JP2020053830A

JP2020053830A - Ｆｄｍａデジタル無線システム

Info

Publication number: JP2020053830A
Application number: JP2018181173A
Authority: JP
Inventors: 裕一松田; Yuichi Matsuda
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-04-02

Abstract

【課題】ＦＤＭＡ方式の無線通信システムにおいて、周波数の効率利用を実現しつつ移動局のハンドオフを円滑に行う技術を提供する。【解決手段】無線通信システム１は、複数の基地局２０と、基地局２０と通信する移動局３０とを備えるＦＤＭＡデジタル無線システムである。各基地局２０は、共通の制御チャネルＣｃｈを用い、それぞれ所定のタイミングで通信する。移動局３０は、通信チャネル（スーパーフレーム）における送信フレーム番号を記憶しており、基地局２０から送信された送信フレーム番号に基づいて、他の基地局２０の送信タイミングを判断し、他の基地局２０から送信された信号の受信電界を測定することで、捕捉基地局の受信電界レベルが低下しても自動でハンドオフすることができる。【選択図】図２

Description

本発明はＦＤＭＡデジタル無線システムに関する。

ＦＤＭＡ方式による公共業務用を含む業務用のデジタル移動通信システムとして、ＡＲＩＢＳＴＤＴ６１による標準規格が提案されている。この規格では、例えば、図１に示すように指令卓１１４、通信卓１１５、管理監視制御卓１１３、統制サーバ１１２、回線制御装置１１１、基地局１２０、移動局１３０（車載無線機、携帯無線機）を有しており、業務連絡等の通信手段として使われる。

これまでのＦＤＭＡ方式では基地局−移動局間で通信する周波数は基地局毎に制御チャネル用に１波、通信チャネル用に複数波必要になる。図１の例では、ｎ個の基地局１２０に通信チャネルに３波割り当てた通信システム構成を示す。この通信システム全体に割り当てる周波数が、制御用チャネルと通信チャネルを合計して４ｎ波必要になる。

このような周波数構成の場合、ユーザーが業務する範囲に対して割り当てられる周波数の数が少ない場合、全ての業務範囲をカバーできなくなってしまう。そこで、少ない周波数を有効活用する技術が各種提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、１周波の制御チャネル、ｎ周波の通信チャネルを共有する技術が開示されている。

特開２０１５−１９２３７４号公報

特許文献１に開示の技術では、従来に比較して効率的に周波数を利用できるようになっているが、さらなる利便性を向上させる技術への要望がある。例えば、周波数の効率利用を実現しつつ移動局のハンドオフを円滑に行う技術が必要とされている。

本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、上記課題を解決することを目的とする。

本発明は、複数の基地局と、前記基地局と通信する移動局とを備えるＦＤＭＡデジタル無線システムであって、前記移動局は、それぞれの前記基地局の通信チャネルにおける送信フレーム番号を記憶しており、前記基地局から送信された前記送信フレーム番号に基づいて、他の基地局の送信タイミングを判断し、前記他の基地局から送信された信号の受信電界を測定する。
本発明は、複数の基地局と、前記基地局と通信する移動局とを備えるＦＤＭＡデジタル無線システムであって、前記基地局は、送信フレーム番号と、各基地局の送信フレーム番号と、を送信し、前記移動局は、受信した送信フレーム番号と、各基地局の送信フレーム番号と、に基づいて、他の基地局の送信タイミングを判断し、前記他の基地局から送信された信号の受信電界を測定する。
また、それぞれの前記基地局は、制御チャネルを１つの信号で送信してもよい。

本発明によると、ＦＤＭＡ方式の無線通信システムにおいて、周波数の効率利用を実現しつつ移動局のハンドオフを円滑に行う技術を実現できる。

従来技術に係る、無線通信システムの概略構成を示す図である。実施形態に係る、無線通信システムの概略構成を示す図である。実施形態に係る、制御チャネルと通信チャネルのフレーム構成例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態では、ＡＲＩＢＳＴＤＴ６１による標準規格に規定されている、ＳＣＰＣ／ＦＤＭＡ方式による公共業務用を含む業務用のデジタル移動通信システムを例に説明をする。

