JPH0221734A - 移動体通信における時間分割通信用の無線基地局と移動無線機 - Google Patents

移動体通信における時間分割通信用の無線基地局と移動無線機

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JPH0221734A
JPH0221734A JP17240888A JP17240888A JPH0221734A JP H0221734 A JPH0221734 A JP H0221734A JP 17240888 A JP17240888 A JP 17240888A JP 17240888 A JP17240888 A JP 17240888A JP H0221734 A JPH0221734 A JP H0221734A
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signal
radio
speed
communication
circuit
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JP17240888A
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Sadao Ito
伊藤 貞男
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Iwatsu Electric Co Ltd
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Iwatsu Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は移動体通信における無線通信チャネルの時間分
割通信システムに関する。さらに具体的には、ある無線
チャネルが与えられ、これを用いてサービス・エリア内
の多数の移動無線機のうちの1つが対向する無線基地局
と無線回線を設定して通信している最中に、他の移動無
線機が同一無線チャネルを用いて通信を希望してきたと
き、すでに通信中の移動無線機と無線基地局との間の通
信に悪影響を及ぼすことなく、他の移動無線機と前記無
線基地局との間で同一の無線チャネルを用いて独立の無
線回線を設定することを可能とする同一無線チャネルの
送受信ダイパーシティ可能な時間分割通信システムに関
する。
[従来の技術] 従来の移動体通信においては、たとえば商用グービス中
のNTT (日本電信電話(株))の自動車方式の中で
採用されている。これを第8図により説明する。ある無
線基地局13にはそのサービス・エリアであるゾーン1
4内に多数存在する各自動車内に搭載された複数の移動
無線機15と同時に通信を行うために、複数の無線チャ
ネルが割当てられている。一方、各移動無線機15には
多数の無線チャネルのうち1つを選択使用(マルチチャ
ネル・アクセスと称する)可能な機能が具備されている
。無線基地局13と通信を行う際には、移動無線機15
から制御信号により無線基地局13を経由して多数の無
線基地局13の無線チャネルの使用を決定する無線回線
制御局12へ連絡し、そこからの指示に従い通信に使用
する通話チャネル番号を定めて、スイッチSWを含む交
換機11を介して電話網10の加入者と通信を行うよう
にシステム構成がなされている。
[発明が解決しようとする課題] この場合、もしある無線基地局に与えられている通話に
供せられる無線チャネル数が10とすると、同一のサー
ビス・エリア内の10個の移動無線機からの通信の要求
に対しては別々の無線チャネルを割当てることが可能で
あるから通話を行うことは可能であるが、11番目に要
求1ノできた移動無線機からの発呼要求に対しては、割
当てるべき無線チャネルがないために、発呼不能(呼損
)となっていた。以上は無線チャネルをアナログ信号の
伝送に使用する場合の例であったが、音声をデジタル変
調した場合でも、シングル・チャネル争パーやキャリア
(Single Channel per Carri
er)SCPClすなわち1つの搬送波に、それぞれ電
話(通信)信号1個をのせて送信するシステムにおいて
も、前述の未解決の課題を有することに変わりはなかっ
た。
[課題を解決するための手段] 送信信号(ベースバンド信号)をあらかじめ定めた時間
間隔単位に区切って記憶回路に記憶し、これを読み出す
ときには記憶回路に記憶する速度よりもn倍の高速によ
り所定のタイム・スロットで読み出し、このタイム・ス
ロット系列によって収容された信号で搬送波を角度変調
または振幅変調して、時間的に断続して送受信するため
に移動無lQ機および無線基地局に内蔵されている、そ
れぞれ対向して交信する受信ミクサを有する無線受信回
路と、送信ミクサを有する無線送信回路と、無線受信回
路の受信ミクサに印加するシンセサイザと無線送信回路
の送信ミクサに印加するシンセサイザとに対しスイッチ
回路を設け、それぞれ印加するシンセサイザの出力を断
続させ、かつこの断続状態を送受信ともに同期し、かつ
対向して通信する無線基地局にも上記と同様の断続送受
信を移動無線機のそれと同期させる方法を用い、かつ受
信側では前記所定のタイム・スロット系列に収容されて
いる信号のみを取り出すために、無線受信回路を開閉し
て受信し、復調して得た信号を記憶回路に記憶し、これ
を読み出すときにはこの記憶回路に記憶する速度のn分
の1の低速度で読み出すことにより、送信されてきた原
信号であるベースバンド信号の再生を可能とし、また複
数のタイム・スロット系列を用いて同一の通話(信)信
号を送受信することのできる移動体通信用の無線基地局
と移動無線機を含むシステムを構築した。
この結果、システムに与えられた全無線チャネルが使用
中であっても、各無線チャネルにそれぞれ時間分割され
たタイム・スロット内は、通信に使用されていない空ス
ロットがあれば、新しく発呼を希望してきた移動無線機
に対しても発呼が可能となり、周波数の有効利用度の高
いシステムの実現が可能となった。
[作用] 無線基地局とそのサービス・エリア内に多数の移動無線
機が存在し、その任意の数の移動無線機が無線基地局と
交信可能とするために、1つの無線チャネルが時間的に
複数のタイム・スロット系列に分割されており、これら
タイム・スロット系列の1つまたは少数を選択して、こ
れを用いて通信することが可能なシステム構築がなされ
た。1つの移動無線機が無線基地局と通信中に他の移動
無線機がこの無線基地局に対し送信してきた場合に、新
しく通信を希望した移動無線機に対しては、すでに使用
中の無線チャネルにおいて、タイム・スロツ1へ系列の
うちの未使用の1つを与えて、前記無線基地局との間で
交信を可能とすることにより、前記複数組の通信が互い
に他に妨害を与えることなく、かつ自己の通信に対して
も悪影響を受けることなく、通信を実行することを可能
とした。
また通信トラヒックが閑散な場合には、多くのタイム・
スロット系列のうちの複数が選択されて、ダイパーシテ
ィ送受信による通信品質を向上することができる。この
場合には、同一無線チャネル内の複数のタイム・スロッ
ト系列に全く同一の通信信号を無線基地局から送信し、
これを移動無線機で受信し、電話機(端末部)入力で両
者を混合し、また移動無線機からの送信信号を複数のタ
イム・スロット系列で送信し、これを無線基地局で受信
し、混合することによりダイパーシティ送受信を可能と
した。
[実施例] 第1A図、第1B図および第1C図は、本発明の一実施
例を説明するためのシステム構成を示している。
第1A図において、10は一般の電話網であり、20は
電話網10と無線システムとを交換接続するための関門
交換機である。30は無線基地局であり関門交換機20
とのインタフェイス、信号の速度変換を行う回路、タイ
ム・スロットのυ1当てや選択をする回路、制御部など
があり、無線回線の設定や解除を行うほか、移動無線機
100(100−1〜100−n>と無線信号の授受を
行う無線送受信回路を有している。
ここで、関門交換機20と無線基地[30との間には、
通話チャネルCH1〜CHnの各通話信号と制御用の信
号を含む通信信号22−1〜22−nを伝送する伝送線
がある。
第1B図には、無線基地局30との間で交信をする移動
無線機100の回路構成が示されている。
アンテナ部に受けた制御信号や通話信号などの受信信号
は受信ミクサ136と受信部137を含む無線受信回路
135に入り、その出力である通信信号は、2つの速度
