JP2860153B2 - 時分割多重無線通信方式 - Google Patents

時分割多重無線通信方式

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JP2860153B2 JP2271921A JP27192190A JP2860153B2 JP 2860153 B2 JP2860153 B2 JP 2860153B2 JP 2271921 A JP2271921 A JP 2271921A JP 27192190 A JP27192190 A JP 27192190A JP 2860153 B2 JP2860153 B2 JP 2860153B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、時分割多重多元接続(TDMA)方式を用いて
無線チャネルを非固定的に割り当てるマルチチャネルア
クセス(MCA)方式を実現する時分割多重無線通信方式
に関する 〔従来の技術〕 無線通信、特に移動無線通信の分野では、通信の開始
時に使用するチャネルを選択可能な範囲の周波数の中か
らその都度選択し、同一周波数の繰り返し使用を可能に
することにより、無線周波数の有効利用が図られてい
る。これは、無線局がチャネルの使用状態をチェック
し、空きのチャネルを通信の都度選択して使用するMCA
方式と言われており、自動車電話や小電力型コードレス
電話がその代表例として挙げられる。
一方、近年の通信の多様化および高度化の要求に応え
て、無線通信路のディジタル化が図られてきているが、
自動車電話あるいはコードレス電話その他の移動無線通
信の分野でも実用化に向けた検討が進んでいる。その検
討技術の一つは、基地局装置(親装置)の経済化やビッ
トレートの異なるチャネルを一つのフレーム上に設定で
きる利点を有するTDMA方式である。この1つの搬送波周
波数を時分割使用するTDMA方式は、すでに衛星通信など
において実用化されているが、1つのフレーム上にある
複数の通信チャネルを複数の無線局がそれぞれ使用する
には、各無線局がフレーム同期をとることが不可欠にな
っている。
ところで、TDMA方式によるMCA方式を移動無線通信に
使用する場合には、複数の無線ゾーン間に跨がってフレ
ーム同期をとる必要が生じる。
第3図は、移動無線通信に適用されるTDMA方式を説明
する図である。
なお、ここではディジタルコードレス電話システムに
おけるコードレス電話機(移動局)と接続装置(基地
局)との関係に基づいて説明する。
図において、コードレス電話機311、312、313は、そ
れぞれ対応する接続装置321、322、323の無線ゾーン内
にある。
一方、1TDMAフレームはn個のタイムスロットTS1〜TS
nで構成され、各コードレス電話機対応の無線チャネル
が互いに衝突しない異なった時間位置のタイムスロット
にそれぞれ割り当てられる。
〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、このようなTDMA方式にMCA方式を実現する
には、各コードレス電話機および接続装置(各無線局)
のそれぞれが唯一のクロック周波数によって制御され、
フレーム同期が確立されていることが条件となる。
すなわち、フレーム同期がとれない状態で時分割多重
によるマルチチャネルアクセスを行うと、各無線局間の
クロック周波数の誤差(位相ずれ)により、隣接タイム
スロット間で干渉を発生するおそれがある。たとえば、
8チャネルが1つのフレーム上に時分割多重されるTDMA
方式では、各コードレス電話機がそれぞれ対応する接続
装置と通信を行う場合に、8チャネルの中から空きチャ
ネルを探して使用することになるが、このとき、各コー
ドレス電話機の通信チャネル間でフレーム同期がとれて
いなければ、信号が時間軸上で重なることがある。その
様子を第4図に示す。
第4図に示すように、コードレス電話機411と接続装
置421との間で、マルチチャネルアクセス制御でタイム
スロット43が空きとして判断されて通信チャネルが設定
された場合でも、他のコードレス電話機412および接続
装置422に対してフレーム同期がとれていないときに
は、時間軸上でTDMAバースト信号が重なることがあり、
そのときには通信チャネル相互間で干渉が発生して通信
品質が著しく劣化する。
このように、TDMA方式によるMCA方式を移動無線通信
に適用する場合に、複数の無線局間でフレーム同期をと
ることは不可欠な要素であるが、それぞれ独立に使用さ
れる一般のコードレス電話機では、クロック周波数を共
有してフレーム同期をとることは極めて困難である。
なお、複数の基地局を一つの制御局が統括する自動車
