(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の時間長を有する１フレームを時分割した複数のタイムスロットにより構成されるＴＤＭＡ方式の無線通信システムに用いられ、基地局に対応する第１の無線通信手段と、移動局に対応する第２の無線通信手段と、前記基地局からの無線信号を前記第１の無線通信手段で受信すると、受信データを前記移動局へ前記第２の無線通信手段から無線信号で中継送信し、前記移動局からの無線信号を前記第２の無線通信手段で受信すると、受信データを前記基地局へ前記第１の無線通信手段から無線信号で中継送信する中継処理を行う制御手段とを備え、
複数のタイムスロットのうちの一つは、基地局から移動局に制御情報を報知したり、基地局と移動局との間で呼接続に必要な情報を転送するための制御チャネルに利用され、
該制御手段は、第１の基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルを第１タイムスロットを用いて無線信号で中継送信し、第２の基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルを第２タイムスロットを用いて無線信号で中継送信し、第３の基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルを第３タイムスロットを用いて無線信号で中継送信し、第４の基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルを第４タイムスロットを用いて無線信号で中継送信する中継処理機能を具備し、
該制御手段は、待ち受け状態においては、第１の無線通信手段から送受信する無線信号及び第２の無線通信手段から送受信する無線信号のタイミングを、第１の基地局または第２の基地局または第３の基地局または第４の基地局のうち無線信号の受信レベルが最大となる基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルに同期させる機能を具備し、前記待ち受け状態において同期先の基地局からの制御チャネルが受信できなくなった状態においては、第１の無線通信手段から送受信する無線信号及び第２の無線通信手段から送受信する無線信号のタイミングを、他の中継先基地局の中で無線信号の受信レベルが最大となる基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルに同期させるとともに、同期先基地局からの制御チャネルが受信できなくなったタイムスロットで制御チャネルを送信している他の基地局の中で無線信号の受信レベルが最大となる基地局を新しい中継先として選択して中継処理を再開する機能を具備することを特徴とする無線中継装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）等の無線通信システムに用いる無線中継装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＰＨＳ（第二世代コードレス電話システム）の基地局と移動局との間における無線通信の方式として、４チャネル多重のＴＤＭＡ−ＴＤＤ（Time Division Multi Access-Time Division Duplex）方式が採用されている。上記方式では、５ｍｓｅｃの時間長を有する１フレームを一つの基地局における伝送信号の一単位として設定し、さらに１フレームを８等分したものを１スロット（時間長０．６２５ｍｓｅｃ）として規定している。そして、１フレーム中の４スロットを基地局から移動局への下りの送信信号に割り当て、残りの４スロットを移動局から基地局への上りの送信信号に割り当てている。つまり、一つの基地局は理論上最大４つの移動局との通信が同時に処理できる。また、一つのスロットには１６０ｂｉｔのデータが含まれ、一つの移動局と基地局との間では５ｍｓｅｃ毎に１６０ｂｉｔのデータが半二重で伝送されることになり、単位時間当たりで見れば３２ｋｂｉｔ／ｓｅｃの通信速度が得られることになる。
【０００３】