復元回路138−1,138−2と、制御部140とク
ロック再生器141に入力される。クロック再生器14
1で1よ、受信した信号中からクロックを再生してそれ
を速度復元回路138−1,138−2と制御部140
とタイミング発生器142に印加している。
速度復元回路138−1,138−2では、受信信号中
の圧縮されて区切られた通信信号の速度(アナログ信号
の場合はピッチ)を復元して連続した信号として信号混
合回路152で混合された復、電話機部101および制
御部140に入力している。電話機部101から出力さ
れる通信信号は、信号分割回路139で分割された後、
2つの速度変換回路131−1.131−2で通信信号
を所定の時間間隔で区切って、その速度(アナログ信号
の場合はピッチ)を高速(圧縮)にして、送信ミクサ1
33と送信部134とを含む無線送信回路132に印加
され、送信信号はアンテナ部から送出されて、無線基地
局30によって受信される。
このタイミング発生器142では、クロック再生器14
1からのクロックと制御部140からの制御信号により
、送受信断続制御器123.速度変換回路131−1,
131−2.無線受信回路135ヤ速度復元回路138
に必要なタイミングを供給している。また、クロック発
生器141からのクロックは速度変換回路131−1,
131−2にも印加されている。
この移動無線R100には、ざらにシンセサイザ121
−1および121−2と、切替スイッチ122−1,1
22−2と、切替スイッチ122−1,122−2をそ
れぞれ切替えるための信号を発生する送受信断続制御器
123およびタイミング発生器142が含まれており、
シンセサイザ121−1,121−2と送受信断続制御
器123とは制御部140によって制御されている。各
シンセサイザ121−1,121−2には、基準水晶発
娠器120から基準周波数が供給されている。
ID情報照合記憶部182は、無線基地局30から送信
されてくる識別情報(ID)を信号混合回路152から
受けて、制御部140の制御により、記憶内容と照合し
、必要に応じて記憶する。
第1C図には無線基地局30が示されている。
関門交換1fi20との間のnチャネルの通信信号22
−1〜22−nは伝送路でインタフェイスをなす信号処
理部31に接続される。
さて、関門交換機20から送られてきた通信信号22−
1〜22−nは、無線基地局30の信号処理部31へ入
力される。信号処理部31では伝送損失を補償するため
の増幅器が具備されているほか、いわゆる2線−4線変
換がなされる。すなわち入力信号と出力信号の混合分離
が行われ、関門交換機20からの入力信号は、多くのス
イッチ5WR−1−1,5WR−1−2,・・・、5W
R−1−n、5WR−2−1,5WR−2−2,−。
5WR−2−n、−、・、5WR−n−1,5WR−n
−2,−、5WR−n−n、および、5WT−1−1,
5WT−1−2,・・・、5WT−1−n、5WT−2
−1,5WT−2−2,−,5WT−2−n・−−−−
−,5WT−n−1,SWT−n−2,=−,5WT−
n−nを含むスイッチ群83を介して信号速度変換回路
群51へ送られる。また虞号速度復元回路群38からの
出力信号は、スイッチ群83を介して信号処理部31で
入力信号と同一の伝送路を用いて関門交換機20へ送信
される。ここで、スイッチ群83は送信用のスイッチ5
WT−1−1〜5WT−n−nと、受信用のスイッチ5
WR−1−1〜5WR−n−nニ大別されるが、いずれ
も通話路制御部81による制御を受け、スイッチ群83
を所要の目的を達するように開閉し、送受信ダイパーシ
ティが可能なように動作する。
ID識別記憶部82は移動無線目100のIDを識別記
憶するために使用される。また、通話路制御部81は、
制御部40の指令によりスイッチ群83を開閉して通話
路に関する制御を行うか、通話路制御部81からも情報
の提供、制御の要求を制御部40に対し行う機能を有す
る。上記のうち関門交換機20からの入力信号はスイッ
チ群83を通過後、多くの信号速度変換回路51−1〜
51−nを含む信号速度変換回路群51へ入力され、所
定の時間間隔で区切って速度(ピッチ)変換を受ける。
また無線基地局30より関門交換機20へ伝送される信
号は、無線受信回路35の出力が、信号選択回路群39
を介して、信号速度復元回路群38へ入力され、速度(
ピッチ)変換された後、スイッチ群83を通って、信号
処理部31へ入力される。
さて、無線受信回路35の制御または通話信号の出力は
タイム・スロット別に信号を選択する信号選択回路39
−1〜39−nを含む信号選択回路群3つへ入力され、
ここで各通話チャネルC)−11〜Cl−Inに対応し
て通話信号が分離される。この出力は各チャネルごとに
設けられた信号速度復元回路38−1〜38−nを含む
信号速度復元回路群38で、信号速度(ピッチ)の復元
を受けた債、スイッチ群83を介して信号処理部31へ
入力され、4線−2線変換を受けた後この出力は関門交
換機20へ通信信号22−1〜22−nとして送出され
る。
つぎに信号速度変換回路群51の機能を説明する。
一定の時間長に区切った音声信号や制御信号等の入力信
号を記憶回路で記憶させ、これを読み出すときに速度を
変えて、たとえば記憶する場合のたとえば15倍の高速
で読み出すことにより、信号の時間長を圧縮することが
可能となる。信号速度変換回路群51の原理は、テープ
・レコーダにより録音した音声を高速で再生する場合と
同じで必り、実際には、たとえば、COD (Char
geCoupled Device ) 、 BBD 
(Bucket BrigadeDevice >が使
用可能であり、テレビジョン受信機や会話の時間軸を圧
縮あるいは、伸長するテープ・レコーダに用いられてい
るメモリを用いることができる(参考文献:小板 他 
“会話の時間軸を圧縮/伸長するテープ・レコーダ′ 
日経エレクトロニクス 1976年7月26日 92〜
133頁)。
信号速度変換回路群51で例示したCODやBBDを用
いた回路は、上記文献に記載されているごとく、そのま
ま信号速度復元回路群38にも使用可能で、この場合に
は、クロック発生器41からのクロックと制御部40か
らの制御信号によりタイミングを発生するタイミング発
生器42からのタイミング信号を受けて、書き込み速度
よりも読み出し速度を低速にすることにより実現できる
関門交換機20から信号処理部31を経由して出力され
た制御または音声信号は信号速度変換回路群51に入力
され、速度(ピッチ)変換の処理が行われたのちにタイ
ム・スロット別に信号を割当てる信号割当回路群52に
印加される。この信号割当回路群52はバッファ・メモ
リ回路でめり、信号速度変換回路群51から出力された
1区切り分の高速信号をメモリし、制御部40の指示に
より与えられるタイミング発生回路42からのタイミン
グ情報で、バッファ・メモリ内の信号を読み出し、無線
送信回路32へ送信する。このタイミング情報はチャネ
ル対応でみた場合には、時系列的にオーバラップなく直
列に並べられてており、後述する制御信号または通話信
号が全実装される場合には、あたかも連続信号波のよう
になる。
この圧縮した信号の様子を第2A図および第2B図に示
し説明する。
信号速度変換回路群51の出力信号は信号割当回路群5
2に入力され、めらかしめ定められた順序でタイム・ス
ロットが与えられる。第2A図(a>のSDl、SD2
・、SDnは速度変換された通信信号が、それぞれタイ
ム・スロット別に割当てられていることを示している。
ここで、1つのタイム・スロットの中は図示のごとく同
期信号と制御信号または通話信号が収容されている。通
話信号が実装されていない場合は、通話路制御部81で
加えられた同期信号だけで通話信号の部分は空スロツト
信号が加えられる。このようにして、第2A図(a)に
示すように、無線送信回路32においては、タイム・ス
ロットSD1〜SDnで1フレームをなす信号が変調回
路に加えられる事になる。
この時系列化された多重信号は、無線送信回路32にお
いて、振幅または角度変調されたのらに、アンテナ部よ
り空間へ送出される。
電話の発着呼時において通話に先行して無線基地局30
と移動無線機100との間で行われる制御信号の伝送に
ついては、電話信号の帯域内または帯域外のいづれを使
用する場合も可能である。
第3A図はこれらの周波数関係を示す。すなわう回(a
)においては帯域外信号の例であり、図のごとく、低周
波側(250Hz>や高周波側(3850Hz>を使用
