JP2609622B2 - 多元接続通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、衛星通信、移動通信、加入者固定無線、
ブロードバンドLAN等で広く用いられる周波数多重方式
利用の多元接続通信装置に関する。

（従来の技術） 従来、多くの加入者通信装置を経済的に収容する多元
接続通信方式として、無線通信、有線通信両分野に互
り、スター形構成の中継方式が良く知られている。すな
わち、センタ通信装置が中継して加入者通信装置間での
相互通信を行うもので、加入者通信装置間で異なる搬送
周波数を用いる方式が、特に経済的な形態として広く利
用されている。

異なる搬送周波数を用いる中継形の多元接続通信方式
には、代表的なものとして、１）衛星通信で利用されて
いるハブ方式、２）移動通信で利用されているMCA（マ
ルチチャネルアクセス;MultiChannel Access）方式があ
る。

ハブ方式は、加入者通信装置として小形地球局（VSA
T:Very Small Aperture Terminalと呼ばれる）、中継セ
ンタ通信装置として大形地球局（ハブ局と呼ばれる）が
用いられ、VSAT局からハブ局へのインバウンド回路には
SCPC（Single Channel par Carrier）方式が、ハブ局か
らVSAT局へのアウトバウンド回路にはTDM（Time Divisi
on Multiplexing）方式が利用される。

一方、MCA方式では、小形の車載通信装置と加入者指
令局が加入者通信装置に対応し、中継センタ通信装置と
して高出力の中継基地局が設置される。MCA方式では、
加入者通信装置から中継基地局へのインバウンド回線、
中継基地局から加入者通信装置へのアウトバウンド回路
いずれも、SCPC方式が用いられている。

これら中継方式はいずれも、高利得のアンテナと高出
力の送信機により加入者通信回線を中継するため、加入
者通信装置が小形で経済的になる利点があるとされてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこれらの従来方式には、以下に示すよう
な問題点が存在する。

ハブ方式では、アウトバウンド多重度とシステムに収
容できる加入者通信装置数やトラフィック量とが強い相
関を持つという大きな欠点がある。

すなわち、加入者通信装置数が多い時、もしくは加入
者通信装置のトラフィック量が多い場合は、アウトバウ
ンド回線は多重度を強く設定する必要があり、その結果
受信機の信号処理速度は上昇し、VSAT受信装置がコスト
高となる。更に、アウトバウンド回線の使用周波数域が
広がり受信帯域幅が広がる結果、受信回線品質の劣化を
もたらす。これらの欠点を避けるために、アウトバウン
ド回線の多重度を低く設定すると、逆にシステムに収容
できる加入者通信装置数やトラフィック量が制限され、
加入者通信装置やトラフィック量の変更が困難になる
等、著しく柔軟性に欠けたシステムとなる。

また一方、インバウンドがSCPCであるため、複数の加
入者通信装置と同時双方向通信の要求を満たすにはイン
バウンドのマルチキャリア化が必要となる。しかしなが
ら、加入者通信装置のマルチキャリア共通増幅はVSAT送
信装置の大幅なコスト高を招き、中継方式の最大の利点
を生かせなくなる。

MCA方式は、インバウンド回線、アウトバウンド回線
のいずれもSCPC方式が用いられるため、複数局の加入者
通信装置との同時双方向通信は一層困難になる。すなわ
ち、同時双方向通信を実現するには、インバウンドのマ
ルチキャリア化による共通増幅のために送信装置がコス
ト高となり、アウトバウンドのマルチキャリア化による
受信機複数化のために、受信装置もコスト高となる。

