(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置が、通信を行う移動局装置が在圏する基地局装置に対となる２つのチャネルを設定することにより、移動局装置間で双方向通信を可能とするとともに、送信元の移動局装置と受信先の移動局装置とが異なる基地局装置に在圏している移動局装置間で１対Ｎ（Ｎは自然数）の片方向通信のグループ通信を可能とする移動通信システムにおいて、
前記制御装置はグループ通信時に発生する空き通話チャネルを示す空きチャネル情報を記憶する記憶手段を備え、
前記基地局装置は、前記空きチャネル情報を下り制御チャネルあるいは下り通話チャネルを用いて前記移動局装置に報知する送信手段を備え、
前記移動局装置は、前記空きチャネル情報を受信する受信手段と、該空きチャネル情報が空きチャネルがあることを示す場合に、片方向通信要求を前記基地局装置に送信する送信手段と、
前記制御装置は、前記基地局装置を介して前記移動局装置からの片方向通信要求を受け付けると、前記移動局装置に対して空きチャネルを割り当てるとともに、記憶手段で記憶している空きチャネル情報の更新を行う制御手段と、
を含むことを特徴とする移動通信システム。
【請求項２】
前記送信手段が、通信中の移動局装置に対しては下り方向の通話チャネルの既定の情報領域により前記空きチャネル情報を報知し、待ち受け中の移動局装置に対しては下り方向の制御チャネルの既定の情報領域により前記空きチャネル情報を報知するように構成されることを特徴とする、
請求項１記載の移動通信システム。
【請求項３】
制御装置が移動局装置の位置情報が管理された管理部を参照して、通信を行う移動局装置が在圏する基地局装置に対となる２つのチャネルを設定することにより、移動局装置間で双方向通信を可能とするとともに、送信元の移動局装置と受信先の移動局装置とが異なる基地局装置に在圏している移動局装置間で１対Ｎ（Ｎは自然数）の片方向通信のグループ通信を可能とする移動通信システムにおいて、
前記制御装置は、グループ通信の送信元の移動局装置と受信先の移動局装置とが異なる基地局装置に在圏することを前記位置情報を参照して検出する検出手段と、この検出を行った場合に、該受信先の移動局装置が在圏する基地局装置に、配下の移動局に対して空きチャネル有りを示す空きチャネル情報を下り制御チャネルあるいは下り通話チャネルを用いて送信させるとともに、基地局装置を介して片方向通信要求を受信した場合に、該片方向通信要求を送信した移動局装置に対して、基地局装置が前記グループ通信用として使用している下りチャネルに対応する上りチャネルの割り当てを行う制御手段とを備え、
前記移動局装置は、前記空きチャネル情報を受信した場合に、片方向通信要求を基地局装置に対して送信し、上りチャネルを用いた片方向通信を行う送信手段を備えることを特徴とする移動通信システム。
【請求項４】
前記移動局装置の送信手段は、前記上りチャネルを用いた片方向通信を行う際に、前記下りチャネルを受信することにより同期を確立することにより該上りチャネルの送信同期をはかることを特徴とする、請求項３記載の移動通信システム。
【請求項５】
前記制御手段が、通信中の移動局装置に対しては下り方向の通話チャネルの既定の情報領域により前記空きチャネル情報を報知し、待ち受け中の移動局装置に対しては下り方向の制御チャネルの既定の情報領域により前記空きチャネル情報を報知するように構成されることを特徴とする、
請求項３または４記載の移動通信システム。
【請求項６】
前記移動局装置は、通話中又は待ち受け中に前記空きチャネル情報を保持しておくチャネル情報記録手段を有するとともに、前記送信手段は、前記チャネル情報記録手段に保持されたチャネル情報に基づいて空きチャネルの有無を判定し、空きチャネル有りと判定した場合に前記片方向通信要求を送信することを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれか記載の移動通信システム。
【請求項７】
通信を行う移動局装置が在圏する基地局装置に対となる２つのチャネルを設定し、移動局装置間で双方向通信を実現する第１手段と、
通信を行う移動局装置が在圏する基地局装置に対となる２つのチャネルを設定し、送信元の移動局装置と受信先の移動局装置とが異なる基地局装置に在圏している移動局装置間で１対Ｎ（Ｎは自然数）の片方向通信のグループ通信を実現する第２手段と、
該第２手段により実現されるグループ通信により生じる空きチャネルを示す空きチャネル情報を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶されている空きチャネル情報を前記基地局装置の下り制御チャネルあるいは下り通話チャネルを用いて所望の移動局装置に報知する送信手段と、
前記所望の移動局装置から送信される片方向通信要求に応じ、当該移動局装置に対して空きチャネルを割り当てるとともに、前記記憶手段に記憶されている空きチャネル情報を更新する更新手段と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項８】
在圏している基地局装置と異なる基地局装置に在圏している移動局装置との間で１対Ｎ（Ｎは自然数）の片方向通信のグループ通信を行うために、在圏している基地局装置との間で呼を確立する呼確立手段と、
通話中または待ち受け中に、在圏している該基地局装置からグループ通信時に発生する空きチャネル情報を下り制御チャネルあるいは下り通話チャネルを用いて取得して所定のメモリ領域に保持するとともに該空きチャネル情報に従って空きチャネルの有無を自律的に判定する判定手段と、
空きチャネル有りと判定した場合に片方向通信要求を送出する送出手段と