することができる。この信号は、たとえば通話中に制御
信号を送りたい場合(たとえば、ダイパーシティを適用
したい場合)に使用される。
これらの制御信号は、制御部40において作成されるほ
か、関門交換機20からの制御信号や、通話路制御部8
1からの制御信号を制御部40において中継または変換
して作成され送出される。
移動無線機100から送られてきた制御信号は、無線受
信回路35で受信され、制御部40で処理され、必要に
応じて、通話路制御部81や関門交換機20へ送られる
第3A図(b)においては、帯域内信号の例を示してお
り、発着呼時において使用される。
上記の例はいづれもトーン信号の場合であったが、トー
ン信号数を増したり、トーンに変調を加え副搬送波信号
とすることで多種類の信号を高速で伝送することが可能
となる。
以上はアナログ信号の場合であったが、制御信号として
ディジタル・データ信号を用いた場合には、音声信号も
ディジタル符号化して、両者を時分割多重化して伝送す
ることも可能であり、この場合の回路構成を第3C図に
示す。第3C図は、音声信号をディジタル符号化回路9
1でディジタル化し、それとデータ信号とを多重変換回
路92で多重変換し、無線送信回路32に含まれた変調
回路に印加する場合の一例である。
そして対向する受信機で受信し復調回路において第3C
図で示したのと逆の操作を行えば、音声信号と制御信号
とを別々にとり出すことが可能である。
一方移動無線機100から送られてきた信号は、無線基
地局30のアンテナ部で受信され、無線受信回路35へ
入力される。第2A図(b)は、この上りの入力信号を
模式的に示したものでおる。
すなわら、タイム・スロットSU1.SU2.・・・S
Unは、移動無線機10c)−1,100−2゜・・・
、100−nからの無線基地局30宛の送信信号を示す
。また各タイム・スロットsu’+、su2、・・・、
Sunの内容を詳細に示すと、第2A(b)の左下方に
示す通り同期信号および制御信号または通話信号より成
り立っている。ただし、無線基地局30と移動無線機1
00との間の距離の小さい場合や信号速度によっては、
同期信号を省略することが可能である。ざらに、上記の
上り無線信号の無線搬送波のタイム・スロット内での波
形を模式的に示すと、第28(C)のごとくなる。
さて、無線基地局30へ到来した入力信号のうち制御信
号については、無線受信回路35から直ちに制御部40
へ加えられる。ただし、速度変換率の大きさによっては
、通話信号を同様の処理を行った後に信号速度復元回路
群38の出力から制御部40へ加えることも可能である
。また通話信号については、信号選択回路群39へ印加
される。
信号選択回路群39には、制御部40からの制御信号の
指示により、所定のタイミングを発生するタイミング発
生回路42からのタイミング信号が印加され、各タイム
・スロット5tJ1〜Sunごとに同期信号、制御信号
または通話信号が分離出力される。これらの各信号は、
信号速度復元回路群38へ入力される。この回路は送信
側の移動無線機100における速度変換回路131(第
1B図)の逆変換を行う機能を有しており、これによっ
て原信号が忠実に再生され関門交換機20宛に送信され
ることになる。
以下本発明における信号空間を伝送される場合の態様を
所要伝送帯域や、これと隣接した無線チキ・ネルとの関
係を用いて説明する。
第1C図に示すように、制御部40からの制御信号は信
号割当回路群52の出力と平行して無線送信回路32へ
加えられる。ただし、速度変換率の大きさによっては通
話信号と同様の処理を行った俊、信号割当回路群52の
出力から無線送信回路32へ加えることも可能である。
つぎに移動無線機100においても、第1B図に示すご
とく無線基地局30の機能のうち通話路を1チヤネルと
した場合に必要とされる回路構成となっている。
原信号たとえば音声信号(0,3KHz〜3.0KH2
)が信号速度変換回路群51(第1C図)を通った場合
の出力側の周波数分布を示すと第3B図に示すごとくに
なる。すなわち前述のように音声信号が15倍に変換さ
れるならば、信号の周波数分布は第3B図のこと< 4
.5KHz〜45KH7に拡大されていることになる。
同図においては、υ制御信号は音声信号の下側周波数帯
域を用いて同時伝送されている場合を示している。この
信号のうち制御信号(0,2〜4.0KH2)と通話信
号CH1(4,5〜45KH2でSDlとして表されて
いる)がタイム・スロット、たとえばSDIに収容され
ているとする。他のタイム・スロットSD2〜S[)n
に収容されている音声信号も同様である。
すなわち、タイム・スロットSO1<+=2゜3、−、
n>には制御信号(0,2〜4.0KH2)と通信信号
CHi (4,5〜45Kl−12)が収容されている
。ただし、各タイム・スロット内の信号は時系列的に並
べられており、−度に複数のタイム・スロット内の信号
が同時に無線送信回路32に加えられることはない。
これらの通話信号が制御信号とともに無線送信回路32
に含まれた角度変調部に加えられると、所要の伝送帯域
として、すくなくとも fo ±45KH2 を必要とする。ただし、foは無線搬送波周波数である
。ここでシステムに与えられた無線チャネルが複数個あ
る場合には、これらの周波数間隔の制限から信号速度変
換回路群51による信号の高速化は、ある値に限定され
ることになる。複数個の無線チャネルの周波数間隔をf
repとし、上述の音声信号の高速化(よる最高信号速
度をfHとすると両者の間には、つぎの不等式が成立す
る必要がある。
f   > 2 f H ep 一方、ディジタル信号では、音声は通常64kb/S程
度の速度でディジタル化されているからアナログ信号の
場合を説明した第3B図の横軸の目盛を1桁程度引上げ
て読む必要がおるが、上式の関係はこの場合にも成立す
る。
また、移動無線機100より無線基地局30へ入来した
制御信号は、無線受信回路35へ入力されるが、その出
力の一部は制御部40/\入力され、他は信号選択回路
群39を介して信号速度復元回路群38へ送られる。そ
して後者の制御信号は送信時と全く逆の速度変換(低速
信号への変換)を受けた後、一般の電話網1oに使用さ
れているのと同様の信号速度となり信号処理部31を介
して関門交換1120へ送られる。
つぎに、本発明によるシステムの発着呼動作および送受
信ダイパーシティの適用に関し、音声信号の場合を例に
とって説明する。
(1)移動無線機100からの発呼 第4A図および第4B図に示すフローチャートを用いて
説明する。
移動無線機100の電源をオンした状態にすると、第1
B図の無線受信回路135では、下り(無線基地局30
→移動無線機100)無線チャネル(チャネルCH1と
する)に含まれている制御信号の捕捉を開始する。もし
システムに複数の無線チャネルが与えられている場合に
は、i) 最大の受信入力電界を示す無線チャネルii
)  無線チャネルに含まれている制御信号により指示
される無線チャネル iii )  無線チャネル内のタイム・スロットのう
ら空タイム・スロットのおるチャネル など、それぞれシステムに定められている手順にしたが
い無線チャネル(以下チャネルC目1とする)の受信状
態にはいる。これは第2A図(a)に示されているタイ
ム・スロットSDi内の同期信号を捕捉することにより
可能である。制御部140では、シンセサイザ121−
1に無線チャネルC1]1の受信を可能とする局発周波
数を発生させるように制御信号を送出し、また、スイッ
チ122−1もシンセサイザ121−1側に倒し固定し
た状態にある。
そこで、電話機部101の受話器をオフ・フック(発呼
開始)すると(S201、第4A図)、第1B図のシン
セサイザ121−2は、無線チャ゛ネルCI−11の送
信を可能とする局発周波数を発生させるような制御信号
を制御部140から受ける。
ただし、速度復元回路138−1のみが動作状態にあり
、速度復元回路138−2は休止状態におるとする。
またスイッチ122−2もシンセサイザ121−2側に
倒し、固定した状態になる。つぎに無線チャネルCl−
11を用い電話機部101から出力された発呼用制御信
号を送出リ−る。ただし、速度変換回路131−1のみ
が動作状態にあり、速度変換回路131−2は休止状態
にあるものとする。
さて上記の制御信号は、第3A図(b)に示される周波
数帯を用いられ、これを、たとえばタイム・スロットS
unを用いて送信される。
この制御信号の送出はタイム・スロットSunだけに限