このように従来方式では、複数局の加入者通信装置と
の同時双方向通信が可能で、かつ経済的、柔軟なシステ
ムの構成が困難であるという問題点を有していた。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は以上のような従来方式に見られる欠点に鑑み
てなされたものであり、その第一の発明の構成は、搬送
周波数F1に設定される伝送チャネルを介して送信すべき
情報に基づき変調された信号をパケット単位で送信する
第一の通信装置Ａと、第一の通信装置からパケット単位
で送信された信号を受信する受信部とその受信信号を送
信すべき相手先に従ってパケットの方路を選択するパケ
ット交換部と搬送周波数F1と異なる搬送周波数F2に設定
される伝送チャネルを介して第一の通信装置Ｂへそのパ
ケット単位の信号を送信する送信部とを有する第二の通
信装置と、第二の通信装置からパケット単位で送信され
た信号を受信する第一の通信装置Ｂとからなり、第一の
通信装置Ａ、Ｂ間をパケット単位で接続する多元接続通
信装置において、前記受信部は搬送周波数F1、F2と異な
る搬送周波数F3に設定される伝送チャネルを介して送信
すべき情報に基づき変調された信号をパケット単位で送
信する第一の通信装置Ｃから送信された信号を受信し、
前記パケット交換部はその受信信号を送信すべき相手方
に従ってパケットの方路を選択し、前記送信部は第一の
通信装置Ｂへそのパケット単位の信号を送信することに
より、第一の通信装置Ａからの受信信号と第一の通信装
置Ｃからの受信信号とをパケット単位で同一搬送周波数
上に多重化して第一の通信装置Ｃ、Ｂ間を接続すること
を特徴とする。

また第二の発明の構成は、搬送周波数F1に設定される
伝送チャネルを介して送信すべき情報に基づき変調され
た信号をパケット単位で送信する第一の通信装置Ａと、
第一の通信装置Ａからパケット単位で送信された信号を
受信する受信部とその受信信号を送信すべき相手先に従
って情報パケットの方路を選択するパケット交換部と搬
送周波数F1と異なる搬送周波数F2に設定される伝送チャ
ネルを介して第一の通信装置Ｂへそのパケット単位の信
号を送信する送信部とを有する第二の通信装置と、第二
の通信装置からパケット単位で送信された信号を受信す
る第一の通信装置Ｂとからなり、第一の通信装置Ａ、Ｂ
間をパケット単位で接続する多元接続通信装置におい
て、第二の通信装置の受信部は搬送周波数F1に設定され
る伝送チャネルを介して前記第一の通信装置より同一搬
送周波数上に多重化された第一の通信装置Ｂへ送信すべ
きパケット単位の信号及び第一の通信装置Ｃへ送信すべ
きパケット単位の信号を受信し、パケット交換部はその
受信信号を送信すべき相手方に従って情報パケットの方
路を選択し、送信部は搬送周波数F1、F2と異なる搬送周
波数F3に設定される伝送チャネルを介して第一の通信装
置Ｃに送信すべき信号をパケット単位で送信し、第一の
通信装置Ｃは第二の通信装置からパケット単位で送信さ
れた信号を受信することにより、第一の通信装置Ａ、Ｃ
間を情報パケット単位で接続することを特徴とする。

（作用） 本発明では、第一の通信装置Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ特
定の搬送周波数に設定される伝送チャネルを介して第二
の通信装置と通信可能であり、例えば、第一の通信装置
Ａから第一の通信装置Ｂへパケット単位で情報伝送中に
第一の通信装置Ｃから第一の通信装置Ｂへ情報伝送を行
なう場合には、第二の通信装置の送信部で第一の通信装
置Ｂに対して設定された搬送周波数の伝送チャネルを介
して、同一搬送周波数上にＡからの信号とＣからの信号
とを多重化して送信することにより、Ａ、Ｂ間、Ｂ、Ｃ
間同時に回線を接続することが可能となる。ここで第一
の通信装置Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ所定の搬送周波数に設
定された伝送チャネルのみを用いて通信を行うため、チ
ャネル切り替え等の複雑な制御を行なう必要がなく、第
一の通信装置自体も低コストの通信装置で構成すること
が可能となる。

また例えば第一の通信装置Ａから同時に第一の通信装
置Ｂ、Ｃへパケット単位の信号を送信する場合にも、第
二の通信装置において、パケット毎に指定されたあて先
に従ってパケットの方路及びパケット送信のための伝送
チャネルを切り替えることにより、第一の通信装置はそ
れぞれ固有の伝送チャネルのみを用いて第二の通信装置
と信号のやりとりを行うだけでよく、端末構成を簡略化
してシステム構成を低コスト化することができる。

