JP2596220B2 - 広域サイトおよび複数ローカル・サイト兼用のtdm通信システム - Google Patents

広域サイトおよび複数ローカル・サイト兼用のtdm通信システム

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JP2596220B2 JP4502252A JP50225292A JP2596220B2 JP 2596220 B2 JP2596220 B2 JP 2596220B2 JP 4502252 A JP4502252 A JP 4502252A JP 50225292 A JP50225292 A JP 50225292A JP 2596220 B2 JP2596220 B2 JP 2596220B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般にTDM通信システムに関し、さらに詳
しくは、広域サイトおよび複数のローカル・サイトで動
作する通信装置間の通信を可能にするTDM通信システム
に関する。
背景技術 一般に広域通信(wide area communication)システ
ムとは、都市区域や近隣郊外などのかなり大きな区域に
おいて移動する通信装置にサービスを提供する通信シス
テムのことである。広域通信システムでは、通信ユニッ
トは一般に、車に搭載された実質的に高電力の双方向移
動無線装置からなり、実質的に高電力の送信機を含む広
域中継器を介して互いに通信を行ない、必要な通信サー
ビスの提供を行なっている。
一般にオンサイト通信(on site communication)シ
ステムとは、例えば建物などの実質的に小さいローカル
・サイトに限定される携帯通信装置に対して通信サービ
スを提供する通信システムのことである。一般に、オン
サイト通信システムにおける通信装置は、バッテリの長
寿命化を図るため一般に30〜100ミリワットの範囲の出
力電力を有する小型で実質的に低電力の携帯無線装置か
らなる。
複数のオンサイト通信システム内で動作する低電力の
携帯通信装置の通信サービス範囲を拡張し、かつ、広域
通信システムで動作する高電力移動通信装置との全二重
通信機能を提供することが望まれている。しかし、携帯
通信装置の低電力出力では、広域中継器とのメッセージ
のやり取りが不可能なことがある。つまり、携帯通信装
置から伝送される通信メッセージは、通信装置の送信機
出力電力がかなり低いために、広域中継器まで届かない
ことがある。また、オンサイト通信システムは広域通信
システムとは異なる通信プロトコルを利用するのが一般
的であり、そのためオンサイト通信装置は広域システム
において使用することができないことがある。従って、
オンサイト区域および広域の両方で通信を希望する従来
の通信ユーザは、少なくとも2台の通信装置を携帯しな
ければならなかった。本発明は、広域通信およびオンサ
イト通信システムを統合する問題に対処し、許容できる
複雑さの押さえた一台の携帯通信装置をすべての通信用
途で利用することを可能にする。
広域およびオンサイト通信システムにおける通信は、
通信メッセージをやり取りするために無線周波(RF)通
信チャンネルを利用する。時分割多重化(time divisio
n multiplexing:TDM)を利用する無線周波(RF)通信シ
ステムが知られている。このようなシステムでは、通信
周波数は時間によってフレームおよび時間スロットに分
割され、複数の通信装置に時間スロットを割り当てて、
それぞれの通信ニーズを満たしている。通信装置は、一
つの中央通信コントローラと共に、複数の中継器を介し
てそれぞれの割り当てられた時間スロットにおいてメッ
セージの通信を行なう。チャンネル割当方式を簡単にす
るため、一般にこのようなシステムは、チャンネル割当
および他の制御機能に対処する一つまたはそれ以上の専
用制御時間スロットを提供する。TDM無線通信システム
の重要な利点は、一本のRF通信チャンネル上で2装置間
の全二重通信を可能にすることである。
発明の概要 本発明に従って、広域サイトで動作する複数の通信装
置と複数のローカル・サイトで動作する通信装置との間
で通信メッセージの通信を行なうTDM通信システムを提
供する。本システム内の通信メッセージは、少なくとも
一つの時間スロットと複数のサブスロットとに分割され
る少なくとも一つの無線周波チャンネル上で通信され、
このサブスロットは時間スロットよりも実質的に短い期
間を有する。各ローカル・サイトは少なくとも一つのサ
ブスロットに割り当てられ、このサブスロットの期間に
おいて、ローカル・サイト通信制御メッセージが通信さ
れる。通信システムは、時間スロットにおいて広域通信
装置に対しておよび複数のローカル・サイト通信手段に
対して通信メッセージを通信する主サイト通信手段を含
む。ローカル・サイト通信手段は各ローカル・サイトに
配置され、サブスロットの少なくとも一つにおいてロー
カル・サイト通信装置と通信を行なう。
図面の簡単な説明 第1図は、本発明の原理を利用する時分割多重化通信
システムを示す。
第2図は、第1図の通信システムの主局(main site
station)のブロック図である。
第3図は、第1図の通信システムのローカル局のブロ
ック図である。
第4図は、第1図の通信システムのローカル・サイト
通信装置のブロック図である。
第5a図〜第5d図は、本発明による第1図の通信システ
ムの制御チャンネル・フォーマットを示す。
第6図は、本発明による第3図のローカル・サイト・
コントローラの動作図である。
第7a図〜第7c図は、本発明による第1図の通信システ
ムの音声チャンネル・フォーマットを示す。
第8図は、第1図の通信システムの動作図である。
