(57)【要約】【課題】使用するスロット数が４の場合と同程度の通信速度を有すると共に、制御コマンドのやりとりができる移動無線通信システム及び無線移動局の複数スロット通信制御方法を提供する。【解決手段】１通信に使用するスロット数が４の場合には、上下（下り無線キャリアのスロットと上り無線キャリアのスロット）で、常時、衝突が起きてしまい、制御コマンドの通信ができない。そこで、下り無線キャリアで所定時間４スロットで制御コマンドの送信を行った後、次の４スロットの送信では所定のスロット番号の１〜３スロット分での制御コマンドの送信を停止する。例えば、３スロットでの送信、２スロットでの送信、若しくは１スロットでの制御コマンドの送信を行い、上り無線キャリアで１スロット〜３スロット分を制御コマンドの送信スロットとして使用する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
統制台と基地局を備えた統制局と、複数の移動局を有し、移動局間、及び移動局と基地局間の通信を行うＴＤＭＡ方式の移動無線通信システムにおいて、前記統制台は、４スロットを用いて送信する場合に、下り無線キャリアで所定時間若しくは所定のフレーム数で４スロットで制御コマンドの送信を行った後、次の４スロットの送信では所定のスロット番号の１〜３スロット分での制御コマンドの送信を停止することを特徴とする移動無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル移動無線通信システムに関わり、特に、無線移動局の複数スロット通信制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７９規格等で運用されている都道府県、市町村デジタル移動システム（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access 、時分割多重方式）等のデジタル移動無線通信システムは、１つの自治体（市町村、若しくは都道府県）を基本単位として、統制局設備、基地局設備、固定局設備、及び移動局設備で構成される。そして、基地局を経由した統制局−移動局（若しくは、統制局−固定局）間での通信や、基地局又は直接通信によって移動局−移動局（固定局−移動局、若しくは、移動局−固定局）間で通信を行うシステムである。
【０００３】
時分割多重通信方式においては、１つの無線キャリアに複数のタイムスロットを有し、移動局の要求に応じて割り当てられたタイムスロット（以降、単にスロットと称する）を使って、他の移動局、固定局、基地局、若しくは統制局と通信を行う（特許文献１参照。）。
【０００４】
図１〜図３を用いて、従来の都道府県防災移動通信システム、若しくは、市町村デジタル移動通信システムについて説明する。なお、一般的には、複数の基地局、中継局（中継端末局）、及び多数の移動局からなるシステムが普通である。しかし、説明の都合上、最も簡単な構成を用いて説明する。
なお、本書では、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、説明を省略する。
【０００５】
図１は、従来の都道府県防災、若しくは、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、図１は、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、１つの基地局で移動局の運用エリアをカバーする１つの基地局ゾーンを示している。１０１は統制局、１０２は基地局ゾーン、１０３−１、１０３−２、１０３−３、１０３−４、１０３−５、１０３−６、１０３−７、・・・、１０３−ｎは移動局である（ｎは自然数）。また、統制局１０１において、１０４は制御装置、１０５は無線装置、１０６−１、１０６−２、・・・、１０６−ｍは統制台である（ｍは自然数）。この図１では、基地局ゾーン１０２内を通信エリアとする無線装置１０５とその制御装置１０４とを基地局という。基地局は、統制局内に設けられる場合と、統制局とは別の場所に設けられる場合とがある。
【０００６】
なお、統制台１０６−１〜１０６−ｍ相互間は、例えば、公衆電話回線と接続された内線電話、イントラネット、ＬＡＮ（ Local Area Network ）、ＷＡＮ（ Wide Area Network ）等のネットワーク回線などで接続されている。同様に、統制台１０６−１〜１０６−ｍは、例えば、公衆電話回線と接続された内線電話、イントラネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ等のネットワーク回線などで制御装置１０５等と接続されている。また、基地局が複数（即ち、基地局ゾーンが複数）ある場合には、複数の基地局のそれぞれの制御装置１０４が、統制台１０６〜１０６−ｍと接続される。