を備えることを特徴とする移動局装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信と受信とを別々のチャネルを用いて行う片方向通信（単信通信）の際に生じる空きチャネルを活用してディジタル通信を効率的に行うことができる移動通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば消防業務、警察業務等のような公共業務において、ＭＣＡ（Multi-Channel Access）方式を用いた移動通信システムが採用されている。この移動通信システムは、図２０に示されるように消防車等に無線通信装置を搭載することにより構成される移動局装置１０、及び、この移動局装置と無線による通信が可能な基地局装置（中継装置）２０、さらにその基地局装置２０のチャネル制御を行う制御局装置３０とを含み、コアネットワークと接続されている。
【０００３】
このようなシステムにおいては、ＦＤＭＡ(Frequency Division Multiple Access)、ＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)方式等を利用した通信が行われる（ＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)方式等の他の方法を利用することも可能）。
【０００４】
ここで移動局装置間の通信について説明する。移動局装置１０間の通信は通常双方向通信である。このため、制御局装置３０は、通信を行う移動局装置１０に対してそれぞれ上り、下り用の通話チャネルを設定し、双方向通信を実現する。また、１対１の通信だけではなく、１対Ｎ（送信移動局装置が１つであるのに対して受信移動局装置が複数）の片方向通信もサービスされている。
【０００５】
この１対Ｎの通信形態（以下、「グループ通信」）について図２０を用いて簡単に説明する。なお、同図は移動通信システムにおけるグループ通信の状態を示し、周波数によってチャネル分割を行うＦＤＭＡ方式が採用されているものとする。
【０００６】
基地局装置２０−１の無線ゾーン内に移動局装置１０−１，１０−２が存在し、基地局装置２０−２の無線ゾーン内には、移動局装置１０−３，１０−４が存在している。なお、移動局装置１０−１〜１０−４はすべて同一のグループ１に属するものとする。
【０００７】
ここで、移動局装置１０−１からグループ１のグループ通信要求が送信されたと仮定する。
この場合、制御局装置３０は、基地局装置２０−１を介してグループ通信要求を受信し、グループ１に属する移動局装置の在圏無線ゾーンの検索を、コアネットワークに接続されたＨＬＲ（Home Location Register）にアクセスすることにより行う。この場合、グループ１に属する移動局装置１０−２〜１０−４は基地局装置２０−１，２０−２の配下に存在するため、制御局装置３０は、図２１に示されるように基地局装置２０−１については、上り下り２チャネル分（ｆ１：上り、ｆ２：下り）のチャネル設定を行い（通常の通信と同様に上り、下り対で設定）、基地局装置２０−２については、上り下り２チャネル分（ｆ３：上り、ｆ４：下り）のチャネル設定（通常の通信と同様に上り、下り対で設定）が行われる。
【０００８】
これにより、移動局装置１０−１から周波数ｆ１でグループ通信用の信号が送信され、周波数ｆ２により移動局装置１０−２に対して、周波数ｆ４により移動局装置１０−３，１０−４に対してグループ通信用の信号送信が行われ、１対Ｎのグループ通信が実現される。
【０００９】
なお、ＴＤＭＡ方式を用いた場合には、タイムスロットによりチャネルの分離がなされ、ＣＤＭＡ方式を用いた場合には、拡散コードによりチャネルの分離がなされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のように実現されるグループ通信では、片方向通信であるグループ通信と通常の双方向通信とを区別してチャネル設定を行っておらず、グループ通信に実質的に使用されないチャネル（本明細書中グループ通信時に発生する空きチャネルまたは空き通話チャネルを呼び出すこととする）についてまで設定が行われ、結果、周波数利用効率を低下させているという問題がある。
【００１１】
すなわち、従来のグループ通信においては、通信時には必ず上り下りの１対のチャネルの割り当てが行われる。図２１を参照すると、基地局装置１０−２には、周波数ｆ３が設定されているが、グループ通信用の信号の送信チャネルとして実際に使用されているのは、周波数ｆ４によるものだけである。従って、グループ通信時には、グループ通信の送信元の移動局装置が属する基地局装置を除いた基地局装置であって、そのグループ通信の対象グループに属する移動局装置が配下に存在する基地局装置においては、必ずこのような空き（通話）チャネル（前述した場合は周波数ｆ３）が発生する。
【００１２】
また、図２０に示される場合では、グループ通信の送信元の基地局装置２０−１の配下に、そのグループ通信の対象グループに属する移動局装置１０−２が存在するため、周波数ｆ２を用いたチャネルは移動局装置１０−２に対するグループ通信用送信チャネルとして使用されるが、グループ通信の対象グループに属する移動局装置がグループ通信の送信元の基地局装置の配下に存在しない場合もあり得る。この場合、下り方向の無線チャネルが使用されないにもかかわらず、自動的に周波数が設定されてしまい、グループ通信中にわたって空き（通話）チャネルが発生し続けることとなり周波数の利用効率の低下を招く。
【００１３】
