JP4731679B2

JP4731679B2 - 同期ｔｄｄシステム

Info

Publication number: JP4731679B2
Application number: JP2000384262A
Authority: JP
Inventors: クリストファー、ストバート
Original assignee: ディーエスピー、グループ、スイッツァランド、アクチェンゲゼルシャフト
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2020-12-18
Also published as: DE50015191D1; EP1111835A3; EP1111835A2; JP2001223678A; DE19961674A1; US20010017864A1; EP1111835B1; US7016316B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスタ装置とそのマスタ装置と関連する少なくとも２つのスレーブ装置との間で音声および／またはデータを伝送するための同期ＴＤＤ（時分割二重）システムに関する。また、本発明はそのような同期ＴＤＤシステムで使用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音声および／またはデータを伝送するＴＤＤシステムは、とりわけ、コードレス電話システムの実施から知られている。そのシステムでは、スレーブ装置として作用する送受話器が、マスタ装置として作用する基地装置を介して、固定ネットワークとの接続を設定することができる。ＴＤＤシステムで２方向の伝送に使用される周波数チャネルはタイムスロットに再分割され、そのタイムスロットは２方向のうちの一方向の伝送用に交互に指定されている。切換えは、タイムスロットごとにか、またはいつも固定数のタイムスロットの後かいずれかで行うことができる。そのような周波数チャネルの再分割の使用により、マスタ装置とスレーブ装置の間に常にただ単一の接続だけが可能になる。
【０００３】
図３ａは、基地局と送受話器との間の通信に使用されるＴＤＤ方法の原理を示す図である。図の上の部分は、時間ｔの関数として基地局ＦＰの振舞いを示し、一方で下の部分は、時間ｔの関数として送受話器ＰＰの振舞いを示す。このように、基地局は、タイムスロットに従って交互に伝送ＴＸまたは受信ＲＸに設定され、送受話器は、それぞれ受信ＲＸと伝送ＴＸに正確に反対になるように設定される。矢印で示されるように、装置の振舞いに応じて通信は行われる。タイムスロットに再分割された単一周波数ではなくて、Frequency Hopping Spread Spectrum（ＦＨＳＳ、周波数ホッピングスペクトラム拡散）またはDirect Sequence Spread Spectrum（ＤＳＳＳ、直接シーケンススペクトラム拡散）が適用される時に、複数の周波数もまた伝送に使用することができる。
【０００４】
文献ＷＯ９４／０５１０１には、ＴＤＤに基づき少なくとも１つの基地局と複数の送受話器を含むコードレス電話システムについて記述されている。ここで、基地局は特定のパラメータを利用しながら、通信プロトコルによって送受話器と通信する。１つの基地局と関連した送受話器間の通信に関して、送受話器の一方が、他方の送受話器と連絡をとることができるようにするために、通信プロトコルのパラメータを模倣することが、引用した文献に提案されている。
【０００５】
しかし、WO94/05101に開示されたシステムは、非同期ＴＤＤシステムに関するものである。すなわち、マスタ装置もスレーブ装置も使用されていない状態では信号を伝送しない。非同期システムには、待機モードで、伝送された信号を規則的に走査することが必要であるために、高エネルギーを消費するという欠点がある。さらに、接続が確立される前に関連した装置の間で再同期が必要になるために、通信の設定が比較的遅くなる。
【０００６】