また、固定局については、位置が移動しないことを除いて、移動局１０３−１〜１−３−ｎと同様なので、図１では特に図示していない。
【０００７】
図１のシステムは、基地局ゾーン１０２内において、複数の移動局１０３−１、１０３−２、１０３−３、・・・、１０３−ｎと統制局１０１間の通信接続サービス、あるいは統制局１０１を経由した移動局間の通信接続サービスあるいは移動局間の直接通信等の通信接続サービス、あるいは、通信エリア１０２の外の移動局１０３−６と通信エリア１０２内の移動局１０３−５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。
【０００８】
図２は、図１の無線通信システムの通信接続サービスにおけるスロットの構成について説明するための図である。
図２（ａ）は、下り無線キャリア（周波数：ｆ１）と上り無線キャリア（周波数：ｆ２）の構成を説明する図で、どちらも４スロット構成で、Ｓ１〜Ｓ３が通信用スロット、Ｃが制御用スロットである。
例えば、図１の移動局１０３−３は、無線装置１０５及び制御装置１０４を介して、統制局１０１の統制台１０６−１と通信する。この場合、図２（ｃ）に示すように、通信用スロットとして、通信用スロットＳ２が設定されている。
また例えば、図１の移動局１０３−１は、無線装置１０５及び制御装置１０４を介して、移動局１０３−２と通信する。この場合、図２（ｂ）に示すように、通信用スロットとして、通信用スロットＳ１が設定されている。
なお、基地局若しくは統制局１０１を使用しない通信手段として、図１の移動局１０３−４のように、基地局ゾーン１０２外（基地局の通信圏外）に位置する移動局１０３−５と直接通信することができる。この場合、図２（ｄ）に示すように、周波数ｆ３の無線キャリアが通信用回線に使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−３２３９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のデジタル移動無線通信システムの移動局は、ＴＤＭＡによる４スロット時分割多重方式で通信が行われている。基地局のように、共用器が実装される場合は、上下の無線キャリアが衝突してもデータの送受信のやりとりが可能である。しかし、製作コスト上の問題から、移動局は共用器を実装しないことが多く、本発明で使用する移動局においても共用器を実装していない。
移動局は、共用器を実装していないため、上下の波が衝突しないように２０［ｍｓ］のオフセットが設けられている。
例えば、ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７９で規定されている通信方式は、ＴＤＭＡの４スロット時分割多重方式であり、伝送速度は、６．４［ｋｂｐｓ／ｓｌｏｔ］である。上下のスロットタイミングを、図３に示す。図３は、１通信回線当たりに使用するスロットの数が１の場合に対応した送受信のやりとりを説明するための図である。横軸は、各スロットが１０［ｍｓ］ずつ（１フレーム４０［ｍｓ］）で、左から右に時間が経過していくことを示す。図３内のＳ０、Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３は、スロットの番号を示している。
図３に示すように、下りの無線キャリアがスロットＳ０を使用中には、上り無線キャリアがスロットＳ２を使用するようにして、上下のスロット間を２０［ｍｓ］ずらすようにしている。また、次の下りの無線キャリアがスロットＳ１を使用中には、上り無線キャリアがスロットＳ３を使用するようにして、上下のスロット間を２０［ｍｓ］ずらしている。また、次の下りの無線キャリアがスロットＳ２を使用中には、上り無線キャリアがスロットＳ０を使用するようにして、上下のスロット間を２０［ｍｓ］ずらしている。また、次の下りの無線キャリアがスロットＳ３を使用中には、上り無線キャリアがスロットＳ１を使用するようにして、上下のスロット間を２０［ｍｓ］ずらしている。
【００１１】
上記無線通信システムにおける移動局の通信は、１通信回線当たり１スロットで使用することが基本である。しかし、１通信回線に複数スロットを使用して通信速度を増やした高速データ通信を行うことも可能である。
１通信回線に複数スロットを使用する場合の伝送速度を図４に示す。図４は、使用するスロットの数に対応する伝送速度を示す図である。
