JPH0392024A - 移動体通信における時間分割通信システム - Google Patents

移動体通信における時間分割通信システム

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JPH0392024A
JPH0392024A JP1230052A JP23005289A JPH0392024A JP H0392024 A JPH0392024 A JP H0392024A JP 1230052 A JP1230052 A JP 1230052A JP 23005289 A JP23005289 A JP 23005289A JP H0392024 A JPH0392024 A JP H0392024A
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JP
Japan
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signal
radio
speed
time
wireless
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JP1230052A
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Inventor
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
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、たとえば商用サービス中
のNTT(日本電信電話(株〉)の自動車電話方式の中
で採用ざれている。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
14内に多数存在する各白勤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)可能な機能が具備ざれてい
る。無線基地局13と通信を行う際には、移動無線機1
5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41111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
求して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●バー●キャリア(
Single Channel per Carrie
r)SCPC,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@(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角度変調可能な無線受信回路と、
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するシステムを構築
した。
[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
した。ここで、無線基地局と移動無線機のうち、すくな
くとも無線基地局の角度変調可能な無線送信手段におい
て、複数の信号を時系列的に多重化して得られる多重負
荷を利用して深く変調することにより、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、良好な受信品質で
通信を実行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、通信に使用ざれていない空ス
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。
[実施例] 第1A図,第IB図および第1C図は、本脅明の一実施
例を説明するためのシステム構或を示している。
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・スロットの割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1
00(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C口1〜CHnの各通話信号と制御用の信
号を含む通信信号22−1〜22一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、速度復元回
路138と、ill御部140とクロツク再生器141
に入力される。クロック再生器141では、受信した信
号中からクロツクを再生してそれを速度復元回路138
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1018よび制
tiiIl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って、その
速度(アナログ信号の場合はビッヂ)を高速{圧縮}に
して、送信ミクサ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
出ざれて、無線基地局30によって受信ざれる。
このタイミング発生器142では、クロツク再生器14
1からのクロツクと制御部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から基準周波数が
供給されている。
第IC図には無線基地局30が示されている。
関門交換tla20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エイスをなす信号処
理部31に接続ざれる。
さて、周門交換機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
力ざれる。信号処理部31では伝送損失を補償するため
の増幅器が具備ざれているほか、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、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3
8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へ送信ざれる。上記の
うち関門交換機20からの入力信号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群
51へ入力ざれ、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へ伝送ざれる信
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へ入力ざれ、速度(
ピッチ)変換ざれて信号処理部31へ入力ざれる。
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へ入力ざれ、
ここで各通話チャネルC口1〜CHnに対応して通話信
号が分離ざれる。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38−1〜3B−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へ入力ざれ、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22−1〜2
2−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5つの原理は、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
同じであり、実際には、たとえば、C O D ( C
hargeCoupled Device ) , B
BD (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:小坂 
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 9
2〜133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、上記文献に記載ざれているごとく、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、クロツク発生器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(ビッチ)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?・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。この結果、通信信号はチャネ
ル対応でみた場合には、時系列的にオーバラップなく直
列に並べられでており、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に入力ざれ、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SDI,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、同期信号だけで通話
信号の部分は空スロッ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ちに、アンテナ部よ
り空間へ送出される。
N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fl100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ざれる。
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ざれる。
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ある。
′¥なわち、タイム・スロットSUI,SU2.・・・
SUn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suq,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ある。さらに、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、所定のタイジ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SLJI〜Sunごとに同期信号,制御信号
または通話信号が分離出力ざれる。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!illoo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ざれる場合の態様を
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IC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、速度変換率の大きざによっては通
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チャネルと
した場合に必要とざれる、回路構成となっている。
原信号たとえば音声信号( 0.3KHz〜3.0K目
2)が信号速度変換回路群51{第IC図}を通った場
合の出力側の周波数分侑を示すと第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
ざれるならば、信号の周波数分布は第3B図のごと< 
4.5KHz 〜45KHzに拡大ざれていることにな
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ざ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、OKHZ)と通話
信号C口”l ( 4.5〜45KHZでSDIとして
表されている〉がタイム・スロット、たとえばSD1に
収容ざれているとする。他のタイム・スロットSD2〜
SDn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 〜4.0KHZ )と
通信信号CI−1 + ( 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、一度に複数のタイム・
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ha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、f,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Ill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
ざれることになる。複数個の無線チャネルの周波数間隔
を’ repとし、上述の音声信号の高速化による最高
信号速度をfFl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   >2fH rep 一方、ディジタル信号では、音声は通常64kb/S程
度の速度でデイ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へ入力ざれるが、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に使用ざれ
ているのと同様の信号速度となり信@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O−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I
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)Imチャネル(チャネルC口1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、1) 最大の受信入力電界を示す無線チャネル11
〉  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 111)  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2A図(a)に示されているタイ
ム・スロットSDi内の同開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1211側に倒し固定した状
態にある。
そこで、電話機部101の受信機をオフ・フック〈発呼
同始〉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CHI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m
+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CI{
1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)に示ざれ
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Sunだ1ノに
限定ざれ、バースト的に送られ他の時間帯には信号は送
出ざれないから他の通信に悪影v1を及ぼすことはない
。ただし、III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
送信ざれる。
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から送信ざれている制
御信号には、第2A図(a)に示す通り、同明信号とそ
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する必要がある。
また別のシステムでは、どのタイム・スロット内にも空
スロッ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
Drlの有無を次々に検索し、空タイム・スロットをi
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・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かできる。
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vs100のID(.
