(57)【要約】【課題】端末機双方が中継局に近く直接通話が可能な距離であった場合、端末機双方の試験送信を行わずに直接交信を開始させることができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供する。【解決手段】中継局は、端末機各々からの送信信号の信号強度を測定する手段と、測定した信号強度と端末機各々からの送信出力情報により端末機各々までの距離を推測する手段と、端末機各々までの推測した距離の和を求める手段とを備え、推測した距離の和が予め定められた距離以上でなければ、端末機各々に直接交信への移行を指示する。【選択図】図５
2011097185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末機と、中継局からなる無線通信システムにおいて、
前記端末機は、
前記端末機同士で直接交信を行う手段と、
前記中継局を介して交信を行う手段と、
前記端末機の送信出力を表す送信出力情報を呼び出し送信信号および応答送信信号に含めて送信する手段と、
を備え、
前記中継局は、
前記端末機からの呼び出し送信信号および応答送信信号の信号強度を測定する信号強度測定手段と、
測定した信号強度と、前記端末機各々からの送信出力情報により前記端末機各々までの距離を推測する距離推測手段と、
前記中継局を介して呼び出し、応答した端末機各々までの推測した距離の和を求める端末間距離推測手段と、
を備え、
前記端末間距離推測手段により推測した距離が予め定められた距離以上であれば、端末機間の交信の中継動作を開始し、
端末間距離推測手段により推測した距離が予め定められた距離以上でなければ、前記中継局は前記端末機それぞれに直接交信への移行を指示する直接交信移行信号の送信を行い、前記端末機は直接交信を開始することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
複数の端末機と中継局からなる無線通信システムにおいて、
前記端末機は、
前記端末機同士で直接交信を行う手段と、
前記中継局を介して交信を行う手段と、
前記端末機の送信出力を表す送信出力情報を送信信号に含めて送信する手段と、
を備え、
前記中継局は、
前記端末機からの信号の信号強度を測定する信号強度測定手段と、
測定した信号強度と、前記端末機各々からの送信出力情報により前記端末機各々までの距離を推測する距離推測手段と、
前記中継局を介して交信している各々の端末機の推測した距離の和を求める端末間距離推測手段と、
を備え、
端末間距離推測手段により推測した距離が予め定められた距離以上であれば、端末機間の交信の中継動作を継続し、
端末間距離推測手段により推測した距離が予め定められた距離以上でなければ、端末機間に直接交信への移行を指示し、前記端末機は直接交信に移行することを特徴とする無線通信システム
【請求項３】
直接交信移行の指示情報を、中継局を介した交信中の中継局から端末機への送信信号に含めて送信することを特徴とする請求項２の無線通信システム。
【請求項４】
端末間距離推測手段による距離の推測を２回以上行い、その平均値で直接交信への移行を判断することを特徴とする請求項２または３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
直接交信の送信周波数と受信周波数とを同じ周波数とすることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の無線通信システム。
【請求項６】
第１の端末機から中継局へ、前記第１の端末機の送信出力情報を含む第２の端末機への呼び出し送信信号を送信するステップと、
前記中継局が第１の端末機からの前記呼び出し送信信号を受信し、前記第２の端末機へ前記呼び出し送信信号を中継して送信するステップと、
前記中継局が前記呼び出し送信信号の信号強度を測定するステップと、
前記中継局が前記呼び出し送信信号に含まれる送信出力情報を解析するステップと、
前記第２の端末機が、前記中継局からの呼び出し送信信号を受信し、前記第２の端末機の送信出力情報を含む前記第１の端末機へ応答送信信号を前記中継局に送信するステップと、
前記中継局が前記応答送信信号の信号強度を測定するステップと、
前記中継局が前記応答送信信号に含まれる送信出力情報を解析するステップと、
前記中継局が、前記呼び出し送信信号の信号強度と、前記呼び出し送信信号に含まれる送信出力情報を解析した結果より前記第１の端末機までの第１の距離を推測するステップと、
前記中継局が、前記応答送信信号の信号強度と、前記応答送信信号に含まれる送信出力情報を解析した結果より前記第２の端末機までの第２の距離を推測するステップと、
前記第１および第２の距離の和を求めるステップと、
和の結果が予め定められた距離以上であれば前記中継局を介して中継交信を開始するステップと、
和の結果が予め定められた距離以上でなければ前記第１および第２の端末機へ直接交信の指示を送信するステップと、
前記第１および第２の端末機が、前記中継局からの直接交信の指示を受信するステップと、
