JP2005318231A

JP2005318231A - 通信方法および通信装置

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Publication number: JP2005318231A
Application number: JP2004133128A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Kodama; 宣貴児玉; Hisao Koga; 久雄古賀
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: ATE362233T1; EP1647099A1; EP1647099B1; WO2005107093A1; US7280553B2; DE602005001100T2; US20080008208A1; ES2285688T3; US20050249234A1; US7804857B2; DE602005001100D1; JP4608936B2

Abstract

【課題】時分割多重伝送方式を用いて伝送効率の良好な通信方法および通信装置を得ることを目的とする。
【解決手段】ＴＤＭＡやＣＳＭＡなどのように瞬時時刻で見た場合には１対１通信を行う時分割多重伝送方式において、予め各端末は自分が通信するタイミングが分かっている状態で、通信に関わらない端末は受信インピーダンスを１ＭΩなどハイインピーダンスにし、通信に関わる端末は通常の受信インピーダンス状態にすることで、通信に関わる端末における受信電力を最大にできる通信装置を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数端末によりデータ伝送を行う時分割多重伝送方式及びそれを用いる通信方法および通信装置に関する。

ＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ；時分割多元接続）やＣＳＭＡ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ；搬送波感知多重アクセス）に代表される時分割多重伝送方式は、複数のチャネルの信号を時間を決めて送信することによって、時間軸上で多重化する技術であり、現在のディジタル電話やコンピュータネットワーク等で広く用いられている（たとえば、非特許文献１参照）。時分割多重伝送方式では送信データはパケットあるいはフレームと呼ばれる基本単位に分割され、各チャネルのパケットがマルチプレクサによって特定のタイミングで送信される。受信側では必要なチャネルの信号をデマルチプレクサによって取り出すという処理が行われる。図９は従来の時分割多重伝送方式を用いた通信装置の構成を示すブロック図である。従来の時分割多重通信装置５００は、制御回路５０１と送信回路５０２と受信回路５０３とスイッチ５０４とを備える。上記制御回路５０１は送信信号の生成や受信信号の復調などのディジタル信号処理や全体の制御を行う。送信回路５０２は制御回路５０１からのディジタル送信信号をＤ／Ａ変換しアナログ信号を出力する。一方、受信回路５０３はスイッチ５０４から供給されるアナログ受信信号をＡ／Ｄ変換しディジタル信号に変換する。スイッチ５０４は制御回路５０１からの制御信号によって（１）送信回路５０２に接続、（２）受信回路５０３に接続、の２状態に遷移する。

図１０は従来の時分割多重伝送方式を用いた通信装置５台による回路ブロック図、図１１は従来の時分割多重伝送方式を用いた通信装置２台による回路ブロック図である。

ここで従来の時分割多重伝送方式をアナログの観点から見ると、スイッチ５０４が送信あるいは受信の２状態しか遷移しないため、送信端末以外の全端末は常に受信状態にある。

その結果、例えば、図１０に示すように、伝送路に送信インピーダンス５０Ω、受信インピーダンス５０Ωの通信装置５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、５００Ｄ、５００Ｅが５台接続されている状態において、端末５００Ａから端末５００Ｂにデータを送信することを考えた場合（本来は各端末において送信インピーダンスと受信インピーダンスがあるが、図中では便宜上端末５００Ａにおいては受信インピーダンスを端末５００Ｂ、５００Ｃ、５００Ｄ、５００Ｅにおいては送信インピーダンスを省略した形で示している）、このときの端末５００Ｂの受信電力は、図１１のように伝送路に２台しか端末が接続されていない状態よりも約８ｄＢも低下する。これは、通信装置が５台接続している場合、通信に関わらない３台分（５００Ｃ、５００Ｄ、５００Ｅ）のインピーダンスが受信側の通信装置５００Ｂに並列接続されている関係上、合成インピーダンスとして影響を与えることとなるからである。

具体的には、合成インピーダンスは１２．５Ωとなり、送信側の通信装置５００Ａのインピーダンス５０Ωと送信電圧との比により受信電圧は０．２Ｖとなり、この０．２Ｖと図１１に示される２台の通信装置の受信電圧である０．５Ｖとの対比により約８ｄＢとなるものである。

これは、受信端末におけるＳ／Ｎが８ｄＢも劣化することにつながる。この８ｄＢのＳ
／Ｎの劣化は、例えば、ビット誤り率が１０＾−５の点において１６ＱＡＭが通信可能な伝送路で、ＢＰＳＫでしか通信できなくなり、伝送効率が１／４にまで低減されてしまう。
伊丹誠著「〜ディジタル放送／移動通信のための〜ＯＦＤＭ変調技術」トリケップス２０００年