第9図は、本発明による第4図のローカル・サイト通
信装置の動作フローチャートである。
好適な実施例の詳細な説明 第1図において、本発明の原理を具現する時分割多重
化(TDM)通信システムは参照番号100で示されているこ
とがわかる。通信システム100は、都市地域のような実
質的に広範囲の区域に対して、また建物および/または
工場や病院などの複数の実質的に小さいローカル区域に
対して通信サービスを提供する。以下で説明するよう
に、複数のローカル・サイトを複数のローカル・サイト
群に分割することは有利である。好適な実施例では、ロ
ーカル・サイト群におけるローカル・サイトの数は6で
ある。このような一つのローカル・サイト群L1〜L6を第
1図に示す。一般に、通信サービスにはローカル・サイ
ト通信装置103および広域サイト通信装置104の間で音声
および制御データ通信機能を提供することからなる。本
明細書で説明するように、ローカル・サイト通信装置10
3とは一般に、ローカル・サイトL1〜L6内で運用される
低電力携帯無線装置(つまり、30〜100mWの携帯無線装
置)のことであり、広域サイト通信装置104とは一般
に、広域サイトWを移動し、このサイトWで移動する高
電力移動無線装置のことである。システム100は、主局1
01と、通信装置103と104との間で通信機能を提供するロ
ーカル局102とを含む。主局は広域サイトW内に配置さ
れ、ローカル局102はローカル・サイトL1〜L6に配置さ
れている。通信システム内の通信メッセージは、RF通信
チャンネルを介して交信される。
システム100内の通信メッセージは、着信側(inboun
d)と発信側(outbound)の音声および制御メッセージ
からなり、これらのメッセージは音声および制御チャン
ネル上でそれぞれ交信される。TDM通信システムにおい
て周知なように、RF通信チャンネル、すなわちRF音声お
よび制御チャンネルは複数の時間スロットに分割され、
この時間スロットにおいて、主局101,ローカル局102お
よび通信装置103,104は音声および制御メッセージの通
信を行なう。着信および発信制御メッセージは、通信要
求,通信許可およびシステム100内での規則正しい通信
を行なうための他のメッセージによって構成されてもよ
い。音声メッセージは、ローカル・サイト通信装置103
と広域サイト通信装置104との間で交信される対話メッ
セージからなる。ローカル・サイト通信装置103は、ロ
ーカル局102を介して主局101と音声および制御メッセー
ジを交信し、広域通信装置104は音声および制御メッセ
ージを主局と直接通信する。従って、主局101は、通信
装置103,104間で通信メッセージを通信する手段を提供
する。
ローカル局102は、RFチャンネルと、ローカル・サイ
ト群L1〜L6内ののローカル・サイトについて独自の時間
スロットまたはサブスロットとの組み合わせを介して、
各ローカル・サイトL1〜L6における携帯通信装置104と
音声および制御メッセージの通信を行なう。しかし、当
技術分野で周知なように、携帯装置は低電力型であるた
め、ローカル・サイト群が十分な距離で互いに地理的に
離間している場合には、ローカル・サイトL1〜L6で用い
られるRFチャンネルおよびTDMスロットは他のローカル
・サイト群において再利用することができる。従って、
ローカル・サイト群におけるRFチャンネルおよびTDMス
ロットの構成は、地理的な周波数および時間スロットの
再利用パターンを定める。しかし、本発明の好適な実施
例では、主局とローカル局との間の音声および制御メッ
セージは、システム全体について独自であり、かつ、地
理的に再利用されないRF通信チャンネルと時間スロット
とのセットで交信される。
好適な実施例では、システム全体で利用可能な限られ
たセットのRF通信チャンネルも存在する。これらの利用
可能なチャンネルは、広域およびローカル通信の相対的
な条件に応じて、広域利用とローカル利用との間で配分
される。この配分はシステムの設定時に統計的に決定す
ることができ、あるいは適切なチャンネル制御素子によ
って条件の変化に応答して流動的に変えることができる
ことが当業者に理解される。好適な実施例では、このチ
ャンネル制御部は主局側にあり、制御機能は主局とロー
カル局との間の制御メッセージ通信を利用して行なわれ
る。これにより、チャンネル・コントローラはローカル
・サイト・チャンネルの地理的な再利用の特性を制御で
きることに留意されたい。
第2図において、主局101を示し、この主局101はシス
テム100の全体的な動作を制御する中央コントローラ214
を含む。また、コントローラ214は、TDM受信機201およ
びTDM送信機202をこれらの動作周波数を含めて制御す
る。タイミング基準発生器203は同期信号204を与えて、
主局101と、ローカル局102と、通信装置103,104との間
の時間同期を維持する。TDM受信機201は、中央コントロ
ーラ214の制御に基づき、アンテナ206を介して適切な周
波数上で通信信号を受信する。TDM受信機は既知の方法
で動作して、受信通信信号に含まれる音声または制御メ
ッセージを受信して、RXデータ207を与える。制御メッ
セージは既知のデータ検出器208によって検出され、中
央コントローラ214に与えられる。復元された音声メッ
セージは、元の音声信号の処理されたもの(例えば、サ
ブバンド符号化(Sub−Band Coding)または線形予測符
号化(Linear Predictive Coding)によって処理された
音声)であり、これは蓄積転送バッファ(store and fo
rward buffer)209に与えられる。中央コントローラ214
に基づきバッファ209に蓄積された音声メッセージは送
