JP4909879B2 - 移動体音声通信システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、軌道上を線的に移動する移動体、例えば新幹線等の鉄道車両と固定通信網との間で音声通信を行う移動体音声通信システムおよび方法に関する。

従来技術として、複数の無線基地局を複数管轄する統制局において、使用中の音声チャネルを前もって移動体の移行方向の次の無線基地局で通話予約（閉塞）しておき、移動体の移動先基地局において移動体の進入を検知したとき、予め予約されている回線（予約音声チャネル）を切り替え、該予約音声チャネルを用いて通話を継続させることで回線切断を回避し、一定時間の通話を確保し、呼の混信を防止する技術が特許文献１にて提案されている。
しかし、移動体が基地局間を移動した際、統制局が移動前の基地局との間の回線を移動先の基地局との間の回線へ切り替える時間は微小であるが、移動体内の電話機を使用する通話者にとって通話が一瞬途切れるという課題があった。
斯かる課題に対し、本出願人は先に移動体の進行方向のエリアを複数のゾーンに分割し、移動体の存在するゾーンより進行方向の複数のゾーンの音声チャネルと、反対方向の１ゾーンの音声チャネルとを閉塞し、かつ前方方向の１ゾーンに移動体が存在するゾーンと同様の音声を前もって流しておく移動体通信方法を提案した。すなわち、この移動体方法では、列車が基地局間を移動した際、統制局において予め前方基地局ゾーンに対して音声を出しておくことにより、列車がハンドオーバした際に直ちに列車は地上からの音声信号を受信することを可能としていた。

特開平３−１８５９３８号公報

しかし、同一チャネルで通話中の対向する移動体（列車）がある場合、統制局にて両列車の前方基地局ゾーンに音声信号を出していると、混信が起こる可能性がある。
本発明は、上記課題に鑑みなされ、混信を防止することが可能な移動体通信システムおよび方法を提供することにある。