識別番@)を検出したとすると(3202)、制御部4
0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
C口1のタイム・スロットSDI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)SU1,およびこれに対応する下り(無線基
地局30→移勤無線機100)SDIを使用するように
指示する(5203>。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SDI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StJ1(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(3204>。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SU
1を用いて無線基地局30に送出し(3205>、ダイ
ヤル・トーンを待つ(S206>。
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StJ1のほ
かに、他の移動無線機100からの上り信号としてSU
3ヤ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(
8207>、発呼信号を関門交換機20に対し送出し(
320B>、これを受けた関門交換機20では移動無線
81100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(32
09)、ダイヤル・トーンを送出する(3210、第4
B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により速度変換ざれ送信部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周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vs100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5
2を動作させて、上りのタイム・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。したがって移動無線1fi1 00
から送信されてきたダイヤル信号は、信号選択回路群3
9の信号選択回路39−1を通った後、信号速度復元回
路群38に入力ざれ、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Ij!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、
通話が開始ざれれば通話信@)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152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宛に送信ざれる。前記
移動無線機100では、無線チャネルC口1のタイム・
スロットSDI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
力ざれる。この回路において送信の原信号が復元ざれ、
電話機部101の受話器に入力ざれる。かくして、移動
無線iiooと一般の電話網10の内の一般電話との間
で通話が開始ざれることになる(S216>。
終話は移動無線機100の電話ti部101の受話器を
オン・フックすることにより(S217>、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
131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122−1および1 22−2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ys8IS4oでは、移動無
線機100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(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(S220
>。同時に無線基地局30内の信号選択回路u−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と移動無線機100との
間のitll御信号のやりとりは信号速度変換回路群5
1,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口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@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、信号速度変換回路群51を通り、信号割当回
路152を介して制御部40(第1C図〉へ伝えられる
。すると制御部40では移動無線機100宛の無線チャ
ネルC口1の下りタイム・スロットのうちの空スロット
、たとえばSD1を使用して移動無線1100の1D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SD1に対応
するSU1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111部140へ伝送ざ
れる。制御部140では、この信号が自己の移動無線機
100への着呼信号であることを確認するので電話機?