ところで、ＰＨＳでは１．９ＧＨｚ帯の無線周波数を利用しており、例えば屋外に設置されている基地局の電波が建物内の移動局に到達し難いため、屋外の基地局と屋内の移動局との間で各々の送信電波を中継する無線中継装置（中継局）が従来より用いられていた（例えば、特許文献１参照）。この無線中継装置では、起動後の初期設定時に基地局から送信される電波の受信強度（電界強度）が最大となる一つの基地局からの制御チャネル（ＣＣＨ）を移動局に中継するようになっていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１５５１７２号公報（第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の無線中継装置においては、移動局から通信開始の要求（リンクチャネル確立要求）があった場合に待ち受け先の基地局のスロットに空きがないときにはスロットに空きのある他の基地局をサーチする必要があったため、リンクチャネル確立のための処理が複雑になり、さらにリンクチャネルが確立するまでに要する時間が長くなっていた。
【０００６】
また近年、インターネットの普及に伴って多数のユーザが同時且つ高速な通信が行える無線通信システムの需要が高まっており、上述のＰＨＳにおいても従来の回線交換式の通信だけでなくをパケット交換式の通信（パケット通信）に対応した基地局及び移動局が提供されている。かかるパケット通信においては、一つの移動局が複数の基地局との間で互いに異なるスロットで通信することにより、一つの基地局と通信している場合よりも速い通信速度（例えば４つの基地局とパケット通信する場合であれば最大３２×４＝１２８ｋｂｉｔ／ｓｅｃの通信速度）が得られるようになっている。しかしながら、従来の無線中継装置では一つの基地局の制御チャネル及び情報チャネル（ＴＣＨ）しか中継できなかったため、無線中継装置を介したパケット通信では通信速度の向上が実現できなかった。
【０００７】
本発明は上記目的に鑑みて為されたものであり、その目的は、基地局と移動局との間で通信を開始する際の処理が簡素化できるとともに通信開始までにかかる時間を短縮することができる無線中継装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、所定の時間長を有する１フレームを時分割した複数のタイムスロットにより構成されるＴＤＭＡ方式の無線通信システムに用いられ、基地局に対応する第１の無線通信手段と、移動局に対応する第２の無線通信手段と、前記基地局からの無線信号を前記第１の無線通信手段で受信すると、受信データを前記移動局へ前記第２の無線通信手段から無線信号で中継送信し、前記移動局からの無線信号を前記第２の無線通信手段で受信すると、受信データを前記基地局へ前記第１の無線通信手段から無線信号で中継送信する中継処理を行う制御手段とを備え、複数のタイムスロットのうちの一つは、基地局から移動局に制御情報を報知したり、基地局と移動局との間で呼接続に必要な情報を転送するための制御チャネルに利用され、該制御手段は、第１の基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルを第１タイムスロットを用いて無線信号で中継送信し、第２の基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルを第２タイムスロットを用いて無線信号で中継送信し、第３の基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルを第３タイムスロットを用いて無線信号で中継送信し、第４の基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルを第４タイムスロットを用いて無線信号で中継送信する中継処理機能を具備し、該制御手段は、待ち受け状態においては、第１の無線通信手段から送受信する無線信号及び第２の無線通信手段から送受信する無線信号のタイミングを、第１の基地局または第２の基地局または第３の基地局または第４の基地局のうち無線信号の受信レベルが最大となる基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルに同期させる機能を具備し、前記待ち受け状態において同期先の基地局からの制御チャネルが受信できなくなった状態においては、第１の無線通信手段から送受信する無線信号及び第２の無線通信手段から送受信する無線信号のタイミングを、他の中継先基地局の中で無線信号の受信レベルが最大となる基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルに同期させるとともに、同期先基地局からの制御チャネルが受信できなくなったタイムスロットで制御チャネルを送信している他の基地局の中で無線信号の受信レベルが最大となる基地局を新しい中継先として選択して中継処理を再開する機能を具備することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、制御手段が第１及び第２の無線通信手段を制御して複数の基地局が互いに異なるスロットを使う制御チャネルを移動局に対して中継するから、一つの基地局にスロットの空きがなければ直ちに別の基地局の空きスロットを使って通信を開始することができ、従来例に比較して基地局と移動局との間で通信を開始する際の処理が簡素化できるとともに通信開始までにかかる時間を短縮することができる。