本発明は、統制局では対向する列車の在線ゾーンを管理し、混信が起こるような場合は、相手に混信を起こす列車に対する前方音声信号の前吹きを停止する。

通話中列車において、音声前吹き機能による音声信号の混信を防止するとともにハンドオーバ時の音声信号の断時間を短縮することが可能となる。同一チャネルで通話する対向列車が接近する場合でも、一方の音声前吹き機能を停止し、他方の音声前吹き機能を継続させることで出来る限り列車ハンドオーバ時の音声信号の断時間を短縮させることが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明を適用する移動体通信システムを示すブロック構成図である。図１において、１は列車等の移動体、２は無線回線を含む伝送路３と通話をする移動体１が自己の電波ゾーン内に存在する基地局４とを介して、移動体１内にある移動局１１と鉄道会社電話網５及び公衆電話網６の間を交換、接続し、複数の基地局を統括する統制局電話交換機、７は鉄道会社電話網５に加入している電話機であり、８は公衆電話網に加入している電話機である。また、９は移動体が通話中に統制局管轄間をハンドオーバする際に必要な制御情報の送受信及び通話中の音声信号を伝送する追跡回線である。なお、移動局１１は、業務電話機１２及び公衆電話機１３を収容し、且つ、プロセッサ１１１、メモリ１１２を有し、このメモリ１１２に格納されているプログラムに基づきプロセッサ１１１によってソフトウェア制御されている。また統制局電話交換機２はプロセッサ２１とメモリ２２を有し、これらによってソフトウェア制御されている。
図２は、従来方式（特開平３−１８５９３８）において地上電話網と通話中の移動体1が統制局Ａ管轄内の基地局Ａゾーンに存在し、その後通話状態のまま該統制局管轄内の基地局Ｂゾーンへ移動した際の通話継続手順を示すシーケンスである。以下、手順を詳細に説明する。図２のシーケンスでは、移動局及び地上電話網は省略してあるが、地上電話網と統制局間の音声信号は同一の信号が送受信されるものとし、また移動局１１と基地局Ａ及び基地局Ｂとの間の音声信号も同一の信号が流れることとする（以降、図３、図４、図５も同様）。
すなわち、基地局では移動局１１と統制局の間の制御信号及び音声信号を中継する。また、以下統制局に関する制御については、移動局２からの制御信号及び音声信号をメモリに格納し、プロセッサにより制御させるものとする。移動局１１においても同様に統制局からの制御信号及び音声信号をメモリに格納し、プロセッサにより制御することとする。
まず、統制局は移動体1と地上電話網との間の呼を受付けると（図２のＳ６）、制御チャネルｃｈを使用して基地局Ａへ全閉塞信号Ｓ７を、同様に基地局Ｂへ全閉塞信号Ｓ８を送出し、通話で使用する音声チャネルｃｈを他の移動体において使用不可とする。その後、移動体内の移動局１１と統制局において通話前の制御情報の送受信を行い（図２のＳ９）、通話状態へ移行する。
通話開始後、基地局Ａは移動体1からの音声信号Ｓ１０を受信している間、制御チャネルｃｈを使用し、移動体1において音声チャネルｃｈを使用中であることを示す話中信号Ｓ１１を統制局へ送出する。この時、基地局Ｂゾーンは全閉塞ゾーンとなっており、通話中の移動体１が基地局Ｂゾーンへ移動することを考慮し、基地局Ｂゾーンで移動体1からの話中信号Ｓ１２を常時監視している。
その後、移動体1が基地局Ａゾーンから基地局Ｂゾーンに移動した場合（図２のＳ３）、統制局は基地局Ｂから音声信号及び話中信号Ｓ１２を受信するので、移動体1が基地局Ｂゾーンへ移動したと見なし、統制局は基地局Ｂへ回線を切替える（図２のＳ１３）。回線を切替えると同時に音声信号１４が統制局から基地局Ｂへ送出され、移動体1に音声信号が届く。しかし、移動体1内の移動局１１では、基地局Ｂゾーンへ移動後、統制局が基地局Ｂへ移動したことを認識し、回線を切替え、音声信号Ｓ１４が移動局１１において受信するまでは移動体1内の電話機では無音ととして受聴される（図２のＳ１５）。
図３は、通話中の移動体が同一統制局管轄内の基地局間を移動する際、本発明を実現するシーケンス図であり、図３を用いて詳細を説明する。
まず、統制局は移動体1と地上電話網間の呼を受付けると（図３のＳ６）、制御チャネルｃｈを使用して基地局Ａへ使用する音声チャネルｃｈに該当する全閉塞信号Ｓ７を、基地局Ｂへも同様に通話に使用する音声チャネルｃｈに該当する全閉塞信号Ｓ８を送出する。この時、統制局は基地局Ｂへの回線を接続し、基地局Ａへ送出する音声信号を基地局Ｂへ送出できるよう準備する（図３のＳ８‘）。
