局２は、システム制御データａ１、ａ２の双方を受信した場合は、後述するアルゴリズムに従って一方のシステム制御データを選択し、その選択したシステム制御データに対応する周波数でアップリンクデータを送信する。なお、端局２は、いずれの周波数を使用する場合であっても、同じタイムスロット（すなわち、基地局１により許可された端局スロット）でアップリンクデータを送信する。また、システム制御データにより送信パワーが指定されているときは、端局２は、その指定された送信パワーでアップリンクデータを送信するようにしてもよい。
【００５８】
このように、実施形態の無線通信システムにおいては、基地局１がダウンリンクデータを送信するための無線周波数および中継局３がダウンリンクデータを送信するための無線周波数が互いに異なっている。このため、端局２は、基地局１の通達領域と中継局３の通達領域との間を移動する際には、基地局１および中継局３から送信されるダウンリンクデータの双方を受信することができる。したがって、基地局１の通達領域と中継局３の通達領域との間で端局２が移動する場合であっても、ダウンリンクデータの受信途切れまたは受信漏れが抑制される。
【００５９】
また、基地局１と端局２との間のデータ通信は、中継局３を経由する場合であっても、中継局３を経由しない場合と同じタイムスロットが使用される。すなわち、ダウンリンクデータまたはアップリンクデータが中継局３により中継される場合であっても、新たなタイムスロットを用意する必要はない。したがって、余ったタイムスロットを他の端局に割り当てることができ、通信資源が有効に利用されるので、無線通信システムに収容可能な端局の数を多くできる。
【００６０】
実施形態の無線通信システムは、複数の基地局、複数の中継局、複数の端局を備える構成であってもよい。複数の基地局、中継局、端局を備える場合システムにおけるデータ転送のタイムチャートを図９に示す。なお、無線通信システムが提供する端局スロットの数よりも多くの端局を収容する場合には、例えば、各端局に対して優先度が与えられる。そして、優先度の低い端局は、複数サイクルに対して１回だけ位置データを送信するように制御される。
【００６１】
図１０は、中継局３の構成の実施例を示す図である。図１０において、共用器１５は、外部アンテナを介して受信したダウンリンク信号をダウンリンクリピータ１３に導き、アップリンクリピータ１４から出力されるアップリンク信号を外部アンテナに導く。同様に、共用器１６は、ダウンリンクリピータ１３から出力されるダウンリンク信号を内部アンテナに導き、内部アンテナを介して受信したアップリンク信号をアップリンクリピータ１４に導く。なお、共用器１５、１６の送信／受信切り換えは、制御部１２により制御される。また、共用器１５、１６は、他のスイッチにより代用することができる。
【００６２】
ダウンリンクリピータ１３は、受信アンプ１３ａ、フィルタ１３ｂ、発振器１３ｃ、ミキサ１３ｄ、発振器１３ｅ、ミキサ１３ｆ、フィルタ１３ｇ、送信アンプ１３ｈを備えている。なお、ダウンリンクリピータ１３に入力されるダウンリンク信号の無線周波数は、ｆ１である。
【００６３】
受信アンプ１３ａは、入力ダウンリンク信号を増幅する。受信アンプ１３ａは、たとえば、ＡＧＣまたはＡＬＣで動作する。フィルタ１３ｂは、受信アンプ１３ａにより増幅されたダウンリンク信号の雑音を除去する。発振器１３ｃは、ダウンリンク信号を中間周波数領域に変換するための発振信号を出力する。ミキサ１３ｄは、フィルタ１３ｂから出力されるダウンリンク信号に、発振器１３ｃから出力される発振信号を掛け合わせる。
【００６４】
発振器１３ｅは、ダウンリンク信号の周波数をｆ２に変換するための発振信号を出力する。ここで、発振器１３ｃ、１３ｅの発振周波数は、互いに異なっている。１つの実施例としては、発振器１３ｃ、１３ｅ間の発振周波数の差分は、ｆ１とｆ２との差分に相当する。ミキサ１３ｆは、中間周波数領域のダウンリンク信号に、発振器１３ｅから出力される発振信号を掛け合わせる。これにより、ダウンリンク信号の周波数はｆ２となる。
【００６５】
フィルタ１３ｇは、ミキサ１３ｆから出力されるダウンリンク信号の雑音を除去する。送信アンプ１３ｈは、フィルタ１３ｇから出力されるダウンリンク信号を増幅する。送信アンプ１３ｈの利得は、制御部１２により制御される。このように、ダウンリンクリピータ１３は、外部アンテナを介して入力されるダウンリンク信号の無線周波数をｆ１からｆ２に変換して内部アンテナに導く。
【００６６】
アップリンクリピータ１４は、受信アンプ１４ａ、フィルタ１４ｂ、発振器１４ｃ、ミキサ１４ｄ、発振器１４ｅ、ミキサ１４ｆ、フィルタ１４ｇ、送信アンプ１４ｈを備えている。なお、ダウンリンクリピータ１４に入力されるアップリンク信号の無線周波数は、ｆ２である。
【００６７】
アップリンクリピータ１４の動作は、基本的に、上述したダウンリンクリピータ１３と同じである。すなわち、アップリンクリピータ１４は、内部アンテナを介して入力されるアップリンク信号の無線周波数をｆ２からｆ１に変換して外部アンテナに導く。
【００６８】
受信部１１は、外部アンテナを介して入力されるダウンリンク信号を復調する。この例では、受信部１１は、ダウンリンクリピータ１３において中間周波数領域に変換されたダウンリンク信号を復調する。そして、受信部１１により復調されたダウンリンク信号は、制御部１２に入力される。
【００６９】
制御部１２は、ダウンリンク信号を復号してダウンリンクデータを再生する。ここで、制御部１２は、図６〜図８を参照しながら説明したように、ダウンリンクデータを解釈することにより、実施形態の無線通信システムのタイムスロットの割当てを表すタイムチャートを作成することができる。すなわち、制御部１２は、例えば、ダウンリンク信号の１つであるシステム制御データの基地局スロット番号に基づいて、基地局スロットを検出することができる。また、制御部１２は、例えば、ダウンリンク信号の１つである送信許可データを解釈することにより、各端局に対して割り当てられる端局スロットを検出することができる。
【００７０】
制御部１２は、作成したタイムチャートに応じて、ダウンリンクリピータ１３およびアップリンクリピータ１４の動作を制御する。例えば、制御部１２は、基地局タイムスロットにおいては、ダウンリンクリピータ１３を動作させると共にアップリンクリピータ１４を停止し、端局タイムスロットにおいては、ダウンリンクリピータ１３を停止すると共にアップリンクリピータ１４を動作させる。なお、基地局スロットまたは端局スロットのいずれでもない期間は、制御部１２は、例えば、ダウンリンクリピータ１３およびアップリンクリピータ１４の双方を停止してもよいし、ダウンリンクリピータ１３のみを動作させるようにしてもよい。なお、「停止」は、スタンバイ状態を含むものとする。
【００７１】
図１１は、中継局３の構成の他の実施例を示す図である。図１１に示す構成では、無線周波数は、中間周波数を使用することなく、ｆ１とｆ２との間で変換される。すなわち、ｆ１、ｆ２間で周波数シフトが行われる。
【００７２】
ダウンリンクリピータ１３は、発振器１３ｉおよびミキサ１３ｊを備え、外部アンテナを介して入力されるダウンリンク信号の無線周波数をｆ１からｆ２に変換して内部アンテナに導く。同様に、アップリンクリピータ１４は、発振器１４ｉおよびミキサ１４ｊを備え、内部アンテナを介して入力されるアップリンク信号の無線周波数をｆ２からｆ１に変換して外部アンテナに導く。
【００７３】
