(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局装置と直接無線通信を行う送受信手段と、前記基地局装置の通信エリア外に位置する他の移動局装置と直接通信し前記基地局装置と前記他の移動局装置とのデータ送受信の中継を行うとともに、同一通信スロットを分割使用して、同時に複数の他の移動局装置と前記基地局装置とのデータ送受信の中継を行う中継送受信手段と、を具備することを特徴とする移動局装置。
【請求項２】
前記中継送受信手段は、まず、基地局とフレーム同期を確立した後、他の移動局とのフレーム同期を取ることを特徴とする請求項１記載の移動局装置。
【請求項３】
前記中継送受信手段は、各通信フレーム内に設けられたアクセス用スロットのパターンを検出することにより、フレーム同期を取ることを特徴とする請求項２記載の移動局装置。
【請求項４】
前記中継送受信手段は、中継データを受信する通信スロットが、特定の単位時間内において、中継データを送信する通信スロットよりも前に設けられるようにスロットを割り当てることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の移動局装置。
【請求項５】
前記中継送受信手段は、分割した同一通信スロット内で中継データの送受信を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の移動局装置。
【請求項６】
前記中継送受信手段は、中継データを受信してから送信するまでの間に前記中継データを蓄積する蓄積部を有し、この蓄積部は受信され有線回線で送受信される情報形態に変換された中継データを蓄積することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の移動局装置。
【請求項７】
前記中継送受信手段は、中継データを受信してから送信するまでの間に前記中継データを蓄積する蓄積部を有し、この蓄積部は受信され復調された中継データを蓄積することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の移動局装置。
【請求項８】
前記中継送受信手段は、中継データを受信してから送信するまでの間に前記中継データを蓄積する蓄積部を有し、この蓄積部は受信されベースバンド信号に変換された中継データを蓄積することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の移動局装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動局装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話に代表される従来の無線通信端末装置及びその多元接続無線通信方法においては、移動局がいずれかの基地局のサービスエリア内に位置し、基地局と直接通信を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置及び方法においては、基地局と直接交信が不可能な状況下にある移動局は無線通信を行うことができないという問題がある。
【０００４】
ここでは、直接交信不可能な状況として、１）郊外・遠隔地等において基地局が充分に設置されていないため移動局がいずれの基地局のサービスエリアにも入らない、２）都市部において移動局が建物の陰や内部など電波の谷の部分に位置する、３）移動局が基地局のサービスエリア内に位置するにも係わらずその基地局に収容能力を超えるアクセスがありつながらない、の３通りを想定する。
【０００５】
又、上記課題を基地局装置の増設によって解決しようとすると、多くの投資が必要となり、高コストとなる。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、基地局装置を増設せずに通信可能エリアを広げる移動局装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の骨子は、基地局との直接無線通信が不可能な移動局が、他の移動局を中継局として利用し、基地局と通信を行うことである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様に係る移動局装置は、基地局装置と直接無線通信を行う送受信手段と、前記基地局装置の通信エリア外に位置する他の移動局装置と直接通信し前記基地局装置と前記他の移動局装置とのデータ送受信の中継を行うとともに、同一通信スロットを分割使用して、同時に複数の他の移動局装置と前記基地局装置とのデータ送受信の中継を行う中継送受信手段と、を具備する構成を採る。
【００４４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略を示すブロック図である。本システムは、基地局１０１と、基地局１０１のサービスエリア内に位置する中継局１０２と、基地局１０１のサービスエリア外に位置する移動局１０３と、を含んで構成される。
【００４６】