本発明は、周波数資源を有効に活用して片方向通信を効率的に行うことができる、移動通信システム及びその構成機器を提供することを主たる課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の移動通信システムは、制御装置が、通信を行う移動局装置が在圏する基地局装置に対となる２つのチャネルを設定することにより、移動局装置間で双方向通信を可能とするとともに、送信元の移動局装置と受信先の移動局装置とが異なる基地局装置に在圏している移動局装置間で１対Ｎ（Ｎは自然数）の片方向通信のグループ通信を可能とする移動通信システムにおいて、前記制御装置はグループ通信時に発生する空き通話チャネルを示す空きチャネル情報を記憶する記憶手段を備え、前記基地局装置は、前記空きチャネル情報を下り制御チャネルあるいは下り通話チャネルを用いて前記移動局装置に報知する送信手段を備え、前記移動局装置は、前記空きチャネル情報を受信する受信手段と、該空きチャネル情報が空きチャネルがあることを示す場合に、片方向通信要求を前記基地局装置に送信する送信手段と、前記制御装置は、前記基地局装置を介して前記移動局装置からの片方向通信要求を受け付けると、前記移動局装置に対して空きチャネルを割り当てるとともに、記憶手段で記憶している空きチャネル情報の更新を行う制御手段と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
この移動通信システムによれば、従来、周波数資源としては使えない片方向通信用の空きチャネルを有効に活用できるようになる。移動局装置では、空きチャネルを自律的に判定するので、通信前に空きチャネルの有無を確認したり、呼確立のための予備通信を行なう必要がなくなり、周波数資源を余計に使用することがなくなる。また、換言すれば、双方向通信とグループ通信とを区別する手段がもうけられ、この区別に応じて空きチャネルの有用な割り当てが行われている。
【００１８】
前記送信手段は、通信中の移動局装置に対しては下り方向の通話チャネルの既定の情報領域により前記空きチャネル情報を報知し、待ち受け中の移動局装置に対しては下り方向の制御チャネルの既定の情報領域により前記空きチャネル情報を報知するように構成してもよい。
【００１９】
本発明に係る第２の移動通信システムは、制御装置が移動局装置の位置情報が管理された管理部を参照して、通信を行う移動局装置が在圏する基地局装置に対となる２つのチャネルを設定することにより、移動局装置間で双方向通信を可能とするとともに、送信元の移動局装置と受信先の移動局装置とが異なる基地局装置に在圏している移動局装置間で１対Ｎ（Ｎは自然数）の片方向通信のグループ通信を可能とする移動通信システムにおいて、前記制御装置は、グループ通信の送信元の移動局装置と受信先の移動局装置とが異なる基地局装置に在圏することを前記位置情報を参照して検出する検出手段と、この検出を行った場合に、該受信先の移動局装置が在圏する基地局装置に、配下の移動局に対して空きチャネル有りを示す空きチャネル情報を下り制御チャネルあるいは下り通話チャネルを用いて送信させるとともに、基地局装置を介して片方向通信要求を受信した場合に、該片方向通信要求を送信した移動局装置に対して、基地局装置が前記グループ通信用として使用している下りチャネルに対応する上りチャネルの割り当てを行う制御手段とを備え、前記移動局装置は、前記空きチャネル情報を受信した場合に、片方向通信要求を基地局装置に対して送信し、上りチャネルを用いた片方向通信を行う送信手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
前記移動局装置の送信手段は、前記上りチャネルを用いた片方向通信を行う際に、前記下りチャネルを受信することにより同期を確立することにより該上りチャネルの送信同期をはかるように構成してもよい。
【００２１】
また、前記制御手段が、通信中の移動局装置に対しては下り方向の通話チャネルの既定の情報領域により前記空きチャネル情報を報知し、待ち受け中の移動局装置に対しては下り方向の制御チャネルの既定の情報領域により前記空きチャネル情報を報知するように構成してもよい。
【００２２】
前記移動局装置は、通話中又は待ち受け中に前記空きチャネル情報を保持しておくチャネル情報記録手段を有するとともに、前記送信手段は、前記チャネル情報記録手段に保持されたチャネル情報に基づいて空きチャネルの有無を判定し、空きチャネル有りと判定した場合に前記片方向通信要求を送信するように構成してもよい。
【００２４】
本発明に係る制御装置は、通信を行う移動局装置が在圏する基地局装置に対となる２つのチャネルを設定し、移動局装置間で双方向通信を実現する第１手段と、通信を行う移動局装置が在圏する基地局装置に対となる２つのチャネルを設定し、送信元の移動局装置と受信先の移動局装置とが異なる基地局装置に在圏している移動局装置間で１対Ｎ（Ｎは自然数）の片方向通信のグループ通信を実現する第２手段と、該第２手段により実現されるグループ通信により生じる空きチャネルを示す空きチャネル情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶されている空きチャネル情報を前記基地局装置の下り制御チャネルあるいは下り通話チャネルを用いて所望の移動局装置に報知する送信手段と、前記所望の移動局装置から送信される片方向通信要求に応じ、当該移動局装置に対して空きチャネルを割り当てるとともに、前記記憶手段に記憶されている空きチャネル情報を更新する更新手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る移動局装置は、在圏している基地局装置と異なる基地局装置に在圏している移動局装置との間で１対Ｎ（Ｎは自然数）の片方向通信のグループ通信を行うために、在圏している基地局装置との間で呼を確立する呼確立手段と、通話中または待ち受け中に、在圏している該基地局装置からグループ通信時に発生する空きチャネル情報を下り制御チャネルあるいは下り通話チャネルを用いて取得して所定のメモリ領域に保持するとともに該空きチャネル情報に従って空きチャネルの有無を自律的に判定する判定手段と、空きチャネル有りと判定した場合に片方向通信要求を送出する送出手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用した移動通信システムの全体構成図である。
