JP2976907B2 - 時分割多重通信システムにおいて使用される送受信装置及び無線周波通信チャネルのスペクトラムを効率的に利用する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は一般的には２方向無線通
信に関するものであり、さらに具体的にいうと時分割多
重デジタル通信に関するものであり、さらに具体的にい
うと周波数スペクトルを効率的に利用するための通信シ
ステムを指向する。 【０００２】 【従来の技術】当業者は利用可能な周波数スペクトルが
密集し混み合っていることを認識している。アメリカ合
衆国連邦通信委員会（ＦＣＣ）はこの混雑を解消するた
めに利用可能なスペクトルを再配分し、また以前から予
備として確保しておいたスペクトルを割当てる方法を絶
えず捜し求めてきた。この状態は、狭い地理的区域に多
数の無線機使用者が集中している大都市地域においてと
くに顕著である。ＦＣＣが検討中の１つの提案はＵＨＦ
テレビジョンスペクトルの一部を陸上移動局市場と共有
することである（ＦＣＣ Ｄｏｃｋｅｔ ８５−１７
２）。もう１つの考えは、８９６−９０２ＭＨｚ周波数
領域における陸上移動局用予備周波数を私設陸上移動局
用に再配分することである（ＦＣＣ Ｄｏｃｋｅｔ ８
４−１２３３）。 【０００３】ＦＣＣにとってのもう１つの代案は陸上移
動通信チャネルのための基準を再定義することである。
現在陸上移動通信のための基準は２５ｋＨｚの帯域幅を
有するチャネルである。しかし、ＦＣＣはこ基準を再定
義して１２．５ｋＨｚ（あるいはことによると１５ｋＨ
ｚ）のチャネルを使用するようになるかもしれない。こ
の“帯域分割”の背後にある理論は、新たに配分された
どの周波数スペクトルにおいてもチャネル数を効率的に
２倍にするというものである。もしかすると、“古い”
スペクトルが再配分されると、すべての通信設備は１
２．５ｋＨｚのチャネル帯域幅で動作する必要が生じる
かもしれない。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】表面的には魅力的では
あるが、利用可能なチャネル数を２倍にするための帯域
分割は費用が掛からないわけではない。今日の通信デバ
イスは（送信機の周波数が安定していれば）隣接チャネ
ル妨害に対して保護する十分な周波数ガード帯域で動作
する。勿論、帯域分割も周波数ガード帯域を狭めて隣接
チャネル妨害を大きくする傾向がある。たとえ送信機周
波数の安定性を２倍以上改善し、受信機用に高選択度ク
リスタルフィルタを用いたとしても、隣接チャネルの特
性は帯域分割によって低下するかもしれない。したがっ
て、市場で競争力があり、価格で他の製品と匹敵する性
能使用をもった無線機を提供するためには、克服しなけ
ればならない多くの技術上の障害がある。したがって、
今日の２５ｋＨｚのチャネル帯域幅に適合し、利用可能
な通信チャネル数を増加させる通信システムを開発する
現実的な必要性が市場にはある。 【０００５】本発明の目的は、スペクトルを効率的に利
用するシステムを提供することである。 【０００６】本発明のもう１つの目的は、改良された符
号化技術に容易に適応できる通信システムを提供するこ
とである。 【０００７】本発明のもう１つの目的は、スペクトル効
率を最大限に高める２５ｋＨｚチャネル帯域幅で動作す
る通信システムを提供することである。 【０００８】従って、上記の目的は、本発明に係る時分
割多重システムにおいて達成される。 【０００９】 【課題を解決するための手段】簡単に述べると、本発明
により、無線周波数通信チャネルを少なくとも２つのタ
イムスロットに配分する時分割通信システム（ＴＤＭ）
が開示されている。このシステムで伝送するための音声
信号は分析されデジタル信号にボコード（ｖｏ−ｃｏｄ
ｅ）され、そのデジタル信号は１つまたは複数のタイム
スロットの期間中に伝送される。受信されたメッセージ
はこれらのタイムスロットのうちの少なくとも１つから
回復され、音声メッセージがボコードされた信号から合
成される。この方法により、多重音声メッセージは単一
の２５ｋＨｚ帯域幅のチャネルで時分割多重方法で送受
信される。 【００１０】 【実施例】図１には本発明の時分割多重（ＴＤＭ）シス
テム１００のブロック図が示されている。このシステム
は本質的には中継器１０２、移動装置１０４、基地局１
０６および携帯用装置１０８からなる。ここに用いられ
ている携帯用装置１０８は一般的には人が持ち運べるよ
うに設計されている通信装置と定義されている。移動装
置１０４は車で運べるように設計されている送受信装置
であり、基地局１０６は固定された場所にある永久的ま
たは半永久的設備と考えられている。移動装置１０４、
基地局１０６及び携帯用装置１０８は下記においてはま
とめて遠隔装置といい、中継器１０２は下記においては
一次局という。遠隔装置は少なくとも２つのタイムスロ
ットに分割されている無線周波（ＲＦ）チャネルを用い
て一次局を介して通信する。本発明によって用いられる
ＲＦチャネルは標準的狭帯域陸上移動局チャネルと考え
られている。これらのチャネルは２５ｋＨｚの帯域幅を
有する通信チャネルと一般的には理解されている（二重
化するためには、チャネル周波数対を８００ＭＨｚ帯域
で４５ＭＨｚの間隔をつける）。勿論その他のチャネル
