JP3444901B2 - データの有効な無線伝送のための方法及び装置 - Google Patents
データの有効な無線伝送のための方法及び装置Info
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Description
定局と少なくとも1つの移動局との間でデータを有効に
無線伝送するための方法ならびに装置に関し、これらの
データは時分割多重方式(TDMA)によるタイムスロット
(Slots)において伝送される。
ル標準を置き換えるために、1990年代はじめにDECT標準
が成立した。このDECT標準はワイヤレス遠隔通信に対す
る最初のヨーロッパ共通標準である。DECTネットワーク
は高い加入者密度に対するマイクロセルラーデジタル移
動無線ネットワークである。これはまず第一に建物内に
おける使用のために構想された。しかし、屋外でのDECT
標準の使用も可能である。平方キロメートルあたりほぼ
10000人の加入者のDECTネットワークのキャパシティ
は、ワイヤレス標準から見れば、ネットワークプロバイ
ダにとっては理想的なアクセステクノロジを提供する。
DECT標準によれば音声の伝送もデータ信号の伝送も可能
である。DECTベースでワイヤレスデータネットワークも
構築できる。
明する。DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommun
ication)の名の下にヨーロッパにおいては300mより小
さい到達距離に対するデジタルワイヤレス遠隔通信シス
テムが規格化された。これによって、このシステムは遠
隔通信装置の中継機能と接続してオフィスビル又は商業
地区における移動電話トラフィック及びデータトラフィ
ックに適する。DECT機能は遠隔通信装置を補い、これに
よりこの遠隔通信装置をワイヤレス通信システムの固定
局FSにする。120個までのチャネルで、固定局FSと最大1
20個の移動局MSとの間のデジタル無線コネクションが構
築され、監視され、制御される。
での異なる搬送波周波数(搬送波)が送信される。この
周波数分割多重方式はFDMA(Frequency Division Multi
ple Access)と呼ばれる。
チャネルが時分割多重方式TDMA(Time Division Multip
le Access)で伝送される。従って、DECT標準によるワ
イヤレス遠隔通信システムに対しては、10個の搬送波周
波数及び搬送波周波数毎にそれぞれに12個のチャネルが
ある場合には、全体で120個のチャネルが得られる。例
えば、音声コネクション毎に1チャネルが必要なので、
最大120個の移動局MSへの120個のコネクションが得られ
る。搬送波においてデュプレクスモード(Duplex,TDD)
で作動される。12チャネル(チャネル1〜12)が送信さ
れた後で、受信に切り換えられ、反対方向に12チャネル
(チャネル13〜24)が受信される。
参照)から成る。この場合、チャネル1〜12は固定局FS
から移動局MSへと伝送され、他方でチャネル13〜24は反
対方向に移動局MSから固定局FSへと伝送される。フレー
ム持続時間は10msである。1個のチャネルの持続時間
(タイムスロット)は417μsである。この時間に320ビ
ット情報(例えば音声)及び100ビット制御データ(同
期化、シグナリング及びエラーチェック)が伝送され
る。加入者(チャネル)に対する有効ビットレートは10
ms内の320ビット情報から得られる。従って、加入者
(チャネル)に対する有効ビットレートは毎秒32キロビ
ットである。固定局及び移動局に対してDECT機能を切り
換える集積モジュールが開発された。この場合固定局及
び移動局は類似の機能を満たす。これらの上記の集積モ
ジュールのうちの1つはこの場合RFモジュールであり、
すなわち、受信及び送信の基本的機能をRF領域で実施す
るモジュールである。
ジュールを使用することが周知である。すなわち、1個
