(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線通信端末と当該第１の無線通信端末が通信を希望する第２の無線通信端末との間の通信を、基地局を経由する通信及び基地局を経由しない通信の何れでも行うことができる無線通信システムであって、
前記第１の無線通信端末の位置を検出する第１の位置検出手段と、
前記第２の無線通信端末の位置を検出する第２の位置検出手段と、
前記第１の位置検出手段により検出された第１の無線通信端末の位置と前記第２の位置検出手段により検出された第２の無線通信端末の位置とに基づいて、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末との間の通信を基地局を経由しないで行うことが可能であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により基地局を経由しないで行うことが可能であると判断された場合には、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末とを基地局を経由しないで通信させ、基地局を経由しないで行うことが不可能であると判断された場合には、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末とを基地局を経由して通信させる制御手段と
を具備する無線通信システム。
【請求項２】
前記第１の位置検出手段は、基地局により受信された第１の無線通信端末からの通信要求信号に基づいて第１の無線通信端末の位置を検出する手段であり、
前記第２の位置検出手段は、基地局により受信された第２の無線通信端末からの応答信号に基づいて第２の無線通信端末の位置を検出する手段である請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第１及び第２の無線通信端末から送信される信号を受信し得る基地局は複数あり、
前記第１の位置検出手段は、前記複数の基地局による第１の無線通信端末からの通信要求信号の受信結果に基づいて第１の無線通信端末の位置を検出する手段であり、
前記第２の位置検出手段は、前記複数の基地局による第２の無線通信端末からの応答信号の受信結果に基づいて第２の無線通信端末の位置を検出する手段である請求項１記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第１の位置検出手段は、第１の無線通信端末が自己位置を検出するために内蔵している位置検出手段であり、
前記第２の位置検出手段は、第２の無線通信端末が自己位置を検出するために内蔵している位置検出手段であり、
前記判断手段は、第１の無線通信端末が第２の無線通信端末との通信要求信号に付加して送信した第１の無線通信端末の位置と、第２の無線通信端末が応答信号に付加して送信した第２の無線通信端末の位置とに基づいて、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末との通信を基地局を経由しないで行うことが可能であるか否かを判断する請求項１記載の無線通信システム。
【請求項５】
基地局を経由しない無線通信端末間通信に利用可能な中継局を少なくとも１つ具備し、
前記判断手段は前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末との間の通信を基地局を経由しないで行うことが可能であるか否かを判断する際、中継局を使用すれば基地局を経由しないで行うことが可能であるか否かも合わせて判断する手段を有し、
前記制御手段は、前記判断手段により前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末との間の通信に中継局が必要であると判断されたときは、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末との間の通信に必要な中継局に対して第１及び第２の無線通信端末の位置情報等のパラメータを送信するとともに、第１及び第２の無線通信端末に対して中継する中継局のアドレス等のパラメータを送信する請求項１記載の無線通信システム。
【請求項６】
基地局と無線で通信する通信手段と、
自己の位置を検出する位置検出手段と、
前記通信手段を用いて前記基地局に対し他の無線通信端末との通信を要求する通信要求信号を送信するとき、並びに基地局からの呼出に応答して応答信号を送信するとき、送信信号に前記位置検出手段により検出された位置情報を付加する手段と、
前記通信要求信号或いは前記応答信号を送信した後、基地局を経由せずに他の無線通信端末と直接通信のための情報を受信した時は前記他の無線通信端末と直接通信するよう制御し、受信しなかったときは基地局を介して他の無線通信端末と通信するよう制御する制御手段と、
を具備する無線通信端末。
【請求項７】
無線通信端末と接続される基地局において、
前記無線通信端末からの信号を受信する受信手段と、
この受信手段により第１の無線通信端末から第２の無線通信端末との通信を要求する信号を受信したとき、並びに第２の無線通信端末から呼出応答信号を受信したとき、受信した信号に基づいてその信号を送信した無線通信端末の位置を検出する位置検出手段と、
この位置検出手段により検出された第１及び第２の無線通信端末の位置に基づいて第１及び第２の無線通信端末間で基地局を経由しないで直接通信することが可能か否かを判断する判断手段と、
この判断手段により直接通信が可能であると判断されたときは、第１及び第２の無線通信端末に両端末間で直接通信するための情報を送信して、両無線通信端末を基地局を経由しないで直接通信で通信させ、直接通信が不可能であると判断されたときは、両無線通信端末を自局を介して通信させる手段と、