定され、バースト的に送られ他の時間帯には信号は送出
されないから他の通信に悪影響を及ぼすことはない。た
だし、制御信号の速度が比較的低速であったり、あるい
は信号の情報但が大きく、1つのタイム・スロット内に
収容不可能な場合には、1フレーム後またはざらに、次
のフレームの同一タイム・スロットを使用して送信され
る。
タイム・スロットSunを捕捉するには具体的にはつぎ
の方法を用いる。無線基地局30から送信されている制
御信号には、第2A図(a)に示す通り、同期信号とそ
れに続く制御信号が含まれており移動無線機100はこ
れを受信することにより、フレーム同期が可能になる。
ざらにこの制御信号には、現在使用中のタイム・スロッ
ト、未使用のタイム・スロット(空タイム・スロット表
示)などの制御情報が含まれている。システムによって
は、タイム・スロットSDi (i=1.2゜・・・、
n)が他の通信によって使用されているときには、同期
信号と通話信号しか含まれていない場合もあるが、この
ような場合でも未使用のタイム・スロットには通常同期
信号と制御信号が含まれており、この制御信号を受信す
ることにより、移動無線機100がどのタイム・スロッ
トを使用して発呼信号を送出すべきかを知ることができ
る。
なお、すべてのタイム・スロットが使用中の場合には、
この無線チャネルでの発呼は不可能であり、別の無線チ
ャネルを掃引して探索覆る必要がある。
また別のシステムでは、どのタイム・スロット内にも空
スロツト表示がなされていない場合があり、このときは
、それに続く音声多重信号SD1゜SD2.・・・、S
Dnの有無を次々に検索し、空タイム・スロットを確認
する必要がある。
さて本論にもどり無線基地局30から、以上のいづれか
の方法により送られてきた制御情報を受信した移動無線
機100では、自己がどのタイム・スロットで発呼用制
御信号を送出すべきか、その送信タイミングを含めて判
断することができる。
そこで上り信号用のタイム・スロットSunが空スロッ
トと仮定すると、この空タイムφスロットを使用するこ
とにし、発呼用制御信号を送出して無線基地局30から
の応答信号から必要なタイミングをとり出して、バース
ト状の制御信号を送出することができる。
もし、他の移動無線機から同一時刻に発呼があれば呼の
衝突のため発呼信号は良好に無線基地局30へ伝送され
ず再び最初から動作を再開する必要を生ずるが、この確
率はシステムとしてみた場合には、十分に小さい値にお
さえられている。もし呼の衝突をさらに低下させるには
、つぎの方法がとられる。それは移動無線機100が発
呼可能な空タイム・スロットをみつけたとして、そのタ
イム・スロットを全部使用するのではなく、ある移動無
線機には前半部、ある移動無線機には後半部のみを使用
させる方法である。すなわち発呼信号として、タイム・
スロットの使用部分を何種類かに分け、これを用いて多
数の移動無線機を群別し、その各群に、それぞれその1
つのタイム・スロット内の時間帯を与える方法である。
別の方法は、制御信号の有する周波数を多種類作成し、
これを多数の移動無線機を群別し、その各群に与える方
法である。この方法によれば周波数の異なる制御信号が
同一のタイム・スロットを用いて同時に送信されても無
線基地局30で干渉を生じることはない。以上の2つの
方法を別々に用いてもよいし、併用すれば効果は相乗的
に上昇する。
さて移動無線機100からの発呼用制御信号が良好に無
線基地局30で受信され移動無線機100のID(識別
番号)を検出したとすると(8202)、制御部40で
は、現在空いているタイム・スロットを検索する。移動
無線機100に与えるタイム・スロットは5LJnでも
よいが、念のために検索を実行する。それは移動無線機
100のほかに、他の移動無線機からの同時発呼に対応
するためや、サービス種類やサービス区分に適したタイ
ム・スロットを与えるためでもある。
この結果、たとえばタイム・スロットSD1が空いてい
るとすると、移動無線機100に対し前記無線チャネル
CH1のタイム・スロットSD1を用い下り制御信号に
よりタイム・スロット上り(移動無線機100→無線基
地局30)SUl。
およびこれに対応する下り(無線基地局30→移動無線
t1100)SDlを使用するように指示する(320
3>。これに応じて移動無線機100では、指示された
タイム・スロットSD1で受信可能な状態へ移行すると
ともに下りのタイム・スロットSD1に対応する上り無
線チャネル用のタイム・スロットである5U1(第2A
図(b)参照)を選択する。このとき移動無線機100
の制御部140においては、送受信断続制御器123を
動作させ、スイッチ122−1および122−2を動作
開始させる(S204)。それと同時にスロット切替完
了報告を上りタイム・スロットSU1を用いて無線基地
局30に送出しく3205>、ダイヤル・トーンを待つ
(3206>。
この上り無線信号の無線搬送波のタイム・スロットSU
1の状態を模式的に示すと第2B図(C)のごとくなる
。無線基地局30には、タイム・スロットSU1のほか
に、伯の移動無線機100からの上り信号としてSU3
やSunが1フレームの中に含まれて送られてきている
スロット切替完了報告を受信した無線基地局30では(
3207)、発呼信号を関門交換120に対し送出しく
320B>、これを受けた関門交換機20では移動無線
機100のIDを検出し、関門交換機20に含まれたス
イッチ群のうちの必要なスイッチをオンにして(320
9>、ダイヤル・トーンを送出する(8210.第4B
図)。
このダイヤル・トーンは、無線基地局30により転送さ
れ(S211>、移動無線機100では、通話路が設定
されたことを確認する(3212)。
この状態に移行したとき移動無線機100の電話機部1
01の受話器からダイヤル・トーンが聞えるので、ダイ
ヤル信号の送出を始める。このダイヤル信号は速度変換
回路131−1により速度変換され送信部134および
送信ミクサ133を含む無線送信回路132より上りタ
イム・スロットSUIを用いて送出される(S213>
かくして、送信されたダイヤル信号は無線基地局30の
無線受信回路35で受信される。この無線基地局30で
は、すでに移動無線11100からの発呼信号に応答し
、使用すべきタイム・スロットを与えるとともに、無線
基地局30の信号選択回路群39および信号割当回路群
52を動作させて、上りのタフイム・スロットSU1を
受信し、下りのタイム・スロットSD1の信号を送信す
る状態に移行している。
また通話路制御部81は制御部40からの制御信号によ
りスイッチ群83のうち、受信用としてスイッチ5WR
−1−1、また送信用とし・てスイッチ5WT−1−1
をオン(第1C図では黒3角)の状態に設定されている
。したがって移動無線機100から送信されてきたダイ
ヤル信号は、信号選択回路群39の信号選択回路39−
1を通った後、信号速度復元回路群38に入力され、こ
こで原送信信号が復元され、スイッチ群83を介して信
号処理部31を介して通話信号22−1として関門交換
機20へ転送され(3214)、電話網10への通話路
が設定される(S215)。
−−1j、関門交換機20からの入力信号(当初制御信
号、通話が開始されれば通話信号)は、無線基地局30
においてスイッチ群83のスイッチ5WT−1−1を通
った後、信号速度変換回路群51で速度変換を受けて、
信号割当回路群52の信号割当回路52−1によりタイ
ム・スロットSD1が与えられている。そして無線送信
回路32から下りの無線チャネルのタイム・スロットS
DIを用いて前記移動無線機100宛に送信される。
前記移動無線機100では、無線チャネルCH1のタイ
ム・スロットSD1において受信待機中であり無線受信
回路135で受信され、その出力は速度復元回路138
−1に入力される。この回路において送信の原信号が復
元され、信号混合回路152を介して電話L93101
の受話器に入力される。かくして、移動無線機100と
一般の電話網10の内の一般電話との間で通話が開始さ
れることになる(3216)。
終話は移動無線機100の電話機部101の受話器をオ
ン・フックすることにより(3217>、終話信号と制
御部140からのオン・フック信号とが速度変換回路1
31を介して無線送信回路132より無線基地局30宛
に送出されるとともに(3218>、制御部140では
送受信断続制御器123の動作を停止させかつ、スイッ
チ122−18よび122−2をそれぞれシンセサイザ
