無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法
【課題】 マルチパスによる干渉を回避しつつ通信可能距離を延長することで、基地局の設置密度が低い地域においても安定性の高い無線通信を遂行することを目的とする。
【解決手段】
本発明の無線通信方法において、移動局１１０は、基地局１２０での受信タイミングを規定のタイミングに収めるための送信タイミングの調整限界に到達した場合（Ｓ４０４）、データの有効フレーム長の伸縮要求を行い（Ｓ４０６）、基地局１２０は、有効フレーム長の伸縮要求を受けて、伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を移動局に送信し（Ｓ４０８）、移動局１１０は、伸縮要求に対する許可応答を受け、送信するデータの有効フレーム長を、位置情報に基づいた基地局との距離に応じて伸縮する（Ｓ４１０）ことを特徴とする。
【解決手段】
本発明の無線通信方法において、移動局１１０は、基地局１２０での受信タイミングを規定のタイミングに収めるための送信タイミングの調整限界に到達した場合（Ｓ４０４）、データの有効フレーム長の伸縮要求を行い（Ｓ４０６）、基地局１２０は、有効フレーム長の伸縮要求を受けて、伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を移動局に送信し（Ｓ４０８）、移動局１１０は、伸縮要求に対する許可応答を受け、送信するデータの有効フレーム長を、位置情報に基づいた基地局との距離に応じて伸縮する（Ｓ４１０）ことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＤＭＡによる無線通信が可能な無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＨＳ(Personal Handy phone System)や携帯電話等の移動局が普及し、移動局の小型化、軽量化と共に通信品質および通信レートの向上が求められている。また、地方や高層ビル街では依然として通信可能圏の拡大が望まれ、基地局の追加設置が実施されている。
【０００３】
このような移動局は、通常１つの基地局を無線通信対象として選択し、その基地局との通信を通じて他の移動局との通信接続を確立する。ここで、ユーザと共に移動局が移動した場合、通信している基地局との距離が大きくなり、ついには通信が途絶えることが想定される。そこで通信対象である基地局を切り換えて通信を継続する所謂ハンドオーバ技術が従来から公開されている。ハンドオーバ技術を用いることでユーザの移動距離に拘わらず継続的な通信が可能となったが、ハンドオーバを実施するためにはその前提として多数の基地局が設置されている必要があり、基地局が無い地域ではやはり通信が途絶えることとなっていた。
【０００４】
また、移動局と基地局との距離に応じた伝播遅延による弊害を回避するためガードインターバル技術が用いられているが、ガードインターバルの長さは通常固定されており、基地局との距離に因らず無線能力に余裕がある場合においても、ガードインターバルの許容距離を超えると有効フレームが干渉し通信困難になっていた。
【０００５】
上記の伝播遅延による送受信タイミングのずれは、位置情報に基づいて伝播遅延時間を導出することで補正可能であるが、位置情報を推定するためには移動局の電波強度を３つ以上の基地局で測定する必要があり（３点測位法）、基地局が存在しない通信可能範囲外では、その位置すら特定することができなかった。
【０００６】
また、通信可能範囲の拡大と共に移動局の利用時間の長期化も望まれ、例えば、特許文献１では、移動局の電源である２次電池が放電間近になると、移動局からの送信信号の頻度を少なくし、移動局の利用時間を延長する技術が知られている。
【特許文献１】特開平８―７０２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したいずれの従来技術も通信可能範囲においては効果的に機能するが、見通し範囲が広く無線能力に余裕がある場合であっても所定範囲を超えての利用は不可能であった。
【０００８】
従って、移動局を有するユーザが遭難や誘拐にあっても、また、移動局や移動局を運載した自動車等が盗難、紛失にあっても、その移動先が通信可能範囲外であれば追跡できないといった問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み、マルチパスによる干渉を回避しつつ通信可能距離を延長することで、基地局の設置密度が低い地域においても安定性の高い無線通信を遂行することが可能な、無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、移動局と、移動局とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局と、を含む無線通信システムであって、移動局は、データを送信するデータ送信部と、ＧＰＳ信号から位置情報を導出し、データに含める位置情報導出部と、送信されたデータの基地局での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、データの送信タイミングを調整するタイミング調整部と、送信タイミングの調整限界に到達した場合、データの有効フレーム長の伸縮要求を行う伸縮要求部と、伸縮要求に対する許可応答を受けてデータ送信部が送信するデータの有効フレーム長を、位置情報に基づいた基地局との距離に応じて伸縮する伸縮実行部と、を備え、基地局は、データを受信するデータ受信部と、有効フレーム長の伸縮要求を受けて、伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を移動局に送信する許可応答送信部と、を備えることを特徴とする。ここで位置情報は、緯度経度や任意地点からの相対位置等により位置を特定することが可能な情報をいう。
【００１１】
本発明では、まず送信データ自体の送信タイミングを調整し、調整限界に到達した後に、送信データの有効フレーム長を伸縮することでマルチパスによる干渉を回避しつつ、通信可能距離を延長する。かかる構成により、フレーム長が縮まった分、送信可能な単位データ量は減るものの、移動局が通常の通信可能範囲を超えた場合においても基地局との通信を継続することが可能となる。こうして、移動局を有するユーザは、基地局の位置や設置密度を比較的気にすることなく安定性の高い無線通信を遂行することができる。このような通信可能距離または通信可能範囲の拡大は、同一の通信可能範囲の下、電波強度や消費電力の低減が可能であることも意味する。
【００１２】
また、本発明では、移動局の位置情報を継続的に取得することが可能なので、移動局の位置を他の電気機器で連続的かつ確実に把握することができる。従って、移動局を有するユーザが遭難や誘拐にあった場合においてもその位置を迅速に特定することができ、また、移動局や移動局を運載した自動車等が盗難、紛失にあった場合においても対象物を容易に発見することが可能となる。
【００１３】
伸縮実行部は、位置情報の格納領域を確保しつつ有効フレーム長を伸縮してもよい。かかる構成により移動局から少なくとも位置情報を継続的に取得することができ、より安定的に、有効フレーム長の伸縮および移動局の位置特定を実行することが可能となる。
【００１４】
移動局は、送信タイミングの調整限界に到達した場合、低消費電力モードに移行するモード移行部をさらに備えてもよい。
【００１５】
かかる構成により、位置情報の送信に必要な最小限の伝送路を確保しつつ、消費電力の低減を図ることができ、特に位置情報を長時間継続的に取得し続けることが可能となる。
【００１６】
移動局は、当該移動局の主電源とは別体に設けられ移動局の筐体外部から切断不能かつ少なくとも移動情報を送信可能な予備電源をさらに備えてもよい。
【００１７】
外部から意図的に切断することができない予備電源を設けることにより、当該移動局を不正に取得した第３者に気付かれることなく移動局の位置情報を送信し続けることができ、事件に巻き込まれた移動局やその移動局のユーザを迅速に確保することが可能となる。
【００１８】
本発明にかかる代表的な他の構成は、基地局とＴＤＭＡによる無線通信可能な移動局であって、データを送信するデータ送信部と、ＧＰＳ信号から位置情報を導出し、データに含める位置情報導出部と、送信されたデータの基地局での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、データの送信タイミングを調整するタイミング調整部と、送信タイミングの調整限界に到達した場合、データの有効フレーム長の伸縮要求を行う伸縮要求部と、伸縮要求に対する許可応答を受けてデータ送信部が送信するデータの有効フレーム長を、位置情報に基づいた基地局との距離に応じて伸縮する伸縮実行部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明にかかる代表的な他の構成は、移動局とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局であって、データを受信するデータ受信部と、移動局からの有効フレーム長の伸縮要求を受けて、伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を移動局に送信する許可応答送信部と、を備え、移動局は、許可応答に応じて送信するデータの有効フレーム長を伸縮することを特徴とする。
