JP2626246B2 - デジタル無線通信システムおよび２方向無線機 - Google Patents

デジタル無線通信システムおよび２方向無線機

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JP2626246B2
JP2626246B2 JP2506433A JP50643390A JP2626246B2 JP 2626246 B2 JP2626246 B2 JP 2626246B2 JP 2506433 A JP2506433 A JP 2506433A JP 50643390 A JP50643390 A JP 50643390A JP 2626246 B2 JP2626246 B2 JP 2626246B2
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は一般的には２方向無線通信システムに関
し、かつより特定的には通信セルが異なる動作特性を持
つことができるシステムに関する。
伝統的なセルラ型２方向無線通信システムにおいて
は、携帯用または車両用無線機のような移動無線機が１
つの位置から他の位置に移動した時、しばしば該無線機
を１つのセルから他のものに転送しまたはハンドオフす
る必要がある。セルラ型システムにおいては、単一の万
能力バレージ領域を有するよりはむしろ、より小さな領
域またはセルが１つまたはそれ以上のベースステーショ
ンによってカバーされる。典型的には、隣接セルは干渉
を避けるため異なる周波数で動作する。伝統的なセルラ
型電話システムにおいては、移動ステーションがセルの
間を移動した場合、中央コントローラが移動無線機に対
し信頼できる通信のために他のセルにアクセスするため
にどの周波数にそれが移動すべきであるかに関し指令す
る必要がある。そうするためには、制御ステーションは
どのセルが該移動ステーションと最善の通信を有するか
を決定しなければならない。これは本質的には異なるセ
ルの受信機が移動無線信号の強度または品質について報
告しかつ中央ステーションがこれによって移動ステーシ
ョンをある通信セルに割当てる票決構成により行われ
る。そのような手法はセルのハンドオフに供することが
できるが、それはかなりの基本的設備の投資および複雑
性を必要とする。各々のセルに受信信号強度を判定する
ための受信機がなければならず、該受信機のすべてが中
央ステーションに接続し戻されなければならず、該中央
ステーションは移動ステーションとの通信のための適切
なセルを決定しなければならない。移動ステーションが
セルのハンドオフ決定をそれによって行い、制御ステー
ションによって行う決定のために必要とされる実質的な
基本設備の投資を除去することが望ましい。
発明の概要 本デジタル無線通信システムおよび２方向デジタル無
線機は異なる動作特性を有する複数のセルを含む。移動
ステーションに隣接セルの内のどれが無線通信にとって
適切であるかを決定するための手段が設けられる。
本通信システムは２方向デジタル無線通信を提供する
ための複数のセルを含む。本発明の１つの観点において
は、前記セルの各々は少なくとも１つの上りまたは入り
（inbound）通信スロット（移動ステーション→ベース
ステーション）および少なくとも１つの下りまたは出
（outbound）通信スロット（ベースステーション→移動
ステーション）を有する通信フレームを使用する。各セ
ルのこのようなフレームは好ましくは同期されかつ長さ
が一様である。少なくとも１つのセルは前記セルの内の
他のもののそれと異なるデータレートを有する。本発明
の別の観点においては、少なくとも１つのセルが前記セ
ルの他のもののフレームより多くのスロットを有するフ
レームを有する。本発明の他の観点においては、各スロ
ットのビット数はビットレートに関わりなく同じであ
る。
本発明の１つの観点においては、通信システムは複数
のセルを含み、その内の少なくともいくつかは異なる動
作特性を有している。該セルの内の１つにおいて動作し
ているデジタル無線機は該セルに近接または隣接するセ
ルの動作特性に関する情報を提供している。本発明の別
の観点においては、該動作特性は動作周波数、ビットレ
ート、および／または通信スロット情報を含むことがで
きる。
通信システムにおいて使用するための２方向デジタル
無線機は、隣接セルの周波数ビットレートおよびタイム
スロット割当てについての情報を記憶するためのメモリ
手段を含む。該無線機は隣接セルの信号を評価するため
の信号評価手段を含む。本発明の１つの態様において
は、該無線機は信号を評価する場合に記憶されたビット