電話システムや、複数の接続装置を主装置に収容して統
括制御する事業所内コードレス電話システムでは、各無
線局間のフレーム同期は比較的容易に実現できるといえ
るが、制御局あるいは主装置が異なるシステム間では同
様の問題があり、非同期チャネルからの干渉により品質
劣化が生じることがある。
すなわち、移動無線通信にTDMA方式を採用するには、
非同期チャネル間の干渉を回避する技術が不可欠となる
が、現在この課題を解決する有効な手段は提供されてい
ない。
本発明は、各無線局間でフレーム同期をとることが困
難な移動無線通信にTDMA方式を適用する場合に、非同期
チャネルが相互に時間軸上で重なって発生する干渉を最
小限に抑える時分割多重無線通信方式を提供することを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
請求項1に記載の発明は、1つの搬送波周波数を複数
の無線局が時分割多重で使用する無線通信システムであ
って、通信開始時に、相互の無線局間で時分割された無
線チャネル群から空きチャネルを選択するマルチチャネ
ルアクセスにより通信チャネルを割り当てる時分割多重
無線通信方式において、前記空きチャネルの選択時に複
数の空きチャネルを選択し、各空きチャネルに対して時
間軸上で前後の位置にある他の通信中チャネルを検出
し、前記複数の空きチャネルとそれぞれ対応する他の通
信中チャネルとの時間間隔を測定し、前記複数の空きチ
ャネルの中で、前記他の通信中チャネルとの時間間隔が
最大となる空きチャネルを通信チャネルに割り当てる。
請求項2に記載の発明は、1つの搬送波周波数を複数
の無線局が時分割多重で使用する無線通信システムであ
って、通信開始時に、相互の無線局間で時分割された無
線チャネル群から空きチャネルを選択するマルチチャネ
ルアクセスにより通信チャネルを割り当てる時分割多重
無線通信方式において、前記空きチャネルに対して時間
軸上で前後の位置にある他の通信中チャネルを検出し、
前記空きチャネルと前後の他の通信中チャネルとの時間
間隔を測定し、前記各時間間隔が均等になる時間位置
に、前記空きチャネルのタイムスロット位置を調製して
通信チャネルを割り当てる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に
記載の時分割多重無線通信方式において、割り当てられ
た通信チャネルによる通信中に、該通信チャネルと他の
通信中チャネルとの時間間隔を測定し、該時間間隔が所
定値を下回ったときに該通信チャネルの再割り当て処理
を行う。
〔作用〕
請求項1に記載の発明は、通信開始時に、TDMAフレー
ム上のタイムスロットで与えられる無線チャネルから通
信に使用するチャネル(通信チャネル)を割り当てると
きに、所定の手順で検出された複数の空きチャネルに対
してそれぞれの時間的前後の無線チャネルの使用状態を
チェックし、各空きチャネルとそれぞれ対応する他の通
信中チャネルとの時間間隔が最大となる空きチャネルを
選択することにより、他の通信中チャネルと最も時間的
に離れた空きチャネルに新たな通信チャネルを割り当て
ることができる。
請求項2に記載の発明は、同様の通信チャネルの割り
当てに際して、所定の手順で検出された空きチャネルに
対してその時間的前後の無線チャネルの使用状態をチェ
ックし、空きチャネルと前後する他の通信中チャネルと
の時間間隔が均等になる時間位置に、空きチャネルのタ
イムスロット位置を調整することにより、前後する他の
通信中チャネルと最も時間的に離れた時間位置(中間位
置)に設定される空きチャネルに新たな通信チャネルを
割り当てることができる。
請求項3に記載の発明は、通信中にチャネルと他の通
信中チャネルとの時間間隔を逐次監視し、必要に応じて
通信チャネルの再割り当てを行うことにより、各無線局
のクロック周波数の誤差によって生じたタイムスロット
の重なり(干渉)を事前に防ぐことができる。
〔実施例〕 以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に
説明する。
第1図は、本発明方式を実現する無線装置の実施例構
成を示すブロック図である。
(a)は、TDMA方式でマルチチャネルアクセスを行う
無線装置において、本発明方式に関する部分の概略構成
である。すなわち、アンテナ11に受信される受信信号か
ら、高周波受信部12、信号検波部13、ベースバンド信号
処理部14および受信信号処理部15が、マルチチャネルア
クセス制御を行う構成である。なお、TDMA方式でマルチ
チャネルアクセスを行う無線装置は公知のものであるの
でその詳細説明は省略し、本発明方式の実現に最小限必