以上述べたように、従来の時分割多重伝送方式及びそれを用いる通信装置にあっては、通信に関わらない端末自体が受信電力を低下させる要因となってしまい、同じ機器でありながら実際に通信に関わる端末のＳ／Ｎを下げるという結果を招いていた。

本発明は、上記の問題を解決し、通信に関わる端末の受信電力を最大にすることのできる時分割多重伝送方式を提供し、さらにはその方式を用いる通信方法および通信装置を提供することにある。

上記の課題を解決する本発明の時分割多重伝送方式は、受信部においてハイインピーダンス状態と通常インピーダンス状態を有し、現時刻において自身が通信に関わらないと判断した場合はハイインピーダンス状態に遷移し、通信に関わると判断した場合は通常のインピーダンス状態に遷移することを特徴とする。

すなわち、本発明に係る時分割多重伝送方式では、通信に関わらない端末が瞬間的に伝送路から切断された状態になることで、伝送路には２台の端末しか存在しないのと近似の状態を実現できることになる。

その結果、本発明の時分割多重伝送方式を用いることで、伝送路に端末が何台接続されようとも端末自身による受信電力の低下を回避することが可能となり、通信に関わる端末は最大の受信電力を得ることができる。

本発明の第１の発明は、複数端末により時分割多重伝送方式によって通信を行う通信方法であって、各端末はハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態と、伝送路に接続状態を選択可能であり、通信に関わらない時刻においてはハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態に遷移させ、通信に関わる時刻においては伝送路に接続状態に遷移させることを特徴とする通信方法としたことにより、端末自身による受信電力の低下を回避することが可能となり、通信に関わる端末は最大の受信電力を得ることができる。

本発明の第２の発明は、前記時分割多重方式がＴＤＭＡの場合において、ＴＤＭＡチャネルは制御チャネルとデータチャネルを有し、前記制御チャネルはいつどの端末とどの端末が通信してよいかが記載された情報を有し、前記制御チャネル伝送時は全端末は伝送路に接続状態に制御され、前記データチャネル伝送時には前記制御チャネルにより通信を許可された端末のみを伝送路に接続状態に遷移させ、許可されていない端末はハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態に遷移させることを特徴とする請求項１に記載の通信方法であり、ＴＤＭＡ方式において、端末自身による受信電力の低下を回避することが可能となり、通信に関わる端末は最大の受信電力を得ることができる。

本発明の第３の発明は、前記時分割多重伝送方式がＣＳＭＡの場合において、各フレームは制御ブロックとデータブロックを有し、前記制御ブロックはどの端末とどの端末が通
信してよいかが記載された情報を有し、前記制御ブロック伝送時は全端末は伝送路に接続状態に制御され、前記データブロック伝送時には前記制御ブロックにより通信を許可された端末のみが伝送路に接続状態に遷移させ、許可されていない端末はハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態に遷移させることを特徴とする請求項１に記載の通信方法であり、ＣＳＭＡ方式において、端末自身による受信電力の低下を回避することが可能となり、通信に関わる端末は最大の受信電力を得ることができる。

本発明の第４の発明は、前記フレーム伝送時以外は、全端末が伝送路に接続状態に制御されることを特徴とする請求項３に記載の通信方法であり、ＣＳＭＡ方式において、端末自身による受信電力の低下を回避することが可能となり、通信に関わる端末は最大の受信電力を得ることができる。

本発明の第５の発明は、前記時分割多重伝送方式は、各端末間で予め伝送路推定を行い、その伝送路推定結果を用いて変調速度を決定し、前記変調速度を用いて通信を行うとともに、ＴＤＭＡにより通信を行う区間と、ＣＳＭＡにより通信を行う区間とを有し、通信に用いられるフレーム構造は、既知信号部と同期コード部とフレーム情報部とデータ部とを有する第１のフレーム構造と、第１のフレーム構造に加えフレーム情報部とデータ部との間に第２の既知信号部を有する第２のフレーム構造を有し、制御チャネルによって予め通信タイミングを全端末が分かっている前記ＴＤＭＡ区間では、前記第１のフレーム構造で通信を行い、前記ＣＳＭＡ区間においてはＣＳＭＡフレームにおける制御ブロックによって通信許可が与えられた端末のみが受信状態となった上で前記第２のフレーム構造で通信することを特徴とする請求項１に記載の通信方法であり、ＣＳＭＡ方式とＴＤＭＡ方式を併用する通信方式において、端末自身による受信電力の低下を回避することが可能となり、通信に関わる端末は最大の受信電力を得ることができる。

本発明の第６の発明は、前記ＣＳＭＡ区間では、前記第２のフレーム構造の前記第２の既知信号部を用いて、通信許可が与えられた端末のみが受信する状態において改めて伝送路推定を行うことを特徴とする請求項５に記載の通信方法であり、通信を行う端末が確定した状態で伝送路推定を行うことにより、最適な復調を行うことができる。