のタイムスロット乃至はチャネルから次のタイムスロッ
ト乃至はチャネルへと搬送波周波数の切り換えを実施す
ることができるRFモジュールである。しかし、このファ
ストホッピングRFモジュールは非常に面倒で高価であ
る。従って、実際にはとりわけいわゆるスローホッピン
グRFモジュールが使用される。すなわち、このスローホ
ッピングRFモジュールでは搬送波周波数の切り換えのた
めに所定の時間が必要とされる。実際にはこのスローホ
ッピングRFモジュールが搬送波周波数の切り換えのため
に必要とする時間は、実質的には1タイムスロットの時
間に相応する。これは、各々アクティブなタイムスロッ
ト、すなわち、データが伝送される各スロットの後には
データが伝送できないいわゆる非アクティブなタイムス
ロット(ブラインドスロット)が続かなくてはならない
ことを意味する。これは次のことを意味する。すなわ
ち、DECT標準の場合には1個の搬送波周波数において可
能な12個のコネクションの代わりに実際には6個のコネ
クションしか実施できないことを意味する。
波数によって固定される。この場合注意すべきは、DECT
標準によれば物理的チャネルの再使用の構成はダイナミ
ックなチャネル選択(dynamic channel selection)に
よって行われることである。これによって、セルラーシ
ステムの場合のような面倒な周波数プランニングは必要
ない。コネクション構築のために連続的に全チャネルの
信号レベルを測定し、チャネルリスト(チャネルマッ
プ)において妨害のないチャネルを管理する。コネクシ
ョンの間にはさらに全チャネルの信号レベルならびに受
信品質が監視される。この監視によって今まさに利用さ
れるチャネルが搬送波周波数で伝送され、この搬送波周
波数が(例えば他の固定局からの又は他の固定局への同
一の搬送波周波数での伝送が作用することよって)妨害
されたことが分かる場合、次のアクティブなタイムスロ
ットに対して自動的に他の搬送波周波数が選択される。
この他の搬送波周波数はチャネルリストの中で妨害なし
としてエントリされている搬送波周波数である。
る。この周波数ホッピング方式では搬送波周波数は所定
の時間、例えば伝送フレームの後で切り換えられる。
変更され、ローカルな実状に適合されなければならな
い。例えば合衆国では伝送は1.88〜1.90GHzのノーマル
なDECT領域では行われず、むしろ一般的にアクセスしや
すい2.4GHz−ISM(Industrial,Scientific,Medical)帯
域が使用される。さらに国家による規定、たとえばアメ
リカの規定「FCCpart15(Federal Communications Comm
ission)」に適合させるための変更が行われなければな
らない。上記のアメリカの規定は無線インターフェース
に許可された伝送方式、送信電力及び使用される帯域幅
を記述している。
トの他にさらに信号伝送に必要な104ビットならびにガ
ードフィールドの56ビットを含む。このため各タイムス
ロットは全部で480ビットを含む。ここから(24x48ビッ
ト)/10ms=)1152000ビット/sのデータレートが得られ
る。この大きさのデータレートはアメリカのISM帯域で
は無意味である。というのも、利用可能なチャネル毎に
あまりにも大きな帯域幅が必要とされるだろうからであ
る。
効に利用する、データのデジタル無線伝送のための方法
及び装置を提供することである。この方法乃至は装置は
とりわけ上記のスローホッピングRFモジュールのコスト
的に有利な使用を可能にしなくてはならない。
よって固定局と少なくとも1つの移動局との間でデータ
をデジタル無線伝送するための方法が設けられる。この
場合、データは時分割多重方式(TDMA)によって複数の
タイムスロットにおいて伝送される。1つの搬送波周波
数から他の搬送波周波数への切り換えは所定の時間を必
要とする。
れ、このアクティブなタイムスロットの後にはそれぞれ
非アクティブなタイムスロットが続き、この非アクティ