前記第１および第２の端末機が、直接交信の状態に移行するステップと、を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項７】
中継局が第１および第２の端末機からの送信信号を受信し、その信号強度を測定するステップと、
前記送信信号に含まれる送信出力情報を解析するステップと、
前記信号強度と前記送信出力情報から前記第１および第２の端末機までの第１の距離および第２の距離を推測するステップと、
前記第１および第２の距離の和を求めるステップと、
和の結果が予め定められた距離以上であれば中継を継続するステップと、
和の結果が予め定められた距離以上でなければ前記第１および第２の端末機へ中継局からの送信信号に含めて直接交信の指示を送信するステップと、
前記第１および第２の端末機が、前記中継局からの直接交信の指示を受信するステップと、
前記第１および第２の端末機が、直接交信の状態に移行ステップと、を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項８】
直接交信の送信周波数と受信周波数とを同じ周波数とすることを特徴とする請求項６または７に記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、端末機間の無線通信では、距離により電界強度が低下し、電界強度が受信側端末機の復調可能なレベルを下回ると通信ができなくなるため、端末機間の無線通信には通信可能な距離の限度があった。
そこで通信可能な距離を拡大するため、高台や建物の屋上等の通信に関して立地条件のよいところで送信側端末機からの電波を受信し、受信した電波を受信側端末機に対して送信する中継局が広く用いられている。
また移動する端末機間の無線通信では、建物等の立地条件により通信環境が変化し、通信可能な距離であっても安定した通信が困難となる場合もあり、より確実に通信を行うためにも中継局は用いられている。
携帯電話等は基地局を介して通信を行う方法となっており、確実な通信方法としては中継局を介して通信を行うのが一般的となっている。
【０００３】
また中継局を介した無線通信では、送信と受信の周波数で異なる周波数を用いる場合もある。
【０００４】
中継局と端末機とで構成される無線通信システムにおいて、複数の端末機間の距離が近くて端末同士が直接交信可能な位置関係にあっても、必ず中継局を介して交信を行わなくてはならならない。端末機間の距離に関係なく中継局を使用するため、周波数が有効に使用されないという問題がある。
そのため端末間で直接通信させる方法に下記の特許文献１に記載されているものがある。特許文献１には、基地局に移動局が回線接続後、基地局の制御装置は、送信装置を用いて移動局に直接通話が可能かどうかの試験指示を送信する。基地局から指示により指定のチャネルに移動局のチャネルを変更させ、移動局は直接通話可能がどうか試験送信を行い、可であれば移動局に直接通信用のチャネル及び通信可能時間値を設定し、移動局への中継動作を終了し、移動局は指定されたチャネル上での直接通信を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−９０４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１に記載の発明では、端末機双方が中継局に近く直接通話が可能な距離であった場合でも、直接通話に至る過程として端末機同士に試験送信を行わせる手順が必要であった。
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、端末機双方が中継局に近く直接通話が可能な距離であった場合、端末機双方の試験送信を行わずに直接交信を開始させることができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、本発明の請求項１は複数の端末機と中継局からなる無線通信システムにおいて、
端末機は、
前記端末機同士で直接交信を行う手段と、
前記中継局を介して交信を行う手段と、
前記端末機の送信出力を表す送信出力情報を呼び出し送信信号および応答送信信号に含めて送信する手段と、を備え、
前記中継局は、
前記端末機からの呼び出し送信信号および応答送信信号の信号強度を測定する信号強度測定手段と、
測定した信号強度と、前記端末機各々からの送信出力情報により前記端末機各々までの距離を推測する距離推測手段と、
前記中継局を介して呼び出し、応答した端末機各々までの推測した距離の和を求める端末間距離推測手段と、を備え、
前記端末間距離推測手段により推測した距離が予め定められた距離以上であれば、端末機間の交信の中継動作を開始し、
端末間距離推測手段により推測した距離が予め定められた距離以上でなければ、前記中継局は前記端末機それぞれに直接交信への移行を指示する直接交信移行信号の送信を行い、前記端末機は直接交信を開始することを特徴とする無線通信システムを提供するものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、複数の端末機と中継局からなる無線通信システムにおいて、