この移動通信システム１は、所定の無線チャネルを用いて片方向通信を行う複数の移動局装置１０と、それぞれ自装置のカバーする無線ゾーンに属する（「在圏する」と称する）移動局装置１０との間で呼を確立するとともに移動局装置間の通信中継を行う複数の基地局装置２０と、自己の管理下にある複数の基地局装置を制御する制御局装置３０とを含んで構成される。
【００２７】
制御局装置３０は、コアネットワークＬを通じて他の制御局装置４０と接続され、各移動局１０の位置情報を管理するホーム・ロケーション・レジスタ（ＨＬＲ）５０にアクセス可能な状態となっている。
【００２８】
移動局装置１０は、車両等の無線装置を搭載して構成されるもの、または、携帯可能な無線装置であり、図２に示されるように、基地局装置２０との間で無線による通信を実行する送・受信部１１と、基地局装置２０から取得した通信状況情報を一次的に保持するためのメモリ領域を有するチャネル情報記録部１２と、この通信状況情報を基に空きチャネルの有無を判定し、空きチャネルが有るときに発呼要求を行う移動局制御部１３とを具備する。
【００２９】
基地局装置２０は、図３に示されるように、移動局装置１０間の片方向通信の中継を行うもので、無線による通信を実行する送・受信部２１、対制御局装置インタフェース２２のほか、無線チャネルの割当状況及び、その通信方向を後述する制御チャネルの内容に従って監視することにより割当可能な空きチャネルの有無を表す通信状況情報を生成する通信状況監視部２３、在圏中の移動局装置１０を管理する移動局管理部２４、通信状況情報を在圏中の移動局装置１０へ報知する情報報知部２５、報知した通信状況情報に基づいて一の移動局装置１０から空きチャネルの使用要求があった場合に当該空きチャネルを当該一の移動無線機に割り当てるための制御を行うチャネル制御部２６の機能を備える。これらの機能２３〜２６は、主としてソフトウエアによって実現される。
【００３０】
制御局装置３０は、図４に示されるように、対ＨＬＲインタフェース３１、対基地局装置インタフェース３２、対制御局装置インタフェース３３、通信状況情報監視部３４、主制御部３５を有している。通信状況情報管理部３４は、チャネル使用状況などの通信状況情報等を基地局装置毎に管理するものであり、主制御部３５の主たる機能は、現在の通信状況情報に基づいて使用可能な通信チャネルを識別して基地局装置２０に対するチャネル設定制御を行うというものである。
【００３１】
なお、実際の運用に際しては、移動局装置１０、基地局装置２０等の数の組合せには様々なバリエーションがある。また、本実施形態では、大規模の移動通信システムを構築する場合の例を示すが、小規模で足りる場合は、制御局装置３０の機能をいずれかの基地局装置２０に具備させておけば良い。中規模の通信ネットワークで足りる場合は、コアネットワークＬにおける他の制御局装置３０との連携を解除すれば良い。
【００３２】
（チャネル構造）
本実施形態では、移動局装置１０と基地局装置２０との間で、下りはＴＤＭ方式、上りはＴＤＭＡ方式を用い、４００ＭＨｚ帯のキャリア周波数でπ／４シフトＱＰＳＫ（Quadrature Phase Sift Keying；直交位相偏位変調）方式のディジタル通信を行う場合の例を示す。この方式のディジタル通信による無線チャネルは、当該無線チャネルを構成するスロットの種類によって、「制御用物理チャネル」と「通信用物理チャネル」の２種類の呼び方がある。前者は共通使用スロットで構成される無線チャネルであり、後者は個別割当スロットで構成される無線チャネルである。
【００３３】
これらの無線チャネルで実現される機能（以下、これを物理チャネルに対して「機能チャネル」と称する）については、業務用標準規格の一つである電波産業界規格「RCR-Standard-39」で詳細に定められている。まず、この機能チャネルについて説明する。
【００３４】
π／４シフトＱＰＳＫ方式における共通使用スロットは共通アクセスチャネルＣＡＣ（Common Access Channel）、個別割当スロットはユーザ個別チャネルＵＳＣ（User Specific Channel）と呼ばれる。
【００３５】
（１）共通アクセスチャネルＣＡＣ
共通アクセスチャネルＣＡＣは、情報報知及び呼確立等のためにユーザが共通に使用する制御チャネルであり、報知チャネルＢＣＣＨ（Broadcast Control channel）、共通制御チャネルＣＣＣＨ（Common control Channel）、ユーザパケットチャネルＵＰＣＨ（User Packet Channel）を含む。
【００３６】
報知チャネルＢＣＣＨは、基地局装置２０から移動局装置１０に対して呼確立のための制御情報を報知するための下り方向チャネルである。規定されている制御情報は、具体的には、メッセージ種別、網番号情報オクテット数、網番号、各種規制情報、制御チャネル構造情報、移動局装置送信電力指定、待ち受け許可レベル、待ち受け劣化レベル、周辺ゾーン判定用とまり木チャネル数（周辺ゾーンが何かを判定するためのチェック用チャネルの数）、とまり木チャネル番号（１〜Ｎ）、位置登録タイマ、拡張情報要素長（０〜１２７ビット）、ユーザオプションである拡張情報要素と、それぞれの通信方向及び必須／オプション種別とを合わせた情報である。本実施形態では、この拡張情報要素を用いて通信状況情報の報知を行う。
【００３７】
共通制御チャネルＣＣＣＨは、呼確立に必要な制御情報を伝送するためのポイント−マルチポイントの双方向チャネルである。移動局装置１０が間欠受信動作を行えるようにするため、一斉呼出チャネルＰＣＨ（Paging Channel）、個別ゾーン用シグナリングチャネルＳＣＣＨ（Signal Control Channel）が定義されている。この一斉呼出チャネルＰＣＨは、基地局装置２０から移動局装置１０に対して一斉呼出のために用いる片方向チャネルであり、個別ゾーンシグナリングチャネルＳＣＣＨは、基地局装置２０と移動局装置１０とが情報を転送する双方向チャネルである。