ブなタイムスロットにおいてデータは伝送されない。非
アクティブなタイムスロットは本発明ではアクティブな
タイムスロットよりもより短い。
ブなタイムスロットの半分である。このタイムスロット
構造によって時間フレームあたり比較的多くのアクティ
ブなコネクションが得られる。これによって、TDMAシス
テムの帯域幅の比較的有効な利用が行われる。
ためのとりわけ4個のアクティブなタイムスロット及び
移動局から固定局への伝送のための4個のタイムスロッ
トを含むことができる。
けられる。本発明の装置は、固定局及び少なくとも1つ
の移動局を有し、固定局と少なくとも1つの移動局との
間でデータを時分割多重方式(TDMA)によって複数のタ
イムスロットにおいて及び周波数分割多重方式(FDMA)
方式によって複数の搬送波周波数において伝送可能であ
る。固定局及び少なくとも1つの移動局はそれぞれRFモ
ジュールを有し、このRFモジュールによってタイムスロ
ットのうちの1つの間の伝送のための搬送波周波数が選
択可能である。RFモジュールはこの場合1つの搬送波周
波数から他の搬送波周波数への切り換えのために1個の
タイムスロットの大きさの所定の時間を必要とする。本
発明では、伝送の時間フレームはアクティブなタイムス
ロットを有し、このアクティブなタイムスロットにおい
てデータは伝送され、アクティブなタイムスロットの後
にはそれぞれ非アクティブなタイムスロットが続き、こ
の非アクティブなタイムスロットにはデータが伝送され
ない。非アクティブなタイムスロットの持続時間はアク
ティブなタイムスロットの持続時間よりも小さい。とり
わけ有利には非アクティブなタイムスロットの持続時間
はアクティブなタイムスロットの半分である。従って、
時間フレームの間により多くのアクティブなコネクショ
ンが構築でき、よって帯域幅が有効に利用されることが
保障される。
ための4個のアクティブなタイムスロット及び移動局か
ら固定局への伝送のための4個のタイムスロットを含
む。
トの間に搬送波周波数を切り換えることができる。
説明する。
装置である。
させた場合のチャネル使用の概略図である。
のチャネルのとりわけ有利な使用を示す。
けられている。固定局1はこの場合端末線路10によって
固定ネットワークに接続されている。固定局1はRFモジ
ュール4を有する。このRFモジュール4によってデータ
はアンテナ6により送信乃至は受信可能である。このRF
モジュール4はとりわけいわゆるスローホッピングRFモ
ジュールである。すなわち、とりわけコスト的に有利な
モジュールである。このRFモジュールはしかし1つの搬
送波周波数から他の搬送波周波数へと切り換えるために
所定の時間を必要とする。この時間は1タイムスロット
の大きさである。すなわち、ほぼ100μsと1msとの間で
あり、とりわけほぼ300μsと500μsとの間である。搬
送波切り換えに必要な時間は、例えば時分割多重方式
(TDMA)のタイムスロットによって充填される時間に相
応しうる。アンテナ6によって無線伝送区間8を介して
移動局2への無線伝送が行われるか乃至は第2の無線伝
送区間9を介して移動局(ワイヤレス電話)3への伝送
が行われる。図1に図示された全移動局は同一の構造を
有し、従ってここに図示された移動局2のみに基づいて
詳しく説明を行うことにする。
の又は固定局からのデータの送受信のためのアンテナ7
を有する。移動局2にはRFモジュール5が設けられてい
る。このRFモジュール5は実質的には固定局1で使用さ
れるRFモジュール4に相応する。よって、移動局2のRF
モジュール5はいわゆるスローホッピングRFモジュール
である。
M帯域にどのように適合されるかを説明する。既に先に
説明したように、DECT標準を維持する場合に結果的に得
られるISM帯域に対するデータレートはあまりにも高
い。図3から良く分かるように、この理由からフレーム
毎のタイムスロット数が半分にされている。つまり、DE
