(57)【要約】  【課題】  基地局と移動局のフレームタイミングが常時同期していないため、基地局通信と移動局間直接通信とではフレームタイミングにずれが生じる。このため、移動局間直接通信をモニタする移動局が基地局通信の周波数と移動局間直接通信の周波数が近いシステムにおいて基地局通信をおこなった場合、移動局間直接通信のモニタに干渉し、妨害するおそれがある。  【解決手段】  少なくとも一つの基地局と少なくとも一つの移動局から構成されるデジタル無線システムにおいて、上記基地局および上記移動局は、それぞれ時間情報を受信する受信機を有し、上記受信機は、少なくとも上記時間情報から所定の同期信号を検出する受信部と、上記受信部からの同期信号に基づいて送信のためのフレームタイミング信号を生成するフレームタイミング信号生成部を有し、上記基地局および上記移動局は、上記フレームタイミング信号に同期して送受信を行うように構成される。【選択図】  図１
2006222489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの基地局と少なくとも一つの移動局から構成されるデジタル無線システムにおいて、上記基地局および上記移動局は、それぞれ時間情報を受信する受信機を有し、上記受信機は、少なくとも上記時間情報から所定の同期信号を検出する受信部と、上記受信部からの同期信号に基づいて送信のためのフレームタイミング信号を生成するフレームタイミング信号生成部を有し、上記基地局および上記移動局は、上記フレームタイミング信号に同期して送受信を行うことを特徴とするデジタル無線システム。
【請求項２】
基地局と複数の移動局から構成されるデジタル無線システムにおいて、複数の上記移動局の内の少なくとも第１の移動局は、上記基地局の通信エリア内に位置し、複数の上記移動局の内の少なくとも第２の移動局は、上記基地局の通信エリア外に位置すると共に、上記基地局および上記第１と第２の移動局は、それぞれ時間情報を受信する受信機を有し、上記受信機は、少なくとも上記時間情報から所定の同期信号を検出する受信部と、上記受信部からの同期信号に基づいて送信のためのフレームタイミング信号を生成するフレームタイミング信号生成部を有し、上記基地局および上記第１の移動局は、上記フレームタイミング信号に同期して送受信を行うことを特徴とするデジタル無線システム。
【請求項３】
少なくとも一つのデジタル無線機を有する基地局と少なくとも一つのデジタル無線機を有する移動局から構成されるデジタル無線システムにおいて、上記基地局と上記移動局のそれぞれのデジタル無線機は、それぞれ時間情報を受信し、受信した時間情報から所定の同期信号を検出すると共に、検出した同期信号に基づいて上記デジタル無線機の信号送信のためのフレームタイミング信号を生成し、上記基地局および上記移動局の上記デジタル無線機は、上記フレームタイミング信号に同期して送受信を行うことを特徴とするデジタル無線機の同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル無線システムおよびデジタル無線機の同期方法に関し、特に無線システムを構成する無線機のタイミング同期方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、実用化されているデジタル無線システムの一つとして、標準規格ARIB STD-T79（市町村デジタル移動通信システム  ＴＹＰＥ１、社団法人  電波産業界）で定められているＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式の市町村デジタル移動通信システムがある。図６は、公共用市町村デジタル移動通信システムの概略構成を示す図である。なお、この公共用市町村デジタル移動通信システムとしては、最小のシステム構成例を示すもので、一つの基地局で移動局の運用エリアをカバーする一基地局ゾーンシステムに、基地局を経由しない移動局間直接通信の機能を付加したものである。従って、一般的には、複数の基地局、中継局および多数の移動局からなるシステムが普通であるが、説明の都合上、最も簡単な構成の図６を用いて説明する。
【０００３】
図６において、統制局６０１と基地局６０２（制御局とも言う。）の通信エリア６０５（あるいは通信ゾーンとも言う。）内にある複数の移動局６０３−１、６０３−２、６０３−３、６０３−４と基地局間あるいは基地局を経由した移動局間の通信接続サービス、あるいは、通信エリア６０５外の移動局６０３−５と通信エリア６０５内の移動局６０３−４との通信接続サービスが行なわれるように構成されたシステムである。なお、基地局６０２の近傍に統制局６０１が設置される場合もあれば、場所的に離れた場所に設置される場合もある。この場合、統制局６０１と基地局６０２とは、有線またはマイクロ回線等の伝送路６０４等で接続されるのが一般的である。また、以下の説明において、移動局６０３−１、６０３−２、６０３−３、６０３−４、６０３−５を総称する場合、移動局６０３と称する。