を具備する基地局。
【請求項８】
第１の無線通信端末と当該第１の無線通信端末が通信を希望する第２の無線通信端末との間の通信を、基地局を経由する通信及び基地局を経由しない通信の何れでも行うことができる無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記第１の無線通信端末から第２の無線通信端末との通信要求があった場合に、前記第１の無線通信端末の位置と前記第２の無線通信端末の位置とに基づいて、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末との間の通信を基地局を経由しないで行うことが可能であるか否かを判断し、
基地局を経由しないで行うことが可能であると判断された場合には、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末とを基地局を経由しないで通信させ、基地局を経由しないで行うことが不可能であると判断された場合には、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末とを基地局を経由して通信させるものである無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信システムに関し、基地局を経由する端末間通信と、基地局を経由しない端末間直接通信、例えばピア・ツー・ピア通信のいずれをも行うことができる無線通信システム、無線通信端末、基地局、及び無線通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムの一例としては、半径３０Ｋｍ程度のサービスエリア毎に１００ｍ、あるいはそれ以上の高さの送信アンテナを有する基地局を配置するページャシステムがある。このシステムでは、相手を呼び出したい場合、一般の電話機から呼び出したい相手の端末（ページャ）の呼出し番号をダイヤルする。ページャサービス会社のサービスセンターはこの呼出し番号に応答して全部の基地局から当該呼出し番号を一斉呼出し（ページング）する。各ページャは自己の呼出し信号を受信すると、呼出し音を鳴らして端末保持者に呼出しを伝える。なお、近年、呼出し番号以外にもメッセージを送信できるシステムも開発されており、呼出し音が鳴るとともに、端末の表示器でメッセージが表示される。
【０００３】
しかしながら、いずれにしても従来のページャシステムは基地局から端末への１ウェイ通信システムであり、受信した呼出し番号、メッセージに対して応答したい時には、電話等の他の通信システムを使用しなければならない。そこで、近年、端末から基地局へ応答メッセージを送信できる２ウェイページャシステムが開発されている。
【０００４】
２ウェイページャシステム（双方向ページャシステムとも称する）の一提案例では、基地局からページャへの下り回線には通常の１ウェイページャシステムと同じ通信方式が使用され、ページャから基地局への上り回線にはページャシステムとは異なる通信方式が採用される（例えば、ＵＳＰ５，３３５，２４６号参照）。一のページャから上り回線を使用して他のページャへの送信メッセージを基地局を介してページャサービス会社のサービスセンターに送信する。サービスセンターは下り回線を使用して全部の基地局から送信メッセージを一斉呼出しする。該当する他のページャがこの送信メッセージを受信すると、これに応答する応答メッセージを上述したように上り回線を使用して基地局を介してサービスセンターに送信する。サービスセンターは下り回線を使用して、基地局を介して応答メッセージを発信元の一のページャに返送する。このようにして、ページャ間の２ウェイ無線通信が実現される。
また、２ウェイ通信を行う他の無線通信システムとしては携帯／自動車電話システムがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の通信システムはいずれも基地局、電話回線網というインフラを使用することが前提となっている。そのため、２ウェイ通信を行う２つの端末が非常に近距離にあり、インフラを使用する必要がない場合でも、必ず基地局、サービスセンターを経由しなくてはならず、通信に時間がかかるとともに、インフラを無駄に使用してしまうという欠点がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に対処すべくなされたもので、その目的はインフラを使用することが前提の双方向無線通信システムにおいて、インフラを経由しない端末間通信、いわゆるピア・ツー・ピア通信も実行可能な無線通信システムを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的はインフラを使用する通信と、インフラを経由しない端末間通信、いわゆるピア・ツー・ピア通信とを実行可能な無線通信端末を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的はインフラを使用する通信と、インフラを経由しない端末間通信、いわゆるピア・ツー・ピア通信とを実行可能な無線通信システムに用いられる基地局を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに他の目的はインフラを使用する通信と、インフラを経由しない端末間通信、いわゆるピア・ツー・ピア通信とを実行可能な無線通信方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様による無線通信システムは、第１の無線通信端末と当該第１の無線通信端末が通信を希望する第２の無線通信端末との間の通信を、基地局を経由する通信及び基地局を経由しない通信の何れでも行うことができる無線通信システムであって、