図２は本実施形態に係る無線通信システム１の概略構成を示す。無線通信システム１は、上位装置であるセンター設備１０と、複数の基地局２０と、それら基地局２０と通信する移動局３０とを備える。センター設備１０と基地局２０とは所定のネットワーク回線２によって接続されている。

基地局２０として、基地局（１）２１〜基地局（５）２５が設けられている。基地局（１）２１〜基地局（５）２５のそれぞれには、識別子として基地局番号１〜５が設定されている。移動局３０は、例えば携帯無線装置である移動局（１）３１や車載無線装置の移動局（２）３２等がある。

センター設備１０は、回線制御装置１１と、統制サーバ１２と、管理監視制御卓１３と、指令卓１４と、通信卓１５とを備える。管理監視制御卓１３は、システム全体の運用を統括的に管理する。統制サーバ１２は、回線制御装置１１に接続され、基地局２０を介した移動局３０との無線通信を集中的に制御する。

指令卓１４は、統制サーバ１２を介して回線制御装置１１に接続されており、無線通信システム１の各機能を操作する装置である。通信卓１５は、回線制御装置１１に接続され、移動局３０との無線通信を個々に行う。指令卓１４と通信卓１５は、同一設備内に設けられる場合もあれば、別施設に設けられる場合もある。

回線制御装置１１は、さらに、センター設備１０の管理下にある基地局２０、ここでは基地局（１）２１〜基地局（５）２５と接続している。

基地局２０は同じ周波数構成で移動局３０と通信を行う。詳細は後述するが、基地局（１）２１〜基地局（５）２５は、同じ周波数の１つの制御チャネルＣｃｈを共有している。ただし、同じ周波数の制御チャネルＣｃｈを使用するため、干渉しないように各基地局２０の送信タイミングに時差を持たせている。移動局３０（ここでは、移動局（１）３１、移動局（２）３２）は、基地局（１）２１〜基地局（５）２５が、どのフレーム番号のタイミングで通信するかという情報を予め記憶している。

なお、基地局（１）２１〜基地局（５）２５は、送信タイミングの同期に、例えばＧＮＳＳ信号（ＧＰＳ信号）を受信し用いることで、正確な同期を行っている。また、基地局２０から移動局３０への下り制御チャネルＣｃｈには、基地局２０を識別するコード（識別子）、フレーム番号が含まれている。例えば、識別するコードとして、制御チャネルＣｃｈのカラーコードに基地局番号を設定する。

また、基地局（１）２１〜基地局（５）２５には、それぞれ３チャネルの通信チャネル（Ｓ１ｃｈ〜Ｓ３ｃｈ）が割り当てられており、空いている通信チャネルを選択して移動局３０と通信する。

すなわち、制御チャネルＣｃｈに周波数Ｆｒｅｑ＿０１が、通信チャネルＳ１ｃｈ〜Ｓ３ｃｈにそれぞれ周波数Ｆｒｅｑ＿０２〜Ｆｒｅｑ＿０４が割り当てられており、それらは同期している。

図３の制御チャネルＣｃｈと通信チャネルＳ１ｃｈ〜Ｓ３ｃｈのフレーム構成例を参照して、基地局２０と移動局３０の通信動作について説明する。番号（＃）１、２が基地局（１）２１の制御チャネルＣｃｈのフレーム構成を示し、以下、番号（＃）３、４、番号（＃）５、６、番号（＃）７、８、番号（＃）９、１０が、それぞれ基地局（２）２２、基地局（３）２３、基地局（４）２４、基地局（５）２５の制御チャネルＣｃｈのフレーム構成を示している。それぞれの制御チャネルＣｃｈで奇数番号が下り信号、偶数番号が上り信号である。番号（＃）１１は通信チャネルＳ１ｃｈ〜Ｓ３ｃｈのフレーム構成を示している。