帯域幅および間隔も可能であるが、本発明は標準的陸上
移動チャネル基準を使用しそれにより新たなＦＣＣ配分
または基準の必要をなくすことを考えている。 【００１１】当業者は人の音声は大量の冗長情報を含ん
でいることを知っている。周波数スペクトルをもっとも
効率的に利用するためには、伝送前に冗長情報を出来る
だけ多く取りのぞくことが望まし。伝送された本質的音
声情報からメッセージを受信端で再構成する。音声を出
すことは、ある種の共鳴構造を有するフィルタ（気道）
を駆動させる励起信号（即ち肺からの空気）に模するこ
とができる。フィルタは時間とともに変化するので、話
された音も時間とともに変化する。励起は無声音（即ち
子音）にとっては雑音のようなものであり、有声音（例
えば母音）にとっては周期的励起として現われる。従っ
て、有声音信号を送るのに必要な帯域幅の量を減らすた
めには、その信号のスペクトル特徴を分析しなければな
らず、励起信号の性質を決めなければならない。 【００１２】以前の通信システムはパルス符号変調（Ｐ
ＣＭ）または連続可変スロープデルタ変調（ＣＶＳＤ）
の様な音声デジタル化技術を用いて、音声信号の時間波
形を反復しようとするものであった。しかし、これらの
技術は１２ｋｂｐｓ−６４ｋｂｐｓのデータ転送速度を
必要とするという欠点があった。陸上移動通信における
技術的現状は２５ｋＨｚチャネルで１２ｋｂｐｓ−１６
ｋｂｐｓのデータ転送速度である。これはＣＶＳを用い
て１つの音声信号を伝送することを可能にする。当業者
は、より効率的な音声符号化（例えば２．４ｋｂｐｓ−
９．６ｋｂｐｓの範囲における符号化）とより効率的な
データ伝送（２５ｋＨｚで１８ｋｂｐｓ−２４ｋｂｐ
ｓ）とを組み合わせると２５ｋＨｚの周波数スペクトル
において２つまたはそれ以上の音声信号を伝送できるこ
とを知っていると思う。 【００１３】以前の技術は通信チャネルを狭い周波数セ
グメントに分割し、各セグメントは１つのデジタル化音
声通路を可能にする最小のものであることを示してい
る。これらの技術は２つの明らかな欠点を有する。第１
に、狭いチャネルと広いチャネルは１つのシステム内で
はよく混ざらないので、より広いチャネルからより狭い
チャネルへの緩慢な遷移には同一チャネル妨害および隣
接チャネル妨害の増大が伴う。第２に、より狭い基準チ
ャネル帯域幅の以下なる特定の選択も技術的現状を“凍
結”する。即ち、陸上移動通信用基準帯域幅の単なる再
定義および固定は、通信基準の別の再割当または再定義
なしでは技術的改善の有利な開発を妨げる。 【００１４】本発明は、音声上の信号（ｏｎ ｖｏｉｃ
ｅ ｓｉｇｎａｌ）に必要なチャネルビット伝送速度の
フラクション（ｆｒａｃｔｉｏｎ）によってユーザ間に
時間を分割する一方で、陸上移動通信チャネルのための
現在の基準を維持する。この方法は符号化およびデータ
伝送の技術的現状の進歩を最大限に利用するのに必要な
だけしばしば現在の妨害保護レベルを保ち（時間の）分
割を可能にするという利点を有する。 【００１５】本発明は音声信号をボコードして音声デー
タ転送速度を最低にすることを意図している。ここに用
いられているボコーディングという語は音声の分析と合
成を意味し、これは音道モデルを利用するか、または音
声波形の副帯を量子化して冗長音声情報を除去し、それ
により縮小した帯域幅において必要とされる音声情報の
伝送を可能にする。 【００１６】音道モデルを用いたボコーダの代表的な例
は線形予測コーダ（ＬＰＣ）である。ＬＰＣアナライザ
は一般にデジタル化音声のブロックに動作し、特定のブ
ロックの期間中に適用可能なパラメータを測定し、これ
らのパラメータを受信装置の合成器へ伝送する。合成器
は受信したパラメータを用いて音声信号を再構成する。
モデルパラメータは音声波形に比べると時間とともに徐
々に変化するので、音声の冗長性は除去される。 【００１７】音声副帯量子化を用いるボコーダの代表的
な例は副帯コーダ（ＳＢＣ）である。ＳＢＣアナライザ
においては、音声波形の副帯は量子化され、各幅帯にお
ける音声エネルギーの量に関して測定が行われる。所定
のしきい値を上回るエネルギー内容を有する副帯のみが
伝送され、それにより縮小した帯域幅における伝送を可
能にする。従って、ボコーディングは特定の音声特徴に
基づいた符号化技術を用いることによって音声データ転
送速度を更に低下させ、音声信号に含まれる知覚的に重
要な情報のみを伝送する。ボコーディングは２５ｋＨｚ
チャネル帯域幅の分割を可能にするのに十分な低音声符
号化速度を可能にし、それによりスペクトルを効率的に
利用する通信システムを提供する。 【００１８】さて図２を参照すると、８つのタイムスロ
ットに再区分されたＲＦ通信チャネル２００が示されて
いる。各タイムサブスロット１−８はそれに関連したオ
ーバヘッドデータ部分２０２を有し、この部分２０２は
下記に定義するシグナリングプロトコルを含む。ひとた
びＲＦチャネルが所定数（好ましい実施例では８）のタ
イムサブスロットに分割されると、それらは実際のシス
テムユーザによって用いられる通信タイムスロットを形
成するサブセットに分けられる。 【００１９】当業者は、種々の符号化速度での音声のボ
コーディングは受信した音声の感知された質に影響を与
えるかもしれないことを知っている。従って、９．６ｋ
ｂｐｓ副帯コーダでボコードされた音声は、２．４ｋｂ