図４に示すように、使用するスロット数が１（１スロットモード）の場合には、上りの伝送速度が６．４［ｋｂｐｓ］、スロット数が２（２スロットモード）の場合には、上りの伝送速度が１２．８［ｋｂｐｓ］、スロット数が３（３スロットモード）の場合には、上りの伝送速度が１９．２［ｋｂｐｓ］、スロット数が４（４スロットモード）の場合には、上りの伝送速度が２５．６［ｋｂｐｓ］である。
上述のように、移動局は、通常の通信では、１通信回線当たり１スロットのみ使用する１スロットモードで運用するが、状況に応じて複数スロットを用いて通信する場合がある。複数のスロット（２スロットモード、３スロットモード、若しくは４スロットモード）を用いて通信する場合には、衝突が生ずる場合がある。
【００１２】
図５に、移動局同士のデータ伝送方式の一例を示す。１０６−２は統制台、１０３−１と１０３−２は移動局である（図１参照）。また、３０３−１は移動局１０３−１の送信装置、３０３−２は移動局１０３−２の送信装置である。図５では、上方向から下方向になるほど時刻が経過する。
図５において、時刻ｔ１に、送信装置３０３−１から、送信コマンドＣ１として制御電文が送られる。その送信コマンド応答Ｃ２として受信装置３０３−２から応答電文が返される。その後、送信装置３０３−１側から受信装置３０３−２側へデータがデータ送信コマンドＣ３として送信されるだけでなく、受信装置３０３−２側から送信装置３０３−１側へデータ結果応答Ｃ４として応答電文を送信する必要がある。
なお、制御コマンド（送信コマンドＣ１、送信コマンド応答Ｃ２、及び、データ結果応答Ｃ４）は、伝送量が少ないので、１スロットあれば十分である。従って、高速にデータ伝送を行うためには、データ送信コマンドＣ３を伝送する速度が早いことが望ましい。
また、図５では、データの送受が１回で終了している。しかし、データ送信コマンドＣ３とデータ結果応答Ｃ４は、データの送信が終わるまで、何度も繰り返される。
【００１３】
次に、１通信回線当たりに使用する通信用スロットの使用数に応じて送受信が可能であることを、以下、図６によって説明する。図６は、使用するスロット数（スロットモード）に対応した送受信のやりとりを説明するための図である。
図６は、図４と同様に、上下のスロットタイミングを示した図である。下り無線キャリアを送信側から受信側への通信回線に使用し、上り無線キャリアを受信側から送信側への通信回線に使用する。また、太枠で囲ったスロットは通信スロットであることを示す。
図６（ａ）は、使用するスロット数が１（１スロットモード）の場合の一例であり、図６（ｂ）は、使用するスロット数が２（２スロットモード）の場合の一例である。図６（ａ）、図６（ｂ）、どちらの場合も、通信スロットの他に空きスロットがあり、空きスロットを使って制御コマンドの送受信のやりとりが可能である。
次に、図６（ｃ）に示すように、使用するスロット数が３（３スロットモード）の場合には、下り無線キャリアのスロットＳ０と上り無線キャリアのスロットＳ２が衝突する。そこで、図６（ｄ）のように制御コマンドの数を非対称となるように配置することによって衝突を防止する。これによって、制御コマンドのやりとりを可能とすることができる。
しかし、使用するスロット数が４（４スロットモード）の場合には、図６（ｅ）に示すように、上下（下り無線キャリアのスロットと上り無線キャリアのスロット）で、常時、衝突が起きてしまい、制御コマンドの通信ができない。これは、上下の制御コマンドの数を非対称としても不可能である。
【００１４】
本発明の目的は、上記のような問題に鑑み、使用するスロット数が４の場合と同程度の通信速度を有すると共に、制御コマンドのやりとりができる移動無線通信システム及び無線移動局の複数スロット通信制御方法を提供することある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明は、下り無線キャリアで所定時間若しくは所定の数のフレームについて４スロットモードで制御コマンドの送信を行った後、次のフレームの送信では、３スロットモード、２スロットモード、若しくは１スロットモードでの送信を行うことにより、所定のスロットでの制御コマンドの送信を停止する。例えば、下り無線キャリアでは、３スロットモード、２スロットモード、若しくは１スロットモードで制御コマンドの送信を行い、上り無線キャリアでは、下り無線キャリアの空きスロットのスロットタイミング時のスロットを制御コマンドの送信スロットとして使用するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、下り無線キャリアに空きスロットがあるにもかかわらず、４スロットのみを用いた場合とほぼ同等の伝送速度で通信が可能となる。
