JPH0349324A - 移動体通信の時間分割通信装置 - Google Patents

移動体通信の時間分割通信装置

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JPH0349324A
JPH0349324A JP1184267A JP18426789A JPH0349324A JP H0349324 A JPH0349324 A JP H0349324A JP 1184267 A JP1184267 A JP 1184267A JP 18426789 A JP18426789 A JP 18426789A JP H0349324 A JPH0349324 A JP H0349324A
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JP
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signal
radio
time slot
circuit
communication
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JP1184267A
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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の時間分割通信装置に関する。ざら
に具体的には、お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、伯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時間分割通信システムに対し、
同一無線チャネル干渉もしくは隣接無線チャネル干渉の
影響のない無線チャネル内におけるタイム・スロット割
当を実施するのに適した装置に関する。
[従来の技術] 従来の移動体通信においては、たとえば商用サービス中
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10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ら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R15
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
l、II tal1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ta11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教が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
求してぎ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10
)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・パーφキャリア
(Single Channel per Carri
er)scpc、すなわら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)小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
ロットによって収容された信号で搬送波を角度変調また
は撮部変調して、時間的に断続して送受信するために移
動無線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(qだ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する装置を含むシス
テムを構築した。
また上記の区切られた信号を受信し復調づる場合、タイ
ム・スロット内に収容された信号の先頭部分および後尾
部分が過渡現象により良好な品質を得ることが困難であ
るため、同期信号を先頭にアイドル信号を接尾部分に付
加し、フレーム同期ならびにタイム・スロット同期を行
わせるとともに伝送信号には過渡現象による悪影響を回
避することを可能とした。
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、同一無線チャネル干渉や
隣接無線チャネル干渉等の妨害もなく、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・スロット系列のうらの未使用
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
【プることなく、通信を実行することを可能とした。
[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り〜るだめの関
門交換機でめる。30は無線基地局であり関門交換機2
0とのインタフェイス、信号の速度変換を行う回路、タ
イム・スロットの割当てや選択をする回路、制御部など
があり、無線口、腺の設定や解除を行うほか、移動無線
1100(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と無線基地局30との間には、
通話チャネルCH1〜CHD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に入る。
ここで、受信部137の内部構成を第1D図に示し説明
する。図において、受信ミクサ136よりの出力は中間
周波増幅器(図示せず)により適当なレベルまで増幅さ
れた後、周波数弁別器165へ入力される。この出力は
ゲート回路166へ印加される。タイミング発生器14
2からのタイミング信号により制御されて、ゲート回路
166がオンのとき、すなわち移動無線機100に必要
な信号をとり込む場合にのみゲート回路166が開かれ
、同期信号・通信信号分離器167に入力される。ここ
で同期信号(もしくはアイドル信号)と通信信号が分離
され、同期信号はクロック再生器141へ、通信信号は
過渡現象によるパルス性雑音の混入もなく速度復元回路
138へそれぞれ入力される。
また、同期信号はパルス性雑音の影響は受けるが、冗長
性をもたせることにより、この影響を除去することが可
能である。なお後尾部分に何ノノロするアイドル信号は
信号としては不要であるが、システムによっては同明信
号もしくは制御信号が加えられる場合もある。
第18図において、クロック再生器141では、受信し
た信号中からクロックを再生して、それを速度変換回路
131.速度復元回路138.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、速度変換回
路131で通信信号を所定の時間間隔で区切り、その先
頭部分に同期信号、後尾部分にアイドル信号が付加され
る。
ここで速度変換回路131の細部構成を第1E図に示し
説明する。図において右方より電話機部101よりの出
力が音声信号速度変換器172に入力される。そこで信
号速度変換がなされ、その出力は、タイミング発生器1
42よりの出力により制御された同期・アイドル信号発
生器171の出力と、スイッチ173を介して混合器1
74に印加されて混合されるが、このタイミングは制御
部140からの制御信号によりスイッチ173のオン・
オフにより制御される。この制御は第2A図(b)に示