【０００４】
統制局６０１は、デジタル無線通信システムにおける基地局６０２および複数の移動局間の通信接続およびサービスエリアの維持、管理を行なう。この統制局６０１には、回線制御装置が設置され、移動局からの発呼(call)制御あるいは通信ルートの設定を行なう制御等を行なう。
【０００５】
而して、標準規格ARIB STD-T79で定められているデジタル無線技術を用いた地域防災システムで使用が許可されている無線キャリア（carrier）周波数割当てを図７に示す。図７において、上り方向、即ち、移動局→基地局の方向では、２６２．４３７５ＭＨｚ〜２６５．２１２５ＭＨｚの無線キャリアｆで、２５ＫＨｚ巾で、１１２波（ｆ１、ｆ２、・・・）が認められている。ここで、図７に示す周波数は、２５ＫＨｚ巾の中心周波数を示す。以下同様である。また、下り方向、即ち、基地局→移動局の方向では、上り方向の２６２．４３７５ＭＨｚから９ＭＨｚ離れた２７１．４３７５ＭＨｚ〜２７４．２１２５ＭＨｚの無線キャリアＦで、２５ＫＨｚ巾で、１１２波（Ｆ１、Ｆ２、・・・）が認められている。従って、デジタル無線通信システムの通信においては、上り方向ｆ１、ｆ２、・・・、下り方向Ｆ１、Ｆ２、・・・の各周波数が使用される。そして、各システムは、その規模に応じて１又は複数の無線キャリアを制御用キャリアとし、残りを通信用キャリアとして使用することができる。
【０００６】
更に、各無線キャリアは、図８に示すようにフレームに分割され、さらにフレームを４つのスロットに分けられた後、そのスロットに制御用チャネルＣと通信用チャネルＳが割り当てられる。ここで、１フレームは、例えば、４０ｍｓである。制御用チャネルＣは、無線回線の接続制御を行うチャネルであり、通信用チャネルＳは、通話やデータ通信を行うチャネルである。また、１つ以上の制御用チャネルを含むキャリアを制御用キャリアといい、通信用チャネルのみによって構成されるキャリアを通信キャリアという。
【０００７】
更に、移動局間直接通信の場合は、上り方向の無線キャリアｆに近接した２６２．０３７５ＭＨｚ〜２６２．４１２５ＭＨｚの無線キャリアＷで、２５ＫＨｚ巾で、１６波（Ｗ１、Ｗ２、・・・）が認められている。
【０００８】
通信方式としては、基地局を介して通信が行われる基地局通信と基地局を介さずに通信が行われる移動局間直接通信があり、いずれの場合においても複信方式、単信方式が可能である。図９乃至図１３に通信方式の一例を示す。以下これについて説明する。なお、移動局間直接通信の手動選択方式の場合を除いて、全ての通信方式において、まず呼制御に制御用チャネルが用いられ、空いているチャネル（使用していないチャネルまたはスロット）に通信用チャネルを割り当てることで通信が行われる。
【０００９】
図９は、基地局６０２と移動局６０３の間の複信方式を示す図であって、上り方向には、上り無線キャリアｆ１（例えば、中心周波数：262.4375MHｚ）のチャネル２（ｃｈ２：第２番目のスロットを言う。）を用いて移動局６０３と基地局６０２が通信し、下り方向には、下り無線キャリアＦ１（例えば、中心周波数：271.4375MHz）のチャネル２（ｃｈ２：第２番目のスロットを言う。）を用いて基地局６０２と移動局６０３が通信していることを示している。
【００１０】
図１０は、移動局６０３−１と移動局６０３−２が基地局６０２を介して単信方式で通信を行っている場合を示す図である。移動局６０３−１から基地局６０２への上り方向には、上り無線キャリアｆ１のチャネル２（ｃｈ２）を用いて通信し、基地局６０２から移動局６０３−２への下り方向には、下り無線キャリアＦ１のチャネル２（ｃｈ２）を用いて通信していることを示している。一方、移動局６０３−２から基地局６０２への上り方向には、上り無線キャリアｆ１のチャネル２（ｃｈ２）を用いて通信し、基地局６０２から移動局６０３−１への下り方向には、下り無線キャリアＦ１のチャネル２（ｃｈ２）を用いて通信していることを示している。この方式は、２つの無線キャリアｆ１、Ｆ１を使用するが、移動局６０３−１と移動局６０３−２とは、同時には送信ができず、プレストーク方式の通信方法と呼ばれている。
【００１１】
