JP5187138B2 - 無線通信システム、その無線通信方法、中継装置及び無線端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、その無線通信方法、中継装置及び無線端末装置に関する。

近年、無線端末装置の飛躍的な増加に伴って、レピータなどの中継装置が中継する通信量も増加の一途をたどっている。このため、無線端末装置が他の無線端末装置と通信を行う際に、所定の通信回線によって互いに接続された複数の中継装置の少なくとも１つを選択する分散型の無線通信システムが提案されている。このような無線通信システムにおいては、それぞれの無線端末装置がレピータのチャンネルに発呼して相手の無線端末装置との間で通話路を形成する。レピータは、現在のチャンネルが通話中であるか又は空きであるかを示す情報を無線信号の単位であるフレームによってエリア内の無線端末装置に対して通知している。

例えば、特許文献１においては、無線通信を１つ以上のチャンネルに渡って送受信する複数のトランシーバ手段と、１つ以上のトランシーバ手段との間で無線通信を確立する複数のレピータ手段を含んでいる。無線通信は情報信号（音声若しくはデータ情報）及び制御信号（信号プロトコルに従い送信される制御情報）によって完成される。チャンネルから情報信号が送信されると同時にサブオーディオ帯域で送信される制御信号を中継送信することによって、当該トランシーバ手段と当該レピータ手段との間で当該無線通信が行われる。

各トランシーバ手段は２つのチャンネル番号とともにプログラムされ、１つはホームレピータ手段用であり、もう１つは２次ホームレピータ手段である。電源が投入された時に、トランシーバ手段はホームチャンネルと２次ホームチャンネルの両方を走査し、モニタするのか決定する。どちらか一方のチャンネルで、有効な制御メッセージ検出がされた時は、そのチャンネルがモニタチャンネルとなる。この場合において、ホームチャンネルと２次ホームチャンネルのそれぞれがモニタチャンネルになるチャンスは等しい。モニタチャンネルで有効制御メッセージが検出されなくなるか、異なるサイト（２次）番号でプログラムされたシステムが選択されない限り、モニタチャンネルは変更されない。

特表平４−５０４３４２号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、ホームチャンネル及び２次ホームチャンネルの双方に渡って制御信号が送信され、ホームチャンネルと２次ホームチャンネルのそれぞれがモニタチャンネルになるチャンスは等しいので、いずれか一方のチャンネルが他方のチャンネルをサポートする構成にはなっていない。

上記特許文献１のみならず、通話チャンネルとは独立して専用の制御チャンネルを有する無線通信システムとは異なり、無線端末装置同士が通信を行う際に、複数のレピータの中から中継可能な空きチャンネルを有するレピータを選択する従来の分散型の無線通信方法及び無線通信システムにおいては、各レピータが均等な役割を担っているので、中継処理中のレピータにおいて中継処理を停止する事情が発生したときに、他のレピータがその中継処理を代行する構成にはなっていない。また、中継処理を停止する事情は、上記特許文献１のように、有効制御メッセージが検出されなくなる場合に限られない。

本発明は、上記課題を解決するものであり、複数の中継装置の各々が均等な役割を担って中継処理を行う分散型の無線通信において、中継処理中の中継装置において動作を停止する事情が発生したときには、他の中継装置がその中継処理を代行することが可能な無線通信システム、その無線通信方法、中継装置及び無線端末装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る無線通信システムは、通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置と、該中継装置を介して通信を行う複数の無線端末装置とからなり、各前記中継装置は、自己に登録された前記無線端末装置に対して、制御情報を送信し、各前記無線端末装置は、待ち受け時のチャンネルを自己が登録された前記中継装置に割り当てられたチャンネルに設定し、該中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各前記中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して前記無線端末装置間の通信を行う無線通信システムであって、
第１の前記中継装置において前記制御情報を送信し得ない事情が発生したとき、第２の前記中継装置が、前記第１の中継装置に登録された前記無線端末装置に対する前記制御情報の送信を代行するようにし、前記第１の中継装置に登録された無線端末装置は、前記待ち受け時のチャンネルを前記第２の中継装置に割り当てられたチャンネルに変更し、前記制御情報を前記第２の中継装置から受信するようにしたことを特徴とする。

前記第２の中継装置は、前記通信回線を介して前記第１の中継装置から定期的に送信される信号が所定期間を経過しても受信できないときに、前記第１の中継装置において前記制御情報を送信し得ない事情が発生したとして前記第１の中継装置に登録された無線端末装置に対する前記制御情報の送信を代行するようにしてもよい。

前記第１の中継装置に登録された無線端末装置は、前記第１の中継装置からの制御情報が所定期間を経過しても受信できないときに、前記第１の中継装置において前記制御情報を送信し得ない事情が発生したとして、前記待ち受け時のチャンネルを前記第２の中継装置に割り当てられたチャンネルに変更し、前記制御情報を前記第２の中継装置から受信するようにしてもよい。

前記第２の中継装置が、前記第１の中継装置に登録された無線端末装置の情報を予め保有しており、前記第１の中継装置に登録された無線端末装置が、第２の中継装置の情報を予め保有していてもよい。