す、たとえば移動無線機100から無線基地局30への
上り無線信号のタイム・スロットSUl内に収容された
制御信号または(および)通信(話)信号の、先頭部分
に同期信号が後尾部分にアイドル信号が付加され、かつ
、これらの付加信号は、これに続く別の通信を行ってい
る伯の移動無線機が使用しているタイム・スロットSU
2の同期信号とオーバラップや空白時間が全くないよう
なタイミングにより、スイッチ173がオン・オフされ
る。この結果、無線基地局30への入来信号としては、
第2A図<b>に示すように時系列的にオーバラップや
空白なく直列に並べられることになる。なおシステムに
よっては、アイドル信号を付加するかわりに同期信号も
しくは制御信号の付加される場合もある。
上記の処理を受けた速度変換回路131の出力は、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、送信ミクナ133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からのシリ御信号によ
り、送受信断続制御器123.速度変換回路131や速
度復元回路138に必要なタイミングを供給している。
この移動無線機100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とタイミング発生器142とは制御部140に
よって制御されている。各シンセサイザ121−1.1
21−2には、基準水晶発振器120からり準用波数が
供給されている。
第1C図には、無線基地局30が示されている。
関門交換120との間のnチャネルの通信信号22−1
〜22−nは伝送路によって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1420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からの入ツノ信号は、信号
速度変換回路群51へ送られる。また信号速度復元回路
群38からの出力信号は、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。上
記のうち関門交換120からの入力部gは多くの信号速
度変換回路51−1〜51−nを含む信号速度変換回路
8¥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(プる。
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39へ入力され、
ここで各通話チャネルC1−11〜CHn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
けた後、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、これを読み出すとぎに速度を
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
同じでアリ、実際ニハ、タトえば、CCD (Char
geCoupled Device ) 、 BBD 
(Bucket Brigade[)evice >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CCDヤ〕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la20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
モリ回路であり、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からのクイミ
ンク情報で、バッファ・メモリ内の信号を読み出しする
とともに、後述のような方法により同期信号を付加した
復、無線送信回路32へ送信する。
この結果、通信信号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、あらかじ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、5D2
−、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
。信号割当回路群52で、タイム・スロット内に収容さ
れた信号の先頭部分に同期信号を、後尾部分にアイドル
信号を付加する方法を第1F図を用いて説明する。
第1F図の左方より信号速度変換回路群51のそれぞれ
の出力が対応する信号割当回路群52に含まれた各混合
器74−1〜74−nに入力される。一方、各混合器7
4−1〜74−nには、タイミング発生回路42よりの
タイミング信号を受けた同期・アイドル信号発生器71
からの出力が、スイッチ群73に含まれたスイッチ73
−1〜73−nを介して加えられるが、このタイミング
は、制御部40からの制御信号によりオン・オフか行わ
れるスイッチ73−1〜73−nにより決定される。た
とえば、スイッチ群73に含まれた混合器74−1〜7
4−nのうちの74−1へは、第2A図(a)の下りタ
イム・スロットSD1に示される制御信号またはくおよ
び)通話信号の、先頭に同期信号が後尾部分にアイドル
信号が付加され、かつ、これらの付加信号は、これに続
く別の通信に使用されるタイム・スロワl−S D 2
の同明信号とオーバラップや空白時間が全くないような
タイミングにより、スイッチ73−1がオン・オフされ
る。この結果、第2A図(a>に示すように時系列的に
オーバラップや空白なく直列に並べられることになる。
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(および)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、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〜S
Dn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ちに、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!a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。すなわち同(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に使用される。
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、1・−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てディジタル化し、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ある。
すなわら、タイム・スロットSU1.SU2.・・・S
Unは、移動無線機100−1.100−2゜・・・、
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5L11.SU2、・・・、s
un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10
0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おる。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り制御信