基地局１０１は、通信回線に接続する回線インターフェース１０４と、分割多重アクセス接続部１０５と、変復調部１０６と、送受信部１０７と、アンテナ１０８と、これらを制御するバス１０９及び制御部１１０と、制御部１１０に接続するメモリ部１１１と、呼制御部１１２と、からなる。
【００４７】
中継局１０２と移動局１０３も基地局１０１と同様の構成を採る。ただし、回線インターフェース１０４は、音声等の入出力を行うための情報インターフェース１１３に置き換わる。
【００４８】
図２は、基地局と中継局と移動局の交信状態を説明するための模式図である。
移動局２０１は、基地局２０２と直接交信できない位置、つまり基地局２０２のサービスエリア２０３の外に位置する。中継局２０４は基地局２０２のサービスエリア２０３内に位置し且つ移動局２０１と交信可能な位置にある移動局である。
【００４９】
以下、図３から図７を用いて、図２中の移動局２０１が基地局２０２と交信し、通信可能となるまでの動作について説明する。
【００５０】
図３から図７は、中継局２０４を介して基地局２０２〜移動局２０１間が回線を確立するまでの交信をＴＤＭＡ方式を例に用いた通信フレームで示した模式図である。
【００５１】
まず図３を用いて、図３から図７で用いられている通信フレームの構成を説明する。
【００５２】
フレームは、例として、２個のスロットから成るアクセス用スロット３０１と四個のスロットから成る制御用スロット３０２と９個のスロットから成るメッセージ用スロット３０３で構成されている。なお、図３では、簡便のためフレームごとに上り下りを分けている。
【００５３】
アクセス用スロット３０１からは、送受信部１０７によって、アクセスチャネルが送信される。移動局は、このアクセスチャネルを受信し、基地局のフレームのタイミングと移動局のフレームのタイミングとの間の同期を取ることができる。
【００５４】
メッセージ用スロット３０３は、交信するデータが入っており、一スロットが一移動局に割り当てられる。つまり基地局２０２の持つメッセージ用スロット３０３の数がその基地局のサービスエリア内で同時に利用できる移動局数、つまりユーザー収容能力を表わしている。
【００５５】
次いで、図３から図７を順に用いて、移動局２０１が中継局２０４を介して基地局２０２と通信可能となるまでの動作を説明する。
【００５６】
図３は、移動局２０４が基地局２０２の中継局として確立するため、基地局２０２と同期を取ろうとしている状態を示す。
【００５７】
中継局候補の移動局は、その移動局の所有者が中継局となることを了承することで初めて候補となる。例えば、移動局に受信待機状態となるスイッチ以外に、中継局となることを容認するか否かのスイッチを設けるようにし、中継局機能提供希望者の位置が基地局に認識されるようにする。
【００５８】
中継局として機能する場合には、機器は送受信状態にあり、相当のパワーを消費するため、中継局として提供されている間は移動局は家庭又は車内などで充電器により運用されることが予想される。
【００５９】
次いで、図３に示すように基地局２０２の送受信部１０７は、サービスエリア２０３内に位置し中継局候補となって受信待機状態にある移動局に、アクセス用スロット３０１を用いてアクセスチャネルを送信し自フレームの先頭を知らせる。又、中継局候補の移動局はこれを基に自フレームを基地局２０２のフレームに同期させる。
【００６０】
次いで、図４は基地局２０２がサービスエリア２０３内の一の中継局候補の移動局と同期を確立した状態を示している。
【００６１】
基地局２０２と同期を取った中継局２０４はアクセス用スロット３０１から基地局２０２にスロットの割り当てを要求し、基地局２０２の送受信部１０７は制御用スロット３０２を用いて割り当てたスロットを中継局２０４に指示する。
【００６２】
図４は、例として基地局２０２と中継局２０４が中継局２０４が未使用のスロットである第７メッセージ用スロットを用いて通信する状態を示す。中継局として確立した移動局は受信待機状態となる。
【００６３】
図５では、中継局２０４がサービスエリア２０３外に位置する移動局２０１からの発呼を受信した状態を示している。移動局２０１からの発呼はアクセス用スロット及びメッセージ用スロットから行われる。
【００６４】
次いで図６は、中継局２０４が移動局２０１とフレーム同期を取るところを示している。
【００６５】
移動局２０１は発呼後受信待機状態となっている。中継局２０４の送受信部１０７は、アクセス用スロット３０１からアクセスチャネルを送信して自フレームの先頭を移動局２０１へ知らせる。これを基に移動局２０１は、移動局２０１と中継局２０４とフレームの同期を取る。
【００６６】
中継局２０４は受信した移動局２０１の発呼をアクセス用スロット及びメッセージ用スロットを用いて基地局２０２へ送信する。
【００６７】
図７は、中継局２０４が移動局２０１とフレーム同期を取り、空きスロットを割り当て、同期を確立したところを示している。
【００６８】
中継局２０４と同期を取った移動局２０１はアクセス用スロット３０１から中継局２０４にスロットの割り当てを要求し、中継局２０４の送受信部１０７は制御用スロット３０２を用いて割り当てたスロットを移動局２０１に指示する。