要な構成として、TDMAフレーム上のタイムスロット間の
時間間隔を測定するタイムスロット時間間隔測定部16に
ついて第1図(b)を参照して説明する。なお、タイム
スロット時間間隔測定部16は、信号検波部13と受信信号
処理部15に接続される。
第1図(b)において、タイムスロット時間間隔測定
部16は、バースト同期検出回路17、クロック発生回路18
および計数回路19により構成される。受信信号は受信信
号処理部15およびバースト同期検出回路17に入力され
る。バースト同期検出回路17およびクロック発生回路18
の各出力は計数回路19に入力される。受信信号処理部15
は、計数回路19の計数動作を制御し、かつその計数値を
取り込んで空きチャネルを決定する構成である。
なお、TDMAフレーム上の各タイムスロットの信号(バ
ースト信号)は、第2図に示すように、バースト同期ビ
ットSおよびデータDから構成されるので、タイムスロ
ット時間間隔は、このバースト同期信号Sが現れる間隔
が測定される。
バースト同期検出回路17は、受信信号からバースト同
期信号Sを検出して同期タイミング信号を計数回路19に
送出する。計数回路19は、この同期タイミング信号に従
ってクロック発生回路18から供給されるクロックを計数
する。なお、計数回路19の計数動作(計数開始と終了)
は受信信号処理部15が制御する。
受信信号処理部15は、空きチャネルとして使用するタ
イムスロット位置について、受信レベル測定などの空き
チャネル確認手段によって決定する。次に、その空きチ
ャネルのタイミングから時間的に前後で通信中のチャネ
ル(タイムスロット)までの時間間隔を計数回路19を用
いて測定する。
すなわち、時間的に前にある通信中チャネルまでの時
間間隔の測定は、受信信号処理部15の空きチャネル確認
手段で得られた自信号の同期タイミングを基準として、
バースト同期検出回路17で検出される前のバースト同期
信号Sに応じた同期タイミング信号で計数回路19に計数
を開始させ、自信号の同期タイミングに応じて計数を終
了するように指示する。したがって、受信信号処理部15
は、計数回路19の計数値から先に決定した空きチャネル
と通信中チャネルの時間間隔を知ることができる。
また、先に決定した空きチャネルの後ろの通信中チャ
ネルとの時間間隔は、逆に受信信号処理部15が決定した
自信号の同期タイミングで計数回路19に計数を開始さ
せ、その後バースト同期検出回路17で検出される通信中
チャネルのバースト同期信号Sに応じた同期タイミング
信号で計数を終了させることにより、その計数値から求
めることができる。
以上示した構成により、受信信号処理部15がマルチチ
ャネルアクセス手順に従って決定した空きチャネルに対
して、前後の通信中チャネルとの時間間隔を測定するこ
とができる。
以下、この測定結果に基づく無線チャネルの設定手順
について説明する。なお、この設定手順は、基本的には
従来のマルチチャネルアクセス方式をTDMA方式に適用す
る1つの方法であるが、上述した無線チャネル間の時間
間隔を測定結果を利用する点が特徴となる。
まず、請求項1に記載の無線チャネル割り当て方法で
は、空きチャネル選択時に複数の空きチャネルを選択
し、各空きチャネルに対して時間的に前後の通信中チャ
ネルを見つけ、各空きチャネルとそれぞれ対応する通信
中チャネルとの時間間隔を測定し、その時間間隔が最大
となる空きチャネルに通信チャネルを割り当てる。
なお、新たに設定する無線チャネルと前後の通信中チ
ャネルとの時間間隔は、一般的にはガード時間を含む1
タイムスロット時間以上あればチャネル(タイムスロッ
ト)間の干渉は生じないが、複数の空きチャネルからそ
れが最大となるものを選択することにより、各無線局の
クロック周波数の誤差に対して最大のマージンを確保す
ることができる。
また、請求項2に記載の無線チャネル割り当て方式で
は、空きチャネルと時間的に前後の通信中チャネルとの
時間間隔を測定し、各時間間隔がほぼ均等になるように
(空きチャネルと前後の通信中チャネルとの各時間間隔
が最大になるように)空きチャネルのタイムスロット位
置を調整する。すなわち、バースト信号の送出タイミン
グを調整してフレーム位相を制御する。
なお、この方法は、各無線局間のフレームが非同期で
あることを逆手にとった最適チャネルアサインの一例と
みることができる。
ところで、先にも触れたように、非同期チャネル間の
クロック周波数の誤差から、空きチャネル検出時と通話
開始後の任意の時点では、時間間隔が異なってくること
がある。すなわち、チャネル割り当て時には干渉を回避
できても、通信中に干渉が発生して通信品質が劣化した
り通信が困難になることがある。
そのような状況に対処する方法としては、通話開始後