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
R¥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5LJ1〜Sunごとに同期信号、制御信号
または通話信号か分離出力される。
このプロセスを信号選択回路群39の内部構成を示す第
1G図を用いて説明する。
同図の右方から無線受信回路35よりの出力。
制御部40よりの制御信月、タイミング発生回路42よ
りの出力が、それぞれゲート回路65−1〜65−nを
含むゲート回路群65へ入力される。
各ゲート回路65−1〜65−nは、制御部40よりの
制御信号と、タイミング発生回路42の出力によりオン
・オフされ、無線受信回路35の出力が同期信号(アイ
ドル信号)・通信信号分離器66−1〜66−nへ印加
されるか否か決定される。すなわち、タイム・スロット
(第2A図(b))のSUlの信号だけが同期信号・通
信信号分離器66−1へ印加されるようにし、他の通信
信号の混入を防止する。これと同様なことが別のタイム
・スロット内信号においても第1G図の別の回路により
行われ、これらの信号は同期信号・通信信号分離器66
−1〜66−nにより通信信号のみが取り出され、同期
信号やアイドル信号は取り除かれて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、これによって時間分割された原信号を復調する場合
、過渡現象によるパルス性雑音の混入を防止可能となり
、原信号は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。
以下本発明にあ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ャネルとの関係
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後、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Vs100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溝成となっている。
原信号たとえば音声信号(0,3K l−1z〜3.O
K+−+2)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イriを示すと第3B図
に示すごとくになる。すなわら前)小のように音声信号
が15倍に変換されるならば、信号の周波数分布は第3
B図のこと< 4.5K)−1z 〜45Kt−1zに
拡大されていることになる。同図においては、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@CH1(4,5〜45KH
2でSDI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SDi (i=2゜3、 
・、n>には制御信号(0,2〜4.0KH2>と通信
信号Cl−1i (4,5〜45KHz >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 ± 45KHz を必要とする。ただし、fC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、おる値に限定され
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による最高信号速
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
て読む必要があるが、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へ入力され、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10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
て関門交換機20へ送られる。
つぎに、本発明によるシステムの発着呼動作に関し、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) R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
ち空タイム・スロットのあるチャネル 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CH1とする)の受信状
態にはいる。これは第2Δ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CH1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の受話機をオフ・フック(発呼
開始)すると<8201、第4A図)、第1B図のシン
セサイザ121−2は、無線チャネルCH1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。
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CH1
を用い電話機部101から出力された発呼用制御信号を
送出する。この制御信号は、第2A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Sun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SL、In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
送出されないから伯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
るいは信号の情報量が大きく、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so; <r=1.2゜・・・、
n)が伯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する必要がある。
第2B図(d>および(e)は、無線基地局30からの
送信波形を模式的に示したものである。
まず(d)において、無線基地局30からのス13信号
は使用中のタイム・スロット、使用されていない空タイ
ム・スロットの別なく送信されている場合を示している
。ただし、空タイム・スロツ1〜においては、制御情報
は1つのタイム・スロットの全時間をかけて送信される
のではなく、タイム・スロットの頭、すなわら最初の短
時間、たとえば1タイム・スロットの5%の時間内に送
られ、残りの時間はただ無変調の搬送波のみが送出され
ていることを示している。
一方、第2B図(e)においては、空タイム・スロット
には搬送波のみを含め、信号が全く送信されていない場
合を示している。これは下記のようなシステムにおいて
、同一チャネル干渉防止に有効である。すなわら、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倍MS
D1.SD2.・・・、son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e1100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・スロワ1へを使用する
ことにし、発呼用制御信号を送出して無SQ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かできる。