【００６９】
図７では第７メッセージ用スロットに隣接する第８メッセージ用スロットが割り当てられた場合を示す。
【００７０】
以上で、中継局２０４を介して移動局２０１と基地局２０２のフレーム同期が取れ、交信可能状態となる。同期確立後の通信では、図７に示すように、下りでは基地局２０２が中継局２０４に割り当てたスロットを用いて中継局２０４へ送信し、それを受け取った中継局２０４は、移動局２０１に割り当てたスロットを用いて移動局２０１へ送信する。上りでは、これと全く逆のルートをたどる。
【００７１】
上記実施の形態の説明では、発呼する移動局２０１が基地局２０２のサービスエリア２０３外に位置し、サービスエリア２０３内に位置する移動局を中継局２０４として選定し利用する場合について説明した。また上記実施の形態では、中継局２０４は一のメッセージ用スロット３０３を中継用とし、一スロットに対し中継先の一移動局を割り当てた場合について説明した。しかし、本発明の効果は以下に図８〜１５を用いて説明する場合にも適用することができる。以下、図面を用いながら順に詳述する。
【００７２】
図８（ａ）は、発呼する移動局８０１が、基地局８０２のサービスエリア８０３内にいるにもかかわらず、通信を行えない状況を示している。
【００７３】
この場合、移動局８０１は、近接する他のサービスエリア８０５内の移動局を中継局８０６として選定し、この近接する他のサービスエリア８０５の基地局８０７と交信し、通信を行う。この時、基地局８０７は収容能力に余裕があり、また中継局８０６は移動局８０１と直接通信可能な位置にある。
【００７４】
上記実施の形態と同様の手順で、基地局８０７はサービスエリア８０５内の移動局を中継局８０７として選定する。そして移動局８０１は中継局８０６と同期を取ることにより基地局８０７と交信でき、通信を行うことができる。
【００７５】
図８（ｂ）は、上記実施の形態の図７に相当する通信フレームの構成図であり、上記図８（ａ）の場合において、移動局８０１と基地局８０７の交信が確立され通信が可能となった状態を示している。
【００７６】
図８（ｂ）の場合の通信されるデータの流れは以下の通りである。下りでは、基地局８０７はデータを第七メッセージ用スロットを用いて中継局８０６へ送信する。中継局８０６は受信したデータを同じフレーム内の第八メッセージ用スロットに渡し、移動局８０１へ送信する。上りでは、移動局８０１は第八メッセージ用スロットを用いて中継局８０６に送信する。中継局８０６は受信したデータを次のフレームの第七メッセージ用スロットに渡し、基地局８０７へ送信する。
【００７７】
図８（ｂ）は、図７と比べ、発呼する移動局８０１が交信する基地局８０７と異なる基地局８０２のサービスエリア８０３内に位置する点で異なる。
【００７８】
このように移動局を中継局として用いることで、基地局の容量増設又は新設をすることなく、待ち合わせなどで場所・時期的にアクセスが集中するサービスエリアにおいて、近接する収容能力に余裕のある基地局を有効利用し、移動局の通信路を確保することができる。
【００７９】
図９（ａ）は、発呼する移動局９０１が、基地局９０２のサービスエリア９０３内に位置し中継局となり得る移動局９０４と直接交信できないほど遠隔に位置する状況を示している。
【００８０】
この場合、移動局９０１は、サービスエリア９０３外に位置する移動局を中継局９０５として選定し基地局９０２と交信する。この時、中継局９０５はサービスエリア９０３内に位置し中継局となり得る移動局９０４と直接交信できる位置にあり、且つ移動局９０１と直接交信できる位置にある。
【００８１】
上記実施の形態と同様の手順で、基地局９０２はサービスエリア９０３内の移動局を中継局９０４として選定する。次いで中継局９０４は、サービスエリア９０３外の移動局を中継局９０５として選定する。そして移動局９０１は中継局９０４、９０５と順次同期を取ることにより基地局９０２と交信でき、通信を行うことができる。
【００８２】
図９（ｂ）は、上記実施の形態の図７に相当する通信フレームの構成図であり、上記図９（ａ）の場合において、移動局９０１と基地局９０２の交信が確立され通信が可能となった状態を示している。
【００８３】
図９（ｂ）の場合のデータを流れは以下の通りである。下りでは、基地局９０２は第七メッセージ用スロットを用いて中継局９０４へ送信する。中継局９０４は受信したデータを同じフレームの第八メッセージ用スロットに渡し、中継局９０５へ送信する。中継局９０５は受信したデータを次のフレームの第六メッセージ用スロットに渡し、移動局９０１へ送信する。上りでは、移動局９０１は第六メッセージ用スロットを用いてデータを中継局９０５へ送信する。中継局９０５は受信したデータを同じフレームの第八メッセージ用スロットに渡し、中継局９０４へ送信する。中継局９０４は受信したデータを次のフレームの第七メッセージ用スロットへ渡し、基地局９０２へ送信する。
【００８４】
図９（ａ）では特に、中継局９０４、９０５の二機の移動局を介する場合について示したが、本発明の効果は二以上の複数の中継局を介する場合にも適用できる。