（実施例） 本発明の詳細な実施例を、以下に図面を用いて説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例を示す説明図である。A,
B,C,Dは加入者側に設置される第一の通信装置であり、
各々は割当てられたインバウンド搬送周波数:F（a1）,F
（b1）,F（c1）,F（d1）と、アウトバウンド搬送周波
数:F（a2）,F（b2）,F（c2）,F（d2）を用いて、第二の
通信装置で中継され、互いに交信する。

第２図（ａ）は、第１図の第一の通信装置A,B,C,D各
々でのフレーム内通話チャネル構成を示す説明図であ
り、第２図（ａ）を用いて第１図の動作を説明する。こ
こでは今、第一の通信装置ＡとＢは音声32kb/s回線を利
用し、第一の通信装置Ｄは64kb/sデータ回線を利用し
て、128kb/s回線を使用している第一の通信装置Ｃと交
信しているとする。

第一の通信装置Ｃは、第２図（ａ）でＣの通話チャネ
ル部分に示されるように、Ａ向パケット［Ｃ←→Ａ］
（32kb/s）、Ｂ向パケット［Ｃ←→Ｂ］（32kb/s）、Ｄ
向パケット［Ｃ←→Ｄ］（64kb/s）の３つのパケットを
搬送周波数Ｆ（c1）上に多重化して、128kb/sの多重化
伝送チャネルを第二の通信装置に向けて送出している。

第二の通信装置は、Ｃの多重化伝送チャネルからＡ向
パケット［Ｃ←→Ａ］（32kb/s）、Ｂ向パケット［Ｃ←
→Ｂ］（32kb/s）を抽出して４倍の時間伸長を施し、各
々のパケット単位で搬送周波数Ｆ（a2）、Ｆ（b2）に変
換してA,Bに送出する。また、Ｃの多重化伝送チャネル
からＤ向パケット［Ｃ←→Ｄ］（64kb/s）を抽出して２
倍の時間伸長を施し、搬送周波数Ｆ（c2）に変換してＤ
に送出する。

反対に、第一の通信装置A,B,Dから搬送周波数:F（a
1）,F（b1）,F（d1）で送出されてきたA,B,D各通話チャ
ネル：［Ａ←→Ｃ］（32kb/s），［Ｂ←→Ｃ］（32kb/
s），［Ｄ←→Ｃ］（62kb/s）は、第二の通信装置でＣ
のチャネル構成に合わせて各々４倍、４倍、２倍の時間
圧縮を施し、割当てパケット時刻に位置を合わせてＣに
対する多重化伝送チャネルを設定し、搬送周波数Ｆ（c
2）に変換し送出される。

第２図（ａ）で示した通信方式には、以下の利点が存
在する。

Ｃとだけ通信したい第一の通信装置A,B,Dは、インバ
ウンド、アウトバウンド共に自分自身とＣとの交信内容
だけを扱えばよく、例えばＡは、ＢとC,DとＣの交信は
Ａには一切関係してこない。また、複数のA,B,D局との
同時双方向通信を、しかも異なる伝送速度で通信したい
という第一の通信装置Ｃの要求にも容易に対応できる。
Ｃについても同様に、Ｃが関係する相手との交信内容だ
けが通話チャネル上に多重化されている。

第２図（ｂ）は、他の通信方式を示すための説明図で
ある。第一の通信装置Ａは、Ｂ向パケット［Ａ←→Ｂ］
（32kb/s）とＣ向パケット［Ａ←→Ｃ］（32kb/s）の２
つのパケットを搬送周波数Ｆ（a1）上に多重化して、64
kb/sの多重化伝送チャネルを第二の通信装置に向けて送
出している。

第一の通信装置Ｃは、Ｘ向パケット［Ｃ←→Ｘ］（32
kb/s）とＹ向パケット［Ｃ←→Ｙ］（32kb/s）の２つの
パケットを搬送周波数Ｆ（c1）上に多重化して、64kb/s
の多重化伝送チャネルを第二の通信装置に向けて送出し
ている。

