JP3076308B2 - 移動体通信システム - Google Patents
移動体通信システムInfo
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体通信システムに関し、特に、回線制御装置と基地局と
で同一の制御チャンネル用周波数を時分割共用する周波
数分割多元接続(FDMA)方式のデジタル変調移動体
通信システムに関する。
ステムでは、日本のディジタル携帯電話の標準方式であ
るPDC(Personal Digital Cel
lular)やDMCAに代表される時分割多元接続方
式(TDMA)方式が一般的である。このようなTDM
A方式は、たとえば、図8に示すように、特開平9−2
38100号公報(「無線中継装置」)に開示されてい
る。
無線中継システムは、TDMA方式を使用し、基地局C
Sと移動局PS1、・・・、PSnの間の無線通信を中
継する無線中継装置HA1、HA2、・・・、HAnで
あって、同一の基地局CSに対して、複数の中継局HA
1、HA2、・・・、HAnが設置されている場合に、
同じ周波数を利用する中継局同士の相互干渉を防止せん
とする。
識別情報等を基に、それぞれのタイミングで、中継局の
間欠送信周期THAと時分割多重(TDMA)のフレーム
周期との商であるn通りの組み合わせで接続すること
で、中継局の間欠送信タイミングを分散させている。
では、周波数分割多元接続(FDMA)方式が一般的で
あり、各基地局毎に専用の制御チャンネル用周波数を割
り当て、移動局と基地局間での制御信号を授受する方式
が多い。
にある複数基地局間で、同じ制御チャンネル周波数を時
分割で共通利用する移動体通信システムにおいては、F
M変調であるので、特別な対策をせずに、移動局で各基
地局の電波を時分割方式で受信することが可能であり、
各基地局から送信する電波の周波数、位相及び変調信号
を合わせる必要はないという利点がある。
MA併用のCATVシステムが、特開平9−9246号
公報(「CATVシステム及びCATVセンタ装置及び
CATV端末装置」)に開示されている。
は、FDMA方式の複数の搬送波の各々にTDMA方式
を適用するシステムであり、サービスシステム100か
らの下り通信データをスクランブル部201でスクラン
ブルし、下り通信チャンネル多重部202で多重下の
値、下り通信チャンネル変調部203で変調して、同軸
ケーブル300を介して図示しないCATV端末装置4
00に送信する。一方、上り通信データを、上りチャン
ネル復調部209で復調し、上りチャンネル多重分離部
208で分離出力してサービスシステム100に入力す
る。ここで、上り通信データと下り通信データの遅延制
御を確立するために、タイミング生成部204から各装
置に動作タイミングが与えられている。
ャンネルの時分割信号を受信する移動局は、各基地局か
ら時分割に送信する電波を、送信信号を衝突させない範
囲で整合させる必要がある。その理由は、電波の干渉す
る地理的条件にある基地局からの送信電波が時間的に重
なり合うと、移動局は二波の合成された電波を受信する
ことになり、従来のFM変調方式に比較して、受信でき
ない可能性が高くなる。これは、デジタル変調方式の場
合、FM変調方式より干渉しやすいからである。従っ
て、デジタル変調の場合、電波の振幅成分や位相成分に
も情報が配分され、変調シンボル毎に多値情報を送信
し、受信側で変調シンボル毎に多値情報を判断するの
で、変調シンボル速度が高くなるほど、より精密な同調
が必要になる。そのため、移動局がデジタル変調波を受
信する場合は、FM変調波に比較して、電波の周波数、
位相及び変調シンボル・タイミング等を受信機側におい
て同調させる必要があり、その同調のために一定の時間
が必要となる。
が複数基地局で時分割共用されて、送信される通信シス
テムの場合、基地局から送信される電波の周波数、位相
及び変調シンボル・タイミング等の同期が送信する基地
局側で取られていないと、移動局の受信機は同調が完了
するまで信号を受信できないので、一定周期で送信基地
局が時分割的に切り替えられた場合、何時までたっても
信号が受信できないという現象が発生する。一方、基地
局から送信される電波の周波数、位相及び変調シンボル
・タイミングまでの同期を取るためには、回線制御装置