【００２０】
本発明にかかる代表的な他の構成は、移動局と、移動局とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局と、を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、移動局は、送信されたデータの基地局での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、データの送信タイミングを調整し、送信タイミングの調整限界に到達した場合、データの有効フレーム長の伸縮要求を基地局に行い、基地局は、有効フレーム長の伸縮要求を受けて、伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を移動局に送信し、移動局は、ＧＰＳ信号から位置情報を導出し、許可応答を受け、送信するデータの有効フレーム長を、位置情報に基づいた基地局との距離に応じて伸縮することを特徴とする。
【００２１】
上述した無線通信システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該移動局、基地局、無線通信方法にも適用可能である。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明は、マルチパスによる干渉を回避しつつ通信可能距離を延長することで、基地局の設置密度が低い地域においても安定性の高い無線通信を遂行することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２４】
ＰＨＳ端末や携帯電話等に代表される移動局は、所定間隔をおいて固定配置される基地局と無線で通信を行う無線通信システムを構築する。ここでは、理解を容易にするため無線通信システム全体を説明し、その後、移動局としてのＰＨＳ端末および基地局の具体的構成を説明する。また、ここでは、移動局としてＰＨＳ端末を挙げているが、かかる場合に限らず、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ等無線通信可能な様々な電子機器を移動局として用いることもできる。
【００２５】
（第1の実施形態：無線通信システム１００）
図１は、無線通信システム１００の概略的な接続関係を示した説明図である。当該無線通信システム１００は、ＰＨＳ端末１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、基地局１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）と、ＩＳＤＮ(Integrated Services Digital Network)回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網１３０と、中継サーバ１４０とを含んで構成される。
【００２６】
上記無線通信システム１００において、ユーザが自身のＰＨＳ端末１１０Ａから他のＰＨＳ端末１１０Ｂへの通信回線の接続を行う場合、ＰＨＳ端末１１０Ａは、通信可能範囲内にある基地局１２０Ａに無線接続要求を行う。無線接続要求を受信した基地局１２０Ａは、通信網１３０を介して中継サーバ１４０に通信相手との通信接続を要求し、中継サーバ１４０は、他のＰＨＳ端末１１０Ｂの位置登録情報を参照し、他のＰＨＳ端末１１０Ｂの無線通信範囲内にある基地局１２０Ｂを選択して基地局１２０Ａと基地局１２０Ｂとの通信経路を確保し、ＰＨＳ端末１１０ＡとＰＨＳ端末１１０Ｂの通信を確立する。
【００２７】
ここで、通信相手先となるＰＨＳ端末１１０Ｂが移動すると、ＰＨＳ端末１１０Ｂと基地局１２０Ｂとの距離が大きくなり、最終的に基地局１２０Ｂとの無線通信が困難になる。ＰＨＳ端末１１０Ｂは、かかる基地局１２０Ｂからの信号の電界強度の減衰により無線通信が困難になることを予測し、改めてキャリアセンスを行って電界強度の高い基地局１２０Ｃとの無線通信を基地局１２０Ｂに要求する。基地局１２０Ｂは、その旨中継サーバ１４０に伝達すると、中継サーバ１４０は、基地局１２０Ｂから基地局１２０Ｃへのハンドオーバを遂行する。
【００２８】
このようなハンドオーバにより通信可能範囲内の通信の継続は担保されているが、一旦通信可能範囲外に出ると通信が途絶えてしまう。本実施形態では、マルチパスによる干渉を回避しつつ通信可能距離を延長し、通信可能範囲外であっても安定性の高い無線通信を遂行することが可能となる。以下に、無線通信システム１００を構成するＰＨＳ端末１１０および基地局１２０について詳細に述べる。
【００２９】
（ＰＨＳ端末１１０）
図２は、ＰＨＳ端末１１０のハードウェア構成を示した機能ブロック図であり、図３は、ＰＨＳ端末１１０の外観を示した斜視図である。ＰＨＳ端末１１０は、端末制御部２１０と、端末メモリ２１２と、表示部２１４と、操作部２１６と、音声入力部２１８と、音声出力部２２０と、端末無線通信部２２２と、予備電源２２４とを含んで構成される。
【００３０】
端末制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路によりＰＨＳ端末１１０全体を管理および制御する。また、端末制御部２１０は、端末メモリ２１２のプログラムを用いて、通話機能、メール送受信機能、撮像機能、音楽再生機能、ＴＶ視聴機能も遂行する。端末メモリ２１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成され、端末制御部２１０で処理されるプログラムや音声データ等を記憶する。
【００３１】
表示部２１４は、液晶ディスプレイ、ＥＬ(Electro Luminescence)等で構成され、端末メモリ２１２に記憶された、または通信網１３０を介してアプリケーション中継サーバ（図示せず）から提供される、ＷｅｂブラウザやアプリケーションのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示することができる。操作部２１６は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等のスイッチから構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。
【００３２】
音声入力部２１８は、マイク等の音声認識手段で構成され、通話時に入力されたユーザの音声をＰＨＳ端末１１０内で処理可能な電気信号に変換する。音声出力部２２０は、スピーカで構成され、ＰＨＳ端末１１０で受信した通話相手の音声信号を音声に変えて出力する。また、着信音や、操作部２１６の操作音、アラーム音等も出力できる。
【００３３】
端末無線通信部２２２は、通信網１３０における基地局１２０との無線通信を行う。このような無線通信としては、基地局１２０内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれＰＨＳ端末１１０のチャネルに割り当てて通信を行う時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiplex Access）等が採用されている。
【００３４】
予備電源２２４は、当該ＰＨＳ端末１１０の主電源とは別体にキャパシタや二次電池で構成され、かつ、ＰＨＳ端末１１０の筐体外部から切断できないよう（電源オフおよび取り外しできないよう）に設けられ、主電源が切断された後も、端末無線通信部２２２等、位置情報送信に必要な最低限の構成要素を動作させる。外部から意図的に切断することができない予備電源２２４を設けることにより、当該ＰＨＳ端末１１０を不正に取得した第３者に気付かれることなくＰＨＳ端末１１０の位置情報を送信し続けることができ、事件に巻き込まれたＰＨＳ端末１１０やそのＰＨＳ端末１１０のユーザを迅速に確保することが可能となる。
【００３５】
また、端末制御部２１０は、データ送信部２５０、位置情報導出部２５２、タイミング調整部２５４、伸縮要求部２５６、伸縮実行部２５８、モード移行部２６０としても機能する。
【００３６】
データ送信部２５０は、ＰＨＳ端末１１０内で処理されたデータを基地局１２０に送信する。
【００３７】
位置情報導出部２５２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星２６２から放出されるＧＰＳ信号に基づいて位置情報を導出し、データ送信部２５０が送信するデータに含める。
【００３８】