レート情報に基づき無線受信機の特性を調整するための
手段を含む。本発明の他の態様においては、該無線機は
受入れ可能な信号特性を有する隣接セルの識別情報（id
entification）を送信するための手段を含む。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明に関わる無線通信システムのカバレ
ージを示す図である。
第２図は、本発明に関わるデジタル２方向無線機のブ
ロック図である。
第３図は、異なる無線機セルに対するフレームおよび
スロットを示す図である。
好ましい実施例の説明 次に参照文字により図面を参照し、まず最初に第１図
を参照すると、無線通信システム10が複数のセル11−28
を含んでおり、これらのセルの各々がそのセルの範囲内
の無線機と２方向通信を行うための１つまたはそれ以上
のベースステーションを含んでいることが理解されるで
あろう。このシステムにおいては、種々の大きさのセル
が設けられている。セルのステーションの各々は中央コ
ントローラ30とたとえば有線、光ファイバ、または無線
リンクによって通信する。中央コントローラ30は通信シ
ステム10と電話ネットワーク31との間の相互接続を提供
し伝統的な電話システムと該無線システム内で動作する
無線機との間の２方向通信を許容する。
該通信システム10はデジタルシステムであり、音声ま
たはデータメッセージがアナログ信号としてではなく、
好ましくは２進形式の、デジタルで送信される。デジタ
ル無線システムにおいては、情報が信頼性よく送信でき
る速度またはビットレートは、ある程度まで、ベースス
テーションへのカバレージの範囲によって決定される。
典型的には、カバレージまたはセルの大きさの範囲が大
きくなればなるほど、信頼性ある通信のためにはビット
レートはより低くならなければならない。これは実際の
システムにおいて存在するフェーディング、マルチパス
時間遅延広がり、および他の妨害条件による。その結
果、高密度の通信トラフィック領域がより小さなセルに
よって最もよくカバーでき、これはより高いデータレー
トを可能にしかつその結果、より低い密度の通信トラフ
ィックの領域をカバーするために使用されるより大きな
セルよりも高いデータスループットが得られる。
システム10においては、セル11−28のすべてが、たと
えば、８ミリセカンドのフレームのような同じデータフ
レームを使用する。種々のフレームが第３図に図示され
ている。各フレームの最初の半分は出部分（outbound p
ortion）でありかつ２番目の半分は入り部分（inbound
portion）とすることができる。出部分はその間にデー
タが種々のセルのベースステーションから移動無線機に
送信される時間である。入り期間は種々の移動無線機か
らセルのベースステーションへの送信のために使用され
る。従って、本システムは時分割多重アクセスシステム
（TDMA）である。各フレームの入りおよび出部分はさら
にたとえば該セル内の特定の無線機へのあるいは特定の
無線機からの通信に対応させることができるスロットに
細分できる。好ましくは、該スロットは各々データレー
トにかかわりなく同じ数のビットを含む。これは最も高
いデータレートを有するフレームが送信がより低いデー
タレートで行われるフレームまたはセルのものよりより
多くのスロットを有することを意味する。
最も小さなセル11−13は単一の建物または建物の一部
をカバーするよう設計されたセルに対応することができ
る。この場合、第3A図に示されるように、6.4Mbpsのレ
ートでデータを送信しかつ64の入りおよび64の出スロッ
トを持つことができるであろう。次の大きさのより大き
なセル14−15は非常に高い能力のセルでありかつデータ
を1.6Mbpsで送信し、それにより第3B図に示されるよう
に16個の入りおよび出スロットを提供する。次に大きな
セル17−18は、より大きな領域をカバーする高い能力の
セルであるが、400kbpsでデータを送信することができ
かつ第3C図に示されるように４つの入りおよび４つの出
スロットを持つ。中間能力のセル20−21は第3D図に示さ
れるようにデータを200kbpsで送信するために２つの入
りおよび２つの出スロットを持つことができるのみであ
る。低い能力のセル22−28は第3E図に示されるように８
ミリセカンドのフレームの間に単一の入りおよび出スロ
ットを有するのみでありデータを100kbpsで送信する。
もちろん、セルの間の妨害を避ける必要がある。妨害
を避けるための２つの手法があり、それらの両方をシス