さらに、図１１に示す構成では、中継局３は、発振器１７ａおよびミキサ１７ｂを備える。発振器１７ａは、ダウンリンク信号の周波数を中間周波数領域またはベースバンド領域に変換するための発振信号を出力する。ミキサ１７ｂは、フィルタ１３ｂから出力されるダウンリンク信号に、発振器１７ｂから出力される発振信号を掛け合わせる。そして、受信部１１は、ミキサ１７ｂから出力されるダウンリンク信号を復調する。制御部１２の動作は、上述した通りである。
【００７４】
このように、図１１に示す構成は、図１０に示す構成と比較すると、回路構成が簡単である。したがって、図１１に示す構成によれば、中継局３の低コスト化を図ることができる。
【００７５】
図１２は、中継局３の動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートでは、データ中継に直接的に係わらない動作については省略されている。
ステップＳ１において、制御部１２は、基地局１からのダウンリンク信号（ここでは、システム制御データ）を待ち受けるために、ダウンリンクリピータ１３を有効状態に設定する。これにより、ダウンリンクリピータ１３は、動作を開始する。このとき、アップリンクリピータ１４は、停止していることが好ましい。
【００７６】
ステップＳ２において、受信部１１および制御部１２は、無線信号の受信動作を開始する。すなわち、受信部１１は、受信ダウンリンク信号を復調する。また、制御部１２は、復調されたダウンリンク信号を復号して解釈する。
【００７７】
ステップＳ３において、制御部１２は、システム制御データを待ち受ける。すなわち、制御部１２は、受信データがシステム制御データであるか否かチェックする。このとき、受信データのデータ種別ＩＤが参照される。そして、制御部１２は、システム制御データを受信すると、ステップＳ４〜Ｓ５を実行する。
【００７８】
ステップＳ４において、制御部１２は、システム制御データに基づいて、無線通信システムのタイムチャートを生成する。すなわち、制御部１２は、基地局スロット（ダウンリンク期間）および端局スロット（アップリンク期間）を検出する。なお、基地局１から端局２への送信許可データによって端局スロットが通知されるときは、制御部１２は、システム制御データおよび送信許可データに基づいて、基地局スロットおよび端局スロットを検出するようにしてもよい。
【００７９】
ステップＳ５において、制御部１２は、生成したタイムチャートに従って、ダウンリンクリピータ１３およびアップリンクリピータ１４を制御する。このとき、制御部１２は、例えば上述したように、基地局タイムスロットにおいては、ダウンリンクリピータ１３を動作させると共にアップリンクリピータ１４を停止し、端局タイムスロットにおいては、ダウンリンクリピータ１３を停止すると共にアップリンクリピータ１４を動作させる。これにより、ダウンリンク信号は、ダウンリンクリピータ１３によって端局２へ送信され、アップリンク信号は、アップリンクリピータ１４によって基地局１へ送信される。
【００８０】
このように、実施形態の中継局３においては、ダウンリンクリピータ１３およびアップリンクリピータ１４が同時に動作することはない。よって、中継局３の内部での発振を防ぐことができる。また、ダウンリンクリピータ１３がダウンリンク期間のみに動作し、アップリンクリピータ１４がアップリンク期間のみに動作するように制御する構成においては、中継局３の消費電力が抑えられる。さらに、不要な送信電波が少なくなるので、他の端局／中継局から送信される電波との干渉も抑制される。
【００８１】
図１３は、端局２の構成の実施例を示す図である。なお、図１３では、ＧＰＳ受信部２３は省略されている。
共用器２８は、アンテナを介して受信したダウンリンク信号を受信部２５に導き、送信部２７から出力されるアップリンク信号をアンテナに導く。なお、共用器２８の送信／受信切り換えは、制御部２４により制御される。また、共用器２８は、他のスイッチにより代用することができる。
【００８２】
受信部２５は、受信アンプ２５ａ、フィルタ２５ｂ、発振器２５ｃ、ミキサ２５ｄ、復調器２５ｅを備える。なお、図３に示すように、端局２が電波シールド領域４の外に位置しているときは、受信部２５には、周波数ｆ１のダウンリンク信号が入力される。また、図４に示すように、端局２が電波シールド領域４の中に位置しているときは、受信部２５には、周波数ｆ２のダウンリンク信号が入力される。さらに、図５に示すように、端局２が電波シールド領域４の境界近傍に位置しているときは、受信部２５には、周波数ｆ１のダウンリンク信号および周波数ｆ２のダウンリンク信号が入力される。
【００８３】
受信アンプ２５ａは、入力ダウンリンク信号を増幅する。受信アンプ２５ａは、たとえば、ＡＧＣまたはＡＬＣで動作する。フィルタ２５ｂは、受信アンプ２５ａにより増幅されたダウンリンク信号の雑音を除去する。フィルタ２５ｂは、例えば、周波数ｆ１を通過させる帯域フィルタにより実現される。発振器２５ｃは、周波数ｆ１のダウンリンク信号を中間周波数領域またはベースバンド領域に変換するための発振信号を出力する。ミキサ２５ｄは、フィルタ２５ｂから出力される周波数ｆ１のダウンリンク信号に、発振器２５ｃから出力される発振信号を掛け合わせる。復調器２５ｅは、ミキサ２５ｄから出力されるダウンリンク信号を復調する。
【００８４】
このように、受信部２５は、周波数ｆ１のダウンリンク信号を復調する。すなわち、受信部２５は、基地局１から受信したダウンリンク信号を復調する。そして、受信部２５により得られる受信データ１は、制御部２４に入力される。
【００８５】
受信部２６は、フィルタ２６ｂ、発振器２６ｃ、ミキサ２６ｄ、復調器２６ｅを備えている。受信部２６には、図１３に示す例では、受信アンプ２５ａにより増幅されたダウンリンク信号が入力される。
【００８６】
受信部２６の動作は、基本的に、上述した受信部２５と同じである。ただし、受信部２６においては、周波数ｆ２のダウンリンク信号が復調される。すなわち、受信部２６は、中継局３から受信したダウンリンク信号を復調する。そして、受信部２６により得られる受信データ２は、制御部２４に入力される。
【００８７】
なお、図１３に示す例では、受信アンプ２５ａにより増幅されたダウンリンク信号が受信部２６に入力されるが、共用器２８から出力されるダウンリンク信号が受信部２６に導かれるようにしてもよい。この場合、受信部２６は、受信アンプ２６ａを備える。受信アンプ２６ａは、共用器２８から出力されるダウンリンク信号を増幅してフィルタ２６ｂに導く。
【００８８】
制御部２４は、基地局１および／または中継局３から受信したダウンリンク信号を復号してダウンリンクデータを解釈する。そして、制御部２４は、予め端局２に割り当てられているタイムスロットまたは基地局１により割り当てられる端局スロットを使用して、アップリンクデータを出力する。また、制御部２４は、図１４または図１５に示す手順でアップリンク信号の送信先を決定し、その送信先に対応する無線周波数を指示する周波数切替信号を生成する。アップリンク信号の送信先が基地局１であるときは、周波数ｆ１が指定され、アップリンク信号の送信先が中継局３であるときは、周波数ｆ２が指定される。
【００８９】
送信部２７は、変調部２７ａ、発振器２７ｂ、ミキサ２７ｃ、フィルタ２７ｄ、送信アンプ２７ｅを備える。変調器２７ａは、制御部２４により生成される送信データ（すなわち、アップリンクデータ）を変調してアップリンク信号を生成する。発振器２７ｂは、制御部２４により生成される周波数切替信号が指示する周波数に対応する発振信号を出力する。ミキサ２７ｃは、変調器２７ａから出力されるアップリンク信号に、発振器２７ｂから出力される発振信号を掛け合わせる。
【００９０】