【００３８】
ユーザパケットチャネルＵＰＣＨは、ポイント−マルチポイントの双方向チャネルであり、システムに関する制御データを基地局装置２０と移動局装置１０との間で転送するための使用される。ユーザ個別チャネルＵＳＣは、ユーザ情報をエンド−エンドに転送する双方向チャネルであり、システムに関する制御データを基地局装置２０と移動局装置１０との間で転送する。
【００３９】
（２）ユーザ個別チャネルＵＳＣ
ユーザ個別チャネルＵＳＣは、各ユーザが通信のために専用に使用する通話チャネルであり、ユーザ情報をエンド−エンドに転送する双方向チャネルであるトラフィックチャネルＴＣＨ（Traffic Channel）、トラフィックに付随して基地局装置２０と移動局装置１０との間で転送される付随制御チャネルＡＣＣＨ（Associated Control Channel）を含んで構成される。付随制御チャネルＡＣＣＨは、一時的にトラフィックあるいはユーザパケットチャネルをスチールして高速のデータ伝送を行う高速付随制御チャネルＦＡＣＣＨ（Fast Associated Control Channel）と、トラフィックチャネルＴＣＨに付随し低速のデータ伝送を行う低速付随制御チャネルＳＡＣＣＨ（Slow Associated Control Channel）により構成される。本実施形態では、このＦＡＣＣＨ、ＳＡＣＣＨを用いて通信状況情報の報知を行う。
【００４０】
（チャネルフォーマット）
共通アクセスチャネルＣＡＣは、実際には、図５のようなフォーマットで構成される。図５（ａ）は上り制御チャネル、すなわち移動局装置１０から基地局装置２０への通信の際に使用される制御チャネルである。図５（ｂ）は下り制御チャネル、すなわち基地局装置２０から移動局装置１０への通信の際に使用される制御チャネルである。図中、「ＬＰ」はリニアライザ用プリアンブル（３６ビット）、「Ｒ」はバースト過渡応答用ガード時間（６ビット）、「Ｐ」はプリアンブル（５６ビット）、「ＳＷ」は同期ワード（２０ビット）、「Ｉ」はアイドル状態の有無を表すアイドルビット（２ビット）、「ＣＣ」は干渉対策用（干渉の有無を表す６ビット程度の情報）のカラーコード（６ビット）、「Ｇ」は装置間距離の確認に用いられるガード時間（２４ビット）である。この図における「ＣＡＣ」は狭義の制御チャネル（５６ビット〜１１２ビット）であり、上記のＰＣＨ、ＢＣＣＨ、ＵＰＣＨの各機能チャネルを含むものである。「ＣＩ」は制御チャネル通信情報（２ビット）である。下りチャネルに付加される「Ｅ」は、後述する衝突制御ビットである。
【００４１】
一方、ユーザ個別チャネルＵＳＣは、図６のようなフォーマットで構成される。図６（ａ）は上り通話チャネル、図６（ｂ）は下り通話チャネルである。図中、「Ｒ」はバースト過渡応答用ガード時間（６ビット）、「Ｐ」はプリアンブル（２ビット）、「ＴＣＨ」はトラフィックチャネル（前述のＦＡＣＣＨ：１０８〜１４８ビット）、「ＳＷ」は同期ワード（２０ビット）、「Ｉ」はアイドルビット（２ビット）、「ＣＣ」は干渉対策用のカラーコード（６ビット）、「ＳＡＣＣＨ」は前述したとおりの低速ＡＣＣＨ（２０ビット）、「Ｇ」は装置間距離の確認に用いられるガード時間（８ビット）である。下り方向のユーザ個別チャネルＵＳＣに含まれる「Ｂ／Ｉ」は通信不能状態であるビジーと通信可能状態であるアイドルのいずれかを表す情報（８ビット）である。
【００４２】
（運用形態）
次に、上記フォーマットの制御チャネル及び通話チャネルに従った片方向のグループ通信を行う場合の運用形態例を説明する。
ここでは、自装置のカバーするゾーンの通信状況監視を基地局装置２０で行うとともに、制御局装置３０でも基地局装置毎の通信状況監視を行っているものとする。通信状況監視部２３は、図７に示されるようにチャネル管理用メモリ２３１を有しており、このチャネル管理用メモリ２３１の各レコード区画に、監視結果であるグループ通信毎のチャネル使用状況を記録しておく。
【００４３】
図示の例では、グループ通信が行われる各グループを識別するための識別情報（グループＩＤ）、周波数等と対応付けられた識別子である通信チャネルの識別情報（チャネルＩＤ）、使用可能な周波数等と対応付けられた識別子である空きチャネルの識別情報（空きチャネルＩＤ）、通信方向が上りであるか下りであるのかを示す識別情報（方向コード）をグループ通信毎に記録しておく。
【００４４】
このようなチャネル使用状況は、例えば、図８に示される手順に従って記録される。
まず、基地局装置２０の通信状況監視部２３は、グループ通信の開始、または、グループ通信によって生じた空き（通話）チャネルを利用した片方向通信が終了することを契機として、空きチャネルの有無を判定する（ステップＳ１０１）。ここで、空きチャネルが有る場合（ステップＳ１０１：Yes）、グループＩＤ、通信チャネルＩＤ、空きチャネルＩＤ、及び方向コードにより構成される空きチャネル情報が作成され、これがチャネル管理用メモリ２３１に図７に示されるように記録される（ステップＳ１０２）。
【００４５】
空きチャネル情報の記録後、または、空きチャネルが無い場合（ステップＳ１０１：Yes）、空きチャネル情報の記録処理が終了する。
また、空きチャネル情報は図９に示される手順に従って削除される。グループ通信の終了時又はグループ通信の空きチャネル情報に基づいて割り当てた片方向通信が開始されると、当該グループ通信によって生じていた空きチャネル情報は、管理用メモリ２３１から削除される（ステップＳ２０１）。制御局装置３０の通信状況監視部３４も同様の管理用メモリを有しており、上記管理用メモリ２３１のグループ通信毎の情報のほかに、各基地局装置２０を識別するための識別情報（基地局装置ＩＤ）が付加されるようになっている。なお、空きチャネルの管理は、片方向通信の開始により、その片方向通信に使用するチャネルを使用中に設定し、その終了により再び空きとして次の片方向通信に使用可能とすることもできる。