!!S10ゴ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.SU1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
ロットとも使用ざ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SD1)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@(通話路が設定ざれれば
通話信@)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(@)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通話信@(アナログまたはディ
ジタル形式の信号に対して)は、速度変換回路131を
通過後つきのように表現できる。
μ(1) m =Σ t=1 ai COS (ωi t十θi ) ただし、 /T≦t≦ (T/n)+ffT e=o. 1, 2・・・ (1a〉 μ(1) 一〇 ただし、 (T/n>−+−4!T<t<T+/T(1b〉 (1) また帯域外に存在する制御信号は、 ただし、 tは(1a)式の条件 (2a〉 μ, (t) =0 ?だし、 tは(1b)式の条件    (2b〉(2) ここで、a・は振幅の大きざ、ω1は信号の角周1 波数、θ1は1−0のときの位相を表わす。m,nは、
正の整数を表わす。なお、以下の説明ではダイバーシテ
ィ送信を採用しない場合を説明するが、採用する場合も
同様に解析することが可能である。
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ざれ
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、得られる変調波は、 1 − I■ sin f (ω十μ(t))dt−I
■sin(ωt+s(t)) ただし、 tは(1a)式の条件    (3a)I−0 ただし、 tは(1b〉式の条件 (3b) (3) または、 I=IoSinf(ω十μ(1)十μ,(t))dt−
Iosin (ωt+s(t) 十sC(t))ただし
、 tは(1a〉式の条件    {4a}1=0 ただし、 tは(1b〉式の条件    (4b)(4) ここに、 rrJ − a i /ωH  (i=1. 2, 3
,・・・,n)〈4〉式で示されるs(t)+so(t
)は一般的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= (I01/n> [1+2F,(n/mπ) )
XSin  (mπ/n)COSmptlxsin (
Ω1 t + s 1 (t) + s C1(t) 
)(5) ただしnは1フレーム内のスロットく等時間間隔とする
〉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
含まれている信号の数式による表示は以下のごとくにな
る。
I= (I01/n> [1+2モ(n/ml)XSi
n  (m7r/n ) COS ml) t ]xs
in (Ω1 i+S1 (t) +so1(t) )
+ ( 102/ n ) [ 1 + 2 F, (
n/mπ)}XSin  (myc/n> xcos mp (t−2yr./ (rl) ) ]
xsin (Ω2 t+s2(t)+s62m )+ (I03/n) [1+2Σ {n/mπ〉} m=1 XSin  (m7r/n) xcos mp {t−4π/ (np) ) ]x 
sin (03 j 十5 3 (1) + s o3(t) ) +・・・・・・ ?(I■n/n) [1+2i1(n/mπ) )xs
in  (mπ/n) xcos mp {t−2 (n−1 ) π/ (n
p) ) ]xsin (Ω t+s  (t) +s
Cn(t) )nn (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、すなわちタイム・ス
ロット長はすべて同一とした。
(6)式に示されるように無線基地局30においては、
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、復調出力を各チャネルの音声信号と
して分配しなければならない点が、以下に説明する移動
無線機100の受信時の動作とは異なっている。
さて、多数の移動無線機と時分割で同時通信している無
線基地局30から送信ざれる信号は、下記の(7)式で
表現ざれる。
I=(IQi/n) [1+2Σ (n/mπ) m=1 XSin  (m7r/rl)COSmptlxsin
 (Ωi + S 1(1)+so1(t) )(10
2/n> [1+2Σ (n/mπ) 瓜二1 } xsin  (mπ/n} xcos rnp (t−2π/ (np) ) ]x
sin (Ωj + 8 2(1)+sC2m )( 
1 03/ n ) [1+2Σ (n/mπ) m=i } XSin  (m7U/n> xcos mp (t−4yr/ (rl) ] ]x
sin  (Ωt+s3(t) +so3(t) )+
・・・・・・ +(I。。/n)[1+2i1(n/mπ)}xsin
  (mπ/n) xcos mp {t−2 (n − 1 ) 7C/
 (np) } ]xsin (Ωt+s  (t) 
+s,,(t) )n (7〉 ただし、pは切替角周波数、mは正の奇数とし、信号成
分S1(1)(i−1.2, ・.n>は当然(6〉式
と異なるが、便宜上同一の表現とした。
また振幅項I01,IO2=・・・”onは実際上同一
と考えられるが、対向する移動無線機100の番号との
対比をよくするためや、送信電力制御を行なう場合を想
定して(7〉式の表現とした。
つぎに、それぞれの移動無線機100が受信する信号に
ついては、(7)式の中で、移動無線機100自身に必
要な信号だけを第1B図に示すタイミング発生器142
や送受信断続制御器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SD1を使用するならば、(
,7〉式のうちの右辺第1項、すなわち右辺に示される
信号となる。この信号は第IB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。