本発明の第２の観点に係る無線通信システムの無線通信方法は、通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置と、該中継装置を介して通信を行う複数の無線端末装置とからなり、各前記中継装置は、自己に登録された前記無線端末装置に対して、制御情報を送信し、各前記無線端末装置は、待ち受け時のチャンネルを自己が登録された前記中継装置に割り当てられたチャンネルに設定し、該中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各前記中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して前記無線端末装置間の通信を行う無線通信システムの無線通信方法であって、
第１の前記中継装置において前記制御情報を送信し得ない事情が発生したとき、第２の前記中継装置が、前記第１の中継装置に登録された前記無線端末装置に対する前記制御情報の送信を代行するようにし、前記第１の中継装置に登録された無線端末装置は、前記待ち受け時のチャンネルを前記第２の中継装置に割り当てられたチャンネルに変更し、前記制御情報を前記第２の中継装置から受信するようにしたことを特徴とする。

本発明の第３の観点に係る中継装置は、
通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられ、登録された無線端末装置に対して、制御情報を送信し、前記無線端末装置からの通信情報を中継する中継装置において、
他の前記中継装置に登録された前記無線端末装置の識別情報を記憶する記憶部と、
前記他の中継装置に、前記制御情報を送信し得ない事情が発生した場合に、前記記憶部に記憶された識別情報に基づいて、前記無線端末装置に前記制御情報を送信する送信部と、を備え、
前記他の中継装置に登録された無線端末装置に対する前記制御情報の送信を代行することを特徴とする。

本発明の第４の観点に係る無線端末装置は、
待ち受け時のチャンネルを自己が登録された中継装置に割り当てられたチャンネルに設定し、該中継装置より受信した制御情報に基づいて、各前記中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択し、通信相手と前記中継装置を介して通信を行う無線端末装置において、
前記自己が登録された中継装置を第１の中継装置、中継可能な状態であるチャンネルの中継装置を第２の中継装置として、前記第１の中継装置のチャンネル情報と前記第２の中継装置のチャンネル情報とを記憶する記憶部と、
予め設定された時間内に、前記第１の中継装置から前記制御情報を受信しなかったときは、前記記憶部に記憶された前記第２の中継装置のチャンネル情報に基づいて前記待ち受け時のチャンネルを前記第２の中継装置に割り当てられたチャンネルに変更し、前記第２の中継装置から前記制御情報を受信する通信部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によると、複数の中継装置の各々が均等な役割を担って中継処理を行う分散型の無線通信において、中継処理中の中継装置において動作を停止する事情が発生したときには、他の中継装置がその中継処理を代行することができる。

以下、本発明に係る無線通信システム、無線通信方法、中継装置及び無線端末装置の実施の形態について、図を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態における無線通信システムのサイト１０の構成図である。図１において、サイト１０を構成する複数（例えば最大３０台）のレピータ１〜ｎが通信回線５ｂを介して接続されている。複数のレピータ１〜ｎには、それぞれ固有の中継用チャンネルが割当てられており、同一の通信エリアの中継処理を担う。通信回線５ｂで接続された複数のレピータ１〜ｎで、１つのレピータシステム（中継システム）３０を構成する。つまり、レピータシステム３０によって、チャンネル数ｎ（ｎは、レピータの台数分）を有する１つの通信エリアであるサイト１０が構成される。また、複数のレピータによって構成されるサイト１０は、ＩＰ接続線などの通信回線５ａを介してサーバ４に接続される。一般に通信回線５ｂを「システムバス」と称するので、以下の説明においては、通信回線５ｂをシステムバスという。

複数のレピータのうち、１台が「マスタレピータ」として設定される。図１では、レピータ１がマスタレピータになっている。マスタレピータ１は、自装置も含めたレピータ２〜ｎの同期を取るための同期信号をシステムバスに送出する。マスタレピータ１からシステムバスに送出される同期信号の後には、各レピータに割当てられたＳＬＯＴ（タイムスロット）が続く。この実施の形態においては、図１の複数のレピータ１〜ｎのうち１つのレピータ（例えば、レピータ１）がホームレピータとして、他の１つのレピータ（例えば、レピータ２）がセカンダリレピータとして設定されているものとする。

サーバ４は、複数のレピータ１〜ｎの各種設定を遠隔操作により行うことができる。各レピータは、レピータユニットとコントローラユニットから構成されている。また、各レピータの情報は、システムバスを介してやり取りされ、互いに共有している。他のレピータに対してデータを送出するタイミングは、予めどのＳＬＯＴでデータを送出するかが設定されているので、設定されたＳＬＯＴにデータを送出する。