かかる構成により、ＰＨＳ端末１１０の位置情報を継続的に取得することが可能となるので、ＰＨＳ端末１１０の位置を他の電気機器で連続的かつ確実に把握することができる。従って、ＰＨＳ端末１１０を有するユーザが遭難や誘拐にあった場合においてもその位置を迅速に特定することができ、また、ＰＨＳ端末１１０やＰＨＳ端末１１０を運載した自動車等が盗難、紛失にあった場合においても対象物を容易に発見することが可能となる。
【００３９】
タイミング調整部２５４は、データ送信部２５０が送信するデータの、基地局１２０での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、基地局１２０との距離に応じてデータの送信タイミングを調整する。また、基地局１２０とＰＨＳ端末１１０との間に閉ループを構成し、受信タイミングのずれをフィードバックして送信タイミングをリニアに調整することも可能である。
【００４０】
図４は、ＰＨＳ端末１１０の位置の変化を示した説明図であり、図５は、ＰＨＳ端末１１０からのデータの変化を示したタイミングチャート図である。ここで、ＴＤＭＡにおいて１つのＰＨＳ端末１１０に割り当てられるタイムスロット２８０には、送信データとして有効フレーム２８２とガードインターバル２８４とが準備され、有効フレーム２８２は、さらにヘッダ２８６と、ペイロード２８８と、フッタ２９０とから構成される。
【００４１】
基地局１２０では、距離が相違する複数のＰＨＳ端末１１０と無線通信を行っているため、自体が有する規定の通信タイミングを変更することができない。従って、通信距離に応じて変化する通信信号の遅延時間はＰＨＳ端末１１０において補正すべきである。
【００４２】
例えば、図４の位置（ａ）にＰＨＳ端末１１０が在るとき、ＰＨＳ端末１１０では、図５（ａ）に示すように、基地局１２０が他のＰＨＳ端末に送信したデータが伝播遅延ｄだけ遅れて届く。同様に、ＰＨＳ端末１１０が送信したデータは伝播遅延ｄだけ遅れて基地局１２０に伝達される。従って、ＰＨＳ端末１１０の送信したデータを基地局１２０の規定の受信タイミングで受信するためには送信データの送信タイミングを図中白抜き矢印で示すように伝播遅延ｄだけ予め早める必要がある。
【００４３】
しかし、単純にＰＨＳ端末１１０の送信タイミングを前倒しすると、基地局１２０から他のＰＨＳ端末に送信されたデータや隣接するＰＨＳ端末１１０から送信されたデータとマルチパスによる干渉を引き起こしてしまう。そこで、当該送信データには上述したように有効フレーム２８２の他にガードインターバル２８４が設けられている。ＰＨＳ端末１１０の位置（ａ）において、隣り合う送信データがガードインターバル２８４内で重畳する分には問題は生じない。
【００４４】
また、伝播遅延ｄは、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との距離に比例し、離れれば離れるほど大きくなる。従って、ＰＨＳ端末１１０は、基地局１２０との距離に応じて、その送信タイミングを更新し続ける。ここで、ＰＨＳ端末１１０が図４の位置（ｂ）に移動し通信可能範囲の境界２９２に達すると、データの送信タイミングが早まり、ついには図５（ｂ）に示すようにガードインターバル２８４の許容範囲に達してしまい干渉を引き起こしてしまう。従って、送信タイミングの調整には限界（図５（ｂ）の状態）が設けられている。従って、ガードインターバル２８４の時間を伝播速度で除算した値が通信可能距離の限界（最大値）ということになる。
【００４５】
従来においては、ＰＨＳ端末１１０がこのような通信可能範囲の境界２９２を超えると他の信号とのタイミング干渉が生じてしまい、正常な通信を維持することができなかった。
【００４６】
伸縮要求部２５６は、図５（ｂ）に示すような送信タイミングの調整限界に到達した場合、基地局１２０に対してデータの有効フレーム長の伸縮要求を行う。ここで、伸縮要求部２５６は、ＰＨＳ端末１１０が通信可能範囲外に所定時間以上位置して初めて伸縮要求を行うとしてもよい。これは、通信可能範囲の境界２９２にヒステリシスを持たせ、タイミング調整部２５４による送信タイミング調整と当該伸縮要求部２５６による伸縮要求との煩雑な切換を防止するためである。上記所定時間としては０ｓｅｃ以上を設定できる。
【００４７】
また、伸縮要求部２５６は、上述した伸縮要求に伸縮後の有効フレーム長を付してもよい。その場合、基地局１２０はその有効フレーム長を参照して次回からの受信タイミングを計ることができる。
【００４８】
伸縮実行部２５８は、伸縮要求部２５６による伸縮要求に対する許可応答を基地局１２０から受け、データ送信部２５０が送信するデータの有効フレーム長を基地局１２０との距離に応じて伸縮する。例えば、ＰＨＳ端末１１０が図４の位置（ｃ）に移動した場合、ＰＨＳ端末１１０からの送信データの有効フレーム２８２を図５（ｃ）のように短縮することで、隣接するデータとの干渉を回避することができる。このとき基地局１２０における受信データはタイムスロット２８０の一部２９４に削減される。ここでは有効フレーム２８２の短縮のみを挙げているが伸張も可能であることは言うまでもない。
【００４９】
基地局１２０は位置的に固定されているので、基地局１２０の位置情報は初期設定時に予め取得することができる。基地局１２０との距離は、位置情報導出部２５２により取得された位置情報と、予め取得されている基地局１２０の位置情報とを比較し、その直線距離から求めることができる。
【００５０】
本実施形態では、まず送信データ自体の送信タイミングをタイミング調整部２５４が調整し、調整限界に到達した後に、伸縮実行部２５８が送信データの有効フレーム長を伸縮することで、マルチパスによる干渉を回避しつつ、通信可能距離を延長している。かかる構成により、フレーム長が縮まった分、送信可能な単位データ量は減るものの、ＰＨＳ端末１１０が従来の通信可能範囲を超えた場合においても基地局１２０との通信を継続することが可能となる。こうして、ＰＨＳ端末１１０を有するユーザは、基地局１２０の位置や設置密度を気にすることなく安定性の高い無線通信を遂行することができる。このような通信可能距離または通信可能範囲の拡大は、同一の通信可能範囲の下、電波強度や消費電力の低減が可能であることも意味する。
【００５１】
また、伸縮実行部２５８は、少なくとも位置情報導出部２５２が導出した位置情報の格納領域を確保しつつ有効フレーム長を伸縮している。ＰＨＳ端末１１０が図４の位置（ｃ）よりさらに遠のくと、有効フレーム２８２中のペイロード２８８はさらに短縮され、最終的に図５（ｄ）に示すように有効フレーム２８２がヘッダ２８６とフッタ２９０のみとなる。このように、当該位置情報を含む通信の維持に最低限必要な情報は、ヘッダ２８６とフッタ２９０として確保される。かかる構成によりＰＨＳ端末１１０から少なくとも位置情報を継続的に取得することができ、より安定的に、有効フレーム長の伸縮およびＰＨＳ端末１１０の位置特定を実行することが可能となる。
【００５２】
モード移行部２６０は、送信タイミングの調整限界に到達した場合、低消費電力モードに移行する。低消費電力モードでは、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）のバックライトを消灯したり、端末無線通信部２２２からの送信データを間欠的に送信すること等が考えられる。
【００５３】
かかる構成により、位置情報の送信に必要な最小限の伝送路を確保しつつ、消費電力の低減を図ることができ、特に位置情報を長時間継続的に取得し続けることが可能となる。
【００５４】
また、端末無線通信部２２２の送信側は、ペイロード生成部２７０、ヘッダ付加部２７２としても機能する。
【００５５】
ペイロード生成部２７０は、伸縮実行部２５８により伸縮されたフレーム長で、送信すべきデータを分割しペイロード２８８を生成する。
【００５６】
ヘッダ付加部２７２は、ペイロード生成部２７０が生成したペイロード２８８にヘッダ２８６およびフッタ２９０を付加して有効フレーム２８２を生成する。このとき位置情報導出部２５２の位置情報をヘッダ２８６またはフッタ２９０に含める。
【００５７】
（基地局１２０）
図６は、基地局１２０の概略的な構成を示したブロック図である。基地局１２０は、基地局制御部３１０と、基地局メモリ３１２と、基地局無線通信部３１４と、基地局有線通信部３１６とを含んで構成される。
【００５８】
基地局制御部３１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１２０全体を管理および制御する。また、基地局制御部３１０は、基地局メモリ３１２のプログラムを用いて、ＰＨＳ端末１１０の通信網１３０や他のＰＨＳ端末１１０への通信接続を制御する。基地局メモリ３１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、基地局制御部３１０で処理されるプログラムや時刻情報等を記憶する。
【００５９】
基地局無線通信部３１４は、ＰＨＳ端末１１０との通信を確立し、ＰＨＳ端末１１０の通信品質に応じて、変調方式やコーデックを適応的に変更することもできる。基地局有線通信部３１６は、通信網１３０を介して中継サーバ１４０を含む様々なサーバと接続することができる。