もし、他の移動無線機から同一時刻に発呼かあれば呼の
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
、′つぎのツノ法がとられる。それは移!1#I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。すなわら発呼信号として
、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・スロワl−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(S202〉、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Sun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1
00のはかに、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、移動無線は100に対し前記無線チャネル
CHIのタイム・スロットSDn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1地局30−)移動無線
機100)SDlを使用するように指示する(3203
>。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sv”+<第2Δ
図(b)参照〉を選択する。このとぎ移動無線機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1222を動作開
始させる(3204>。それと同口)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8205>、ダイヤル・1〜−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5t
J1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5tJ1の
ほかに、他の移動無線機100がらの上り信号として5
IJ3や5IJn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(
S207>、発呼信号を関門交換機20に対し送出しく
320B>、これを受けた関門交換R20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
イッチ群のうり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(5210、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(3211>、移動無線機100では、通話路が設定
されたことを確認する(8212)。
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SU1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1100からの発呼信g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、上りのタイム・スロットSUコを受信し
、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。したがって移!Pl黙線Ml 100
から送信されてぎたダイヤル信号は、信号選択回路群3
9の信@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、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(3215>。
一方、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
いて信号速度変換回路群51で速度変換を受けた後、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SD
1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、
電話機部101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(S216)。
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(8217)、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(321B>、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122−16よび122−2をそれぞれシンセサイザ
121−16よび121−2の出力端に固定する。
一方、無線基地局30のl制御9j54 Qで1i、移
動無線機100からの終話信号を受信りると関門交換機
20宛に終話信号を転送しく3219>、スイッチ群(
図示せず)のスイッチをオフして通話を終了する(32
20>。同口)(こ無線基地局30内の信号選択回路群
39および信号υj当回路8−Y52を開放する。
以上の説明では無線基地局30と移動無線機100との
間の制御信号のやりとりは信号速度変換回路群51.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、音声信号と同様に信号速
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へのる呼 移動無線n100は電源をオンした状態で141機中と
する。この場合移動無線機100からの発n’f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CH1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、信号速度変換回路u51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では移動無線R100宛の無線チャ
ネルCl−11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Ia100の
■D信号十着呼信号表示信号士タイム・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SDl
に対応するSUlを使用)を送出する。
この信号を受信した移動無線機100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機10
0への着呼信号であることを確認するので電話機部10
1より呼出音を鳴動させると同時に、指示されたタイム
・スロットSD1、SUl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。
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、かつシステム内の伯の無線チA・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(移動前Fji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lX1100は、下り無線チャネル内の
、たとえばタイム・スロワ1〜SD1の制御信号により