ｐｓ符号化音声よりも感知された質は高いかもしれな
い。従って、本発明は利用される特定のボコーダによっ
て必要とされるサブセットに８タイムサブスロットを分
けることを意図している。スロット割当の典型的な配置
は図２（参照数字２０２）に示されている。サブスロッ
ト１−４は一緒になってスロット１ａを作り、これはシ
ステムのユーザにとって市外通話の質の音声を与えるこ
とができる。スロット１ｂおよびスロット１ｃは２つの
サブスロット（それぞれ５−６および７−８）を組み合
わせることによって作られており、これは特定ユーザに
とって尚許容可能な、質がやや劣る音声を与えることが
できる。従って、空気−時間ビリング速度（ａｉｒ−ｔ
ｉｍｅ ｂｉｌｌｉｎｇ ｒａｔｅ）は特定のユーザ環
境において必要とされる音声の質に応じて変わるかもし
れない。更に、技術が進歩し、より遅いビット伝送速度
ボコーダにとっての音声の質が高められるにつれて、更
にそれ以上の細分割が容易に用いられるかもしれない。
という訳は、システムはもともとより多数のタイムスロ
ットで動作するように設計されていたからである（即
ち、究極的には８つのタイムサブスロットが通信タイム
スロットとなる）。 【００２０】さて図３および図４を参照すると、一次局
から遠隔局への伝送および遠隔局から一次局への伝送の
両方のためのオーバヘッドデータ情報（図２の２０２）
の好ましい実施例が示されている。図３は一次局から遠
隔局へのデータオーバヘッド３００を示す。このデータ
オーバヘッドは伝播遅延３０２で始まる。一般的には最
大伝播時間遅延は特定の実施例用に設計された特定のシ
ステム有効範囲（ｃｏｖｅｒａｇｅ）によって定められ
る。一般的には、システム範囲は伝播遅延の決定に主な
責任がある。例えば、遠く離れた遠隔装置（６０マイ
ル）のための２方向伝播遅延は１８ｋｂｐｓシグナリン
グで１２ビットでもよい。一次局（中継器）で受信され
たボコードされた信号が反復されるだけである場合に
は、メッセージ遅延は送信している遠隔局の距離の関数
となる。受信する遠隔装置は、音声メッセージを正しく
回復するためにメッセージ情報がスロット内にあった場
所を正確に決定することを要求される。従って、本発明
は、一次局がスロット内の固定点で情報を反復するシス
テムを意図している。すべての遠隔装置は一次局の送信
された信号に同期する。 【００２１】伝播遅延３０２の後にはトランジットキー
タイム３０４が続く。トランジットキータイム３０４は
送信周波数と受信周波数との間で装置を切り換えるのに
要する時間を表す。これは一般的にはハードウエア限界
と考えられており、好ましい実施例ではその期間は１．
２２ミリ秒（ｍｓ）である。当業者は伝送された実際の
ビット数は使用したデータ転送速度に依存することを知
っている。勿論改良された電力増幅器および周波数合成
器が設計されると、トランジットキータイムはより短い
期間に短縮されてもよい。ビット同期パターン３０６が
トランジットキー３０４に続く。データオーバヘッド３
００のビット同期部分は、送信装置と受信装置との間の
ビット同期を得るのに必要なデジタルパターンを表す。
好ましい実施例においては、ビット同期部分３０６は
１．２２ｍｓの論理１と論理０が交互になっているパタ
ーンからなる。ビット同期を得た後に受信装置は、また
１つまたは複数のタイムスロットを正しく復号するため
にフレーム同期を有しなければならない。本発明の好ま
しい実施例では、フレーム同期部分３０８は所定のデジ
タルワードからなる。受信装置はフレーム同期を正しく
得るために多数決の方法で（好ましい実施例では５のう
ちの３）フレーム同期部分３０８を正しく受信しなけれ
ばならない。この方法による同期は、最少のデータビッ
トを用いて同期語を構成し、許容可能なシステム誤り率
を達成する。フレーム同期後、受信遠隔装置はサブフレ
ームＩＤコード３１０を受信する。サブフレームＩＤコ
ードは、受信回路を制御し指示して、少なくとも１つの
ＴＤＭスロットで動作するために、遠隔装置によって用
いられる情報を含む。勿論、図２に示されているよう
に、受信遠隔装置は、複数のタイムサブスロットを単一
のユーザスロットにまとめることをサブフレームＩＤ３
１０を介して知られてもよい。少なくとも１つのＴＤＭ
スロットに正しく同期しそのスロットに対する割当を復
号した後で、遠隔装置はボコードされた音声３１２を受
信し、これはデータオーバヘッド３００に続く。 【００２２】図４には遠隔局から一次局への伝送のため
のデータオーバヘッド３１４が示されている。データオ
ーバヘッド３１４は図３のデータオーバヘッド３００と
同じようなものである。が、但し、一次局中継器はタイ
ムスロット内の同一点において全てのメッセージを反復
するので伝播遅延は不必要であり、スロット割当は一次
局（中継器）によって行われるのでサブフレームＩＤ３
１０は不必要である。（遠隔局から一次局へのデータオ
ーバヘッド３１４の）フレーム同期部分３０８に続い
て、遠隔装置はボコードされた音声メッセージを伝送す
る。 【００２３】図５には遠隔装置４００のブロック図が示
されている。遠隔装置４００の心臓部はコントローラ４
０２である（更に詳細な図解および説明は以下述べ
る。）。伝送するため、音声信号は先ずマイクホン４０
４を介して入力される。音声はボコーダアナライザ４０
６によって分析され、このアナライザ４０６は結線４０