を中心とした基地局間の制御が非常に複雑、かつ精密な
設備を必要とし、非常に高価な移動体通信システムとな
る。
A方式を採用する小規模の移動体通信システムにおい
て、電波の干渉が発生する地理的条件に設置された複数
の基地局相互が、同一の制御チャンネル用周波数を時分
割共用することで、制御チャンネル用周波数を削減する
ことを課題としている。更に、その場合でも、各基地局
から送信される電波の周波数、位相及び変調シンボル・
タイミング等の同期を取る必要のない移動体通信システ
ムを提供することを課題としている。
めの本発明は、回線制御装置と、前記回線制御装置が制
御する一群の基地局と、前記一群の基地局のいずれかと
交信する移動局とを含む移動体通信システムであって、
前記回線制御装置は、前記一群の基地局の各々にタイミ
ング信号を送出し、前記一群の基地局は、電波の干渉す
る地域内に配置されて、同一周波数の通信チャンネルを
共有し、前記通信チャンネルを時分割して使用し、前記
タイミング信号に対して所定時間だけ遅延させて信号を
送信し、前記移動局は、前記一群の基地局のなかから最
大受信レベルの電波を送信している基地局を選択して受
信するようにしている。
ムを用いた通信方法であって、前記移動局は、スーパー
フレームの1周期内で前記基地局の時分割信号をフレー
ム同期受信してフレーム番号と受信レベルを記録し、前
記記録に基いて前記受信レベルが最大となる最適フレー
ム番号を選択し、前記最適フレーム番号のみを同期受信
するようにしている。
置と基地局とで同一の制御チャンネル用周波数を時分割
共用する場合に、各基地局における送信タイミングに遅
延時間を加えることで、基地局の送信タイミングを調整
し、各基地局から送信される送信信号の衝突を回避す
る。又、移動局において、各基地局から送信される電波
をフレーム同期で認識して、その時の受信レベルから接
続すべき最適の基地局を選択し、選択した基地局の送信
信号に同期した間欠受信処理を行うことで、最適基地局
と移動局間において、制御情報の授受を行うようにして
いる。
実施の形態について説明する。
テムのブロック図である。
御して、移動体通信を実現する機能を持つ制御装置であ
り、複数の基地局11乃至16と回線で接続され、空中
線17乃至22、及び33乃至34、電波23乃至28
によって、移動局31乃至32と通信している。ここ
で、移動局31は、基地局11乃至13の各基地局の電
波が受信できる位置に存在している。同様に、移動局3
2は、基地局14乃至16の各基地局の電波が受信でき
る位置に存在している。
を示すブロック図である。
無線機102乃至104、空中線105乃至107、及
び回線108乃至114とを含んでいる。ここで、この
回線108乃至114は、図1に示した回線2であり、
回線制御装置1に接続されている。
号生成機能121、デジタル変調送信機122、タイミ
ング遅延機能123、制御チャンネルタイミング制御1
24、空中線共用器125、受信信号復号機能126及
びデジタル変調受信機127から構成される。
送信信号生成機能128、デジタル変調送信機129、
空中線共用器130、受信信号復号機能及131及びデ
ジタル変調受信機132から構成される。
通信チャンネル用無線機1(103)と同じ構成となっ
ており、同時に複数の移動局との通信を行うため、複数
の通信チャンネル用無線機が設備されている。
回線制御装置1から接続回線108を使って送られてく
る送信信号を、送信信号生成機能121で送信符号に変
換して、デジタル変調送信機122に入力する。
送信符号で変調した送信電波を、空中線共用器125と
空中線105から出力する。
制御装置1から接続回線109を使って送られてきたタ
イミング信号を、各基地局毎に設定された時間だけ遅延
させて、制御チャンネルタイミング制御124に入力す
る。この機能によって、図1の回線制御装置1から異な
る距離に配置された全基地局の電波の、送信タイミング
を同期させることができる。
4は、デジタル変調受信機127をデジタル変調送信機
122の動作タイミングに一定時間のオフセットを加え
たタイミングで間欠受信させ、自基地局に対する移動局
の送信タイミングだけを時分割受信させ、該当移動局か
らの不連続信号を連続した信号として受信することがで
きる。受信した信号は、受信信号復号機能126で復号