無線端末装置Ａ〜Ｈは、レピータ１〜ｎのうち、いずれか１台のレピータをホームレピータとして登録（記憶）されており、待ち受け状態においては、ホームレピータのチャンネル周波数に設定され、ホームレピータのダウンリンク信号を受信している。無線端末装置Ａ〜Ｈは、ホームレピータのダウンリンク信号中に挿入される空きチャンネル情報を取得し、この空きチャンネルにチャンネル周波数を移動して、他の無線端末装置との通話を行う。そして、通話が終了すると、チャンネル周波数をホームレピータのチャンネル周波数に戻し、待ち受け状態に戻る。図１では、無線端末装置Ａ〜Ｄがレピータ１をホームレピータ、無線端末装置Ｅ及びＦがレピータ２をホームレピータ、無線端末装置Ｇ及びＨがレピータ３をホームレピータとしている。

図１の無線通信システムは、無線端末装置が複数のレピータ１〜ｎを共用し、その中から中継用に少なくとも１つのレピータを適宜選択するトランキングシステムである。このトランキングシステムは、制御用の専用チャンネルを有しておらず、全てのチャンネルが、制御チャンネルであり、かつ、通話チャンネルとなる。例えば、無線端末装置Ａが同じホームレピータに登録された他の無線端末装置Ｂ〜Ｄと通話を行う場合、無線端末装置Ａのホームレピータであるレピータ１からのダウンリンク信号中に含まれる通話可能な通話チャンネル情報を取得し、この取得した通話チャンネルにチャンネル周波数を移動して通話を行う。

無線端末装置Ａは、通話に先立ち、ホームレピータのダウンリング信号中に含まれる通話可能な通話チャンネルに対して通話許可要求を送信し、この通話チャンネルであるレピータより通話を許可する旨の応答を受け取ってリンクを確立する。通話の相手である無線端末装置Ｂ〜Ｄは、ホームレピータより送信される、無線端末装置Ａがリンクを確立した通話チャンネルへ移動する旨の制御信号を受け取り、チャンネル周波数を移動して、無線端末装置Ａとの通話を行う。つまり、レピータ１をホームレピータとして登録されている無線端末装置Ａ〜Ｄに対しては、レピータ１は制御チャンネルとして動作し、他の無線端末装置Ｅ〜Ｈに対しては通話チャンネルとして動作する。

ここで、無線端末装置Ａ〜Ｄ間の通話は、無線端末装置Ａ〜Ｄ全体でのグループ通話や、さらにグループの単位を細分化して、例えば、無線端末装置Ａ及びＢから構成される小グループでのグループ通話、又は、１台の無線端末装置を対象とした個別呼び出し（「Individual Call」という）などがある。

この時、レピータ１は、上述の通りレピータ２〜ｎとシステムバスによって接続され、システムバスを介して各レピータの情報を共有しているので、どのレピータが空きチャンネルであるかを把握している。無線端末装置Ａは、自分のホームレピータであるレピータ１からのダウンリンクの通信フレーム中の空きチャンネル情報から取得した通話チャンネルの周波数に送信周波数を設定し、通話を行う。なお、この実施の形態においては、１つのレピータに対して１つの固有のチャンネルが割り当てられているものとする。

次に、各無線端末装置及び各レピータの機能について説明する。図２は、図１の無線端末装置Ａ〜Ｈの構成を示すブロック図である。図３は、図１のレピータ１〜ｎの構成を示すブロック図である。図４は、マスタレピータ１からシステムバスに送出される同期信号及び同期信号に続く各レピータに割り当てられているタイムスロットを示す図である。

図２に示すように、無線端末装置Ａ〜Ｈは、信号系のブロックとして、アンテナＡＮＴＳＲ、送受信切換部１１、送信部１２、ベースバンド処理部１３、Ａ／Ｄ変換部１４、マイク１５、受信部１６、ベースバンド処理部１７、Ｄ／Ａ変換部１８、スピーカ１９を備えている。また、無線端末装置Ａ〜Ｈは、制御系のブロックとして、コントローラ２０、計時部２５、表示部２６、操作部２７を備えている。さらに、コントローラ２０は、ＣＰＵ（中央演算ユニット）２１、Ｉ／Ｏ（入出力部）２２、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）２３、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）２４、及びこれらを互いに接続する内部バス（図示せず）を備えている。

図２の無線端末装置Ａ〜Ｈにおいて、信号系のブロックは制御系のＣＰＵ２１によって制御される。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２４に記憶されている制御プログラムを実行して無線端末装置の全体を制御し、Ｉ／Ｏ２２を介して操作部２７から入力されるコマンドやデータ、及びベースバンド処理部１７から得られるデータを処理してＲＡＭ２３に一時的に記憶し、必要に応じて記憶したコマンドやデータをＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などからなる表示部２６に表示する。また、ＣＰＵ２１は、計時部２５から得られる現在時刻を表示部２６に表示する。なお、図には示していないが、無線端末装置の固有の識別情報であるＩＤを記録したフラッシュＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリカードが着脱可能に内蔵する構成にしてもよい。

次に、信号系のブロックの一般的な動作について説明する。送受信切換部１１は、入力側がアンテナＡＮＴＳＲに接続され、ＣＰＵ２１の制御に応じて、出力側が送信部１２又は受信部１６に択一的に接続される。操作部２７により発信操作がされない場合には、送受信切換部１１の出力側は受信部１６に接続されて受信（待受）モードになっているが、操作部２７により発呼操作がされたときは、送受信切換部１１の出力側は送信部１２に接続されて送信モードに切り替わる。