信機202に転送され、次のTDM時間スロットにおいて再送
信される。送信機202は、バッファ209または中央コント
ローラ214のいずれかからスイッチ213を介してTXデータ
216を受信する。TXデータ216は、受信部201からの音声
メッセージおよび/または中央コントローラ214からの
制御メッセージでもよい。送信機202は、信号を適切に
処理して、アンテナ素子220から適切に放射できるRF信
号を与える既知のTDM送信機である。TDM送信機202によ
る信号の送信は、タイミング基準発生器203によって与
えられる主同期信号204を介して同期される。さらに、
音声およびデータ・メッセージは、中央コントローラ21
4に結合されたPSTNインタフェース211を介して開始する
ことができ、それにより電話回線を介してシステムに対
するアクセスが可能になる。
第3図において、ローカル局102のブロック図を示
す。ローカル局102は、ローカル・サイト・コントロー
ラ310および複数のTDMローカル中継器330を含む。ロー
カル・サイト通信装置103は、ローカル中継器330を介し
てローカル・サイト・コントローラと音声および制御メ
ッセージの通信を行ない、これらのローカル中継器330
はローカル・サイト・コントローラと同一場所に配置し
てもよく、あるいはローカル・サイト全体に分散させて
もよい。ローカル・サイト・コントローラ310と主局と
の間の音声および制御メッセージは、ローカル中継器33
0の少なくとも一つを介して通信される。本発明の一つ
の実施例では、一つまたはそれ以上のローカル中継器
は、ローカル局と主局との間で通信メッセージを交信す
るためにのみ利用するように設計されるが、ローカル中
継器の残りはローカル局とローカル・サイト通信装置10
3との間で通信メッセージを通信するためにのみ利用さ
れる。別の実施例では、各ローカル中継器は、必要に応
じて所望の通信を行なうために、ローカル・サイト通信
装置103または主局101のいずれかと通信することができ
る。ローカル中継器330は全二重中継器からなり、これ
は従来の電話回線などの周知の有線リンクを介してロー
カル・サイト・コントローラに結合される。ローカル中
継器330は、アンテナ325を介して通信信号を受信し、ロ
ーカル・サイト・コントローラ310に転送するTDM受信機
323を含む。タイミング基準322によって同期されるTDM
送信機321は、ローカル・サイト・コントローラ310から
通信信号を受信し、これらの信号をアンテナ327を介し
て適切なRF周波チャンネル上で放射させる。中継器330
の受信および送信周波数は、ローカル・サイト・コント
ローラ314によって制御される。ローカル・サイト・コ
ントローラ310は、ローカル局102の全体的な動作を制御
するコントローラ314を含む。TDM受信機323から受信さ
れる制御信号は、周知のデータ検出器316によって検出
され、コントローラ310に与えられる。各ローカル中継
器330に対して一つのデータ検出器316が設けられる。音
声信号のデジタル信号からなる復元された音声メッセー
ジは、蓄積転送バッファ318に与えられ、再送信を待
つ。ただし、各ローカル中継器330に対して一つの蓄積
転送バッファ318が設けられる。各TDM送信機321は通信
メッセージを受信し、バッファ318またはコントローラ3
14からスイッチ313を介して再送信し、このスイッチ313
の状態はコントローラ314によって制御される。
第4図において、ローカル・サイト通信装置103のブ
ロック図を示し、これは送信/受信スイッチ420を介し
て適切なアンテナ402に結合して、RF通信信号を受信
し、RF信号403を与えるTDM受信機401を含む。通信装置1
03は、シンプレックス双方向無線装置であり、時分割多
重化を利用することにより全二重動作が可能になる。受
信信号403は同期検出器404に与えられ、この検出器404
は同期信号405を与える。同期信号405は、フレーム同期
およびビット同期を確立するために必要な情報を与え
る。同期信号405はデマルチプレクサ406に与えられ、RX
信号403内に重畳された制御データ407とRXデータ408と
を抽出する。制御データ407は、コントローラ409に与え
られる。受信機401は、信号品質表示(signal quality
indicator:SQI)410を与え、これは受信信号強度や、ビ
ット誤り率および/または信号対雑音比(signal to no
ise ratio:SNR)などの他の信号品質表示からなる。RX
データ408は音声コーダ(ボコーダ)412に与えられる。
ボコーダ412は、本実施例において、特定の形式で音声
情報を符号化する(あるいは復号する)ために用いられ
る必要な符号/復号機能を提供する。本発明の好適な実
施例では、マルチレベルのデジタル・サブバンド符号化
は、好適な符号/復号フォーマットからなる。ボコーダ
412は、復号された信号を適切なスピーカ413に送り、聞
こえるようにする。
音声呼は、プッシュ・ツー・トーク(push−to−tal
k:PTT)ボタン430を押すことによって開始される。PTT
ボタンを押すことにより、音声呼が携帯通信装置103に
よって開始されようとすることをコントローラ409に通
知する。(音声呼は、サービスおよびその後のチャンネ
ル割当に対する通信装置要求を行なう一連の制御チャン
ネル・メッセージによって開始される。)送信すべき音
声信号は、マイクロフォン414からボコーダ412に送ら
れ、処理される。処理された音声情報は、デジタル情報
TXデータ415の形式である。TXデータ415はマルチプレク
サ416に与えられ、このマルチプレクサ416は他の制御情