本発明によれば、共用器の追加等のハードの変更によらず、伝送速度を上げることができる。また、ＰＣ（ Personal Computer ）等の外部装置においても、通常の手順でデータ伝送ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の都道府県防災、若しくは、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２】無線通信システムの通信接続サービスにおけるスロットの構成について説明するための図である。
【図３】使用するスロットの数が１の場合に対応した送受信のやりとりを説明するための図である。
【図４】使用するスロットの数に対応する伝送速度を示す図である。
【図５】移動局同士のデータ伝送方式の一例を示す図である。
【図６】使用するスロット数に対応した送受信のやりとりを説明するための図である。
【図７】本発明の一実施例の１［ｓ］当たりの４スロット送信フレームの回数Ｔ１が１の場合送受信のやりとりを説明するための図である。
【図８】本発明の一実施例の１［ｓ］当たりの４スロット送信フレームの回数Ｔ１が２４の場合送受信のやりとりを説明するための図である。
【図９】本発明の移動無線通信システムの一実施例において、制御コマンドを送信する場合の処理動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の移動無線通信システムにおいて、下り無線キャリアでは、予め定められた所定の時間若しくは所定の数のフレームについて、全てのスロットを下り無線キャリアで使用して送信を行い、その直後のフレームでは、空きスロットを少なくとも１スロット設け、該少なくとも１スロットは送信をしない。そして、上り無線キャリアでは、この空きスロットのスロットタイミングで送信を行う。この結果、制御コマンドのやりとりに必要な空きスロットを確保するものである。
また好ましくは、本発明の移動無線通信システムにおいて、は、予め定められた所定の時間若しくは所定の数のフレーム数について、４スロットモードで送信を行い、その直後の少なくとも１フレームでは、３スロットモード、２スロットモード、若しくは１スロットモードの送信を行う。この結果、制御コマンドのやりとりに必要な空きスロットを確保するものである。
さらに好ましくは、本発明の移動無線通信システムは、下り無線キャリアでは、予め定められた所定の時間若しくは所定の数のフレーム数について、４スロット送信を行い、その直後の少なくとも１フレームでは、３スロットモードで送信を行う。この結果、制御コマンドのやりとりに必要な空きスロットを確保するものである。
また、本発明の移動無線通信システムは、統制台と基地局を備えた統制局と、複数の移動局を有し、移動局間、及び移動局と基地局間の通信を行うＴＤＭＡ方式の移動無線通信システムにおいて、前記統制台は、４スロットを用いて送信する場合に、下り無線キャリアで所定時間若しくは所定のフレーム数で４スロットで制御コマンドの送信を行った後、次の４スロットの送信では所定のスロット番号の１〜３スロット分での制御コマンドの送信を停止することを特徴とする。
【００１９】
以下図７〜図９によって本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
【００２０】
図１及び図２で説明した移動無線通信システムの１基地局ゾーン内において、４スロットモードでの送信での１［ｓ］当たりの最大の送信フレーム数をＴ０とする。１フレームの伝送速度を４０［ｍｓ］とすると、Ｔ０＝２５となる。従って、１［ｓ］当たりに送信可能なフレーム数Ｔ１（０〜Ｔ０）は、０〜２５［回／ｓ］となる。
Ｔ１が０の場合は、３スロットモード〜１スロットモードのいずれかであり、Ｔ１が２５の場合は、全て４スロットモード（図４のスロット数４の項を参照）のみの伝送速度となるので、説明を省略する。
【００２１】
伝送速度Ｖは、次の式（１）をによって算出する。即ち、
Ｖ＝Ａ１−Ａ２×Ｔ３・・・式（１）
ここで、Ａ１は４スロットモードのみでの伝送速度、Ａ２は４スロットモードと３スロットモードの各１回分のデータ量の差、Ｔ３は３スロットモードの回数である。
図４から、Ａ１＝２５．６［ｋｂｐｓ］、
Ａ２＝（２５．６−１９．２）／Ｔ０＝０．２５６［ｋｂｐｓ］
また、Ｔ３は、（最大回数Ｔ０）−（送信できるフレーム数Ｔ１）であるので、式（１）から、
Ｖ＝２５，６−０．２５６×（Ｔ０−Ｔ１）
＝２５，６−０．２５６×（２５−Ｔ１）で算出される。
【００２２】
ここで、Ｔ１が１［回］と２４［回］の場合を考え、式（１）に代入する。