基地局２０は、移動局３０から「呼」がない場合、通信チャネルＳ１ｃｈ〜Ｓ３ｃｈを全て停波する。「呼」が張られた場合、上位装置のセンター設備１０（回線制御装置１１）からの指示に従い、空いている通信チャネルＳ１ｃｈ〜Ｓ３ｃｈを起動する。回線制御装置１１は、通信チャネルＳ１ｃｈ〜Ｓ３ｃｈに対して制御チャネルＣｃｈに対応した番号を付与する。図３の例では偶数秒の先頭から奇数秒の末尾まで、通信チャネルＳ１ｃｈ〜Ｓ３ｃｈは、１フレーム４０ｍｓの５０フレーム構成となっており、０〜４９のフレーム番号が付与される。４０ｍｓの長さのフレームを便宜的に「無線フレーム」、フレーム番号０〜４９の無線フレームの集合を「スーパーフレーム」と称する。

各基地局２０の通信タイミングは次の通りである。偶数秒の先頭から基地局（１）２１が１０フレーム（４００ｍｓ）送信する。続いて基地局（２）２２〜基地局（５）２５が、順次同じように１０フレームずつ送信する。全ての基地局２０の送信が一巡するのに合計２秒かかる。上述のように、基地局（１）２１〜基地局（５）２５は、ＧＰＳ信号により同期を取っている。

すなわち、スーパーフレームのフレーム番号０〜９は、基地局（１）２１の制御チャネルＣｃｈのフレーム番号０〜９に対応している。スーパーフレームのフレーム番号１０〜１９は、基地局（２）２２の制御チャネル（Ｃｃｈ）のフレーム番号０〜９に対応している。スーパーフレームのフレーム番号２０〜２９は、基地局（３）２３の制御チャネル（Ｃｃｈ）のフレーム番号０〜９に対応している。スーパーフレームのフレーム番号３０〜３９は、基地局（４）２４の制御チャネル（Ｃｃｈ）のフレーム番号０〜９に対応している。スーパーフレームのフレーム番号４０〜４９は、基地局（５）２５の制御チャネル（Ｃｃｈ）のフレーム番号０〜９に対応している。

移動局３０は、制御チャネルＣｃｈのカラーコードの基地局番号と、そのフレーム番号とから、通信チャネルＳ１ｃｈ〜Ｓ３ｃｈのスーパーフレームの番号に変換することができる。例えば、制御チャネルＣｃｈの基地局番号が「２」でフレーム番号が「３」であれば、スーパーフレームのフレーム番号は「１３」となる。

なお、制御チャネルＣｃｈの上り送信可否信号となる無線フレームは、規格上、下りの無線フレームに対して、開始タイミングが６０ｍｓ後にオフセットし、終了タイミングはパーシャルエコーの応答の必要から６０ｍｓ前にオフセットし、７フレーム構成となっている。

移動局３０の電源入り時の処理を説明する。移動局３０は、電源オンになると、２秒間（すなわち、全ての基地局２０が信号を１回送信するまでに掛かる時間）各基地局２０から送信される制御チャネルＣｃｈの受信電界を計測する。

移動局３０は、制御チャネルＣｃｈに含まれるカラーコードを参照し基地局２０を判別し、各基地局２０の受信電界を比較する。移動局３０は、最も受信電界が高い基地局２０に対して、同期捕捉する。すなわち、選択した基地局２０が送信するタイミングで同期捕捉開始する。同期捕捉できた場合、報知情報を受信し位置登録を実施し基地局捕捉が完了する。同期捕捉が出来なかった場合、または位置登録が出来なかった場合、移動局３０は、次に受信電界が高い基地局２０を選択して、上述のように同期捕捉の処理を行う。