前記端末機は、
前記端末機同士で直接交信を行う手段と、
前記中継局を介して交信を行う手段と、
前記端末機の送信出力を表す送信出力情報を送信信号に含めて送信する手段と、
を備え、
前記中継局は、
前記端末機からの信号の信号強度を測定する信号強度測定手段と、
測定した信号強度と、前記端末機各々からの送信出力情報により前記端末機各々までの距離を推測する距離推測手段と、
前記中継局を介して交信している各々の端末機の推測した距離の和を求める端末間距離推測手段と、を備え、
端末間距離推測手段により推測した距離が予め定められた距離以上であれば、端末機間の交信の中継動作を継続し、
端末間距離推測手段により推測した距離が予め定められた距離以上でなければ、端末機間に直接交信への移行を指示し、前記端末機は直接交信に移行することを特徴とする無線通信システムを提供するものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、直接交信移行の指示情報を、中継局を介した交信中の中継局から端末機への送信信号に含めて送信してもよい。また端末間距離推測手段による距離の推測を２回以上行い、その平均値で直接交信への移行を判断してもよい。
【００１０】
請求項１〜４に記載の発明は、直接交信の送信周波数と受信周波数とは同じ周波数としてもよい。
【００１１】
また請求項６に記載の本発明の無線通信方法は、
第１の端末機から中継局へ、前記第１の端末機の送信出力情報を含む第２の端末機への呼び出し送信信号を送信するステップと、
前記中継局が第１の端末機からの前記呼び出し送信信号を受信し、前記第２の端末機へ前記呼び出し送信信号を中継して送信するステップと、
前記中継局が前記呼び出し送信信号の信号強度を測定するステップと、
前記中継局が前記呼び出し送信信号に含まれる送信出力情報を解析するステップと、
前記第２の端末機は、前記中継局からの呼び出し送信信号を受信し、前記第２の端末機の送信出力情報を含む前記第１の端末機へ応答送信信号を前記中継局に送信するステップと、
前記中継局が前記応答送信信号の信号強度を測定するステップと、
前記中継局が前記応答送信信号に含まれる送信出力情報を解析するステップと、
前記中継局は、前記呼び出し送信信号の信号強度と、前記呼び出し送信信号に含まれる送信出力情報を解析した結果より前記第１の端末機までの第１の距離を推測するステップと、
前記中継局は、前記応答送信信号の信号強度と、前記応答送信信号に含まれる送信出力情報を解析した結果より前記第２の端末機までの第２の距離を推測するステップと、
前記第１および第２の距離の和を求めるステップと、
和の結果が予め定められた距離以上であれば前記中継局を介して中継交信を開始するステップと、
和の結果が予め定められた距離以上でなければ前記第１および第２の端末機へ直接交信の指示を送信するステップと、
前記第１および第２の端末機が、前記中継局からの直接交信の指示を受信するステップと、
前記第１および第２の端末機が、直接交信の状態に移行することを特徴とする通信方法を提供するものである。
【００１２】
請求項７に記載の本発明の無線通信方法は、
中継局が第１および第２の端末機からの送信信号を受信し、その信号強度を測定するステップと、
前記送信信号に含まれる送信出力情報を解析するステップと、
前記信号強度と前記送信出力情報から前記第１および第２の端末機までの第１の距離および第２の距離を推測するステップと、
前記第１および第２の距離の和を求めるステップと、
和の結果が予め定められた距離以上であれば中継を継続するステップと、
和の結果が予め定められた距離以上でなければ前記第１および第２の端末機へ中継局からの送信信号に含めて直接交信の指示を送信するステップと、
前記第１および第２の端末機が、前記中継局からの直接交信の指示を受信するステップと、
前記第１および第２の端末機が、直接交信の状態に遷移することを特徴とする通信方法を提供するものである。
【００１３】
また請求項６および請求項７に記載の本発明の無線通信方法は、
直接交信の送信周波数と受信周波数とは同じ周波数としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、端末機同士が比較的中継局に近く、端末間で直接交信可能な場合に、中継局を介さず交信を行わせることで、中継局の周波数を有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る端末機の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る中継局の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】一実施形態の端末機における制御部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】一実施形態の中継局における制御部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】一実施形態の実施例１において、端末機Ａから端末機Ｂへの呼び出しと応答と中継局が行う端末間距離推測の判断を説明するためのフローチャートである。