その後、移動体１内の移動局１１と統制局において通話前の制御情報の送受信を行い（図３のＳ９）、通話を開始する。次に、統制局では地上網からの音声信号を受信すると共に、基地局Ａ及び基地局Ｂへ音声信号を送出する（図３のＳ１０、１０’）。
また、基地局Ａは移動局１１からの音声信号を統制局へ送出するとともに、話中信号を送出する（図３のＳ１１）。その後、移動体1が基地局Ａゾーンから基地局Ｂゾーンへ移動すると同時に、移動局１１では音声チャネルｃｈにおいて地上電話網からの音声信号を受信できるので、音声信号が無音となることなく、音声信号を受信できる（図３のＳ１６）。
また、基地局Ｂは移動局１１からの音声信号を受信すると同時に統制局へ話中信号を送出するので、統制局では移動体1が基地局Ｂへ移動したことを認識する（図３のＳ１２）。
図４は、従来方式において、地上電話網と通話中の移動体が異なる統制局管轄の基地局間を移動した際の音声通信継続手順を示すシーケンスであり、詳細に説明する。
まず、統制局Ａは移動体1と地上電話網間の呼を受付けると（図４のＳ６）、制御チャネルｃｈを使用して基地局Ａへ全閉塞信号Ｓ７を、統制局Ｂへ閉塞指示信号（全閉塞）Ｓ８を送出する。閉塞指示信号Ｓ８を受信した統制局Ｂは基地局Ｂに対して音声チャネルｃｈを使用不可とするため、全閉塞信号Ｓ８‘を送信する。
その後、統制局と移動局１１の間の通話前制御を基地局Ａを介して行い、通話状態へ遷移する（図４のＳ９）。通話状態へ遷移すると同時に、統制局Ａは地上電話網からの音声信号Ｓ１０を基地局Ａへ送出し、基地局Ａは移動局１１から音声信号及び話中信号を統制局Ａへ送出する。
次に、移動体1が統制局Ｂ管轄の基地局Ｂゾーンへ移動すると、統制局Ｂは基地局Ｂから音声チャネルｃｈにおいて音声信号を受信するので、話中信号Ｓ１２を統制局Ｂへ送出する。話中信号を受信した統制局Ｂは統制局間の音声追跡を行うため、統制局Ａへ追跡回線を用いて追跡指示信号Ｓ１７を送出する。統制局Ａでは追跡指示信号Ｓ１７を受信すると、移動体1が統制局Ｂ管轄ゾーンへ移動したと見なし、統制局Ｂと音声通話をするため、追跡回線を接続する（図４のＳ１９）とともに追跡確認信号Ｓ２０を統制局Ｂへ送出する。統制局Ｂでは追跡確認信号Ｓ２０を受信すると、統制局Ａとの音声回線の準備ができたと判断し、基地局Ｂからの音声信号Ｓ２２を統制局Ａへ送出する。以上により音声通話を継続している。
しかし本シーケンスにおいて、移動体1内の電話機を使用する通話では、統制局Ｂが基地局Ｂから話中信号を受信し、統制局Ａへ追跡指示し、統制局間の回線が接続され、統制局Ａからの音声信号Ｓ２１を受信するまでは無音（Ｓ２３）として受聴される。
図５は地上電話網と通話中の移動体が異なる統制局管轄の基地局間を移動した際、本発明を適用した手順を示すシーケンスであり、詳細に説明する。
まず、統制局Ａは移動体1と地上電話網間の呼を受付けると（図５のＳ６）、制御チャネルｃｈを使用して基地局Ａへ全閉塞信号Ｓ７を、統制局Ｂへ閉塞指示信号（全閉塞）Ｓ８を送出し、統制局Ｂへの追跡回線を接続し、音声チャネルｃｈを用いて統制局Ｂへ音声信号を送出できる準備をする（図５のＳ２４）。
次に、閉塞指示信号Ｓ８を受信した統制局Ｂは、基地局Ｂへ全閉塞信号Ｓ８‘を送信すると共に、基地局Ｂへの回線を接続し、音声信号を流せるように準備する（図５のＳ１８）。
その後、閉塞指示信号Ｓ８を送出した統制局Ａは基地局Ａを通じて移動局１１と通話前の制御を行い（図５のＳ２４）、通話状態へ遷移する。通話状態へ遷移すると、統制局Ａは基地局Ａへ音声信号Ｓ１０を送出すると共に、既に接続してある統制局Ｂへの追跡回線へ音声信号を流す。統制局Ａから音声信号Ｓ１０を受信した統制局Ｂは基地局Ｂへ向けて音声信号Ｓ１０を流す。
また、移動局１１からの音声信号Ｓ１１を中継する基地局Ａでは、話中信号Ｓ１１を統制局Ａへ送出し、移動体1と地上電話網は通話する。その後、移動体1が統制局Ａ管轄の基地局Ａゾーンから統制局Ｂ管轄の基地局Ｂゾーンへ移行する（図５）と、基地局Ｂでは移動局１１からの音声信号Ｓ１２を受信する。
音声信号Ｓ１２を受信した基地局Ｂは音声信号と共に話中信号を統制局Ｂへ送出する。その後、音声信号Ｓ１２を受信した統制局Ｂは音声信号を統制局Ａへ中継し（図５のＳ２４）、移動体1と地上電話網との間の通話を継続する。