CT標準の24タイムスロット(チャネル)の代わりに、1
タイムスロットの10ms内にほんの12タイムスロットZ1〜
Z12しか設けられておらず、これらの12タイムスロット
においてそれぞれ480ビットが伝送できる。タイムスロ
ット数の半減によって相応にデータレートも(12x480ビ
ット)/10ms=576000ビット/sに半減する。この比較的
低いデータレートはアメリカのISM帯域に対して受容可
能な帯域幅を結果的に伴う。
な機器をコスト的に有利に実現する場合には、いわゆる
スローホッピングRFモジュールが設けられる必要があ
る。これは次のことを意味する。すなわち、データが伝
送される各々アクティブなタイムスロットの後にはデー
タが伝送されない非アクティブなタイムスロット(ブラ
インドスロット)が続かなくてはならないことを意味す
る。12個設けられたタイムスロットZ1〜Z12(6個のタ
イムスロットZ1〜Z6は移動局から固定局への伝送用であ
り、6個のタイムスロットZ7〜Z12は固定局から移動局
への伝送用である。)の場合、従って最大で3個の可能
なコネクションしか使用できない。従って、コスト的に
有利なスローホッピングRFモジュールによる実現の際に
は、スローホッピングRFモジュールにより最大3個のコ
ネクションに規制することによる利用可能なチャネルキ
ャパシティは、それほど大きくない。
ングで示されている。例えばタイムスロットZ1では図示
されているように搬送波周波数f2によって固定局1から
移動局2、3への伝送が行われる(RX1)。このタイム
スロットZ1の後にはタイムスロットZ2が続き、このタイ
ムスロットZ2ではデータ伝送が行われない(非アクティ
ブなタイムスロット、ブラインドスロット)ならば、ス
ローホッピングRFモジュールもこの非アクティブなタイ
ムスロットZ2の持続時間を搬送波周波数の切り換えのた
めに利用する。図3に図示されているように、搬送波周
波数は例えば搬送波周波数f2から搬送波周波数f1へと切
り換えられる。従って、図3に図示されているように、
タイムスロットZ3では固定局から移動局への伝送が搬送
波周波数f1で行われる(RX2)。よって、図3に示され
ている図式は所与のタイムスロット配分においてアクテ
ィブなタイムスロット(ハッチングで図示)が所定の搬
送波周波数(f1,f2,...)の各々によって動作されうる
ことを特徴としている。
イナミックチャネル選択(dynamic channel selectio
n)によって行われることを思い出そう。この場合、チ
ャネルはその搬送波周波数及びそのタイムスロットによ
って規定されている。従って、セルラーシステムの場合
のような面倒な周波数プランニングは行われない。コネ
クション構築のためには、連続的に全チャネルの信号レ
ベルを測定し、チャネルリスト(チャネルマップ)にお
いて妨害なしのチャネルを管理する。コネクションの間
にはさらに全ての可能な搬送波周波数の全チャネルの信
号レベルならびに受信品質を監視する。
送波周波数f2による伝送(RX1)の際に、搬送波周波数f
1による受信状況乃至は送信状況の方がより有利である
と検出された場合、データ伝送が行われないタイムスロ
ットZ2の間にこのより有利であると識別された搬送波周
波数f1に切り換えられる。タイムスロットZ3の間の伝送
RX2はこのより有利であると識別された搬送波周波数f1
で行われる。
る。この周波数ホッピング方式では搬送波周波数は所定
の時間の後で例えば伝送の1フレームの後で切り換えら
れる。
する使用図式は次のような欠点を有する。すなわち、時
間フレームあたりのタイムスロット数を12個に半減した
ためにタイムスロットの持続時間が2倍の833μsにな
り、さらにアクティブな各タイムスロットの後の非アク
ティブなタイムスロットの必要性のために結果的にDECT
標準による6個の可能なコネクションとは対照的に3個
の可能なコネクション(固定局から移動局への3個のコ
ネクション及び移動局から固定局への3個のコネクショ
