JP2695461B2 - ディジタル移動通信における信号伝送方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディジタル移動通信において、一つの端末
が一定の速度の情報と、ユーザパケットや制御信号等の
バースト的に生じる情報を通信中に同時に伝送する信号
伝送方式に関するものである。

〔従来の技術〕

自動車電話に代表される移動通信方式の一般的な構成
の例を第１図に示す。

同図において、51,52は移動局（端末局）、53は基地
局（中心局）、54〜57は基地局の送受信機、58は制御お
よび通話路装置である。

同図において、基地局送受信機54〜57の内、少なくと
も１台の基地局送受信機は移動局から発信や移動局への
着信が生じた場合に通信用の無線チャネルを設定する等
の制御に用いられる共通制御チャネルとして使用され
る。

従来、このような移動通信方式において、音声通話等
の情報と、ユーザパケットや制御信号を伝送する場合の
方式として、通信用の無線チャネルで第２図に示すよう
なフレームフォーマットを使用する方法があった。これ
は、FDMAを採用した場合のもので、61はフレーム同期信
号（Ｆ）、62はパケットや制御信号を伝送する制御チャ
ネル（Ｃ）、63は音声信号等の伝送する情報チャネル
（Ｔ）を表わしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したような従来の方式では、制御チャネル用のビ
ットを固定的に割り当てているので、長い制御信号を一
定時間内に伝送することを保証するためには、その割当
ビットを多くとる必要があり、これが情報チャネルの割
当を圧迫したり、信号伝送速度を速くする必要が生じて
広い帯域幅を必要とするなどの問題があった。

制御信号は、通常、バースト的に生じるため、平均的
なトラヒックは低く、この低いトラヒックのために広い
帯域幅を割り当てるのは、周波数利用効率を著しく悪化
させる。

一方、これを避けるために、制御チャネル用のビット
数を少なくすると、長い制御信号を伝送するために時間
を要し、ある既存のプロトコルを用いた場合、そのプロ
トコルで定められた再送間隔時間内に信号転送が不可能
なために、信号が正しく伝送されるのにもかかわらず、
必す再送してしまうという欠点があった。

TDMAを採用した場合でも、従来の方式では、制御チャ
ネル用のビットを固定的に割り当てているので、同様の
問題があり、周波数利用率を高めることと長い制御信号
を一定時間内で送ることを両立できないという欠点があ
った。

本発明は、移動通信の端末局が、通信用のチャネルの
設定後、一定速度のユーザー情報とパケットや制御信号
のようにバースト的に生じる情報を同時に伝送する場合
に、周波数利用効率を下げることなく、制御信号等を高
速に伝送できる信号伝送方式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〕

本発明によれば、上述の目的は前記特許請求の範囲に
記載した手段により達成される。

すなわち、本発明は、複数の端末局と中心局間で無線
通信を行なうディジタル移動通信方式において、中心局
に、端末局ごとに割り当てられた周波数とタイムスロッ
トによって当該端末局と通信を行なう手段と、複数の端
末局に共通に割り当てられた周波数とタイムスロットを
用いて該当する端末局と制御情報の授受を行なう手段と
を設けると共に、端末局に、通信中にタイムスロットに
応じて送受信周波数を切り替える手段と、２以上のタイ
ムスロットで構成された信号フレームを受信して、それ
らの内少なくとも一つの、当該端末局に割り当てられた
タイムスロットにより、該端末局に割り当てられた周波
数を用いて通信を行なう手段と、上記信号フレーム中の
他のタイムスロットにより、複数の端末局で共有して使
用する周波数を用いて制御情報の授受を行なう手段とを
設けたディジタル移動通信における信号伝送方式であ
る。

〔作用〕

本発明では、移動端末局が通信中にユーザ情報用のチ
ャネルとは異なる周波数で、かつ、他の端末局と共通し
た周波数で制御信号を伝送することを最も重要な特徴と
する。

従来の技術とは、制御信号伝送用の周波数資源を複数
の端末局で共有する点が異なる、 以下、本発明の作用等に関し、実施例に基づいて詳細
に説明する。

〔実施例〕

第３図は、本発明の一実施例の移動局の構成を示すブ
ロック図であって、１は符号化および時分割信号多重回
路（以下単に符号化回路ともいう）、２は変調回路、３
は周波数変換回路、４は増幅回路、５は復号および時分
割信号分離回路（以下単に復号回路ともいう）、６は復
調回路、７は周波数変換回路、８は増幅回路、９は発信
器、10はタイミング管理回路を表わしている。

第４図は本発明の一実施例の基地局の構成を示すブロ
ック図であって、11は増幅回路、12は周波数変換回路、
13は復調回路、14は復号回路、15はパケット信号分離回
路、16は増幅回路、17は周波数変換回路、18は変調回
路、19は符号化回路、20はパケット信号多重回路、21は
増幅回路、22は周波数変換回路、23は復調回路、24は復
号回路、25は時分割信号分離回路、26は増幅回路、27は
周波数変換回路、28は復調回路、29は符号化回路、30は
時分割信号多重回路を表わしている。