【００６０】
また、基地局制御部３１０は、データ受信部３５０、許可応答送信部３５２としても機能する。
【００６１】
データ受信部３５０は、端末無線通信部２２２を介してデータを受信する。許可応答送信部３５２は、ＰＨＳ端末１１０からの有効フレーム長の伸縮要求を受けて、伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答をＰＨＳ端末１１０に返信する。
【００６２】
また、基地局無線通信部３１４の受信側は、フレーム位置検出部３７０、ヘッダ検出部３７２、ペイロード抽出部３７４として機能している。
【００６３】
フレーム位置検出部３７０は、ＰＨＳ端末１１０から受信したデータの先頭位置を把握し、有効フレームの配置を検出する。
【００６４】
ヘッダ検出部３７２は、伸縮要求部２５６により要求のあったフレーム長を参照して、フレーム位置検出部３７０が検出したフレームから、ヘッダ２８６およびフッタ２９０を検出する。ヘッダ検出部３７２は、さらにヘッダ２８６またはフッタ２９０から位置情報を抽出する。
【００６５】
ペイロード抽出部３７４は、ヘッダ検出部３７２がヘッダ２８６およびフッタ２９０を検出して残った有効フレーム２８２を抽出し、通常のデータとして基地局制御部３１０に伝達する。
【００６６】
次に、上述した無線通信システム１００におけるＰＨＳ端末１１０と基地局１２０とによって実行される無線通信方法を説明する。
【００６７】
（無線通信方法）
図７は、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０とを用いた無線通信方法の具体的な処理の流れを示したシーケンス図である。ＰＨＳ端末１１０は、通信可能範囲内で基地局１２０との無線通信を確立し、基地局１２０にＧＰＳ信号から導出された位置情報を含むデータを送信している（Ｓ４００）。このとき、ＰＨＳ端末１１０は、送信されたデータの基地局１２０での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、データの送信タイミングを調整している（Ｓ４０２）。
【００６８】
そして、送信タイミングの調整限界に到達した場合（Ｓ４０４）、ＰＨＳ端末１１０は、データの有効フレーム長の伸縮要求を基地局１２０に行い（Ｓ４０６）、基地局１２０は、有効フレーム長の伸縮要求を受けて、伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答をＰＨＳ端末１１０に返信する（Ｓ４０８）。
【００６９】
ＰＨＳ端末１１０は、基地局１２０からの許可応答を受け、送信するデータの有効フレーム長を、ＰＨＳ端末１１０の位置情報に基づいた基地局１２０との距離に応じて伸縮すし（Ｓ４１０）、その伸縮したフレーム長に基づいて基地局１２０にデータを送信する（Ｓ４１２）。
【００７０】
かかる無線通信方法により、マルチパスによる干渉を回避しつつ通信可能距離を延長することで、基地局の設置密度が低い地域においても安定性の高い無線通信を遂行することが可能となる。
【００７１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７２】
例えば、上述した実施形態においては、ＰＨＳ端末１１０が通信可能範囲から逸脱したことにより有効フレーム長の伸縮を開始する例を示しているが、かかる場合に限られず、ＰＨＳ端末１１０の電源投入時に通信可能範囲外にいる場合もその状態を検知し、直ちに有効フレーム長の伸縮を開始することも可能である。
【００７３】
なお、本明細書の無線通信方法における各工程は、必ずしもシーケンス図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、ＴＤＭＡによる無線通信が可能な無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】無線通信システムの概略的な接続関係を示した説明図である。
【図２】ＰＨＳ端末のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。
【図３】ＰＨＳ端末の外観を示した斜視図である。
【図４】ＰＨＳ端末の位置の変化を示した説明図である。
【図５】ＰＨＳ端末からのデータの変化を示したタイミングチャート図である。
【図６】基地局の概略的な構成を示したブロック図である。
【図７】ＰＨＳ端末と基地局とを用いた無線通信方法の具体的な処理の流れを示したシーケンス図である。
【符号の説明】
【００７６】
１００ …無線通信システム
１１０ …ＰＨＳ端末（移動局）
１２０ …基地局
２２４ …予備電源
２５０ …データ送信部
２５２ …位置情報導出部
２５４ …タイミング調整部
２５６ …伸縮要求部
２５８ …伸縮実行部
２６０ …モード移行部
２７０ …ペイロード生成部
２７２ …ヘッダ付加部
２８２ …有効フレーム
２８４ …ガードインターバル
２８６ …ヘッダ
２９０ …フッタ
３５０ …データ受信部
３５２ …許可応答送信部
３７０ …フレーム位置検出部
３７２ …ヘッダ検出部
３７４ …ペイロード抽出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＤＭＡによる無線通信が可能な無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＨＳ(Personal Handy phone System)や携帯電話等の移動局が普及し、移動局の小型化、軽量化と共に通信品質および通信レートの向上が求められている。また、地方や高層ビル街では依然として通信可能圏の拡大が望まれ、基地局の追加設置が実施されている。
【０００３】
このような移動局は、通常１つの基地局を無線通信対象として選択し、その基地局との通信を通じて他の移動局との通信接続を確立する。ここで、ユーザと共に移動局が移動した場合、通信している基地局との距離が大きくなり、ついには通信が途絶えることが想定される。そこで通信対象である基地局を切り換えて通信を継続する所謂ハンドオーバ技術が従来から公開されている。ハンドオーバ技術を用いることでユーザの移動距離に拘わらず継続的な通信が可能となったが、ハンドオーバを実施するためにはその前提として多数の基地局が設置されている必要があり、基地局が無い地域ではやはり通信が途絶えることとなっていた。
【０００４】
また、移動局と基地局との距離に応じた伝播遅延による弊害を回避するためガードインターバル技術が用いられているが、ガードインターバルの長さは通常固定されており、基地局との距離に因らず無線能力に余裕がある場合においても、ガードインターバルの許容距離を超えると有効フレームが干渉し通信困難になっていた。
【０００５】
上記の伝播遅延による送受信タイミングのずれは、位置情報に基づいて伝播遅延時間を導出することで補正可能であるが、位置情報を推定するためには移動局の電波強度を３つ以上の基地局で測定する必要があり（３点測位法）、基地局が存在しない通信可能範囲外では、その位置すら特定することができなかった。
【０００６】
また、通信可能範囲の拡大と共に移動局の利用時間の長期化も望まれ、例えば、特許文献１では、移動局の電源である２次電池が放電間近になると、移動局からの送信信号の頻度を少なくし、移動局の利用時間を延長する技術が知られている。
【特許文献１】特開平８―７０２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したいずれの従来技術も通信可能範囲においては効果的に機能するが、見通し範囲が広く無線能力に余裕がある場合であっても所定範囲を超えての利用は不可能であった。
【０００８】
従って、移動局を有するユーザが遭難や誘拐にあっても、また、移動局や移動局を運載した自動車等が盗難、紛失にあっても、その移動先が通信可能範囲外であれば追跡できないといった問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み、マルチパスによる干渉を回避しつつ通信可能距離を延長することで、基地局の設置密度が低い地域においても安定性の高い無線通信を遂行することが可能な、無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、移動局と、移動局とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局と、を含む無線通信システムであって、移動局は、データを送信するデータ送信部と、ＧＰＳ信号から位置情報を導出し、データに含める位置情報導出部と、送信されたデータの基地局での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、データの送信タイミングを調整するタイミング調整部と、送信タイミングの調整限界に到達した場合、データの有効フレーム長の伸縮要求を行う伸縮要求部と、伸縮要求に対する許可応答を受けてデータ送信部が送信するデータの有効フレーム長を、位置情報に基づいた基地局との距離に応じて伸縮する伸縮実行部と、を備え、基地局は、データを受信するデータ受信部と、有効フレーム長の伸縮要求を受けて、伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を移動局に送信する許可応答送信部と、を備えることを特徴とする。ここで位置情報は、緯度経度や任意地点からの相対位置等により位置を特定することが可能な情報をいう。