【００８５】
このように移動局を中継局として用いることで、基地局を新設することなく、移動局を配置することのみによって、いずれのサービスエリアからも遠隔地にある移動局の通信路を確保することができる。
【００８６】
図１０（ａ）は、中継局１００１が、基地局１００２のサービスエリア１００３外に位置し発呼する複数の移動局を中継させ基地局１００２と交信させる状況を示している。
【００８７】
この場合、移動局１００４及び移動局１００５は、それぞれに中継局１００１のメッセージ用スロット３０３中の一スロットを割り当てられている。この時、移動局１００４、１００５は、両者ともサービスエリア１００３の外に位置し、中継局１００１と直接交信できる位置にある。
【００８８】
上記実施の形態と同様の手順で、基地局１００２はサービスエリア１００３内の移動局を中継局１００１として選定する。そして移動局１００４、１００５は順に受信待機状態である中継局１００１と同期を取ることにより基地局１００２と交信でき、通信を行うことができる。
【００８９】
図１０（ｂ）は、上記実施の形態の図７に相当する通信フレームの構成図であり、上記図１０（ａ）の場合において、移動局１００４、１００５と基地局１００２の交信が確立され通信が可能となった状態を示している。
【００９０】
図１０（ｂ）の場合のデータの流れは以下の通りである。下りでは、基地局１００２は、移動局１００４へ送信するデータを第五メッセージ用スロットから中継局１００１へ送信し、移動局１００５へ送信するデータを第七メッセージ用スロットから送信する。中継局１００１は第五メッセージ用スロットで受信したデータは第六メッセージ用スロットへ渡し、移動局１００４へ送信する。第七メッセージ用スロットで受信したデータは第八メッセージ用スロットへ渡し、移動局１００５へ送信する。上りでは、移動局１００５はデータを第八メッセージ用スロットを用いて中継局１００１へ送信し、移動局１００４はデータを第六メッセージ用スロットを用いて中継局１００１へ送信する。中継局１００１は第六メッセージ用スロットで受信したデータは次のフレームの第五メッセージ用スロットへ渡し、基地局１００２へ送信する。第八メッセージ用スロットで受信したデータは次のフレームの第七メッセージ用スロットへ渡し、基地局１００２へ送信する。
【００９１】
図１０（ａ）では特に、移動局１００４と移動局１００５の二台が中継局１００１を介して基地局１００２と交信する場合について示しているが、本発明の効果は中継局のメッセージ用スロットに充分な空きがあれば二以上の移動局を一台の中継局で基地局へ中継する場合にも適用できる。
【００９２】
このように移動局を中継局として用いることで、一台のサービスエリア外の移動局を基地局と交信可能にするために一台の移動局が中継局として拘束されることがないため、同じ移動局数でより多くの中継が可能となる。
【００９３】
図１１（ａ）は、中継局１１０１が、基地局１１０２のサービスエリア１１０３外に位置し発呼する複数の移動局を中継させ基地局１００２と交信させる状況を示している。
【００９４】
この場合、中継局１１０１はメッセージ用スロット３０３の一のスロットを二つに分割して中継用とし、移動局１１０４及び移動局１１０５は、それぞれに中継局１１０１のメッセージ用スロット３０３中の一スロットの半分を割り当てられている。この時、移動局１１０４、１１０５は、両者ともサービスエリア１１０３の外に位置し、中継局１１０１と直接交信できる位置にある。
【００９５】
上記実施の形態と同様の手順で、基地局１１０２はサービスエリア１１０３内の移動局を中継局１１０１として選定する。そして移動局１１０４、１１０５は中継局１１０１と同期を取ることにより基地局１１０２と交信でき、通信を行うことができる。
【００９６】
図１１（ｂ）の場合のデータの流れは以下の通りである。下りでは、基地局１１０２は２分割された第五メッセージ用スロットを用いて、前半は移動局１１０４へ送信するデータを、後半は移動局１１０５へ送信するデータを中継局１１０１へ送信する。中継局１１０１は受信したデータを第六メッセージ用スロットへ渡し、前半は移動局１１０４へ、後半は移動局１１０５へ、それぞれ送信する。上りでは、移動局１１０５はデータを第六メッセージ用スロットの後半を用いて中継局１１０１へ送信し、移動局１１０４はデータを第六メッセージ用スロットの前半を用いて中継局１１０１へ送信する。中継局１１０１は受信した第六メッセージ用スロットのデータを次のフレームの第五メッセージ用スロットへ渡し、基地局１１０２へ送信する。
【００９７】
図１１（ａ）では特に、移動局１１０４と移動局１１０５の二台が中継局１１０１を介して基地局１１０２と交信する場合について示しているが、本発明の効果は中継局のメッセージ用スロットの一を２の倍数に分割する場合であれば、一スロット当たり分割した数だけでの移動局を一台の中継局で基地局へ中継する場合にも適用できる。
【００９８】
このように移動局を中継局として用いることで、一台のサービスエリア外の移動局を基地局と交信可能にするために一台の移動局が中継局として拘束されることがないため、同じ移動局数でより多くの中継が可能となる。