フィルタ２７ｄは、ミキサ２７ｃから出力されるアップリンク信号の雑音を除去する。このとき、フィルタ２７ｄの通過周波数は、周波数切替信号に応じて制御される。たとえば、フィルタ２７ｄは、アップリンク信号の送信先が基地局１であるときはｆ１成分を抽出するように制御され、アップリンク信号の送信先が中継局３であるときはｆ２成分を抽出するように制御される。送信アンプ２７ｅは、フィルタ２７ｄによりフィルタリングされたアップリンク信号を増幅する。送信アンプ２７ｅの利得は、制御部２４により、例えばアップリンク信号の送信先に応じて制御される。
【００９１】
図１４は、端局２の動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートにおいては、データの送受信に直接係わらない動作については省略されている。また、以下の説明では、端局２は図１３に示す構成を有しているものとする。
【００９２】
ステップＳ１１において、受信動作が開始される。すなわち、受信部２５、２６、制御部２４は、受信ダウンリンク信号の復調および復号を開始する。ステップＳ１２では、制御部２４は、受信データがシステム制御データであるか否かをチェックする。このとき、受信データのデータ種別ＩＤが参照される。受信データがシステム制御データであれば、制御部２４は、ステップＳ１３において、システム制御データの送信元が基地局１であるか否かをチェックする。
【００９３】
制御部２４は、受信部２５から受信データ１を受け取ったときは、基地局１からシステム制御データを受信したと判定する。システム制御データの送信元が基地局１であれば、ステップＳ１４が実行され、システム制御データの送信元が基地局１でなければ、ステップＳ１８が実行される。
【００９４】
ステップＳ１４では、制御部２４は、基地局１から受信したシステム制御データ（基地局データ）を保存する。続いて、ステップＳ１５では、制御部２４は、中継局３からシステム制御データを受信したか否かをチェックする。このとき、制御部２４は、受信部２６から受信データ２を受け取ったときは、中継局３からシステム制御データを受信したと判定する。そして、ステップＳ１５において中継局３からシステム制御データを受信していないと判定された場合、すなわち、基地局１のみからシステム制御データを受信した場合は、制御部２４は、ステップＳ１６において、基地局通信モードに係わる各種端局処理を実行する。ステップＳ１６の端局処理は、基地局１から受信したダウンリンクデータに基づいて無線通信システムのタイムチャートを生成する手順を含む。
【００９５】
ステップＳ１７では、制御部２４は、基地局１により割り当てられた端局スロットを使用してアップリンクデータを出力する。また、制御部２４は、周波数ｆ１を指示する周波数切替信号を生成して送信部２７に与える。これにより、端局スロットを使用して周波数ｆ１の搬送波でアップリンクデータが基地局１へ送信される。なお、端局２には、先に、基地局１から送信許可データにより端局スロットが通知されているものとする。
【００９６】
システム制御データの送信元が基地局１ではなく中継局３であった場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、制御部２４は、ステップＳ１８において、中継局３から受信したシステム制御データ（中継局データ）を保存する。ステップＳ１９では、制御部２４は、中継局通信モードに係わる各種端局処理を実行する。ステップＳ１９の端局処理は、中継局３から受信したダウンリンクデータに基づいて無線通信システムのタイムチャートを生成する手順を含む。
【００９７】
ステップＳ２０では、制御部２４は、基地局１により割り当てられた端局スロットを使用してアップリンクデータを出力する。また、制御部２４は、周波数ｆ２を指示する周波数切替信号を生成して送信部２７に与える。これにより、端局スロットを使用して周波数ｆ２の搬送波でアップリンクデータが中継局３へ送信される。
【００９８】
基地局１および中継局３の双方からシステム制御データを受信した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、制御部２４は、ステップＳ２１〜Ｓ２２において、ＧＰＳ受信部２３におけるＧＰＳ電波の受信状態をチェックする。ここで、ＧＰＳ受信部２３は、ＧＰＳ衛星５から送信されるＧＰＳ電波を、常時、検知している。
【００９９】
ＧＰＳ電波の状態をチェックするために、例えば、ＧＰＳ受信部２３からの座標情報の精度情報(ＰＤＯＰ等)を用いる。この精度情報が閾値よりも小さいときは、制御部２４は、端局２が電波シールド領域４の外に位置しており、基地局１と直接的に無線信号を送受信できると判定する。この場合、制御部２４は、ステップＳ１６〜Ｓ１７を実行し、周波数ｆ１で基地局１へアップリンクデータを送信する。一方、ＧＰＳ受信部２３からの座標情報の精度情報(ＰＤＯＰ等)が閾値よりも大きいときは、制御部２４は、基地局１と直接的に無線信号を送受信することが困難と判定する。この場合、制御部２４は、ステップＳ１９〜Ｓ２０を実行し、周波数ｆ２で中継局３へアップリンクデータを送信する。
【０１００】
このように、端局２は、ダウンリンクデータの送信元に基づいて、アップリンクデータを送信するための周波数（または、アップリンクデータの送信先）を決定する。また、端局２は、基地局１および中継局３の双方からダウンリンクデータを受信したときは、ＧＰＳ受信部２３におけるＧＰＳ電波の受信状態に応じて、アップリンクデータを送信するための周波数（または、アップリンクデータの送信先）を決定する。
【０１０１】
図１５は、端局２の動作の他の実施例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す方法では、図１４に示す手順に加えて、ステップＳ３１〜Ｓ３３が実行される。
ステップＳ３１は、ステップＳ１４の次に実行される。ステップＳ３１では、制御部２４は、基地局電波の受信強度を検出する。そして、基地局電波の受信強度を表す情報は、所定のメモリ領域に保存される。また、基地局１および中継局３の双方からシステム制御データを受信した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、制御部２４は、ステップＳ３２において、中継局電波の受信強度を検出する。そして、中継局電波の受信強度を表す情報も、所定のメモリ領域に保存される。
【０１０２】
基地局１および中継局３の双方からシステム制御データを受信した場合であって、ＧＰＳ電波の受信レベルが良好であるときは（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、制御部２４は、ステップＳ３３において、基地局電波および中継局電波の受信強度の比率を計算する。そして、基地局電波の受信強度Ｐbが中継局電波の受信強度Ｐrよりも高く、且つ、受信電波強度の比率Ｒ（＝Ｐb／Ｐr）が閾値Ｃthを越えていれば、ステップＳ１６〜Ｓ１７が実行される。一方、上述の比率Ｒが閾値Ｃth以下であれば、ステップＳ１９〜Ｓ２０が実行される。
【０１０３】
このように、図１５に示す手順では、ＧＰＳ電波の受信レベルに加えて、基地局電波および中継局電波の受信レベルを参照して、アップリンクデータを送信するための周波数が決定される。なお、端局２は、特に図示しないが、ＧＰＳ電波の受信状態を参照することなく、基地局電波および中継局電波の受信レベルに基づいてアップリンクデータを送信するための周波数を決定してもよい。この場合、図１５に示すフローチャートおいて、ステップＳ２１およびＳ２２が削除され、ステップＳ３２の次にステップＳ３３が実行されるようにすればよい。