以下、これらの動作について説明する。

移動局では、情報チャネルの上り（T1U）と制御チャ
ネルの上り（C1U、記号の意味は、第一のアルファベッ
トは情報チャネル（Ｔ）から制御チャネル（Ｃ）か、第
二の数字は移動局の番号、第三のアルファベットは上り
（Ｕ）か下り（Ｄ）を表わす。）が、符号化回路１で時
分割多重され、変調回路２、周波数変換回路３、増幅回
路４を経て、基地局へ送信される。

また、下りチャネルについても増幅回路８、周波数変
換回路７、復調回路６、復号回路５を経て、受信復号さ
れて、情報チャネルの下り（T1D）と制御チャネルの下
り（C2D）を信号分離したデータが得られる。この時、
タイミング管理回路10の指示により、時分割多重される
ＴとＣのタイムスロットのタイミングに応じて、周波数
変換回路３および７へ入力される発信器９の周波数を切
り替えて、送受信周波数をそれぞれのタイムスロットで
f1,f2に切り替わるように制御する（通常、上りと下り
はある一定の周波数差があるペアの周波数を用いるが、
ここでは簡単のため、f1、f2等、一つの信号代表させて
表わしている。） 基地局では、増幅回路11〜20が制御チャネルの送受信
回路に相当しf1の周波数ペアで送受信される。

上りについては、複数の移動局からランダムアクセス
された信号が、増幅回路11、周波数変換回路12、復調回
路13、復号回路14を経て受信され、パケット信号分離回
路15で信号に付加された移動局の識別番号によって分離
される。

下りについては、パケット信号多重回路20でパケット
多重化されて符号化回路19、変調回路18、周波数変換回
路17、増幅回路16を経て複数の移動局へ伝送される。

増幅回路21〜時分割信号多重回路30が、情報チャネル
用の送受信回路に相当し、f2の周波数ペアで送受信され
る。

上りについては、増幅回路21、周波数変換回路22、復
号回路24を経て受信された信号は各タイムスロット別に
分離される。この例では、移動局番号１と移動局番号３
の移動局の情報チャネルに分離される。

下りについては、時分割信号多重回路30で移動局番号
１と移動局番号３の情報チャネルの情報ピットが各タイ
ムスロットに挿入されて、符号化回路29、変調回路28、
周波数変換回路27、増幅回路26を経て送信される。

第５図は、本発明におけるフレームフォーマットと周
波数資源（周波数・タイムスロット）の割り当てを説明
する図である。

この例は、２チャネルTDMAを採用した場合であり、第
２図の場合と同様にＦは同期信号、Ｃは制御チャネル、
Ｔは情報チャネルを表わしている。

各端末局は、一方のTDMAタイムスロットでその端末に
専用の周波数を使用して、情報チャネルの情報を伝送
し、他方のタイムスロットでは共通の周波数f2に切り替
えて制御チャネルの情報を伝送するように構成されてい
る。

移動局MS1、MS2、MS3の情報チャネル、T1、T2、T3
は、それぞれ周波数f1・第１タイムスロット、周波数f3
・第１タイムスロット、周波数f1・第２タイムスロット
を使用する。各移動局の制御チャネル、C1,C2,C3は、共
通の周波数f2（図中の斜線部）を使用する。MS1とMS2は
制御チャネルに同じ周波数・タイムスロットを使用す
る。

１タイムスロット当たりの伝送速度を8kbpsとする
と、本発明においては、一つの端末局は最高の8kbpsの
速度で制御信号を伝送できる。制御チャネルは複数の端
末局からランダムアクセスとなるが、制御信号のトラヒ
ックは通常平均的には低いので共有する端末数を適切に
説明すること、および、再送制御を行なうことにより、
信号の衝突に対する対策は可能であり、通常、スループ
ツトはスロットアロハを用いれば30％以上、さらに高度
な空線制御を用いれば50％以上にできる。

一方、最高速度を保ったまま、従来方式を用いる場合
は、第２図に示すフレームフォーマットにおいて制御信
号用の割り当てを同じく8kbpsにして、１端末がこの周
波数を専有して使うが、有効な情報が転送される率、す
なわち、スループツトは、通常、非常に低く、数％以下
である。このような低トラヒックの制御信号を伝送する
場合、本発明は従来方式に比して、周波数利用効率で評
価すれば、数倍の効率の向上が望める。

従来方式で周波数利用効率を同一に近付けるために
は、制御信号用の割り当てを小さくする必要があり、伝
送速度が遅くなるから、既存のプロトコルを使用すると
再送間隔に間に合わない場合は正しく信号が伝送される
にもかかわらず再送が行なわれてしまう欠点があったの
に対し、本発明では、最高速度が比較的大きくとれるの
で、このような既存のプロトコルの適用性の点でも有利
であるという利点がある。

本発明においては、各端末に競合チャネルの周波数を
指定することもできるので、各端末の制御信号やユーザ
パケットのトラヒックに応じて、競合チャネルで収容す
る端末数を制御することにより、さらに、効率的な周波
数の運用ができる。