これらの欠点は、スレーブ装置がマスタ装置と同期している同期ＴＤＤシステムで回避できる。同期ＴＤＤシステムは、例えば９０２〜９２８ＭＨｚのＩＳＭ帯域の使用に基づいている。このＩＳＭ帯域は、米連邦通信委員会ＦＣＣによりアメリカ合衆国では産業、科学および医療の用途に割り当てられており、ＦＣＣ規則のセクション15.247で定義されている。図３ｂに示すように、同期システムのマスタ装置ＦＰは、マスタ装置ＦＰからスレーブ装置ＰＰに伝送するためのタイムスロットで規則的に同期信号（ビーコン）を伝送する（図の上の部分）。また、伝送は、いつも２タイムスロットで構成されるフレームで行うことができる。スレーブ装置PPは、そのような同期信号またはビーコンを受け取り（図の下の部分）、それに応じてクロックを同期させる。マスタ装置から関連したスレーブ装置への接続確立の要求もまた同じタイムスロットで行われる。そのために、待機モードでは、スレーブ装置の受話器のアクティビティを低レベルにすることができるようになり、その結果、エネルギー消費は非同期システムに比べて小さくなる。さらに、新しい接続が確立される度に、最初の同期は不要になるので、非同期システムよりも速く接続を達成することができる。
【０００７】
同期システムのエネルギー消費を最小にするために、スレーブ装置は通常マスタ装置で伝送される同期信号を全ては受け取らないで、同期を維持し基地局から必要なメッセージを受け取るために必要なだけの信号だけを受け取る。さらに、マスタ装置がタイムスロットまたはフレームの全てでは伝送しないことが可能であり、その結果、システム内部干渉はなくなる。図３ｃは、例として、そのような同期信号の伝送に関係するチャートを示す。
【０００８】
同期ＴＤＤシステムでは、全てのスレーブ装置はマスタ装置からの信号を受け取るように配列されているので、スレーブ装置は互いに直接通信することができない。しかし、マスタ装置とは単一の接続だけが維持されるので、マスタ装置を介したスレーブ装置間の通信はできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、マスタ装置およびそのマスタ装置と関連した少なくとも２つのスレーブ装置を含む同期ＴＤＤシステム、並びに、マスタ装置からスレーブ装置に規則的に同期信号（ビーコン）を伝送するにもかかわらず、同じシステムのスレーブ装置の間で直接通信を可能にするそのようなシステムの方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１で開示されるように特徴付けられる同期ＴＤＤシステムを用いて達成される。
【００１１】
また、この目的は、請求項９に記載される方法を用いて達成される。
【００１２】
本発明によるシステムおよび方法は、非同期システムに優る同期システムの利点を維持しながら、同期ＴＤＤシステムの２つのスレーブ装置間に通信の可能性をもたらす。さらに、存在するシステムでの利用は、ハードウェアの修正を必要としないで行うことができる。
【００１３】
本発明によるシステムの好ましい実施形態は、従属クレームで開示される。
【００１４】
本発明は、以下で図面に示される実施形態を参照して詳細に説明する。
【００１５】
【発明の実施形態】
図１ａおよび１ｂは、本発明による同期ＴＤＤシステムの原理および方法を図示する。例えば、本システムは、同期ＴＤＤを有するコードレス電話システムで形成され、そのコードレス電話システムは、マスタ装置として基地局ＦＰおよびスレーブ装置として少なくとも２台の送受話器ＰＰ１、ＰＰ２を含む。送受話器ＰＰ１、ＰＰ２は、固定ネットワークはもちろんのこと基地局を介しても他の局、例えば他の基地局と関連した送受話器、と通信することができる。信号伝送自体は様々な方法で行うことができる。例えば、伝送は、特定の周波数を使用して行われるが、またいくつかの周波数を使用しても、例えば周波数ホッピングスペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）または直接シーケンススペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）を使用しても行うことができる。
【００１６】
最新技術として既に説明した図３ａ〜３ｃと同様に、図１ａおよび１ｂの上の部分も時間ｔの関数として基地局ＦＰの振舞いを示す。中央部分および下の部分は、その間に通信を設定すべき２台の送受話器ＰＰ１およびＰＰ２の振舞いを図示する。伝送周波数はタイムスロットに再分割されて、原理的には、基地局ＦＰから送受話器ＰＰ１、ＰＰ２への信号の伝送と送受話器ＰＰ１、ＰＰ２から基地局ＦＰへの信号の伝送とに交互に割り当てられる。これは、基地局ＦＰおよび送受話器ＰＰ１、ＰＰ２をそれぞれ伝送ＴＸと受信ＲＸに、および受信ＲＸと伝送ＴＸに交互に反対になるように切り換えることで実現される。