実施例１においては通話中の列車が、ある統制局管轄内の基地局間をハンドオーバする場合、及び異なる統制局間をハンドオーバした場合の移動体音声通信方法を記述した。
実施例２においては、通話中の列車に対向し、且つ前記列車と同一チャネルで通話中の列車が接近する場合の移動体音声通信方法について説明する。
まず、図６及び図７において、上述した混信について説明し、図８及び図９において、その混信防止について説明する。ここで、図６、図７、図８、図９の処理は統制局内のプロセッサが実現するものとする。
図６は、同一チャネルで通話中の列車Ａ（図６の１）と、列車Ｂ（図６の２）が対向する方向で走行していることを表す図である。図６のＺ３〜Ｚ６は、列車Ａが在線する基地局ゾーン（図６の３）及び列車Ａに対する音声前吹きゾーン（図６のＺ４）、列車Ｂの在線する基地局ゾーン（図６のＺ６）及び列車Ｂに対する音声前吹きゾーンを示す状態構成図である。この時、列車A及び列車Bの音声前吹きゾーンは該各列車の予閉塞ゾーンである。
図６の状態において、対向する列車Ａ、列車Ｂが同一チャネルで通話中であるとすると、列車Ａ、Ｂが進行方向基地局ゾーンに地上から車上へ音声信号を予め送出することにより、列車Ａ、Ｂがハンドオーバした際に直ちに音声受信可能となる。しかし、それぞれが同一チャネルで通話中の場合、列車Ａ，Ｂの接近により混信する恐れがある。図７は、図６の状態で列車Ｂ（図７の２）がハンドオーバした状態を表す図である。この時、従来からの技術より、列車Ｂは相手の全閉塞ゾーンに進入したため強制切断モードにすると、一定時間以内に切断となる。これは、混信を防ぎ、同一ゾーン、同一チャネルで通話する列車を規制する為に行っている。
図７の状態において、例えば、列車Ａ（図７の１）及び列車Ｂ（図７の２）の前方ゾーン（図７の４）へ両列車に対する音声前吹きを行うとすると、この時列車Ａは在線ゾーン内のどの位置で通話中かは統制局にて管理しておらず（列車の詳細位置不明）、もし列車Ａが前方ゾーン（図７のＺ４）との境界付近に位置し、列車Ｂのハンドオーバ直後に列車Ａがハンドオーバしてしまうと列車Ｂの前吹き音声を受信してしまい、混信となる。
本発明はかかる問題を防止する為、図７の状態となった場合、統制局は一方の列車に対する音声前吹きを停止するものである。
図８は上記問題に対する解決策を模式的に表している。図８の状態では列車Ｂ（図８の２）は強制切断モードとなり、ある一定の時間以内で切断される。この時間は、列車が全ての基地局ゾーンを通過する時間よりも短い値となっている。
従って、列車Ｂはハンドオーバ先の基地局ゾーン（図８のＺ５）内に在線する間に切断となり、列車Ａ（図８の１）が通話している限り列車Ａの音声前吹きゾーンに入ることはない。本特徴から、本発明では相手の全閉塞ゾーンに先に進入（ハンドオーバ）した列車が強制切断モードとなった際に音声前吹き機能を停止することにより、対向する列車が混信することを防止することができる（図８のＺ４）。