【図６】一実施形態の実施例１において、直接交信モードへの移行から終了そして中継モードへ移行までを説明するためのフローチャートである。
【図７】一実施形態の実施例１において、中継モードでの交信の開始を説明するためのフローチャートである。
【図８】一実施形態の実施例２において、中継モードで交信中の中継局による端末間距離推測の判断を説明するためのフローチャートである。
【図９】一実施形態の実施例２において、中継モードから直接交信モードへの移行を説明するためのフローチャートである。
【図１０】中継局から一定の距離にある端末機同士を直接交信可とする方法を説明するための図である。
【図１１】一実施形態における、直接交信範囲を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１７】
図１に端末機の代表的な構造を示す。
マイク１ａ４は、音声を集音し音声信号に変換し、音声信号を変調部１ａ１に出力する。
変調部１ａ１は、音声信号を送信信号へと変調し、送信信号を送信部１ａ２に出力する。
また変調部１ａ１は制御部１ｃからの各種データ信号の変調も行い、送信信号を送信部１ａ２に出力する。
音声信号の変調方式としてはＦＭ、ＡＭ、ＳＳＢ等のアナログ方式、ＱＰＳＫ、４値ＦＳＫ、π／４ＤＱＰＳＫ等のデジタル方式があり、任意である。データ信号の変調はＦＳＫ、ＢＰＳＫ、４値ＦＳＫ、等のデジタル方式、音声信号にトーン信号を重畳したアナログ方式でもよく任意である。
【００１８】
送信部１ａ２は、送信信号を増幅して定められた電力まで増幅し、不要輻射を除去するフィルタリングを行いアンテナ切替器１ｅに出力する。送信部１ａ２より送信される送信周波数は、図示していない発振器により決定される。
送信出力制御部１ａ３は、制御部１ｃより出力される送信出力制御信号により、送信部１ａ２の送信出力制御を行う。
【００１９】
アンテナ切替器１ｅは、送信時には送信部１ａ２からの送信出力をアンテナ１ｆへ出力し、受信時にはアンテナ１ｆにて受信した信号を受信部１ｂ２へ出力する。アンテナ切替部１ｅにおける切替は制御部１ｃより制御される。
アンテナ１ｆは、送信、受信共通のアンテナであり、送信時は送信信号を電波として出力し、受信時は受信した電波を受信信号に変換する。
【００２０】
受信部１ｂ２は、アンテナ１ｆにて受信した受信信号に対して、増幅、周波数変換、妨害波等を除去するフィルタリング等を行う。受信部１ｂ２で受信を行う受信周波数は図示していない発振器により決定される。
復調部１ｂ１は、受信部１ｂ１からの受信信号を音声信号またはデータ信号へ復調する。音声信号はスピーカ１ｂ３へ出力される。復調されたデータ信号は、制御部１ｃにて解析され必要に応じた処理を行う。
復調方式は任意であるが、一般的には送信に使われる変調方式の信号を復調可能な方式を用いる。
スピーカ１ｂ３は、復調された音声信号を再生する。
【００２１】
表示操作部１ｄは、端末機の使用者が操作する操作部と、端末の状態を表す表示部とからなる。使用者は表示操作部１ｄより操作を行い、制御部１ｃを介して送受信の操作等を行う。
【００２２】
図２に中継局の代表的な例を示す。
受信アンテナ２ｄは、端末機からの電波を受信し、受信信号を受信部２ａ１に出力する。
受信部２ａ１は、受信信号に対して増幅、周波数変換、フィルタリング等を行い、不要な信号を取り除いた受信信号を復調部２ａ２に出力する。
また受信部２ａ１は、受信信号強度を表すＲＳＳＩ信号を制御部２ｃに出力する。
復調部２ａ２は、音声信号の復調、受信信号に含まれるデータ信号の復調を行う。
復調されたデータ信号は、制御部２ｃに出力され、制御部２ｃにて解析され必要に応じた処理を行う。
【００２３】
変調部２ｂ１は、復調部２ａ２で復調された音声信号と、制御部２ｃからの送信データ信号を含めて変調を行い送信信号に変換する。
中継局も端末機と同様に、音声、データの変調方式および復調方式は任意であるが、中継局と端末機の変調方式は同じ方式が使われる。
送信部２ｂ２は、変調部２ｂ１からの送信信号を必要な出力まで増幅し、不要輻射を除去するフィルタリングの処理を行う。また送信部２ｂ２は、制御部２ｃからの指示で、端末機と同様な処理を行い、送信出力制御を行う。
送信アンテナ２ｅは、中継局から端末機への信号を電波として送信する。
【００２４】
一般的に、同時に送受信動作を行う中継局では、受信部２ａ１で受信する周波数と送信部２ｂ２で送信する周波数は、互いの干渉をさけるため同一の周波数を用いることはない。
【００２５】
図３に端末機の制御部１ｃの詳細を示す。
図３に示すように制御部１ｃは、送信および受信周波数や送信出力設定を記憶した設定情報記憶部３ａと、各種制御、解析、端末機全体の動作を統制する制御処理部３ｂと、送信系回路１ａ、受信系回路１ｂ等の制御を仲介するインターフェース部３ｃとを備える。