今、Ｘ＝D,Y＝Ａとする。このとき、Ｃが設定するＡ
向パケット［Ｃ←→Ｙ＝Ａ］とＡが設定するＣ向パケッ
ト［Ａ←→Ｃ］の第二の通信装置での変換処理は、単に
搬送周波数Ｆ（c1）を搬送周波数Ｆ（a2）に、搬送周波
数（a1）を搬送周波数（c2）にするのみでよい。またＸ
＝A,Y＝Ｄのときは、Ｃが設定するＡ向パケット［Ｃ←
→Ｘ＝Ａ］とＡが設定するＣ向パケット［Ａ←→Ｃ］の
第二の通信装置での変換処理は、搬送周波数Ｆ（c1）→
搬送周波数Ｆ（a2）、搬送周波数（a1）→搬送周波数
（c2）に加えて、フレーム内パケット位置の変換処理が
必要になる。

一方、ＢとＡ、ＤとＣの交信は、搬送周波数の変換と
共に、通信装置B,Dの32kb/sと通信装置A,Cでの64kb/s間
の伝送速度に対する圧縮、伸長変換処理が必要になる。

第２図（ａ），（ｂ）で示した様に、本発明の多元接
続処理通信方式では、トラフィックの多い要求には高速
の通信装置を、トラフィックの少ない要求には低速の通
信装置を設置すればよく、また加入者が増大しても必要
に応じて搬送周波数の数を増すだけで、各々の通信装置
の多重度、処理速度、伝送帯域、回線品質を変更する必
要は生じない。このため極めて柔軟な多元通信システム
を経済的に構成する事ができる。

第二図（ｃ）は、他の通信方式を示す説明図である。
第一の通信装置A,B,C,Dの通話チャネルフレームの前半
は、各々B,A,D,Cとの通話に用いられている。通話チャ
ネルフレームの後半は、A,B,C,Dによる会議が設定され
ている。

A,B,C,Dからは、各々情報Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが搬送周波
数Ｆ（a1）,F（b1）,F（c1）,F（d1）で第二の通信装置
に送られ、第二の通信装置でＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄに合成処理
されてパケット位置を通話チャネルフレームの後半に合
せ、搬送周波数Ｆ（a2）,F（b2）,F（c2）,F（d2）を用
いて、第二の通信装置から第一の通信装置A,B,C,Dに送
出される。

第３図（ａ）は、本発明を共通信号チャネルに適用し
た他の実施例であり、その動作実施例は第３図（ｂ）に
示されている。

第３図（ａ）において、第一の通信装置Ａ〜Ｃ、Ｄと
第二の通信装置Ｐは閉域通信クループｐを構成してお
り、共通信号チャネル用として搬送周波数ｆ（p1）,f
（p2）を用いて通話チャネル制限を行っている。一方、
第一の伝言装置Ｅ、Ｆ〜Ｈと第二の通信装置Ｑは他の閉
域通信グループｑであり、共通信号チャネル用に搬送周
波数ｆ（q1）,f（q2）が用いられている。更に、閉域通
信グループp,q間の相互接続用に第二の通信装置Ｒが設
置されており、閉域グループｐ分の第二の通信装置Ｐ、
閉域通信グループｑ用の第二の通信装置Ｑ、相互接続用
の第二の通信装置Ｒの３つにより、総合的な第二の通信
装置PQRを形成している。

第３図（ｂ）に示す様に、今、閉域通信グループｐの
第一の通信装置Ａが、同一閉域通信グループｐ内のＣ
と、他の閉域通信グループｑに属するＥとに、搬送周波
数ｆ（p1）の共通信号チャネルで交信を要求している。
このとき、第二の通信装置Ｐは、パケット［Ａ←（Ｐ）
→Ｃ］を搬送周波数ｆ（p2）に変換して閉域通信グルー
プｐ内でＣとの接続制御を行い、第二の通信装置Ｒは、
パケット［Ａ←（Ｒ）→Ｅ］を閉域通信グループｑ用の
搬送周波数ｆ（p2）に変換してＥとの接続制御を行う。
勿論、ＡからＥへの交信要求に対し、Ｒが直接に接続制
御を行わずに、まず閉域通信グループｐ内の第二の通信
装置Ｐがこれを受け、Ｒを介して閉域通信グループｑ内
の第二の通信装置Ｑに接続要求を出す形態をとってもよ
い。