７を介してコントローラ４０２によって使用可能にされ
る。ボコーダアナライザは任意の適当なコーダでよく、
好ましい実施例ではＬＰＣまたはＳＢＣボコーダであ
る。コントローラ４０２はデジタル形のボコーダされた
情報を受け取り、それをデータ線４１０を介して送信バ
ッファ４０８へ送る。デジタル化音声情報は、ボコーダ
アナライザ４０６のために選択された符号化速度で、送
信バッファ４０８に記憶される。ボコーディングデータ
転送速度の代表的な例は９．６，４．８および２．４ｋ
ｂｐｓを含むが、これだけに限定されるものではない。
送信バッファ４０８が所定の容量限度に達すると、情報
は結線４１２を介してコントローラ４０２によって抽出
され、送信機４１４へ送られる。勿論、図２に示すよう
に、コントローラ４０２は、データオーバヘッド部分２
０２を音声情報に前もって付加する。コントローラ４０
２はスイッチ４１８を介して送信機４１４をアンテナ４
１６に結合する。スイッチ４１８の代わりに、送受切換
器（またはそれに類似したもの）を用いて送信機および
受信機を継続的にアンテナに結合することもできる。こ
の方法により、データオーバヘッドおよび音声情報は選
択されたデータ転送速度で伝送されるが、この速度は少
なくともボコーディングデータ転送速度の２倍でなけれ
ばならない。その代わりに、（すでにデジタル形になっ
ている）データ情報をデータ源４２０を介して同じ方法
で伝送してもよい。更に、その代わりに特定のユーザに
よって決められたボコードされた音声とデータとの組み
合わせを送ってもよい。 【００２４】タイムスロットから情報を受信するため
に、コントローラ４０２はスイッチ４１８を介してアン
テナ４１６を受信機４２２に結合する。受信機４２２は
コントローラ４０２とクロック回復手段４２４の両方に
結合されているが、このクロック回復手段４２４はビッ
ト同期またはフレーム同期部分を用いてコントローラ４
０２を受信した情報に同期させる任意の適当なクロック
回復手段でよい。ひとたび同期されると。コントローラ
４０２はボコードされた受信音声信号（またはデジタル
データ）を受け取り、それを結線４２８を介して受信バ
ッファ４２６へ送る。この情報は、一般的には伝送デー
タ速度でもよい適当なデータ転送速度で受信バッファ４
２６内にクロックされる。この情報は結線４３０を介し
て受信機バッファ４２６から抽出され、コントローラ４
０２を介してボコーディング合成器４３２へ送られる。
勿論、この情報は音声情報がボコードされたデータ転送
速度と同じデータ転送速度で抽出されなければならな
い。結線４３３によってコントローラ４０２により使用
可能にされた合成器４３２は、重要な音声成分に働いて
音声信号を合成する。この信号はスピーカ４３４に印加
され、オペレータはそのメッセージを受信することがで
きる。しかし、データがＴＤＭスロットの期間中に伝送
されると、プリンタまたはモニタデバイスなどのデータ
受信端末４３６は、そのデータを受け取り、それをオペ
レータのために表示する。 【００２５】さて図６を参照すると、本発明のＴＤＭ通
信システムに用いるのに適した中継器５００が示されて
いる。コントローラ５０２は中継器５００の動作を制御
する。システム基準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）５０４はコ
ントローラ５０２にクロック信号を与え、この信号はデ
ータ転送速度を決定するのに用いられる。動作的には、
ボコードされた信号は第１周波数で少なくとも１つのタ
イムスロットから受信され、アンテナ５０６から送受切
換器５０８を介して受信機５１０へ送られる。受信機５
１０はクロック回復デバイス５１２およびコントローラ
５０２に結合している。コントローラは受信したデータ
信号を受信機５１０からクロック回復デバイス５１２に
よって決定されたデータ転送速度で受け取り、それを送
信器５１４へ供給する。送信機５１４は（コントローラ
５０２によって決定されたデータ転送速度で）第２周波
数で少なくとも１つのタイムスロットのオーバヘッド２
０２を含む信号を反復し送受切り換器５０８を介してア
ンテナ５０６へ送る。 【００２６】さて図７を参照すると、本発明のＴＤＭシ
ステムに用いるのに適した単一周波数中継器（ＳＦＲ）
が示されている。中継器６００はコントローラ６０２に
よって制御され、このコントローラ６０２はシステム基
準６０４から主クロック信号を受け取る。信号はアンテ
ナ６０６を介して受信され、スイッチ６０８を介して受
信機６１０へ送られる。受信機６１０は信号をクロック
回復手段６１２およびコントローラ６０２へ供給する。
ボコードされた受信信号は、クロック回復手段６１２に
よって決定された受信されたデータ転送速度で、結線６
２０を介してバッファ６１８に記憶される。ボコードさ
れたメッセージは次のタイムスロットまでバッファ６１
８に記憶され、このときにバッファ６１８は一般的には
伝送データ速度である所定のデータ速度で結線６２２を
介してコントローラ６０２によって空にされる。次に、
コントローラ６０２はバッファされた信号を送信機６１
４へ送る。送信機６１４は、コントローラ６０２を介し
て結線６２４により送信機に結合されているスイッチ６
０８を介して信号をアンテナ６０６へ送る。従って、Ｓ
ＦＲにおいては、送信機６１４および受信機６１０はア