【００４６】
基地局装置２０は、情報報知部２５から自己のゾーン内のすべての移動局装置１０へ通信状況情報を報知する。この報知は、グループ通信受信中の移動局装置１０へは下り通話チャネルのＳＡＣＣＨ又はＦＡＣＣＨを用い、グループ通信受信中の移動局装置１０を除く他のすべての移動局装置１０に対しては、下り制御チャネルのＢＣＣＨの末尾に用意されている拡張情報要素（オプション領域）を用いて行う。これにより、既存のチャネルフォーマットに従いつつ容易にこの発明を実施できるようになる。
【００４７】
報知する通信状況情報の具体的な内容は、図１０に示すとおりである。すなわち、通信状況情報は、空きチャネル情報かどうかを識別するためのメッセージ種別、空きチャネル情報であるときに空きチャネルの数を表す空きチャネル数ｎ（ｎ＝０のときは空きチャネル無し、以後の情報も無し）とする。なお、空きチャネル数０以外の場合（例えば、“１”のとき）は「空きチャネル有り」、０の場合は「空きチャネル無し」などのように有無情報のみでも足りる。また、空きチャネル情報をさらに詳細なものとし、「上り」、「下り」それぞれについての空きチャネル情報を送信することが望ましい。
【００４８】
グループ通信受信中の移動局装置１０は、図１１の手順で、この通信状況情報を受信する。
すなわち、下り通話チャネルのＳＡＣＣＨ又はＦＡＣＣＨを受信し、それに含まれるメッセージ種別が空きチャネル情報かどうかを判定する（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）。空きチャネル情報でない場合は当該メッセージ種別で指定された情報の受信処理を行う（ステップＳ３０２：No，Ｓ３０３）。空きチャネル情報であったときは、その内容をすべて（最低限の空きチャネルの有無に足る情報で十分）受信してチャネル情報記録部１２に記録（更新）する（ステップＳ３０２：Yes，Ｓ３０４〜Ｓ３０６）。なお、空きチャネル情報を受信してチャネル情報記録部１２に記録（更新）している間は、グループ通信の通常の受信処理も並行して行われている。つまり、ＳＡＣＣＨやＦＡＣＣＨを用いたことにより、通信動作に影響を与えずに通信状況情報のみを受信することができる。また、通信を行いたい場合に自律的に空きチャネルの有無を判定し、空きチャネルがある場合は直ちに発呼要求を発することができるようになる。
【００４９】
一方、グループ通信待ち受け中の移動局装置１０は、図１２の手順で通信状況情報を受信する。
すなわち、下り制御チャネルのＢＣＣＨを受信し、拡張情報要素に通信状況情報が存在するかどうかを判定する（ステップＳ４０１，Ｓ４０２）。通信状況情報が存在する場合は、その内容をすべて受信し、メッセージ種別に基づいて空きチャネル情報かどうかを判定する（ステップＳ４０２：Yes，Ｓ４０３，Ｓ４０４：Yes，Ｓ４０５）。空きチャネル情報でない場合は当該メッセージ種別で指定された情報の受信処理を行う（ステップＳ４０５：No，Ｓ４０６）。空きチャネル情報であったときは、その内容をすべて受信してチャネル情報記録部１２に記録（更新）する（ステップＳ４０５：Yes，Ｓ４０７〜Ｓ４０９）。
【００５０】
なお、空きチャネル情報を受信してチャネル情報記録部１２に記録（更新）している間は、通常通り、待ち受けが行われている。つまり、ＢＣＣＨを用いたことにより、待ち受け動作に影響を与えずに通信状況情報のみを受信することができる。
【００５１】
以上のようにして通信状況情報を自己のチャネル情報記録部１２に記録（更新）した移動局装置１０が、上り方向の片方向通信を行う場合は、自装置が存在するゾーンの上り制御チャネル（図６（ａ）参照）で発呼要求を行うことになる。この発呼要求のシーケンスは、図１３に示すとおりである。なお、発呼要求は、移動局使用者による所定の操作を契機とするか、または自動で行われるものとする。
【００５２】
また、この際の移動局装置１０の処理手順を図１４に示す。ここでは、基地局装置２０からアクセス許可状態（受信可否情報）が通知されているものとする。上り片方向通信の要求が有り、さらに、チャネル情報記録部を参照して空きチャネルが有ることが判定された場合（報知された空きチャネル情報が「上り」、「下り」区別せずにいずれかに空きがあることを示すだけであればここでありと判断する）（ステップＳ５０１；Yes，Ｓ５０２；有）、移動局装置１０は衝突制御ビットＥの受信待ち状態となる。
【００５３】
基地局装置２０は、下り制御チャネル（ＣＡＣ）を用いて衝突制御ビットＥの送信を行う。この衝突制御ビットＥは図１５のような構造を有するものである。図中、Ｉ／Ｂは送信可否情報であり、その値が「０」であれば送信禁止（BUSY）、「１」であれば次スロットでの送信許可（IDOL）を表す。Ｒ／Ｎは受信可否情報であり、その値が「０」であれば非受信（NOT  RECEIVED）、「１」であれば受信可（RECEIVED）を表す。ＰＥは、下り制御チャネル（ＣＡＣ）の１６ビットＣＲＣ情報である。
【００５４】
移動局装置１０は、衝突制御ビットＥを受信すると（ステップＳ５０３；Yes）、受信した衝突制御ビットＥの送信可否情報Ｉ／Ｂを参照し、「１」であれば、次のスロットで発呼要求を行い（ステップＳ５０４；Yes）、「０」であれば次の衝突制御ビットＥの受信まで待機し、次の送信可否情報に従う（ステップＳ５０４；No）。
【００５５】
発呼要求のメッセージ１フレーム送信後（ステップＳ５０５）、次スロットの受信可否情報Ｒ／Ｎが「１」で、且つＰＥが自装置の奏したＣＲＣチェックビットであれば、当該フレームが伝送成功であることを認識し（ステップＳ５０６；Yes，Ｓ５０７；Yes）、メッセージが継続する場合は、同様に送信を継続する（ステップＳ５０７；No）。メッセージが１フレームのみで完結する場合は、送信を完了させる。なお、受信可否情報Ｒ／Ｎが「０」であれば送信可否情報Ｉ／Ｂに従って再送を行う。移動局装置１０は、発呼要求メッセージ（発信無線状態メッセージ；送信呼設定を含む）上り制御チャネル（ＣＡＣ）のＳＣＣＨを用いて送信する。発信無線状態メッセージの構成例を図１６に示す。同図に示されるように、発信無線状態メッセージは、メッセージ種別、自装置種別、現在のゾーンの受信レベルと、それぞれの通信方向及び必須／オプション種別とを合わせた情報である。