尚、以上の第３図（ａ），（ｂ）には陽には表現され
ていないが、各々の閉域通信グループでは回線接続制御
手順、誤り訂正符号、情報保護のための符号化等の符号
構成は異なる事が多く、このような場合は、第二の通信
装置ＲやP,Qによる符号構成の変換処理によって接続が
可能となる。これは、第１図、第２図の実施例において
も同様である。

第４図は、本発明に更に他の実施例であり、衛星通信
に適用した場合である。第一の通信装置は陸上、海上、
航空等の固定、もしくは、及び、移動形の地球局であ
り、第二の通信装置は宇宙空間の衛星（宇宙プラットホ
ームを含む）に搭載されている。この宇宙空間の第二の
通信装置で変換処理が実行され、変換処理ルールは地上
からの制御によって変更することができる様構成されて
いる。

第二の通信装置が宇宙空間の衛星に設置されるので、
第一の通信装置と第二の通信装置間が衛星を介さずに直
接結ぶ事ができる。第二の通信装置が地上に置かれる場
合は、インバウンドとアウトバウンドで２ホップ必要と
なるが、第４図の実施構成例では１ホップで済むため
に、伝搬遅延時間が半分になるという大きな効果が認め
られる。

第５図（ａ），（ｂ）は、通話チャネルに対する第二
の通信装置の一構成例である。

第５図（ａ）において、第一の通信装置が異なる周波
数で送出する複数の通話チャネルが端子１から入力さ
れ、送受分離部２、周波数分離部３、周波数変換部４を
経て各通話チャネルは復調され、フレーム同期、符号構
成の復号等からなる処理部６を介してパケット処理交換
部11に入力される。各通話チャネルはパケット単位でパ
ケット処理交換部11により処理、交換された後、符号変
換、同期語挿入等を行う処理部７を経て変調部８で変調
され、周波数変換部９、周波数合成部10、送受分離部２
を経て端子１から出力される。

第５図（ａ）におけるパケット処理交換部11は、第５
図（ｂ）にその一例を示すように構成される。同図にお
いて、第５図（ａ）の処理部６から出力される各通話チ
ャネルのパケット信号は、端子13を介して入力バッファ
13に入力され、共通の速度へと交換が施されてパケット
交換部16に送られ、その方路がパケット単位で選択、交
換される。パケット交換部16からの出力は、出力バッフ
ァ14で相手先の第一の通信装置に合せた速度に速度変換
され、出力端子15を介し、第５図（ａ）における処理部
７へ送出される。会議に用いられる複数通話チャネルの
合成や、回線接続制御手順変換等の処理は、入力バッフ
ァ13から出力される各通話チャネルパケットが処理部17
に一度入力され、適切な処理が施された後、パケット交
換部16に送られて交換される。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明した如く、本発明によれば、 （１） 複数の通信相手との同時双方向通信が、低コス
トの加入者通信装置で容易に実現できる。

（２） 加入者通信装置はユーザ自身に関連する伝送チ
ャンネルのみを扱うため、加入者通信装置の処理速度を
低減でき、通信装置の経済化と、受信回線品質の向上が
図れる。

（３） システム加入者数やシステムのトラフィック量
に関係無く、ユーザ自身の要求だけに従った加入者通信
装置を利用できる。

（４） システム加入者数やシステムのトラフィック量
の増大にも、加入者通信装置の多重度、処理速度、伝送
帯域、回線品質を変更すること無く対応でき、極めて柔
軟な多元接続通信システムが経済的に構成できる。

（５） 複数の加入者通信装置による会議や、閉域通信
網の相互接続等、高機能の通信が容易に実現できる。

（６） 宇宙空間衛星に第二の通信装置を設置すれば、
回線遅延時間を半分に短縮化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は、第１図における通話チャネ
ルの説明図、第３図（ａ）は、本発明の他の実施例を示
すブロック図、第３図（ｂ）は、第３図（ａ）における
共通信号チャネルの説明図、第４図は、本発明の更に他
の実施例を示すブロック図、第５図（ａ），（ｂ）は第
二の通信装置の一構成例を説明するための図である。 A,B,C,D,E,F,H……第一の通信装置 P,Q,R……第二の通信装置