また、同期が外れた場合に他の中継先の基地局の制御チャネルに無線信号の同期を合わせることで同期外れが解消できる。しかも、同期が外れた基地局の代わりに別の基地局を中継先とすることで通信速度の低下を抑制することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を第二世代コードレス電話システム標準規格（ＲＣＲ  ＳＴＤ−２８  ４．０版、社団法人電波産業会発行）に準拠した無線通信システムに用いる無線中継装置（中継局）ＲＳに適用した実施形態について説明する。但し、基地局ＣＳ及び移動局ＰＳの構成並びに動作と、無線中継装置ＲＳの基本動作については上記標準規格に規定されているように従来周知であるから説明を省略する。
【００２３】
図１は本実施形態の無線中継装置ＲＳのブロック図を示し、図２は本実施形態のシステム構成を示している。この無線中継装置ＲＳは、公衆の基地局ＣＳ１，ＣＳ２，…と無線通信する第１の無線通信部１と、パケット通信に対応したＰＨＳ端末のような移動局ＰＳと無線通信する第２の無線通信部２と、第１及び第２の無線通信部１，２を制御して中継のための処理を行う制御部３と、商用電源から電源供給を受けて上記各部の動作電源を作成する電源部４とを備える。第１及び第２の無線通信部１，２には基地局ＣＳ１，…及び移動局ＰＳとの間でそれぞれ無線信号の送受信を行うためのアンテナ（図示せず）、及びアンテナを通じて通信データの送受信を行うモデム（図示せず）が含まれる。また、制御部３はＣＰＵやメモリ等の周辺回路を具備し、メモリに搭載されたプログラムをＣＰＵで実行することによって、上記中継処理や後述する各種の処理を行うものである。また図２に示すように、各基地局ＣＳ１，…は通信事業者独自のネットワークＮＷを通じてインターネットに接続されており、インターネットから送られてくるパケットを移動局ＰＳに送信するとともに移動局ＰＳから送信されるパケットをインターネットに送るようになっている。
【００２４】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００２５】
電源投入直後の無線中継装置ＲＳでは、制御チャネルの同期が外れた状態にあり、中継先の基地局も登録されていない状態にあるので、制御チャネルを捕捉して中継先の基地局を選択するとともに待ち受け状態とする処理（以下、「中継先選択処理」と呼ぶ）が制御部３で実行される。
【００２６】
ここで、図３のフローチャートを参照して、制御部３で実行する中継先選択処理について説明する。電源投入直後の初期設定時に制御部３は中継先選択処理を開始し、図２に示すように複数の基地局ＣＳ１，ＣＳ２，…からの制御チャネルを全て（４つ）の受信用スロットを対象にモニタし（ステップ１）、制御チャネルのＲＳＳＩ（受信信号強度）が最大となる基地局（例えば、ＣＳ１）を中継先の基地局に選択して当該基地局ＣＳ１の識別情報（ＣＳ−ＩＤ）並びにその基地局ＣＳ１が制御チャネルに使用しているスロット番号（例えば、スロット番号１）等をメモリの中継先登録用のデータテーブルに書き込む（ステップ２）。そして、制御部３は中継先として登録済みの基地局ＣＳ１が使用しているスロット以外の各スロット（スロット番号２，３，４）を制御チャネルに使用する基地局ＣＳ２，ＣＳ３，…の内でＲＳＳＩが最大となる基地局ＣＳｎ（ｎ＝２，３，…）をスロット毎に抽出してそのスロットにおける中継先の候補とし（ステップ３）、中継先として登録済みの基地局ＣＳ１から制御チャネルを受信するタイミングと、中継先候補の基地局ＣＳｎから制御チャネルを受信するタイミングとの時間差を所定のしきい値と比較する（ステップ４）。この時間差がしきい値以下であれば、制御部３は中継先候補の基地局ＣＳｎを各スロットにおける中継先の基地局ＣＳｎに確定して上記データテーブルに書き込み（ステップ５）、時間差がしきい値よりも大きければＲＳＳＩが次に大きい基地局ＣＳｎを中継先候補とし（ステップ６）、新しい中継先候補の基地局ＣＳｎについてステップ４の処理を実行し、中継先候補とし得る基地局ＣＳｎがなくなるか、あるいは全てのスロットについて中継先の基地局ＣＳｎが選択されるまでステップ４、ステップ６の処理を繰り返す。そして、全てのスロットについて中継先の基地局ＣＳｎが決定すれば（但し、中継先の基地局ＣＳｎがないスロットが存在する場合もある）、制御部３は第１の無線通信部１で受信する無線信号の受信レベル（ＲＳＳＩ）が最大となる基地局（上述の場合であればＣＳ１）を待ち受け先の基地局に設定し、待ち受け状態においては待ち受け先の基地局ＣＳ１の制御チャネルに同期を合わせる（ステップ７）。