【００２６】
設定情報記憶部３ａは、送信および受信の周波数設定情報、送信出力設定情報等を記憶装置に記憶している。記憶装置の記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク等、任意である。
制御処理部３ｂは、演算処理部３ｂ３からの指示により、設定情報記憶部３ａからの情報の読み出し、設定情報記憶部３ａへの情報の書き込み、ハードウェアの制御、データの解析、表示操作部１ｄからの入力情報解析、表示操作部１ｄへの表示指示等を行う。
インターフェース部３ｃは、制御処理部３ｂからの指示によりハードウェアを制御可能な信号に変換する。またインターフェース部３ｃは復調部からのデータ信号を制御処理部３ｃが認識できる形式に変換する。
【００２７】
制御情報記憶部３ａに記憶された、送信出力設定情報３ａ１、周波数設定情報３ａ２は、表示操作部１ｄからの操作による情報の変更、データ解析部３ｂ４からの受信信号のデータ解析結果に基づいて演算処理部３ｂ３が情報を変更行うことも可能である。
また、送信出力設定情報３ａ１、周波数設定情報３ａ２の両方もしくはどちらか一方を特殊なコマンドやハードウェアの設定により変更できないようにしてもよい。
【００２８】
送信出力設定情報３ａ１は、ハードウェアの調整により決定される送信出力設定データと、送信出力を表す送信出力データとを記憶している。
周波数設定情報３ａ２は、送信および受信に必要な発振器の発振周波数を設定するデータを記憶している。
また送信出力設定情報３ａ１と周波数設定情報３ａ２とを関連付けたチャネルとして記憶してもよい。
【００２９】
演算処理部３ｂ３は、設定情報記憶部３ａの送信出力設定情報３ａ１から必要な値を読み出し、送信出力選択制御３ｂ１にその値を設定する。
送信出力選択制御３ｂ１は、送信出力を表す情報のデータと送信出力を決定するデータとをインターフェース部３ｃに出力する。
また、演算処理部３ｂ３は、設定情報記憶部３ａの周波数設定情報３ａ２から値を読み出し、周波数選択制御部３ｂ２にその値を設定する。周波数選択制御部３ｂ２はその値から送信、受信に応じて必要な周波数情報を選択し、周波数設定情報をインターフェース部３ｃに出力する。
【００３０】
復調部１ｂ１で復調したデータ信号は、データ復調部３ｃ５によりデータ解析部３ｂ４で解析可能なデータ信号に変換され、データ解析部３ｂ４でデータが解析される。
演算処理部３ｂ３は、データ解析部３ｂ４で解析された結果を取り込み、周波数変更や送信出力変更等の適時必要な処理を行う。
【００３１】
変調情報変換部３ｃ１は、送信出力選択制御３ｂ１から送られた送信出力を表す情報のデータを、変調器で変調可能な信号に変換する。
送信出力設定変換部３ｃ２は、送信出力選択制御３ｂ１から送られた送信出力を決定するデータを、送信出力制御部１ａ３で制御可能な信号に変換する。
【００３２】
周波数データ変換部３ｃ３は、周波数選択制御３ｂ２より受けた送信または受信に必要な周波数設定情報を、周波数発振部３ｉを制御可能な信号に変換する。
【００３３】
送受回路切替部３ｃ４は、送信時または受信時に動作の必要な回路をオン、オフさせる制御信号を出力する。
【００３４】
インターフェース部３ｃ内のデータ復調回路３ｃ５は、復調部１ｂ１より受けた受信データ信号を、制御処理部３ｃで解析可能なデータ信号に変換する。
【００３５】
図４に中継局の制御部２ｃの詳細を示す。
制御部２ｃは、インターフェース部４ａと制御処理部４ｂとを備える。
インターフェース部４ａは、受信部２ａ１から受信信号強度を表すＲＳＳＩ信号を制御処理部で解析可能なデータに変換する受信信号強度変換部４ａ１と、
復調部２ａ２にて復調された受信データ信号を制御処理部４ｃで解析可能な形式に変換する復調データ変換部４ａ２と、演算処理部４ｂ１にて決定した端末機への指示データを変調部２ｂ１にて変調可能な形式に変換するデータ変調変換部４ａ３とを備える。
【００３６】
制御処理部４ｂは、復調データの解析と中継局全体の制御を統括する。
データ解析部４ｂ２は、復調されたデータ信号を解析し、演算処理部にその解析結果を出力する。
データ解析にクロック再生や同期処理など高速なデジタル信号処理を必要とする場合は、データ解析部４ｂ２にＤＳＰ等を用いてもよい。
また復調されたデータがトーン信号等の場合は、データ解析部４ｂ２を特定の周波数を検出してその結果を出力するフィルタ等で構成してもよい。
演算処理部４ｂ１は、受信信号強度変換部４ａ１より端末機からの信号の信号強度情報、データ解析部からの端末機の情報等を取得し、適時必要な処理を行う。
また演算処理部４ｂ１は、中継局全体の様々な制御も統括している。
【００３７】
本実施形態の無線通信システムの操作と信号の流れを説明する。
図１に示す端末機に、使用者の操作によって表示操作部１ｄより電源が投入の指示を行うと、制御部１ｃは受信系回路部１ｂに電力を供給し、中継局の送信周波数が受信できるように受信周波数を設定する。これにより他の端末機から中継局を介した呼び出し信号を受信する事が可能となる。