Ｔ１＝１の場合の伝送速度Ｖ１は、
Ｖ１＝１９．４６［ｋｂｐｓ］
Ｔ１＝２４の場合の伝送速度Ｖ２４は、
Ｖ２４＝２５．３４［ｋｂｐｓ］
となり、伝送速度ＶはこのＶ１〜Ｖ２４の範囲内で調節できることになる。
【００２３】
この結果、空きスロットがあるにも関わらず、通信に４スロットを用いた（４スロットモード）の場合の伝送速度２５．６［ｋｂｐｓ］に、ほぼ等しい伝送速度２５．３４［ｋｂｐｓ］で伝送することが可能となる。
【００２４】
このときの、スロットタイミングの一実施例を、図７及び図８で示す。図７と図８は、図４と同様に、上下のスロットタイミングを示した図である。また、太枠で囲ったスロットは通信スロットであることを示す。
図７は、本発明の一実施例の１［ｓ］当たりの４スロットモードでの送信フレーム数Ｔ１が１の場合の送受信のやりとりを説明するための図である。また図８は、本発明の一実施例の１［ｓ］当たりの４スロットモードでの送信フレーム数Ｔ１が２４の場合の送受信のやりとりを説明するための図である。なお、ｉは自然数である。
図７で示すように、Ｔ１＝１の場合には、１フレーム（ｉ＋１フレーム）目は図４と同様であるが、２（ｉ＋２）〜２４（ｉ＋２４）フレーム目では、下り無線キャリアのスロットＳ３の時に制御コマンドの送信を行わず、上り無線キャリアのスロットＳ１の時に送信を行う。
また、図８で示すように、Ｔ１＝２４の場合には、１フレーム（ｉ＋１フレーム）〜２４フレーム（ｉ＋２４フレーム）目は図４と同様であるが、２５（ｎ＋２５）フレーム目では、下り回線のスロットＳ３の時に制御コマンドの送信を行わず、上り回線のスロットＳ１の時に送信を行う。
【００２５】
図９は、本発明の移動無線通信システムの一実施例において、１［ｓ］当たりの４スロット送信の送信フレーム数Ｔ１をｄとしたときの、統制局（例えば、図１の統制台１０６−１）が、連続して制御コマンドを送信する場合の処理動作を説明するためのフローチャートである。Ｔ１の値ｄは、予め定められている。
【００２６】
統制台が、移動局と制御コマンドの通信を開始した場合には、まず、ステップ９０１で、現在の送信フレーム数ｂを１とする（ｂ＝１）。
ステップ９０２では、現在の送信フレーム数ｂがｄ以上か否かを判定する。現在の送信フレーム数ｂがｄ以下（ｂ≦ｄ）ならばステップ９０３に移行する。また、現在の送信フレーム数ｂがｄ超（ｂ＞ｄ）ならばステップ９０４に移行する。
ステップ９０３では、送信モードを４スロットモードとして、１フレーム分の送信を実行し、ステップ９０５に移行する。
またステップ９０４では、送信モードを３スロットモードとして、１フレーム分の送信を実行し、ステップ９０５に移行する。
【００２７】
次に、ステップ９０５では、現在の送信フレーム数ｂを１増加し（ｂ＝ｂ＋１）、ステップ９０６に移行する。
ステップ９０６では、現在の送信フレーム数ｂが２５超か否かを判定する。現在の送信フレーム数ｂが２５以下（ｂ≦２５）ならばステップ９０２に戻る。また、現在の送信フレーム数ｂが２５超（ｂ＞２５）ならばステップ９０７に移行する。
【００２８】
ステップ９０７では、統制台が、移動局と制御コマンドの通信が終了したか否かを判定する。通信が終了していなければステップ９０１に戻り、終了していれば処理を終了する。
この結果、移動局に共用器を実装しなくても、上下の無線キャリアが衝突しないようにすることが可能となった。
なお、上述のステップ９０７は、図９の処理のすべての処理（ステップ９０１〜９０６）の後段に設けて、通信が終了したと判定した場合には、処理を終了するようにしても良い。
【００２９】
上記実施例によれば、衝突を回避するように制御コマンドの送信を行っても、４スロット全部を１通信回線に用いた場合とほぼ同等の伝送速度で通信が可能となる。
本発明によれば、共用器の追加等のハードの変更によらず、伝送速度を上げることができる。また、ＰＣ（ Personal Computer ）等の外部装置においても、通常の手順でデータ伝送ができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０１：統制局、  １０２：基地局ゾーン、  １０３−１、・・・、１０３−ｎ：移動局、  １０３’は固定局、  １０４：制御装置、  １０５：無線装置、  １０６−１、１０６−２、・・・、１０６−ｍ：統制台、  ３０３−１：送信装置、  ３０３−２受信装置。
【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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