本発明の第７の発明は、前記ＣＳＭＡ区間においては、前記第２のフレーム構造、あるいは前記第１のフレーム構造のいずれか総フレーム長の短い方で通信することを特徴とする請求項５に記載の通信方法であり、ＣＳＭＡ区間でより伝送効率を高めることができる。

本発明の第８の発明は、送信部と、受信部と、前記受信部と前記送信部を伝送路に選択的に接続させるとともに、伝送路への非接続状態またはハイインピーダンス状態を選択可能なスイッチ部と、前記スイッチ部を制御する制御部とを有する端末を複数有し、時分割多重伝送方式によって各端末が通信を行う通信装置であって、前記制御部は、時分割多重伝送方式により定められた通信に関わらない時刻においては前記スイッチ部をハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態に遷移させ、時分割多重伝送方式により定められた通信に関わる時刻においては伝送路に接続状態に遷移させるように制御することを特徴とする通信装置であり、端末自身による受信電力の低下を回避することが可能となり、通信に関わる端末は最大の受信電力を得ることができる。

本発明の第９の発明は、前記時分割多重方式がＴＤＭＡの場合において、前記各端末間の伝送データは、ＴＤＭＡチャネルによって構成されるとともに、前記ＴＤＭＡチャネルは制御チャネルとデータチャネルを有し、前記制御チャネルはいつどの端末とどの端末が通信してよいかが記載された情報を有し、前記制御チャネル伝送時は全端末は伝送路に接続状態に制御され、前記データチャネル伝送時には前記制御チャネルにより通信を許可さ
れた場合のみ伝送路に接続状態に遷移させ、許可されていない場合はハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態に遷移させるよう制御されることを特徴とする請求項８に記載の通信装置であり、ＴＤＭＡ方式において、端末自身による受信電力の低下を回避することが可能となり、通信に関わる端末は最大の受信電力を得ることができる。

本発明の第１０の発明は、前記時分割多重伝送方式がＣＳＭＡの場合において、前記各端末間の伝送データはＣＳＭＡフレームによって構成されるとともに、前記ＣＳＭＡフレームは制御ブロックとデータブロックを有し、前記制御ブロックはどの端末とどの端末が通信してよいかが記載された情報を有し、前記制御ブロック伝送時は全端末は伝送路に接続状態に制御され、前記データブロック伝送時には前記制御ブロックにより通信を許可された場合のみが伝送路に接続状態に遷移させ、許可されていない場合はハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態に遷移させることを特徴とする請求項８に記載の通信装置であり、ＣＳＭＡ方式において、端末自身による受信電力の低下を回避することが可能となり、通信に関わる端末は最大の受信電力を得ることができる。

本発明の第１１の発明は、前記フレーム伝送時以外は、全端末が伝送路に接続状態に制御されることを特徴とする請求項１０に記載の通信装置であり、ＣＳＭＡ方式において、端末自身による受信電力の低下を回避することが可能となり、通信に関わる端末は最大の受信電力を得ることができる。

本発明の第１２の発明は、前記時分割多重伝送方式は、各端末間で予め伝送路推定を行い、その伝送路推定結果を用いて変調速度を決定し、前記変調速度を用いて通信を行うとともに、ＴＤＭＡにより通信を行う区間と、ＣＳＭＡにより通信を行う区間とを有し、通信に用いられるフレーム構造は、既知信号部と同期コード部とフレーム情報部とデータ部とを有する第１のフレーム構造と、第１のフレーム構造に加えフレーム情報部とデータ部との間に第２の既知信号部を有する第２のフレーム構造を有し、前記ＴＤＭＡ区間では、制御チャネルによって予め通信タイミングを全端末が分かっている第１の時間帯においては第１のフレーム構造で通信を行い、前記ＣＳＭＡ区間においてはＣＳＭＡフレームにおける制御ブロックによって通信許可が与えられた場合のみが受信状態となった上で前記第２のフレーム構造で通信することを特徴とする請求項８に記載の通信装置であり、ＣＳＭＡ方式とＴＤＭＡ方式を併用する通信方式において、端末自身による受信電力の低下を回避することが可能となり、通信に関わる端末は最大の受信電力を得ることができる。

本発明の第１３の発明は、前記ＣＳＭＡ区間では、前記第２のフレーム構造の前記第２の既知信号部を用いて、通信許可が与えられた端末のみ受信する状態において改めて伝送路推定を行うことを特徴とする請求項１２に記載の通信装置であり、通信を行う端末が確定した状態で伝送路推定を行うことにより、最適な復調を行うことができる。