ン)しか与えられない、という欠点を有する。
タイムスロット構造は、1個のアクティブなタイムスロ
ットから次のアクティブなタイムスロットへ搬送波周波
数の柔軟な選択を損なうことなしに、最大の可能なコネ
クションを3個から4個に増加できる。図4からわかる
ように、3個から4個への最大の可能なコネクションの
この増加は、実質的に、データ伝送が行われない非アク
ティブなタイムスロットの持続時間がアクティブなタイ
ムスロットの持続時間に比べて短縮されることによって
実現される。図4に示されているように、1つの時間フ
レームが全部で10msである場合、この時間フレームのア
クティブなタイムスロットZ1、Z3、Z5、Z7、Z9、Z11、Z
13及びZ15の持続時間はそれぞれ833μsである。非アク
ティブタイムスロットZ2、Z4、Z6、Z8、Z10、Z12、Z14
及びZ16の持続時間は図4に図示されているようにほん
の417μsであり、従って実質的にアクティブなタイム
スロットの持続時間の半分である。DECT技術から周知の
スローホッピングRFモジュールは、後続のタイムスロッ
トの搬送波周波数に対する周波数プログラミングを実施
するために、アクティブなタイムスロットの後に少なく
とも1つの持続時間417μsを必要とする。従って、タ
イムスロット833μs/2=417μsを有するISM帯域に適合
されたDECT標準の半分のタイムスロットは、非アクティ
ブタイムスロット(ブラインドスロットル)として十分
である。
の間のデータ伝送RX1は固定局から移動局へと搬送波周
波数f1で行われる。小さい帯域幅によって伝送を実施す
るためには、この場合タイムスロットZ1の持続時間はDE
CT標準による持続時間の2倍、すなわち833μsであ
る。このタイムスロットZ1の次に非アクティブなタイム
スロットZ2が続くが、この非アクティブなタイムスロッ
トZ2の持続時間はたった417μsである。しかし、この4
17μsの持続時間は、スローホッピング技術のRFモジュ
ールにとっては次のアクティブなタイムスロットZ3に対
する搬送波周波数をプログラムするには十分である。従
って、例えば搬送波周波数f3が搬送波周波数f1よりも良
好な受信状況を提供すると識別された場合、データ伝送
が行われないタイムスロットZ2の持続時間の間にタイム
スロットZ1の搬送波周波数f1からタイムスロットZ3に対
する搬送波周波数f3に切り換えを行い、従って、タイム
スロットZ3の間には固定局から移動局への伝送が行われ
る(RX3)。
動局との間で伝送のために切り換えられないケースが図
示されている。
することもできる。この周波数ホッピング方式では所定
の時間の後で、例えば伝送の1フレームの後で搬送波周
波数を切り換える。
に相応する8個のタイムスロットZ1〜Z8の後で、デュプ
レクス方式(TDD)によって1つ又は複数の移動局から
固定局への伝送を行う。例えばタイムスロットZ9の間に
は移動局から固定局への伝送(TX1)を搬送波周波数f1
で行う。このアクティブなタイムスロットZ9の次の非ア
クティブなタイムスロットZ10はその持続時間において
アクティブなタイムスロットZ9(833μs)の持続時間
のほんの半分、すなわち417μsを有する。非アクティ
ブな半分のタイムスロットZ10の持続時間は、RFモジュ
ールにとっては、移動局から固定局へのさらに別の伝送
(TX2)のための次のアクティブなタイムスロットZ11に
対する周波数プログラミングを行うには十分である。
搬送波周波数の選択の柔軟性を本発明によって損なうこ
となしに、TDMAシステムのデジタル伝送の時間フレーム
の利用がより有効に行われる。
Claims (10)
- 【請求項1】複数の搬送波周波数(f1,f2,...)のうち
の1つによって固定局(1)と少なくとも1つの移動局
(2、3)との間でデータをデジタル無線伝送するため
の方法において、 データは時分割多重方式(TDMA)によって複数のタイム