して、接続回線110を介して、図1の回線制御装置1
に送出される。
図1の回線制御装置1から接続回線111で送られてく
る送信信号を、送信信号生成機能128で送信符号に変
換して、デジタル変調送信機129に入力する。デジタ
ル変調送信機129では、入力した送信符号で変調した
送信電波を、空中線共用器130と空中線106を介し
て出力する。
は、空中線共用器130で分離されて、デジタル変調受
信機132に入力する。デジタル変調受信機132で
は、受信信号を受信信号復号機能131で復号させ、接
続回線112を介して、図1の回線制御装置1に送出す
る。
ブロック図である。
線33乃至34と、空中線共用器213、デジタル変調
送信機211、送信信号生成機能212、間欠動作制御
機能214、制御チャンネル用タイミング制御215、
デジタル変調受信機217、フレーム同期検出機能21
6、受信レベル検出機能219、受信信号復号機能21
8、及び移動局制御部230から構成される。
用器213で分離され、デジタル変調受信機217に入
力する。デジタル変調受信機217は、受信信号をフレ
ーム同期検出機能216、受信信号復号機能218及び
受信レベル検出機能219に分割して出力する。
ム同期信号を検出して、制御チャンネル用タイミング制
御215に送る。受信レベル検出機能219も受信レベ
ルを制御チャンネル用タイミング制御215に送る。受
信信号復号機能218は、復号できた受信信号を移動局
制御部230に出力する。
は、フレーム同期検出と受信レベル検出結果から、自移
動局が受信すべき最良の基地局を選定して、その動作タ
イミングを生成し、間欠動作制御機能214に送る。
調送信機211とデジタル変調受信機217を間欠動作
として、基地局からの不連続信号を連続した信号として
送受信させる。
230からの送信信号を送信符号に変換して、デジタル
変調送信機211に入力する。デジタル変調送信機21
1では、間欠動作制御機能214の動作タイミングに同
期して、変調した送信電波を、空中線共用器213及び
空中線を介して送出する。
タイミングチャートである。
基地局が送信できる周期を示している。フレーム周期3
09は、各基地局が1回の送信で送信できる時間を示し
ている。基地局11乃至13は、お互いの電波が干渉を
起こす地理的条件にあり、同時に同じ周波数の電波を送
出することが出来ないので、各フレーム周期毎に動作時
間を時分割している。図中において、ft1は基地局1
1が動作する時間を示しており、スーパー・フレーム3
08毎にft1が繰り返し割り当てられていることを示
す。同様に、基地局14乃至16も時分割動作をしてい
る。
の電波が干渉を起こさない地理的条件にあり、同時に同
じ周波数の電波を出すことができるので、各フレームの
動作時間を同期させている。同様に、基地局12と基地
局15、基地局13と基地局16も同期した動作をして
いる。
図である。
データ部403、ビット同期404及びフレーム同期4
05から構成されている。
周期で異なる基地局が送信した場合に、送信タイミング
のズレによって、送信信号が衝突することを防ぐための
緩衝時間であり、全ての基地局でガードタイム期間中は
送信が行われない。
信するために必要な制御情報が乗せられる部分である。
移動局で、信号を読みとるために必要なクロック同期を
抽出し易くするためのタイミング信号である。
ム配置を特定するための特定パターンを持つタイミング
信号であり、移動局はフレーム信号の配置を検出して、
データ部の配置を認知することができる。
いて、本発明の動作について説明する。
を制御して、移動体通信を実現する機能を持つ制御装置
であり、11から16の複数基地局と回線で接続され、
17から22及び33から34の空中線及び23から2
8の電波を介して、31から32の移動局と通信してい
る状態を示す。ここで、移動局31は、基地局11乃至
13の各基地局の電波が同時に受信できる位置にある。
グで、送信電波が送出されている。このように、各基地
局の送信タイミングを合わせるには、回線制御装置1か
ら最も遠距離にある基地局の送信タイミングを基本とし
て、距離が近い基地局のタイミング遅延機能123にお
いて、距離差に見合う遅延時間を加えることで実現でき
る。
13からの送信電波23乃至25が届くので、移動局3
1は、図4のフレーム311,322,333,31