121−1および121−2の出力端に固定する。
一方、無線基地局30の制御部40では、移動無線機1
00からの終話信号を受信すると関門交換機20宛に終
話信号を転送しく3219>、スイッチ群83のスイッ
チ5WR−1−1,SW丁−1−1をオフして通話を終
了する(3220>。
同時に無線基地局30内の信号選択回路群39および信
号割当回路群52を開放する。
以上の説明では無線基地局30と移動無線R100との
間の制御信号のやりとりは信@速度変換回路u51.信
号速度復元回路群38等を通さないとして説明したが、
これは説明の便宜上であって、音声信号と同様tこ信号
速度変換回路群51、信号速度復元回路群38、制御信
号速度変換回路48や信号処理部31を通しても何ら支
障なく通信が実施可能である。
(2)移動無線機100への着呼 移動無線機100は電源をオンした状態で待機中とする
。この場合移動無線機100からの発呼の項で説明した
ごとく、システムで定められている手順にしたがった無
線チャネルC[」1の下り制御信号を受信待機状態にあ
る。
一般の電話網10より関・門交換機20を経由して移動
無線機100への着呼信号が無線基地局30へ到来した
とする。これらの制御信号は通信信号22として音声信
号と同様に、スイッチ群83を介して信号速度変換回路
群51を通り、信号割当回路群52を介して制御部40
(第1C図)へ伝えられる。すると制御部40では、通
話路制御部81に対し、スイッチ群83の送信用および
受信用のスイッチSWとして使用可能なスイッチを確認
し、オンの状態に保持することを指令する。
またこれと同時に移動無線機100宛の無線チャネルC
H1の下りタイム・スロットのうちの空スロット、たと
えばSDlを使用して移動無線機]OOのID信号十着
呼信号表示信号十タイム・スロット使用信号(移動無線
機100からの送信には、たとえばSDIに対応するS
UIを使用)を送出する。この信号を受信した移動無線
1100では、無線受信回路135の受信部137より
制御部140へ伝送される。制御部140では、この信
号が自己の移動無線tfi100への着呼信号rあるこ
とをM1認するので電話機部101より呼出昌を鳴動さ
せると同時に、指示されたタイム・スロットSDI、S
t、11で待機するように送受信断続制御器123を動
作させるとともに、スイッチ122−1,122−2の
オン、オフを開始させる。かくて通話が可能な状態に移
行したことになる。
ただし、上記の状態においても速度復元回路138−2
および速度変換回路131−2は休止状態にあるものと
する。
つぎに本システムを用いて良好な状態で信号伝送が実行
され、かつシステム内の他の無線チャネルへ悪影響を与
えることのないことを理論的に説明する。そのために、
上り(移動無線機100が送信、無線基地局30が受信
)無線信号を例にとる。
まず上り無線信号がすべて空線、すなわち全タイム・ス
ロットとも使用されていない場合を想定する。発呼を希
望した移動無線機100は、下り無線チャネル内の、た
とえばタイム・スロットSD1の制御信号により、移動
無線m1ooか上り無線チャネルの使用可能なタイム・
スロット(たとえばタイム・スロットS D 1− )
を選択ずみで、タイミング発生回路142からの信号に
より無線送信回路132から制御信号(通話路が設定さ
れれば通話信号)を無線基地局30宛に送出する。
同様に、他の移動無線機から発(着)呼があれば上り無
線信号として同一無線チャネルの他のタイム・スロット
を用いて無線基地局30宛に制御または通話信号が送出
される。
以上説明した上り無線チャネルに含まれている信号を数
式に表現する。
第1B図の電話機部101の出力信号(または制御信号
)であるデータあるいは音声信号(アナログまたはディ
ジタル形式の信号に対して)は、つぎのように表現でき
る。
また帯域外に存在する制御信号は、 ここで、aiは振幅の大きざ、ωiは信号の角周波数、
aiは1=0のときの位相を表わす。m。
r]は正の整数を表わす。
つぎに周波数変調の場合を説明するが、位相変調におい
ても、また振幅変調においても本発明は同様に適用され
る。(1)式または(1)式および(2)式で搬送波を
周波数変調すると、1qられる変調波は、 1− IQ Sin f (ω十μ(t))di=I□
5in(ωを十5(t)>     (3)または、 1= I□ sin f (ω十μ(1)+μC(t)
)di=Iosin(ωを十5(t)+5o(t)>た
だし、 5(t) =M ffJ sir+ (ωHを十θi)
m・=aH/ωH(m=1.2,3.・・・、n)(4
)式で示される5(t)+5o(1)は−船釣な形の伝
送信号を表わすことになる。
さて、(3)式または(4)式を用いると、移動無線e
1100のアンテナから送出される無線信号は下式で示
される。
m= (Io1/n)[1+2.pl(n/mπ))X
Sin  (m7r/n)C03mりt]xsin  
(Ω、 を十S1 (t) +s。1(t) >ただし
nは1フレーム内のスロット(等時間間隔とする)数、
pは切替角周波数、mは正の奇数とする。
(5)式は同一無線チャネルを使用する移動無線機10
0からの送信信号が1フレーム内のスロットn個のうち
の1個の場合であったが、全スロットが信号で実装され
ている状態、すなわちn個の移動無線機100が同一無
線チャネルを用いて通信中とした場合に無線チャネルに
含まれていや信号の数式による表示は以下のごとくにな
る。
1 = (I01/ n) [1+2 El(n/mπ
))xsin  (myr/n ) cos mp t
 ]xsin (Ω t+81 (t)+5o1(1)
)+ (I02/ n> [1+2 fl(n/m7(
’) )xsin  (mi/n) xcos mp (t−27U/ <no)) ]xs
in  (Ω2 t 十52 (t) + 5c2(t
) )+ (I03/n)[1+2F1(n/m7r)
)xsin  (mπ/n) XCO3mp (t−4π/ (np>)]xsin 
(Ω3t + S3 (t) +s、(t) )+(I
oo/n) [1+2Σ (n / mπ)) m=1 xsin  (mπ/n> xcosmp(t−2(n−1)π/(rl))]xs
in (Ω t +s  (t) +s an(t) 
)n ただし、pは切替角周波数、mは正の奇数とし、n個の
入力波に対する切替時間は等間隔とした。
またΩ 、Ω2.・・・、Ω、は各移動無線機100か
ら送信される搬送波周波数が同一無線チャネルではある
ものの若干異なっているため別々の記号を用いた。S 
(【)やS。1(t)(m=1.2゜・・・、n)も同
様である。
(6)式の右辺を変形すると次式のようになる。
1= (I01/n> [sin (Ω1j+U1 (
t))+(n/π)Sin(π/n> x[cos((ΩI  D)t+U1(t))−cos
((Ω1+p)t+U1 (t))]十(n/3π)s
in (3π/n> x[cos((Ω1 3D)j+U1 (t))cos
[(Ω1 +−3p> t+U1 (j))]+(n1
5π)sin (5yr/n)x(cos((Ω1 5
p)t+U1 (t))−cos((Ω1+5p)t+
U、(t)) ]+・・・・・・          
    ]+ (I02/n> [sin (Ω2↑−
1−U2 (t) )+(n/π)sin(π/n> x[cos((Ω2  D) t+U2 (t) )−
cosNΩ2 +p ) t +U2 (t) ) E
+ (n/3yr)sin  (3yr/n)x[co
s((Ω2 3p)t+U2 (t))−cos[(Ω
2 +3p) t + U2 (t) ) ]+(n1
5π)sin (5π/n) x[cos((Ω2 51)) t+U2 (1) )
cos((Ω2+5p)t+U2 (t)) ]+・・
・・・・                  ]+ 
(10n/ n )  [sin  (Ω。t+Un(
t)→−(n/π)sin(π/n> x[cos((Ω。−p)t+U。(t))−cos(
(Ω。+p>t+u。(1) ) ]+ (n/3.q
)sin  (37r/rl)X、 [CO3((Ω。
−31)>t+u、(t))−cos((Ω、+3p)
t+Uo(t)) ]十(n15yr)sin (5π
/n)x[cos((Ω、−5p)t+U、(t))−
cos[(Ωp +5p)t+Uo(t)) ’]+・
・・・・・                  ]た
だし、 U・(t)=s・(t)+s。1(t)(i=1.2.