ンテナ６０６に対して多重化され、送受切換器は必要な
い。当業者は、多重周波数中継器または単一周波数中継
器を交互に使用してもよく、または特定のＴＤＭシステ
ムにおいて組み合わせて使用してもよいことを知ってい
る。 【００２７】さて、図８を参照すると、一次局装置また
は遠隔局装置に用いるのに適したコントローラ７００の
ブロック図が示されている。コントローラ７００はモト
ローラ社製のＭＣ６８０１のようなマイクロプロセッサ
７０２からなる。マイクロプロセッサ７０２にはクロッ
ク源７０４によりクロック信号が供給される。システム
基準（図６および図７参照）はフレームマーカ７０６お
よび同期逐次データアダプタ（ＳＳＤＡ）７０８へ送ら
れる。マイクロプロセッサ７０２はアドレスバス７１０
およびデータバス７１２を介してフレームマーカ７０６
およびＳＳＤＡ７０８に結合している。フレームマーカ
７０６は図２に関連して述べたようにデータオーバヘッ
ドに含まれるフレーム同期情報を発生させるのに用いら
れる。フレームマーカ７０６には任意の便利なデバイス
を用いることができ、例えばモトローラ社製ＭＣ６８４
０のようなプログラマブルタイマモジュール（ＰＴＭ）
でもよい。ＳＳＤＡ７０８はコントローラ７００に用い
られ、マイクロプロセッサ７０２からデータを受け取り
データを逐次送信機７１４へ送るのに用いられる。好ま
しい実施例においては、ＳＳＤＡはモトローラ社製のＭ
Ｃ６８５２である。ＳＳＤＡ７０８は、またクロック回
復およびデータ検出器７１６に結合されている。クロッ
ク回復データ検出器７１６は受信機７１８に結合され、
受信した同期情報および受信したボコードされた音声信
号をＳＳＤＡ７０８へ供給するのに用いられる。従っ
て、ＳＳＤＡは送信モードと送信モードの両方に用いら
れそれぞれのモードでデータを送る。クロック回復およ
びデータ検出器７１６はまたフレーム同期検出器７２０
に結合されている。フレーム同期検出器７２０はデータ
検出器およびクロック回復デバイス７１６からデータを
受け取り、ボコードされた受信信号におけるフレーム同
期マーカを捜すのに用いられる。フレーム同期が達成さ
れると、フレーム同期検出器７２０は結線７２２を介し
てマイクロプロセッサ７０２に警報を出す。ひとたびク
ロック回復デバイスおよびフレーム同期検出器の両方が
同期されると、ボコードされた信号は（図６または図７
の一時局におけるように）反復することができ、または
受信されボコーダ合成器へ送られて（図５の遠隔装置に
おけるように）音声信号を回復する。 【００２８】さて図９ないし図１１を参照すると、遠隔
装置において用いられるコントローラによって実行され
るステップの流れ図が示されている。図９において、ル
ーチンは最初の動作期間中またはリセット後に実行され
る初期設定ステップ８００で始まる。初期設定ステップ
８００は任意の周波数合成器をプログラムし、コントロ
ーラの動作期間中に用いられる種々のＩＤコードをロー
ドする。次に、ルーチンは判断ブロック８０２へ進み、
このブロックは中継器が稼働中かどうかをチェックす
る。遠隔装置は、データオーバヘッドのビット同期部分
で動作するビット同期回路を介して中継器が稼働中かど
うかを決定する（図３、図４参照）。中継器が動作中で
あると、（即ち、送信中であると）、正のビット同期表
示が生じる。勿論、中継器が不活動状態にあると、遠隔
装置はビット同期を得ることができない。 【００２９】再び図９を参照すると、中継器が動作して
いないと、ルーチンは判断ブロック８０４へ進み、通信
を始めるためにプッシュトークスイッチ（ＰＴＴ）が起
動されるかどうかを検知する。判断ブロック８０４の決
定がＰＴＴスイッチが起動されていないというものであ
れば、ルーチンは参照文字Ａおよび判断ブロック８０２
へ戻る。ルーチンはＰＴＴスイッチが起動されるまでこ
のループにおいて継続し、ＰＴＴスイッチが起動された
時にルーチンはステップ８０５へ進む。ステップ８０５
において、所定の中継器キーアップコードが伝送されて
中継器を起動させる。キーアップコードは任意の適当な
コードでよく、勿論特定の実施例の中継器が常に起動さ
れるのであれば、ステップ８０５は省略できる。本発明
の好ましい実施例においては、どの遠隔装置も送信して
いない場合には、中継器は非活動状態にある（即ち、ｏ
ｆｆ ｔｈｅ ａｉｒ）。これはエネルギーを節約し、
一次局の故障（ＭＴＢＦ）間の平均時間を長くする。勿
論、中継器を連続的に動作するように設計し、それによ
り起動コードを不必要にすることもできる。中継器キー
アップコードの伝送後、ルーチンは判断ブロック８０６
へ進む。判断ブロック８０６は同期が達成されているか
どうかを決定する。判断ブロックにおいて肯定的決定を
下すには、ビット同期とフレーム同期の両方が必要であ
る（しかし、ビット同期はすでに判断ブロック８０２に
おいて行われていてもよい）。 【００３０】フレーム同期はフレーム同期語の５回の受
信のうち３回の受信が正しいという多数決によって決定
される。同期が確立すると、ルーチンはステップ８０８
へ進み、このステップは使用される特定のボコーダのア
ナライザを使用可能にする。ボコーディングアナライザ
を使用可能にした後で、ルーチンは判断ブロック８１０
へ進み、このブロックはＰＴＴスイッチが起動されてい
るかどうかを決定する。スイッチが起動されていると、