図１１は、移動局６０３−１と移動局６０３−２が基地局６０２を介して複信方式で通信を行っている場合を示す図である。移動局６０３−１から基地局６０２への上り方向には、上り無線キャリアｆ１のチャネル２（ｃｈ２）を用いて通信し、基地局６０２から移動局６０３−２への下り方向には、下り無線キャリアＦ２（例えば、中心周波数：271.4625MHz）のチャネル４（ｃｈ４）を用いて通信していることを示している。一方、移動局６０３−２から基地局６０２への上り方向には、上り無線キャリアｆ２（例えば、中心周波数：262.4625MHｚ）のチャネル４（ｃｈ４）を用いて通信し、基地局６０２から移動局６０３−１への下り方向には、下り無線キャリアＦ１のチャネル２（ｃｈ２）を用いて通信していることを示している。この方式は、４つの無線キャリアｆ１、Ｆ１、ｆ２、Ｆ２を使用しているので、移動局６０３−１と移動局６０３−２は、同時に通信ができる複信通信方法と呼ばれている。
【００１２】
図１２は、移動局間直接通信方式を示すもので、移動局６０３−１、６０３−２および６０３−３が相互に無線キャリアＷを用いて単信方式で通信していることを示している。移動局間直接通信方式場合、標準規格ARIB STD-T79では、前述のように無線キャリアＷとして262.0375MHz〜262.4125MHzの周波数帯が割当てられている。従って、２５ＫＨｚ巾でＷ１、Ｗ２、・・・のように無線キャリアが認められているので、図１２では、無線キャリアＷ１（例えば、中心周波数：262.0375MHz）のチャネル２（ｃｈ２）でプレストーク方式で通信が行われる。
【００１３】
図１３は、移動局６０３−１および６０３−２が移動局間直接通信方式を行なう場合に、無線キャリアＷの内の１波を使用する場合を示しているが、例えば、移動局６０３−１から移動局６０３−２へ送信する場合は、チャネル２（ｃｈ２）を使用し、移動局６０３−２から移動局６０３−１へ送信する場合（移動局６０３−１が受信する場合）は、チャネル４（ｃｈ４）を使用して、所謂、複信方式で通信することを示している。
【００１４】
以上例示して説明したように通信方式としては、基地局を介して通信が行われる基地局通信と基地局を介さずに通信が行われる移動局間直接通信があり、これらの組合わせによって種々の通信が行われている。
【００１５】
図１４は、例えば、図９に示す基地局―移動局間複信方式と図１２に示す単信方式の移動局間直接通信方式の両方式を用いた通信システムを示す図である。このような通信システムは、デジタル通信システム（例えば、特許文献１参照）として知られている。図１４において、各部の符号は図６の符号に対応する。図１４において、移動局６０３−１および６０３−２は、基地局６０２の通信エリア６０５内にあり、移動局６０３−５は、通信エリア６０５の圏外に位置している。そして、移動局６０３−１は、基地局６０２と基地局−移動局間通信（上り無線周波数：ｆ１、下り無線周波数：Ｆ１）を行っている。移動局６０３−２と移動局６０３−５が移動局間直接通信（無線周波数：Ｗ１）を行っている。更に、移動局６０３−１は、移動局直接通信モニタ用受信機で移動局６０３−２と６０３−５の移動局間直接通信をモニタしている。この通信システムの動作を図１５を用いて説明する。
【００１６】
まず、移動局６０３−１と基地局６０２が基地局通信を行う場合、移動局６０３−１は、基地局６０２のフレームタイミングを基準とするため、移動局６０３−１は、基地局６０２からの通信を受信して自分のフレームタイミングを基地局６０２のフレームタイミングに同期させて通信を行う。従って、基地局６０２から移動局６０３−１へは、例えば、下り基地局通信の無線周波数（無線キャリア）Ｆ１のチャネル２を使用して通信する。移動局６０３−１から基地局６０２へは、上記Ｆ１に同期した、例えば、上り基地局通信の無線周波数（無線キャリア）ｆ１のチャネル２を使用して通信する。
【００１７】
しかしながら移動局間直接通信の場合、一方の移動局（発呼側）が自分のタイミングで通信を開始し、もう一方の移動局（受信側）がその通信のタイミングに同期して通信を行うのが一般的である。従って、移動局間直接通信を行っている移動局６０３−２および６０３−５のフレームタイミングは、基地局６０２のフレームタイミングとは無関係な、例えば、無線周波数Ｗ２のチャネル３を用いて通信を行っている。そして、上記図１４では、移動局６０３−１は、移動局６０３−２と６０３−５の移動局間直接通信をモニタしている。
【００１８】