【００１１】
本発明では、まず送信データ自体の送信タイミングを調整し、調整限界に到達した後に、送信データの有効フレーム長を伸縮することでマルチパスによる干渉を回避しつつ、通信可能距離を延長する。かかる構成により、フレーム長が縮まった分、送信可能な単位データ量は減るものの、移動局が通常の通信可能範囲を超えた場合においても基地局との通信を継続することが可能となる。こうして、移動局を有するユーザは、基地局の位置や設置密度を比較的気にすることなく安定性の高い無線通信を遂行することができる。このような通信可能距離または通信可能範囲の拡大は、同一の通信可能範囲の下、電波強度や消費電力の低減が可能であることも意味する。
【００１２】
また、本発明では、移動局の位置情報を継続的に取得することが可能なので、移動局の位置を他の電気機器で連続的かつ確実に把握することができる。従って、移動局を有するユーザが遭難や誘拐にあった場合においてもその位置を迅速に特定することができ、また、移動局や移動局を運載した自動車等が盗難、紛失にあった場合においても対象物を容易に発見することが可能となる。
【００１３】
伸縮実行部は、位置情報の格納領域を確保しつつ有効フレーム長を伸縮してもよい。かかる構成により移動局から少なくとも位置情報を継続的に取得することができ、より安定的に、有効フレーム長の伸縮および移動局の位置特定を実行することが可能となる。
【００１４】
移動局は、送信タイミングの調整限界に到達した場合、低消費電力モードに移行するモード移行部をさらに備えてもよい。
【００１５】
かかる構成により、位置情報の送信に必要な最小限の伝送路を確保しつつ、消費電力の低減を図ることができ、特に位置情報を長時間継続的に取得し続けることが可能となる。
【００１６】
移動局は、当該移動局の主電源とは別体に設けられ移動局の筐体外部から切断不能かつ少なくとも移動情報を送信可能な予備電源をさらに備えてもよい。
【００１７】
外部から意図的に切断することができない予備電源を設けることにより、当該移動局を不正に取得した第３者に気付かれることなく移動局の位置情報を送信し続けることができ、事件に巻き込まれた移動局やその移動局のユーザを迅速に確保することが可能となる。
【００１８】
本発明にかかる代表的な他の構成は、基地局とＴＤＭＡによる無線通信可能な移動局であって、データを送信するデータ送信部と、ＧＰＳ信号から位置情報を導出し、データに含める位置情報導出部と、送信されたデータの基地局での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、データの送信タイミングを調整するタイミング調整部と、送信タイミングの調整限界に到達した場合、データの有効フレーム長の伸縮要求を行う伸縮要求部と、伸縮要求に対する許可応答を受けてデータ送信部が送信するデータの有効フレーム長を、位置情報に基づいた基地局との距離に応じて伸縮する伸縮実行部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明にかかる代表的な他の構成は、移動局とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局であって、データを受信するデータ受信部と、移動局からの有効フレーム長の伸縮要求を受けて、伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を移動局に送信する許可応答送信部と、を備え、移動局は、許可応答に応じて送信するデータの有効フレーム長を伸縮することを特徴とする。
【００２０】
本発明にかかる代表的な他の構成は、移動局と、移動局とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局と、を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、移動局は、送信されたデータの基地局での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、データの送信タイミングを調整し、送信タイミングの調整限界に到達した場合、データの有効フレーム長の伸縮要求を基地局に行い、基地局は、有効フレーム長の伸縮要求を受けて、伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を移動局に送信し、移動局は、ＧＰＳ信号から位置情報を導出し、許可応答を受け、送信するデータの有効フレーム長を、位置情報に基づいた基地局との距離に応じて伸縮することを特徴とする。
【００２１】
上述した無線通信システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該移動局、基地局、無線通信方法にも適用可能である。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明は、マルチパスによる干渉を回避しつつ通信可能距離を延長することで、基地局の設置密度が低い地域においても安定性の高い無線通信を遂行することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２４】
ＰＨＳ端末や携帯電話等に代表される移動局は、所定間隔をおいて固定配置される基地局と無線で通信を行う無線通信システムを構築する。ここでは、理解を容易にするため無線通信システム全体を説明し、その後、移動局としてのＰＨＳ端末および基地局の具体的構成を説明する。また、ここでは、移動局としてＰＨＳ端末を挙げているが、かかる場合に限らず、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ等無線通信可能な様々な電子機器を移動局として用いることもできる。
【００２５】
（第1の実施形態：無線通信システム１００）
図１は、無線通信システム１００の概略的な接続関係を示した説明図である。当該無線通信システム１００は、ＰＨＳ端末１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、基地局１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）と、ＩＳＤＮ(Integrated Services Digital Network)回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網１３０と、中継サーバ１４０とを含んで構成される。
【００２６】
上記無線通信システム１００において、ユーザが自身のＰＨＳ端末１１０Ａから他のＰＨＳ端末１１０Ｂへの通信回線の接続を行う場合、ＰＨＳ端末１１０Ａは、通信可能範囲内にある基地局１２０Ａに無線接続要求を行う。無線接続要求を受信した基地局１２０Ａは、通信網１３０を介して中継サーバ１４０に通信相手との通信接続を要求し、中継サーバ１４０は、他のＰＨＳ端末１１０Ｂの位置登録情報を参照し、他のＰＨＳ端末１１０Ｂの無線通信範囲内にある基地局１２０Ｂを選択して基地局１２０Ａと基地局１２０Ｂとの通信経路を確保し、ＰＨＳ端末１１０ＡとＰＨＳ端末１１０Ｂの通信を確立する。
【００２７】
ここで、通信相手先となるＰＨＳ端末１１０Ｂが移動すると、ＰＨＳ端末１１０Ｂと基地局１２０Ｂとの距離が大きくなり、最終的に基地局１２０Ｂとの無線通信が困難になる。ＰＨＳ端末１１０Ｂは、かかる基地局１２０Ｂからの信号の電界強度の減衰により無線通信が困難になることを予測し、改めてキャリアセンスを行って電界強度の高い基地局１２０Ｃとの無線通信を基地局１２０Ｂに要求する。基地局１２０Ｂは、その旨中継サーバ１４０に伝達すると、中継サーバ１４０は、基地局１２０Ｂから基地局１２０Ｃへのハンドオーバを遂行する。
【００２８】
このようなハンドオーバにより通信可能範囲内の通信の継続は担保されているが、一旦通信可能範囲外に出ると通信が途絶えてしまう。本実施形態では、マルチパスによる干渉を回避しつつ通信可能距離を延長し、通信可能範囲外であっても安定性の高い無線通信を遂行することが可能となる。以下に、無線通信システム１００を構成するＰＨＳ端末１１０および基地局１２０について詳細に述べる。
【００２９】
（ＰＨＳ端末１１０）
図２は、ＰＨＳ端末１１０のハードウェア構成を示した機能ブロック図であり、図３は、ＰＨＳ端末１１０の外観を示した斜視図である。ＰＨＳ端末１１０は、端末制御部２１０と、端末メモリ２１２と、表示部２１４と、操作部２１６と、音声入力部２１８と、音声出力部２２０と、端末無線通信部２２２と、予備電源２２４とを含んで構成される。