4、325,336の順番で電波が受信できることにな
る。
01が含まれているが、各基地局からの送信電波は、フ
レーム毎に周波数、位相及び変調シンボル・タイミング
がズレているから、移動局31では正常に受信すること
はできない。
信号の最後にビット同期404及びフレーム同期405
を配置しており、信号の最初に配置してあるデータ部4
03では信号の同期が取れず受信できなくても、最後の
フレーム同期405だけは受信できる信号長及び配置と
している。
用タイミング制御の処理手順を示すフローチャートであ
り、移動局が制御チャンネルの処理を開始してから、間
欠受信動作に遷移するまでの処理を説明している。
3の空中線33,34、空中線共用器213を介して、
デジタル変調受信機217に入力する。そして、ステッ
プS1において連続受信処理を開始し、絵制御チャンネル
用タイミング制御215は、フレーム同期検出機能21
6からのフレーム同期受信報告を待っている。
告があると、制御チャンネル用タイミング制御は、ステ
ップS3において、スーパーフレーム・タイマを設定す
る。このタイマは、図4のスーパーフレーム周期330
8を計時する。
ンタを「1」とし、ステップS5において、フレームタイ
マを設定する。フレームタイマは、図4の309フレー
ム周期を計時する。この状態で、フレーム同期受信報告
をフレームタイマのタイムアウトまで待ち続ける。
報告があった場合は、ステップS9において、その時の受
信レベルを受信レベル検出機能219から入力して、フ
レーム同期受信記録として、フレームカウンタ値「1」
と受信レベル値を記憶し、ステップS10において、フレ
ームカウンタ値を1つカウントアップする。
イムアウトした場合には、ステップS10において、フレ
ームカウンタを1つカウントアップして、フレームタイ
マを再設定し、ステップS5に戻って、フレーム同期受
信報告待ちに入る。
ップ6において、スーパーフレーム・タイマがタイムア
ウトするまで行い、スーパーフレーム・タイマがタイム
アウトした場合にはステップS11に進む。
信記録の有無を判定し、無い場合には、ステップS1に
戻って、連続受信処理を行う。一方、フレーム同期受信
記録がある場合は、その記録の中で、一番受信レベルの
高いフレームカウンタ値を持って、ステップ12の間欠受
信処理に入る。
の処理手順を示すフローチャートであり、間欠受信動作
での信号の受信・復号と信号受信が連続的に失敗した場
合に、連続受信処理に復帰する処理を説明している。
08の中で、フレームカウンタ値が一致するフレーム周
期だけ、デジタル変調受信機217を動作させる処理で
あり、この間欠受信動作によって、デジタル変調受信機
217には同一の基地局の電波が連続して受信すること
になり、次のフレーム周期からは、送信信号の最初のデ
ータ部も受信できるようになる。
開始されると、ステップS13において、フレーム同期受
信記録の中で一番受信レベルの高いフレームカウンタ値
の信号タイミングに設定する。
期受信報告があると判定した場合には、ステップS15に
おいて、信号の受信・復調を行う。
定し、ステップS17において、間欠動作タイマがタイム
アウトする間で待つ。ステップS17において、間欠動作
タイマがタイムアウトした後、ステップ14に戻り、フレ
ーム同期受信報告の有無を判定する。
ップS14において、間欠受信で受信できていたフレーム
同期受信報告がなくなると、ステップS20において同期
外れカウンタを設定し、ステップS21において、一定回
数の間フレーム同期受信報告の復帰を待つ。フレーム同
期が復帰できない場合は、ステップS22で同期外れを
検出したものとして、図6のフローチャートに示したス
テップ1に戻って連続受信処理を行い、新たな基地局と
の同期確立動作を開始する。
でも同様に実施される。
が、本発明はこれに限らず、図2において、タイミング
遅延機能123は、回線制御装置1側に各基地局に対応
して配置されてもよい。
搬状態が一番良い基地局を選定する機能であるので、受
信レベルの代わりにフレーム同期やビット同期のビット
誤り率を検出し、最も誤り率の小さな基地局を選択する
方式としてもよい。
号の最後に配置して受信機の性能を軽減できる方式とす
る他、受信機の性能によっては、送信信号の中央部分に
配置してもよい。