テム10において同時に使用することができる。第１の手
法は個々のセルに対し異なる周波数を用いることを含む
（FDMA）。しかしながら、セルの数が増大するに応じ
て、すべてのセルを収容するために十分な数の周波数を
得ることは可能ではなくなるであろう。また、そのよう
な手法は周波数の利用の見地から非常に効率が悪いかも
しれない。周波数の再利用は遠く離れたセルについて用
いることができるが、いくつか場合、セルの時分割多重
もまた使用できる。たとえば、個々の建物がそれら自身
のセルを持つことが望ましいかもしれない。その建物に
おいて使用される高いデータレートでは、該周波数は十
分使用されないかもしれない。同じ周波数がそのセルが
同じタイムスロットを使用しなけれは隣接または遠隔の
セルによって利用できる。たとえば、セル12は１つのフ
レームの最初の32個の入りおよび出スロットを使用する
ことができ、一方セル11は最後の32個の入りおよび出ス
ロットを使用することができる。異なるスロットを用い
ることにより同じ周波数を利用することができるセルの
数は個々のセルに対して必要とされるスロットの数によ
ってのみ制限される。セル11−28の動作特性は固定する
必要はない。それに通信の要求に基づき中央コントロー
ラ30の制御の下の動的に変更できる。１つまたはそれ以
上のセルの周波数、ビットレートおよび／またはタイム
スロットは独立に制御できる。
システム10において使用するのに適した無線機40が第
２図に示されている。信頼性のために、無線機40は、送
受信切替スイッチングを提供するのみならず、最善の受
信を有するアンテナを選択するためにダイバシティ・ア
ンテナスイッチ43を備えた一対のアンテナ41,42を含
む。アンテナスイッチ43の出力は可変中心周波数および
帯域幅を有するRFフィルタ44に供給される。
周波数シンセサイザ45の出力はフィルタ44のRF信号出
力をIF周波数にミキシングダウンするためのミキサ46に
印加される。該IF信号は切替え可能なIFセクション47に
印加され、該IFセクション47は選択可能な帯域幅および
受信信号強度（RSSI）出力を有する。IF47の帯域幅は受
信されている信号のデータレートに基づきセットされ
る。IFテータ信号は次に検波器50に渡されかつ次に適切
な受信出データスロットからデータを取出すプログラム
可能TDMA51に渡される。データの異なる部分は次にコー
デック（codec）52およびマイクロコントローラ53に印
加される。コーデック52はデジタル音声データをアナロ
グフォーマットに変換してスピーカ54を駆動する。マイ
クロコントローラ53に供給される制御および情報データ
はメモリ55に記憶することができる。
音声送信については、マイクロホン56からのオーディ
オがコーデック52にかつ次にプログラム可能なTDMA回路
51に印加される。マイクロコントローラ53からの制御お
よび情報データもまたプログラム可能TDMA回路51に印加
され、該プログラム可能TDMA回路51はデジタルデータを
送信のために適切な入りスロットに詰込む。該データは
変調器57に印加されかつ次にオフセット発振器60に渡さ
れる。オフセット発振器60の出力はミキサ61においてシ
ンセサイザ45の出力と混合される。ミキサ61の出力はダ
イバシティアンテナ41および42による送信のためにRF−
PA 62に印加される。
マイクロプロセッサ・コントローラ53は種々の無線機
機能を制御するための制御手段を構成する。メモリ55は
プログラム記憶および使用のためのRAMおよびROMを含む
ことができる。
無線機40は規則的に隣接セルの信号強度をチェックす
る。無線機40が移動した場合、それが携帯型または車両
型無線機であっても、受信信号強度が変化するであろ
う。マイクロコントローラ53は切替え可能なIF47のRSSI
出力を監視する。もし無線機40がある期間の間他のセル
がより高い信号強度を有するものと判定すると、該無線
機はそのセルからのサービスを要求する。該無線機が隣
接セルを走査するためには、それは該セルの動作周波
数、およびそれらのビットレート、そして好ましくは動
作のタイムスロットを知らなければならない。もしある
特定のセルが出スロットのすべての間で動作しておらな
ければ、無線機がどのスロットの間それがそのセルから
の信号を探すことができるかを知ることが望ましい。ビ
ットレート情報は重要であるが、その理由はもし隣接セ
ルが異なるビットレートで動作しておれば、該無線機は
IFフィルタを切り替えてそのセルからの信号を通過さ
せ、信号強度の決定を行いかつそのセルのIDを受信でき