移動局３０が送信する際は、捕捉基地局の通信タイミングで送信する。ただし、移動局３０の制御チャネルＣｃｈの送信には、上述のように到達確認用のパーシャルエコーを受信する必要があるため、捕捉基地が停波する３フレーム前までとする。図３の例では基地局２０が１０フレーム送信するため、移動局は０〜６フレーム目に送信する。

つづいて、通信時にレベルが低下した場合のハンドオフ処理について説明する。移動局３０は、捕捉基地局の通話チャネルのフレーム番号と、予め記憶している各基地局２０が通信するフレーム番号と、から捕捉基地局以外の基地局２０の通信タイミングを判断し、当該通信タイミングで各基地局２０の受信電界を測定する。

例えば、基地局（３）２３の受信電界を測定する場合、移動局３０は、通話チャネル（すなわちスーパーフレーム）のフレーム番号２０、２１に対応する制御チャネルＣｃｈの受信電界を測定する。レベル測定後のハンドオフ手順はこれまでと同様であるが、捕捉基地局以外の全ての基地局２０について受信電界を測定してハンドオフする基地局２０を決定してもよいし、所定値より高い受信電界を受信したときに、それに対応する基地局２０にハンドオフしてもよい。

このように、制御チャネルＣｃｈを基地局２０間で共通に用いる構成において、受信電界のレベルが低下しハンドオフが必要となった場合に、移動局３０は自動的にハンドオフ先の基地局２０を探索しハンドオフが可能となる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、上述の実施形態では、移動局３０は、各基地局２０の送信タイミング（すなわち、スーパーフレームのどのフレーム番号のタイミングで通信するか）の情報を予め記憶していた。しかし、基地局２０は、送信される制御チャネルＣｃｈに周辺基地局の情報（基地局総数と基地局２０当たりのフレーム数等）を載せてもよい。その場合、移動局３０は、基地局２０の送信タイミングを記憶しておく必要は無く、基地局２０から送信される情報から基地局２０の送信タイミングを判断することができる。したがって、ハンドオフの場合も、移動局３０は、基地局２０から受信した情報に基づいて、捕捉基地局以外の他の基地局２０の送信タイミングを判断し、他の基地局２０から送信された信号の受信電界を測定することができる。

また、上述の実施形態では、基地局２０が共有する制御チャネルＣｃｈの周波数は１つ（１チャネル）だけであったが、複数の周波数であってもよい。無線通信システム１の通信エリアが広く基地局２０の数が多い場合に、カバーするエリアが重複しない基地局２０に対して異なる制御チャネルＣｃｈを設定することで、そのような条件でも周波数の効率利用を実現できる。

１無線通信システム
２ネットワーク回線
１０センター設備
１１回線制御装置
１２統制サーバ
１３管理監視制御卓
１４指令卓
１５通信卓
２０基地局
２１〜２５基地局（１）〜基地局（５）
３０移動局
３１、３２移動局（１）、移動局（２）

Claims

複数の基地局と、前記基地局と通信する移動局とを備えるＦＤＭＡデジタル無線システムであって、
前記移動局は、それぞれの前記基地局の通信チャネルにおける送信フレーム番号を記憶しており、前記基地局から送信された前記送信フレーム番号に基づいて、他の基地局の送信タイミングを判断し、前記他の基地局から送信された信号の受信電界を測定する
ことを特徴とするＦＤＭＡデジタル無線システム。
複数の基地局と、前記基地局と通信する移動局とを備えるＦＤＭＡデジタル無線システムであって、
前記基地局は、送信フレーム番号と、各基地局の送信フレーム番号と、を送信し、
前記移動局は、受信した送信フレーム番号と、各基地局の送信フレーム番号と、に基づいて、他の基地局の送信タイミングを判断し、前記他の基地局から送信された信号の受信電界を測定する
ことを特徴とするＦＤＭＡデジタル無線システム。
それぞれの前記基地局は、制御チャネルを１つの信号で送信することを特徴とする請求項１または２に記載のＦＤＭＡデジタル無線システム。