前記第１の無線通信端末の位置を検出する第１の位置検出手段と、
前記第２の無線通信端末の位置を検出する第２の位置検出手段と、
前記第１の位置検出手段により検出された第１の無線通信端末の位置と前記第２の位置検出手段により検出された第２の無線通信端末の位置とに基づいて、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末との間の通信を基地局を経由しないで行うことが可能であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により基地局を経由しないで行うことが可能であると判断された場合には、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末とを基地局を経由しないで通信させ、基地局を経由しないで行うことが不可能であると判断された場合には、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末とを基地局を経由して通信させる制御手段とを具備する。
【００１１】
本発明の一態様による無線通信端末は、
基地局と無線で通信する通信手段と、自己の位置を検出する位置検出手段と、
前記通信手段を用いて前記基地局に対し他の無線通信端末との通信を要求する通信要求信号を送信するとき、並びに基地局からの呼出に応答して応答信号を送信するとき、送信信号に前記位置検出手段により検出された位置情報を付加する手段と、
前記通信要求信号或いは前記応答信号を送信した後、基地局を経由せずに他の無線通信端末と直接通信のための情報を受信した時は前記他の無線通信端末と直接通信するよう制御し、受信しなかったときは基地局を介して他の無線通信端末と通信するよう制御する制御手段とを具備する。
【００１２】
本発明の一態様による基地局は、無線通信端末と接続される基地局において、
前記無線通信端末からの信号を受信する受信手段と、
この受信手段により第１の無線通信端末から第２の無線通信端末との通信を要求する信号を受信したとき、並びに第２の無線通信端末から呼出応答信号を受信したとき、受信した信号に基づいてその信号を送信した無線通信端末の位置を検出する位置検出手段と、
この位置検出手段により検出された第１及び第２の無線通信端末の位置に基づいて第１及び第２の無線通信端末間で基地局を経由しないで直接通信することが可能か否かを判断する判断手段と、
この判断手段により直接通信が可能であると判断されたときは、第１及び第２の無線通信端末に両端末間で直接通信するための情報を送信して、両無線通信端末を基地局を経由しないで直接通信で通信させ、直接通信が不可能であると判断されたときは、両無線通信端末を自局を介して通信させる手段とを具備する。
【００１３】
本発明の一態様による無線通信方法は、第１の無線通信端末と当該第１の無線通信端末が通信を希望する第２の無線通信端末との間の通信を、基地局を経由する通信及び基地局を経由しない通信の何れでも行うことができる無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記第１の無線通信端末から第２の無線通信端末との通信要求があった場合に、前記第１の無線通信端末の位置と前記第２の無線通信端末の位置とに基づいて、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末との間の通信を基地局を経由しないで行うことが可能であるか否かを判断し、
基地局を経由しないで行うことが可能であると判断された場合には、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末とを基地局を経由しないで通信させ、基地局を経由しないで行うことが不可能であると判断された場合には、前記第１の無線通信端末と前記第２の無線通信端末とを基地局を経由して通信させるものである。
【００１５】
本発明による無線通信システム、無線通信端末、基地局、及び無線通信方法によれば、インフラを使用する通信以外にもインフラを使用しない通信も行うことができ、インフラの有効利用を図ることができるとともに、必ずしも新たにインフラを構築する必要がない利点を有する。また、インフラを使用する場合は、通信速度、通信容量等種々の制約が課せられることがあるが、インフラを使用しない通信を実行することによりこのような制約から開放される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明による無線通信システムの実施形態を説明する。図１は第１実施形態の無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。第１実施形態として、ピア・ツー・ピア通信が可能な２ウェイページャシステムを説明する。
【００１７】
図示しない有線電話網を介してサービスセンターに接続される基地局１０のサービスエリア内に複数、この場合は２個の無線通信端末１８ａ、１８ｂが存在する。図示していないが、多数の基地局がサービスセンターに接続される。基地局１０は送信機１２、受信機１４、制御回路１６からなる。送信機１２は無線通信端末１８ａ、１８ｂへページングを行う。基地局１０から無線通信端末への下り回線には通常の１ウェイページャシステムと同じ通信方式が採用される。例えば、下り回線（ダウンリンク）の通信方式としてはPOCSAG(Post Office Code Standardization Advisory Group) 方式(CCIR Rec. 584) 、GSC(Golay sequential code)方式(CCIR Rec. 900) 、NTT 方式等がある。いずれの方式を採用してもよいが、ここでは、POCSAG方式が採用される。