無線端末装置Ａ〜Ｈが送信モードの場合には、マイク１５はユーザの音声入力に応じてアナログの音声信号をＡ／Ｄ変換部１４に出力する。

Ａ／Ｄ変換部１４は、マイク１５からの音声信号をアナログからデジタルに変換してベースバンド処理部１３に出力する。

ベースバンド処理部１３は、Ａ／Ｄ変換部１４からの音声信号のデータに基づいて、あるいはコントローラ２０のＲＡＭ２３に記憶されているデータに基づいて、所定のフォーマットの通信フレームを生成して送信部１２に出力する。

送信部１２は、ベースバンド処理部１３からの通信フレームを変調して、送受信切換部１１及びアンテナＡＮＴＳＲを介して中継動作中のレピータに対して送信する。送信部１２の変調方式には、ＧＭＳＫ（Gaussian filtered Minimum Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、又はＦＳＫ（Frequency Shift Keying）などが用いられる。

無線端末装置Ａ〜Ｈが受信モードの場合には、レピータから無線信号を受信したときは、送受信切換部１１はアンテナＡＮＴＳＲを介して入力した受信信号を受信部１６に出力する。

受信部１６は、送受信切換部１１から出力された受信信号を増幅すると共に、復調処理などの信号処理を施して、その復調信号をベースバンド処理部１７に出力する。

ベースバンド処理部１７は、受信部１６から出力された復調信号から通信フレームを抽出する。さらに、抽出した通信フレームのヘッダ部Ｈの情報をＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、ヘッダ部Ｈの情報を分析して、その受信信号の送信先が自局の場合には、データ部Ｄに含まれている音声信号のデータについてはＤ／Ａ変換部１８に出力させ、データ部に含まれている音声信号以外のデータについてはＲＡＭ２３に一時的にストアすると共に必要に応じて表示部２６に表示する。

Ｄ／Ａ変換部１８は、ベースバンド処理部１７からの音声信号をデジタルからアナログに変換してスピーカ１９から発音させる。

図３のレピータ１〜ｎは、信号系のブロックとして、送信専用のアンテナＡＮＴＳ、送信部３２、ベースバンド処理部３３、受信専用のアンテナＡＮＴＲ、受信部３６、ベースバンド処理部３７、入力部６、出力部７、ネットワークＩ／Ｆ（インタフェース）８を備えている。また、各レピータは、制御系のブロックとして、コントローラ４０、計時部４５、表示部４６、操作部４７、を備えている。さらに、コントローラ４０は、ＣＰＵ（中央演算ユニット）４１、Ｉ／Ｏ（入出力部）４２、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）４３、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）４４、及びこれらを互いに接続する内部バス（図示せず）を備えている。また、レピータ１〜ｎは、後述するシステムバスに自装置の情報を送出し、他のレピータからの情報を取得するためのバスＩ／Ｆ（インターフェース）９を備えている。

レピータ１〜ｎ（例えば、レピータ１）は、送信元の無線端末装置（例えば、無線端末装置Ａ）から受信した無線信号を増幅処理や波形処理などの信号処理を行って、送信先の無線端末装置（例えば、無線端末装置Ｂ）に対して送信するので、基本的には図２に示した無線端末装置Ａ〜Ｈと同様の構成を備えている。

レピータを経由して無線端末装置同士が通信を行う場合には、無線端末装置からレピータへの送信のアップリンクと、レピータから無線端末装置への送信のダウンリンクとは、周波数又はＳＬＯＴを変えて同時に通信する。したがって、上記したように、レピータは送信専用のアンテナＡＮＴＳ及び受信専用のアンテナＡＮＴＲを備えている。

また、複数のレピータの各々は、図１に示したように、システムバス（通信回線５ｂ）を介して相互に接続され、ＩＰ接続線などの通信回線５ａを介してサーバ４に接続されている。入力部６は、ＣＰＵ２１の入力制御によって、ネットワークＩ／Ｆ８を介してサーバ４から制御データを入力し、出力部７は、ＣＰＵ２１の出力制御によって、ネットワークＩ／Ｆ８を介してサーバ４より要求されたデータ等を出力する。さらに、別の通信エリアを構成する他のサイト１０との通信を行うマルチサイトネットワークを構築する場合は、ネットワークＩ／Ｆ８を介して他のサイト１０のレピータ１〜ｎと通信フレームの送受信を行う。バスＩ／Ｆ９は、ＣＰＵ２１の入力制御によって、マスタレピータ１によってシステムバスに送出された同期信号や、自装置以外の他のレピータからシステムバスに送出されるレピータ情報の取得、ＣＰＵ２１の出力制御によってシステムバスへの自装置の情報の送出を仲介する。