【００９９】
図１２は、通信方式に変調・復調にフーリエ逆変換・フーリエ変換を用いるＯＦＤＭ方式を採用することにより、基地局１２０１〜中継局１２０２間及び中継局１２０２〜移動局１２０３間の交信に同じ周波数を用いている状況を示している。
【０１００】
この場合、移動局１２０３は、サービスエリア１２０４内に位置する移動局を中継局１２０２として選定し基地局１２０１と交信する。この時、移動局１２０３は基地局１２０１と直接交信できない位置にあり、また中継局１２０２と直接交信できる位置にある。
【０１０１】
上記実施の形態と同様の手順で、基地局１２０１はサービスエリア１２０４内の移動局を中継局１２０２として選定する。そして移動局１２０３は中継局１２０２と同期を取ることにより基地局１２０１と交信でき、通信を行うことができる。
【０１０２】
図１３（ａ）は、基地局〜中継局間と中継局〜移動局間の通信方式にＯＦＤＭ方式を採用した場合の、基地局・中継局・移動局の送信部の構成を示すブロック図であり、図１３（ｂ）は受信部の構成を示すブロック図である。
【０１０３】
図１３（ａ）のＩ−Ｑマッピング回路１３０１に入った情報信号は、Ｉ信号とＱ信号に２分される。Ｉ信号とＱ信号はそれぞれ並列化部１３０２で並列化される。
【０１０４】
並列化された信号は直交変調器１３０３で直交変調され、加算器１３０４で加算される。そして加算器１３０５で加算されると同時にフレーム・タイミング生成部１３０６の指示する同期タイミングでガードインターバルが付加され出力するフレームが構成される。
【０１０５】
出力信号は、Ｄ／Ａ変換器１３０７でアナログ信号に変換され、低域通過フィルタ１３０８と周波数変換部１３０９と帯域通過フィルタ１３１０を通してからアンテナ１３１１より送信する。
【０１０６】
図１３（ｂ）のアンテナ１３１２で受信した信号は、送信前と逆の順番で帯域通過フィルタ１３１３と周波数変換部１３１４と低域通過フィルタ１３１５の順で通す。
【０１０７】
クロック再生回路１３１６を伴うＡ／Ｄ変換器１３１７でディジタル信号に変換された受信信号は、フレーム・タイミング検出部１３１８の指示するタイミングに基づきガードインターバル除去部１３１９でガードインターバルが取り除かれる。
【０１０８】
そして受信信号は、復調部１３２０で直交検波され、それをフレーム周期期間に相当する期間だけ積分器１３２１で積分される。積分結果は判定部１３２２で最適な出力だけが取り出され、最後に並列−直列変換器１３２３で直列信号に戻して情報信号とする。
【０１０９】
中継局１２０２において、送信信号と受信信号が特定期間ずれていれば、その差を利用して容易に受信信号結果の中から自身の送信信号を除去できる。変調・復調にフーリエ逆変換・フーリエ変換を用いるＯＦＤＭ方式において、フーリエ変換の積分期間を１フレーム期間と設定するならば、送信信号すなわち受信復調信号出力は自ずと受信信号から少なくとも１フレーム遅れる。よってＯＦＤＭ方式を採用することにより、中継局１２０２は受信信号結果から自らの送信信号だけを除去することができるので、基地局１２０１〜中継局１２０２間及び中継局１２０２〜移動局１２０３間の交信に同じ周波数を用いることができ、周波数帯の有効利用が図れる。
【０１１０】
またＯＦＤＭ方式は、マルチパス・フェージングに強いという利点も備えているので都合が良い。
【０１１１】
図１５は、図１２におけるＯＦＤＭ方式を用いて基地局１２０１〜中継局１２０２間及び中継局１２０２〜移動局１２０３間の交信に同じ周波数を用いる場合の、中継局１２０２内部の構成概略を示すブロック図である。
【０１１２】
波形を１シンボル遅延させた信号をＯＦＤＭ方式で送信する場合、受信機系が同時に動作しているとすると、中継局受信入力には、中継すべき受信入力と中継局出力の一部が入り、合成されて中継局の遅延作用を得て中継局出力になる。この状態はＩＩＲ型ディジタルフィルタそのものであり、遅延時間が周期に相当する周波数をヌル周波数とする低域通過型フィルタとなってしまう。
【０１１３】
具体的に図１５を用いて説明すると、送信信号は積分器１３２１による１フレーム期間分の積分処理によって受信信号よりも少なくとも１フレーム期間分遅れる。この時中継局１２０２の受信系が動作していると受信信号には送信信号の一部（図中のＡ）が含まれてしまう。
【０１１４】
そこで、中継局１２０２内部に送信信号減算部１５０１を設け、受信してしまう送信信号（Ａ）に等しい量（−Ａ）を予め減算しておく。これによって、中継局１２０２は、受信してしまった自らの送信信号分を相殺することができ、本来中継すべき信号だけを送受信することができる。
【０１１５】
図１４（ａ）、（ｂ）は、移動局の通信機能を中継のために提供した分及び中継に伴う電力消費分を、利用者への利用料金から軽減することで利用者に対価を払うシステムの構成を示す模式図である。
【０１１６】
図１４（ａ）は、移動局１４０１が中継局１４０２、１４０３を介して基地局１４０４と交信し、通信を行っている状態を示している。基地局１４０４は移動通信加入者交換機１４０５に接続され、更にその先で移動通信中継交換機１４０６、信号中継局１４０７およびサービス制御局１４０８とつながる。