も所定の周期で通信中のチャネルと前後の通信中チャネ
ルとの時間間隔を測定することが有効である。すなわ
ち、通信中に測定された時間間隔が所定値を下回った場
合には、チャネルの再割り当てを行うようにすれば、干
渉の発生を事前に防ぐことが可能となる。
なお、通信中の時間間隔測定は、クロックの安定度に
応じて適当な周期で行えばよい。たとえば、TDMA無線チ
ャネルの伝送ビットレートが1Mbpsの場合に、各無線局
のクロックの安定度が1×10-6であったとすると、時間
軸上でのバースト信号の位置は1秒間に1クロック(1
μ秒)ずつずれることになる。このとき、隣接する無線
チャネル間のガードビットが50ビットであるとすると、
相互のチャネルのクロックが逆相でずれる最悪ケース
は、通信開始時に時間間隔が50ビット分(50μ秒)あっ
たとしても、25秒後にはチャネル間で干渉が発生するこ
とになる。この場合には、通信開始後、5秒周期程度で
タイムスロット間の時間間隔を測定することにより、干
渉の発生を事前に防止することができる。
〔発明の効果〕
上述したように、本発明は、各無線局間でフレーム同
期をとることなく、TDMA方式による無線チャネルに対し
てマルチチャネルアクセスを実現し、かつチャネル(タ
イムスロット)間の干渉の発生を最小限に抑えることが
できる。
すなわち、TDMA方式の無線チャネルに対してMCA方式
を実現する無線通信システム内でフレーム同期が不要と
なり、システムを簡単かつ安価に構成することができ
る。
また、一般のコードレス電話機のように、各コードレ
ス電話機間での同期制御が不可能なシステムにおいて
も、容易にTDMA技術を適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方式を実現する無線装置の実施例構成を
示すブロック図。 第2図はTDMAフレーム上の各タイムスロットの信号(バ
ースト信号)を示す図。 第3図は移動無線通信に適用されるTDMA方式を説明する
図。 第4図はTDMA方式によるMCA方式を移動無線通信に適用
する場合の問題点を説明する図。 11…アンテナ、12…高周波受信部、13…信号検波部、14
…ベースバンド信号処理部、15…受信信号処理部、16…
タイムスロット時間間隔測定部、17…バースト同期検出
回路、18…クロック発生回路、19…計数回路、31、41…
コードレス電話機、32、42…接続装置。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1つの搬送波周波数を複数の無線局が時分
    割多重で使用する無線通信システムであって、通信開始
    時に、相互の無線局間で時分割された無線チャネル群か
    ら空きチャネルを選択するマルチチャネルアクセスによ
    り通信チャネルを割り当てる時分割多重無線通信方式に
    おいて、 前記空きチャネルの選択時に複数の空きチャネルを選択
    し、各空きチャネルに対して時間軸上で前後の位置にあ
    る他の通信中チャネルを検出し、 前記複数の空きチャネルとそれぞれ対応する他の通信中
    チャネルとの時間間隔を測定し、 前記複数の空きチャネルの中で、前記他の通信中チャネ
    ルとの時間間隔が最大となる空きチャネルを通信チャネ
    ルに割り当てる ことを特徴とする時分割多重無線通信方式。
  2. 【請求項2】1つの搬送波周波数を複数の無線局が時分
    割多重で使用する無線通信システムであって、通信開始
    時に、相互の無線局間で時分割された無線チャネル群か
    ら空きチャネルを選択するマルチチャネルアクセスによ
    り通信チャネルを割り当てる時分割多重無線通信方式に
    おいて、 前記空きチャネルに対して時間軸上で前後の位置にある
    他の通信中チャネルを検出し、 前記空きチャネルと前後の他の通信中チャネルとの時間
    間隔を測定し、 前記各時間間隔が均等になる時間位置に、前記空きチャ
    ネルのタイムスロット位置を調整して通信チャネルを割
    り当てる ことを特徴とする時分割多重無線通信方式。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2に記載の時分割多
    重無線通信方式において、 割り当てられた通信チャネルによる通信中に、該通信チ
    ャネルと他の通信中チャネルとの時間間隔を測定し、該
    時間間隔が所定値を下回ったときに該通信チャネルの再
    割り当て処理を行う ことを特徴とする時分割多重無線通信方式。
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