次に、実施の形態における無線通信方法及び無線通信システムについて、図４ないし図８を参照して説明する。図４は、マスタレピータによってシステムバスに送出される同期信号及びそれに続く各レピータに対応するＳＬＯＴを示す図である。図４の同期信号は１周期が８０ｍｓになっている。フレームの前半の４０ｍｓは、ＳＬＯＴ０からＳＬＯＴ３１までの３２個のスロットで構成されている。したがって、各スロットは１．２５ｍｓの時間長になっている。

最初のＳＬＯＴ０は同期信号であり、決められたアルゴリズムに従って、特定の１つのレピータすなわちマスタレピータ１が送出し、他のレピータ２〜ｎは自動的にスレーブレピータになって、この同期信号を取得する。レピータ１〜ｎ、すなわちレピータシステム３０は、この同期信号に同期して稼働している。レピータ１〜ｎには、同期用のＳＬＯＴ０以外のＳＬＯＴ１〜３１のいずれかが割当てられており、レピータ１〜ｎ間で共用する各レピータの情報を自装置に割当てられたＳＬＯＴに書き込む。マスタレピータであるレピータ１は、ＳＬＯＴ０には同期信号を送出し、また、ＳＬＯＴ１〜ＳＬＯＴ３１のうちレピータ１に割当てられたＳＬＯＴにレピータ１の情報を書き込むことになる。各スロットへの書き込みは、例えば、システムバス上を決められた順序で送信権を巡回させるトークンバス方式や、マスタレピータ１が決められた順序で他のレピータ２〜ｎに対して送信権を与えるポーリング方式などによって実現できる。なお、最後のＳＬＯＴ３１は将来の拡張機能のための外部機器接続用として使用する。

図５は、レピータと無線端末装置との間で送受信される通信フレームのフォーマットを示す図である。図５（Ａ）に通話チャンネルとのリンク確立時の通信フレームのフォーマット、図５（Ｂ）に音声及びデータ通信時の通信フレームのフォーマットの一例を示す。図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すホームレピータと無線端末装置との間で送受信される通信フレームのフォーマットも１周期が８０ｍｓであり、３８６ビットで構成される。図５において、Ｐはプリアンブル（初期送信時のみ）、ＦＳＷはフレーム同期ワード、ＬＩＣＨはリンク情報、ＳＣＣＨはシグナリング制御、ＦＡＣＣＨは高速付随制御、Ｇはガードタイムのデータが挿入される。

図６は、図３のレピータのＣＰＵ２１によって実行されるメインルーチンのフローチャートである。いずれかの無線端末装置から通話要求を受信したか否かを判別し（ステップＳ１０１）、通話要求を受信したときは、発呼端末に対してチャンネル使用を許可する旨の応答を行う（ステップＳ１０２）。

また、受信した発呼の通信フレームより、発呼端末のＩＤすなわち端末識別情報や被呼側の無線端末装置（以下、「被呼端末」という）のＩＤ、発呼端末及び被呼端末が登録されているホームレピータのＩＤなどをＲＡＭ４３に格納して（ステップＳ１０３）、チャンネル情報を空き状態から通話中の状態に変更して設定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０３でＲＡＭ４３に格納した情報は、後述する通り、コントローラユニットがシステムバスを介して他のレピータに送出する。

この後は、発呼端末からの通話のための通信フレームを受信した場合（ステップＳ１０１ ＹＥＳ）、及び、一定の受信待ち時間内に通信フレームを受信したら、空きチャンネル情報などの必要な情報を付加したうえで、発呼端末と被呼端末との間の通信フレームを中継する通話処理を実行する（ステップＳ１０６）。この後、通話が終了したか否かを判別し（ステップＳ１０７）、通話が終了したとき、及び、ステップＳ１０９で一定時間経過しても通信フレームを受信しない場合には、チャンネル情報を通話中の状態から空き状態に変更して設定する（ステップＳ１０８）。発呼端末に対する被呼端末からの応答がある場合は、被呼端末からレピータ２に対して通話要求がなされるので、上述の動作を繰り返す。なお、通話中の無線端末装置の属するグループでのグループ通話呼び出しがある場合は、ステップＳ１０６の通話処理で、通信フレームにグループ通話のＩＤ、グループ通話が行われるチャンネル、グループ通話のＩＤに属する無線端末装置が登録されているホームレピータのレピータＩＤが付加される。この付加された情報は、後述する通り、中継用の通信フレームを受信した無線端末装置で判断され、必要に応じてグループ通話に参加すべく通話チャンネルの移動を行う。

上記したように、各レピータは、他のレピータがその割当てられたＳＬＯＴに書き込む情報を取得することによって、他のチャンネルが通話中（リンク確立中を含む）又は空き状態であるかを認識できる。したがって、ステップＳ１０１において、通話要求を受信しない場合には、空きチャンネルであるレピータの情報であるＩｄｌｅメッセージを含んだダウンリンク信号の通信フレームを送信する（Ｓ１１０）。したがって、無線端末装置は、ホームレピータから受信したチャンネル情報によって、空き状態のチャンネルに対して通話チャンネルとして発呼することができる。このとき、グループ通話のＩＤとの通話チャンネル、グループ通話のＩＤに属する無線端末装置が登録されているホームレピータのレピータＩＤを中継用の通信フレーム中に書き込むことができる。