るよにしなければならないからである。
動作においては、無線機40がある特定のセル内で通信
を始める時には常に、ハンドオフに利用できるすべての
隣接するまたは近接するセルについての情報がその無線
機に送信される。この情報は隣接セルの走査に使用する
ためにメモリ55に記憶される。たとえば、もし無線機40
がセル18で動作しておれば、該無線機は隣接セル11,12,
13,14,15,17および20を走査しこれらのセルの信号強度
を評価するためにRSSI出力を使用するであろう。マイク
ロコントローラ53は受信信号強度を記憶しかつ比較しそ
して隣接セルの各々によって送信されアドレスをデコー
ドしかつ記憶するであろう。一旦最適のセルが無線機に
よって決定されると、望ましい新しいセルの識別情報と
該新しいセル（たとえば、セル12）への移管要求が現在
のセル18における入りスロットの間に送信される。セル
18のベースステーションは該情報を中央コントローラ30
に中継し、該中央コントローラ30は次に通信をセル12に
導きかつセル18を介し無線機40に新しいセルにおいてど
のスロットを使用すべきかを通知するコマンドを送信す
る。ハンドオフ処理のセルの選択はこうして本質的に個
々の無線機40によって制御され、中央コントローラ30は
セルの選択よりはむしろ通信の再ルーティングを取扱う
のみである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−35026（ＪＰ，Ａ) 米国特許4816820（ＵＳ，Ａ)

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】デジタル無線機とともに使用するための、
    サイズの異なる複数のセルを有するデジタル無線通信シ
    ステムであって： 前記セルの各々が、前記デジタル無線機との２方向デジ
    タル無線通信をもたらすための送信機および受信機を有
    する少なくとも１つのベースステーションを含み； 前記セルの各々のベースステーションが、少なくとも１
    つの上り通信スロットおよび少なくとも１つの下り通信
    スロットを有する通信フレームを使用して前記デジタル
    無線機と通信し； 前記少なくとも１つの上りスロットは、前記デジタル無
    線機の１つからの情報を受信するために前記ベースステ
    ーションの受信機によって使用され； 前記少なくとも１つの下りスロットは、少なくとも１つ
    のデジタル無線機に情報を送信するために前記ベースス
    テーションの送信機によって使用され； 前記複数のセルのうちの各セルの通信フレームは長さに
    おいて一様であり；かつ 前記セルのうち第１のセルのベースステーション送信機
    データレートが、前記セルのうち少なくとも第２のセル
    のベースステーション送信機データレートとは異なり； 前記送信機データレートが、それに関連するセルのサイ
    ズに従って決定される； ことを特徴とするシステム。
  2. 【請求項２】前記第１のセルのデータレートが前記第２
    のセルのデータレートより速く、前記第１のセルは前記
    第２のセルにくらべて１フレーム当りより多くの通信ス
    ロットを有する、請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】前記第１のセルの上り通信スロットは前記
    第２のセルの上り通信スロットと同じ数のビットを含
    む、請求項１に記載のシステム。
  4. 【請求項４】前記第１のセルの下り通信スロットは前記
    第２のセルの下り通信スロットと同じ数のビットを含
    む、請求項１に記載のシステム。
  5. 【請求項５】デジタル無線機とともに使用するための、
    サイズの異なる複数のセルを含む２方向デジタル無線通
    信システムであって： 前記セルの各々が少なくとも１つのベースステーション
    を含み、該ベースステーションの内の少なくともいくつ
    かは異なる動作特性を有し； 前記セルのうちの各セルの通信フレームは長さにおいて
    一様であり； 前記セルのうち第１のセルのベースステーション送信機
    データレートが、前記セルのうち少なくとも第２のセル
    のベースステーション送信機データレートとは異なり； 前記送信機データレートが、それに関連するセルのサイ
    ズに従って決定され； 前記各セルのベースステーションが前記デジタル無線機
    に情報を提供するための送信機手段を含み；かつ 前記デジタル無線機が現在動作しているセルに対応する