スロット(Z1,Z2,...)において伝送され、 1つの搬送波周波数から他の搬送波周波数への切り換え
は1つのタイムスロットの大きさの所定の時間を必要と
し、 さらに、 データはアクティブなタイムスロット(Z1)において伝
送され、該アクティブなタイムスロット(Z1)の後には
それぞれ非アクティブなタイムスロット(Z2)が続き、
該非アクティブなタイムスロット(Z2)ではデータは伝
送されず、 非アクティブなタイムスロット(Z2)はアクティブなタ
イムスロット(Z1)よりも時間的に短い、複数の搬送波
周波数(f1,f2,...)のうちの1つによって固定局
(1)と少なくとも1つの移動局(2、3)との間でデ
ータをデジタル無線伝送するための方法。 - 【請求項2】非アクティブなタイムスロット(Z2)の持
続時間はアクティブなタイムスロット(Z1)の半分であ
ることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】時分割多重−デュプレクス方式(TDD)が
適用されることを特徴とする請求項1又は2記載の方
法。 - 【請求項4】伝送の時間フレームは、固定局(1)から
移動局(2)への伝送のための4個のアクティブなタイ
ムスロット(Z1,Z3,Z5,Z7)及び前記移動局(2)から
前記固定局(1)への伝送のための4個のタイムスロッ
ト(Z9,Z11,Z13,Z15)を含むことを特徴とする請求項1
〜3のうちの1項記載の方法。 - 【請求項5】伝送は2.4GHz帯域において行われることを
特徴とする請求項1〜4のうちの1項記載の方法。 - 【請求項6】データのデジタル無線伝送のための装置で
あって、固定局(1)及び少なくとも1つの移動局
(2、3)を有し、前記固定局(1)と前記少なくとも
1つの移動局(2、3)との間でデータを時分割多重方
式(TDMA)によって複数のタイムスロット(Z1,Z
2,...)において及び周波数分割多重方式(FDMA)方式
によって複数の搬送波周波数(f1,f2,...)において伝
送可能である、データのデジタル無線伝送のための装置
において、 前記固定局(1)及び前記少なくとも1つの移動局
(2、3)はそれぞれRFモジュール(4、5)を有し、
該RFモジュール(4、5)によって複数のタイムスロッ
トのうちの1つの間の伝送のための前記搬送波周波数が
選択可能であり、 前記RFモジュール(4、5)は1つの搬送波周波数から
他の搬送波周波数への切り換えのために1つのタイムス
ロットの大きさの所定の時間を必要とし、 伝送の時間フレームはアクティブなタイムスロット(Z
1)を有し、該アクティブなタイムスロット(Z1)にお
いてデータは伝送され、前記アクティブなタイムスロッ
ト(Z1)の後にはそれぞれ非アクティブなタイムスロッ
ト(Z2)が続き、該非アクティブなタイムスロット(Z
2)ではデータが伝送されず、 前記非アクティブなタイムスロット(Z2)の持続時間は
前記アクティブなタイムスロット(Z1)の持続時間より
も小さい、データのデジタル無線伝送のための装置。 - 【請求項7】非アクティブなタイムスロット(Z2)の持
続時間はアクティブなタイムスロット(Z1)の半分であ
ることを特徴とする請求項6記載の装置。 - 【請求項8】伝送の時間フレームは、固定局(1)から
移動局(2)への伝送のための4個のアクティブなタイ
ムスロット(Z1,Z3,Z5,Z7)及び前記移動局(2)から
前記固定局(1)への伝送のための4個のタイムスロッ
ト(Z9,Z11,Z13,Z15)を含むことを特徴とする請求項6
又は7項記載の装置。 - 【請求項9】搬送波周波数は2.4GHz帯域にあることを特
徴とする請求項6〜8のうちの1項記載の装置。 - 【請求項10】RFモジュール(4、5)は非アクティブ
なタイムスロットの間に搬送波周波数を切り換えること
を特徴とする請求項6〜9のうちの1項記載の装置。
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