1 −Asin (Ωt+s1(t) +s。1(t)
)ただし、 では(1a)式の条件     (7’ a)1=0 ただし、 tは(1b)式の条件     (7’ b)(7′〉 また、Aは振幅で周波数や時間に関係しない。
(7′)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)一μ(1)十μ,(0 ただし、 tは(1a)式の条件 e(t)−0 ただし、 tは〈1b〉式の条件 を得る。そして、この出力を第1B図の速度復元回路1
31を通せば、原信号が再生されるわけである。
以上は、無線基地局30が送信し、移動無線機100が
受信する場合の復調出力を説明したが、移動無線Il1
00が送信し、無線基地局30が受信する場合も同様に
説明ざれる。
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ざれる。
I = ( I01/ n ) [Sin (Ω1 t
+Ll1(t) )+(n/π)Sin(π/n> X[Sin{(Ω1 +p) j+U1 (j) }+
sin { (Ω1−p)t十u1m } ]+(n/
3π)sin (3π/n) x[sin((Ω1 +3p)’j+LJ1(1)−(
6π/n)(n−1)) 十sin((Ω1−3p)j+U1 (t)十(6π/
n)(n−1)} +(n/5π)sin (5π/rl)x[sin((
Ω1+ 5 p) t + U1 (j)−(10π/
n)(n−1)} +sin((Ω15 p) j +U 1 (j)十(
10π/n> (n−1))] 十・・・・・・              ]+ (
I02/n) [sin {Ω2 t +U2 (t)
 }+(n/π)s+n(π/n> x[sin{(Ω2 + p) t +U 2 (t)
 )] 十sin{(Ω2 −p} t+LI2 (t) ) 
]十(n/3π)sin (3π/n> X[Sin((Ω2 + 3 p>. j + LJ2
 (j)−(6π/n)(n−1>) +sin((Ω2  3 p) j + U2 (1)
+(6π/n> (n−1>)] + (n/5π)sin  (57r/n>x[sin
((Ω2+5p)t+U2(1)−(10π/n)(n
−1)} +sin((Ω2  5 p) t+U2 (t)+(
10π/n>(n−1>)] +・・・・・・                 ]
+(10,/n> [sin (Ω, t+tJn(t
)+(n/π)Sin(π/n) x[sin((Ω +p)t+U,(t))n +sin[(Ω 一p)t+Un(t))]n +(n/3π)sin  (3π/n)x[sin((
Ω +3p)t+U,(t)n 一(6π/n)(n−1>) +sin{(Ω −3p)t+LIo(t)n 一(6π/n>(n−1>) + (n/5π)sin  (57r/n>x[sin
((Ω +5p)t+Uo(t)n 一(10π/n)(n−1> +sinNΩn−5p)t+U,(t)(10π/n)
(n−1)}] +・・・・・・                 ]
(8) ただし、 U1(1)= S l(t) + sCi(t)(+=
1.2.・・・,n) ここで(8)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。
{8}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。また計譚の便宜上、無線基地局30から送
出される信号の振幅工。i(i=1.2,・・・ n) および伝送ざれる信号 UH  (i=1.2,−n) について、 v1=U2=−=vo (9〉 rO1’= IO2=”””” ■On”” 0(9′
 〉 とおいてよいから、(8)式は下記のように表わされる
1/n= ( 10 /n> (Sin  (Ω1t十
U1(j) ) +(n/π)Sin (7U/n)x
[sin{(Ω1+p)t+U1 (t))+stn(
(Ω1  p) ’j+LJ1 (t) } ]+ (
n/3π)sin  (3π/n)x[sin((Ω1
 +3 p> j 十LJ1 (t)−(6π/n>(
n−1>) +sin((Ω1  3p) t+LI1 (t)−(
6π/n>(n−”l))] + (n/5π)sin  (57r/n>x[sin
[(Ωt +5 p) t + U 1 (t)−(1
0π/n>(n−1>) +sin((Ω1−5p:> t+u1(t)一(10
π/n)(n−1>)] +・・・・・・〕 (10〉 (10〉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10口lとし、かつ搬送波の位相を
無視し、エネルギー(N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。
!/n− (10/n){1 +(n/π)Sin(π/n) + (n/3π)sin  (3π/n) 十−)? 
(I■/n)( (n/lsin (π/n)+(n/
3π)sin  (3π/n)十・)(11) 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>,s
in(5π/n),・・・ の絶対値は1以下であるから(11〉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(11〉式は、 nl/1B=1+ (n/π)(1+1/3+1/5+
・・・+1/ (2m−1 )十・・・) +(n/π){1+1/3 十1/5+・・・+1/(2m−1) 十・・・} (12〉 この(12)式の右辺第1項の1は主搬送波の戒分をあ
らわし、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戒分をあらわし、第3項目の(
n/π){}は下側周波数帯域にある副搬送波或分をあ
らわしている。
(12)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。(12)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10KHZ内にある
エネルギーと10〜2OKHZ内にあるエネルギーを比
較する。まずIOKHZ以内にあるエネルギー(電圧値
) E = (10KHZ)は:2n/7rX  5.