【０１０４】
なお、端局２は、ダウンリンクデータの送信元を認識することなく送信周波数を選択してもよい。例えば、図５に示すケースでは、端局２は、２つのシステム制御データ信号を受信したときに、ＧＰＳ電波の受信状態に基づいて、及び／又は、２つのシステム制御データ信号の受信電波強度に基づいて、一方のシステム制御データを選択してもよい。
【０１０５】
図１６は、図２〜図９に示す無線通信システムで使用される中継局３の変形例を示す図である。この中継局は、図２に示す構成に加えて、受信電波強度モニタ部１８、１９を備えている。
【０１０６】
受信電波強度モニタ部１８は、内部アンテナを介して受信する周波数ｆ２の受信電波の強度をモニタし、制御部１２に通知する。制御部１２は、周波数ｆ２の受信電波の強度が所定の閾値レベルよりも高ければ、端局２が中継局３宛てにアップリンクデータを送信していると判定し、アップリンクリピータ１４をＯＮ状態に制御する。一方、周波数ｆ２の受信電波の強度が所定の閾値レベル以下であれば、制御部１２は、端局２が中継局３宛てにアップリンクデータを送信していないと判定し、アップリンクリピータ１４をＯＦＦ状態に制御する。
【０１０７】
同様に、受信電波強度モニタ部１９は、外部アンテナを介して受信する周波数ｆ１の受信電波の強度をモニタし、制御部１２に通知する。制御部１２は、周波数ｆ１の受信電波の強度が所定の閾値レベルよりも高ければ、基地局１がダウンリンクデータを送信していると判定し、ダウンリンクリピータ１３をＯＮ状態に制御する。一方、周波数ｆ１の受信電波の強度が所定の閾値レベル以下であれば、制御部１２は、基地局１がダウンリンクデータを送信していないと判定し、ダウンリンクリピータ１３をＯＦＦ状態に制御する。
【０１０８】
したがって、図１６に示す構成によれば、基地局１または端局２から電波を受信しているときに限って対応するダウンリンクリピータ１３またはアップリンクリピータ１４が動作するので、中継局３の消費電力が低減され、また、干渉電波の送信も少なくできる。なお、制御部１２は、好ましくは、ダウンリンクリピータ１３およびアップリンクリピータ１４が同時にＯＮ状態にならないように制御する。
【０１０９】
図１７は、図２〜図９に示す無線通信システムで使用される中継局３の他の変形例を示す図である。この中継局は、受信部１１、制御部１２、送受信切替部４１、４２、リピータ４３、受信電波強度モニタ部４４を備える。
【０１１０】
送受信切替部４１、４２は、制御部１２により生成される切替え指示に従って、送信／受信を切り替える。すなわち、送受信切替部４１は、ダウンリンク期間（基地局スロットを含む）においては、外部アンテナを介して受信するダウンリンク信号をリピータ４３に導き、アップリンク期間（端局スロットを含む）においては、リピータ４３から出力されるアップリンク信号を外部アンテナに導く。また、送受信切替部４２は、ダウンリンク期間においては、リピータ４３から出力されるダウンリンク信号を内部アンテナに導き、アップリンク期間においては、内部アンテナを介して受信するアップリンク信号をリピータ４３に導く。
【０１１１】
リピータ４３は、制御部１２により生成される切替え指示に従って、ダウンリンク信号またはアップリンク信号の周波数変換を行う。すなわち、リピータ４３は、ダウンリンク期間には、外部アンテナを介して受信するダウンリンク信号の周波数をｆ１からｆ２に変換し、アップリンク期間には、内部アンテナを介して受信するアップリンク信号の周波数をｆ２からｆ１に変換する。
【０１１２】
受信電波強度モニタ部４４は、送受信切替部４１、４２から導かれてくる信号の強度をモニタする。よって、受信電波強度モニタ部４４は、ダウンリンク期間には、外部アンテナを介して受信するダウンリンク信号の強度をモニタし、アップリンク期間には、内部アンテナを介して受信するアップリンク信号の強度をモニタする。
【０１１３】
上記構成の中継局においては、リピータ４３は、ダウンリンクおよびアップリンクを中継するために共用される。したがって、この実施例によれば、中継局の構成が簡素化される。
【０１１４】
次に、実施形態の無線通信システムを使用して実施されるアプリケーションシステムを説明する。実施形態の無線通信システムは、特に限定されるものではないが、例えば、基地局１が各端局から送信される情報（図６では、位置データｇ、本体データｈ）を収集して、収集制御装置経由で、ホストコンピュータに転送する。ホストコンピュータは、基地局１から転送されたデータを蓄積、分析するアプリケーションを実行する。以下では、実施形態の無線通信システムを利用して模擬戦闘訓練を行う例を説明する。
【０１１５】
模擬戦闘訓練では、各戦闘員がそれぞれ端局２を携帯する。また、各端局２には、それぞれ、図２に示すように、受光器（ＰＤ）３３および火器インタフェース（Ｉ／Ｆ）３４が接続されている。受光器３３は、戦闘員が着用するジャケットもしくはベルト等によって、所定箇所（例えば、頭部、背中、腕、脚など）に取り付けられる。受光器３３は、擬似的な火器としてのレーザ銃から出力されるレーザ光線を検知する。受光器３３がレーザ光線を検知すると、制御部２４は、戦闘員が「撃たれた」と判断する。また、火器インタフェース３４は、レーザ銃に接続されている。そして、戦闘員がレーザ銃を使用すると、制御部２４は、戦闘員が火器を使用したと判断する。
【０１１６】
端局２は、戦闘員の位置、戦闘員の損耗状態などを基地局１に通知する。例えば、戦闘員の位置は、ＧＰＳ受信部２３からの座標情報をもとに、図６に示す位置データｇを用いて基地局１に通知される。また、戦闘員の損耗状態を表す情報は、受光器３３、火器インタフェース３４からの入力信号に基づいて作成され、図６に示す本体データｈを利用して基地局１に通知される。
【０１１７】
基地局１は、各端局２から送信される情報を収集し、収集制御装置経由でその情報をホストコンピュータに送信する。ホストコンピュータは、収集した情報を整理して蓄積する。そして、ホストコンピュータは、蓄積した情報に基づいて作戦、展開、戦闘状況をレビューし、戦闘訓練の精度の向上を図る。
【０１１８】
無線通信システムが備える基地局の数は、訓練地域全体に電波が到達するように、訓練地域の広さおよび電波通達性の状況等に応じて決定される。訓練に参加する戦闘員は、例えば、数十〜数千人である。また、訓練では、戦闘車両および屋内戦闘訓練用の建物が使用される。これらの戦闘車両および建物の中には、基地局１またはＧＰＳ衛星５からの電波が届かないものもある。すなわち、これらの戦闘車両および建物は、電波シールド領域４に相当する。
【０１１９】
各戦闘車両および建物には、それぞれ、中継局３が設置される。また、各戦闘車両および建物に端局２を設置してもよい。この場合、端局２は、戦闘車両の位置、戦闘車両および建物の状態（正常、小破、大破など）を基地局１に通知する。これにより、模擬戦闘の状況がより精確に確認できる。
【０１２０】
なお、この訓練システムでは、数台の基地局に対して、数十〜数千個の端局が収容される。すなわち、１対多の無線データ通信システムが構築される。また、システム全体でリアルタイム性が要求される。このため、各基地局から端局へのダウンリンクデータは、基本的に、無線エリア内のすべての端局に放送される。このとき、基地局から各端局へのダウンリンクデータ（例えば、図６に示すシステム制御データａ、または制御データｃ）により、動作モードの指示、位置データの送信周期の指示などが通知される。また、ダウンリンクデータは、砲弾の落下位置、破裂高さ等の情報も送信することができる。