ここで、移動局６０３−１の無線機の構成を図１６を用いて説明する。図１６は、車載無線機の概略構成を示すブロック図であって、無線機３０１は、制御部３０２、送信部３０３、第一受信部３０４、第二受信部３０５、送信・受信共用のアンテナ３０６、受信用アンテナ３０７、分配器３０８、第一受信部モニタ用スピーカ３０９および第二受信部モニタ用スピーカ３１０で構成されている。第一受信部３０４は、その入力がアンテナ３０６とアンテナ３０７とで受信されるダイバーシチ構成となっている。分配器３０８は、アンテナ３０７で受信された信号を第一受信部３０４および第二受信部３０５に分配する働きをする。第一受信部３０４は、アンテナ３０６または３０７で受信された信号を増幅、周波数変換、復調等の処理を行い、第一受信部モニタスピーカ３０９から音声を出力する。第二受信部３０５は、アンテナ３０７で受信された信号を増幅、周波数変換、復調等の処理を行い、第二受信部モニタスピーカ３１０から音声を出力する。また、送信時には送信部３０３にて送信処理した信号をアンテナ３０６を介して出力する。この無線機３０１の通常の動作は、送信部３０３および第一受信部３０４で送受信を行い、第二受信部３０５において移動局間直接通信を受信し、モニタすることを可能とした構成となっている。なお、制御部３０２は、上記第一受信部３０４、第二受信部３０５および送信部３０３等の無線機３０１全体の制御を行う。
【００１９】
而して、前述したように上り無線キャリアｆ（周波数帯：262.4375MHｚ〜265.2125MHｚ）と移動局間直接通信の無線キャリアＷ（周波数帯：262.0375MHz〜262.4125MHz）とは、周波数帯域で近接しているので、移動局間直接通信の無線キャリア周波数Ｗ１と基地局通信の上り無線キャリア周波数ｆ１が近い周波数を使用した場合、例えば、無線キャリア周波数Ｗ２（例えば、中心周波数：262.4125MHz）の場合、無線キャリア周波数Ｗ２は、基地局通信の上り無線キャリア周波数ｆ１に近くなる。このような場合、移動局６０３−１が基地局６０２と図１５に示すように上りの無線キャリア周波数ｆ１のチャネル２で通信をしながら移動局間直接通信を行っている移動局６０３−２と６０３−５の通信をモニタした場合、両周波数が近接しているので、受信波が干渉することになる。即ち、移動局６０３−２と６０３−５が無線キャリア周波数Ｗ２のチャネル３を用いて移動局間直接通信を行なっているので、図１５に示すように両者の無線キャリア周波数ｆ１とＷ２が近接し、基地局通信の上り信号（チャネル２）のスロットと移動局間直接通信をモニタしている受信信号（チャネル３）のスロット位置が一部分オーバラップし、干渉してしまい受信を妨害してしまう可能性がある。
【００２０】
そこで基地局通信と移動局間直接通信のタイミングがずれないようにする方法として、スロット１とスロット２を基地局通信の通信用チャネル、スロット３を移動局間直接通信の通信用チャネル、スロット４を制御用チャネルというように機能別に各スロットを割り振る固定チャネルとする方法が考えられる。しかし、このような方法を用いても基地局通信と移動局間直接通信のフレームタイミングは、前述のように同期していないため、図１５に示すタイミング図のように基地局通信の上り信号ｆ１のチャネル２が移動局間直接通信Ｗ２の使用している通信用チャネル３に一部分オーバラップし、移動局間直接通信を妨害し、移動局間直接通信が受信できなくなってしまう。更に、移動局が通信エリア外に位置する場合には、基地局のタイミングに同期を追従させることは困難となる。また、基地局６０２の通信エリア６０５内の移動局６０３−１と基地局６０２の通信エリア６０５外の移動局６０３−５とを通信する場合、例えば、移動局６０３−１と移動局６０３−５との同期は、移動局６０３−１からの通信信号を移動局６０３−５が受けて、移動局６０３−５が移動局６０３−１に同期するように移動局６０３−５の発振器の位相を修正するため、移動局６０３−１と移動局６０３−５との通話の接続が遅くなる等の問題がある。
【００２１】
【特許文献１】特開２００３−１９９１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上記のように基地局通信と移動局間直接通信の場合とでフレームタイムングが同期していないため、基地局通信の送信波が移動局間直接通信の受信を妨害してしまうという問題がある。また、移動局が通信エリア外に位置する場合には、基地局のタイミングに同期を追従させることは困難となる。
【００２３】
本発明の目的は、通信システムにおける相互の干渉をなくしたデジタル無線システムおよびデジタル無線機の同期方法を提供することである。
【００２４】
本発明の他の目的は、基地局および移動局のフレームタイミングを同期させるデジタル無線システムおよびデジタル無線機の同期方法を提供することである。