本発明の第１４の発明は、前記ＣＳＭＡ区間においては、前記第２のフレーム構造、あるいは前記第１のフレーム構造のいずれか総フレーム長の短い方で通信することを特徴とする請求項１２に記載の通信装置であり、ＣＳＭＡ区間でより伝送効率を高めることができる。

以下、図を参照して本発明の時分割多重伝送方式を採用した通信装置の実施形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における時分割多重伝送方式を用いた通信装置のブロック図である。本発明による時分割多重通信装置１００は、制御回路１０１と送信回路１０２と受信回路１０３とスイッチ１０４とを備える。上記制御回路１０１は送信信号の生成
や受信信号の復調などのディジタル信号処理や全体の制御を行う。送信回路１０２は制御回路１０１からのディジタル送信信号をＤ／Ａ変換しアナログ信号を出力する。一方、受信回路１０３はスイッチ１０４から供給されるアナログ受信信号をＡ／Ｄ変換しディジタル信号に変換する。スイッチ１０４は制御回路１０１からの制御信号によって（１）送信回路１０２に接続、（２）受信回路１０３に接続、（３）いずれとも接続しないの３状態に遷移する。

次に、図２を用いて本実施の形態の動作について説明する。

図２は、本発明の実施の形態１における時分割多重伝送方式を用いた通信装置を５台接続した場合の動作を示すブロック図である。

図２において端末１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅは各々図１で示した通信装置としての構成を備えている。ここで、各端末の制御回路１０１は自身が送信を行ってよい時刻および受信を行ってよい時刻が分かっているものとする。本説明では、時刻Ｔ０からＴ１においては端末１００Ａから１００Ｂにデータ伝送行い、時刻Ｔ１からＴ２においては端末１００Ｃから１００Ｄにデータを伝送するものとする。

まず、時刻Ｔ０〜Ｔ１において端末１００Ａから１００Ｂにデータを伝送する場合を説明する。このとき、端末１００Ａの制御回路１０１は、送信回路１０２に対して送信信号を出力し、スイッチ１０４を送信回路１０２に接続する。端末１００Ｂの制御回路１０１は、スイッチ１０４を受信回路１０３に接続し、受信回路１０３から出力される信号を復調処理する。また、この時刻ｔ０において通信に関わらない端末１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅは各々送信回路１０２と受信回路１０３のいずれにも接続せず、次の通信許可時刻まで待機する。このように各端末を制御することで、時刻Ｔ０〜Ｔ１においては、伝送路上には実質的に端末１００Ａと１００Ｂのみが接続されている状態になり、通信に関係のない端末１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅによって従来生じていた合成インピーダンスによる受信電力の低減も発生せず、最大の受信電力で信号を受けることが可能となる。

同様に、時刻Ｔ１〜Ｔ２において端末１００Ｃから１００Ｄにデータを伝送する場合を説明する。このとき、端末１００Ｃの制御回路１０１は、送信回路１０２に対して送信信号を出力し、スイッチ１０４を送信回路１０２に接続する。端末１００Ｄの制御回路１０１は、スイッチ１０４を受信回路１０３に接続し、受信回路１０３から出力される信号を復調処理する。また、この時刻Ｔ１において通信に関わらない端末１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｅは各々送信回路１０２と受信回路１０３のいずれにも接続せず、次の通信許可時刻まで待機する。このように各端末を制御することで、時刻Ｔ１〜Ｔ２においては、伝送路上には端末１００Ａと１００Ｂのみが接続されている状態になり、通信に関係のない端末１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｅによって受信電力を奪われることなく、最大の受信電力で信号を受けることが可能となる。

なお、図２を用いた動作説明では、端末１００Ａから１００Ｂにデータを伝送する場合と端末１００Ｃから１００Ｄにデータ伝送する場合のみを説明したが、上記の一連の動作を各端末が各時刻において行うことで同様な効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、スイッチ１０４によって切断する状態に遷移するように構成したが、切断する代わりにハイインピーダンスの負荷に接続するようにスイッチを構成しても同様な効果を得ることが可能である。この場合、ハイインピーダンスとは、通常の端末に対して、十分にインピーダンスが高く、実質的に電流があまり流れない状態であり、具体的には通常の端末５０Ωに対して、５０ｋΩ以上あれば十分であり、好ましくは１ＭΩ以上あると特性上好ましい。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における時分割多重伝送方式におけるチャネル構成例を
示す図である。

本発明の実施の形態２において伝送チャネル２００は制御チャネル２０１とデータチャネル２０２の２種類が用意される。制御チャネル２０１はある一定時間毎にある端末から定期的に送信され、制御チャネル２０１にはこの制御チャネルを受信した時刻を基準に何秒後にどの端末とどの端末が通信してよいかが記載されている。この時間と端末指定のブロックは１個の制御チャネル２０１に複数記載されていてもよい。