【０１２１】
端局は、自局の位置および防御状況（装甲車の内部など）などに基づいて、当該端局を携帯している戦闘員の被害状況を判断するようにしてもよい。また、車両と戦闘員との模擬戦闘、あるいは戦闘員同士の模擬戦闘において、レーザ光線が使用される。このとき、例えば、端局２に接続された受光器３３にレーザ光線が入射され、戦闘員の損耗状態が変化すると、その状態変化がアップリンクデータとして基地局１に自動的に送信される。そして、ホストコンピュータは、各端局からのアップリンクデータに基づいて各戦闘員の位置および状態を把握し、訓練状況を精確に認識する。
【０１２２】
なお、実施形態の無線通信システムは、上述の模擬戦闘訓練の他にも、様々なアプリケーションに利用可能である。例えば、健康管理システムにおいて、各会員が端局２を携帯し、各会員の身体情報（心拍数、血圧、体温など）を収集して管理することができる。他に、ゴルフ場における、プレーの進行状況の確認システムへの応用、アドベンチャーゲームにおける各人の位置確認システムへの応用、子供あるいは老人の迷子対策といった応用も可能である。
【０１２３】
図１８は、他の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。図１８に示す構成では、電波シールド領域４としての車両または建物に、端局６（以下、車両端局６）が設けられている。車両端局６は、基地局１と直接的に無線信号の送受信が可能である。
【０１２４】
車両端局６は、端局２と同様に、受信部２５、２６、送信部２７、ＧＰＳ受信部２３、制御部２４を備える。また、車両端局６には、接続箱３２を介して火器インタフェース（Ｉ／Ｆ）３４および発光器（ＬＤ）３５が接続されている。
【０１２５】
発光器３５は、例えば、レーザ光源あるいは赤外線光源を備え、基地局１から受信したデータおよび車両端局６の制御部２４により生成されるデータを伝送する光信号を出力する。発光器３５の出力光の波長は、特に限定されるものではないが、端局２の受光器３３により検知されるものとする。このように、車両端局６は、発光器３５を利用して、端局２に所望のデータを送信することができる。
【０１２６】
例えば、車両端局６は、中継局３を使用してアップリンクデータを送信する旨の指示を端局２に通知することができる。この場合、端局２は、周波数ｆ２を使用してアップリンクデータを送信する。この構成によれば、端局２は、基地局１と直接通信するのか、中継局３と通信するのかを、車両端局６からの指示に従って切り替えることができる。また、車両端局６は、端局２に中継局３と通信させる際には、中継局３に到達すれば十分である程度に小さい送信パワーを指示する情報を端局２に通知することができる。さらに、上述の模擬戦闘訓練においては、車両端局６は、例えば、車両の損耗状態を基地局１および端局２に通知してもよい。この場合、端局２は、通知された損耗状態に応じて、対応する情報を更新する。
【０１２７】
図１９は、さらに他の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。この実施形態では、電波をシールドする建物４Ａが建物中継局３Ａを備え、電波をシールドする車両４Ｂが車両中継局３Ｂを備えている。そして、図１９に示す例では、車両４Ｂが建物４Ａの中に位置し、端局２ｄがその車両４Ｂの中に位置している。
【０１２８】
建物中継局３Ａの構成および動作は、基本的には、上述した中継局３と同じである。すなわち、建物中継局３Ａは、基地局１から受信するダウンリンク信号を建物４Ａの中に送信し、建物４Ａの中に位置する車両中継局３Ｂまたは端局２ｄから送信されるアップリンク信号を建物４Ａの外へ送信する。このとき、建物中継局３Ａは、ｆ１、ｆ２間で無線周波数を変換する。
【０１２９】
車両中継局３Ｂは、ｆ１、ｆ２間で無線周波数を変換する機能、およびｆ２、ｆ３間で無線周波数を変換する機能を備えている。そして、車両中継局３Ｂは、これらの機能を実現するために、共用器５１、５２、受信部５３−１、５３−２、制御部５４、ダウンリンクリピータ５５−１、５５−２、アップリンクリピータ５６−１、５６−２を備える。
【０１３０】
共用器５１は、外部アンテナを介して受信する周波数ｆ１のダウンリンク信号を、受信部５３−１およびダウンリンクリピータ５５−１に導き、外部アンテナを介して受信する周波数ｆ２のダウンリンク信号を、受信部５３−２およびダウンリンクリピータ５５−２に導く。また、共用器５１は、アップリンクリピータ５６−１、５６−２から出力される周波数ｆ１、ｆ２のアップリンク信号を外部アンテナに導く。一方、共用器５２は、内部アンテナを介して受信する周波数ｆ２、ｆ３のアップリンク信号を、アップリンクリピータ５６−１、５６−２に導き、ダウンリンクリピータ５５−１、５５−２から出力される周波数ｆ２、ｆ３のダウンリンク信号を外部アンテナに導く。
【０１３１】
受信部５３−１は、基地局１から送信される周波数ｆ１のダウンリンク信号を復調し、受信部５３−２は、建屋中継局３Ａから送信される周波数ｆ２のダウンリンク信号を復調する。受信部５３−１、５３−２により復調されたダウンリンク信号は、制御部５４に入力される。
【０１３２】
制御部５４は、図２に示す中継局３の制御部１２と同様に、受信ダウンリンク信号に基づいて無線通信システムのタイムチャートを生成する。すなわち、制御部５４は、ダウンリンク期間（基地局スロットを含む）およびアップリンク期間（端局スロットを含む）を検出する。そして、制御部５４は、検出したダウンリンク期間およびアップリンク期間に応じて、ダウンリンクリピータ５５−１、５５−２、アップリンクリピータ５６−１、５６−２を制御する。また、制御部５４は、発光器（ＬＤ）５７を利用して、端局２ｄへ受信周波数情報を通知することができる。
【０１３３】
ダウンリンクリピータ５５−１は、ダウンリンク信号の周波数をｆ１からｆ２へ変換する。同様に、ダウンリンクリピータ５５−２は、ダウンリンク信号の周波数をｆ２からｆ３へ変換する。一方、アップリンクリピータ５６−１は、アップリンク信号の周波数をｆ２からｆ１へ変換する。同様に、アップリンクリピータ５６−２は、アップリンク信号の周波数をｆ３からｆ２へ変換する。
【０１３４】
端局２ｄは、受信部(f2)２６、受信部(f1,f3)２９、送信部２７、ＧＰＳ受信部２３、制御部２４を備える。受信部２６は、上述したように、周波数ｆ２のダウンリンク信号を復調する。すなわち、受信部２６は、建屋中継局３Ａまたは車両中継局３Ｂから送信される周波数ｆ２のダウンリンク信号を復調する。また、送信部２７は、制御部２４による指示に応じて、周波数ｆ２でアップリンクデータを送信する。
【０１３５】
受信部２９は、制御部２４からの指示に応じて、周波数ｆ１または周波数ｆ３のいずれか一方で受信動作を行う。すなわち、受信部２９は、周波数ｆ１が指示されたときは、基地局１から送信される周波数ｆ１のダウンリンク信号を復調し、送信部２７が周波数ｆ１でアップリンクデータを送信する。また、受信部２９は、周波数ｆ３が指示されたときは、車両中継局３Ｂから送信される周波数ｆ３のダウンリンク信号を復調し、送信部２７が周波数ｆ３でアップリンクデータを送信する。
【０１３６】
上記構成の無線通信システムにおいて、車両中継局３Ｂは、建物４Ａの外に位置しているときは、周波数ｆ１で基地局１と無線信号を送受信する。なお、図１９は車両中継局３Ｂが建物４Ａの中に位置している状態を示しており、車両中継局３Ｂが建物４Ａの外に位置している状態は図示されていない。
【０１３７】