【００１８】
受信機１４は無線通信端末１８ａ、１８ｂからの送信信号を受信する。無線通信端末１８ａ、１８ｂから基地局への上り回線（アップリンク）には通常の１ウェイページャシステムとは異なる通信方式が採用される。上り回線の通信方式としては、従来の双方向データ通信と同じディジタル通信方式を用いる方式の他に、比較的簡易に利用できると考えられる欧米で無線ＬＡＮ用に開放されているＩＳＭ(industrial scientific medical) バンドを使用したスペクトラム拡散通信方式がある。スペクトラム拡散通信方式は周波数分割多元接続方式、時分割多元接続に比べて耐妨害性能が良好なために広く利用されており、直接拡散方式と周波数ホッピング方式(Spread Spectrum frequency hopping:SSFH)とに大別される。
【００１９】
直接拡散方式は直交性を持つ符号で情報を周波数（スペクトラム）的に拡散する。SSFH方式は時間とともに周波数を変えて（ホッピング）して伝送する方式である。予め決められた時間に、予め決められた周波数群の内のいずれか１つの周波数を選んで、送信と受信をする。このため、予め決められた時間に関する情報と、周波数に関する情報が送信側と受信側とに共有されていることが必要である。予め決められた時間には、いずれの周波数をも選べることができるので、利用可能な周波数の数だけ、同時に通信が可能であり、予め決められた時間を時分割することで、さらに同時に通信可能な端末の数を増やすことができる。
【００２０】
ここでは、SSFH方式を用いて説明する。従来の通信方式を用いた場合は、SSFHの周波数を１つの値に固定すれば、直ちに実現できるので、説明の一般性は失われない。なお、直接拡散方式を用いてもよい。
【００２１】
図２にSSFH方式の原理を示す。一定時間毎に周波数がｆ１〜ｆ５のいずれかをとる。ｔ７以降はｔ１〜ｔ７までの周波数の変化パターンが繰り返される。すなわち、この周波数の開始タイミングと変化パターンが送受信端末で同じであれば、受信側で復調が可能となる。なお、SSFH方式の通信をするには、この変化パターンを送受信端末間で同じにしておく必要がある。
【００２２】
これには、２つの方法が考えられる。１つは予め送信側と受信側で同じ周波数の変化パターンを有しておく方法である。もう一方は、それぞれの端末で複数の周波数変化パターンを有しておき、通信を開始する前にこの周波数の変化パターンの中からどの周波数変化パターンを使用するかを送信側から受信側に通知しておく方法である。本実施形態では、前者の方法に基づいて説明するが、後者の方法を使用してもいいことは言うまでもない。後者の場合、当然、通信を開始する前に周波数の変化パターンを送信しなければならない。
【００２３】
図１に戻り、制御回路１６は電話網を介してサービスセンターからの信号を受信し、それを送信機１２に供給するとともに、受信機１４からの信号を送信機１２、またはサービスセンターへ供給する。
【００２４】
無線通信端末１８ａ、１８ｂの構成を図３に示す。本端末は基地局を経由して他の端末との間で２ウェイ通信を行うとともに、基地局を介さずに端末間で直接にピア・ツー・ピア通信も行うことが特徴である。ピア・ツー・ピア通信も２ウェイページャ通信の上り回線と同じくSSFH方式で行う方式で説明する。なお、ピア・ツー・ピア通信に使用する通信方式と２ウェイページャの上り回線に使用する通信方式はSSFH方式を使用することのみ同一であり、周波数ホッピング速度、及び周期等は同一である必要はない。また、変調時の変調速度も同一である必要はない。
【００２５】
本端末は送受信兼用のアンテナ２２を有し、アンテナ２２に送受信切換器２４が接続される。切換器２４の送受信の切換えはマイクロコンピュータ３６により行われる。アンテナ２２で受信された信号は切換器２４を介してミキサ２６に供給される。ミキサ２６には発振器（ＯＳＣ）３８からの所定の発振信号が供給される。発振器３８はマイクロコンピュータ３６の制御によりPOCSAG通信（２ウェイページャの下り回線受信）時には所定周波数の信号を出力し、SSFH通信（２ウェイページャ通信の上り回線を使用する通信及びピア・ツー・ピア通信）時には図２に示すような所定のパターンに基づいて周波数が順次変化する信号を出力する。
【００２６】
ミキサ２６は発振信号を用いて受信高周波信号を中間周波数の信号に変換する。中間周波数信号はＢＰＦ２８を介して検波器３０に供給され、増幅、検波、判定が行われ、ＦＭ検波された後に２値データに復元してデータ列を出力する。検波器３０の出力が誤り訂正回路３２、同期検出器３４に供給される。誤り訂正回路３２はBCH 符号に基づいた誤り訂正を行う。ここで、誤り訂正回路３２はマイクロコンピュータ３６からの制御信号に基づいてPOCSAG通信（２ウェイページャ受信）時にはBCH （３１，２１）の誤り訂正を行い、SSFH通信（ピア・ツー・ピア受信）時にはSSFH用の誤り訂正を行う。SSFH用の誤り訂正をPOCSAG通信に使用する誤り訂正符号を用いることも可能であり、それにより回路規模が縮小できる。誤り訂正回路３２、同期検出器３４の出力がマイクロコンピュータ３６に入力される。マイクロコンピュータ３６にはマンマシンインターフェース５２を介してキーボード５４、表示部５６が接続される。誤り訂正処理はマイクロコンピュータで実行可能であるが、ここでは違いを明確にするため、別回路とした。
【００２７】