【０１１７】
信号中継局１４０７は、位置情報データベース１４０９とつながり、電源が入っている移動局がどの基地局のサービスエリア内に位置するかを管理している。また、サービス制御局１４０８は、加入者情報データベース１４１０を有し、電話番号の管理や課金を行う。
【０１１８】
次いで図１４（ｂ）を用いて、課金すべき移動局および減免すべき中継局を判断する方法を説明する。
【０１１９】
基地局１４０４から移動通信加入者交換機１４０５へのアップリンクＵａからは、移動局１４０１が通話したい相手局の電話番号「ＡＢＣ−ＤＥＦ−ＧＨＩＪＫＬ」が読み取れなければならない。またそのダウンリンクＤａからは、移動局１４０１の電話番号「０Ａ０−１２３−１２３４５」が読み取れなければならない。
【０１２０】
まず中継局１４０３から基地局１４０４へのアップリンクＵ１からは、相手局電話番号「ＡＢＣ−ＤＥＦ−ＧＨＩＪＫＬ」が読み取れる。また、基地局１４０４から中継局１４０３へのダウンリンクＤ１では、移動局１４０１の電話番号「０Ａ０−１２３−１２３４５」の末尾に延長子「−」を用いて「−２」を付加する。これは中継が二段階存在することを示している。
【０１２１】
「０Ａ０−１２３−１２３４５−２」はダウンリンクにおける間接アドレスであり、基地局１４０４が解読すると、中継局１４０３の実番号「０Ａ０−１２３−２２２２２」と続く中継局１４０２の実番号「０Ａ０−１２３−１１１１１」の２つが含まれていることを読み取ることができる。
【０１２２】
次いで、中継局１４０３と中継局１４０２との間のアップリンクＵ２・ダウンリンクＤ２について説明する。
【０１２３】
アップリンクＵ２からは、相手局電話番号「ＡＢＣ−ＤＥＦ−ＧＨＩＪＫＬ−１」を読み取ることができる。一方、ダウンリンクＤ２からは、移動局１４０１の電話番号「０Ａ０−１２３−１２３４５−１」が読み取れる。両者とも間接アドレスであり、基地局１４０４で解読すると中継局１４０２と中継局１４０３の実番号がわかる。
【０１２４】
次いで中継局１４０２と移動局１４０１との間のアップリンクＵ３・ダウンリンクＤ３について説明する。
【０１２５】
アップリンクＵ３からは、相手局電話番号「ＡＢＣ−ＤＥＦ−ＧＨＩＪＫＬ−２」を読み取ることができる。一方、ダウンリンクＤ３からは、移動局１４０１の電話番号「０Ａ０−１２３−１２３４５」が読み取れる。「ＡＢＣ−ＤＥＦ−ＧＨＩＪＫＬ−２」は間接アドレスであり、基地局１４０４で解読すると中継局１４０２、１４０３の実番号がわかる。
【０１２６】
このように、直接の通信には間接アドレスを用い、中継局となった移動局の実番号は網側の加入者情報データベース１４１０で管理することで、どの移動局が中継局機能を提供したかを網側で把握することで、その利用者への課金を減算できる。
【０１２７】
例えば、中継局機能を提供した移動局には、充電器から供給される電気料金も含め、時間当たりの通話コストの１／１０を対価として支払うものとすると、一日の通話時間が３分×１０回＝３０分の利用者の場合、３００分、つまり一日５時間中継局として提供し利用されれば利用料金の課金が零となる。
【０１２８】
このように金銭面でのインセンティブを用意することで、利用者の移動局をネットワーク網の一部として提供されることが促進でき、事業者は基地局設置などのインフラ整備・投資を抑えながらネットワークの拡大を図ることができる。
【０１２９】
以上説明したように本発明の無線通信システムは、郊外・遠隔地など基地局が充分に配置されておらずいずれの基地局のサービスエリアにも入らないために基地局と直接通信不可能な移動局を、他の移動局を中継局として用いて基地局と通信させることができる。
【０１３０】
また、都市部において建物の陰や内部など電波の谷の部分に位置するので基地局との通信路が確保できない移動局を、他の移動局を中継局として用いて基地局と通信させることができる。
【０１３１】
さらに、基地局のサービスエリア内に位置するにも係わらずその基地局に収容能力を超えるアクセスがあり通信できない移動局を、他の移動局を中継局として用いて近接する他の基地局と通信させることができる。
【０１３２】
また本発明では、利用者の移動局をネットワーク網の一部として利用するため、事業者は基地局設置などのインフラ整備・投資を抑えつつ、移動通信サービスエリアの拡大を図ることができる。
【０１３３】
（実施の形態２）
本実施の形態は、リアルタイム性及び伝送速度向上のために、中継局において、中継すべき情報の送受信を同一フレーム内で受信、送信の順で行えるようにスロット割当を行うものである。
【０１３４】
例えば、図８（ｂ）に示すようなフレーム構成においては、中継局８０６が移動局８０１からデータを受信するスロットの位置と、中継局８０６が基地局８０７に送信するスロットの位置と、では送信スロットの方が１フレーム内において時間的に前に位置するため、移動局８０１から受信した信号を次のフレームの送信スロットまで待ってから基地局８０７に送信することになる。