図７は、図１におけるレピータ１〜ｎのいずれか１つのレピータが、他のレピータをホームレピータとしている無線端末装置に対して、ホームレピータを代行する場合のフローチャートである。ここで、ホームレピータの代行をするレピータは、どのレピータの代行を行うか、および、代行するレピータをホームレピータとしている無線端末装置の情報は、予め設定されている。また、代行するレピータが、どのＳＬＯＴに情報を送出するかも把握している。同期信号に続いてシステムバス上を循環する送信権を受け取ったか否か、すなわち、情報を送出するＳＬＯＴが自装置に割当てられたＳＬＯＴであるか否かを判別し（ステップＳ２０１）、自装置に割当てられたＳＬＯＴであるときは、自装置の情報をそのＳＬＯＴに書き込む（ステップＳ２０２）。書き込む情報としては、自装置のチャンネルが通話中であるか又は空き状態であるかを示すチャンネル情報、チャンネルが通話中である場合に、その通話中の２つ以上の無線端末装置のＩＤなどがある。

ステップＳ２０１において、システムバス上を循環する送信権を受け取っていない、すなわち、情報を送出するＳＬＯＴが自装置に割当てられたＳＬＯＴでない場合には、そのＳＬＯＴがホームレピータを代行するレピータに割当てられたＳＬＯＴであるか否かを判別する（ステップＳ２０３）。そのＳＬＯＴがホームレピータを代行するレピータに割当てられたＳＬＯＴであるときは、そのＳＬＯＴにホームレピータを代行するレピータから情報の書込みがあるか否かを判別する（ステップＳ２０４）。

ホームレピータを代行するレピータから情報の書込みがある場合には、ホームレピータを代行するレピータが正常に動作していることを示している。この場合には、その書き込まれた情報を読み込む（ステップＳ２０５）。そして、ＲＡＭ４３に格納している情報を更新する（ステップＳ２０６）。

一方、ステップＳ２０３において、ホームレピータを代行するレピータに割当てられているＳＬＯＴでなく、自装置及びホームレピータを代行するレピータ以外の他のレピータに割当てられているＳＬＯＴである場合には、他のレピータが書き込んだ情報を読み込み（ステップＳ２０５）、ＲＡＭ４３に格納している情報を更新する（ステップＳ２０６）。

ステップＳ２０４において、ホームレピータを代行するレピータに割当てられたＳＬＯＴに、ホームレピータを代行するレピータから情報の書込みがない場合には、ホームレピータを代行するレピータに動作を停止する事情が発生したことを示している。動作を停止する事情としては、レピータの故障、メンテナンス、その他の事情がある。この場合には、ホームレピータを代行するレピータをホームレピータとしている無線端末装置のＩＤを自装置に登録し（ステップＳ２０７）、前記無線端末装置に対してホームレピータとして動作する（ステップＳ２０８）。

図８は、無線端末装置の動作を示すフローチャートである。無線端末装置は、待ち受け状態では、ホームレピータのチャンネル周波数に設定されている。レピータ１〜ｎは、通話チャンネルとして通話許可を要求する通信フレームを受信したときは、通話を許可する旨の応答をダウンリンク信号によって送信し、既に通話を許可する旨の応答を送信した後であれば、中継用の通信フレームをダウンリンク信号によって送信し、通話チャンネルとして動作していない場合は、一定間隔Ｉｄｌｅメッセージをダウンリンク信号によって送信している。無線端末装置Ａ〜Ｈは、あらかじめ、レピータ１〜ｎのいずれか１つのレピータにホームレピータとして登録されており、待ち受け状態においてはホームレピータのチャンネル周波数に設定されている。つまり、ホームレピータから送信される前述のダウンリンク信号を受信している。また、ホームレピータが、動作を停止する事情が発生した場合、ホームレピータの代行をする他のレピータ（以下、セカンダリレピータ）、および、そのチャンネル周波数も予め登録されている。

無線端末装置は、通話を行う場合には、ホームレピータからダウンリンク信号を受信したか否かを判別し（ステップＳ３０１）、ホームレピータからのダウンリンク信号に含まれる空きチャンネル情報を取得する（ステップＳ３０２）。取得した空きチャンネル情報がホームレピータ以外のレピータのチャンネルである場合には、チャンネル周波数を変更する（ステップＳ３０３）。

次に、取得した空きチャンネル情報から、空き状態であるレピータに対して通話許可を要求して（ステップＳ３０４）、そのレピータから通話を許可する旨の応答を受信したか否かを判別する（ステップＳ３０５）。通話を許可する旨の応答を受信しない場合には、ステップＳ３０２に移行して他のレピータの空きチャンネル情報を取得して、ステップＳ３０５までの処理ループを繰り返す。

いずれかのレピータから通話を許可する旨の応答を受信したときは、そのレピータとの間で通話を行う（ステップＳ３０６）。この後は、通話が終了したか否かを判別し（ステップＳ３０７）、通話が終了したときは、ホームレピータ以外のレピータとの通話の場合は、ホームレピータのチャンネル周波数に変更して、ステップＳ３０１に移行してホームレピータからのダウンリンク信号の受信を待つ。