、移動無線機100が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5D1)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@(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。
μ(t)=、Σa・CO3(ωi を十θ1)I=11 (1) また帯域外に存在する制御信号は、 μ。(1)=、へぼHCO3(ω、1+θi)ここで、
a・は振幅の大きさ、ωiは信号の角内波数、θ・は↑
−〇のときの位相を表わす。m。
n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、17られる変調波は、 I=IoSinf(ω十μ(t) ) dt=rosi
n(ωt+5(t)>     (3)または、 1=IQSinf(ω十μ(1)十μc(t))dt−
iosin(ωt+5(t) +s、(t)>(4) ただし、 (2) m・=ai /ωi  (i=1.2.3・・・n)1 (4)式で示される5(t)+5c(t)は−殻内な形
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、移動無線機
100のアンテナから送出される無線信号は下式で示さ
れる。
I= (Io1/n)[1+2Σ(n/mπ))m=1 xsin  (rr+yr/n)cosmptlxs+
n (Ω1j+81 (t) +5C1(t) >(5
) 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個のうら
の1個の場合であったが、仝スロワ1〜が信号で実装さ
れている状態、すなわらnl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
に含まれている伝号の数式による表示は以下のごとくに
なる。
1= (101/n)[1+2i、(n/ml )XS
in  (mπ/n ) CO5mp t ]xsin
 (Ω1t+S1 (t) +5c1(t) )+ (
102/n) [1+2i1(n/mπ) )xsin
  (mπ/n> xcos  mp  (t−2yr/  (np)  
)  ]xsin (Ω2 i+S2 m +5o2(
1))+ (I03/ n> [1+2 tl(n/m
π〉)xsin  (mπ/n) xcos mp (t−4π/ (np) ) 3×S
団 (Ω3t 十S3 o) ” 5(3(t) )+
(I□、/n>[1+2Σ(n/m70 )m=1 xsin  (mπ/n) xcosmp (t−2(n−1)π/ (np> )
]xsin (Ω1t+S1(t)+sC,(t))(
6) 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Ω1.Ω2.・・・、Ω0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。5=
(t)や5ci(t)  (i =1.2゜・・・、n
>も同様である。
第1A図の無線基地局30から送信される無線信号は、
(6)式で表わされることになり、λj面して通信して
いる移動無線機100は、(6)式の中で自身に必要な
信号だけを第1B−1図に示すタイミング発生器142
ヤ送受信断続制御31I器123を用いて選択受信する
ことになる。いま、これを移動無線機100−1に対し
ては、第2A図に示すタイム・スロットSDIとすると
(6)式のうらの右辺第1項、すなわら右辺に示される
信号となる。(5)式は第1B−1図の受信部137に
含まれている振幅制限器を通過すると、下式に示すよう
な形となる。
I=Asin (Ω1を十S1 (t) +5c1(t
) >(5′ ) ただし、Aは振幅で周波数や時間に関係しない。
(5′)式が受信部137に含まれている周波数弁別器
を通ると、復調出力として、 e(t)=μ(1)十μ、(t) を得る。そして、この出力を第1B−1図の速度復元回
路131を通せば、原信号が再生されるわ1ブである。
以上は無線基地局30が送信し、移動無線機100が受
信する場合を説明したが、移動無線Ia100が送信し
、無線基地局30が受信する場合も同様に説明される。
ただし、この場合は移動無線1100の場合のように移
動無線機100自身に所要の信号だけ受信するのではな
く、多数の移動無線機100から時系列的に送られてく
る信号をすべて受信しなければならない点が異なってい
る。
以下、後述する隣接チャネル干渉などの影響を調べる上
で必要となるので(6)式の変形を行う。
(6)式右辺は下式のように展開される。
1 = (101/ n > [sin (Ω1 j+
U1 (j) )十(n/π)sin(π/n> x[5in((Ω1+ p ) t + Ll 1 (
t) )+5in((ΩI  F)> t+U1(t)
 ) ]+ (n/3yr>sin  (3yr/n)
x[5in((Ω1+ 3 p) i + Ll 1 
(j)−(6π/n>(n−1)) +5in((Ω1 31)) t+U1 (j)+(6
π/n) (n−1>)] + (n15yr)sin  (5yr/n)X[5i
n((Ω1+5p>t+U1(1)−(10π/n)(
n−1>) 十5in((Ω1 5D)t+U1 (t)+ (1C
)π/n>(n−1>) ]+・・・・・・     
            ]+(I02/n)  [s
in (Ω2を十U2(1))±(n/π)sin(π
/n> x[5in((Ω2+p)↑+u2(t))+5in(
(Ω2 1)) j+U2 (j) ) ]+ (n/
3π)sin  (37T/n>x[5in((Ω2 
+3p) t+LJ2 (t)−(6π/n)(n−1
>) 一+−5in ((Ω2 3p)j+U2 (t)+〈
6π/n>(n−1>)] + (n15π)sin  (5π/n>x(sin(
(Ω2 +5 p) t + U2 (t)−(10π
/n>  (n−1)) +5in((Ω2 5p)1:+U2(i)十(10π
/n> (n−1> ) ]]+・・・・・     
         ]+(10,/n)  [sin 
(Ω、 t+tJ、 (t) )+(n/π)sin(
π/n> x[5in((Ω +p)t+uo(t))+5in(
(Ω −p)t+LJ、(t)) ]] +(n/3yr)sin (3yr/n)x[5in(
(Ω +3p)t+U、(t)−(6π/n>(n−1
>) +5in((Ω −3p)t+Un(t)−(6π/n
)(n−1))] + (n15π)sin  (5π/n>x[5in(
(Ω +5p)t+U、(t)−(10π/n>(n−
1>) +5in((Ω −5p)t+U、(t)一(10π/
n>(n−1>)] +・・・・・・                 ]
(7〉 ただし、 U= (t) =S= (t) +so、(t)1  
      ! (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トネル干渉、
同一無線チャネル干渉や伝送信号の遅延時間量について
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IQ、g声多重度
が10.1フレームの開明が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・スロツトを使用中の場
合であろう。また計算の便宜1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UH(i=1.2.−、n