他の端末機から中継局を介した呼び出し信号を受信すると、構造の説明で記載したように、受信動作が行われ、スピーカ１ｂ３で音声信号を再生し、制御部１ｃでデータ信号の解析を行う。
また直接交信の場合の受信も動作は同じである。
予め設定情報記憶部３ａに設定された周波数設定情報により受信周波数は設定される。中継局からの信号を受信する周波数と直接交信を行う場合の受信周波数は異なっていてもよい。
【００３８】
図１に示す端末機に、使用者が自らの意思で送信を行う場合、使用者の操作によって表示操作部１ｄより端末機に送信の指示を出す。
表示操作部１ｄより送信の指示をうけた制御部１ｃは、受信系回路部１ｂへの電力供給をオフにし、送信系回路部１ａに電力を供給する。
制御部１ｃは中継局を介した交信を行う場合は中継局の受信周波数に設定し、直接交信を行う場合は、相手端末機の受信周波数に設定する。
使用者はマイク１ａ４に向かって話し、その音声は送信回路系１ａにより送信信号となってアンテナ１ｆより出力される。
【００３９】
図２に示す中継局は、受信した信号を中継送信し、受信した信号を解析した結果で条件に適した動作を行う。
【００４０】
図５は、本発明に係る無線通信システムの実施例１を示すフローチャートである。
フローチャート内の端末機Ａおよび端末機Ｂは図１および図２に記載した構成の端末機を例にして説明する。また中継局は図３および図４に記載した構成の中継局を例にして説明する。
図５に示すようにフローがスタートすると、端末機Ａおよび端末機Ｂは共に中継局を介して交信を行う中継交信モードの状態となり（ステップＳ１０１）、端末機Ａ，Ｂ共に中継局を介した呼び出しの待ち受け状態である（ステップＳ１０２）。
【００４１】
図５に示すように、先ず端末機Ａの使用者が端末機Ｂを呼び出す発呼操作を行い（ステップＳ１０３）、端末機Ｂ呼び出し信号を送信する（ステップＳ１０４）。
中継局は、端末機Ａからの端末機Ｂ呼び出し信号を受信し、端末機Ｂ呼び出し信号を中継し、端末機Ｂ呼び出し信号を送信する（ステップＳ１０６）。
また中継局は、端末機Ａからの端末機Ｂ呼び出し信号のＲＳＳＩ信号を受信部２ａより取得し、受信信号強度変換部４ａ１はＲＳＳＩ信号を解析可能な受信信号強度データに変換し、制御処理部４ｂは受信信号強度データより受信信号強度を測定する（ステップＳ１０８）。
また中継局は、復調部２ａ２で呼び出し信号に含まれる送信出力情報を復調し、復調データ変換部４ａ２は、復調した信号をデータ解析部４ｂ２で処理可能なデータに変換し、データ解析部４ａ２は復調したデータを解析し、演算処理部４ｂ１は解析した送信出力情報より端末機Ａの送信出力を認知する（ステップＳ１０９）。
【００４２】
端末機Ｂは、端末機Ｂ呼び出し信号を受信し（ステップＳ１１１）、端末機Ｂが応答可能であれば、応答信号を中継局に対して送信する（ステップＳ１１２）。
中継局は、端末機Ｂからの応答信号を受信し、応答信号を中継し、端末機Ａに応答信号を送信する（ステップＳ１１４）。
端末機Aは、応答信号を受信することにより、端末機Bが応答したことを確認する（ステップ１２１）。
また中継局は、端末機Ｂからの応答信号のＲＳＳＩ信号を受信部２ａ１より取得し、受信信号強度変換部４ａ１はＲＳＳＩ信号を解析可能な受信信号強度データに変換し、制御処理部４ｂは受信信号強度データより受信信号強度を測定する（ステップＳ１１６）。
また中継局は、復調部２ａ２で応答信号に含まれる送信出力情報を復調し、復調データ変換部４ａ２は、復調した信号をデータ解析部４ｂ２で処理可能なデータに変換し、データ解析部４ａ２は復調したデータを解析し、演算処理部４ｂ１は解析した送信出力情報より端末機Ｂの送信出力を認知する（ステップＳ１１７）。
【００４３】
中継局の演算処理部４ｂ１は、端末機Ａからの端末機Ｂ呼び出し信号の信号強度と端末機Ａの送信出力情報により端末機Ａまでの距離を推測する（ステップＳ１１０）。
また演算処理部４ｂ１は、端末機Ｂまでの距離を端末機Ｂからの応答信号の信号強度と応答信号に重畳された端末機Ｂの送信出力情報により推測する（ステップＳ１１８）。
信号強度、送信電力と距離の関係は後で述べる。
また中継局の演算処理部４ｂ１は、中継局から端末機Ａまでの距離と端末機Ｂまでの距離の和をもとめ、その和が予め定められた距離と比較する（ステップ１２０）。
【００４４】
図６は、中継局から端末機Ａまでの距離と端末機Ｂまでの距離の和が、図５のステップＳ１２０での結果で予め定められた距離以上ではない場合のフローである。
中継局の制御部２ｃは、距離の和が予め定められた距離以上でないため直接交信可能と判断し（ステップＳ２０１）、制御部２ｃは端末機Ａおよび端末機Ｂに直接交信の指示する送信データを送信系回路部２ｂにて変調、増幅した後、アンテナ２ｅより端末機Ａおよび端末機Ｂに直接交信指示信号を送信する（ステップＳ２０２）。
端末機Ａおよび端末機Ｂは、中継局からの直接交信指示信号を受信し、制御処理部３ｂは直接交信指示信号の解析を行い、直接交信用の周波数設定等、直接交信に必要な情報をセットし直接交信モードに移行する（ステップＳ２０５）。