例えば、通常は、最初に定められた数種類の中から、
ランダムに通信中の競合チャネル周波数を割り当て、ト
ラヒックが大きいことをネットワーク側で検出するか、
ユーザ側から報告された場合に、少数のみの端末を収容
する周波数、あるいは、その端末が専有する周波数に切
り替える方法がある。

第６図は、本発明における周波数資源（周波数・タイ
ムスロット）の割り当ての他の例を説明する図である。

この例は、２チャネルTDMAを採用した場合であり、各
端末局は一方のTDMAタイムスロットでその端末に専用の
周波数を使用して、情報チャネルの情報を伝送し、他方
のタイムスロットの内、隔回ごと（図中斜線部）に共通
の周波数f2に切り替えて制御チャネルの情報を伝送し、
残りの部分（図中の交差斜線部）では、他の中心局（基
地局）との双方向通信、または、下り受信が上り送信の
みの片方向通信を行なうように構成されている。

小ゾーン構成の移動通信の場合は、端末局（移動局）
がゾーンを移行した時に移行先の基地局に切り替える必
要があり、そのためには、ゾーンを移行したことを検出
すること、および、切り替えのための制御信号の授受等
が必要である。

この例においては、移動局が４タイムスロットの内、
１タイムスロットで周辺の基地局からの信号を受信する
ことにより、移動局がゾーン移行の検出をできるように
構成されている。

また、必要に応じて、移行先の基地局へ無線区間を通
じて直接、移行した旨を伝える等の信号を伝送すること
も可能である。

移動局でタイムスロット間で周波数を切り替えない
で、本発明と同様の効果を得る方法として、広帯域TDMA
を用いて、多くのタイムスロット、例えば、30スロット
の内、一つをその周波数の他のスロットを使用している
29端末が競合チャネルとして使用する方法が考えられる
が、この場合、やはり、使用周波数が限定されており、
周波数の運用の柔軟性に欠けるし、大きな信号伝送速度
が要求され、移動通信において高速の信号伝送を行なう
場合は、周波数選択性フェージングが問題になり、これ
を解決するためには、等化などの技術を適用する必要が
あり、装置のハードウエア負担が極めて大きくなるとい
う欠点があるのに対し、本発明では、２以上のタイムス
ロットで構成されていれば適用できるので、周波数の運
用の柔軟性、ハードウエアの負担の点でも、特に、FDMA
と比較しても劣らないという利点がある。

以上、２チャネルTDMAの例として、説明したが、上記
周波数選択性フェージングが問題とならない程度の多重
度、例えば、４チャネルTDMAを用いれば、情報チャネル
と制御チャネルのタイムスロットが隣接しないようにす
ることにより、周波数の切り替えの高速性も特に要求さ
れない構成にすることが可能である。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、移動通信の端
末局が、通信用のチャネルの設定後、一定速度のユーザ
ー情報と、パケット制御信号のようにバースト的に生じ
る情報と同時に伝送する場合に、周波数利用効率を下げ
ることなく制御信号等を高速に伝送できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は移動通信方式の一般的な構成の例を示す図、第
２図は従来方式におけるフレームフォーマットの例を示
す図、第３図は本発明の一実施例の移動局の構成を示す
ブロック図、第４図は本発明の一実施例の基地局の構成
を示すブロック図、第５図は本発明におけるフレームフ
ォーマットと周波数資源の割り当てを説明する図、第６
図は本発明における周波数資源の割り当ての他の例を説
明する図である。 １……符号化、および時分割信号多重回路、２……変調
回路、３……周波数変換回路、４……増幅回路、５……
復号、および時分割信号分離回路、６……復調回路、７
……周波数変換回路、８……増幅回路、９……発信器、
10……タイミング管理回路、11……増幅回路、12……周
波数変換回路、13……復調回路、14……復号回路、15…
…パケット信号分離回路、16……増幅回路、17……周波
数変換回路、18……変調回路、19……符号化回路、20…
…パケット信号多重回路、21……増幅回路、22……周波
数変換回路、23……復調回路、24……復号回路、25……
時分割信号分離回路、26……増幅回路、27……周波数変
換回路、28……変調回路、29……符号化回路、30……時
分割信号多重回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の端末局と中心局間で無線通信を行な
   うディジタル移動通信方式において、 中心局に、 端末局ごとに割り当てられた周波数とタイムスロットに
   よって当該端末局と通信を行なう手段と、 複数の端末局に共通に割り当てられた周波数とタイムス
   ロットを用いて該当する端末局と制御情報の授受を行な
   う手段とを設けると共に、 端末局に、 通信中にタイムスロットに応じて送受信周波数を切り替
   える手段と、 ２以上のタイムスロットで構成された信号フレームを受
   信して、それらの内少なくとも一つの、当該端末局に割
   り当てられたタイムスロットにより、該端末局に割り当
   てられた周波数を用いて通信を行なう手段と、 上記信号フレーム中の他のタイムスロットにより、複数
   の端末局で共有して使用する周波数を用いて制御情報の
   授受を行なう手段とを設けた とを特徴とするディジタル移動通信における信号伝送方
   式。