ルーチンは（送信するため）図１０の参照文字Ｂへ向か
う。ＰＴＴスイッチが起動されていないと、ルーチンは
（受信するため）図１１の参照文字Ｃへ進む。 【００３１】さて図１０を参照すると、コントローラの
伝送モードの期間中に含まれるステップが示されてい
る。ルーチンはステップ８１２において始まり、このス
テップはボコーディングアナライザからデジタル化音声
情報を受け取る。このボコードされた音声はボコーディ
ングデータ転送速度でステップ８１４においてバッファ
（図５の４０８）に記憶される。判断ブロック８１６は
このバッファが送信を始めるのに十分な程一杯になって
いるかどうかを決定する。好ましい実施例においては、
バッファは少なくともボコードされたデータの１スロッ
トの１／２がバッファされた場合には一杯になっている
（作動可能）とみなされる。判断ブロック８１６がバッ
ファが十分に一杯になっていないと決定すると、ルーチ
ンは参照文字Ｂへ戻り、ステップ８１２においてアナラ
イザからボコードされた音声をさらに受け取る。判断ブ
ロック８１６の決定がバッファが十分に一杯になってい
るというものであれば、ルーチンは判断ブロック８１８
へ進み、現在のタイムスロットが特定の装置の割当てら
れたスロットであるかどうかを決定する。タイムスロッ
トは、どれほど多くのサブスロット（１−８）がこの特
定の通信スロットのために結合するかを移動コントロー
ラが知るように割当てられなければならない。現在のタ
イムスロットがその装置の割当てられたタイムスロット
でないと、ルーチンは判断ブロック８１７へ進み、同期
をチェックする。判断ブロック８１７が同期が失われて
いると決定すると、ルーチンは参照文字Ａヘ進む。さも
なければルーチンは参照文字Ｂへ進む。判断ブロック８
１８が現在のタイムスロットがその装置の割当てられた
タイムスロットであると決定すると、ルーチンはステッ
プ８１９へ進み、その装置が尚フレーム同期にあるかど
うかを決定する。その装置が過去の９つのフレーム同期
語のうちの５つを正しく受信すると、その装置は有効な
フレーム同期を有する。判断ブロック８１９がその装置
がフレーム同期から脱落したことを決定すると、制御は
参照文字Ａへ戻る。装置が同期を保持していると、ルー
チンはステップ８２０へ進み、ステップ８２０は図３、
図４に関連して上述したようにデータオーバヘッドプリ
アンブルを書式化する。ステップ８２０のデータオーバ
ヘッド書式化後に、ステップ８２２は伝送データ速度で
バッファから受け取られたオーバヘッドおよびボコード
された音声を伝送することによってＴＤＭチャネルで単
一バーストを伝送する。この単一スロットがＴＤＭチャ
ネルへバーストされた後で、判断ブロック８２４はバッ
ファが空かどうかを決定する。バッファが空でないと、
ルーチンは参照文字Ｂへ戻り、これはより多くの音声を
受け取り伝送を継続する。バッファが空であると、ルー
チンは図９の参照文字Ａへ戻り、これは中継器が活動状
態かどうかを決定する。 【００３２】図１１は、受信動作のために移動コントロ
ーラによって実行されるステップが示されている。ルー
チンはステップ８２６で始まり、そのステップ８２６は
ＴＤＭチャネルにおける１つまたはそれ以上のタイムス
ロットからボコードされた信号を受信する。ステップ８
２８はコントローラを用いてデバイスのためのスロット
割当を更新する。好ましい実施例においては、これはＴ
ＤＭデバイス用の通信スロットを作るため種々の配置に
組み合わせられるサブスロット（１−８）の数を含むメ
モリ位置を更新することを表す。ルーチンは次に判断ブ
ロック８３０へ進み、同期が維持されているかどうかを
決定する。装置が過去の９つのフレーム同期語のうちの
５つを正しく受信していれば、肯定的決定が下される。
同期があると、ルーチンは判断ブロック８３２へ進み、
通信デバイスがミュート（ｍｕｔｅ）されているかどう
か、またはスケルチが開いてメッセージの受信を可能に
するかどうかを決定する。当業者は種々のスケルチ方法
が周知であることを知っている。或る１つの技術は、受
信した信号が有効なデータかまたは雑音かを検出するこ
とからなる。かわりの方法は、一般に“デジタル私設回
線”（ＤＰＬ）と言われる１つの形の連続スケルチを用
いる。更に別の方法は、メッセージにそれぞれプリアン
ブルおよびポストアンブルされたメッセージ開始（ＢＯ
Ｍ）およびメッセージ終結（ＥＯＭ）データ語を用い
る。基本的には、判断ブロック８３２として動作するた
め日本発明にとってはいかなる適当なスケルチシステム
も受け入れることができる。スケルチがミュートされて
いると、ルーチンは図９の参照文字Ｄへ戻る。しかし、
スケルチがミュートされていないと、ルーチンはステッ
プ８３４へ進み、そこでボコードされた信号は受信され
たデータ転送速度でバッファ（図５の４２６）に入れら
れる。ステップ８３６はバッファされた信号をボコーデ
ィングデータ転送速度でバッファから除去し、それをボ
コーディング合成器（図５の４３２）へ提示する。ボコ
ーディング合成器はもとの音声メッセージを再構成し、
それをスピーカまたは他の手段を介してオペレータへ提
示する。合成されたメッセージの完了後に、ルーチンは
図９の参照文字Ｄへ戻る。 【００３３】さて図１２を参照すると、一次コントロー
ラ（中継器）によって実行されるステップが示されてい