図８の状態で列車Ａ（図９の１）が通話を終了した場合、列車Ｂ（図９の２）は強制切断モード解除される。このタイミングで列車Ｂの音声前吹き機能を再開させることにより、列車Ｂがその後ハンドオーバしても音声前吹き機能が適用される。
次に、図１０に従来技術を実現するシーケンス図を示し、処理を説明する。本シーケンスは、統制局のプロセッサにて実現される。
統制局では、ある列車からの発呼を受付ける（図１０のＳ１０１）と、通話に使用するチャネルを準備すると共に、該チャネルの前方基地局ゾーンに対して通話チャネルを予約する（閉塞）（図１０のＳ１０２）。次に、通話開始と共に前方基地局ゾーンに対し、地上からの音声信号を送出する（図１０のＡ１０３）。
その後、通話が終了すると（図１０のＳ１０４）、呼の切断処理を行う（図１０のＳ１０９）。ここで、切断処理は移動局との通話に使用した音声チャネルの解放及び通話に伴う閉塞の解除を行う。次に、通話中の列車が移動し、基地局間をハンドオーバした際には（図１０のＳ１０５）、進入先の基地局ゾーン及び侵入先の前方基地局ゾーンに音声信号を送出させる（図１０のＳ１０６）。
またハンドオーバの際、進入先の基地局ゾーンのさらに１ゾーン前の基地局ゾーンが既に対向する列車により通話チャネルが閉塞されていた場合、一定時間通話後に切断する強制切断モードとなる（図１０のＳ１０７）。その後、一定時間以内に対向する列車が通話を完了した場合には、強制切断モードを解除し、通話状態に戻る。
従来技術では、強制切断モードとなった場合に前方基地局ゾーンに対して音声信号の送出をしているため、この状態で対向列車が該ゾーンにハンドオーバした場合、混信となってしまう。
斯かる問題に対する解決策（本発明）を実現する処理を図１１を用いて説明する。図１１は、本発明を実現するシーケンス図であり、以下に処理を説明する。尚、本シーケンスは、統制局のプロセッサにて実現される。
統制局では、ある列車からの発呼を受付ける（図１１のＳ１０１）と、通話に使用するチャネルを準備すると共に、該チャネルの前方基地局ゾーンに対して通話チャネルを予約する（閉塞）（図１１のＳ１０２）。次に、通話開始と共に前方基地局ゾーンに対し、地上からの音声信号を送出する（図１１のＳ１０３）。その後、通話が終了すると（図１１のＳ１０４）、呼の切断処理を行う（図１１のＳ１０９）。
次に、通話中の列車が移動し、基地局間をハンドオーバした際には（図１１のＳ１０５）、進入先の基地局ゾーン及び侵入先の前方基地局ゾーンに音声信号を送出させる（図１１のＳ１０６）。またハンドオーバの際、進入先の基地局ゾーンの前方基地局ゾーンが既に対向する列車により通話チャネルが閉塞されていた場合、一定時間通話後に切断する強制切断モードとなる（図１１のＳ１０７）。統制局では、該列車を強制切断モードすると共に進入先の前方基地局ゾーンに対して音声信号の送出を停止する（図１１のＳ１０８）ことにより、その後対向列車がハンドオーバしたとしても混信は発生しない。さらに、一定時間以内に対向する列車が通話を完了した場合には（図１１のＳ１０９）、強制切断モードを解除し、通話状態に戻ると共に前方基地局ゾーンに対して音声信号の送出を再開する（図１１のＳ１１１）。