【００４５】
直接交信に必要な情報は、中継局から直接交信移行指示信号と共に送ってもよい。
端末機Ａおよび端末機Ｂは直接交信モード移行時に、直接交信モード移行したことを使用者に対して知らせるため、表示操作部１ｄに移行を確認できる表示を行う機能や、スピーカ１ｂ３より警告音を発する機能を備えてもよい。
【００４６】
直接交信モードとなった端末機Ａおよび端末機Ｂは中継局を介さず直接交信を行う（ステップＳ２０６〜ステップＳ２１０）。
直接交信が終了すると、直接交信モードは解除され、中継局からの待ち受け動作に移行する（ステップ２１２〜ステップＳ２１５）。
【００４７】
図７は、中継局から端末機Ａまでの距離と端末機Ｂまでの距離の和が、図５のステップＳ１２０での結果、予め定められた距離以上である場合のフローである。
中継局の制御部２ｃは、距離の和が予め定められた距離以上のため直接交信は不可能と判断し（ステップＳ３０１）、端末機Ａおよび端末機Ｂは中継局を介した交信を開始する（ステップＳ３０２〜ステップＳ３０６）。
【００４８】
図８は本発明の実施例２のフローチャートである。
端末機Ａおよび端末機Ｂは、すでに中継局を介した交信中であり、その状態から直接交信に移行するフローを説明する。
フローチャート内の端末機Ａおよび端末機Ｂは図１および図２に記載した構成の端末機を例にして説明する。また中継局は図３および図４に記載した構成の中継局を例にして説明する。
【００４９】
端末機Ａは、端末機Ｂへの送信信号を中継局に送信する（ステップＳ４０１）。
中継局は、端末機Ａ送信信号を受信し、端末機Ｂに中継送信する（ステップＳ４０３）。
【００５０】
また中継局は、端末機Ａからの送信信号のＲＳＳＩ信号を受信部２ａ１より取得し、受信信号強度変換部４ａ１はＲＳＳＩ信号を解析可能な受信信号強度データに変換し、制御処理部４ｂは受信信号強度データより受信信号強度を測定する（ステップＳ４０５）。
また中継局は、復調部２ａ２で呼び出し信号に含まれる送信出力情報を復調し、復調データ変換部４ａ２は、復調した信号をデータ解析部４ｂ２で処理可能なデータに変換し、データ解析部４ａ２は復調したデータを解析し、演算処理部４ｂ１は解析した送信出力情報より端末機Ａの送信出力を認知する（ステップＳ４０６）。
また中継局の演算処理部４ｂ１は、端末機Ａからの送信信号の受信信号強度と端末機Ａの送信出力情報により端末機Ａまでの距離を推測する（ステップＳ４０７）。
【００５１】
端末機Ｂは、端末機Ａから端末機Ｂへの中継送信を受信する（ステップＳ４０８）。
【００５２】
端末機Ｂは、端末機Ａへの送信信号を中継局に送信する（ステップＳ４０９）。
中継局は、端末機Ｂ送信信号を受信し、端末機Ａに中継送信する（ステップＳ４１１）。
【００５３】
また中継局は、端末機Ｂからの送信信号のＲＳＳＩ信号を受信部２ａ１より取得し、受信信号強度変換部４ａ１はＲＳＳＩ信号を解析可能な受信信号強度データに変換し、制御処理部４ｂは受信信号強度データより受信信号強度を測定する（ステップＳ４１３）。
また中継局は、復調部２ａ２で呼び出し信号に含まれる送信出力情報を復調し、復調データ変換部４ａ２は、復調した信号をデータ解析部４ｂ２で処理可能なデータに変換し、データ解析部４ａ２は復調したデータを解析し、演算処理部４ｂ１は解析した送信出力情報より端末機Ｂの送信出力を認知する（ステップＳ４０６）。
また中継局の演算処理部４ｂ１は、端末機Ｂからの送信信号の受信信号強度と端末機Ｂの送信出力情報により端末機Ｂまでの距離を推測する（ステップＳ４１６）。
【００５４】
端末機Ａは、端末機Ｂから端末機Ａへの中継信号を受信する（ステップＳ４１５）。
【００５５】
中継局の演算処理部４ｂ１は、中継局から端末機Ａまでの距離と端末機Ｂまでの距離の和をもとめ（ステップＳ４１７）、その和が予め定められた距離と比較し、その結果より直接交信の可否を判断する（ステップＳ４１８）。
演算処理部４ｂ１は、距離の和が予め定められた距離以上であれば、直接交信は不可能と判断し、中継モードを継続する（ステップＳ４２０）。
また演算処理部４ｂ１は、距離の和が予め定められた距離以上でなければ、直接交信可能の判断し、中継局は端末機Ａおよび端末機Ｂに対し直接交信を指示する（ステップＳ４１９）。
【００５６】
図９は、図８のステップＳ４１９で中継局が直接交信指示を決定し、端末機Ａおよび端末機Ｂ直接交信に移行する場合のフローである。
端末機Ａおよび端末機Ｂは、直接交信指示は現時点では受けていないため、中継局を介して交信を行っている。
【００５７】
端末機Ａは、中継局に端末機Ｂへの信号を送信する（ステップＳ５０１）。
中継局の受信回路部２ａは、端末機Ａの送信信号を受信し復調した信号を送信系回路部２ｂに出力し、送信系回路部２ｂの変調部２ｂ１は、端末機Ｂへの中継信号に制御部２ｃから端末機Ｂに直接交信指示の送信データを含めて変調し、送信部２ｂ２は、変調した信号を増幅し、アンテナ２ｅは端末機Ｂに中継送信する（ステップＳ５０３）。