【００１７】
しかし、遊休状態では、タイムスロットは連続しては伝送に使用されていない。例えば、遊休状態では、送受話器ＰＰ１、ＰＰ２は伝送に切り換えられる時はないし、また基地局ＦＰは、この目的に限れば、タイムスロット１、１＋ａ、１＋２ａ、１＋３ａなどで規則正しい間隔ａで送受話器ＰＰ１、ＰＰ２に向けて同期信号を伝送するだけである。これらのタイムスロットでは、送受話器ＰＰ１、ＰＰ２は受信ＲＸの準備が完了しているが、エネルギーを節約するために、送受話器間では完全に非活動状態（ＩＤＬＥ）である。
【００１８】
図１ａに従って基地局ＦＰから送受話器ＰＰ１、ＰＰ２に同期信号を２度伝送する度にその後で、送受話器ＰＰ１、ＰＰ２は依然として対応するタイムスロット２ａ＋１で受取りモードに切り換えられるが、同期信号の実際に規則的な伝送はタイムスロット１＋２ａでは行われない。このためには、例えば、単に基地局を伝送モードＴＸではなくて受信モードＲＸに切り換えるだけで、基地局ＦＰによる伝送を対応するタイムスロット１＋２ａで阻止することができる。もしくは、送受話器ＰＰ１、ＰＰ２を伝送周波数と異なる周波数の受信モードに切り換える。あるいは、ＦＨＳＳまたはＤＳＳＳの方法が電話システムで伝送に使用される時には、伝送に使用される周波数ホッピングスペクトラル拡散（ＦＨＳＳ）または直接シーケンススペクトラル拡散（ＤＳＳＳ）の伝送コードからはずれた受信コードに、送受話器を切り換える。関連した時点で基地局ＦＰがシステムの送受話器の１つと活動状態の接続を維持する時には、伝送が阻止されると、この接続のデータが失われる可能性があるので、二者択一の可能性に従って、基地局ＦＰで伝送を阻止する代わりに送受話器ＰＰ１、ＰＰ２で受信を阻止することが、特に効果的である可能性がある。
【００１９】
送受話器ＰＰ２がシステムの他の送受話器ＰＰ１に接続を設定しようとする時に、他方の送受話器ＰＰ１が受け取る準備が完了しているが基地局ＦＰからの同期信号を受け取ることができない空いたタイムスロット１＋２ａで、送受話器ＰＰ２は関連した周波数および／またはＤＳＳＳコードを有するそれ自身の伝送を挿入することができる。
【００２０】
図１ｂに示すように、送受話器ＰＰ１は送受話器ＰＰ２から伝送を受け取る。それに応答して、タイムスロット１＋２ａ、２＋２ａなどで送受話器ＰＰ１、ＰＰ２の間に通常のＴＤＤ接続が確立され、そのときに、開始送受話器ＰＰ２が基地局として動作する。基地局ＦＰと送受話器ＰＰ１の間の接続が、基地局ＦＰによる伝送の阻止で中断されるような場合は、送受話器ＰＰ１、ＰＰ２間の接続が確立されると直ちに、周波数を変化させるか、ＦＨＳＳまたはＤＳＳＳのコードを変化させるかしなければならない。このようにして、システムにおける「本当の」基地局ＦＰおよび他方の送受話器との干渉は回避することができる。というのは、一方で基地局ＦＰは依然として他方の送受話器に向けて同期信号を伝送しなければならないし、他方で、他の送受話器はそれらの間に接続を設定しようとする可能性があるから。
【００２１】
送受話器の１つＰＰ２は、送受話器ＰＰ１、ＰＰ２の間の接続で基地局として動作し、送受話器ＰＰ１、ＰＰ２と「本当の」基地局ＦＰの間の接続は中断されるので、関与する２台の送受話器ＰＰ１、ＰＰ２のどちらも基地局ＦＰからもう同期信号を受け取らなくなる。このことは、送受話器ＰＰ１、ＰＰ２のクロックが基地局ＦＰのクロックから徐々にずれ始めることを意味するので、２台の送受話器ＰＰ１、ＰＰ２間の接続終了後に、基地局ＦＰとの再同期が必要になる。しかし、この再同期は、規則的な同期信号がなくても、システムの初期設定段階で必要となるよりも多くの時間およびエネルギーを必要とすることはない。したがって、効果は非同期システムの効果に劣らない。また、留意しなけれならないことであるが、本発明によるシステムでは、基地局と送受話器の間の規則的な接続ごとに設定のために再同期が必要となる非同期ＴＤＤシステムとは対照的に、再同期は２台の送受話器間の接続を可能にしたすぐ後で常に行う必要がある。
【００２２】