る。ルーチンは判断ブロック９００で始まり、このブロ
ックとキーアップコードが特定の遠隔装置から受信され
たかどうかを決定する。キーアップコードが受信されて
いないと、中継器はキーアップコードが受信される迄待
機する（即ち、ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒ）。しかし、キー
アップコードが受信されたとすると、ルーチンはステッ
プ９０２へ進み、このステップはフレームマーカを開始
させ、送信機をキーアップする。ステップ９０４は遠隔
装置用のＴＤＭスロット割当を含む図３に定義されてい
るデータオーバヘッドの１バーストを伝送する。遠隔装
置が同期およびスロット割当を受信した後で、遠隔装置
はデータオーバヘッドおよびＴＤＭのボコードされたデ
ータメッセージを中継器へ伝送する。従って、判断ブロ
ック９０６は移動装置からの同期（ビットとフレームの
両方）が現在のタイムスロットに受信されたかどうかを
決定する。同期が受信されていると、ルーチンはステッ
プ９０８へ進み、このステップは送信機タイムアウトタ
イマをリセットするが、このタイマアウトタイマは送信
機が永久的または長期間送信するのを防止するために存
在してもよい。次にルーチンはステップ９１０へ進み、
このステップは中継器によって割当てられた特定のスロ
ット（またはスロット群）からＴＤＭのボコードされた
データを受信する。ステップ９１２は、用いられる中継
器の型に応じて同一周波数の別のタイムスロットにおい
て、または第２周波数の同一のまたは別のタイムスロッ
トにおいてＴＤＭデータを再送信するか、または反復す
る。ステップ９１２の再送信の後に、ルーチンは参照文
字Ａへ戻り、これはタイムスロット割当てとともにデー
タオーバヘッドの１バーストを再び送り、送信するボコ
ーダされたデータがなくなるまでこのループ内で継続す
る。 【００３４】再び判断ブロック９０６を参照すると、ス
テップ９０６の判断が、同期が現在のタイムスロットに
おいて受信されていないというものであれば、ルーチン
は判断ブロック９１４は進み、このブロックは中継器が
まだキーされているかどうかを決定する。タイムアウト
タイマが時間切れになっているか、またはデキーコード
が受信されていると（もしなんらかのそのようなコード
が用いられていると）、中継器送信機はキーされないこ
とがある。判断ブロック９１４の決定が、中継器がまだ
キーされていると言うものであれば、交互の論理１およ
び論理０パターンがステップ９１６の第１サブスロット
において伝送される。ステップ９１６に続いて、データ
オーバヘッドおよびスロット割当は使用される特定のタ
イムスロットを作るサブスロットの各々において伝送さ
れる。データオーバヘッドはサブスロットを満たさない
ので、交互の論理１および論理０パターンは各サブスロ
ットを満たすために用いられる。ステップ９１８に続い
て、ルーチンは参照文字Ａへ戻り、これは再びタイムス
ロット割当とともにデータオーバヘッドの１バーストを
移動装置へ送り、次に判断ブロック９０６へ送って中継
器が遠隔装置から正しく同期を受信したかどうかを再チ
ェックする。判断ブロック９１４の決定が中継器がもは
やキーされていないというものであれば、ルーチンは参
照文字Ｂへ戻り、これは中継器が再び動作状態になる前
にキーアップコードを再び待つ。 【００３５】本発明の特定の実施例を上記に説明し示し
たが、多くの変形が可能であるので本発明は上記に限定
されるべきものではないことを理解すべきである。従っ
て、ここに開示され請求されている根本的原理の真の精
神および範囲に当てはまるそのような総ての変形を本発
明によって含むことが意図されている。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明によるＴＤＭ通信システムのブロック図
である。 【図２】通信チャネルの好ましい組織図である。 【図３】一次局から遠隔局への伝送のためのスロットオ
ーバヘッドの好ましい組織図である。 【図４】遠隔局から一次局への伝送のためのスロットオ
ーバヘッドの好ましい組織図である。 【図５】本発明による遠隔装置のブロック図である。 【図６】本発明による一次装置のブロック図である。 【図７】本発明による単一周波数一次装置のブロック図
である。 【図８】図５乃至図７のコントローラの好ましい実施例
のブロック図である。 【図９】図５のコントローラによって実行されるステッ
プのながれ図である。 【図１０】図５のコントローラによって実行されるステ
ップのながれ図である。 【図１１】図５のコントローラによって実行されるステ
ップのながれ図である。 【図１２】図７または図８のコントローラによって実行