【００２７】
而して、本実施形態の無線中継装置ＲＳでは、制御部３が第１及び第２の無線通信部１，２を制御して複数の基地局ＣＳｎが互いに異なるスロットを使う制御チャネルを移動局ＰＳに対して中継するので、一つの基地局ＣＳ１，…にスロットの空きがなければ直ちに別の基地局ＣＳ２，…の空きスロットを使って通信を開始することができ、従来例に比較して基地局ＣＳｎと移動局ＰＳとの間で通信を開始する際の処理が簡素化できるとともに通信開始までにかかる時間を短縮することができる。また、上述のようにＲＳＳＩが最大となる中継先の基地局ＣＳ１の制御チャネルを受信するタイミングからの時間差が所定のしきい値以下となる基地局ＣＳｎのみを中継先の基地局としているので、複数の基地局ＣＳｎの制御チャネルを中継しているときに同期先の基地局ＣＳ１との同期外れが発生し始めて無線中継装置ＲＳがタイミング的に自走して基地局ＣＳ１との同期ずれが拡大していくような状況下において、他の中継先の基地局ＣＳ２，…からの制御チャネルも同期外れとなってしまうことを抑制することができる。
【００２８】
一方、待ち受け状態において移動局ＰＳからパケット通信の呼接続要求（リンクチャネル確立要求）があった場合、制御部３では最初に待ち受け先の基地局ＣＳ１に対して移動局ＰＳからのリンクチャネル確立要求を中継して情報チャネルを起動した後、データテーブルを参照して他の中継先の基地局ＣＳ２，…にもリンクチャネル確立要求を中継して順次情報チャネルを起動し、互いに異なる複数のスロットを使って複数の基地局ＣＳ１，ＣＳ２，…と一つの移動局ＰＳとの間で情報チャネルによりパケット通信の無線信号を中継する。
【００２９】
而して、従来技術で説明したように最大４つの基地局ＣＳ１，…と互いに異なる４つのスロットを使って一つの移動局ＰＳがパケット通信を行うことで下り方向における最大通信速度を１２８ｋｂｉｔ／ｓｅｃとした無線通信システムが既に提供されているが、本実施形態の無線中継装置ＲＳにおいては、制御部３が第１及び第２の無線通信部１，２を制御して複数（最大４つ）の基地局ＣＳ１，…が互いに異なるスロットを使って情報チャネルを起動することにより、無線中継装置ＲＳを介して１つの移動局ＰＳと複数（最大４つ）の基地局ＣＳ１，…との間で最大通信速度が１２８パケットｋｂｉｔ／ｓｅｃのパケット通信を行うことができ、移動局ＰＳと基地局ＣＳｎで直接行うパケット通信と同等の通信速度が得られる。
【００３０】
次に無線中継装置ＲＳにおいて基地局ＣＳの制御チャネルの同期が外れた場合の処理について説明する。
【００３１】
基地局ＣＳからは一定の周期で間欠的に制御チャネルが送信されており、待ち受け状態における無線中継装置ＲＳの制御部３は、図４のフローチャートに示すように第１の無線通信部１で間欠的に受信する制御チャネルの同期外れを監視しており（ステップ１）、例えば制御チャネルのＲＳＳＩが所定値以下となった場合に同期が外れたと判断し、制御部３のＣＰＵをリセットしている（ステップ２）。ＣＰＵがリセットされると制御部３は電源投入直後と同様の初期設定を開始するから、中継先の基地局を含む初期設定の情報を再度設定し直すことになる。このように同期が外れた場合に中継先の基地局ＣＳ１，…を含む初期設定の情報を再度設定し直せば、再設定された中継先の基地局ＣＳ１，…の制御チャネルに改めて同期を合わせることで同期外れが解消できる。
【００３２】
但し、図５のフローチャートに示すように制御チャネルの同期外れを検出した場合に（ステップ１）、制御部３がデータテーブルを参照して他のスロットに中継先の基地局ＣＳｎが存在するか否かを判断し（ステップ２）、存在する場合にはそのうちでＲＳＳＩが最大である基地局ＣＳｎの制御チャネルに同期させるとともに当該基地局ＣＳｎを待ち受け先とし（ステップ３）、他のスロットに中継先の基地局ＣＳｎが存在しなければＣＰＵをリセットする（ステップ４）ようにしても構わない。このような処理を行えば、同期が外れた場合に他の中継先の基地局ＣＳｎの制御チャネルに同期を合わせることでＣＰＵをリセットする場合よりも短時間で同期外れが解消できるという利点がある。
【００３３】