)について Ω1=Ω2=・・・=Ω。
U1=U2=−=U。
(8) とおいても、干渉量に及ぼす影響は無視される(実際は
この場合が起り1qる場合の最大の干渉量となる)。
また、実際のシステムにおいては、 l01=102=”””= ’ On= lo(8′) とおいてよいから、く7)式は下記のように表わされる
I/n= (I□ /n) (sin (Ω1t+u1
(t) ) + (n/7r) Sin (7r/n)
x[5in((Ω1+ p) t + Ll 1 (t
) )+s+n((ΩI  F)> j+U1 (j)
 ) ]+(n/3π)sin (37r/n>x[5
in((Ω1+3p)’t+U1m(6π/n>(n−
1>) +Sin ((Ql−3p)t+U1(t)−(6π/
n>  (n−1>)] + (n15π)sin  (5π/n>x[5in(
(Ω1+5p)t+L11(t)−(10π/n>(n
−1>) +5in((Ω1 5p) t+U1 (j)(10π
/n>(n−1>)]) +・・・・・・〕 (9) (9)式に含まれているpの値として、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ぎく評価することになる)と下式の
ようになる。
1/n= (10/n)(1 +(n/π)sin(π/n> + (n/3π)sin  (3π/n) 十・・1(
I□/n>((n/π)sin (π/n)+ (n/
3π)sin  (3π/n) 十・・・)(10) ただし、他の無線チャネルからみて上記の妨害電波のv
I送円周波数位置は、p=Oすなわち主搬送周波数を中
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大きい所に
あるものとして計算を続ける。
そこで、 sin  (π/n)、 sin  (3π/n)、 
sin  (5yr/n)、・・・ の絶対値は1以下であるから(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、 I/ I□ = 1 +(n/π)(1+1/3+11
5+・・・+1/(2n−1) +・・・) +(n/π)(1+1/3 +115+・・・+1/(2n−1) +・・・) (1つ) 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)()は下側周波数帯域にある副搬送波成分をあ
られしている。
(11)式(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(
撮部値)のうら、中心周波数の上下10KHz内にある
エネルギーと10〜20KIIZ内にあるエネルギーを
比較する。まず10にHz以内にあるエネルギー(電圧
値)E=(10KHz)は=2n/πx  5.550
6 (12) また、上下10〜20KIz内にあるエネルギーE(2
0Kllz )は ’=2n/πx  O,1421 (13) したがって R= E (2oKlz> / E [10KHz) 
= 0.0256(14) 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20〜30にHz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/ 1
30に逓減している。
以上の概算例は、多数の副搬送波の存在を強調して締定
した結果であるが、それにもかかわらず送信出力の99
%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とを示している。
(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I2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ャネル間隔125M
)1zlれているものとし、このチャネル内に副搬送波
の周波数75にH2〜175KH2の成分が妨害を与え
るものとすると、全電力は(11)式より(15) 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でおるから信号対妨
害電波の比(以下D/Uと略する〉は1/ 0.002
7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(10Hz>であった
が、同様の計算をpが100)12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)7るD/U (信
号波対干渉波)値は24dB (電力比)とされている
ので、上記の計粋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。すなわら、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からの場合であったが、
同様に無線基地局30からの送信についても計粋できて
、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。
(II)自己チャネル内干渉 自己チヤネル内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
、すなわら搬送周波数が、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)とはならず、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伯のタイム・スロットへ入り込む
ことになり、自己チャネル内干渉を引き起こす。
以下この影響を理論的に求める。
タイム・スロットSDIとSD2を通信Δ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))−cos
((Ω−(2m+1 ) p)を十U(t))] (16) (16)式を具体的に求めることは、すでに(I)隣接
無線チャネル干渉の節で行ったのと同じ数値計算をすれ
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、1000 (10011zx 1000= 10
0KH2)以上にすると自己チャネル内干渉の影響は無
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。
(I[I)同一チャネル干渉 同一チャネル干渉が発生するのは、本発明を小ゾーン方
式に適用した場合に、ある無線ゾーンで使用中の無線チ
ャネルへ場所的に箕なる他のゾーンで使用される同一無
線チャネルの電波が混入してくることにより発生する。
第6図には各無線基地局30がカバーする小ゾーンが1
6角形で示されており、その中心に各無線基地830が
配置されている。この例では、1〜7に配置された各無
線基地局は互いに異なる無線チャネルを使用し、くり返
し数7の場合を示している。
第6図において、同一無線チャネルを使用する2つの無
線基地局30間の距離(正6角形1の中心より他の16
角形1の距離のうち最短のもの)をdとするとき、許容
されるD/Uの値(希望波入力レベルD対干渉妨害波入
力レベルUの比の値)を求める必要がある。そのために
は、システムに使用する周波数や送信出力(無線ゾーン
の大きさ)、電波伝搬状態がわかれば、D/U値は求め
られる。従来のアナログ・システムでは、このようにし
て得られたD/U値に対し、干渉値は公知であるが、本
発明では変調のメカニズムが全く異なるから、従来技術