【００５６】
ここで、移動局装置１０による片方向通信発呼要求の送出から、メッセージの送信完了までの処理手順を図１７に示す。ただし、移動局装置１０は、上り方向の片方向通信の発呼を行う前に、既にグループ通信空きチャネル情報を受信し、使用可能な片方向のみの上り通信用チャネルの存在を認識していることを前提とする。
【００５７】
まず、移動局装置１０から上り片方向通信発呼要求が送出される（ステップＳ６０１）。この後、移動局装置１０は、基地局装置２０よりチャネル指定を受けると、この通信チャネルに移行する（ステップＳ６０２，Ｓ６０３）。更に、移動局装置１０は、通信用チャネル上に配置される同期ワード（ＳＷ）を用いて同期確立を試みる（ステップＳ６０４）。この同期確立の試みは、所定時間の経過、すなわち、タイムアウトとなるまで繰り返される（ステップＳ６０５；No，Ｓ６０６；No）。なお、タイムアウトの場合には、片方向通信発呼要求の送出を契機とした処理は終了する。
【００５８】
同期が確立されると（ステップＳ６０５；Yes）、通信メッセージの送出が開始され、すべてのメッセージの送信が完了すると処理は終了する（ステップＳ６０７，Ｓ６０８）。
【００５９】
なお、グループ通信受信中に片方向通信発呼要求を行う場合は、受信を中断してから上記手順に従って行うことになる。
この発呼要求は、基地局装置２０を経由して制御局装置３０へ送られる。
【００６０】
制御局装置３０は、発呼要求を行った移動局装置１０が存在するゾーンの基地局装置２０に空きチャネルがあるかどうかを照会し、空きチャネルがある場合は、そのチャネルを、発呼要求を行った移動局装置１０に対して割り当てる。割り当てられた結果は、基地局装置２０に通知される。
【００６１】
基地局装置２０は、下り制御チャネルのＳＣＣＨ又は下り通話チャネルのＳＡＣＣＨにより呼設定受付を通知するとともに、無線チャネル指定により移動局装置１０との間で呼設定処理を行い、呼設定が完了した場合はアクセス許可状態メッセージを移動局装置１０に通知する。このアクセス許可状態メッセージの構成例を図１８に示す。アクセス許可状態メッセージは、具体的には、無線チャネル指定としてのメッセージ種別、周波数コード、スロット番号、及び通話チャネル用のスクランブルコード、移動局装置送信電力指定、チャネル情報と、それぞれの通信方向及び必須／オプション種別とを合わせた情報である。
【００６２】
基地局装置２０からアクセス許可状態メッセージを受信した移動局装置１０は、下り制御チャネルから指定された空きチャネル（上り通話チャネル）に切り換え、この空きチャネルと対になる下り通話チャネルにアクセスして同期確立を行ってから指定された空きチャネルに対し、新たな片方向通信を行う。
【００６３】
なお、既にグループ通信中（下り通話チャネルを受信している）の移動局装置１０は、グループ通信を終了し、指定された空きチャネルを用いた新たな片方向通信を開始する。
【００６４】
ここで、一度指定された上りの空きチャネルと対となる下り通話チャネルの受信を行い、同期を確立することとしたのは、対となる上り、下りの通話チャネルは、一定の規則に従った任意のタイミングで送受信を行うこととなっており（標準規格）、下りの通話チャネルで送信されるＳＳＢと呼ばれる同期バースト信号の受信により同期をとることで、空きチャネルによる上り通信チャネルの送信同期を確立することができるからである。
【００６５】
このような処理手順を図１９に示す。まず、下りグループ通信中のチャネルへチャネル切替が行われる（ステップＳ７０１）。このチャネルは前述したように、基地局装置２０から指示された発呼可能なチャネルと対となる下りチャネルである。ただし、グループ通信受信中の移動局装置１０はこの処理は実行しない。チャネル切替の後、拡張情報要素の有無が判定される（ステップＳ７０２）。拡張情報要素が無い場合にはこの処理は終了する（ステップＳ７０２；No）。
【００６６】
拡張情報要素が有る場合（ステップＳ７０２；Yes）、同期ワードの検出が行われる（ステップＳ７０３）。ここで同期ワード（ＳＷ）が検出されると（ステップＳ７０４；Yes）、下り通信チャネルで同期の確立が試みられ、この同期が確立されると（ステップＳ７０５；Yes）、これにより空きチャネルによる上り通信チャネルの送信同期を確立することができる。
下り通信チャネルの同期確立がなされないときには、再度同期ワードの検出が行われる（ステップＳ７０５；No）。
【００６７】
基地局装置２０（情報報知部２５）は、中継すべき移動局装置との間に呼を確立した後は通信可能な他のすべての移動局装置に対して当該チャネルによる発呼要求を抑制する旨を表す情報を通信状況情報に含めて報知する。すなわち、図１０に示した通信状況情報の空きチャネル数を１だけ減少させる。
【００６８】
次に、グループ通信の送信側の移動局装置１０が使用している上りチャネルと対になる下りチャネルが未使用（グループ通信の送信側移動局装置１０と同一基地ゾーン内に当該グループ通信を受信している移動局装置がいない場合）のとき、発呼された片方向通信をグループ通信により空きとなっている下りチャネルを用いて受信を行う場合の手順を示す。
【００６９】
ファクシミリ等の文字情報、音声情報等の送信を基地局装置２０を介して移動局装置１０に送信する下り片方向通信要求が生じると、移動局装置１０に対して呼出メッセージが送出され、この移動局装置１０が応答すると、未使用となっている下り通信チャネルを優先的に割り当てて下り片方向通信を開始する。なお、呼出メッセージの内容（ＢＣＣＨ）は、メッセージ種別及び着信識別番号と、これらの通信方向、必須／オプションの識別情報である。