・・・、n) ここで(7)式をみると多くの搬送波を合成したものと
なっていることがわかる。
以下システム構築上問題となる隣接無線チャネル干渉、
同一無線チャネル干渉や伝送信号の遅延時間借について
定量的な評価を行い本発明によるシステムが実用上何ら
支障なく運用されることを説明する。
(1)隣接無線チャネル干渉 1フレーム内のタイム・スロット数が10、音声多重度
が10.1フレームの周期が100m秒とした場合を例
にとり、大部分の信号成分は、1つのチャネル内にとど
まり隣接チャネルへ及ぼす影響は極めて少ないことを、
以下定量的に説明する。
(7)式において隣接無線チャネル干渉が最も大きくな
るのは全実装すなわち全タイム・スロットを使用中の場
合であろう。また計算の便宜上各移動無線機100から
送出される搬送波周波数Ωi  (i=1.2.・・・
、n)および伝送される信号U・ <i=1.2.・・
・、n)についてΩ1=Ω2−・・・−Ω。
U1=U2=−=un とおいても、干渉量に及ぼず影響は無視される(実際は
この場合が起り(qる場合の最大の干渉量となる) (7)式は下記のように表わされる。
I/ r)= (I01/ n) (sin (Ω1を
十U1(j) ) +(n/π)Sin  (7r/n
)x[cos((Ω1−p)t+u1m )−cos(
(Ωt +p) t+U1 (t) ) ]+(n/3
yr)sin (3yr/n)x[cos((Ω1−3
p)t+U1(t))−cos((Ω1+3p)i+U
1 (t)) ]+ (n15π)sin  (5π/
n)x[cos((Ω1−5p)t+u1(t))−c
os((Ω1  +5 p)  j+L11  (t)
  )  コ )+・・・・・・ (9)式に含まれているpの値と()て、20πラジア
ンすなわち周波数をlOH2とし、かつ搬送波の位相を
無視し、エネルギー(電圧)を尖頭値で表わす(この結
果妨害電波の影響を大きく評価することになる)と下式
のようになる。
I/n=(Io/n>(1 +(n/π)sin(π/n> + (n/3yr) sin  (37r/rl) +
−)−(10/n) ((n/yr)sin (π/n
>+(n/3π)sin(3yr/n)+−)ただし、
他の無線チャネルからみて上記の妨害電波の搬送周波数
の位置は、p=Oずなわら主搬送周波数を中心に上下に
それぞれ ±p、±2p、±3p・・・ 離れた所にある。しかし計算上は最も影響の太きい所に
あるものとして計算を続ける。
そこで、 sin  (π/n)、 sin  (3π/n)、 
sin  (57r/n)、・・・ の絶対値は1以下でおるから(10)式は次式のように
おいてもよい(この結果電波干渉は大きく出る)。すな
わち、これらをいづれも1とおくと(10)式は、 数帯域にある副搬送波成分をあられしている。
(11)式に示される多数の搬送波のエネルギー分布を
周波数軸上に示すと第5図のごとくになる。(11)式
より無線チャネル内の保留される副搬送波エネルギー(
振幅値)のうち、中心周波数の上下10K)Hz内にあ
るエネルギーと10〜20KH7内におるエネルギーを
比較する。まずIOKHz以内にあるエネルギー(N圧
値) E = (IOKHz)は1/I□ =1+(n
/π)(1+1/3+115+・・・+1/ (2n−
1)十・・・) +(n/π)(1+1/3 +115+・・・+1/ (2n−1)+・・・) この(11)式の右辺第1項の1は主搬送波の成分をあ
られし、第2項目の(n/π)〔)は主搬送波の上側周
波数帯域にある副搬送波成分をあられし、第3項目の(
n/π)()は下側周波峙2/πX  5.5506 また上下10〜20にHz内にあるエネルギーE(20
KH7)は 彎2/πx  01421 したがって R= E (20K)lz) / E (IOK)Iz
) = 0.0256すなわち約1/40に逓減してい
ることがわかる。
同様に上下20〜3OKtlz内にあるエネルギーを求
め同様に比較すると、0.00761すなわち約1/ 
130に逓減している。
以上のW4陣例は、多数の副搬送波の存在を強調して算
定した結果であるが、それにもかかわらず送信出力の9
9%以上のエネルギーが自己の無線チャネルの伝送帯域
内に存在し、残りの1%以下のエネルギーが他チャネル
へ電波干渉を与える可能性のあるこを示している。
(11)式を用いて隣接チャネルに対して妨害電波とな
り得る搬送波電力を求める。ただし、以下の計算におい
ては隣接チャネルにおいてもフレーム構成は全く同様と
仮定する。
第5図に示される隣接チャネルはチ、ヤネル間隔?25
KtIz離れているものとし、このチi?ネル内に副搬
送波の周波数75にH2〜1−75にHzの成分が妨害
を与えるものとすると、全電力は(11)式より一方、
主搬送波のエネルギー(これは隣接チャネルの主搬送波
のエネルギーに等しい)は1であるから信号対妨害電波
の比(以下D/Uと略する)は1/ 0.0027であ
りデシベルで表わせば50dBとなる(ただし電力比)
以上の計算はpが20πラジアン(IOK2)であった
が、同様の計算をpが100Hzの場合(pを大きくす
るのは後述のように信号の遅延時間を短縮するためであ
る)について行うと、信号対妨害電波の比は30dB 
(電力比)となる。ところで一般の移動通信においては
、同一チャネル干渉として許容し得るD/U (信号波
対干渉波)値は24dB (電力比)とされているので
、上記の計算値は十分な余裕をもって満足していること
を示している。すなわち、本発明による送信波をパルス
的に断続して動作させても、隣接チャネルに及ぼす電波
干渉は無視可能であることがわかる。
以上の説明は移動無線機100からの場合でおったが、
同様に無線基地局30からの送信についても針環できて
、その結果もほぼ同等である。ただし、無線基地局30
からの送信の場合には、同期信号や制御信号のためのタ
イム・スロット内での使用条件が異なり、この分だけタ
イム・スロット内の使用周波数分布が異なるが、影響は
わずかである。
(n)同一チャネル干渉 同一ヂャネル干渉が発生するのは無線送信回路の出力部
に設定されている帯域フィルターあるいは断続回路の特
性等のため(9)式で表現される送信パルスの高次波、
すなわち搬送周波数が、Ω1±np のうち、nの大きい値を有する搬送波が出力されないこ
とによる。この場合、空間に送出される信号波の理想的
な包絡線の形状が矩形状(この内に搬送波が収容されて
いる)とはならす、矩形波に多数の正弦波を重畳した形
状の波形となる(波形としては第2B図(d)に示すよ
うなビート状の包絡線を有する状態になる)。すると、
この形状の信号成分が他のタイム・スロットへ入り込む
仁とになり同一チャネル干渉を引き起こす。
以下この影響を理論的に求める。
タイム・スロットSD1とSD2を通信Aと通信Bで使
用するとする(第2B図(d))。通信Aが通信Bへ影
響を及ぼす妨害波は(7)式を参考にして数式で表現す
ると下式のようになる。
xsin  ((2m+1 ) π/n)  [cos
  ((Ω+ (2m+1 )p)t+U(t))−C
OS((Ω−(2m+1 ) p)i十tJ(t))] (16)式を具体的に求めることは、すでに(1)式で
行ったのと同じ数値針幹をすればよいことになる。した
がって無線送信回路32に含まれた濾波回路の特性を広
帯域にとり、m(>として、たとえば、10000 (
10にzx 10000= 100KHz>以上にする
と同一チャネル干渉の影響は無視することが可能となる
。実際の回路では、この条件は容易に満足することが可
能である。
(III)伝送信号の遅延時間の影響 送受信端(送受信端末)【こおいて大きな伝送遅延か発
生するのは、つぎの要因である。
) 送信ベースバンド信号を一定間隔に区切り、これを
記憶回路(たとえばBBD、C0D)に貯える。
ii)  受信端(受信端末)において受信した信号を
1スロツトごとに区切り、これを記憶回路に貯える。
iii )  送受信間の距離が離れていることにJ、
る信号伝送時間 その他、IF回路や送受信ミクシ回路、送受信フィルタ
部等で発生する遅延時間は小さいので省略する。
以上のうち1ii)は、たとえば前述の白勤車電話では
送受信間の距離はせいぜい約10KIn(有線区間は省
略)あるから 10に/300000に!R= 1/30 m5ecま
た、携帯電話では、一つの無線基地局の交信可能エリア
を半径25m程度と極小ゾーン化した方式が提案されて
いる(伊藤゛携帯電話方式の提案−究極の通信への一つ
のアプローチ−″電子通信学会 技術報告 C8研究会
 86年11月C386−88および“携帯電話方式″
 特願昭62−64023>。
上記による携帯電話方式では、送受信間の距離は、せい
ぜい約100m(有線区間は省略)であるから、 100m/300000触= 1/30()Omsec
である。したがってi)、ii)に比較して無視可能で
ある。
さて、i ) 、ii)の遅延時間の発生を模式的に示
すと第6A図および第6B図のごとくなる。
第6A図では、無線基地局30の信号速度変換回路群5
1中の信号速度変換回路51−1への入力が(a>に示
すように印加され、(時間は左方から右方へ流れている
)速度(ピッチ)変換の単位でめるTの間の信号Aを信
号速度変換回路51−1でT/nに圧縮して(b)に示
した出力の圧縮後の信号Aの後縁とが一致するように出
力し、それが、(C)に示すように無線送信回路32か
ら出力される。これを受けた移動無線機100では、速
度復元回路138の入力に(d)に示すタイミングで圧
縮された信号Aを受けて、(a)に示す信号Aを復元し
て(e)に示すように出力している。ここで(a)の信