の適用は不可能であり、実際にシステムを構築して実測
してみないと、正確には求められない。ただし、従来の
D/U許容数値を用いると、かなり安全サイドに出るこ
とが予想される。
しかしながら1.以上の方法とは異なる本発明による方
法を用いることにより、同一チャネル干渉を実質的に無
視しj7る程度に除去することが可能となる。
いま、システムに与えられた無線チャネル数をNとし、
これを第2A図に示すように信号を時間分割して周波数
(位相)変調することにより、無線チャネルへ載せる。
ここで1フレーム内に含まれるスロットの数をnとする
。nは任意の数でよいが、くり返し数の倍数にしておい
た方が説明が容易であるから、n=14とする。また、
くり返し数は第6図に示す以外に、12.19.・・・
といったhHでもよいことは当然である。さて、この場
合、1ゾーン当り2スロツトが割当られ、これを各ゾー
ン毎に第7図のごとく時系列的に配置する。
ただしシステムによっては、第2B図(d)に示すごと
く、空タイム・スロットに若干の制御信号と無変調の搬
送波の出されている場合があるが、無干渉条件を満足す
るには種々の111約が出てくるので、以下においては
、第2B図(e)に示す送信波形をとるものとする。
さて、第2B図(e)に示す場合、同一無線チャネルは
各小ゾーンで使用されるが、使用されるスロットが第7
図のごとく時間的に異なっているため、小ゾーン1〜7
の間においては、同一チトネル干渉は発生しないことは
明らかである。もっとも、これ以外のゾーンでは、図示
のゾーン1は第6図のごとく各位置に点在するが、これ
等は、互いに離れているため、通常は妨害を与えること
はない。ただし、各無線基地局30から送信される信号
は、関門交換!R20から送られてくる同明信号により
、全タイム・スロットにわたり同口4刻に行われる必要
がある。
以上の説明で明らかなように、本発明による無線チャネ
ル内タイム・スロワ1−の割当方法を用いると、同一無
線チャネル干渉妨害が無視されることがわかる。
(IV)伝送信号の遅延時間の影響 送受信端(送受信端末)において大きな伝送遅延が発生
するのは、つぎの要因である。
i) 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、CCD)に貯える。
i) 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よる
信号伝送時間 その他、IF回路や送受信ミクサ回路、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、たとえば前述の自動車電話では
送受信間の距離はせいぜい約10版(有線区間は省略)
あるから 10触/300000/m/sec = 1/30 m
5ec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ーパ電子通信学会 技術報告 C
8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、ぜい
ぜい約100m (有線区間は省略)であるから、 100m/300000−/sec = 1/3000
  m5ec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8A図および第8B図のごとくなる。
第8A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)変換の単位であるTの間の信号Aを信
号速度変換回路51−1で丁/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gAを復元し
て(e)に示すように出力している。ここで(a)の信
f4Aの前縁から(e)の信号Aの前縁までの遅延時間
τ1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1iooの受信部出力までの伝送
時間は無視した。
第8B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MA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の復縁と同時に、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)に示されたちのからT±T/
n=τまたけ遅れた遅延時間τ2が生ずる。
第8A図に示した信号の処理をするための回路は、第8
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8B図の場合は遅延時間
はヤヤ大きくなるが回路が筒中になる。
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倍をとる必要がある。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)=18/10
0=0.18秒 (180m秒) 2τ2 =2x1/ 1o (1+1/10)=22/
100=0.22秒 (220rn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舎スロット(1区切の時間間隔
)を減少させればよい。
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、2τ1=2X
1/100)(1−1/100)=2X99/1000
0→0.02秒 (20m秒) 2τ2 =2x1/100)(1+1/100)=20
2/10000崎0.02秒 (20m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
一移動端末に割当てるタイム・スロットの数を10g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口)間は省略した。た
だだしti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と無線基地局
30との距離が各移動無線機の位置により異なるため、
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
性のめることである。
たとえば自動中電話の場合、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10/にの距離に居たとすると、遅延時間差は前
述のごと<1/30m5ecである。すなわちタイム・
スロットはQ、Q3msec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、0.OO03msecとなる。
したがって、この場合は1MH2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。
(vl)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・スロットすなわち音声1
0ヂャネルを伝送可能とする。所要周波数帯域幅は、 3KHz  xl  0=30KHz ただし、音声信号は0.3〜3KH2の帯域内に収容さ
れているので、0.3KH2余計に見ているが、これは
制御信号や同期信号あるいはアイドル信号に使用される
ものとする。以上の多重信号を無線搬送波を用いて伝送
するためには、保護バンドを設ける必要があり、その結