【００２５】
本発明の他の目的は、基地局通信の送信波が移動局間直接通信の受信を妨害しないデジタル無線システムおよびデジタル無線機の同期方法を提供することである。
【００２６】
本発明の更に他の目的は、無線機の接続時間を短縮できるデジタル無線システムおよびデジタル無線機の同期方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、少なくとも一つの基地局と少なくとも一つの移動局から構成されるデジタル無線システムにおいて、上記基地局および上記移動局は、それぞれ時間情報を受信する受信機を有し、上記受信機は、少なくとも上記時間情報から所定の同期信号を検出する受信部と、上記受信部からの同期信号に基づいて送信のためのフレームタイミング信号を生成するフレームタイミング信号生成部を有し、上記基地局および上記移動局は、上記フレームタイミング信号に同期して送受信を行うように構成される。
【００２８】
また、本発明は、基地局と複数の移動局から構成されるデジタル無線システムにおいて、複数の上記移動局の内の少なくとも第１の移動局は、上記基地局の通信エリア内に位置し、複数の上記移動局の内の少なくとも第２の移動局は、上記基地局の通信エリア外に位置すると共に、上記基地局および上記第１と第２の移動局は、それぞれ時間情報を受信する受信機を有し、上記受信機は、少なくとも上記時間情報から所定の同期信号を検出する受信部と、上記受信部からの同期信号に基づいて送信のためのフレームタイミング信号を生成するフレームタイミング信号生成部を有し、上記基地局および上記第１の移動局は、上記フレームタイミング信号に同期して送受信を行うように構成される。
【００２９】
また、本発明のデジタル無線システムにおいて、上記第１の移動局は、更に、モニタ機能を有し、上記第２の移動局の通信をモニタするように構成される。
【００３０】
また、本発明のデジタル無線システムにおいて、上記時間情報は、ＧＰＳ衛星からの時間情報あるいは標準時の時間情報である。
【００３１】
また、本発明のデジタル無線システムにおいて、上記基地局および上記移動局は、制御部を有し、上記制御部は、上記フレームタイミング信号生成部からの上記フレームタイミング信号の位相と上記時間情報からの同期信号との位相との間の位相差を検出し、上記位相差が所定値以上になると上記時間情報からの同期信号に基いて上記フレームタイミング信号の位相を制御するように構成される。
【００３２】
更に、本発明は、少なくとも一つのデジタル無線機を有する基地局と少なくとも一つのデジタル無線機を有する移動局から構成されるデジタル無線システムにおいて、上記基地局と上記移動局のそれぞれのデジタル無線機は、それぞれ時間情報を受信し、受信した時間情報から所定の同期信号を検出すると共に、検出した同期信号に基づいて上記デジタル無線機の信号送信のためのフレームタイミング信号を生成し、上記基地局および上記移動局の上記デジタル無線機は、上記フレームタイミング信号に同期して送受信を行うように構成される。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、本発明によれば、無線システムのすべての無線機がＧＰＳ衛星あるいは電波時計等の時刻情報に基いてそれぞれの無線機のフレームタイミングを決定することができるので、通信エリア内に位置する移動局は勿論のこと、通信エリア外に位置する移動局も含めたすべての無線機でフレームタイミングを同期させることが可能となる。従って、フレームタイミングのずれにより発生する受信の妨害等を防ぐことができる。また、フレームタイミングの同期が取れているため、同期引き込みの時間が短縮することが可能になり、接続時間の短縮ができる等の優れたデジタル無線システムおよびデジタル無線機の同期方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明に係る実施の形態について以下説明する。図１は、本発明の一実施例の概略構成を示す図である。図１において、１０１は、基地局を示し、図６で説明したように統制局と専用回線で接続されている場合や統制局が基地局１０１に一体に構成されている場合がある。１０２−１、１０２−２、１０２−５は、移動局を示す。図１では説明の都合上３台の移動局が示されているが、一般には、数百台から数千台の移動局が存在し、基地局も必要に応じて複数局存在するのが普通である。なお、移動局１０２−１、１０２−２、１０２−５を総称する場合は、移動局１０２と称する。１０３は、基地局１０１の通信エリア、１０４は、ＧＰＳ衛星を示している。