5506 (13〉 また、上下10〜20KHZ内にあるエネルギーE(2
0κHz )は ’=2n/πx  O.1421 (14〉 したがって、 R − E (20K}12) / E (10Ktl
z) = 0.0256(15〉 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20〜30KHZ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。
以上の概算例は、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を示している。
(12)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図に示ざれる隣接チャネルはチャネル間隔125κ
t+z離れているものとし、このチャネル内に副搬送波
の周波数75κHZ〜175KHZの戒分が妨害を与え
るものとする。実際は隣接チャネルの信号成分は、12
5±30KHZ内に存在するから、95KHZ 〜15
5κHZの成分のみで十分であるが、チャネル間隔が狭
小化される場合も想定した。上記のようにとれば、チャ
ネル間隔を105KHzとしk検討結果と考えてもよい
。さて、干渉波の全電力は、(13)式の右辺の375
1項目から8751項目を相加すれば得られる。すなわ
ち (16) 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 / L,J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(10HZ)であった
が、同様の計粋をpがIOOHZ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(
Wカ比)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24dl3 (電力比〉程度とざれている
ので、上記の計痺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。
(n)同一チャネル干渉 同一チ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(10〉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ざれないこ
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他のタイム・スロットへ入り込む
こ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(8)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)  [co
s  { (Ω+ (2m+1 ) p)t+U(t)
)−COS{(Ω一(2m+1 ) p)t+U(t)
)] ?17〉 (17)式を具体的に求めることは、すでに(I>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  (1
00HZ xlOOO=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)多重負荷利得の活用による送信電力の逓減多
くの電話信号を周波数変換して重畳することなく多重化
した、いわゆるFDM (周波数分割多重信号)−FM
方式は、従来地上マイクロ波回線で多く使用ざれており
、この場合、下記の文献:菅原1i  ”FM無線工学
″ 日刊工業新聞社(昭34)  442−443頁に
書かれている通り、電話の多重化数が大きくなるにつれ
て増加する、多重負荷利得なるものが得られることが知
られている。これは電話信号の場合、同一人が連続して
話していても、語と語の間には必ず間隔がある。また先
方が話している間は片方は話さず1方向は何も信号が加
わらない。交換接続中も話さない。
搬送波を抑圧したFDM方式のレベルはこのような音声
の合成で、各音声が同時に重なり合う確率はまれであり
、通話路数が少ない間は大きく変動する各音声の合成信
号に与える影響が直接的であるが、多重数が増加するに
従って、個々の影響は直接的でなくなり、確率的に平均
化される。そのため合成信号の尖頭値は通話路数の増加
に従って極めてゆっくり増加する。
多重通話路数が大きくなると、各通話信号が電圧和する
ときに較べて第7図(前記文献“「M無線工学″より引
用〉に示した多重負荷利得だけ、各通話路あたりの変調
指数を大きくすることができることが知られている。
すなわち、FDM−FM方式では、合成信号の電圧の変
動が周波数偏移になるから、合成の尖頭周波数偏移を伝
送可能な通過帯域幅の半分としたとき、多重通話路数が
大きくなると、各通話信号が電圧和するときに較べて、
第7図に示した多重負荷利得だけ各通話路あたりの変調
指数を大きくすることができ、通常得られるS/N改善
度よりもそれだけ多く改善される。
以下、上記の公知の事実を図面により説明する。
これは後述する本発明を説明の際、比較するために必要
となるからである。
第6A図(a)はFDM信号の周波数を各タイム・スロ
ット番号とともに模式的に表したものである。同図で横
軸は周波数、縦軸は信号の電圧を表す。同図の信号を周
波数変調器に加えると、同図(b)の曲線に示ざれるよ
うに瞬時周波数偏移は変動する。以下、数式を用いて周
波数偏移量を表示する。時刻↑1におけるFDMの各信
号の電圧を811 (j1 ), e12(j1 >.