具体的には、図３の制御チャネルには、時刻Ｔ１において、送信をする端末が「００」、受信をする端末が「０１」、次に時刻Ｔ２になったら、送信をする端末が「ＦＦ」、受信をする端末が「０Ａ」、更に時刻Ｔ３になったら、送信をする端末が「０２」、受信をする端末が「０３」であることが記載されている。

一方、データチャネル２０２には、実際に伝送したいデータが記載されている。

そして、制御チャネル２０１が送信される時間帯においては、送信端末以外の全ての端末が受信状態となる。これにより、伝送路に接続された全端末が自身が通信許可を与えられている時間帯を把握することができる。この後の動作については、実施の形態１と同様であり、送信、受信を行う端末はスイッチ１０４を送信回路、受信回路に接続し、いずれも行わない端末はスイッチをいずれにも接続しない状態とする。

以上のような構成にすることにより、実際のデータ伝送に必要な時間帯においては、実質的に伝送路には送信と受信を行う通信装置しか接続してない状態と近似するので、受信端末は最大の受信電力すなわち最大のＳ／Ｎで受信することが可能となり、伝送効率を向上することができる。

図４（ａ）、図４（ｂ）は本発明の実施の形態２における時分割多重伝送方式における制御チャネルに記載するＴＤＭＡ制御情報の例を示す図である。

本実施の形態では、制御チャネル２０１に記載する情報を時刻としたが、一定時間を固有の単位（例えばシンボル）として設け、図４（ａ）のように、その単位数を記載してもよいし、各データチャネルを固定長に制限して、図４（ｂ）のように端末ＩＤを列挙するだけでもよい。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における時分割多重伝送方式におけるフレーム構成を示す図である。

本発明の実施の形態３において伝送フレーム３００は制御ブロック３０１、データブロック３０２から構成される。制御ブロック３０１はこのブロックを受信した時刻を基準に何秒間データを送信するかという情報が記載されている信号区間である。データブロック３０２は実際に伝送したいデータが記載されている信号区間である。

以上のように構成されたフレームを用いた場合の一連の動作について説明する。

まず、本発明の実施の形態３における時分割多重伝送方式は、ＣＳＭＡ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ；搬送波感知多重アクセス）を用いているため、受信側の通信装置は、どのタイミングで伝送フレーム３００が来るか不明である。従って、伝送フレーム３００が来るまでは（受信待ちの状態）スイッチ１０４は受信回路へ接続された状態を維持している。

そして、実際に伝送フレーム３００が伝送されると、制御ブロック３０１が伝送される時間帯においては、送信端末以外の全端末が受信状態となる。各受信端末は、この制御ブロック３０１を復調することにより、このフレームがどの端末とどの端末間でどの位の長さで通信されるかを認知する。図５の例では、送信端末「００」と受信端末「０１」間でＮシンボルの長さで通信されることを示している。

この情報に従って、通信許可された端末以外はＮシンボルの長さに渡って、ハイインピーダンス状態に遷移して伝送路から切断する。通信許可された端末は受信状態に遷移し、データブロック３０２に対応する信号を受信し復調する。

Ｎシンボルのデータブロック３０２の伝送動作終了後、全端末は受信状態に戻り、次の伝送フレーム３００を待つ事となる。

以上のような構成にすることにより、実際のデータ伝送に必要な時間帯においては、受信端末は最大の受信電力すなわち最大のＳ／Ｎで受信することが可能となり、伝送効率を向上することができる。

なお、本実施の形態では、制御チャネルに記載する情報を時間としたが、一定時間を固有の単位として設け、その単位数を記載してもよい。

また、本実施の形態では、ハイインピーダンス状態への遷移により受信電力の増大を図っているが、実施の形態１、２で記載した接続してない状態への遷移によって実現することも当然可能である。

（実施の形態４）
本実施の形態４においては、あらかじめ伝送路推定を行い、その伝送路推定結果に応じて変調速度を決定して通信を行う場合を想定している。

図６は、本発明の実施の形態４における時分割多重伝送方式におけるフレーム構成を示す図である。本発明の実施の形態４では２種類のフレーム構成Ｆ１、Ｆ２が用意されている。Ｆ１は、プリアンブル部５０１、同期コード部５０２、フレーム情報部５０３、ペイロード部５０４から構成され、Ｆ２はプリアンブル部５０１、同期コード部５０２、フレームコントロール部５０３、リファレンス部５０５、ペイロード部５０４から構成される。２つのフレーム間における相違点は、リファレンス部５０５の有無だけである。これらのフレームの中で、プリアンブル部５０１は、シンボルタイミング同期や伝送路特性推定のために用意されている。同期コード部５０２は、論理フレームの開始を示す。フレーム情報部５０３は、供給元端末ＩＤ、供給先端末ＩＤ、フレームの長さ、リファレンス部の有無の情報を有している。リファレンス部５０５は、伝送路特性推定のために用意されている。ペイロード部５０４は物理レイヤから上位レイヤへ渡すデータである。