【００３５】
移動局１０２−１と移動局１０２−２は、基地局１０１の通信エリア１０３の圏内にあり、移動局１０２−５は、通信エリア１０３の圏外にある。また、移動局１０２−１は、基地局１０１と基地局通信である基地局−移動局間通信を上り無線周波数：ｆ１、下り無線周波数：Ｆ１を用いて行っている。また、移動局１０２−２と移動局１０２−５は、移動局間直接通信を無線周波数：Ｗ２を用いて行っている。更に、移動局１０２−１は、移動局直接通信モニタ用受信機で移動局１０２−２と移動局１０２−５の移動局間直接通信をモニタしている。
【００３６】
ここで、基地局１０１および移動局１０２に搭載されている無線機について図３を用いて説明する。図３は、本発明で使用される無線機の一実施例の概略構成を示すブロック図である。図３において、３１１は、ＧＰＳアンテナ、３１２は、ＧＰＳ受信部、３１３は、フレームタイミング生成部、３１４は、周波数発生部である。なお、図１６と同じものには同じ符号が付されている。第一受信部３０４は、その入力がアンテナ３０６とアンテナ３０７とで受信されるダイバーシチ構成となっている。分配器３０８は、アンテナ３０７で受信された信号を第一受信部３０４および第二受信部３０５に分配する働きをする。第一受信部３０４は、アンテナ３０６または３０７で受信された信号を増幅、周波数変換、復調等の処理を行い、その出力は、第一受信部モニタスピーカ３０９に供給され、音声を出力する。第二受信部３０５は、アンテナ３０７で受信された信号を増幅、周波数変換、復調等の処理を行い、その出力は、第二受信部モニタスピーカ３１０に供給され、音声を出力する。また、送信時には送信部３０３にて信号の増幅、変調、周波数変換等の送信処理し、アンテナ３０６を介して送信される。
【００３７】
なお、基地局１０１に設置される無線機の場合には、ダイバーシチ構成とする必要はなく、アンテナ３０６からの信号を第一受信機で処理し、第１受信部モニタスピーカ３０９に供給するだけで良い。従って、アンテナ３０７から分配器３０８を介して第１受信部３０４への経路は、不要である。更に、基地局１０１が移動局１０２の通信をモニタする必要がない場合には、アンテナ３０７、第二受信機３０５、第二受信部モニタスピーカ３１０も不要である。
【００３８】
この無線機３０１の通常の動作は、送信部３０３および第一受信部３０４で送受信を行い、第二受信部３０５において常に移動局間直接通信を受信し、モニタすることを可能とした構成となっている。なお、制御部３０２は、上記第一受信部３０４、第二受信部３０５、送信部３０３、ＧＰＳ受信部３１２およびフレームタイミング生成部３１３等の無線機３０１全体の制御を行う。
【００３９】
而して、本発明の通信システムを構成する全ての基地局１０１および移動局１０２の無線機は、ＧＰＳ受信装置を有している。ＧＰＳ受信装置は、ＧＰＳアンテナ３１１、ＧＰＳ受信部３１２、フレームタイミング生成部３１３および周波数発生部３１４で構成されている。本発明の通信システムの動作について図４のフローチャートを用いて説明する。
【００４０】
まず、ステップ４０１では、無線機３０１の電源が投入されると、ＧＰＳ衛星１０４からＧＰＳ時間情報がＧＰＳアンテナ３１１を介してＧＰＳ受信部３１２で受信される。このＧＰＳ時間情報は、例えば、１秒周期のパルス信号である。
【００４１】
ステップ４０２では、ＧＰＳ時間情報である１秒周期のパルス信号から、例えば、１秒周期の基準信号を生成し、フレームタイミング生成部３１３に供給する。
【００４２】
ステップ４０３では、ステップ４０２からの１秒周期の基準信号に基いてそれぞれの送受信動作の基準となるフレームタイミングを決定するためのフレームタイミング信号を生成する。このフレームタイミング信号生成は、ＧＰＳ時間情報に同期した基準信号に図８で説明したフレームの先頭を同期させることによりフレームタイミング信号を生成する。即ち、図８では、１フレーム（時間間隔４０ｍｓ）の繰返しとなるので、フレーム周期をこの基準信号に同期させる。
【００４３】
フレームタイミング生成部３１３からのフレームタイミング同期信号は、送信部３０３および第一受信部３０４に供給される。ここで、本発明で使用される送信部３０３および第一受信部３０４の一部分の具体的な構成のブロック図を図５に示す。図５において、入力端子５０１には、フレームタイミング生成部３１３からのフレームタイミング同期信号が供給される。５０２は、論理部（LOGIC部）を示す。論理部５０２は、無線通信に必要な通信フォーマットの構成、その他、種々の情報が付加される。例えば、図８に示されるフレーム構成、４スロット構成および制御チャネルＣ、通信チャネルＳ等への情報の加工等がなされる。５０３は、変調部であり、論理部５０２で生成された、例えば、送信用音声信号がＩ、Ｑ信号として供給される。なお、Ｉ、Ｑは、Ｉ−Ｑ座標軸の同相信号成分および直交信号成分を示す。