・・・e1,(t1)とすると、この時刻における周波
数偏移σ1Mは、 σIH=fi (e11 (j1 ) +812 (j
1 )+・・・・・・+e1,(t1)) (17−1> ここで、hは定数。
同様に時刻12,13,・・・ 1,におけるFDMの
各信号の電圧をそれぞれ、 {021(t2)・022(t2>・゜゜゜e2ri(
t2 ’) ) . (e31 (t3 > , e32 (t3 ) ,・
・・e3o(t3)}・・・ {enl (tn ) , en2 ( t, ) ,
・・・eno(t,)), とすると、上記のそれぞれの時刻における瞬時周波数偏
移σ2H・σ3H・゜゛゜・σnMは・σ2M=h(”
21 (t2 > +822 (t2 >+・・・・・
・十e2o(t2)) (17−2) a3,−h (e31 (t3 > +e32 (t3
 >+・・・・・・+e3,(t3)) (1 7−3) σ聞−h (e,, (t, ) +en2 (t, 
)+・・・・・・+enn(t,)) (1 7−n> 上式で表されるσIM=σ2H,・・・,σnHは一般
には異なった値であり、時間的に変動する。第6A図(
b)の曲線Aは(17−1).(17−2>,・・・,
(17−n)式をそれぞれプロットした後、結び合せた
もので、正確に表すためには測定時・間間隔t1,tz
,・・・,tnをできるだけ小にするとともに、測定点
を増加させれば所望の目的を達することができる。つぎ
に、第6A図(b)の平均周波数偏移を表す直線Bは、
下式で与えられるσ(j1,tz,・−1n> を得てプロットした後、測定時間を徐々に変更してそれ
ぞれ得られたσをプロットすればよい。すなわち、 σ<11.12,・・− 1,> ”” ( 1 / n )  ( (71H+ σ2H
+・−”十〇。H”)(18) なる値を測定時間間隔をできるだけ小にするとともに、
測定点を増加すれば、第6A図(b)の直線8のごとく
連続した直線のように平均周波数偏移を表すことができ
る。同図(b)では、このようにして与えられた平均周
波数偏移を直線で表しているが、実際には若干変動して
いる。しかし、nが大きくなれば時間にかかわらず一定
値に近ずくことが知られている。勿論、この一定時間は
10分とか30分とかいった程度のことで、一日の内で
通話トラヒックの多い日中と少ない夜間では大きく変化
することは当然である。
さて、このようにして得られた第6A図(b)の平均周
波数偏移を表す直線Bは、第7図で示ざれている多重負
荷利得が含まれていないので、実際にはこの分だけ変調
を深くして使用ざれる。本発明の方式においても上記と
は別の意味での多重負荷利得が得られ、この場合も多重
負荷利得だけ時分割時間圧縮された通話路あたりの変調
指数を大きくすることができ、ひいてはその分だけ送信
電力を逓減可能であることを第6B図を用いて説明する
第6B図(a>は、すでに説明した(6〉式で示される
無線基地局30から送信される変調信号の模式図を示し
ている。同図においては、変調信号の、ある1フレーム
内の各タイム・スロット内の信号の変調の深さ(これは
また信号の電圧の大きさ)を示している。すなわち、タ
イム・スロット3はこの時間t3における信号変調の深
さが他の信号に比べ最も大きいことを示し、タイム・ス
ロット5は逆に時間t5における信号が無音のため信号
の変調の深さがOであることを示している。
ただし、11,12,・・・,toは各タイム・スロッ
トが送信される時間であるから、1フレームの時間長を
T,その内に含まれるタイム・スロット数をnとすると
、 0<t1 <T/n T/n<t2 <2T/n (n−1)(T/n><t,<T でなくてはならない。
第6B図(b)は、これに対し各タイム・スロットの信
号による変調の深さを平均したものであり、平均周波数
偏移σ・ (t,t,・・・,1,)11 は(6)式右辺の各項による変調の深さをそれぞれσ1
1,σ12,・・・,σ1oとすると、次式により与え
られる。
σ・ (t,t2,・・・,1,> 11 ÷(1/n>(σ11+σ12+・・・+σtn)(1
9−1”) ただし、 σ11=ee1 ct,) σ12= e e2  ( j2) σin”””en ”n ) eは定数。
(19−1>式は、つぎのようにも表ざれる。
σ・ (t1,tz,・・・ 1o> 一 = (s/n)(e1  (t1)+e2 (t2)十
・・・+e  (t,) n (19’−1) (19−1>式は本発明の変調信号の、ある1フレーム
に関するものであった。つぎのフレームあるいは、それ
に続くk個のフレームにおいて、(19−1>に相当す
る式を求めると、それぞれ、σ2(i1+T,・・・ 
t, +T>=(1/n)(σ21+σ22+・・・+
σ2n〉(19−2> σk(t1+(k  1)T,・・・ t,+ (k−1)T)= (1/n)×(σk1+σ
k2+・・・十σkn)(19−k) 第6B図(b)には上記(18−1>.・・・<18−
k)式のうちの、いずれか1つのσkが書かれている。
σkは時々刻々変動する。しかし、(19−1>,(1