車両中継局３Ｂが建物４Ａの外に位置しているときは、車両中継局３Ｂのダウンリンクリピータ５５−１は、ダウンリンク信号の無線周波数をｆ１からｆ２に変換する。ダウンリンクリピータ５５−１により得られる周波数ｆ２のダウンリンク信号は、車両中継局３Ｂから車両４Ｂの中に位置する端局２ｄへ送信される。また、車両中継局３Ｂは、発光器５７を利用して、周波数ｆ１を指示する受信周波数情報を端局２ｄへ送信する。なお、車両中継局３Ｂは、基地局１からの無線信号を受信している期間は、例えば、定期的に、周波数ｆ１を指示する受信周波数情報を送信する。また、車両中継局３Ｂは、基地局１からの無線信号を受信できなくなると、周波数ｆ３を指示する受信周波数情報を送信する。
【０１３８】
端局２ｄの制御部２４は、周波数ｆ１を指示する受信周波数情報を受信すると、受信部２９を、周波数ｆ１の信号を受信するモードで動作させる。すなわち、端局２ｄは、周波数ｆ１、ｆ２で信号を送受信できるモードで動作する。よって、端局２ｄが車両４Ｂの中に位置するときは、端局２ｄは、車両中継局３Ｂから周波数ｆ２のダウンリンク信号を受信し、端局２ｄが車両４Ｂの外に移動すると、端局ｄ２は、基地局１から周波数ｆ１のダウンリンク信号を受信する。また、端局２ｄが車両４Ｂの中から外へ、或いは車両４Ｂの外から中へ移動する際には、端局２ｄは、基地局１および車両中継局３Ｂから互いに周波数の異なるダウンリンク信号を受信する。この場合は、例えば、図１４または図１５に示すフローチャートの手順に従って、いずれか一方のダウンリンク信号からデータが再生される。したがって、基地局１と端局２ｄとの間のデータ通信は途切れない。
【０１３９】
なお、端局２ｄは、車両中継局３Ｂから周波数ｆ２のダウンリンク信号を受信したときは、周波数ｆ２でアップリンク信号を送信する。このアップリンク信号は、車両中継局３Ｂにおいてアップリンクリピータ５６−１により周波数ｆ１へ変換された後、基地局１へ送信される。一方、端局２ｄは、基地局１から周波数ｆ１のダウンリンク信号を受信したときは、周波数ｆ１で基地局１へアップリンク信号を送信する。
【０１４０】
車両中継局３Ｂが建物４Ａの出入口の近傍に位置しているときには、車両中継局３Ｂには、基地局１から送信される周波数ｆ１のダウンリンク信号および建屋中継局３Ａから送信される周波数ｆ２のダウンリンク信号が到達する。この場合、ダウンリンクリピータ５５−１は、基地局１から受信するダウンリンク信号の無線周波数をｆ１からｆ２に変換する。また、ダウンリンクリピータ５５−２は、建屋中継局３Ａから受信するダウンリンク信号の無線周波数をｆ２からｆ３に変換する。そして、周波数ｆ２、ｆ３のダウンリンク信号は、車両中継局３Ｂから車両４Ｂの中に位置する端局２ｄへ送信される。
【０１４１】
端局２ｄには、周波数ｆ２、ｆ３のダウンリンク信号が到達する。そうすると、端局２ｄは、受信部２６を利用して周波数ｆ２のダウンリンク信号を受信する。すなわち、端局２ｄは、受信部２９の動作モードにかかわらず、ダウンリンク信号を受信することができる。
【０１４２】
端局２ｄは、周波数ｆ２のダウンリンク信号を受信したときは、周波数ｆ２でアップリンク信号を送信する。このアップリンク信号は、車両中継局３Ｂのアップリンクリピータ５６−１でｆ１への周波数変換が行われた後、基地局１へ送信される。
【０１４３】
車両中継局３Ｂが建物４Ａの中に位置しているときは、車両中継局３Ｂには、基地局１から送信される周波数ｆ１のダウンリンク信号は到達せず、建屋中継局３Ａから送信される周波数ｆ２のダウンリンク信号のみが到達する。この場合、車両中継局３Ｂのダウンリンクリピータ５５−２は、ダウンリンク信号の無線周波数をｆ２からｆ３に変換する。そして、周波数ｆ３のダウンリンク信号は、車両中継局３Ｂから車両４Ｂの中に位置する端局２ｄへ送信される。また、車両中継局３Ｂは、基地局１からの無線信号を受信できなくなるので、発光器５７を利用して、周波数ｆ３を指示する受信周波数情報を定期的に端局２ｄへ送信する。
【０１４４】
端局２ｄの制御部２４は、周波数ｆ３を指示する受信周波数情報を受信すると、受信部２９を、周波数ｆ３の信号を受信するモードで動作させる。すなわち、端局２ｄは、周波数ｆ２、ｆ３で信号を受信できるモードで動作する。したがって、端局２ｄが車両４Ｂの中に位置するときは、端局２ｄは、受信部２９を利用して、車両中継局３Ｂから送信される周波数ｆ３のダウンリンク信号を受信する。また、端局２ｄが建物４Ａ内において車両４Ｂの外に移動すると、端局ｄ２は、受信部２６を利用して、建屋中継局３Ａから送信される周波数ｆ２のダウンリンク信号を受信する。さらに、建物４Ａの中において、端局２ｄが車両４Ｂの中から外へ、或いは車両４Ｂの外から中へ移動する際には、端局２ｄは、建屋中継局３Ａおよび車両中継局３Ｂから互いに周波数の異なるダウンリンク信号を受信する。この場合は、例えば、建屋中継局３Ａおよび車両中継局３Ｂからの受信電波強度に基づいて、いずれか一方のダウンリンク信号からデータが再生される。したがって、端局２ｄ（および、車両４Ｂ）が建物４Ａの中に位置する場合であっても、基地局１と端局２ｄとの間のデータ通信は途切れない。
【０１４５】
なお、端局２ｄが車両４Ｂの中から外に移動すると、端局２ｄは、車両中継局３Ｂから受信周波数信号を受け取ることができなくなる。この場合、端局２ｄの制御部２４は、受信部２９を、周波数ｆ１の信号を受信するモードに戻すようにしてもよい。そうすると、端局２ｄは、周波数ｆ１、ｆ２で信号を受信できるモードに移行する。この場合、例えば、端局２ｄが車両４Ｂの中から外へ移動し、さらに建物４Ａの中から外に移動したときに、端局２ｄは、周波数ｆ１で基地局１と直接的に信号を送受信できる。すなわち、このような場合であっても、基地局１と端局２ｄとの間のデータ通信は途切れることはない。
【０１４６】
車両４Ｂ（すなわち、車両中継局３Ｂ）が建物４Ａの中に位置する状況において、端局２ｄは、車両中継局３Ｂから周波数ｆ３のダウンリンク信号を受信すると、周波数ｆ３でアップリンク信号を送信する。このアップリンク信号は、車両中継局３Ｂにおいてアップリンクリピータ５６−２により周波数ｆ２へ変換され、さらに建屋中継局３Ａで周波数ｆ１に変換された後、基地局１へ送信される。
【０１４７】
このように、車両４Ｂが建物４Ａの中に位置し、端局２ｄが車両４Ｂの中に位置するときは、２段階の周波数変換が行われる。ただし、周波数変換に要する処理時間は、１タイムスロットに比較して無視できる程度に短い。したがって、端局２ｄから端局スロットを使用して送信されるアップリンクデータは、車両中継局３Ｂおよび建物中継局３Ａを経由する場合であっても、その端局スロット内に基地局１により受信される。
【０１４８】
図２０は、図１９に示すシステムで使用される中継局（車両中継局３Ｂ）の他の実施例を示す図である。なお、この中継局には、外部アンテナを介して周波数ｆ１および／または周波数ｆ２のダウンリンク信号が入力され、また、内部アンテナを介して周波数ｆ２または周波数ｆ３のダウンリンク信号が入力される。
【０１４９】
受信部６１は、外部アンテナを介して入力されるダウンリンク信号を復調する。受信部６１の帯域は、周波数ｆ１、ｆ２を含むものとする。デジタルフィルタ６２は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、ＦＩＲフィルタ、Ｄ／Ａ変換器を備え、周波数ｆ１のダウンリンク信号および／または周波数ｆ２のダウンリンク信号を抽出する。抽出された周波数ｆ１、ｆ２のダウンリンク信号は、それぞれダウンリンクリピータ５５−１、５５−２に導かれる。また、抽出されたダウンリンク信号は、制御部５４にも導かれる。なお、Ａ／Ｄ変換、フィルタ処理、Ｄ／Ａ変換に要する処理時間は、無線通信システムのタイムスロットと比べて十分に短いものとする。