【００３０】
端末制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路によりＰＨＳ端末１１０全体を管理および制御する。また、端末制御部２１０は、端末メモリ２１２のプログラムを用いて、通話機能、メール送受信機能、撮像機能、音楽再生機能、ＴＶ視聴機能も遂行する。端末メモリ２１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成され、端末制御部２１０で処理されるプログラムや音声データ等を記憶する。
【００３１】
表示部２１４は、液晶ディスプレイ、ＥＬ(Electro Luminescence)等で構成され、端末メモリ２１２に記憶された、または通信網１３０を介してアプリケーション中継サーバ（図示せず）から提供される、ＷｅｂブラウザやアプリケーションのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示することができる。操作部２１６は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等のスイッチから構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。
【００３２】
音声入力部２１８は、マイク等の音声認識手段で構成され、通話時に入力されたユーザの音声をＰＨＳ端末１１０内で処理可能な電気信号に変換する。音声出力部２２０は、スピーカで構成され、ＰＨＳ端末１１０で受信した通話相手の音声信号を音声に変えて出力する。また、着信音や、操作部２１６の操作音、アラーム音等も出力できる。
【００３３】
端末無線通信部２２２は、通信網１３０における基地局１２０との無線通信を行う。このような無線通信としては、基地局１２０内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれＰＨＳ端末１１０のチャネルに割り当てて通信を行う時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiplex Access）等が採用されている。
【００３４】
予備電源２２４は、当該ＰＨＳ端末１１０の主電源とは別体にキャパシタや二次電池で構成され、かつ、ＰＨＳ端末１１０の筐体外部から切断できないよう（電源オフおよび取り外しできないよう）に設けられ、主電源が切断された後も、端末無線通信部２２２等、位置情報送信に必要な最低限の構成要素を動作させる。外部から意図的に切断することができない予備電源２２４を設けることにより、当該ＰＨＳ端末１１０を不正に取得した第３者に気付かれることなくＰＨＳ端末１１０の位置情報を送信し続けることができ、事件に巻き込まれたＰＨＳ端末１１０やそのＰＨＳ端末１１０のユーザを迅速に確保することが可能となる。
【００３５】
また、端末制御部２１０は、データ送信部２５０、位置情報導出部２５２、タイミング調整部２５４、伸縮要求部２５６、伸縮実行部２５８、モード移行部２６０としても機能する。
【００３６】
データ送信部２５０は、ＰＨＳ端末１１０内で処理されたデータを基地局１２０に送信する。
【００３７】
位置情報導出部２５２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星２６２から放出されるＧＰＳ信号に基づいて位置情報を導出し、データ送信部２５０が送信するデータに含める。
【００３８】
かかる構成により、ＰＨＳ端末１１０の位置情報を継続的に取得することが可能となるので、ＰＨＳ端末１１０の位置を他の電気機器で連続的かつ確実に把握することができる。従って、ＰＨＳ端末１１０を有するユーザが遭難や誘拐にあった場合においてもその位置を迅速に特定することができ、また、ＰＨＳ端末１１０やＰＨＳ端末１１０を運載した自動車等が盗難、紛失にあった場合においても対象物を容易に発見することが可能となる。
【００３９】
タイミング調整部２５４は、データ送信部２５０が送信するデータの、基地局１２０での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、基地局１２０との距離に応じてデータの送信タイミングを調整する。また、基地局１２０とＰＨＳ端末１１０との間に閉ループを構成し、受信タイミングのずれをフィードバックして送信タイミングをリニアに調整することも可能である。
【００４０】
図４は、ＰＨＳ端末１１０の位置の変化を示した説明図であり、図５は、ＰＨＳ端末１１０からのデータの変化を示したタイミングチャート図である。ここで、ＴＤＭＡにおいて１つのＰＨＳ端末１１０に割り当てられるタイムスロット２８０には、送信データとして有効フレーム２８２とガードインターバル２８４とが準備され、有効フレーム２８２は、さらにヘッダ２８６と、ペイロード２８８と、フッタ２９０とから構成される。
【００４１】
基地局１２０では、距離が相違する複数のＰＨＳ端末１１０と無線通信を行っているため、自体が有する規定の通信タイミングを変更することができない。従って、通信距離に応じて変化する通信信号の遅延時間はＰＨＳ端末１１０において補正すべきである。
【００４２】
例えば、図４の位置（ａ）にＰＨＳ端末１１０が在るとき、ＰＨＳ端末１１０では、図５（ａ）に示すように、基地局１２０が他のＰＨＳ端末に送信したデータが伝播遅延ｄだけ遅れて届く。同様に、ＰＨＳ端末１１０が送信したデータは伝播遅延ｄだけ遅れて基地局１２０に伝達される。従って、ＰＨＳ端末１１０の送信したデータを基地局１２０の規定の受信タイミングで受信するためには送信データの送信タイミングを図中白抜き矢印で示すように伝播遅延ｄだけ予め早める必要がある。
【００４３】
しかし、単純にＰＨＳ端末１１０の送信タイミングを前倒しすると、基地局１２０から他のＰＨＳ端末に送信されたデータや隣接するＰＨＳ端末１１０から送信されたデータとマルチパスによる干渉を引き起こしてしまう。そこで、当該送信データには上述したように有効フレーム２８２の他にガードインターバル２８４が設けられている。ＰＨＳ端末１１０の位置（ａ）において、隣り合う送信データがガードインターバル２８４内で重畳する分には問題は生じない。
【００４４】
また、伝播遅延ｄは、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との距離に比例し、離れれば離れるほど大きくなる。従って、ＰＨＳ端末１１０は、基地局１２０との距離に応じて、その送信タイミングを更新し続ける。ここで、ＰＨＳ端末１１０が図４の位置（ｂ）に移動し通信可能範囲の境界２９２に達すると、データの送信タイミングが早まり、ついには図５（ｂ）に示すようにガードインターバル２８４の許容範囲に達してしまい干渉を引き起こしてしまう。従って、送信タイミングの調整には限界（図５（ｂ）の状態）が設けられている。従って、ガードインターバル２８４の時間を伝播速度で除算した値が通信可能距離の限界（最大値）ということになる。
【００４５】
従来においては、ＰＨＳ端末１１０がこのような通信可能範囲の境界２９２を超えると他の信号とのタイミング干渉が生じてしまい、正常な通信を維持することができなかった。
【００４６】
伸縮要求部２５６は、図５（ｂ）に示すような送信タイミングの調整限界に到達した場合、基地局１２０に対してデータの有効フレーム長の伸縮要求を行う。ここで、伸縮要求部２５６は、ＰＨＳ端末１１０が通信可能範囲外に所定時間以上位置して初めて伸縮要求を行うとしてもよい。これは、通信可能範囲の境界２９２にヒステリシスを持たせ、タイミング調整部２５４による送信タイミング調整と当該伸縮要求部２５６による伸縮要求との煩雑な切換を防止するためである。上記所定時間としては０ｓｅｃ以上を設定できる。
【００４７】
また、伸縮要求部２５６は、上述した伸縮要求に伸縮後の有効フレーム長を付してもよい。その場合、基地局１２０はその有効フレーム長を参照して次回からの受信タイミングを計ることができる。
【００４８】
伸縮実行部２５８は、伸縮要求部２５６による伸縮要求に対する許可応答を基地局１２０から受け、データ送信部２５０が送信するデータの有効フレーム長を基地局１２０との距離に応じて伸縮する。例えば、ＰＨＳ端末１１０が図４の位置（ｃ）に移動した場合、ＰＨＳ端末１１０からの送信データの有効フレーム２８２を図５（ｃ）のように短縮することで、隣接するデータとの干渉を回避することができる。このとき基地局１２０における受信データはタイムスロット２８０の一部２９４に削減される。ここでは有効フレーム２８２の短縮のみを挙げているが伸張も可能であることは言うまでもない。
【００４９】
基地局１２０は位置的に固定されているので、基地局１２０の位置情報は初期設定時に予め取得することができる。基地局１２０との距離は、位置情報導出部２５２により取得された位置情報と、予め取得されている基地局１２０の位置情報とを比較し、その直線距離から求めることができる。
【００５０】