報417をTXデータに追加して、TX信号418を与える。TX信
号418は周知のTDM送信機419に与えられ、この送信機419
は同期信号405によって同期される。TDM送信機は、RX信
号403から抽出された同期信号405を利用して、RX信号40
3とTX信号418との間で一定のタイミング関係を確立す
る。このタイミング関係は特定の通信プロトコルの一部
として固有であり、従って、通信装置103およびローカ
ル局102の両方に通知されている。最終的に、適切に符
号化され、スロットおよびフレーム同期された情報信号
は、アンテナ402により送信/受信スイッチ420を介して
送信される。
コントローラ409は通信装置の心臓部であり、携帯通
信装置103を構成する多くの回路を制御する。コントロ
ーラは、合成器422をプログラムするための周波数デー
タ421を与える。合成器422は、受信周波数の局部発振信
号423と、送信周波数の局部発振信号424を与える。従っ
て、TDM受信機401およびTDM送信機419は、コントローラ
409の制御に基づいて特定の周波数上で受信または送信
するために利用できる。コントローラ409は、モトロー
ラ社製MC68HC11TMなどの周知のマイクロコントローラで
もよい。あるいは、コントローラは、ボコーダ412を具
現するモトローラ社製DSP56000などのデジタル信号プロ
セッサーの一部でもよい。
第5a図において、システム100は制御メッセージを通
信する一つ以上の制御チャンネルを利用する。一例とし
てのRF制御チャンネル500は、着信制御メッセージを受
信するための受信周波数512と、発信制御メッセージを
送信するための送信周波数514とによって構成される。
受信周波数および送信周波数を含むRF制御チャンネル50
0は、反復的な時間フレーム550に分割され、これらの時
間フレーム550は、本発明の好適な実施例では、240msの
期間を有する。各フレームはさらに4つの時間スロット
510,520,530,540に分割される。
第5b図は、一例としてフレーム500を示し、これは本
発明に従って4つの時間スロット510,520,530,540に分
割され、これらの時間スロットそれぞれは720ビットの
データを通信する60msの期間を有する。よって、例え
ば、ローカル・サイトと広域サイト,ローカル・サイト
と主サイト等の組合せによる通信を行うことが考えられ
るであろう。
以上、ローカル・サイトと広域サイトとの間で通信メ
ッセージを通信する場合の時間スロットを割り当てる段
階の例を示す。時間スロット510,530は、中央制御時間
スロットであり、この期間において主局110と広域サイ
ト通信装置104とローカル局102との間で制御メッセージ
が通信される。以上、時間スロットにおいて、前記主サ
イト通信手段と複数のローカル・サイト通信手段との間
で通信メッセージを通信する段階の例を示す。時間スロ
ット520,540それぞれは、各ローカル・サイト群の6つ
のローカル局102とローカル・サイト通信装置103との間
で制御メッセージを通信するための3つの20msのローカ
ル制御サブスロット521〜523および541〜543にさらに分
割される。従って、ローカル制御サブスロット521〜52
3,541〜543は時間スロット510,530よりも実質的に短い
期間を有する。各ローカル制御サブスロット521,522,52
3,541,542,543は、6つのローカル局102の一つに割り当
てられ、この期間において対応するサイトに対する制御
メッセージが通信される。以上、サブスロットにおい
て、各ローカル・サイト通信手段と少なくとも一つの通
信装置との間で通信メッセージを通信する段階であり、
別の例としては、ローカル・サイト内で通信メッセージ
を通信するため、サブスロットの少なくとも一つがロー
カル・サイトのそれぞれに割り当てられる段階の例を示
す。中央制御時間スロット510,530およびローカル制御
サブスロット521〜523,541〜543は、一つのRF制御チャ
ンネル500上にある。以上、例えば時間スロットにおい
て、主サイト通信手段と複数の主サイト通信装置との間
で通信メッセージを通信する段階の例を示す。あるい
は、特定のシステム条件に基づいて、一つ以上のRF通信
チャンネルを利用する任意の他の構成も利用できる。例
えば、中央制御時間スロット510,530を一つのRF制御チ
ャンネル上で通信し、ローカル制御サブスロット521,52
2,523,541,542,543を別のRF制御チャンネル上で通信す
ることもできる。以下で説明するように、一つのRF制御
チャンネル上にローカル制御チャンネルのサブスロット
を含むことが望ましい。中央制御スロット510,530およ
びローカル制御サブスロット521〜523,541〜543はそれ
ぞれ、対応する受信周波数および送信周波数上の着信お
よび発信制御時間スロットおよび/またはサブスロット
からなる。
第5c図において、発信側中央制御時間スロット516お
よび発信側ローカル制御サブスロット518の構成を示
す。各スロットに示す数値は、各分割時間スロットまた
はサブスロットに割り当てられたビット数を示す。各中
央制御時間スロット516は、6つの発信信号ワード(out
bound signaling word:OSW)526を送信することがで
き、各ローカル制御サブスロットは、2つのOSW527を送
信することができる。発信制御スロット516,518は、送
信モードから受信モードに移行することを可能にし、ま
た隣接時間スロット間の干渉を避けるためスロット間保
護時間(interslot guard time)を与えるR/Tスロット
を含む。FS時間スロットは、正しいスロット・タイミン