また、図６のフローチャートに示すように制御部３がＲＳＳＩが最大である基地局ＣＳｎの制御チャネルに同期させるとともに当該基地局ＣＳｎを待ち受け先とし（ステップ３）、さらに同期外れが生じた元の待ち受け先の基地局ＣＳ１が使用していたスロットについて別の基地局の制御チャネルをモニタし（ステップ４）、制御チャネルのＲＳＳＩが最大となる基地局ＣＳｎを当該スロットにおける中継先の基地局に選択する（ステップ５）ようにしても構わない。このような処理を行えば、同期が外れた基地局の代わりに別の基地局を中継先とすることで通信速度の低下を抑制することができるという利点がある。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、所定の時間長を有する１フレームを時分割した複数のタイムスロットにより構成されるＴＤＭＡ方式の無線通信システムに用いられ、基地局に対応する第１の無線通信手段と、移動局に対応する第２の無線通信手段と、前記基地局からの無線信号を前記第１の無線通信手段で受信すると、受信データを前記移動局へ前記第２の無線通信手段から無線信号で中継送信し、前記移動局からの無線信号を前記第２の無線通信手段で受信すると、受信データを前記基地局へ前記第１の無線通信手段から無線信号で中継送信する中継処理を行う制御手段とを備え、複数のタイムスロットのうちの一つは、基地局から移動局に制御情報を報知したり、基地局と移動局との間で呼接続に必要な情報を転送するための制御チャネルに利用され、該制御手段は、第１の基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルを第１タイムスロットを用いて無線信号で中継送信し、第２の基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルを第２タイムスロットを用いて無線信号で中継送信し、第３の基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルを第３タイムスロットを用いて無線信号で中継送信し、第４の基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルを第４タイムスロットを用いて無線信号で中継送信する中継処理機能を具備し、該制御手段は、待ち受け状態においては、第１の無線通信手段から送受信する無線信号及び第２の無線通信手段から送受信する無線信号のタイミングを、第１の基地局または第２の基地局または第３の基地局または第４の基地局のうち無線信号の受信レベルが最大となる基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルに同期させる機能を具備し、前記待ち受け状態において同期先の基地局からの制御チャネルが受信できなくなった状態においては、第１の無線通信手段から送受信する無線信号及び第２の無線通信手段から送受信する無線信号のタイミングを、他の中継先基地局の中で無線信号の受信レベルが最大となる基地局から受信する無線信号に含まれる制御チャネルに同期させるとともに、同期先基地局からの制御チャネルが受信できなくなったタイムスロットで制御チャネルを送信している他の基地局の中で無線信号の受信レベルが最大となる基地局を新しい中継先として選択して中継処理を再開する機能を具備するので、一つの基地局にスロットの空きがなければ直ちに別の基地局の空きスロットを使って通信を開始することができ、従来例に比較して基地局と移動局との間で通信を開始する際の処理が簡素化できるとともに通信開始までにかかる時間を短縮することができる。また、同期が外れた場合に他の中継先の基地局の制御チャネルに無線信号の同期を合わせることで同期外れが解消できる。しかも、同期が外れた基地局の代わりに別の基地局を中継先とすることで通信速度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上を用いる無線通信システムのシステム構成図である。
【図３】同上における中継先選択処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】同上における同期外れ発生時の処理を説明を説明するためのフローチャートである。
【図５】同上における同期外れ発生時の他の処理を説明を説明するためのフローチャートである。
【図６】同上における同期外れ発生時のさらに他の処理を説明を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
ＣＳ  基地局
ＰＳ  移動局
ＲＳ  無線中継装置
１  第１の無線通信部
２  第２の無線通信部
３  制御部
【図１】
0004380220.tif 000002
【図２】
0004380220.tif 000003
【図３】
0004380220.tif 000004
【図４】
0004380220.tif 000005
【図５】
0004380220.tif 000006
【図６】
0004380220.tif 000007