号への前縁から(e)の信号Aの前縁までの遅延時間τ
1はT−T/nである。ただし送信機出力部から空間伝
送部および移動無線機100の受信部出力までの伝送時
間は無視した。
第6B図では、無線基地局30の信号速度変換回路51
−1への(a)に示す入力の信号Aは、その後縁の終了
と同時にT/nに圧縮された出力の信号Aの前縁が出力
されている。したがって、無線送信回路32の出力は(
C)に示すようになり、これを受けた移動無線機100
の速度復元回路138の入力は(d)に示すようになり
、その圧縮された信号Aの後縁と同時に、n倍に時間伸
長されて復元された(e)に示す信号Aの前縁が送出さ
れる。したがって、(e)に示されたものからT+T/
n=τ2だけ遅れた遅延時間τ2が生ずる。
第6A図に示した信号の処理をするための回路は、第6
B図のそれよりも複雑なものになるが、遅延時間を少な
くすることができる。一方、第6B図の場合は遅延時間
はやや大きくなるが回路が簡単になる。
さて実際の通信、とくに音声通信など両方向通信におい
ては、相手の応答を送話者は期待しているから、遅延時
間はτ1またはτ2の2倍をとる必要がおる。実際の数
値をあてはめてみる。たとえば送信信号の1タイム・ス
ロット(1区切)をT=1/10秒 時間圧縮係数n=10とすると 2τ1 =2X1/10 (1−1/10)=18/1
00=0.18秒 (180m秒) 2τ2 =2X1/10 (1+1/10)=22/1
00=0.22秒 (220汀1秒) となる。一方、衛星通信における遅延時間は約250m
秒であるから、上記の値は衛星通信の場合と同程度と言
うことになる。もし遅延時間を減少したいときは、ベー
スバンドにおけるタイム・スロット(1区切の時間間隔
)@減少させればよい。
すなわら、上記の例より王を減少させ、T=1/100
秒、時間圧縮係数n=100、とすると、2r1=2X
1/100)(11/100)=2x99/10000
→0.02秒 (20m秒) 2τ2=2x1/100)(1+1/100)=202
/10000モ0.02秒 (20rn秒) 具体的なシステムとしては、たとえば1フレーム内に同
−移171端末に割当てるタイム・スロットの数を10
個として他の通信のためのタイム・スロットを循環的に
与えれば、上記の条件を満すことが可能となる。(1フ
レームの時間を1 / 10゜にすればよい)。
以上はシステム設計により必然的に定められる遅延時間
量であり、この中で有線系の遅延時間は省略した。ただ
だし有線系の遅延時間に関しては、補償が可能であるた
め、システムに大きな影響を及ぼすことはない。
以下システムに影響を及ぼす可能性のある遅延時間につ
いて説明する。それは、移動無線機100と無11基地
局30との距離が各移動無線機の位買により異なるため
、各移動無線機から送(受)信された通信信号を無線基
地局30で受信した場合に、空間伝送距離が異なること
による各タイム・スロットのダブりゃ隙間の発生する可
能性のあることである。
たとえば自動車電話の場合、移動無線機100が無線基
地局30の近くに居り、他の移動無線機が無線基地局3
0から10KInの距離に居たとすると、遅延時間差は
前述のこと<1/30m5ecである。すなわらタイム
・スロットは0.03m5ec程度ダブル可能性がある
ので保護時間として0.05 m5ec程度設ける必要
がある。
また携帯電話の場合、前述の例では2つの移動無線機と
無線基地局30との距離差が100mあるので遅延時間
差は、O,OO03mSeCとなる。
したがって、この場合は1MHz以下の信号成分を有す
るシステムにおいては、無視することが可能となる。
(1v)周波数有効利用率の算定 以上に説明した本発明によるパルス通信を用いた場合と
、従来のFM通信を用いた場合におけるシステムとして
の周波数有効利用率を求める。変調信号は音声とし、通
話回路を想定する。方式諸元として下記の値をとる。
1) 本発明のパルス通信 1無線チヤネルに10タイム・スロツ1−すなわち音声
10チヤネルを伝送可能とする。所要周波数帯域幅は、 3Kt−tz  xi  0=30KHzこれを保護バ
ンドを設けて、第7図(a>のように±40KHzに設
定する。これは、やや本発明に不利な値であり実際は、
このように広いガートバンドは不要であるが比較のため
この値を用いる。
2) 従来のFM通信(音声1チヤネル/I!ffl送
波)の場合 1無線チヤネルのベースバンド信号は、音声1チヤネル
であるから所要周波数帯域幅は、3KHz x1=3K
tlz 保護バンドとして±8KH2が必要であり、無線搬送波
間隔は、第7図(b)に示すように12゜5KHz  
(我が国では250MHz /400MH2帯のコード
レス電話等において、この規格が広く使われている。)
であるから音声信号10チヤネルを同時伝送するために
は、 12.5KHz x10=125KHz必要であること
がわかる。
以上2つのシステムを比較すると、本発明と従来例とで
は、 80:125=0.64 すなわち、本発明によるパルス通信ではSCPC(Si
ngle Channel per Carrier)
に比較してわず、/)16 荊程度の周波数帯域で十分
であることがわかる。
ざらにチャネル数(同時通話者数)が増加し、たとえば
、音声100チヤネルで比較すると、本発明のパルス通
信における所要周波数帯域幅は、(3Ktlz xi 
00 +50(ガード・バンド)KH2) X2=700KHz 従来のFM通信(SCPC)では、 12.5KHz x100=1250Kf−1z2つの
システムを比較すると 700 : 1250=0.56 と、ざらに本発明の優位性が増加する。
つぎに、最近欧州で盛んに研究されているTDMA (
Time Divisin Haltiple Acc
ess)を移動通信に適用した場合の周波数有効利用率
と本発明とを比較する。
3)  DMS90システムの場合(参考文献二F、 
Lindell他”Digital Ce1lular
 Raclio for the1990s  ”  
丁elecommunications  P、254
−265  Oct。
このシステムでは、伝送速度340にビット/秒で音声
10チヤネル(1チヤネルは16にビット/秒)が多重
伝送可能であるが、搬送波間隔(所要周波数帯域幅)は
300KH7となっている。
したがって、1)の本発明と3)のDMS90の周波数
利用率の比は、 80:300=0.267 すなわちアナログ方式(SCPC>以上に本発明の優位
性が顕著となる。
(3)送受信ダイパーシティの適用 以上(1)、(2)項で説明したプロセスにより無線基
地局30と移動無線機100との間における発着呼が可
能となるが、以下、発着呼が実施されている状態でさら
に送受信ダイパーシティを適用可能とする方法について
、第4C図および第4D図に示したフローチャー1・を
用いて説明する。
送受信ダイパーシティを適用するのは通信の品質向上が
目的であり、トラヒックの閑散時において、通信用タイ
ム・スロットが空いている場合や、あるいは重要加入者
(VIP>に対する高品質サービスの提供のために行わ
れる。
まず、(1)項で説明した移動無線機100から発呼が
あり、下りタイム・スロットSDI、上りタイム・スロ
ットSU1を使用し、スイッチ群83のスイッチ5WR
−1−1,3WT−1−1がオンにされて、移動無線機
100は無線基地局30および関門交換機20を介して
電話網10と通話(信)中である(S251、第4C図
)。すでに通話中である移動無線機100の制御部14
0では、ダイパーシティの適用を決定しく5252)、
同一・無線チャネルで空いているタイム・スロットの検
索を開始する( S 253 )。そのために速度復元
回路138−2および速度変換回路131〜2の動作を
開始させるとともに、タイミング発生器142のタイミ
ング信号を変更し、現在送受信に使用しているタイム・
スロット以外のタイム・スロットも送受信可能な状態に
移行させる。
すなわち、タイミング発生器142の発生するタイミン
グ信号により送受信断続制御器123の断続方法を変更
させ、速度復元回路138−2の出力として他のタイム
・スロットSD2.SD3゜・・・、SDnの信号を順
次とり出させ、空いたタイム・スロワ!〜を検索しく3
254N0.3253>、もし空タイム・スロットがあ
れば、そのタイム・スロットの使用を検討する(325
4>。この結果、たとえば下りタイム・スロットSD2
が空いていることが判明すると(254YES) 、現
在通信中の上りタイム・スロットSUI内に通信に影響
を与えない形で制御信号を挿入し、無線基地局30に対
しタイム・スロットSD2.SU2の使用を要求する信
号を送出する(S255、第4D図)。
この信号は、無線基地局30の無線受信回路35で受信
され制御部40に伝えられる(3256>。制御部40
では調査の結果、タイム・スロットSD2.SU2が未
使用であることを確認し、その使用の準備をすると(S
256) 、現在使用中の下りタイム・スロットSD1
を使用し通信に影響を与えない形で制御信号を挿入し、
無線基地局100に対し、希望するタイム・スロット5
LJ2は使用可との連絡を伝送する(S257>。これ
と同時に無線基地局30の信号選択回路群39内の信号
選択回路39−2および信号速度復元回路群38内の信
号速度復元回路38−2を待機状態に、また信号割当回
路群52内の信号割当回路52−2および信号速度変換
回路群内の信号速度変換回路51−2も同様に待機状態
に移行させる。
無線基地局30からの報告信号を受信した移動無線機1