【０１５０】
ダウンリンクリピータ５５−１、５５−２から出力される周波数ｆ２、ｆ３のダウンリンク信号は、混合部６３および内部アンテナを介して端局２ｄへ送信される。また、アップリンク信号については、受信部６４、デジタルフィルタ６５、アップリンクリピータ５６−１、５６−２、混合部６６により、ダウンリンクと同様の周波数変換が行われる。
【０１５１】
図２０に示す構成によれば、ＲＦ回路部分を簡素化することが可能である。また、この構成によれば、受信周波数の変更に対して柔軟に対応することができる。
図２１は、図１９に示すシステムで使用される端局（端局２ｄ）の他の実施例を示す図である。なお、この端局には、基地局１から送信される周波数ｆ１のダウンリンク信号、および／または建屋中継局３Ａまたは車両中継局３Ｂから送信される周波数ｆ２のダウンリンク信号、および／または車両中継局３Ｂから送信される周波数ｆ３のダウンリンク信号が入力される。
【０１５２】
この端局が備える送受信部７０は、受信部７１、デジタルフィルタ７２、送信部７３を備える。受信部７１は、入力ダウンリンク信号を復調する。受信部７１の帯域は、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を含むものとする。
【０１５３】
デジタルフィルタ７２は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、ＦＩＲフィルタを備え、周波数ｆ１のダウンリンク信号から得られるダウンリンクデータ、および／または、周波数ｆ２のダウンリンク信号から得られるダウンリンクデータ、および／または、周波数ｆ３のダウンリンク信号から得られるダウンリンクデータを出力する。デジタルフィルタにより得られるダウンリンクデータは、制御部２４に導かれる。なお、Ａ／Ｄ変換、フィルタ処理に要する処理時間は、無線通信システムのタイムスロットと比べて十分に短いものとする。
【０１５４】
送信部７３は、制御部２４の指示に応じて、受信ダウンリンクデータに対応する周波数でアップリンク信号を送信する。例えば、周波数ｆ３のダウンリンク信号を受信してダウンリンクデータが再生されたときは、周波数ｆ３でアップリンク信号が送信される。
【０１５５】
図２１に示す構成によれば、ＲＦ回路部分を簡素化することが可能である。また、この構成によれば、受信周波数の変更に対して柔軟に対応することができる。さらに、この構成によれば、図１９に示す構成と比較した場合、周波数ｆ１、ｆ３間の切換えが不要なので、ダウンリンク信号の受信漏れの可能性がさらに低くなる。さらに、車両中継局から端局へ受信周波数情報を通知する必要もない。
【０１５６】
なお、図２〜図２１を参照しながら説明した例では、基地局が送受信する無線信号の搬送波周波数は、いずれもｆ１であり、互いに同じである。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、基地局から送信されるダウンリンク信号および基地局が受信するアップリンク信号の搬送波周波数は、互いに異なっていてもよい。同様に、中継局から端局へ送信されるダウンリンク信号および端局から中継局へ送信されるアップリンク信号の搬送波周波数も、互いに異なっていてもよい。
【０１５７】
以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
基地局と端局との間に中継局が設けられた無線通信システムにおいて時間分割多重方式で通信を行う無線通信方法であって、
前記基地局は、前記基地局に対して割り当てられている基地局タイムスロットを使用して第１のダウンリンク周波数でダウンリンクデータを送信し、
前記中継局は、前記基地局から受信したダウンリンクデータを、前記基地局タイムスロットを使用して前記第１のダウンリンク周波数と異なる第２のダウンリンク周波数で送信し、
前記端局は、前記ダウンリンクデータを前記基地局から受信したときは、前記端局に対して割り当てられている端局タイムスロットを使用して第１のアップリンク周波数でアップリンクデータを送信し、前記ダウンリンクデータを前記中継局から受信したときは、前記端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数と異なる第２のアップリンク周波数で前記アップリンクデータを送信し、
前記中継局は、前記端局から前記第２のアップリンク周波数で送信された前記アップリンクデータを、前記端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数で送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
（付記２）
付記１に記載の無線通信方法であって、
前記端局は、前記基地局および中継局からダウンリンクデータを受信したときは、位置情報を得るための無線信号の状態に応じて、前記第１または第２のアップリンク周波数を選択して前記アップリンクデータを送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
（付記３）
付記１または２に記載の無線通信方法であって、
前記端局は、前記基地局および中継局からダウンリンクデータを受信したときは、前記基地局および中継局からの受信電波に基づいて、前記第１または第２のアップリンク周波数を選択して前記アップリンクデータを送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
（付記４）
付記１に記載の無線通信方法であって、
前記中継局は、前記基地局タイムスロットにおいては、前記基地局からのダウンリンクデータを前記端局へ送信するダウンリンクリピータを動作させると共に、前記端局からのアップリンクデータを前記基地局へ送信するアップリンクリピータを停止し、
前記中継局は、前記端局タイムスロットにおいては、ダウンリンクリピータを停止すると共に、前記端局からのアップリンクリピータを動作させる
ことを特徴とする無線通信方法。
（付記５）
付記１に記載の無線通信方法であって、
前記中継局は、前記第１のダウンリンク周波数の受信電波が閾値レベルよりも低い期間は、前記基地局からのダウンリンクデータを前記端局へ送信するダウンリンクリピータを停止する
ことを特徴とする無線通信方法。
（付記６）
付記１に記載の無線通信方法であって、
前記中継局は、前記第２のアップリンク周波数の受信電波が閾値レベルよりも低い期間は、前記端局からのアップリンクデータを前記基地局へ送信するアップリンクリピータを停止する
ことを特徴とする無線通信方法。
（付記７）
付記１〜６のいずれか１つに記載の無線通信方法であって、
前記第１のダウンリンク周波数および前記第１のアップリンク周波数は互いに同じであり、前記第２のダウンリンク周波数および前記第２のアップリンク周波数は互いに同じである
ことを特徴とする無線通信方法。
（付記８）
基地局と端局との間に第１および第２の中継局が設けられた無線通信システムにおいて時間分割多重方式で通信を行う無線通信方法であって、
前記基地局は、前記基地局に対して割り当てられている基地局タイムスロットを使用して第１のダウンリンク周波数でダウンリンクデータを送信し、
前記第１の中継局は、前記基地局から受信したダウンリンクデータを、前記基地局タイムスロットを使用して前記第１のダウンリンク周波数と異なる第２のダウンリンク周波数で送信し、