グおよびビット・タイミングを確立できるようにする。
発信側のSLOT IDは、各フレームのシーケンス内のスロ
ットの位置を識別する。発信側中央制御スロット516のS
YS IDスロットは、制御チャンネルを運用する広域シス
テムを識別する。発信制御チャンネル516の6つのSITE
IDは、各対応するOSWを送信すべきローカル・サイト
を識別する。ローカル制御サブスロット518では、SITE
IDはローカル制御サブスロットを運用するローカル・
サイトを識別する。
第5d図において、着信側中央制御スロット517および
着信側ローカル制御スロット519の構成を示す。各中央
制御スロットは6つの着信信号ワード(inbound signal
ing word:ISW)529を受信することができ、各ローカル
制御スロットは一つのISW531を受信することができる。
着信制御スロット517,519におけるR/TおよびFSスロット
は、発信制御スロット516,518で説明したのと同じ目的
を果たす。
第6図において、一例としてのローカル・サイト・コ
ントローラ310の動作をフローチャート600と共に説明す
る。コントローラは、ブロック615において主局からOSW
を受信することによって開始する。ブロック620におい
て、OSWに関連するSITE ID値がローカル・サイトのSIT
E IDと比較される。これらのSITE IDが等しい場合、
ブロック625において、割り当てられたローカル・サイ
ト制御チャンネルのローカル・サイトにおいて中継され
る。さらに、ブロック630において、中継されたOSWが呼
割当メッセージからなる場合、ローカル・サイト・コン
トローラは、ブロック635において、TDM中継器能を開始
することによって呼処理に進む。ブロック620で調べら
れたOSWが再送信に適していない場合、ブロック640にお
いて、ISWがもしあれば、このISWがローカル・サイト通
信装置から受信される。ブロック645において、受信さ
れたISWに含まれるSITE IDが調べられ、これがローカ
ル・サイトのSITE IDに等しいかどうか判断する。これ
らのサイトIDが等しい場合、ブロック650において、広
域制御チャンネルでISWが中継される。SITE IDが等し
くない場合、ISWは放棄され、ブロック615において処理
は再開する。上記の手順に従って、ローカル・サイトに
適用する発信制御メッセージのみがローカル・サイト制
御チャンネル・サブスロットにおいて送信され、一つの
ローカル・サイトのみが広域制御チャンネル時間スロッ
トにおいて着信制御メッセージを再送信する。
第7a図において、音声メッセージをローカル・サイト
通信装置103および広域通信装置104に通信するための好
適なRF音声チャンネル700のフォーマットを示す。このR
F音声チャンネル700は、第5図に示す制御チャンネルフ
ォーマットと同様な4つの時間スロット710からなるフ
ォーマット(24m秒/フレーム)によって構成される。
しかし、システム条件に応じて、2スロット・フォーマ
ットなどの他の時間スロット構成も利用できる。
第7b図において、発信音声時間スロット720の構成を
示す。発信音声時間スロット720は、第5図で説明したR
/T,FSおよびSLOT IDスロットを含む。さらに、発信音
声時間スロット720は、オーバヘッド情報である監視デ
ータ(SUP DATA)および優先モニタ・データ(priorit
y monitor data:PMD)を含む。SUP DATAは、スロット
を利用することが許された通信装置または通信装置のグ
ループを識別するセキュリティ機能をなす。以下で説明
するように、PMDスロットは音声呼出が別の通信装置に
向けられたために制御チャンネルが消滅した場合に、無
通話(idle)通信装置制御機能を実行するために用いら
れる。本発明の好適な実施例における音声メッセージ
は、マルチレベル・サブバンド符号化アルゴリズム(MS
BC)を利用して符号化されるデジタル音声フレームから
なる。発信音声時間スロット720は、音声メッセージを
送信するための8つのMSBC音声スロットを含む。PROPス
ロットは、サービス区域全体における主局101からロー
カル・サイトまでのさまざまな距離による伝搬遅延のば
らつきに対処する。
第7c図において、着信音声時間スロット730のメッセ
ージ・フォーマットを示す。着信音声時間スロット730
は、R/Tスロット,FSスロットおよびMSBC音声スロットを
含む。さらに、装置識別および監視用にUIDスロットが
用いられる。
第8図において、図800はシステム100の動作モードを
示す。図800は、フレーム810〜840におけるシステム100
の4つの動作モードを示す。フレーム810において、シ
ステムは無通話(idle)モードであり、呼は行なわれて
いない。フレーム820において、携帯通信装置103の一つ
は、主局101から呼を要求する。フレーム830において、
主局101は要求された呼を許可する。フレーム840におい
て、音声呼は携帯通信装置と移動通信装置104との間で
主局101を介して確立される。システム100は1フレーム
につき4つの音声時間スロットと1フレームにつき4つ
の制御時間スロットを利用する。しかし、本発明の原理
は2スロットの音声チャンネル/4スロットの制御チャン
ネルや、4スロット音声/6スロット制御チャンネルまた
はシステム条件に基づいて他の構成にも同様に適用でき
る。
第1フレーム810において、主局は発信側中央制御時
間スロット811(および813)にて、無通話制御メッセー
ジM1をローカル局102に送信する。無通話制御メッセー
ジM1は、SITE IDおよび各サイトについて対応するロー
カル・サイトOSWを含む第5c図の発信中央制御スロット5