マイクロコンピュータ３６から出力される送信信号は符号化器４０、４２に供給される。符号化器４０は２ウェイページャ送信時に２ウェイページャの上り回線用の符号化を行い、符号化器４２はピア・ツー・ピア送信時にPOCSAG方式と同じBCH （３１，２１）の符号化を行う。符号化器４０、４２の出力がフィルタ４４、４６を介してセレクタ４８に供給される。なお、符号化器は回路が簡単であるから、マイクロコンピュータ３６で処理することも可能である。フィルタ４４、４６は変調出力の帯域制限のための前置フィルタであり、データ列を波形整形する。セレクタ４８は２ウェイページャ送信時はフィルタ４４の出力を選択し、ピア・ツー・ピア送信時にはフィルタ４６の出力を選択する。セレクタ４８の出力が直接変調器５０に供給され、発振器３８の出力に直接変調がなされる。変調器５０の出力がセレクタ２４を介してアンテナ２２に供給される。直接変調器５０には常に所定パターンに基づいて周波数が変化する信号が供給される。
【００２８】
図４は無線通信端末にPOCSAG方式を採用した場合の第１実施形態の動作を示すタイミングチャートである。本実施形態では基地局Ｐは送信のみを行い、２つの端末Ａ，Ｂは送受信の両方とも行う。基地局Ｐ／Ｔ（以下、／Ｔは送信、／Ｒは受信を示す）はプリアンブルＰを送信した後、一定周期で同期信号Ｓを送信する。同期信号の周期は複数の、ここでは０〜７の８つのタイムスロットに分割されている。各端末は呼出し番号に応じて０〜７のいずれかのタイムスロットが割り当てられており、当該タイムスロット内でのみページング受信を行う（Ａ／Ｒ，Ｂ／Ｒ）。端末Ａはタイムスロット２が、端末Ｂはタイムスロット６が割り当てられている。このため、各端末は基地局からのプリアンブルＰ、同期信号Ｓに同期して動作するように制御されている。端末の送受信切換器２４は通常は受信側に切り換えられ、POCSAG方式のページング信号受信のために、発振器３８は所定周波数の発信状態に切り換えられ、誤り訂正回路３２はＢＣＨ（３１，２１）の誤り訂正を行う。受信機はそれぞれＰ、Ｓとタイムスロット２またはタイムスロット６の時間にのみページング信号を受信する動作を行い、それ以外は動作を停止して消費電力の低減につとめるのが一般的である。
【００２９】
各端末は同期信号Ｓに同期するピア・ツー・ピア通信のための送信用スロットも有する。ここでは、２つのページング用タイムスロットが１つのピア・ツー・ピア通信用タイムスロットに対応する。端末Ａが端末Ｂに対するピア・ツー・ピア通信を開始したい場合、端末Ａ／Ｔは自己のページングタイムスロットを含まないピア・ツー・ピア通信用タイムスロット（ここでは、０）を用いて端末Ｂへのメッセージデータを送信する。このとき、送受信切換器２４は送信側に切り換えられ、送信データは符号化器４２でＢＣＨ（３１，２１）の符号化を行い、セレクタ４８はフィルタ４６の出力を選択する。セレクタ４８の出力が直接変調器５０でSSFH変調され、アンテナ２２から端末Ｂに送信される。端末Ｂ／Ｔは送信メッセージを受けると、同じく、自己のページングタイムスロットを含まないピア・ツー・ピア通信用タイムスロット（ここでは、２）を用いて端末Ａへの応答メッセージデータを送信する。以下、同様に、端末Ａと端末Ｂとの間でピア・ツー・ピア通信用タイムスロットを用いてデータの送受信が行われる。
【００３０】
ここで、端末Ａ，Ｂは基地局Ｐからの同期信号に基づいて動作しているので、特別な同期用回路を付加しなくても同期のとれたピア・ツー・ピア通信を行うことができる。また、ピア・ツー・ピア通信はページング用タイムスロットとは異なるタイムスロットを利用して行っているので、ピア・ツー・ピア通信開始後も通常のページャとして動作できる。なお、ピア・ツー・ピア通信ではなく、基地局Ｐからのページング呼出しに応答して基地局に返答メッセージを送信するときも、SSFH通信スロットを用いて送信を行う。この場合のSSFHの周波数ホッピングの開始位置はプリアンブル信号直後の同期信号の終了時刻である。
【００３１】
このようにして、双方向無線通信端末１８ａ、１８ｂはページング信号に応答するとともに、基地局を経由しないピア・ツー・ピア通信を行うこともできる。このため、インフラの負担を増やすこと無く、高速にピア・ツー・ピア通信を行うことができる無線通信システムを構築できる。
【００３２】
なお、ピア・ツー・ピア通信においては多重化通信を行うことが好ましく、その例を図５〜図７に示す。
図５は端末毎に、しかも送信と受信とで使用する周波数を異ならせるいわゆるＦＤＭＡ方式の例を示す。すなわち、端末１はチャンネルＣＨ１、端末２はチャンネルＣＨ２が割り当てられ、チャンネルＣＨ１の送信周波数はｆ１、受信周波数はｆ２であり、チャンネルＣＨ２の送信周波数はｆ３、受信周波数はｆ４である。
【００３３】
図６は端末毎に異なる周波数を割当て、端末では送信タイムスロットＴと受信タイムスロットＲを異ならせるいわゆるＴＤＭＡ方式の例を示す。
図７は、全端末が共通の周波数を用いるが、端末（送受信）毎に異なるタイムスロットＴ１〜ＴＮ（送信スロット）、Ｒ１〜ＲＮ（受信スロット）を異ならせるいわゆるＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式の例を示す。
【００３４】
このような多重化ピア・ツー・ピア通信を行うことにより、無線回線を有効に利用することができる。例えば、２ウェイページャの上り回線にＴＤＭＡ方式を使用し、ピア・ツー・ピア通信にＩＳＭ帯のSSFH方式を使用することが考えられる。
【００３５】
次に本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態で第１実施形態と対応する部分は同一参照数字を付して詳細な説明は省略する。第１実施形態では、ピア・ツー・ピア通信開始後も、各端末は基地局からの同期信号に同期するように構成され、ページング呼出しも受信可能としているが、第２実施形態では、ピア・ツー・ピア通信開始後は端末は基地局から完全に切り離される。