本発明は、軌道上を線的に移動する移動体と呼の接続通信を行う移動体通信方法に係り、特に、通話中の移動体が基地局間を移動した際に、地上電話網より送出される音声信号を移動体側で途切れることなく受信する移動体通信制御方式に関する。

本発明の一実施例を示す移動体通信システムのブロック図 従来方式において、通話中の移動体が同一統制局管轄内基地局間を移動する際の音声通話の継続方法を示すシーケンス図 本発明において通話中の移動体が同一統制局管轄内基地局間を移動する際の音声通話の継続方法を示すシーケンス図 従来方式において、通話中の移動体が異なる統制局管轄の基地局間を移動する際の音声通話継続手法を示すシーケンス図 本発明において、通話中の移動体が異なる統制局管轄の基地局間を移動する際の音声通話継続手法を示すシーケンス図 同一チャネルで通話中の対向する列車を示す状態図 列車Ｂがハンドオーバした際の状態図 本発明を示す状態図 本発明を示す状態図 従来方式を実現するシーケンス図 本発明を実現するシーケンス図

符号の説明

１・・・移動体、１１・・・移動局、１１１…プロセッサ、１１２…メモリ、１２・・・業務電話機、１３・・・公衆電話機、２・・・統制局電話交換機、２１・・・プロセッサ、２２・・・メモリ、３・・・伝送路、４・・・基地局、５・・・鉄道会社電話網、６・・・公衆電話網、７・・・鉄道会社業務電話機、８・・・一般電話機、９・・・追跡回線。

Claims (4)

1. 長距離を線的に高速移動する移動体と固定通信網との間において、通話の開始から終了まで同一チャネルを用いて音声通信を行う移動通信方式において、一定時間の通話を確保するために前記移動体の移行エリアを複数のゾーンに分割し、呼接続時に前記移動体の存在するゾーンより進行方向（前方）数ゾーンと反対方向１ゾーン（後方ゾーン）とを予約閉塞し、さらに前方１ゾーンに前記移動体の存在する基地局ゾーンと同様の音声を前もって流すことにより、前記移動体が前方ゾーンへ移動した際にも地上から前記移動体方向への音声が途切れることなく音声を継続させ、
   前記移動体が通話中のとき、同一チャネルで通話を行う対向移動体が接近した場合には、先に相手の通話チャネルの予閉塞ゾーンに進入した移動体を一定時間以内（基地局通過時間以内）に切断する強制切断対象とすると共に音声信号の前吹きを停止し、一方の移動体がハンドオーバした際に、音声の途切れを微小にさせる移動体音声通信方法。
2. 請求項１において、先に相手の予閉塞ゾーンに進入した移動体が強制切断対象となるが、前記対向移動体が通話を終了させた場合、前記対向移動体の切断対象を解除するとともに前方基地局への音声信号の送出を再開させることにより、該移動体がハンドオーバする際に音声の途切れを微小にさせる移動体音声通信方法。
3. 長距離を線的に高速移動する列車等を含む移動体において、公衆電話端末及び業務電話端末を収容する移動局と、移動局からの信号を収容する基地局と、上記移動局と公衆電話網及び鉄道会社業務電話網との接続を交換、接続する統制局電話交換装置を備え、通話の開始から終了まで同一チャネルを用いて音声通信を行う移動体通信システムであって、
   前記統制局電話交換装置は、一定時間の通話を確保するために前記移動局の移行エリアを複数のゾーンに分割し、呼接続時に前記移動局の存在するゾーンより進行方向数ゾーンと反対方向１ゾーンとを予約閉塞し、さらに前記進行方向１ゾーンにある前記基地局に前記移動局の存在する前記基地局と同様の音声を前もって流すことにより、前記移動局が前記進行方向へ移動した際にも地上から前記移動局方向への音声が途切れることなく音声を継続させ、
   前記移動局が通話中のとき、同一チャネルで通話を行う対向移動局が接近した場合には、先に相手の通話チャネルの予閉塞ゾーンに進入した移動局を一定時間以内に切断する強制切断対象とすると共に音声信号の前吹きを停止し、一方の移動局がハンドオーバした際に、音声の途切れを微小にさせる移動体通信システム。
4. 請求項３において、先に相手の予閉塞ゾーンに進入した移動局が強制切断対象となるが、前記対向移動局が通話を終了させた場合、前記統制電話交換装置は、前記対向移動局の切断対象を解除するとともに前方基地局への音声信号の送出を再開させることにより、該移動局がハンドオーバする際に音声の途切れを微小にさせる移動体通信システム。

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