9−2>,・・・(19−k)式を平均すると、たとえ
ば10分間とか30分間の平均の周波数幅移が得られ、 る。
これは次式で表され k σ  =  (1/k)  Σ σk O       k=1 (20) σ。は、FDM−FMの場合を想定して説明した第6A
図(b)の直線Bの、あるプロットの値の相当するσ0
を求める測定を、測定時間を変えて順次実行すれば、直
線Bと類似のグラフが得られる。(20)式で示される
σ0と、FDM−FMのく18〉式とを比較する。{1
8}式は、右辺を展開すると次式を得る。
σ(ti,t2,・・・ 1n> −(h/n>.Σtcy11(tH )!=1 十e  (t・〉+・・・+el,(jH>)12  
  1 = (h/n,> [e11 (j1 )十812(j
1 )十・・・+e1o(t1) +e21 (i2 ) +e22 (j2 )+・・・
+82,(j2).・・・・・・・・・,+e,1(t
,)+en2(t,)十・・・+e,n(tn)] 上式の右辺を並び変え{ }でくくると次式を得る。
σ(1,12,・・・ 1,> 1 = (h/n) [ (e11 (t1 ) 十e21
 (t2+・・・+en1(tn)3 + (e12 ( t 1 ) +e22 ( j2 
)+・・・十〇。2(t2))・・・・・・・・・+{
e1n (t, ) +e2n ( t, )+・・・
+e,。(1n>)] (21) (21)式右辺の第1の{ }と(19−1>あるいは
(19’−1>式とを比較すると、2式の式中の時刻t
1は何ら同一時刻を示すものではないが、以下、FDM
−FMを本方式による変調回路に全く同一の信号源、た
とえば電話信@100個分を一方はFDMとし、他方は
本発明のように時分割時間圧縮して送信することとし、
測定する時刻を共通化する。なお、つぎの条件をつける
i)   (21)式右辺第1の{ }の1.12.1 ・・・,t と(19−1)式のt,,tz ,・・・
,tn 。はそれぞれ同一、 iD   ( 2 1 )式右辺第2の{ }のjt,
j2,・・・,t と(19−2)式のt1+T,t2
+T,n ・・・ tn十Tはそれぞれ同一 )11)  以下(21)式右辺第iの{ }のt1,
t ,・・・,t と(19−i)式のt,+(i一2
n 1)T,t2+(i  1)T,・・・ t,+(i 
−1)Tはそれぞれ同一、 とすると、(21〉式の σ(11, 1,, ,・・・,1n)とく18〉式の
び。とは本質的に σ(1,,12,・・・ 1  >=σ。
n (22) を意味することになる。もつとも測定時刻を各タイム・
スロット内にとる必要上(22〉式が厳密な数学的な意
味で或立することはないが、実用上(22)式で表され
ると考えてよい。
以上は数式を用いて本発明の変調方式も多重負荷利得が
得られることを証明したことになるが、定性的に同一の
ことを表現すれば以下のようになる。
FDM−FMの場合、合成信号の電圧の変動が周波数偏
移となったが、本発明の場合には、第6B図<a>に示
す各タイム・スロットの変調の深ざは、それぞれのタイ
ム・スロット内の信号の電圧の変動にもとづく周波数偏
移として現れたものである。それゆえ、第6B図(a)
の縦軸は時間軸を表すが、これはFDM−FMの横軸(
第6A図(a)参照〉に相当するものであり、第6B図
(b)のσkはFDM−FMの平均周波数偏移に相当す
るものである。したがって本発明においても、FDM−
FMの多重負荷利{qは全く同一量得られることになる
。そこで、この利得を変調度を上げることに利用できる
以上の説明は無線基地局30が送信する場合を説明した
が、移動無線機100が送信する場合も同様であること
をつぎに説明する。
移動無線機100からの送信は、1つのタイム・スロッ
トに限定(ダイバーシティ送信の場合は、複数となるが
、それでも無線基地局30が送信する場合のように多数
とはならない〉されるので、変調の深さをどのように選
んでよいかが問題となる。しかしこの問題は、無線基地
局30が送信する場合の多重負荷利得を含む変調の深さ
と同一量にしてよいことは、以下の説明で明らかとなる
それは無線基地局3Qへの同一無線チャネル内の受信波
の状況を考えればよい。無線基地局30へは、n個の移
動無線v1100より送られてくるそれぞれタイム・ス
ロット番号の異なる送信波を受信することになるが、こ
のときの信号波の変調の深さの変動は、第6B図(a>
と同様となろう。
したがって、平均の変調の深さは同図(b)に示すσ,
となり、すでに無線基地局30が送信する場合に説明し
た多重負荷利1qの1qられるプロセスと同一になるか
らである。
以下においては、本発明によるシステムの無線送信電力
を多重負荷利得を適用して逓減可能であることを説明す
る。例として、無II基地局30および移動無線機10
0の送信電力を多重化しない場合は各10mWとし、多
重数120の場合をとる。多重負荷利得を適用しないと
すると、所用送信電力は、 10mWx 120= 1.2W となり、この値は携帯用無線機としてはかなり高出力と