ステップＳ３０１において、ホームレピータからのダウンリンク信号を受信しない場合には、一定時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ３０８）。上記したように、ホームレピータは、通話チャンネルとして動作していない場合は、一定間隔Ｉｄｌｅメッセージをダウンリンク信号によって送信しているので、Ｉｄｌｅメッセージの送信間隔に所定のマージンを加算した時間を経過待ちの一定時間として設定すればよい。

一定時間が経過してもホームレピータからのダウンリンク信号を受信しない場合には、ホームレピータに動作を停止する事情が発生したことになる。この場合には、あらかじめ登録されているセカンダリレピータをホームレピータに設定して（ステップＳ３０９）、セカンダリレピータのチャンネル周波数に変更する（ステップＳ３１０）。この後は、ステップＳ３０１に移行して、その新たに設定したホームレピータからのダウンリンク信号の受信を待つ。

ホームレピータに通話許可の要求を送信した後に、予め設定した所定時間が経過しても、ホームレピータから通話を許可する旨の応答を受信しない場合も、ホームレピータに動作を停止する事情が発生したことになる。この場合にも、セカンダリレピータをホームレピータに設定して、セカンダリレピータのチャンネル周波数に変更する構成にしてもよい。

以上のように、上記実施の形態においては、無線端末装置Ａ〜Ｈは、システムバスで相互に接続された複数のレピータ１〜ｎのいずれか１つのレピータをホームレピータとして予め登録されており、また、ホームレピータ以外の他のレピータをセカンダリレピータとして予め登録されており、ホームレピータが動作を停止する事情が発生したときは、セカンダリレピータが、ホームレピータの代行をするレピータをホームレピータとする無線端末装置に対するホームレピータの動作を代行する。

この場合において、セカンダリレピータとして登録されたレピータは、自装置がホームレピータの代行をするレピータにおいて故障などが発生したときに、自装置がホームレピータの代行をするレピータをホームレピータとする無線端末装置に対して制御情報の送出を行うホームレピータの代行をする。この場合においては、セカンダリレピータとして登録されたレピータは、システムバスを介してホームレピータを代行するレピータから定期的に送信される信号が所定期間を経過しても受信できないときに、ホームレピータを代行するレピータの故障などを検出する。また、無線端末装置側においても、ホームレピータが故障などをしたことを、検出する。

無線端末装置は、ＲＯＭ２４などの記憶手段にホームレピータ及びセカンダリレピータのＩＤをあらかじめ記憶しておき、ホームレピータにおいて動作を停止する事情が発生したときは、ＲＯＭ２４などの記憶手段に記憶しているＩＤに基づいて、セカンダリレピータをホームレピータとする機能を備える構成になっている。

したがって、上記実施の形態によると、複数のレピータ１〜ｎの各々が均等な役割を担って中継処理を行う分散型の無線通信システムまたは無線通信方法において、ホームレピータとして登録しているレピータ（例えば、レピータ１）において動作を停止する事情が発生したときには、セカンダリレピータ（例えば、レピータ２）がそのホームレピータとしての動作を代行することができる。

また、セカンダリレピータとして登録されているレピータが、上述のように、自装置がホームレピータを代行するレピータの故障などによって、ホームレピータとしての動作を代行中に、例えば、Ｉｄｌｅメッセージの通信フレーム中に、自装置のＩＤと、ホームレピータの代行をしているレピータのＩＤを挿入して送信するなどすることによって、代行動作中であることを無線端末装置に対して示すことができる。

そして、セカンダリレピータとして登録されているレピータは、図７に示すフローチャートによって、システムバス上に送出される他のレピータの情報を取得しているので、自装置がホームレピータを代行するレピータが復帰した場合、割当てられているＳＬＯＴへ情報が送出されたことに基づき、自装置がホームレピータを代行するレピータが復帰したことを検出できる。

自装置がホームレピータを代行するレピータが復帰したことを検出した場合、Ｉｄｌｅメッセージの通信フレーム中に挿入していた、ホームレピータの代行をしているレピータのＩＤを、自装置のＩＤや、代行動作をしていない状態を表す別の符号などを挿入して送信することで、無線端末装置に対して、もともとのホームレピータが復帰したことを示すことができる。

無線端末装置は、セカンダリレピータからの通信フレームを解析し、もともとホームレピータとして登録されていたレピータが復帰したことを検出した場合に、ホームレピータを、セカンダリレピータから、この復帰したもともとのホームレピータに戻すようにすればよい。

なお、上記実施の形態は本発明を説明するためのものであり、本発明は上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない限り、当業者によって考えられる他の実施の形態や変形例についても本発明に属するものである。

また、上記実施の形態においては、第１の中継装置はホームレピータ、第２の中継装置はセカンダリレピータに相当する。しかし、例えば、第１の中継装置がセカンダリレピータの機能を果たし、第２の中継装置がホームレピータの機能を果たす構成でもよい。要は、２つのレピータの一方がそのときの通信状況に応じて、ホームレピータの役割を担い、他方がセカンダリレピータの役割を担うような構成であればよい。