【００４４】
５０４は、電圧制御発振器、５０５は、位相制御部、５０６は、周波数発生器であり、論理部５０２からの制御信号で、例えば、送信する周波数ｆ１、ｆ２、・・Ｆ１、Ｆ２、・・Ｗ１、Ｗ２・・等を決定するために制御される。変調部５０３で変調された信号は、帯域フイルタ５０７、増幅部５０８、出力増幅部５０９、入出力切替スイッチ５１０を介してアンテナ５１１から送信される。一方、アンテナ５１１で受信された信号は、入出力切替スイッチ５１０を介して受信ＲＦ部５１２で、例えば、増幅、復調および中間周波数に変換され、論理部５０２に入力される。論理部５０２では、受信された信号から必要な情報を分離、処理し、第一受信部モニタスピーカ３０９に供給される。
【００４５】
以上説明したように本発明のデジタル無線システムでは、全ての移動局１０２は、ＧＰＳ衛星１０４からの時間情報を受信し、この時間情報に同期するように構成された無線機を搭載している。図２は、その状態を示すタイムチャートを示している。図２において、基地局１０１と移動局１０２−１との間の下り基地局通信の無線キャリアＦ１のフレームタイミングは、ＧＰＳ衛星１０４からの時間情報により決定されたタイミングに同期し、チャネル２を用いて通信している。また、移動局１０２−１と基地局１０１との間の上り基地局通信の無線キャリアｆ１のフレームタイミングもＧＰＳ衛星１０４からの時間情報により決定されたタイミングに同期し、チャネル２を用いて通信している。そして、移動局１０２−２と移動局１０２−５も移動局間直接通信の無線キャリアＷ２のフレームタイミングで通信しているが、このフレームタイミングも、上述したようにＧＰＳ衛星１０４からの時間情報により決定されたタイミングに同期し、チャネル３を用いて通信している。従って、図２から明らかなように下り基地局通信の無線キャリアＦ１のフレームタイミング、上り基地局通信の無線キャリアｆ１のフレームタイミングおよび移動局間直接通信の無線キャリアＷ２のフレームタイミングは、全て同期したものとなる。
【００４６】
このような状態で移動局１０２−１が移動局１０２−２と移動局１０２−５とが通信している移動局間直接通信の無線キャリアＷ２のチャネル３をモニタした場合、移動局間直接通信の無線キャリアＷ２のチャネル３と上り基地局通信の無線キャリアｆ１のチャネル２とは、スロット位置が完全に異なり、図１５に示すように一部分オーバラップすることはない。従って、上り基地局通信の無線キャリアｆ１と移動局間直接通信の無線キャリアＷ２との周波数帯域が近接していたとしてもお互いに異なるチャネルを使用すれば、相互に干渉することはなくなる。
【００４７】
このようにＧＰＳ情報は、本発明のデジタル無線システムの基地局１０１および移動局１０２に搭載されている全ての無線機において共通の情報であり、それぞれの無線機で決定したフレームタイミングは、図２に示すフレームタイミングが示すようにすべて同期したものとなるので、使用するスロットを異ならせることでお互いに干渉されない通信およびモニタが実現できる。
【００４８】
なお、上記実施例では、図９に示す基地局―移動局間通信方式と図１２に示す移動局間直接通信方式の両方式を用いた通信システムについて説明したが、これに限定されるものではなく、図９乃至図１３に示される種々の方式およびそれらの組合わされたデジタル無線システム、あるいは、その他のデジタル無線システムにも適応できることは言うまでもない。また、上述した実施例では、フレーム周期を４０ｍｓの場合とし、ＧＰＳ衛星からの基準信号を１秒（４０ｍｓ×２５０フレーム）周期のパルス信号として説明したが、フレーム周期によっては時刻情報を用いて基準信号の発生タイミングを更に厳密に制御する必要がある場合も考えられる。その場合には、高精度のシンセサイザを使用する等が必要となる。
【００４９】
更に、ＧＰＳ衛星からの基準信号を１秒周期のパルスで同期を取る場合、電源投入時のＧＰＳ衛星からの基準信号によりフレームタイミングを合わせ、その後、無線機自身の持っているクロックでフレームタイミングを維持する等もできるが、同期の精度を考慮すると、ＧＰＳ情報に同期したフレームタイミングを維持するために定期的にＧＰＳ情報からフレームタイミングを再生成するのが良い。また、常にフレームタイミングを再生成するのではなく、無線機自身で維持しているフレームタイミングとＧＰＳ信号のずれを、例えば、制御部３０２で監視し、ずれ量ΔＰが所定の値、例えば、ΔＰが１０％以上、大きくなった場合に再生成する等の方法を行うのが良い。なお、このΔＰの値は、デジタル無線システムの規模、環境、精度等により実験的に定めるのが良い。