端末機Ｂの受信回路部１ｂは中継局からの端末機Ｂへの中継信号を受信して復調し（ステップＳ５０５）、端末機Ｂの制御処理部３ｂは、受信した信号に含まれる直接交信指示のデータを解析する（ステップＳ５０６）。
端末機Ｂのスピーカ１ｂ３は、復調した音声信号を出力する。
【００５８】
端末機Ｂは、中継局へ端末機Ａへの信号を送信する（ステップＳ５０７）。
中継局の受信回路部２ａは、端末機Ｂの送信信号を受信し復調した信号を送信系回路部２ｂに出力し、送信系回路部２ｂの変調部２ｂ１は、端末機Ａへの中継信号に制御部２ｃから端末機Ａに直接交信指示の送信データを含めて変調し、送信部２ｂ２は、変調した信号を増幅し、アンテナ２ｅは端末機Ａに中継送信する（ステップＳ５０９）。
端末機Ａの受信回路部１ｂは中継局からの端末機Ａへの中継信号を受信して復調し（ステップＳ５１２）、端末機Ａの制御処理部３ｂは、受信した信号に含まれる直接交信指示のデータを解析する（ステップＳ５１３）。
端末機Ａのスピーカ１ｂ３は、復調した音声信号を出力する。
【００５９】
端末機Ｂは直接交信指示を受けた次回の送信後、端末機Ａは直接交信指示を受けた受信の終了後に中継モードを終了し（ステップＳ５１５）、直接交信モードの設定を行う（ステップＳ５１８）。その時、直接交信モードに移行したことを知らせる表示を操作表示器１ｄに表示を行い、スピーカ１ｂ３より確認音を発生させる（Ｓ５１９）。
【００６０】
中継局は、端末機Ａ，Ｂの中継を終了し（ステップＳ５１６）、端末機からの待ち受け状態となる（ステップＳ５１７）。
【００６１】
直接交信移行後の動作は実施例１と同じであり、端末機Ａおよび端末機Ｂの使用者は特殊な操作をすることなく、中継モードから直接交信モードに移行することができる。
また、実施例１と実施例２を組み合わせてもよい。
【００６２】
端末機が移動中、遮蔽物によって端末機から中継局への信号強度が一時的に下がった場合、直接交信に移行できないと判断される場合がある。その場合中継モードにて端末機Ａ，Ｂ間の交信を複数回行い、端末機Ａ、Ｂ間の距離の推測を複数回行い、その推測した距離の平均を求めて直接交信の可否判断をしてもよい。
【００６３】
自由空間損失と周波数より距離は以下の式で求められることは既知である。
r=√L ×λ/4π
Ｌ：自由空間伝搬損失[Ｗ] 
ｒ：送信アンテナと受信側アンテナとの距離[Ｗ]
λ：波長[ｍ]
【００６４】
自由空間損失Ｌは、送信出力電力と受信アンテナで受信された受信電力の差に送信側、受信側のアンテナ利得を減算した電力となる。
中継局は自らのアンテナ利得は既知であるが、端末側のアンテナ利得は不明であり、またポータブル機では使用状態によりアンテナの実効輻射効率が変化するため一定とは限らない場合もある。
ポータブルや車載等のアンテナを区別する識別子を送信データとして加えることで、アンテナ利得を加味した距離推測をすることも可能である。しかしながら中継局等の大型で利得の高いアンテナとは異なり、端末機のアンテナは小型で利得が少なく、車載機やポータブル機でも数ｄＢ程度の差であることから、アンテナを区別する識別子を送信しなくて大きな差が生じることはない。
【００６５】
端末機を直接交信に移行させる手段として、端末機の位置を特定して行う方法もある。
端末機がＧＰＳ等を搭載して位置情報を送信し、相手局が位置情報取得する手段としてＡＰＲＳ等が有名であるが、この場合は端末同士の位置関係が明白であるものの、端末機にＧＰＳ等の位置取得の装置が必要であり端末機のコストアップ、重量、消費電力の増加につながってしまう。
【００６６】
また簡易的な方法として、端末機１０ｃと端末機１０ｄのように中継局１０ｇから端末機がどの方向にあっても一定以内の距離であれば直接交信可能エリアとする方法も考えられるが、この場合端末機１０ｅと端末機１０ｆの交信ように、端末機同士の距離が近い場合でも、どちらか一方の端末機（この場合端末機１０ｆ）が直接交信可能エリアを出てしまうと、直接交信は不可能となる。
【００６７】
本実施形態の特徴は、中継局から端末機までの距離を推測し、中継局と交信を行うそれぞれの端末機の方向は問わず、距離の和で直接交信可能か不可能かの判断を行うことにある。
そのため、図１０の端末機１０ａと端末機１０ｂように中継局１０ｇを挟んで対称の位置にある場合を直接交信可能な距離の最長の条件として直接交信可能な距離を判断する必要がある。
【００６８】
本実施形態によれば、端末機と中継局の距離の和であるため、図１１で端末機１０ａと１０ｂが直接交信可能な距離である場合、中継局に近接した端末機１１ａと端末機１１ｂまたは１１ｃが端末機１０ａと端末機１０ｂ間と同じ距離であれば直接交信可能と判断できる。
どちらか一方の端末機が中継局にＸ[ｍ]近づくと、交信相手の端末機はＸ[ｍ]中継局から離れても直接交信が可能と判断できるため、一方の端末機が中継局に近接した場合、図１０の方式より理論上約２倍のエリアにある端末機でも直接通信が可能となる。
【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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