16のメッセージ・フォーマットに従って構成される。各
ローカル局102は、時間スロット814において主局制御メ
ッセージを受信し、関連する部分を分離することにより
対応するローカル・サイトOSWを抽出する。次に、ロー
カル局102は、割り当てられたローカル制御サブスロッ
ト815において、抽出されたOSWを含む発信ローカル・サ
イト制御メッセージL1を中継する。従って、各ローカル
局102は適切なサイトIDを含むOSWのみを中継する。ロー
カル・サイトで動作しているすべての携帯通信装置103
は、対応するローカル制御サブスロット816において、
発信ローカル・サイト制御メッセージを受信する。発信
ローカル制御メッセージL1は、第5c図の発信ローカル制
御サブスロット518のメッセージ・フォーマットに従っ
て構成される。各ローカル・サイトにおける発信ローカ
ル制御メッセージは、ローカル局のSITE IDも含む。こ
れにより、携帯通信装置103は現在のサービス圏を識別
するメッセージのみに応答することができる。
フレーム820において、6つの着信ローカル制御サブ
スロット817の一つにおいて呼要求メッセージL2が携帯
通信装置103によって送信される。この呼要求メッセー
ジL2は、第5d図の着信ローカル制御スロット519のメッ
セージ・フォーマットに従って構成され、携帯通信装置
が動作しているローカル・サイトのSITE IDを含む。一
つまたはそれ以上のローカル局102は、時間スロッ818に
おいてチャンネル要求メッセージL2を受信することがで
き、対応するサイトIDを有するサイトは次の中央制御時
間スロット819において主局101に対して制御メッセージ
M2を再送信する。このサイト識別処理により、一つのロ
ーカル局のみが与えられたメッセージを携帯装置103か
ら中継することを保証し、また、主局101に対してサイ
ト識別を独自に行なうことができる。主局101はフレー
ム820において無通話メッセージの送信を継続し、この
メッセージはローカル局102によって受信されることに
留意されたい。ローカル局102は、呼要求が発呼側通信
装置から受信されるのと同じ時間スロットにおいて、こ
の無通話メッセージを携帯装置に中継する。従って、ロ
ーカル局101は全二重方式で動作して、この状況に対処
する。
適切な処理の後、中央局は、フレーム810における無
通話メッセージで説明したのと同じメッセージ経路を利
用して、フレーム830において許可(grant)メッセージ
M3を携帯通信装置に送出する。
この許可を受信した後、フレーム840において、音声
通信は割り当てられた音声チャンネルにおいて開始す
る。前述のように、通信装置103は、シンプレックス双
方向無線装置からなる。複信(dlplex)呼を確立するた
めには、通信装置103は送信音声時間スロット821におい
て音声メッセージV1を送信する。送信音声メッセージV1
は、時間スロット823においてローカル局102によってそ
の音声チャンネル上で受信され、次の時間スロット824
において中継される。本発明の好適な実施例では、主制
御スロットと同じRF通信チャンネルに割り当てられた音
声メッセージは、制御メッセージが通信されない時間ス
ロットにおいて主局に通信される。この方式により、主
局101と音声および制御メッセージを通信するために一
つのRF通信チャンネルを利用することが可能になる。音
声メッセージV1は、時間スロット825において主局によ
って受信され、発信音声メッセージV2は次の音声時間ス
ロット826において主局から送信され、この音声時間ス
ロット826の次に中央制御時間スロット827が続く。音声
メッセージV2は、広域サイトWで動作している広域通信
装置104に対して主局101から通信することもできる。発
信音声メッセージは、時間スロット828においてローカ
ル局102によって受信され、携帯通信装置103に再送信さ
れる。携帯通信装置は、フレーム840(図示せず)の次
のフレームの送信音声時間スロットにおいて、中継され
た音声メッセージV2を受信する。音声メッセージ通信の
このパターンは、音声呼の期間において各次のフレーム
において反復される。
一部の音声チャンネル・フォーマット構成では、音声
呼に割り当てられたRFチャンネルがローカル・サイト制
御サブスロット通信で用いられるものと同じチャンネル
の場合には、音声呼が進行中の間は、携帯通信装置103
はローカル局101の制御チャンネルを利用できないこと
がある。一般にこのことは、着信音声メッセージと発信
音声メッセージが2つの時間スロット(点線で示す)を
占めるように、携帯装置が2スロットTDMを利用する場
合にあてはまる。第8図からわかるように、4スロット
TDM携帯装置を利用する複信呼では、発信音声メッセー
ジV1を主局101に送信するためにはローカル局制御チャ
ンネルを部分的に停止する必要がある。制御チャンネル
が利用可能でない場合に、音声呼に従事しない無通話サ
イト通信装置にサービスを提供する方法について以下で
説明する。
第9図において、フローチャート900と共に一例とし
てのローカル・サイト通信装置103の動作について説明
する。ブロック910において通信装置103がオンになる
と、ブロック912において、6つの可能な制御サブスロ
ットを走査し、各ローカル・サイトからの信号品質表示
(SQI)を測定することにより、ローカル・サイト制御
チャンネルを見つける。携帯通信装置103のハードウェ
アは、着信制御メッセージを一つのRFチャンネル上で受
信することにより大幅に簡略化できる。なぜならば、各
ローカル・サイトに対してRF周波数を変更する必要がな
くなるためである。ブロック914において、最大すなわ