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】搬送周波数F1に設定される伝送チャネルを
   介して送信すべき情報に基づき変調された信号をパケッ
   ト単位で送信する第一の通信装置Ａと、第一の通信装置
   からパケット単位で送信された信号を受信する受信部と
   その受信信号を送信すべき相手先に従ってパケットの方
   路を選択するパケット交換部と搬送周波数F1と異なる搬
   送周波数F2に設定される伝送チャネルを介して第一の通
   信装置Ｂへそのパケット単位の信号を送信する送信部と
   を有する第二の通信装置と、第二の通信装置からパケッ
   ト単位で送信された信号を受信する第一の通信装置Ｂと
   からなり、第一の通信装置Ａ、Ｂ間をパケット単位で接
   続する多元接続通信装置において、 前記受信部は搬送周波数F1、F2と異なる搬送周波数F3に
   設定される伝送チャネルを介して送信すべき情報に基づ
   き変調された信号をパケット単位で送信する第一の通信
   装置Ｃから送信された信号を受信し、前記パケット交換
   部はその受信信号を送信すべき相手方に従ってパケット
   の方路を選択し、前記送信部は第一の通信装置Ｂへその
   パケット単位の信号を送信することにより、第一の通信
   装置Ａからの受信信号と第一の通信装置Ｃからの受信信
   号とをパケット単位で同一搬送周波数上に多重化して第
   一の通信装置Ｃ、Ｂ間を接続することを特徴とする多元
   接続通信装置。
2. 【請求項２】前記搬送周波数F2に設定される伝送チャネ
   ルは複数の時間フレームを含み、第一の通信装置Ａから
   パケット単位で送信された信号を第一の時間フレームに
   て送信し、第二の通信装置Ｃからのパケット単位で送信
   された信号を第二の時間フレームにて送信することによ
   り、これらの信号をパケット単位で同一搬送周波数上に
   多重化することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の多元接続通信装置。
3. 【請求項３】搬送周波数F1に設定される伝送チャネルを
   介して送信すべき情報に基づき変調された信号をパケッ
   ト単位で送信する第一の通信装置Ａと、第一の通信装置
   Ａからパケット単位で送信された信号を受信する受信部
   とその受信信号を送信すべき相手先に従って情報パケッ
   トの方路を選択するパケット交換部と搬送周波数F1と異
   なる搬送周波数F2に設定される伝送チャネルを介して第
   一の通信装置Ｂへそのパケット単位の信号を送信する送
   信部とを有する第二の通信装置と、第二の通信装置から
   パケット単位で送信された信号を受信する第一の通信装
   置Ｂとからなり、第一の通信装置Ａ、Ｂ間をパケット単
   位で接続する多元接続通信装置において、 前記第二の通信装置の受信部は搬送周波数F1に設定され
   る伝送チャネルを介して前記第一の通信装置より同一搬
   送周波数上に多重化された第一の通信装置Ｂへ送信すべ
   きパケット単位の信号及び第一の通信装置Ｃへ送信すべ
   きパケット単位の信号を受信し、パケット交換部はその
   受信信号を送信すべき相手方に従って情報パケットの方
   路を選択し、送信部は搬送周波数F1、F2と異なる搬送周
   波数F3に設定される伝送チャネルを介して第一の通信装
   置Ｃに送信すべき信号をパケット単位で送信し、第一の
   通信装置Ｃは第二の通信装置からパケット単位で送信さ
   れた信号を受信することにより、第一の通信装置Ａ、Ｃ
   間を情報パケット単位で接続する多元接続通信装置。
4. 【請求項４】前記搬送周波数F2に設定される伝送チャネ
   ルは複数の時間フレームを含み、第一の通信装置Ａから
   の情報パケットを第一の時間フレームにて送信し、第二
   の通信装置Ｃからの情報パケットを第二の時間フレーム
   にて送信することにより、複数の情報パケットを同一搬
   送周波数上に多重化することを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の多元接続通信装置。