【０１３５】
図１６は、図８（ａ）と同じ状況において、スロットの割当を受信スロットの方が時間的に前になるようにし、伝送速度向上を図った場合の通信フレーム構成を示す模式図である。
【０１３６】
基地局８０７からの信号を受信した中継局８０６は、受信スロットと同じフレーム内の時間的に後のスロットを用いて移動局８０１に送信する。
【０１３７】
同様に、上り回線においても、移動局８０１からの信号を受信した中継局８０６は、受信スロットと同じフレーム内の時間的に後のスロットを用いて基地局８０７に送信する。
【０１３８】
このように、中継局において上記フレーム構成、すなわち１フレーム内においてデータを受信するスロットの位置をデータを送信するスロットの位置よりも時間的に前に配置することにより、中継局で受信したデータを１フレーム内ですぐに送信することができる。このため、システムにおいて伝送速度の向上を図ることができる。
【０１３９】
なお、本実施の形態に係るフレーム構成は、図１７に示すように、スロットをさらに複数（図１７では２つ）に分割し、その最小時間単位の小スロットで時分割複信する場合にも適用することができる。すなわち、１スロット内においてデータを受信する小スロットの位置をデータを送信する小スロットの位置よりも時間的に前に配置することにより、中継局で受信したデータを１スロット内ですぐに送信することができる。このため、システムにおいて伝送速度の向上を図ることができる。
【０１４０】
更に、本実施の形態に係るフレーム構成は、図１１（ａ）に示す場合にも適用することができ、図１１（ｂ）に示したフレーム構成は、適用後、図１８に示すような構成になる。よって、移動局が２つの場合にも適用できる。
【０１４１】
このように、本実施の形態によれば、中継局において、中継すべき情報の送受信を単位時間、例えば同一フレーム内や同一スロット内で受信、送信の順で行うことにより、中継局における一時的格納が１フレーム分に及ぶことがなく、伝送速度が向上する。
【０１４２】
（実施の形態３）
本実施の形態は、伝送速度向上のために、移動局が中継局として機能する場合の中継機能の高速化のために、移動局が中継局として機能し中継のために受信信号を高速に蓄積する際に、完全な復号処理を行わずに蓄積するようにするものである。
【０１４３】
すなわち、既に図１６から図１８に示したような中継を行う移動局が受信の直後に送信を行わねばならない状況下では、遅延の発生が多い復号部での信号処理が伝送速度高速化の阻害となる。
【０１４４】
本実施の形態では、復号までの処理を行わず、復調、あるいは検波された出力を以て蓄積することによって、中継を行う移動局内での信号処理を低減し、伝送速度の高速化を図るものである。
【０１４５】
以下、図１９から図２２を用いて、本実施の形態に係る移動局１９０１の構成について説明する。本実施の形態に係る移動局１９０１は、ＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｃｃｅｓｓ）を有し、中継局として機能する際には、中継する信号を一時的にＤＭＡをバッファとして利用し保管するものである。
【０１４６】
図１９は、本実施の形態に係る移動局１９０１の概略構成を示す要部ブロック図である。ＭＡＣ／ＤＬＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ／  Ｄａｔａ  Ｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）１９０２は、無線媒体（Ｍｅｄｉａ）のアクセス制御とデータの受け渡しを制御し、無線回線における情報を有線回線での情報の形態に変換する。ＤＭＡ１９０３は、中継する信号を一時的に蓄積する。ＭＡＣ／ＤＬＣ１９０２の出力である有線回線の情報は、情報インターフェイス部１１３から、例えばイーサネット等を介して、例えばパソコン等に送信される。
【０１４７】
以下、図２０から図２２を用いて、本実施の形態に係る移動局１９０１が中継局として機能する時の一時的な蓄積の方法について説明する。図２０から図２２は、それぞれ一時的に蓄積する情報の種類を変え、信号処理を低減させ、伝送速度の向上を図るものである。
【０１４８】
図２０は、移動局１９０１が中継局として機能する場合において、受信した中継すべき信号を、すべて復調し、更に有線回線での情報形態に変換してから一時的に蓄積する場合の信号の流れを示す。
【０１４９】
受信信号は、送受信部１０７によって受信され、ベースバンド信号に変換され、Ａ／Ｄ変換される。次いで、変復調部１０６によって復調処理が行われ、ＭＡＣ／ＤＬＣ１９０２によって有線回線での情報形態に変換され、有線系データとしてＤＭＡ１９０３によって一時的に蓄積される。
【０１５０】
図２１は、移動局１９０１が中継局として機能する場合において、受信した中継すべき信号を、すべて復調してから一時的に蓄積する場合の信号の流れを示す。
【０１５１】