ち最良の平均信号強度を有するローカル・サイトが選ば
れる。信号対雑音比などの他の通信品質特性を通信装置
103が測定して、ローカル・サイトを選択してもよいこ
とが理解される。従って、閾値以上の信号品質強度を有
するローカル・サイトが選ばれる。このアルゴリズムを
強化することにより、特定の閾値以上の信号強度を有す
る制御チャンネルが見つからない場合には、携帯装置は
周期的に再走査することができる。制御チャンネルおよ
びローカル・サイトが選択されると、ブロック918にお
いて、携帯通信装置103は登録ISWを送信して、主局101
に現在の動作サイトを通知する。次に、携帯通信装置10
3がシステム100内を移動するにつれて、携帯装置はその
制御チャンネル信号強度が閾値レベル以下に低下するた
びに再走査/再登録を行なわなければならない。すべて
のローカル制御チャンネルは異なる時間スロットにおい
ても同じ周波数を共有するので、通信装置はその圏内の
他のすべての制御チャンネルの信号強度を連続的に監視
することにより、自己を動きを検出することができる。
従って、現在のチャンネルが閾値以上であっても、十分
に強いチャンネルが見つかると、携帯通信装置103はロ
ーカル・サイトを切り換えて、再登録を行なうことがで
きる。
通信装置103が自己の動作ローカル・サイトを登録す
ると、ブロック920において、対応するローカル局102か
らの発信通信メッセージを入力する。ブロック922,924
において、発信メッセージが通信装置103のIDに宛てら
れた呼割当メッセージであるかどうか判断される。呼が
携帯通信装置103に宛てられている場合には、ブロック9
26においてこの装置は呼に関与する。ブロック928にお
いて呼が終了されると、ブロック912において、通信装
置103はローカル・サイトの通信品質強度を読むことに
より、ローカル・サイトの探索を再開する。
前述のように、音声呼により、呼が進行中のローカル
・サイトにおいて一時的に制御チャンネルが存在しなく
なることがある。このように制御チャンネルが存在しな
くなると、音声呼に関与しない無通話携帯通信装置103
は自己に宛てられた音声呼を受信できなかったり、呼を
起こすことができなくことがある。このような場合に
は、無通話通信装置103は発信音声メッセージのオーバ
ヘッド・スロットを監視する。第6c図で説明したよう
に、オーバヘッド・データにはPMDスロットがある。PMD
スロットは、宛てられた呼の無通話通信装置を変更する
情報を含む。従って、ブロック932において、通信装置
はPMDが自己のユニットIDを含んでいるかどうか判断す
る。無通話通信装置103のユニットIDがPMDにおいて検出
されると、最良の信号品質強度を有する空きローカル・
サイトを選択し、登録する。通信装置を空きローカル・
サイトに登録することにより、主局は無通話通信装置向
けの呼を新たに選択されたローカル・サイトに宛てるこ
とができる。PMDが携帯通信装置103のユニットIDを含ん
でいない場合、ブロック934において、通信装置が音声
呼を開始することを希望しているかどうかを判断するた
め、PTTボタンの押下を検出する。PTTの押下が検出され
ると、通信装置は前述のように空きローカル・サイトを
選択する。PTTボタンを押下されていない場合、ブロッ
ク936において、進行中の呼が終了したかどうか判断さ
れる。終了している場合には、通信装置はブロック912
に戻って、必要に応じて新たなサイトを選択し、登録す
る。音声呼がまだ進行中の場合には、通信装置は信号品
質強度が閾値レベル以上であるかぎり、現在のサイトに
留まる。それ以外の場合には、通信装置は新たなローカ
ル・サイトを選択し、登録する。
従って、通信装置100は、広域サイトWおよび複数の
ローカル・サイトL1〜L6において動作する移動および携
帯通信装置103,104の間で通信機能を提供する。制御RF
チャンネルを中央制御時間スロットとローカル制御サブ
スロットとに分割することにより、広域サイトおよび複
数のローカル・サイト兼用の通信機能を行なう効率的な
方法が提供される。本発明の原理は、地理的な区域につ
いてサービスを提供するためRFチャンネルを効率的に再
利用する。本発明の通信装置のさまざまな変形が可能で
あることが理解される。
フロントページの続き (72)発明者 バン・デン・ヒューバル、アンソニー 英国ジー・ユー206エイチ・ゼット、ス ーリー、ウィンドルシャム、チャーテシ ー・ロード、ガナーズ・ウッド(番地な し) (56)参考文献 特開 昭60−250736(JP,A) 特開 平2−285823(JP,A) 特開 平3−175900(JP,A) 特開 平4−258032(JP,A)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】広域サイトおよび複数のローカル・サイト
    内で通信メッセージを通信することのできる通信システ
    ムにおいて、少なくとも一つの時間スロットと複数のサ
    ブスロットに分割される少なくとも一つの無線周波チャ
    ンネルを用いて通信し、前記ローカル・サイトの有効通
    信範囲が実質的に前記広域サイトより小さくかつ前記広
    域サイトの有効通信範囲に含まれており、各サブスロッ
    トは前記時間スロットよりも実質的に短い期間を有し、
    前記サブスロットのそれぞれはローカル・サイトに割り
    当てられる通信システムであって: 前記ローカル・サイトの前記有効通信範囲内で動作する
    複数のローカル・サイト通信装置; 前記広域サイトの前記有効通信範囲内で動作する複数の
    広域通信装置; 前記サブスロットにおいて、少なくとも一つのローカル