しかし、必要であれば、基地局ＦＰから送受話器ＰＰ１、ＰＰ２への同期信号の伝送は、２台の送受話器ＰＰ１、ＰＰ２間の接続中も継続することもできる。このためには、一方で、データは、必要とされるよりも僅かに速いデータ速度で送受話器ＰＰ１、ＰＰ２の間で伝送することができるので、ｎ番目のフレームごとにタイムスロットを、基地局ＦＰから送受話器ＰＰ１、ＰＰ２への同期信号の伝送に使用することができる。他方で、他方の送受話器が受け取るタイムスロットの内容（例えば、ＶＯＸ）を知っていることを使用して、それらの内容がそもそも必要であるかあるかどうかを決定し、必要でない場合は、タイムスロットを基地局との再同期のためだけに使用することができる。
【００２３】
図２は、９０２〜９２８ＭＨｚのＩＳＭ帯域のＦＨＳＳシステムに基づいた、本発明によるシステムの実施形態の動作を図示する。干渉問題の可能性と同様にこの帯域に関するＦＣＣ規則のために、そのようなシステムに関しては、ＴＤＭＡシステムではなくてＴＤＤシステムを使用するのが好ましい。ここで考察するシステムは、送受話器ＰＰを基地局ＦＰと同期させるために同期信号を使用する同期ＴＤＤシステムでなければならない。
【００２４】
周波数ホッピング方法は通常伝送用に６４の周波数を含み、その周波数は、伝送されるフレームごとに、したがって２番目のタイムスロットごとに変化する。送受話器ＰＰは、基地局ＦＰから同期信号を受け取るために６５フレームごとに「目覚め」て、そのクロックを基地局ＦＰのクロックに合せるようにプログラムされている。目覚めるフレームごとに、使用される周波数は１だけインクリメントされる（６５モジュロ６４＝１）。使用される最初の１１の周波数ｆ１〜ｆ１１を、図２の左端に列挙する。右に向かって、基地局ＦＰおよび送受話器ＰＰの振舞いが時間ｔの関数として周波数ｆごとに示されている。ここで、他の図と同様に、ＴＸは装置が伝送モードにあることを意味し、この場合は基地局ＦＰについてだけ示されており、さらにＲＸは、これは送受話器ＰＰについてだけ示されているが、装置が受信するための準備を完了していることを意味する。
【００２５】
送受話器ＰＰが先行するフレームで使用された周波数ｆ４またはｆ９で受け取り続けているので、５番目のフレームごとに、基地局ＦＰから送受話器ＰＰへの同期信号の伝送は阻止されるが、基地局ＦＰは既に次の周波数ｆ５またはｆ１０で伝送している。
【００２６】
このようにして、前の周波数を使用しながら、送受話器ＰＰは特定の時点ｔ１、ｔ２に他の送受話器と接続を設定することができる。この手順のために満たすべき条件は、送受話器が基地局から新しい同期信号を受け取らないで１周期を動作するのに十分なクロック安定性を、送受話器ＰＰが有していることである。こうでない場合は、同期信号の各伝送の間に必要でないフレームが６４あるので、基地局ＦＰによる２つの必要な伝送の間の位置に、送受話器ＰＰ用の追加の受取りフレームを挿入することも可能である。その時に、２台の送受話器間の通信はいつも、使用されない６４フレーム内のこの追加の受信フレームからのように、行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】本発明によるシステムの第１の実施形態における２台の送受話器間の伝送開始の原理を示す図。
【図１ｂ】本発明によるシステムの第１の実施形態における２台の送受話器間の伝送開始の原理を示す図。
【図２】ＦＨＳＳシステムの実施形態における伝送開始の原理を示す図。
【図３ａ】ＴＤＤシステム（最新技術）におけるタイムスロットでの伝送を示す図。
【図３ｂ】同期ＴＤＤシステム（最新技術）における同期信号の実施可能な伝送を示す図。
【図３ｃ】同期ＴＤＤシステム（最新技術）における同期信号の実施可能な伝送を示す図。

Claims

マスタ装置と前記マスタ装置と関連する少なくとも２つのスレーブ装置との間で、音声および／またはデータを伝送する同期ＴＤＤシステムであって、前記マスタ装置が固定タイムスロットで同期信号（ビーコン）を伝送するための伝送手段を含み、さらに前記スレーブ装置が前記マスタ装置によって伝送された前記同期信号を受け取り処理するための受取り手段を含み、前記スレーブ装置の前記受取り手段は、同期信号の伝送に使用されない固定タイムスロットで受け取る準備が完了しているように構成されるか、または固定タイムスロットで前記マスタ装置からの信号を受け取ることを許可しない設定で受け取る準備が完了しているように構成され、また、前記スレーブ装置は、前記スレーブ装置の前記受取り手段が受け取る準備が完了しているが前記マスタ装置からの信号を受け取ることができないタイムスロットの１つを、前記スレーブ装置自体間で通信を開始する信号を伝送するために、使用するのに適している伝送手段を含む同期ＴＤＤシステム。