00は、タイミング発生器142のタイミンク信号を変
更させ、受信においてはタイム・スロットSD1とSC
2を受信可能状態に、また送信においてはタイム・スロ
ット5tJ1とSU2とを用いて電話機部101の出力
を信号分割回路139および速度変換回路131−1,
131−2を介して無線送信回路132へ伝送する状態
に移行させる(S259)。
一方、無線基地830では移動無線機100からタイム
・スロットSUI、SU2を用いて送られてきた信号を
受信し、制御信号により移動無線機100の信号である
ことを確認するので(3260)、通話制御部81では
スイッチ群83のスイッチ5WR−1−1,5WT−1
−1かオン状態にあるのに加え、ざらに5WR−2−1
,5WT−2−1をオン(第1C図の黒3角)として、
通話が継続される(3261)。これ以後の通信は送、
受信ともそれぞれ2個のタイム・スロットを使用する状
態となり、送受信ダイパーシティ(この場合タイム・タ
イバーシティ)効果により通信品質が向上することにな
る。
以上の説明ではダイパーシティ適用時の主導権を移動無
線機100側に持たせた場合であったが、無線基地83
0に主導権を持たせた場合にも同様に実施可能である。
ざらに上記のように発着呼が開始された漫に送受信ダイ
パーシティの適用をする方法ではなく、当初からダイパ
ーシティを適用することも可能であり、以下に説明する
移動無線機100より発呼する場合を例にとると、発呼
時の上り制御信号をタイム・スロット5LJnを用いて
無、腺基他局30宛に送信するとぎ、制御信号にダイパ
ーシティを適用したい旨の信号を含めておく。一方無線
基地830からの下りチャネルには、これに対し未使用
のタイム・ス[]ットに含まれている同期信号を制御信
号の内にJ3いて、たとえばSDlとSD2とを使用せ
よという指令信号が加えられている。移動無線機100
でこの信号を受信することにより、無線基地局30に対
し、タイム・スロット31J nの中(こSDlとSD
2を使用したい旨の制御信号を加え、かつ、移動無線機
100側でこの準備を実行する。一方、無線基地局30
においても、タイム・スロットSUl、SU2での受信
を準備する。
以上の準備の後、相互に確認をとり実行可と判断づると
、移動無線R100からは、上りのタイム・スロット5
LII、5LJ2での送信を、無線基。
他局30からは下りのタイム・スロットSD1と5D2
1−の送信を開始すれば、発呼開始時よりダイバージア
イが適用可能となる。
以上は2系列のタイム・スロットを用いたダイパーシテ
ィの多重度として2重の場合を説明したが、さらに多重
度を増加させた場合も同様に実施可能である。
[発明の効果1 以上の説明から明らかなように、移動体通信システムに
本発明を適用することにより、従来システムより周波数
利用効率の高いシステム構築が可能である。また通常周
波数の有効利用を高めるために他の設計パラメータであ
る、たとえば回線品質を左右1−る隣接チャネル干渉、
同一チャネル干渉や伝送信号の遅延特性においても実効
、L無視し得る程度の値に設計可能であり、また通信ト
ラヒックが閑散な場合には送受信ダイパーシティの適用
が可能であるから、本発明の効果は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1A図は本発明のシステムの概念を示す概念構成図、 第1B図は本発明のシステムに使用される移動無線機の
回路構成図、 第1C図は本発明のシステムに使用される無線U他局の
回路構成図、 第2A図は本発明のシステムに使用されるタイム・スロ
ットを説明1−るだめのタイム・スロット構造図、 第2B図はタイム・スロットの無線信号波形を示す図、 第3A図および第3B図は通話信号および制御信号のス
ペクトルを示すスペクトル図、第3C図は金座信号とデ
ータ信号を多重化する回路構成図、 第4A図および第4B図は本発明によるシステムの動作
の流れを示すフローチャート、第4C図および第4D図
は本システムにおいてダイパーシティを適用した場合の
動作の流れを示すフローヂャ−1〜、 第5図は本システムにおける隣接チャネルへの電波干渉
を説明するためのスペクトル図、第6A図および第6B
図は本システムにおける信号の圧縮・伸長において発生
する遅延時間を説明するためのタイミング・チャート、 第7図は本システムおよび従来システムの所用帯域幅を
説明するためのスペクトル図、第8図は従来のシステム
を説明するための概念構成図である。 10・・・電話網     20・・・関門交換機22
−1〜22−n・・・通信信号 30・・・無線基地局 31・・・iil制御・通話信号処理部32・・・無線
送信回路  35・・・無線受信回路3B・・・信号速
度復元回路群 38−1〜38−n・・・送信速度復元回路39・・・
信号選択回路群 39−1〜39−n・・・信号選択回路40・・・制御
部 41・・・クロック発生器 42・・・タイミング発生回路 51・・・信号速度変換回路群 51−1〜51−n・・・信号速度変換回路52・・・
信号割当回路群 52−1〜52−n・・・信号割当回路81・・・通話
路制御部  82・・・ID識別記憶部83・・・スイ
ッチ群 91・・・ディジタル符号化回路 92・・・多重変換回路 100.100−1〜100−n−・・移動無線機10
1・・・電話機部 120・・・基準水晶発振器 121−1,121−2・・・シンセサイザ122−1
,122−2・・・スイッチ123・・・送受信断続制
御器 131−1,131−2・・・速度変換回路132・・
・無線送信回路 133・・・送信ミクサ134・・・
送信部    135・・・無線受信回路136・・・
受信ミクサ  137・・・受信部138−1,138
−2・・・速度復元回路。 139・・・信号分割回路 141・・・クロック発生器 142・・・タイミング発生器 152・・・信号混合回路 182・・・ID情報照合記憶部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数のゾーンをそれぞれカバーしてサービス・エリ
    アを構成する各無線基地手段(30)と、 前記複数のゾーンを横切って移動し、前記無線基地手段
    と交信するための各移動無線手段(100)と、 前記無線基地手段と前記移動無線手段との間の通信を交
    換するための関門交換手段(20)とを用いる移動体通
    信におけるシステムにおいて、前記無線基地手段が、 各フレームに含まれた複数のタイム・スロットにより区
    切られた信号の速度をそれぞれ高速に変換する信号速度
    変換手段(51)と、 前記高速に変換された各フレームに含まれた複数のタイ
    ム・スロットにより区切られた信号に割当てられたタイ
    ミングで時系列的にシリアルに出力するための信号割当
    手段(52)と、 前記信号割当手段の出力を無線電波として送出するため
    の無線送信手段(32)と、 高速に変換された各フレームに含まれた複数のタイム・
    スロットにより区切られた信号に割当てられたタイミン
    グで時系列的にシリアルに送られてくる無線電波を受信
    するための無線受信手段(35)と、 前記無線受信手段の出力を受けて、シリアルに送られて
    くる各フレームに含まれた前記複数のタイム・スロット
    により区切られた信号をパラレルに変換して各信号を出
    力するための信号選択手段(39)と、 前記信号選択手段からの各信号を受けて低速に変換して
    信号を復元して各出力信号を得るための信号速度復元手
    段(38)と、 前記信号速度変換手段における各フレーム中のすくなく
    とも1つのタイム・スロットに1つの通信すべき信号を
    印加するように制御し、前記信号速度復元手段からのす
    くなくとも1つの出力信号を得るように制御するための
    通話路制御手段(81、83)と を具備した移動体通信における時間分割通信用の無線基
    地局。 2、複数のゾーンをそれぞれカバーしてサービス・エリ
    アを構成する各無線基地手段(30)と、 前記複数のゾーンを横切って移動し、前記無線基地手段
    と交信するための各移動無線手段(100)と、 前記無線基地手段と前記移動無線手段との間の通信を交
    換するための関門交換手段(20)とを用いる移動体通
    信におけるシステムにおいて、前記移動無線手段が、 前記無線基地手段からの無線電波のうち各フレームに含
    まれた複数のタイム・スロットにより区切られたすくな
    くとも1つのタイム・スロットの信号を受信するための
    無線受信手段(135、121−1、122−1、12
    3、)と、 前記無線受信手段の出力を受けて、低速に変換して各フ
    レーム中の前記すくなくとも1つのタイム・スロットに
    含まれた信号を連続した信号に復元するための速度復元
    手段(138−1、138−2)と、 送信すべき信号を各フレームに含まれた複数のタイム・
    スロットにより区切られたすくなくとも1つのタイム・
    スロットにおいて高速に速度変換するためのすくなくと
    も1つの速度変換手段(131−1、131−2)と、 前記すくなくとも1つの速度変換手段の出力を前記すく
    なくとも1つのタイム・スロットのタイミングで無線電
    波として送出するための無線送信手段(132、121
    −2、122−2、123)と を具備した移動体通信における時間分割通信用の移動無
    線機。
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