このようなフレーム構造を用いた場合の一連の動作について図７を用いて説明する。

図７は本発明の実施の形態４における時分割多重伝送方式における動作を示す図である。

まず、各端末間で伝送路推定を行い、全受信端末が稼動しているときのペイロード部における変調速度および自身の端末のみが稼動しているときの変調速度が決定されているものとする。

図７において、時刻Ｔ０−Ｔ１の時間帯は制御チャネルの通信区間であり、時刻Ｔ１−Ｔ３の時間帯は制御チャネルによって通信チャネルが制御される区間でありＴＤＭＡ区間である。また時刻Ｔ３−Ｔ５の時間帯は制御チャネルによって制御されない区間であり各端末がチャネルを獲りあうＣＳＭＡ区間である。

まず時刻Ｔ０−Ｔ１において、端末Ａより制御チャネルがフレーム構造Ｆ１で伝送され、端末Ａ以外の全ての端末が制御チャネルを受信し、時刻Ｔ１−Ｔ２において端末Ｂと端末Ｃが通信を行い、時刻Ｔ２−Ｔ３において端末Ｃと端末Ａが通信することを認知する。つまり、各時刻Ｔ１−Ｔ２、Ｔ２−Ｔ３において各端末は自身の遷移するべき状態（送信／受信／切断）を認知している。この場合、フレーム構造Ｆ１で通信しても、プリアンブル部５０１を使用して行った伝送路推定結果が自身の端末のみしか動作していない場合の結果となるため、同期コード部５０２、フレーム情報部５０３だけでなく、ペイロード部５０４にも適用できる。

一方、時刻Ｔ３−Ｔ５の時間帯においては、ＣＳＭＡ方式であるために、事前に各端末は自身の遷移するべき状態（送信／受信／切断）を認知していないため、ＣＳＭＡ方式でチャネルを獲得した端末Ａ以外の端末はとりあえず受信状態に遷移する。このとき、端末Ａはフレーム構造Ｆ２で送信する。端末Ａ以外の端末は、プリアンブル部５０１を復調して伝送路推定を行い、同期コード部５０２を復調して論理フレームの開始位置を検知し、フレーム情報部５０３を受信してどの端末からフレームが送信され、どの端末に伝送したいのか、またこのフレームはどのくらいの長さなのかの情報を得る。ここまでの信号を全端末が受信することにより、時刻Ｔ３−Ｔ４までの時間帯において端末Ａと端末Ｂが通信することを認知し、通信に関係のない端末Ｃ、端末Ｄは自身をこの時点で切断状態に遷移させる。一方、端末Ｂは受信状態を維持し、リファレンス部５０５を受信して、再度伝送路推定を行う。この理由は、端末Ｃと端末Ｄが切断状態に遷移したことにより伝送路の状態がプリアンブル部５０１を受信した際のものと変化しているからである。そして、端末Ｂはリファレンス部５０５によって得られた伝送路推定結果を用いてペイロード部５０４を復調する。時刻Ｔ４−Ｔ５においても端末が入れ替わるだけで動作内容は同じである。

以上説明したように、この一連の流れにおいて、各フレームのペイロード部５０４を受信する際には、最大電力で受信できており、より高い変調速度で通信を行うことが可能となり、高い伝送効率（チャネル使用効率）での通信を実現できる。

（実施の形態５）
本実施の形態５においては、実施の形態４と同様、あらかじめ伝送路推定を行い、その伝送路推定結果に応じて変調速度を決定して通信を行う場合を想定しており、全受信端末が受信状態にある場合における変調速度ＱＡＭ１と、通信許可された端末のみが受信状態にある場合の変調速度ＱＡＭ２がそれぞれ決定されているものとする。さらに、フレーム構造も実施の形態４と同様にＦ１とＦ２の２種類を使用する。

また、本実施の形態では、ＣＳＭＡ区間のみに着目して説明を行う。ＣＳＭＡ区間においては、ペイロード部５０４を受信する際に全受信端末が受信状態にある場合は変調速度ＱＡＭ１で変復調を行い、フレーム構造Ｆ１により伝送する。一方、通信許可された端末のみが受信状態にある場合は変調速度ＱＡＭ２で変復調を行い、フレーム構造Ｆ２により伝送する。