本実施形態では、まず送信データ自体の送信タイミングをタイミング調整部２５４が調整し、調整限界に到達した後に、伸縮実行部２５８が送信データの有効フレーム長を伸縮することで、マルチパスによる干渉を回避しつつ、通信可能距離を延長している。かかる構成により、フレーム長が縮まった分、送信可能な単位データ量は減るものの、ＰＨＳ端末１１０が従来の通信可能範囲を超えた場合においても基地局１２０との通信を継続することが可能となる。こうして、ＰＨＳ端末１１０を有するユーザは、基地局１２０の位置や設置密度を気にすることなく安定性の高い無線通信を遂行することができる。このような通信可能距離または通信可能範囲の拡大は、同一の通信可能範囲の下、電波強度や消費電力の低減が可能であることも意味する。
【００５１】
また、伸縮実行部２５８は、少なくとも位置情報導出部２５２が導出した位置情報の格納領域を確保しつつ有効フレーム長を伸縮している。ＰＨＳ端末１１０が図４の位置（ｃ）よりさらに遠のくと、有効フレーム２８２中のペイロード２８８はさらに短縮され、最終的に図５（ｄ）に示すように有効フレーム２８２がヘッダ２８６とフッタ２９０のみとなる。このように、当該位置情報を含む通信の維持に最低限必要な情報は、ヘッダ２８６とフッタ２９０として確保される。かかる構成によりＰＨＳ端末１１０から少なくとも位置情報を継続的に取得することができ、より安定的に、有効フレーム長の伸縮およびＰＨＳ端末１１０の位置特定を実行することが可能となる。
【００５２】
モード移行部２６０は、送信タイミングの調整限界に到達した場合、低消費電力モードに移行する。低消費電力モードでは、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）のバックライトを消灯したり、端末無線通信部２２２からの送信データを間欠的に送信すること等が考えられる。
【００５３】
かかる構成により、位置情報の送信に必要な最小限の伝送路を確保しつつ、消費電力の低減を図ることができ、特に位置情報を長時間継続的に取得し続けることが可能となる。
【００５４】
また、端末無線通信部２２２の送信側は、ペイロード生成部２７０、ヘッダ付加部２７２としても機能する。
【００５５】
ペイロード生成部２７０は、伸縮実行部２５８により伸縮されたフレーム長で、送信すべきデータを分割しペイロード２８８を生成する。
【００５６】
ヘッダ付加部２７２は、ペイロード生成部２７０が生成したペイロード２８８にヘッダ２８６およびフッタ２９０を付加して有効フレーム２８２を生成する。このとき位置情報導出部２５２の位置情報をヘッダ２８６またはフッタ２９０に含める。
【００５７】
（基地局１２０）
図６は、基地局１２０の概略的な構成を示したブロック図である。基地局１２０は、基地局制御部３１０と、基地局メモリ３１２と、基地局無線通信部３１４と、基地局有線通信部３１６とを含んで構成される。
【００５８】
基地局制御部３１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１２０全体を管理および制御する。また、基地局制御部３１０は、基地局メモリ３１２のプログラムを用いて、ＰＨＳ端末１１０の通信網１３０や他のＰＨＳ端末１１０への通信接続を制御する。基地局メモリ３１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、基地局制御部３１０で処理されるプログラムや時刻情報等を記憶する。
【００５９】
基地局無線通信部３１４は、ＰＨＳ端末１１０との通信を確立し、ＰＨＳ端末１１０の通信品質に応じて、変調方式やコーデックを適応的に変更することもできる。基地局有線通信部３１６は、通信網１３０を介して中継サーバ１４０を含む様々なサーバと接続することができる。
【００６０】
また、基地局制御部３１０は、データ受信部３５０、許可応答送信部３５２としても機能する。
【００６１】
データ受信部３５０は、端末無線通信部２２２を介してデータを受信する。許可応答送信部３５２は、ＰＨＳ端末１１０からの有効フレーム長の伸縮要求を受けて、伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答をＰＨＳ端末１１０に返信する。
【００６２】
また、基地局無線通信部３１４の受信側は、フレーム位置検出部３７０、ヘッダ検出部３７２、ペイロード抽出部３７４として機能している。
【００６３】
フレーム位置検出部３７０は、ＰＨＳ端末１１０から受信したデータの先頭位置を把握し、有効フレームの配置を検出する。
【００６４】
ヘッダ検出部３７２は、伸縮要求部２５６により要求のあったフレーム長を参照して、フレーム位置検出部３７０が検出したフレームから、ヘッダ２８６およびフッタ２９０を検出する。ヘッダ検出部３７２は、さらにヘッダ２８６またはフッタ２９０から位置情報を抽出する。
【００６５】
ペイロード抽出部３７４は、ヘッダ検出部３７２がヘッダ２８６およびフッタ２９０を検出して残った有効フレーム２８２を抽出し、通常のデータとして基地局制御部３１０に伝達する。
【００６６】
次に、上述した無線通信システム１００におけるＰＨＳ端末１１０と基地局１２０とによって実行される無線通信方法を説明する。
【００６７】
（無線通信方法）
図７は、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０とを用いた無線通信方法の具体的な処理の流れを示したシーケンス図である。ＰＨＳ端末１１０は、通信可能範囲内で基地局１２０との無線通信を確立し、基地局１２０にＧＰＳ信号から導出された位置情報を含むデータを送信している（Ｓ４００）。このとき、ＰＨＳ端末１１０は、送信されたデータの基地局１２０での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、データの送信タイミングを調整している（Ｓ４０２）。
【００６８】
そして、送信タイミングの調整限界に到達した場合（Ｓ４０４）、ＰＨＳ端末１１０は、データの有効フレーム長の伸縮要求を基地局１２０に行い（Ｓ４０６）、基地局１２０は、有効フレーム長の伸縮要求を受けて、伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答をＰＨＳ端末１１０に返信する（Ｓ４０８）。
【００６９】
ＰＨＳ端末１１０は、基地局１２０からの許可応答を受け、送信するデータの有効フレーム長を、ＰＨＳ端末１１０の位置情報に基づいた基地局１２０との距離に応じて伸縮すし（Ｓ４１０）、その伸縮したフレーム長に基づいて基地局１２０にデータを送信する（Ｓ４１２）。
【００７０】
かかる無線通信方法により、マルチパスによる干渉を回避しつつ通信可能距離を延長することで、基地局の設置密度が低い地域においても安定性の高い無線通信を遂行することが可能となる。
【００７１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７２】
例えば、上述した実施形態においては、ＰＨＳ端末１１０が通信可能範囲から逸脱したことにより有効フレーム長の伸縮を開始する例を示しているが、かかる場合に限られず、ＰＨＳ端末１１０の電源投入時に通信可能範囲外にいる場合もその状態を検知し、直ちに有効フレーム長の伸縮を開始することも可能である。
【００７３】
なお、本明細書の無線通信方法における各工程は、必ずしもシーケンス図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、ＴＤＭＡによる無線通信が可能な無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】無線通信システムの概略的な接続関係を示した説明図である。
【図２】ＰＨＳ端末のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。
【図３】ＰＨＳ端末の外観を示した斜視図である。
【図４】ＰＨＳ端末の位置の変化を示した説明図である。
【図５】ＰＨＳ端末からのデータの変化を示したタイミングチャート図である。
【図６】基地局の概略的な構成を示したブロック図である。
【図７】ＰＨＳ端末と基地局とを用いた無線通信方法の具体的な処理の流れを示したシーケンス図である。
【符号の説明】
【００７６】
１００ …無線通信システム
１１０ …ＰＨＳ端末（移動局）
１２０ …基地局
２２４ …予備電源
２５０ …データ送信部
２５２ …位置情報導出部
２５４ …タイミング調整部
２５６ …伸縮要求部
２５８ …伸縮実行部
２６０ …モード移行部
２７０ …ペイロード生成部
２７２ …ヘッダ付加部
２８２ …有効フレーム
２８４ …ガードインターバル
２８６ …ヘッダ
２９０ …フッタ
３５０ …データ受信部
３５２ …許可応答送信部
３７０ …フレーム位置検出部
３７２ …ヘッダ検出部
３７４ …ペイロード抽出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局と、該移動局とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局と、を含む無線通信システムであって、