前記マスタ装置は、その伝送手段が規則的な間隔で前記同期信号を伝送し再び前記規則的な伝送を規則的に中断するように構成され、さらに、前記スレーブ装置の前記受取り手段が、この規則的な中断の間に同じマスタ装置の他のスレーブ装置との通信を開始する信号を受け取る準備が完了しているように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の同期ＴＤＤシステム。
前記スレーブ装置は、前記マスタ装置による同期信号の伝送に使用されるタイムスロットの間に、固定間隔で、前記マスタ装置で使用される周波数以外の周波数で受け取る準備が完了しているように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の同期ＴＤＤシステム。
前記マスタ装置の前記伝送手段は、前記同期信号を伝送するためにＦＨＳＳ（周波数ホッピッングスペクトラム拡散）コードを利用するように構成され、さらに、前記スレーブ装置の前記受取り手段は、通常同じＦＨＳＳコードで受け取るが、固定タイムスロットでは他のスレーブ装置と通信を開始するために使用することができる異なるＦＨＳＳコードで受け取るように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の同期ＴＤＤシステム。
前記マスタ装置の前記伝送手段は、前記同期信号を伝送するためにＤＳＳＳ（直接シーケンススペクトラム拡散）コードを利用するように構成され、さらに、前記スレーブ装置の前記受取り手段は、通常同じＤＳＳＳコードで受け取るが、固定タイムスロットでは他のスレーブ装置と通信を開始するために使用することができる異なるＤＳＳＳコードで受け取るように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の同期ＴＤＤシステム。
前記スレーブ装置の前記伝送手段および前記受取り手段は、前記通信の開始後に、前記スレーブ装置自体の間に、同期信号を伝送するために前記マスタ装置で使用される周波数またはコード以外のＦＨＳＳかＤＳＳＳの周波数またはコードを有する通常のＴＤＤ接続を確立のに適していることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の同期ＴＤＤシステム。
前記スレーブ装置の前記受取り手段は、２つのスレーブ装置の間の通信中に、この通信に必要でないタイムスロットで、前記マスタ装置から同期信号を受け取り続けるのに適していることを特徴とする、先行する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の同期ＴＤＤシステム。
前記システムは、コードレス通信システム、特に９０２〜９２８ＭＨｚのＩＳＭ帯域のシステムであり、前記マスタ装置は基地局であり、前記スレーブ装置は送受話器であることを特徴とする、請求項１に記載の同期ＴＤＤシステム。
マスタ装置と前記マスタ装置と関連する少なくとも２つのスレーブ装置との間で音声および／またはデータを伝送する同期ＴＤＤシステムの方法であって、
ａ）固定タイムスロットで、前記マスタ装置で同期信号（ビーコン）を伝送するステップと、ここでその同期信号は前記スレーブ装置で受け取られ、
ｂ）前記マスタ装置からの同期信号を受け取ることができないように、同期信号の伝送に使用されない固定タイムスロットで受け取る準備が完了しているようにするために、前記スレーブ装置を切り換えるステップと、
ｃ）ステップｂ）に従ってそのようなタイムスロットの間に、前記スレーブ装置が信号を伝送することができるようにするステップと、ここでその信号は関連したタイムスロットの間に他方のスレーブ装置が受け取ることができ、
ｄ）ステップｃ）に従って第１のスレーブ装置で伝送された信号を、ステップｂ）に従ってタイムスロットの間に第２のスレーブ装置が受け取る時に、前記スレーブ装置がそれら自体の間に直接通信を確立ことができるようにするステップとを含む方法。