【００７０】
このように、本実施形態の移動通信システムでは、基地局装置２０から下り制御チャネル又は下り通話チャネルを用いて各移動局装置１０に空きチャネル情報を含む通信状況情報を報知し、移動局装置１０側で自律的に空きチャネルの有無を判断できるようにしたので、移動局装置１０から基地局装置２０への無駄な発呼要求を抑制することができる。また、基地局装置２０又は制御局装置３０が、無駄な空きチャネルを優先的に、新規に生起する片方向通信のチャネルとして割り当てるようにしたので、無線周波数資源を有効に利用できるようになる。
【００７１】
しかし、移動局装置１０に対して通信状況情報の送信により空きチャネルの存在を報知せずに、空きチャネルを利用した片方向通信を行うことも可能である。すなわち、移動局装置１０は、移動局装置１０の使用者の操作を契機に、または自動的に、基地局装置２０に対して上り片方向通信の発呼要求メッセージを送信する。制御局装置３０は、基地局装置２０を介して上り単方向通信の発呼要求メッセージを受信すると、通信状況監視部３４の記憶データを参照して、その基地局装置２０の上り通信チャネルをグループ通信に割り当てているが、対となる下り通信チャネルが空いているか否かの判定を行う。空いている場合には、図１３における呼設定受け付けメッセージが基地局装置２０から移動局装置１０に対して送信される。この後の処理シーケンスは図１３と同様である。一方、空いていない場合には、衝突制御ビットのＩ／Ｂを０として送信禁止を通知するか、または、Ｒ／Ｎ＝０として非受信通知することによって、片方向通信要求を拒絶することができる。
【００７２】
なお、本実施形態のように、基地局装置２０及び制御局装置３０のそれぞれに通信状況監視部を設けたが、いずれか一方とすることも、また、移動局システム内の他の箇所に設けることもできる。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、片方向通信を行う場合に、通常は使用されない空きチャネルを有効に活用することができ、しかも、チャネル確保のための予備通信を行う必要がない、周波数利用効率の改善された移動通信システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動通信システムの全体構成図。
【図２】本実施形態による移動局装置の構成図。
【図３】本実施形態による基地局装置の構成図。
【図４】本実施形態による制御局装置の構成図。
【図５】共通アクセスチャネルのフォーマット例を示した図であり、（ａ）は上り制御チャネル、（ｂ）は下り制御チャネルである。
【図６】ユーザ個別チャネルのフォーマット例を示した図で、（ａ）は上り通話チャネル、（ｂ）は下り通話チャネルである。
【図７】通信状況情報の管理形態の一例を示した説明図。
【図８】空きチャネル記録を追加する処理手順図。
【図９】空きチャネル記録を削除する処理手順図。
【図１０】報知対象となる通信状況情報の内容例を示した図表。
【図１１】グループ通信受信中の移動局装置における通信状況情報の受信手順図。
【図１２】グループ通信待ち受け中の移動局装置における通信状況情報の受信手順図。
【図１３】移動局装置から基地局装置に対して発呼要求を行う場合のシーケンス図。
【図１４】上り片方向通信要求を契機とした送信手順図。
【図１５】衝突制御ビットのフォーマット図。
【図１６】無線状態メッセージの構成内容を示す図。
【図１７】移動局装置の片方向通信の発呼手順図。
【図１８】アクセス許可状態メッセージの構成内容を示す図。
【図１９】グループ通信空きチャネルを利用した上り通信チャネルでの送信同期をとるための処理手順。
【図２０】従来の移動通信システムを説明するための図。
【図２１】従来の移動通信システムにおけるチャネル割り当ての例を示す図。
【符号の説明】
１    移動通信システム
１０  移動局装置
１１  通信制御部
１２  チャネル情報記録部
１３  移動局制御部
２０  基地局装置
２１  通信中継機構
２２  対  制御局装置インタフェース
２３  通信状況監視部
２４  移動局管理部
２５  情報報知部
２６  基地局制御部
３０  制御局装置
３１  対ＨＬＲインタフェース
３２  対基地局装置インタフェース
３３  対制御局装置インタフェース
３４  通信状況監視部
３５  主制御部
４０  他の制御局装置
５０  ホーム・ロケーション・レジスタ（ＨＬＲ）
Ｌ    コアネットワーク
【図１】
0004151191.tif 000002
【図２】
0004151191.tif 000003
【図３】
0004151191.tif 000004
【図４】
0004151191.tif 000005
【図５】
0004151191.tif 000006
【図６】
0004151191.tif 000007
【図７】
0004151191.tif 000008
【図８】
0004151191.tif 000009
【図９】
0004151191.tif 000010
【図１０】
0004151191.tif 000011
【図１１】
0004151191.tif 000012
【図１２】
0004151191.tif 000013
【図１３】
0004151191.tif 000014
【図１４】
0004151191.tif 000015
【図１５】
0004151191.tif 000016
【図１６】
0004151191.tif 000017
【図１７】
0004151191.tif 000018
【図１８】
0004151191.tif 000019
【図１９】
0004151191.tif 000020
【図２０】
0004151191.tif 000021
【図２１】
0004151191.tif 000022