なる。しかし、第7図より多重数120の場合の多重負
荷利得は32.6dBを得るので、これをすべて変調の
深さを深くすることに使用すると得られる送信電力の逓
減は、 1.2W−32.6d B−1200mW/1B20=
 0.66 mWすなわち、0.66mWでよいことが
わかる。これは小ゾーン方式の場合、周波数の有効利用
が得られることを示している。
以上より明らかなごとく本発明を適用すると、従来の1
搬送波にIN話信号のS C P C ( singl
echannel per carrier)のシステ
ムに比べ、送信電力の逓減とともに周波数の有効利用が
はかられることが明らかとなった。
[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、従来システムより送信電
力の逓減が可能で、かつ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、同一チャネル干渉や伝送信
号の遅延特性においても実効上無視し得る程度の1直に
設計可能であるから、本発明の効果は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第IA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IC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2A図は本発明のシステムに使用ざれるタイム・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図は音声信号とデ
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図は本システムにおいて利用するFD
M信gの周波教分布と周波数偏移を説明するための周波
数分布および周波敗偏移図、 第6B図は本システムにおいて利用するFDM信号の変
調の深さを表す変調度図、 第7図は本システムにおいて用いる多重負荷利{qの通
話路数との関係を表す多重負荷利得図、第8図は従来の
システムを説明するための概念構或図である。 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・・・制御・通話信号処理部 32・・・無線送信回路  35・・・無線受信回路3
8・・・信号速度復元回路群 38−1〜38一〇・・・送信速度復元回路39・・・
信号選択回路群 40・・・制御部41・・・クロツク
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

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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(25)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、 複数の区切られた信号の速度をそれぞれ高速に速度変換
    する信号速度変換手段(51)と 前記高速に変換された複数の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複数の出力を時系列的に多重化して
    得られる多重負荷利得を利用して深く角度変調して無線
    電波として送出するための無線送信手段(32)と、 高速に変換された複数の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
    くる前記複数の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
    信号を復元するための信号速度復元手段(38)と を具備し、 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所定の区切られ
    た信号を受信するための無線受信手段(135、122
    −1、123)と、 前記無線受信手段(135、122−1、123)の出
    力を受けて、低速に変換して区切ら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)と、 送信すべき信号を所定の時間単位ごとに区切って高速に
    速度変換するための速度変換手段(131)と、 前記速度変換手段(131)の出力を所定のタイミング
    で無線電波として送出するための無線送信手段(132
    、122−2、123)と を具備する移動体通信における時間分割通信システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2008505688A (ja) * 2004-07-10 2008-02-28 ジ−ウグ キム 人体矯正方法及び装置

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