【００３６】
図８は第２実施形態のタイムチャートである。端末Ａは２ウェイページャ通信の上り回線で基地局にピア・ツー・ピア通信を行う要求を出す。基地局から２ウェイページャ通信の下り回線で承認信号ＡＣＫが端末Ａに返送されると、端末Ａ、Ｂが一度だけ同期信号との同期が取られ、この同期信号がピア・ツー・ピア通信のためのSSFHの周波数ホッピングの開始タイミングとなる。端末Ａから端末Ｂに回線設定のためのパラメータを送信した後、データの送受信（ピア・ツー・ピア通信）が行われる。図８では、ピア・ツー・ピア通信中にページャ基地局からの同期信号毎に同期信号を受信する例を示しているが、これは必ずしも必要ではない。通信が終了すると、いずれか一方の端末（図８では端末Ａ）から基地局にピア・ツー・ピア通信の終了信号が送信される。第２実施形態でも、ピア・ツー・ピア通信は多重化されている。
【００３７】
第１、第２実施形態はピア・ツー・ピア通信が常に可能であるという前提の下で説明がなされているが、端末は携帯用であり移動端末であるので、常にピア・ツー・ピア通信が可能であるとは限らない。第３実施形態は端末の位置を検出して地理的条件等によりピア・ツー・ピア通信が不可能な場合は基地局を経由する２ウェイページャ通信を代行する。そのため、第３実施形態は図９に示すように基地局の受信機１４に無線通信端末の位置を検出する位置検出器６６が設けられる。位置検出器６６は端末からの信号の位相と信号強度とに基づいて端末の位置を検出するものであり、一例は米国特許第５，３７９，０４７号、米国特許第５，３３５，２４６号等に記載されている。
【００３８】
図１０〜図１２は第３実施形態において端末Ａから端末Ｂにピア・ツー・ピア通信を行う場合の動作を示すフローチャートである。ステップ＃１２で端末Ａがピア・ツー・ピア通信要求を基地局へ送信する。基地局はステップ＃１４でピア・ツー・ピア通信要求の受信を確認すると、ステップ＃１６で端末Ａの位置を検出する。ステップ＃１８で、基地局は端末Ａからのピア・ツー・ピア通信要求を端末Ｂへページングにより知らせる。
【００３９】
端末Ｂはステップ＃２０でこの基地局からのページングを検出すると、ステップ＃２２で基地局に承認信号ＡＣＫを返送する。基地局はステップ＃２４で端末Ｂからの承認信号の返送があったか否か判定し、無い場合はステップ＃１８に戻り、再度、ページングする。
【００４０】
承認信号の返送があった場合は、基地局はステップ＃２６で端末Ｂの位置を検出する。ステップ＃２８で、基地局は端末Ａ、Ｂの位置に基づいてピア・ツー・ピア通信のための無線回線をシミュレーションし、ステップ＃３０でこのシミュレーション結果に基づいて回線の確立が可能であるか否か判断する。可能である場合は、基地局はステップ＃３２で端末Ａ、Ｂに無線回線設定のためのパラメータ（送信電力、使用周波数、送信開始タイミング、送信権、データ授受可能時間等の情報）を送信し、無線回線を確立させる。不可能な場合は、基地局はステップ＃３４で無線回線の設定不可能な理由を端末Ａ，Ｂに送信する。
【００４１】
端末Ａ、Ｂはステップ＃３６、３８でそれぞれピア・ツー・ピア通信が不可能であるか否か判定する。不可能である場合は、ステップ＃４０、４２で不可能な理由を表示し、ステップ＃４４、４６で基地局（ステップ＃４８）を経由した２ウェイページャ通信が行われる。端末Ａ，Ｂがピア・ツー・ピア通信が可能であると判定した場合は、ステップ＃５０、５２でピア・ツー・ピア通信を行う。ピア・ツー・ピア通信はいずれか一方の端末がステップ＃５８、または＃６０で終了コードを基地局へ送信し、ステップ＃６２で基地局がこの終了コードを検出することにより終了する。
【００４２】
このような第３実施形態によれば、端末がピア・ツー・ピア通信の要求を発した場合でも、両端末の位置条件によりピア・ツー・ピア通信が不可能な場合はむやみにピア・ツー・ピア通信のための回線設定処理を繰返されることがなく、基地局を経由する２ウェイページャ通信により端末間の通信を行なうことができ、状況に応じたインフラの利用が図れる。
【００４３】
第３実施形態も第１実施形態と同様に図５〜図７に示した多重化によりピア・ツー・ピア通信を行っても良い。
なお、第３実施形態では、ピア・ツー・ピア通信を要求しそれが不可能な場合、インフラを利用する２ウェイページャ通信が代行されるとしたが、端末はピア・ツー・ピア通信、２ウェイページャ通信を意識せずに、相手端末との通信要求を基地局に送信し、両端末の位置関係、送信データ量等を考慮して基地局が適切な通信モードを指定して両端末に報知してもよい。
【００４４】
第４実施形態として端末の位置検出の変形例を説明する。図１３に示すように、１つの送信基地局７０のサービスエリア内に複数の、ここでは２つの受信基地局７２、７４が存在する。各受信基地局のアンテナ指向性を扇型のセクタに分割する。各受信基地局７２、７４は端末７６からの信号がどのセクタで受信できたかを検出し、全受信基地局の検出結果を総合することにより三角測量の原理で端末の位置を検出することができる。ここで、受信信号の強度を測定することにより端末までの距離も概算することができる。
【００４５】
第４実施形態によれば、簡単な構成で端末の位置を基地局が検出できる。
図１４は第５実施形態の全体システムを示す図である。第３、第４実施形態では基地局が端末の位置を検出したが、本実施形態では端末自身が自己の位置を検出する。ここでは、２ウェイ無線通信端末８２ａ，８２ｂのサービスエリアは１台の送信基地局８４に対して複数の受信基地局８６、８８が対応している。送信基地局８４、受信基地局８６、８８は制御回路９０に接続される。各端末８２ａ、８２ｂがＧＰＳ(Global Positioning Sytem)、またはその他の自律的な位置検出システムにより位置を検出する。