受信信号は、送受信部１０７によって受信され、ベースバンド信号に変換され、Ａ／Ｄ変換される。次いで、変復調部１０６によって復調処理が行われ、無線回線における復調処理後のデータとしてＤＭＡ１９０３によって一時的に蓄積される。よって、図２１の場合は、図２０の場合より必要な信号処理が低減するため、伝送速度が向上する。
【０１５２】
図２２は、移動局１９０１が中継局として機能する場合において、受信した中継すべき信号を、復調処理を行わずに復調前ベースバンド信号の状態で一時的に蓄積する場合の信号の流れを示す。
【０１５３】
受信信号は、送受信部１０７によって受信され、ベースバンド信号に変換され、Ａ／Ｄ変換される。このＡ／Ｄ変換後のベースバンド信号が、復調処理を行わずに、ＤＭＡ１９０３によって一時的に蓄積される。よって、図２２の場合は、図２１の場合より必要な信号処理が低減するため、伝送速度が向上する。
【０１５４】
このように、本実施の形態によれば、中継局となる移動局が、中継のために一時的に情報を蓄積する際に完全な復調を行わずに蓄積するため、信号処理を低減させることができ、伝送速度が向上する。なお、図２０から図２２までのルートの選択については、伝送速度や伝搬環境などの種々の要因により適宜設定する。
【０１５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基地局装置を増設せずに通信可能エリアを広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成概略を示すブロック図
【図２】上記実施の形態に係る基地局と中継局と移動局の交信状態を説明するための模式図
【図３】上記実施の形態に係る移動局が中継局を介して基地局と通信する時の通信フレームを示す模式図
【図４】上記実施の形態に係る移動局が中継局を介して基地局と通信する時の通信フレームを示す模式図
【図５】上記実施の形態に係る移動局が中継局を介して基地局と通信する時の通信フレームを示す模式図
【図６】上記実施の形態に係る移動局が中継局を介して基地局と通信する時の通信フレームを示す模式図
【図７】上記実施の形態に係る移動局が中継局を介して基地局と通信する時の通信フレームを示す模式図
【図８】（ａ）上記実施の形態に係る移動局が近接する他のサービスエリアの基地局と通信を行う状況を示す模式図
（ｂ）上記実施の形態に係る基地局・中継局・移動局の図８（ａ）時の通信フレームを示す模式図
【図９】（ａ）上記実施の形態に係る移動局が複数の中継局を介して基地局と通信を行う状況を示す模式図
（ｂ）上記実施の形態に係る基地局・中継局・移動局の図９（ａ）時の通信フレームを示す模式図
【図１０】（ａ）上記実施の形態に係る中継局が複数の移動局の送受信データを基地局へ中継する状況を示す模式図
（ｂ）上記実施の形態に係る中継局が図１０（ａ）時に複数の通信スロットを用いる場合の通信フレームを示す模式図
【図１１】（ａ）上記実施の形態に係る中継局が複数の移動局の送受信データを基地局へ中継する状況を示す模式図
（ｂ）上記実施の形態に係る中継局が図１１（ａ）時に一つの通信スロットを分割して用いる場合の通信フレームを示す模式図
【図１２】上記実施の形態に係る基地局〜中継局間及び中継局〜移動局間の交信に同じ周波数を用いる状況を示す模式図
【図１３】（ａ）上記実施の形態に係る基地局・中継局・移動局のＯＦＤＭ方式を採用した場合の送信部の構成を示すブロック図
（ｂ）上記実施の形態に係る基地局・中継局・移動局のＯＦＤＭ方式を採用した場合の受信部の構成を示すブロック図
【図１４】（ａ）上記実施の形態に係る無線通信システム全体の概要を示す模式図
（ｂ）上記実施の形態に係る中継局機能を提供した移動局を管理する方法を示す模式図
【図１５】上記実施の形態に係る中継局内の送信信号減算部の働きを示すブロック図
【図１６】本発明の実施の形態２に係る基地局及び中継局及び移動局の通信フレームを示す模式図
【図１７】上記実施の形態に係る基地局及び中継局及び移動局がスロットを分割して通信する場合の通信フレームを示す模式図
【図１８】上記実施の形態に係る基地局及び中継局及び二つの移動局がスロットを分割して通信する場合の通信フレームを示す模式図
【図１９】本発明の実施の形態３に係る移動局の概略構成を示す要部ブロック図
【図２０】上記実施の形態に係る移動局が中継局として機能する場合の信号の流れを示す模式図
【図２１】上記実施の形態に係る移動局が中継局として機能する場合の信号の流れを示す模式図
【図２２】上記実施の形態に係る移動局が中継局として機能する場合の信号の流れを示す模式図
【符号の説明】
１０１  基地局
１０２  中継局
１０３  移動局
１０６  変復調部
１０８  アンテナ
３０１  アクセス用スロット
３０３  メッセージ用スロット
１３０２  並列化部
１３０３  直交変調器
１３０６  フレーム・タイミング生成部
１４１０  加入者情報データベース
１５０１  送信信号減算部
１９０２  ＭＡＣ／ＤＬＣ
１９０３  ＤＭＡ
【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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