基地局間で精度の良い周波数同期、位相同期、変調シン
ボルタイミング同期等の必要が無くなり、経済的な移動
体通信システムを提供できる。その理由は、移動局側で
最適な基地局を選択して、時分割されている電波を間欠
受信する仕組みによって、基地局間の高精度な同期の必
要性を無くしたからである。
波数を複数基地局において、時分割による共同利用する
ことによって、この移動体通信システムで必要な周波数
を共同利用した分削減できる。
チャート。
チャート(続き)。
図。
Claims (2)
- 【請求項1】 回線制御装置と、前記回線制御装置が制
御する一群の基地局と、前記一群の基地局のいずれかと
交信する移動局とを含み、前記回線制御装置は前記一群
の基地局の各々にタイミング信号を送出し、前記一群の
基地局は電波の干渉する地域内に配置され同一周波数の
通信チャンネルを共有するとともに前記タイミング信号
に対して所定時間だけ遅延させて時分割信号を送信し、
前記移動局は前記一群の基地局の内から最大受信レベル
の電波を送信している基地局を選択して受信する移動体
通信システムを用いた通信方法であって、 前記移動局は、スーパーフレームの1周期内で前記基地
局の時分割信号をフレーム同期受信してフレーム番号と
受信レベルを記録し、 前記記録に基いて前記受信レベルが最大となる最適フレ
ーム番号を選択し、 前記最適フレーム番号のみを同期受信し、 前記スーパーフレーム同期内でフレーム同期が外れた場
合には、前記移動局は、再度、前記スーパーフレームの
1周期内で前記基地局の時分割信号をフレーム同期受信
してフレーム番号と受信レベルを記録することを特徴と
する通信方法。 - 【請求項2】 回線制御装置と、前記回線制御装置が制
御する一群の基地局と、前記一群の基地局のいずれかと
交信する移動局とを含み、前記回線制御装置は前記一群
の基地局の各々にタイミング信号を送出し、前記一群の
基地局は電波の干渉する地域内に配置され同一周波数の
通信チャンネルを共有するとともに前記タイミング信号
に対して所定時間だけ遅延させて時分割信号を送信し、
前記移動局は前記一群の基地局の内から最大受信レベル
の電波を送信している基地局を選択して受信する移動体
通信システムを用いた通信方法であって、 前記移動局は、スーパーフレームの1周期内で前記基地
局の時分割信号をフレーム同期受信してフレーム番号と
受信レベルを記録し、 前記記録に基いて前記受信レベルが最大となる最適フレ
ーム番号を選択し、 前記最適フレーム番号のみを同期受信し、 前記最適フレーム番号のみを同期受信している最中に、
所定時間を越えてフレーム同期が外れた場合には、前記
移動局は、再度、前記スーパーフレームの1周期内で前
記基地局の時分割信号をフレーム同期受信してフレーム
番号と受信レベルを記録することを特徴とする通信方
法。
Priority Applications (1)
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JP26174498A JP3076308B2 (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 移動体通信システム |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP26174498A JP3076308B2 (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 移動体通信システム |
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Family Applications (1)
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JP26174498A Expired - Fee Related JP3076308B2 (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 移動体通信システム |
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1998
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