ここで、全端末が受信状態にある場合の変調速度ＱＡＭ１が１６ＱＡＭ（４ビット／シンボル）、通信に関わる端末のみが受信状態にある場合の各々の変調速度ＱＡＭ２が６４ＱＡＭ（６ビット／シンボル）、伝送データサイズを１２ビットと仮定する。また、フレーム構造Ｆ２におけるリファレンス部５０５を４シンボルとする。

図８は本発明の実施の形態５における時分割多重伝送方式におけるフレーム構成を示す図である。

この場合、各フレーム構造におけるフレーム長は、図８に示すように、フレーム構造Ｆ１では（Ｎ＋３）シンボル、フレーム構造Ｆ２では（Ｎ＋６）シンボルとなり、ペイロード部５０４の変調速度が高いＦ２よりも低いＦ１の方が伝送効率は高くなる。すなわち、伝送サイズの小さいデータを伝送する場合は、Ｆ２に追加されるリファレンス部５０５が伝送効率を低下させる場合がある。逆に伝送データサイズが５３ビット以上の場合は、Ｆ２の方が伝送効率は高くなる。

したがって、送信する際に、Ｆ１とＦ２のどちらを使用した方が高い伝送効率を得られるかを送信端末側で判断し、フレーム情報部５０３にＦ１／Ｆ２のいずれの形式でフレームを送信しているかの情報を加えることにより、ＣＳＭＡ区間での伝送効率を向上することができる。

以上のように本発明によれば、伝送路への接続端末数に変化することなく最大の受信電力で通信に関わる端末を受信できる時分割多重伝送方式を提供し、さらにはその方式を用いる送信装置と受信装置を提供することができるので、電灯線通信等で多数の接続端末数用いる可能性のある通信システムに適用して好適である。

本発明の実施の形態１における時分割多重伝送方式を用いた通信装置のブロック図本発明の実施の形態１における時分割多重伝送方式を用いた通信装置を５台接続した場合の動作を示すブロック図本発明の実施の形態２における時分割多重伝送方式におけるチャネル構成例を示す図本発明の実施の形態２における時分割多重伝送方式における制御チャネルに記載するＴＤＭＡ制御情報の例を示す図本発明の実施の形態３における時分割多重伝送方式におけるフレーム構成を示す図本発明の実施の形態４における時分割多重伝送方式におけるフレーム構成を示す図本発明の実施の形態４における時分割多重伝送方式における動作を示す図本発明の実施の形態５における時分割多重伝送方式におけるフレーム構成を示す図従来の時分割多重伝送方式を用いた通信装置の構成を示すブロック図従来の時分割多重伝送方式を用いた通信装置５台による回路ブロック図従来の時分割多重伝送方式を用いた通信装置２台による回路ブロック図

符号の説明

１００通信装置
１００Ａ通信端末
１００Ｂ通信端末
１００Ｃ通信端末
１００Ｄ通信端末
１００Ｅ通信端末
１０１制御回路
１０２送信回路
１０３受信回路
１０４スイッチ
２００ＤＭＡチャネル
２０１制御チャネル
２０２データチャネル
２０３Ａ／Ｄ変換器
３０１ＣＳＭＡフレーム
３０１制御ブロック
３０２データブロック
４０１プリアンブル部
４０２同期コード部
４０３フレーム情報部
４０４ペイロード部
４０５リファレンス部
Ｆ１フレーム構造タイプ１
Ｆ２フレーム構造タイプ２