されるステップの流れ図である。 【符号の説明】 １００ 時分割多重（ＴＤＭ）システム １０２ 中継器 １０４ 移動装置 １０６ 基地局 １０８ 携帯用装置 ２００ ＲＦ通信チャネル ２０２ オーバヘッドデータ部分 ３００ 遠隔局へのデータオーバヘッド ３０２ 伝播遅延 ３０４ トランジットキータイム ３０６ ビット周期パターン ３０８ フレーム同期部分 ３１０ サブフレームＩＤ部分 ３１２ ボコードされた音声 ３１４ データオーバヘッド ４００ 遠隔装置 ４０２ コントローラ ４０４ マイクロホン ４０６ アナライザ ４０８ 送信機バッファ ４１０ データ線 ４１２ 結線 ４１４ 送信機 ４１６ アンテナ ４１８ スイッチ ４２２ 受信機 ４２４ クロック回復デバイス ４２６ 受信機バッファ ４２８ 結線 ４３０ 結線 ４３２ 合成器 ４３４ スピーカ ５００ 中継器 ５０２ コントローラ ５０４ システム基準 ５０６ アンテナ ５０８ 送受信切換器 ５１０ 受信機 ５１２ クロック回復デバイス ５１４ 送信機 ６００ 中継器 ６０２ コントローラ ６０４ システム基準 ６０６ アンテナ ６０８ スイッチ ６１０ 受信機 ６１２ クロック回復デバイス ６１４ 送信機 ６１８ バッファ ６２０ 結線 ６２２ 結線 ６２４ 結線 ７００ コントローラ ７０２ マイクロプロセッサ ７０４ クロック源 ７０６ フレームメーカ ７０８ 同期逐次データアダプタ（ＳＳＤＡ） ７１０ アドレスバス ７１２ データバス ７１４ 逐次送信機 ７１６ クロック回復データ検出器 ７１８ 受信機 ７２０ フレーム同期検出器 ７２２ 結線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコーマン，エリック リード アメリカ合衆国テキサス州76021，ベッ ドフォード，ウエツジリー・ドライブ, 1304番 (72)発明者 リンダー，ドナルド エル アメリカ合衆国イリノイ州60067，パラ タイン，ウエスト・ヘレン，600番 (56)参考文献 特開 昭61−218297（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−154743（ＪＰ，Ａ) ＮＥＣ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＆ ＤＥ ＶＥＬＯＰＭＥＮＴ、76（1985−１) ｐ．24−35 社団法人電子通信学会「電子通信学会 技術研究報告」ＣＳ82−146〜161（昭− 58−３−23）ｐ．115〜122 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04J 3/22 H04B 14/04

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．ボコードされた信号を通信するために１つの無線周
   波通信チャネルを同一周波数上の少なくとも２つのタイ
   ムスロットに配分し、全二重通信を達成する時分割多重
   通信システムにおいて使用される送受信装置において、 Ｃをデータ速度とし、Ｖを予め選択された符号化速度と
   して、Ｃ／Ｖに等しいかそれより小さい正の整数である
   Ｎ個のタイムスロットを定義する時分割多重プロトコル
   に従って、ボコードされた信号を予め定められる最高の
   データ速度Ｃを有する通信チャネル上に送信する手段で
   あり、前記ボコードされた信号は第１速度で一時的に記
   憶され、前記Ｎ個のタイムスロットの第１の期間中に２
   Ｖを超える速度で送信され、前記送信手段は前記選択さ
   れた符号化速度Ｖで音声信号を分析し前記ボコードされ
   た信号を提供する手段および前記ボコードされた信号に
   少なくとも同期信号を前置するデータ信号を生成する手
   段を含む送信手段と前記時分割多重プロトコルに従って
   通信チャネルからボコードされた信号を前記Ｎ個のタイ
   ムスロットの第２の期間中に受信しかつ記憶する手段で
   あり、少なくとも前記同期信号部分に同期する手段およ
   び前記受信信号を前記選択された符号化速度Ｖで処理し
   前記受信信号から復元された音声信号を合成する手段を
   含む受信手段とから構成されることを特徴とする送受信
   装置。 ２．ボコードされた音声信号を通信するために、各チャ
   ネルが予め定める最高通信速度Ｃを有する狭帯域の１つ
   の無線周波通信チャネルを同一周波数上の少なくとも２
   つのタイムスロットに配分し、全二重通信を達成する時
   分割多重通信システムであって、ボコードされた音声信
   号を通信するために使用される無線周波通信チャネルの
   スペクトラムを効率的に利用する方法において、（ａ）
   前記各チャネルは、Ｃ／Ｖに等しいかそれより小さい正
   の整数であるＮ個のタイムスロットを定義する時分割多
   重プロトコルを有し、ボコーディング手段において音声
   信号を分析し、予め定める符号化速度Ｖで前記ボコード
   された信号を導出するとともに、少なくとも同期信号を
   ボコードされた信号に前置する段階と（ｂ）バッファさ
   れた信号を提供するために前記ボコードされた信号をバ
   ッファする段階と（ｃ）前記バッファされた信号を段階
   （ａ）における速度の少なくとも２倍で前記バッファさ
   れた信号を送信する段階と（ｄ）ボコードされた信号を
   Ｎ個のタイムスロットの少なくとも１つの期間中に前記
   段階（ａ）のデータ速度で受信手段において受信し、前
   記受信手段を前記受信信号に同期する段階を含み、受信
   した信号を導出する段階と（ｅ）前記受信信号をバッフ
   ァし、バッファされた受信信号を提供する段階と（ｆ）
   前記バッファされた受信信号から、段階（ａ）のデータ
   速度で合成手段において、回復した音声信号を合成する
   段階とから構成されることを特徴とする方法。