    前記ベースステーションの送信機手段が、該セルに隣接
    するセルのベースステーションの動作特性を関する情報
    を前記デジタル無線機へと送信する； ことを特徴とするシステム。
  6. 【請求項６】前記異なる動作特性は動作周波数を含む、
    請求項５記載のシステム。
  7. 【請求項７】前記異なる動作特性はビットレートを含
    む、請求項５記載のシステム。
  8. 【請求項８】前記異なる動作特性は通信スロット情報を
    含む、請求項５記載のシステム。
  9. 【請求項９】前記異なる動作特性は動作周波数およびビ
    ットレームを含む、請求項５記載のシステム。
  10. 【請求項１０】前記異なる動作特性は動作周波数および
    通信スロット情報を含む、請求項５記載のシステム。
  11. 【請求項１１】前記異なる動作特性はビットレートおよ
    び通信スロット情報を含む、請求項５記載のシステム。
  12. 【請求項１２】前記異なる動作特性は動作周波数、ビッ
    トレートおよび通信スロット情報を含む、請求項５記載
    のシステム。
  13. 【請求項１３】前記セルの内の少なくとも１つの動作特
    性を制御するための手段を含む、請求項５記載のシステ
    ム。
  14. 【請求項１４】現在動作しているセルに隣接するサイズ
    の異なるセルを有する通信システムにおいて使用される
    ２方向デジタル無線機であって： 前記セルはベースステーションを有し； 前記デジタル無線機が現在動作しているセルの前記ベー
    スステーションが、前記デジタル無線機にデータを送信
    しかつそこからデータを受信し； 前記隣接するセルのベースステーションは、異なる送信
    ・受信周波数、当該セルのサイズに従って決定される異
    なるデータ送信レートを使用して動作し、かつ／あるい
    は異なる通信タイムスロットの間に前記デジタル無線機
    にデータを送信する； ことを特徴とし、 当該２方向デジタル無線機が、 該デジタル無線機が現在動作しているセルのベースステ
    ーションから送信されかつ該デジタル無線機により受信
    された情報であって、隣接セルベースステーションの送
    信・受信周波数、隣接セルベースステーションのデータ
    送信レート、および隣接セルベースステーションが情報
    を送信するタイムスロットに関する情報を、記憶するた
    めのメモリ手段；ならびに 前記メモリ手段に結合され、隣接するセルのベースステ
    ーションから送信された信号を評価するための信号評価
    手段、 を具備する無線機。
  15. 【請求項１５】さらに、信号を評価する際に前記記憶さ
    れたビットレート情報に基づき当該無線機の受信特性を
    調整するための手段を含む、請求項14記載の無線機。
  16. 【請求項１６】さらに、受け入れ可能な信号特性を有す
    る隣接セルの識別情報を送信するための手段を含む、請
    求項14記載の無線機。
JP2506433A 1989-04-27 1990-04-09 デジタル無線通信システムおよび２方向無線機 Expired - Lifetime JP2626246B2 (ja)

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US07/343,975 US5127100A (en) 1989-04-27 1989-04-27 Digital radio communication system and two way radio
US343,975 1989-04-27

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JPH04504939A JPH04504939A (ja) 1992-08-27
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EP (1) EP0470126B1 (ja)
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KR (1) KR950008647B1 (ja)
CN (1) CN1022366C (ja)
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BR (1) BR9007329A (ja)
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