【００５０】
なお、上記実施例では、基地局通信の上り無線周波数帯域ｆと移動局間直接通信の無線周波数帯域Ｗが近接している場合でも相互に干渉することはないが、使用数するスロットの位置がタイミング的に一致すると、干渉する。そのような場合、スロットを機能別に固定して使用すると干渉することはない。例えば、基地局通信の上りと下りの通信用チャネルをスロット１とスロット２に割当て、移動局間直接通信の通信用チャネルをスロット３とし、また、共通チャネルである制御用チャネルをスロット４というように予め割当てることでスロット位置を異ならせることができ、相互に干渉を起こすこともない。
【００５１】
また、上述の方法では、無線システムの同期にＧＰＳ信号の時刻情報を利用したが、電波時計で利用されている標準時の信号を利用することもできることは言うまでもない。この標準時の信号を受信する場合は、図３に示す無線機のＧＰＳアンテナ３１１およびＧＰＳ受信部３１２の代わりに標準時の信号を送信している電波を受信するアンテナおよび電波受信機を備えることで実現できる。
【００５２】
更に、上記のようにＧＰＳ衛星あるいは電波時計で利用されている標準時の時間情報に本発明のデジタル無線システムで使用される基地局および移動局の全てのフレームタイミングが同期しているので、基地局１０１の通信エリア１０３の外に位置する移動局１０２−５との通信接続も、あらたに同期をとる必要もないことから極めて短時間に通信路を開設できる特徴がある。
【００５３】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたデジタル無線システムおよびデジタル無線機の同期方法の実施例に限定されるものではなく、上記以外のデジタル無線システムおよびデジタル無線機の同期方法に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例の概略構成を示す図である。
【図２】図１で示す本発明の一実施例の動作を説明するためのタイムチャートを示す。
【図３】図１に示す実施例で使用される無線機の一実施例の概略構成のブロック図である。
【図４】図３に示す実施例のフレームタイミング同期信号の生成を説明するためのフローチャートを示す。
【図５】図３に示す実施例の送信部および第一受信部の１部分の具体的構成のブロック図を示す。
【図６】従来の公共用市町村デジタル移動通信システムの概略構成を示す図である。
【図７】本発明で使用する無線キャリアを説明するための図である。
【図８】本発明で使用する通信のためのフレームを説明するための図である。
【図９】複信方式の基地局・移動局間通信方式を説明するための図である。
【図１０】単信方式の移動局・移動局間通信方式を説明するための図である。
【図１１】複信方式の移動局・移動局間通信方式を説明するための図である。
【図１２】単信方式の移動局間直接通信方式を説明するための図である。
【図１３】複信方式の移動局間直接通信方式を説明するための図である。
【図１４】従来のデジタル通信システムの一例の概略構成を示す図である。
【図１５】図１４に示すデジタル通信システムの動作を説明するためのタイムチャートを示す。
【図１６】図１４に示すデジタル通信システムで使用される無線機の一例の概略構成のブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０１、６０２：基地局、１０２、６０３：移動局、１０３、６０５：通信エリア、１０４：ＧＰＳ衛星、３０１：無線機、３０２：制御部、３０３：送信部、３０４：第一受信部、３０５：第二受信部、３０６、３０７、５１１：アンテナ、３０８：分配器、３０９：第一受信部モニタスピーカ、３１０：第二受信部モニタスピーカ、３１１：ＧＰＳアンテナ、３１２：ＧＰＳ受信機、３１３：フレームタイミング生成部、３１４：周波数発生部、５０１：入力端子、５０２：論理部、５０３：変調部、５０４：電圧制御発振器、５０５：位相制御部、５０６：周波数発生器、５０７：帯域フイルタ、５０８：増幅部、５０９：出力増幅部、５１０：入出力切替スイッチ、５１２：受信ＲＦ部、６０１：統制局、６０４：伝送路。
【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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