【００４６】
各端末の構成図を図１５に示す。本実施形態の端末は図１に示した第１実施形態の端末に対してＧＰＳ９２が付加された点のみ異なり、他は同一である。
第５実施形態の動作を図１６〜図１８のフローチャートに示す。このフローチャートは端末の位置を基地局ではなく端末自身で検出する点を除くと図１０〜図１２に示した第３実施形態と同じである。同じステップは同じ参照数字を附す。すなわち、端末Ａはステップ＃１２Ａでピア・ツー・ピア通信要求とともに自己の位置情報も基地局に送信する。基地局はステップ＃１６Ａで端末Ａの位置情報を取り込む。端末Ｂはステップ＃２２Ａで確認とともに自己の位置情報も基地局に送信する。他のステップは第３実施形態と同じである。
【００４７】
このように端末が自己の位置を検出して基地局に送信することによっても、第３実施形態と同様の効果が得られる。
上述の各実施形態はピア・ツー・ピア通信は２つの端末のみを用いて行われている。第６実施形態として、ピア・ツー・ピア通信用の中継局を具備するシステムを説明する。図１９はシステム全体を示す図である。ここでも、１つの送信基地局１０２のサービスエリア内に複数の、ここでは２つの受信基地局１０４、１０６が存在する。第４実施形態に示したように、各受信基地局のアンテナ指向性を扇型のセクタに分割する。各受信基地局１０４、１０６は端末１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃからの信号がどのセクタで受信できたかを検出し、全受信基地局の検出結果を総合することにより三角測量の原理で端末の位置を検出することができる。ここで、受信信号の強度を測定することにより端末までの距離も概算することができる。さらに、本実施形態は端末間のピア・ツー・ピア通信を中継する複数の中継局１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃが設けられる。すなわち、基地局は、各端末の位置情報からシミュレーションを行なった結果、ピア・ツー・ピア通信に中継局が必要であると判断すると、その必要な中継局に対して各端末の位置情報等のパラメータを送信するとともに、各端末に対して中継する中継局のアドレス等のパラメータを送信する。これにより、中継通信の準備が整うと、各端末及び中継局は基地局から切り離される。そして、ピア・ツー・ピアが終了すると、一方の端末から基地局に対して終了コードを送信することにより、中継通信の終了を通知する。
【００４８】
図２０は中継局１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃの構成を示すブロック図である。中継局は基地局（送信基地局、受信基地局）と送受信を行う送受信機７０１、ピア・ツー・ピア通信のために中継局間で通信を行う送受信機７０２、端末と送受信を行う送受信機７０３、２ウェイページング送受信機７０７でページング網と接続され、ピア・ツー・ピア通信のための回線設定パラメータと状況情報を記憶するメモリ７０６とダイバーシチ処理を実行するダイバーシチ処理部７０４とを有する制御部７０５からなる。
【００４９】
中継局間で通信を行うための送受信機７０２のアンテナは相手中継局の方向に指向性を有する。すなわち、複数の中継局が存在する時は、通信を開始する前にその中継局の方にアンテナの指向性を向ける。
【００５０】
さらに、端末の位置情報を検出することができるので、端末と通信を行うための送受信機７０３は端末の方向にアンテナの指向性を向ける。これにより、送受信電力を小さくするとともに、干渉妨害を少なくすることができる。
【００５１】
図２１は中継局を複数経由するときのシステム構成図である。中継局９２１は端末９３２からの信号を直接受信するとともに、端末９３２からの信号を中継局９２２を介しても受信することができる。この２つの受信信号に基づいてダイバーシチ処理を行う。図２１において、９０１は送信基地局、９３１、９３３は端末である。
【００５２】
図２２は中継局を経由するときのデータ遷移図である。端末Ａから中継局への送信信号はヘッダ、アドレス（送信／受信）、データ、ＦＣＳ（誤り訂正符号）からなる。この信号がそのまま中継局で受信される。中継局は受信信号に中継局のアドレスＡＤＤR を付加して端末Ｂへ送信する。すなわち、中継局から端末Ｂへのは送信信号はヘッダ、アドレス（送信／受信）、中継局アドレスデータ、ＦＣＳ（誤り訂正符号）からなる。
【００５３】
図２３は中継局でのデータ構成を説明するための図である。通信方式としてはＴＤＭＡ方式を用いる場合を示す。送信データの量（長さ）は任意であり、これを所定幅のフレームに分割する。すなわち、データ量に応じてフレーム数は可変である。さらに、１フレームは４スロットに分割され、３フレームが１スーパーフレームを構成する。この例ではデータは３フレームに分割される。そして、１フレーム中の第１スロット（スロットａ）にそれぞれのデータを割り当てる。
【００５４】
このような第６実施形態によれば、中継局を若干付加することにより、ピア・ツー・ピア通信の可能な端末間距離が延長でき、ピア・ツー・ピア通信の利用範囲が拡大する。
【００５５】
以上説明したように本発明の実施形態による無線通信システムによれば、以下の効果が得られる。
（１）従来は専用無線網を利用して実行していた端末間の通信を簡単なシステムで、ピア・ツー・ピア通信で行うことができ、インフラを必要としない通信も実行できる。
【００５６】