本発明の実施の形態における無線通信システムの構成図である。 図１の無線端末装置の構成を示すブロック図である。 図１のレピータの構成を示すブロック図である。 マスターレピータによってシステムバスに送出される同期信号及びそれに続く各レピータに対応するＳＬＯＴを示す図である。 図１のレピータと無線端末装置との間で授受されるフレームフォーマットを示す図である。 図３のレピータのＣＰＵによって実行されるメインルーチンのフローチャートである。 図１におけるレピータ１〜ｎのいずれか１つのレピータが、他のレピータをホームレピータとしている無線端末装置に対して、ホームレピータを代行する場合のフローチャートである。 図２の無線端末装置のＣＰＵによって実行されるメインルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１〜ｎ レピータ
Ａ〜Ｈ 無線端末装置
５ 通信回線

Claims (7)

1. 通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置と、該中継装置を介して通信を行う複数の無線端末装置とからなり、各前記中継装置は、自己に登録された前記無線端末装置に対して、制御情報を送信し、各前記無線端末装置は、待ち受け時のチャンネルを自己が登録された前記中継装置に割り当てられたチャンネルに設定し、該中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各前記中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して前記無線端末装置間の通信を行う無線通信システムであって、
   第１の前記中継装置において前記制御情報を送信し得ない事情が発生したとき、第２の前記中継装置が、前記第１の中継装置に登録された前記無線端末装置に対する前記制御情報の送信を代行するようにし、前記第１の中継装置に登録された無線端末装置は、前記待ち受け時のチャンネルを前記第２の中継装置に割り当てられたチャンネルに変更し、前記制御情報を前記第２の中継装置から受信するようにしたことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第２の中継装置は、前記通信回線を介して前記第１の中継装置から定期的に送信される信号が所定期間を経過しても受信できないときに、前記第１の中継装置において前記制御情報を送信し得ない事情が発生したとして前記第１の中継装置に登録された無線端末装置に対する前記制御情報の送信を代行するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記第１の中継装置に登録された無線端末装置は、前記第１の中継装置からの制御情報が所定期間を経過しても受信できないときに、前記第１の中継装置において前記制御情報を送信し得ない事情が発生したとして、前記待ち受け時のチャンネルを前記第２の中継装置に割り当てられたチャンネルに変更し、前記制御情報を前記第２の中継装置から受信するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
4. 前記第２の中継装置が、前記第１の中継装置に登録された無線端末装置の情報を予め保有しており、前記第１の中継装置に登録された無線端末装置が、第２の中継装置の情報を予め保有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. 通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置と、該中継装置を介して通信を行う複数の無線端末装置とからなり、各前記中継装置は、自己に登録された前記無線端末装置に対して、制御情報を送信し、各前記無線端末装置は、待ち受け時のチャンネルを自己が登録された前記中継装置に割り当てられたチャンネルに設定し、該中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各前記中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して前記無線端末装置間の通信を行う無線通信システムの無線通信方法であって、
   第１の前記中継装置において前記制御情報を送信し得ない事情が発生したとき、第２の前記中継装置が、前記第１の中継装置に登録された前記無線端末装置に対する前記制御情報の送信を代行するようにし、前記第１の中継装置に登録された無線端末装置は、前記待ち受け時のチャンネルを前記第２の中継装置に割り当てられたチャンネルに変更し、前記制御情報を前記第２の中継装置から受信するようにしたことを特徴とする無線通信システムの無線通信方法。
6. 通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられ、登録された無線端末装置に対して、制御情報を送信し、前記無線端末装置からの通信情報を中継する中継装置において、
   他の前記中継装置に登録された前記無線端末装置の識別情報を記憶する記憶部と、
   前記他の中継装置に、前記制御情報を送信し得ない事情が発生した場合に、前記記憶部に記憶された識別情報に基づいて、前記無線端末装置に前記制御情報を送信する送信部と、を備え、
   前記他の中継装置に登録された無線端末装置に対する前記制御情報の送信を代行する、
   ことを特徴とする中継装置。
7. 待ち受け時のチャンネルを自己が登録された中継装置に割り当てられたチャンネルに設定し、該中継装置より受信した制御情報に基づいて、各前記中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択し、通信相手と前記中継装置を介して通信を行う無線端末装置において、
   前記自己が登録された中継装置を第１の中継装置、中継可能な状態であるチャンネルの中継装置を第２の中継装置として、前記第１の中継装置のチャンネル情報と前記第２の中継装置のチャンネル情報とを記憶する記憶部と、
   予め設定された時間内に、前記第１の中継装置から前記制御情報を受信しなかったときは、前記記憶部に記憶された前記第２の中継装置のチャンネル情報に基づいて前記待ち受け時のチャンネルを前記第２の中継装置に割り当てられたチャンネルに変更し、前記第２の中継装置から前記制御情報を受信する通信部と、を備えた、
   ことを特徴とする無線端末装置。

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