    ・サイト通信装置と通信メッセージを通信する複数のロ
    ーカル・サイト通信手段;および 前記時間スロットの少なくとも一つにおいて、前記ロー
    カル・サイト通信手段および前記広域通信装置と通信メ
    ッセージを通信する主サイト通信手段; によって構成されることを特徴とする通信システム。
  2. 【請求項2】少なくとも前記時間スロットの一つは、前
    記広域サイト内で通信メッセージを通信する前記主サイ
    ト通信手段によって割り当てられることを特徴とする請
    求項1記載の通信システム。
  3. 【請求項3】少なくとも前記時間スロットの一つは、少
    なくとも一つの前記ローカル・サイト内で通信メッセー
    ジを通信する前記主サイト通信手段によって割り当てら
    れることを特徴とする請求項1記載の通信システム。
  4. 【請求項4】前記ローカル・サイト通信装置は、割り当
    てられたサブスロットにおいて閾値レベル以上の通信品
    質強度を与えるローカル・サイトを選択する手段を含む
    ことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
  5. 【請求項5】前記ローカル・サイト通信装置と前記広域
    サイト通信装置との間でメッセージの通信を行なう手段
    をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項1記
    載の通信システム。
  6. 【請求項6】前記ローカル・サイト通信装置は、前記ロ
    ーカル・サイト通信装置が進行中の呼に関与しない場合
    には、別のローカル・サイトを選択する手段を含むこと
    を特徴とする請求項5記載の通信システム。
  7. 【請求項7】進行中の呼に関与しないローカル・サイト
    通信装置に向けられた呼を通知する手段をさらに含んで
    構成されることを特徴とする請求項5記載の通信システ
    ム。
  8. 【請求項8】複数のローカル・サイトで動作するローカ
    ル・サイト通信装置と、広域サイト内の主サイト通信手
    段との間で、少なくとも一つの時間スロットと複数のサ
    ブスロットとに分割される少なくとも一つの無線周波チ
    ャンネルを介して、通信メッセージを通信する方法にお
    いて、前記サブスロットは前記時間スロットよりも実質
    的に短い期間を有する方法であって: (a)対応するローカル・サイトとのメッセージ通信を
    行なうための前記各サブスロットを割り当てるとともに
    前記主サイトとのメッセージ通信を行なうための前記時
    間スロットを割り当てる段階; (b)前記時間スロットにおいて、前記主サイト通信手
    段と複数のローカル・サイト通信手段との間で通信メッ
    セージを通信する段階; (c)前記サブスロットにおいて、前記各ローカル・サ
    イト通信手段と少なくとも一つの通信装置との間で通信
    メッセージを通信する段階;および (d)前記時間スロットにおいて、前記主サイト通信手
    段と複数の主サイト通信装置との間で通信メッセージを
    通信する段階; によって構成されることを特徴とする方法。
  9. 【請求項9】広域サイトおよび複数のローカル・サイト
    内で通信メッセージを通信することのできる通信システ
    ムにおいて、少なくとも一つの時間スロットと複数のサ
    ブスロットに分割される少なくとも一つの無線周波チャ
    ンネルを用いて通信し、前記ローカル・サイトの有効通
    信範囲が実質的に前記広域サイトより小さくかつ前記広
    域サイトの有効通信範囲に含まれており、各サブスロッ
    トは前記時間スロットよりも実質的に短い期間を有し、
    各ローカル・サイトはローカル・サイトに割り当てられ
    た前記サブスロットの一つの期間中メッセージを通信す
    るローカル・サイト通信手段を含み、前記広域サイトは
    前記時間スロット期間中前記ローカル・サイト通信手段
    および複数の広域有効通信装置と通信メッセージを通信
    する主サイト通信手段を含み、前記ローカル・サイトの
    有効通信範囲内で動作する通信装置は: 割り当てられたサブスロットにおいて、ローカル・サイ
    ト通信手段と通信する手段; 各ローカル・サイトに割り当てられたサブスロットにお
    いて、通信品質特性を測定する手段; 割り当てられたサブスロットにおいて、閾値レベル以上
    の通信品質特性を与えるローカル・サイトを選択する手
    段; によって構成されることを特徴とする通信システム。
  10. 【請求項10】広域サイトと複数のローカル・サイトと
    の間で通信機能を提供する方法であって、前記ローカル
    ・サイトの有効通信範囲が実質的に前記広域サイトより
    小さくかつ前記広域サイトの有効通信範囲に含まれてお
    り: (a)少なくとも一つの無線周波チャンネルを少なくと
    も一つの時間スロットと複数のサブスロットとに分割す
    る段階であって、前記サブスロットのそれぞれは前記時
    間スロットよりも実質的に短い期間を有する段階; (b)前記ローカル・サイトと前記広域サイトとの間で
    通信メッセージを通信するため、前記時間スロットを割
    り当てる段階; (c)ローカル・サイト内で通信メッセージを通信する
    ため、前記サブスロットの少なくとも一つを前記ローカ
    ル・サイトのそれぞれに割り当てる段階; によって構成されることを特徴とする方法。
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