前記第２の中継局は、前記第１の中継局から受信したダウンリンクデータを、前記基地局タイムスロットを使用して前記第１および第２のダウンリンク周波数と異なる第３のダウンリンク周波数で送信し、
前記端局は、前記ダウンリンクデータを前記基地局から受信したときは、前記端局に対して割り当てられている端局タイムスロットを使用して第１のアップリンク周波数でアップリンクデータを送信し、前記ダウンリンクデータを前記第１の中継局から受信したときは、前記端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数と異なる第２のアップリンク周波数で前記アップリンクデータを送信し、前記ダウンリンクデータを前記第２の中継局から受信したときは、前記端局タイムスロットを使用して前記第１および第２のアップリンク周波数と異なる第３のアップリンク周波数で前記アップリンクデータを送信し、
前記第２の中継局は、前記端局から前記第３のアップリンク周波数で送信されたアップリンクデータを、前記端局タイムスロットを使用して前記第２のアップリンク周波数で送信し、
前記第１の中継局は、前記第２の中継局から前記第２のアップリンク周波数で送信されたアップリンクデータを、前記端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数で送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
（付記９）
付記８に記載の無線通信方法であって、
前記第２の中継局は、前記基地局から受信したダウンリンクデータを前記第２のダウンリンク周波数で送信すると共に、前記第１の中継局から受信したダウンリンクデータを前記第３のダウンリンク周波数で送信し、
前記端局は、前記第２の中継局から前記第２のダウンリンク周波数のダウンリンクデータを受信したときは、前記第２のアップリンク周波数でアップリンクデータを送信し、前記第２の中継局から前記第３のダウンリンク周波数のダウンリンクデータを受信したときは、前記第３のアップリンク周波数で前記アップリンクデータを送信し、
前記第２の中継局は、前記端局から前記第２のアップリンク周波数のアップリンクデータを受信したときは、前記第１のアップリンク周波数でそのアップリンクデータを送信し、前記端局から前記第３のアップリンク周波数のアップリンクデータを受信したときは、前記第２のアップリンク周波数で前記アップリンクデータを送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
（付記１０）
基地局と、
前記基地局と時間分割多重方式でデータ通信を行う端局と、
前記基地局と端局との間に設けられる中継局、を備え、
前記基地局は、前記基地局に対して割り当てられている基地局タイムスロットを使用して第１のダウンリンク周波数でダウンリンクデータを送信し、
前記中継局は、前記基地局から受信したダウンリンクデータを、前記基地局タイムスロットを使用して前記第１のダウンリンク周波数と異なる第２のダウンリンク周波数で送信し、
前記端局は、前記ダウンリンクデータを前記基地局から受信したときは、前記端局に対して割り当てられている端局タイムスロットを使用して第１のアップリンク周波数でアップリンクデータを送信し、前記ダウンリンクデータを前記中継局から受信したときは、前記端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数と異なる第２のアップリンク周波数で前記アップリンクデータを送信し、
前記中継局は、前記端局から前記第２のアップリンク周波数で送信された前記アップリンクデータを、前記端局タイムスロットを使用して前記第１のアップリンク周波数で送信する
ことを特徴とする無線通信システム。
（付記１１）
時間分割多重方式でデータ通信を行う無線通信システムにおいて基地局と端局との間に設けられる中継局装置であって、
前記基地局から基地局タイムスロットを使用して第１のダウンリンク周波数で送信されるダウンリンクデータを、前記基地局タイムスロットを使用して前記第１のダウンリンク周波数と異なる第２のダウンリンク周波数で送信するダウンリンクリピータと、
前記端局から端局タイムスロットを使用して第２のアップリンク周波数で送信されるアップリンクデータを、前記端局タイムスロットを使用して前記第２のアップリンク周波数と異なる第１のアップリンク周波数で送信するアップリンクリピータ、
を有する中継局装置。
（付記１２）
付記１１に記載の中継局装置であって、
前記基地局から送信されるダウンリンクデータに含まれている制御情報に基づいて、前記基地局に対して割り当てられている基地局タイムスロットおよび前記端局に対して割り当てられている端局タイムスロットを検出する制御部
を有することを特徴とする中継局装置。
（付記１３）
時間分割多重方式でデータ通信を行う無線通信システムにおいて基地局と端局との間に設けられる中継局装置であって、
前記基地局から送信されるダウンリンクデータに含まれている制御情報に基づいて、前記基地局に対して割り当てられている基地局タイムスロットおよび前記端局に対して割り当てられている端局タイムスロットを検出する制御部と、
前記制御部による制御に従って、前記基地局タイムスロットにおいて、前記基地局から第１のダウンリンク周波数で送信されるダウンリンクデータを前記第１のダウンリンク周波数と異なる第２のダウンリンク周波数で送信し、前記端局タイムスロットにおいて、前記端局から第２のアップリンク周波数で送信されるアップリンクデータを前記第２のアップリンク周波数と異なる第１のアップリンク周波数で送信するリピータ、
を有する中継局装置。
（付記１４）
第１の周波数の無線信号を送受信する基地局および前記基地局が送受信する無線信号を前記第１の周波数と第２の周波数との間で変換して中継する中継局を備える無線通信システムにおいて使用される端局装置であって、
前記基地局が基地局タイムスロットを使用して前記第１の周波数で送信するダウンリンク信号を受信する第１の受信部と、
前記中継局が前記基地局タイムスロットを使用して前記第２の周波数で送信するダウンリンク信号を受信する第２の受信部と、
前記ダウンリンク信号を前記基地局から受信したときは、端局タイムスロットを使用して前記第１の周波数でアップリンク信号を送信し、前記ダウンリンク信号を前記中継局から受信したときは、前記端局タイムスロットを使用して前記第２の周波数で前記アップリンクデータを送信する送信部、
を有する端局装置。
【符号の説明】
【０１５８】
１  基地局
２（２ａ〜２ｄ）  端局
３  中継局
３Ａ  建物中継局
３Ｂ  車両中継局
４  電波シールド領域
４Ａ  建物
４Ｂ  車両
５  ＧＰＳ衛星
６  車両端局
１１  受信部
１２、５４  制御部
１３、５５−１、５５−２  ダウンリンクリピータ
１４、５６−１、５６−２  アップリンクリピータ
１８、１９  受信電波強度モニタ部
２３  ＧＰＳ受信部
２４  制御部
２５、２６  受信部
２７  送信部
２９  受信部
４３  リピータ
【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0005609385.tif 000015
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
0005609385.tif 000021
【図５】
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