Claims

複数端末により時分割多重伝送方式によって通信を行う通信方法であって、各端末はハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態と、伝送路に接続状態を選択可能であり、通信に関わらない時刻においてはハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態に遷移させ、通信に関わる時刻においては伝送路に接続状態に遷移させることを特徴とする通信方法。
前記時分割多重方式がＴＤＭＡの場合において、ＴＤＭＡチャネルは制御チャネルとデータチャネルを有し、前記制御チャネルはいつどの端末とどの端末が通信してよいかが記載された情報を有し、前記制御チャネル伝送時は全端末は伝送路に接続状態に制御され、前記データチャネル伝送時には前記制御チャネルにより通信を許可された端末のみを伝送路に接続状態に遷移させ、許可されていない端末はハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態に遷移させることを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
前記時分割多重伝送方式がＣＳＭＡの場合において、各フレームは制御ブロックとデータブロックを有し、前記制御ブロックはどの端末とどの端末が通信してよいかが記載された情報を有し、前記制御ブロック伝送時は全端末は伝送路に接続状態に制御され、前記データブロック伝送時には前記制御ブロックにより通信を許可された端末のみが伝送路に接続状態に遷移させ、許可されていない端末はハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態に遷移させることを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
前記フレーム伝送時以外は、全端末が伝送路に接続状態に制御されることを特徴とする請求項３に記載の通信方法。
前記時分割多重伝送方式は、各端末間で予め伝送路推定を行い、その伝送路推定結果を用いて変調速度を決定し、前記変調速度を用いて通信を行うとともに、ＴＤＭＡにより通信を行う区間と、ＣＳＭＡにより通信を行う区間とを有し、通信に用いられるフレーム構造は、既知信号部と同期コード部とフレーム情報部とデータ部とを有する第１のフレーム構造と、第１のフレーム構造に加えフレーム情報部とデータ部との間に第２の既知信号部を有する第２のフレーム構造を有し、制御チャネルによって予め通信タイミングを全端末が分かっている前記ＴＤＭＡ区間では、前記第１のフレーム構造で通信を行い、前記ＣＳＭＡ区間においてはＣＳＭＡフレームにおける制御ブロックによって通信許可が与えられた端末のみが受信状態となった上で前記第２のフレーム構造で通信することを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
前記ＣＳＭＡ区間では、前記第２のフレーム構造の前記第２の既知信号部を用いて、通信許可が与えられた端末のみが受信する状態において改めて伝送路推定を行うことを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
前記ＣＳＭＡ区間においては、前記第２のフレーム構造、あるいは前記第１のフレーム構造のいずれか総フレーム長の短い方で通信することを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
送信部と、受信部と、前記受信部と前記送信部を伝送路に選択的に接続させるとともに、伝送路への非接続状態またはハイインピーダンス状態を選択可能なスイッチ部と、前記スイッチ部を制御する制御部とを有する端末を複数有し、時分割多重伝送方式によって各端末が通信を行う通信装置であって、前記制御部は、時分割多重伝送方式により定められた通信に関わらない時刻においては前記スイッチ部をハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態に遷移させ、時分割多重伝送方式により定められた通信に関わる時刻におい
ては伝送路に接続状態に遷移させるように制御することを特徴とする通信装置。
前記時分割多重方式がＴＤＭＡの場合において、前記各端末間の伝送データは、ＴＤＭＡチャネルによって構成されるとともに、前記ＴＤＭＡチャネルは制御チャネルとデータチャネルを有し、前記制御チャネルはいつどの端末とどの端末が通信してよいかが記載された情報を有し、前記制御チャネル伝送時は全端末は伝送路に接続状態に制御され、前記データチャネル伝送時には前記制御チャネルにより通信を許可された場合のみ伝送路に接続状態に遷移させ、許可されていない場合はハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態に遷移させるよう制御されることを特徴とする請求項８に記載の通信装置。
前記時分割多重伝送方式がＣＳＭＡの場合において、前記各端末間の伝送データはＣＳＭＡフレームによって構成されるとともに、前記ＣＳＭＡフレームは制御ブロックとデータブロックを有し、前記制御ブロックはどの端末とどの端末が通信してよいかが記載された情報を有し、前記制御ブロック伝送時は全端末は伝送路に接続状態に制御され、前記データブロック伝送時には前記制御ブロックにより通信を許可された場合のみが伝送路に接続状態に遷移させ、許可されていない場合はハイインピーダンス状態または伝送路に非接続状態に遷移させることを特徴とする請求項８に記載の通信装置。
前記フレーム伝送時以外は、全端末が伝送路に接続状態に制御されることを特徴とする請求項１０に記載の通信装置。
前記時分割多重伝送方式は、各端末間で予め伝送路推定を行い、その伝送路推定結果を用いて変調速度を決定し、前記変調速度を用いて通信を行うとともに、ＴＤＭＡにより通信を行う区間と、ＣＳＭＡにより通信を行う区間とを有し、通信に用いられるフレーム構造は、既知信号部と同期コード部とフレーム情報部とデータ部とを有する第１のフレーム構造と、第１のフレーム構造に加えフレーム情報部とデータ部との間に第２の既知信号部を有する第２のフレーム構造を有し、前記ＴＤＭＡ区間では、制御チャネルによって予め通信タイミングを全端末が分かっている第１の時間帯においては第１のフレーム構造で通信を行い、前記ＣＳＭＡ区間においてはＣＳＭＡフレームにおける制御ブロックによって通信許可が与えられた場合のみが受信状態となった上で前記第２のフレーム構造で通信することを特徴とする請求項８に記載の通信装置。
前記ＣＳＭＡ区間では、前記第２のフレーム構造の前記第２の既知信号部を用いて、通信許可が与えられた端末のみ受信する状態において改めて伝送路推定を行うことを特徴とする請求項１２に記載の通信装置。
前記ＣＳＭＡ区間においては、前記第２のフレーム構造、あるいは前記第１のフレーム構造のいずれか総フレーム長の短い方で通信することを特徴とする請求項１２に記載の通信装置。