前記移動局は、
データを送信するデータ送信部と、
ＧＰＳ信号から位置情報を導出し、前記データに含める位置情報導出部と、
前記送信されたデータの前記基地局での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、該データの送信タイミングを調整するタイミング調整部と、
前記送信タイミングの調整限界に到達した場合、前記データの有効フレーム長の伸縮要求を行う伸縮要求部と、
前記伸縮要求に対する許可応答を受けて前記データ送信部が送信するデータの有効フレーム長を、前記位置情報に基づいた前記基地局との距離に応じて伸縮する伸縮実行部と、
を備え、
前記基地局は、
データを受信するデータ受信部と、
前記有効フレーム長の伸縮要求を受けて、該伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を前記移動局に送信する許可応答送信部と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記伸縮実行部は、前記位置情報の格納領域を確保しつつ有効フレーム長を伸縮することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記移動局は、前記送信タイミングの調整限界に到達した場合、低消費電力モードに移行するモード移行部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記移動局は、当該移動局の主電源とは別体に設けられ該移動局の筐体外部から切断不能かつ少なくとも前記移動情報を送信可能な予備電源をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
基地局とＴＤＭＡによる無線通信可能な移動局であって、
データを送信するデータ送信部と、
ＧＰＳ信号から位置情報を導出し、前記データに含める位置情報導出部と、
前記送信されたデータの前記基地局での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、該データの送信タイミングを調整するタイミング調整部と、
前記送信タイミングの調整限界に到達した場合、前記データの有効フレーム長の伸縮要求を行う伸縮要求部と、
前記伸縮要求に対する許可応答を受けて前記データ送信部が送信するデータの有効フレーム長を、前記位置情報に基づいた前記基地局との距離に応じて伸縮する伸縮実行部と、
を備えることを特徴とする移動局。
【請求項６】
移動局とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局であって、
データを受信するデータ受信部と、
前記移動局からの有効フレーム長の伸縮要求を受けて、該伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を前記移動局に送信する許可応答送信部と、
を備え、
前記移動局は、前記許可応答に応じて送信するデータの有効フレーム長を伸縮することを特徴とする基地局。
【請求項７】
移動局と、該移動局とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局と、を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、
前記移動局は、
前記送信されたデータの前記基地局での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、該データの送信タイミングを調整し、
前記送信タイミングの調整限界に到達した場合、前記データの有効フレーム長の伸縮要求を前記基地局に行い、
前記基地局は、
前記有効フレーム長の伸縮要求を受けて、該伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を前記移動局に送信し、
前記移動局は、
ＧＰＳ信号から位置情報を導出し、
前記許可応答を受け、送信するデータの有効フレーム長を、前記位置情報に基づいた前記基地局との距離に応じて伸縮することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１】
移動局と、該移動局とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局と、を含む無線通信システムであって、
前記移動局は、
データを送信するデータ送信部と、
ＧＰＳ信号から位置情報を導出し、前記データに含める位置情報導出部と、
前記送信されたデータの前記基地局での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、該データの送信タイミングを調整するタイミング調整部と、
前記送信タイミングの調整限界に到達した場合、前記データの有効フレーム長の伸縮要求を行う伸縮要求部と、
前記伸縮要求に対する許可応答を受けて前記データ送信部が送信するデータの有効フレーム長を、前記位置情報に基づいた前記基地局との距離に応じて伸縮する伸縮実行部と、
を備え、
前記基地局は、
データを受信するデータ受信部と、
前記有効フレーム長の伸縮要求を受けて、該伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を前記移動局に送信する許可応答送信部と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記伸縮実行部は、前記位置情報の格納領域を確保しつつ有効フレーム長を伸縮することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記移動局は、前記送信タイミングの調整限界に到達した場合、低消費電力モードに移行するモード移行部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記移動局は、当該移動局の主電源とは別体に設けられ該移動局の筐体外部から切断不能かつ少なくとも前記移動情報を送信可能な予備電源をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
基地局とＴＤＭＡによる無線通信可能な移動局であって、
データを送信するデータ送信部と、
ＧＰＳ信号から位置情報を導出し、前記データに含める位置情報導出部と、
前記送信されたデータの前記基地局での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、該データの送信タイミングを調整するタイミング調整部と、
前記送信タイミングの調整限界に到達した場合、前記データの有効フレーム長の伸縮要求を行う伸縮要求部と、
前記伸縮要求に対する許可応答を受けて前記データ送信部が送信するデータの有効フレーム長を、前記位置情報に基づいた前記基地局との距離に応じて伸縮する伸縮実行部と、
を備えることを特徴とする移動局。
【請求項６】
移動局とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局であって、
データを受信するデータ受信部と、
前記移動局からの有効フレーム長の伸縮要求を受けて、該伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を前記移動局に送信する許可応答送信部と、
を備え、
前記移動局は、前記許可応答に応じて送信するデータの有効フレーム長を伸縮することを特徴とする基地局。
【請求項７】
移動局と、該移動局とＴＤＭＡによる無線通信可能な基地局と、を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、
前記移動局は、
前記送信されたデータの前記基地局での受信タイミングを規定のタイミングに収めるため、該データの送信タイミングを調整し、
前記送信タイミングの調整限界に到達した場合、前記データの有効フレーム長の伸縮要求を前記基地局に行い、
前記基地局は、
前記有効フレーム長の伸縮要求を受けて、該伸縮された有効フレーム長によるデータの受信が可能であれば許可応答を前記移動局に送信し、
前記移動局は、
ＧＰＳ信号から位置情報を導出し、
前記許可応答を受け、送信するデータの有効フレーム長を、前記位置情報に基づいた前記基地局との距離に応じて伸縮することを特徴とする無線通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２３９７５９（Ｐ２００９−２３９７５９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８５０５８（Ｐ２００８−８５０５８）
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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