（２）端末の位置を基地局が把握しているので、端末間のピア・ツー・ピア通信が可能か否か判断でき、端末間でピア・ツー・ピア通信リンク設定のための通信を行う必要がなく、通信の効率が向上する。端末にピア・ツー・ピア通信に関する無線リンク設定パラメータを伝送することにより、例えば相互干渉を防ぐように無線リンク設定パラメータを設定することにより、多くの端末の利用者が同一地域でピア・ツー・ピア通信を行えるように調整が可能となり、ピア・ツー・ピア通信の利用効率を向上する。
【００５７】
（３）複数の受信基地局を設けることにより、各基地局における端末の概略位置の検出結果から三角測量的に端末の位置を検出することができる。
（４）中継機能を利用することにより、ピア・ツー・ピア通信の可能性を高めることができるとともに、端末からの信号を１箇所の中継装置に集めることができ、ダイバーシチ受信が可能となり、システムの信頼性、サービス性、利便性が向上する。
【００５８】
（５）ピア・ツー・ピア通信を希望する端末間の通達距離を等価的に延長するために中継無線装置を配置し、中継無線装置に電気的に指向性が変えられる指向性アンテナを設けることにより、ピア・ツー・ピア通信の中継において、中継に関する端末と中継装置の送信電力を小さくすることができ、端末の電池寿命を長くすることが出来るとともに、他の無線通信系に与える電波干渉による妨害を低減することができる。
【００５９】
（６）端末の位置を２ウェイページャシステムの上り回線で入手し、ピア・ツー・ピア通信を希望する端末の通信方式、利用周波数、通信タイミング、送信権利、通信時間等を制御統制することによりピア・ツー・ピア通信を行ないたい端末が通信に必要な周波数とタイミング情報を２ウェイページャシステムの下り回線で端末に送信することにより、多くの端末が同時にピア・ツー・ピア通信を行うことができ、利便性の優れた通信システムを構築することができる。
【００６０】
本発明は上述した実施形態に限定されず、種々変形して実施可能である。例えば、上述の説明では、２ウェイページャシステムの下りPOCSAG方式を採用したが、モトローラ社で提案されているＵＳＰ５，１２８，６６５等に開示されているＦＬＥＸ（登録商標）方式を採用してもよい。この方式は、図２４に示すように、１２８フレームで１サイクルを構成している。それぞれのフレームは、同期信号と１１のブロックで構成されている。これを、本発明に適用すると、端末はこの同期信号に基づいて適当にスロット分割してSSFHのタイミングとすればよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、インフラを使用することが前提の双方向無線通信システムにおいて、インフラを経由しない端末間通信、いわゆるピア・ツー・ピア通信も実行可能な無線通信システムを提供することができる。さらに、インフラを使用する通信とインフラを経由しない端末間通信、いわゆるピア・ツー・ピア通信とを実行可能な無線通信端末、インフラを使用する通信とインフラを経由しない端末間通信、いわゆるピア・ツー・ピア通信とを実行可能な無線通信システムに用いられる基地局、及びインフラを使用する通信とインフラを経由しない端末間通信、いわゆるピア・ツー・ピア通信とを実行可能な無線通信方法を提供することができる。
【００６２】
このため、２ウェイ通信を行う２つの端末が非常に近距離にあり、インフラを使用する必要がない場合には、基地局、サービスセンターを経由しないでピア・ツー・ピア通信を実行でき、通信時間を短縮できるとともに、インフラを無駄に使用してしまうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による無線通信システムの第１実施形態のブロック図。
【図２】本実施形態のピア・ツー・ピア通信、及び２ウェイページャ通信の上り回線に使われるSSFH通信の概要を示す図。
【図３】第１実施形態の端末の構成を示すブロック図。
【図４】第１実施形態の動作を示すタイミングチャート。
【図５】第１実施形態の多重化通信の一例としての周波数多重通信の概要を示す図。
【図６】第１実施形態の多重化通信の他の例としての時間多重通信の概要を示す図。
【図７】第１実施形態の多重化通信の第３の例の概要を示す図。
【図８】本発明の第２実施形態の動作を示すタイミングチャート。
【図９】本発明の第３実施形態の無線通信システム全体の構成を示す図。
【図１０】第３実施形態の動作を示すフローチャート。
【図１１】図１０に続いて第３実施形態の動作を示すフローチャート。
【図１２】図１１に続いて第３実施形態の動作を示すフローチャート。
【図１３】本発明の第４実施形態のシステムを示す図。
【図１４】本発明の第５実施形態のシステム全体を示す図。
【図１５】第５実施形態の端末の構成を示すブロック図。
【図１６】第５実施形態の動作を示すフローチャート。
【図１７】図１６に続いて第５実施形態の動作を示すフローチャート。
【図１８】図１７に続いて第５実施形態の動作を示すフローチャート。
【図１９】本発明の第６実施形態のシステム全体を示す図。
【図２０】第６実施形態の中継局の構成を示す図。
【図２１】複数の中継局を経由する場合の第６実施形態の構成を示す図。
【図２２】中継局を経由するときの第６実施形態のデータ遷移図。
【図２３】中継局でのデータ構造を説明するための図。
【図２４】ＦＬＥＸ方式のコードフォーマットを示す図。
【符号の説明】
１０…基地局
１２…送信機
１４…受信機
１６…制御回路
１８ａ，１８ｂ…無線通信端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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