果、第9図(a)のように±40KI−1z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/1ff2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
t−1z 保護バンドとして±8 K )−I Zが必要であり、
無線搬送波間隔は、第9図(b)に示すように12゜5
KHz  (aが[XIでは250M)iz /400
MlI2帯のコードレス電話等において、この規格か広
く使われている。)であるから音声信号10ヂヤネルを
同時伝送するためには、 1 2、  5KHz  xl  0=1 25KI−
1z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 すなわら、本発明によるパルス通信ではscpc(Si
ngle Channet per Carrier)
に比較してわずか6割程度の周波数帯域で十分であるこ
とがわかる。
さらにチャネル数(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、(3Kl−1zx10
0 +50(ガード・バンド)KHz) x2=700KHz 従来のFM通信(SCPC)では、 1 2、  5KHz  xl  00=1 250K
l−1z2つのシステムを比較すると 700:1250−0.56 と、さ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 Maltiple 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:r、 
Lindell他”Digital Ce1lular
 Radio for the1990s ” Tel
ecommunications P、254−265
 Oct。
1987) 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
300 K t−1z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。
[発明の効果] 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する隣接チャネル干渉、同
一チャネル干渉についても、各無線ゾーンで使用する無
線チャネル内のタイム・スロットの割当を本文で説明し
た方法を用いることにより除去できるほか、伝送信号の
遅延特性においても実効上無視し1qる程度の値に設計
可能であり、かつ時間分割された信号を復調する場合に
発生する可能性のある、パルス性雑音も除去可能である
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基地局の
回路構成図、 第1D図は第1B図に示した回路の構成要素である受信
部の詳細を示す回路構成図、 第1E図は第1B図に示した回路の構成要素である速度
変換回路の詳細を示す回路構成図、第1F図は第1C図
に示した回路の構成要素である信号割当回路群の詳細を
示す回路構成図、第1G図は第1C図に示した回路の構
成要素である信号選択回路群の詳細を示ず回路構成図、
第2A図は本発明のシステムに使用されるタイム・スロ
ットを説明するためのタイム・スロット構造図、 第2B図はタイム・スロワ]〜の無線信号波形を示す波
形図、 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図は音声信号とデ
ータ信エコ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発呼
動作の流れを示すフローチャート、第5図は本システム
における隣接チVネルへの電波干渉を説明するためのス
ペクトル図、第6図は本発明の適用される少ゾーン構成
を示す構成図、 第7図は本システムにおけるタイム・スロットの割当図
、 第8A図および第8B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9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10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。 O・・・電話網     20・・・関門交換機2−1
〜22−n・・・通信信号 0・・・無線基地局 1・・・制御・通話信号処理部 2・・・無線送信回路  35・・・無線受信回路8・
・・信号速度復元回路群 8−1〜38−n・・・送信速度復元回路9・・・信号
選択回路群 40・・・制御部1・・・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65・・・ゲー
ト回路群 65−1〜65−n・・・ゲート回路 66−1〜66−n・・・同期信号・通信信号分離器7
1・・・同期・アイドル信号発生器 73・・・スイッチ群 73−1〜73−n・・・スイッチ 74−1〜74− n・・・混合器 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・・・シンセサイゾ122−1
.122−2・・・スイッチ123・・・送受信断続制
m器 131・・・速度変換回路 132・・・無線送信回路 134・・・送信部 136・・・受信ミクサ 138・・・速度復元回路 141・・・クロック再生器 142・・・タイミング発生器 165・・・周波数弁別器 166・・・ゲート回路1
67・・・同期信号・通信信号分離器171・・・同期
・アイドル信号発生器172・・・音声信号・速度変換
器 173・・・スイッチ   174・・・混合器。 133・・・送信ミクサ 135・・・無線受信回路 137・・・受信部

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
    ーンを横切つて移動し、前記無線基地手段と交信するた
    めにフレーム構成のタイム・スロットに時間的に圧縮し
    た区切られた信号をのせた無線チャネルを用いた各移動
    無線手段(100)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いて、 前記無線基地手段が、 前記タイム・スロットの先頭部分に同期信号を、後尾部
    分にアイドル信号を付加して送信するための同期・アイ
    ドル手段(71、73、74)と、先頭部分に同期信号
    を、後尾部分にアイドル信号を付加した受信信号のタイ
    ム・スロットから同期信号および通信信号を分離するた
    めの分離手段(65、66)と を具備している移動体通信の時間分割通信装置。 2、前記移動無線手段が、 前記タイム・スロットの先頭部分に同期信号を、後尾部
    分にアイドル信号を付加して送信するための周期・アイ
    ドル手段(171、173、174)と、 先頭部分に同期信号を、後尾部分にアイドル信号を付加
    した受信信号のタイム・スロットから同期信号および通
    信信号を分離するための分離手段(166、167)と を具備している請求項1記載の移動体通信の時間分割通
    信装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008079327A (ja) * 1998-06-01 2008-04-03 Tantivy Communications Inc 高速可変データ転送速度を得るためのトラフィックチャネルの高速取得
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