JPH04150116A - 時分割多重無線通信方式 - Google Patents

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、時分割多重多元接続（ＴＤＭＡ）方式を用い
て無線チャネルを非固定的に割り当てるマルチチャネル
アクセス（ＭＣＡ）方式を実現する時分割多重無線通信
方式に関する。

〔従来の技術〕

無線通信、特に移動無線通信の分野では、通信の開始時
に使用するチャネルを選択可能な範囲の周波数の中から
その都度選択し、同一周波数の繰り返し使用を可能にす
ることにより、無線周波数の有効利用が図られている。

これは、無線局がチャネルの使用状態をチエツクし、空
きのチャネルを通信の都度選択して使用するＭＣＡ方式
と言われており、自動車電話や小電力型コードレス電話
がその代表例として挙げられる。

一方、近年の通信の多様化および高度化の要求に応えて
、無線通信路のディジタル化が図られてきているが、自
動車電話あるいはコードレス電話その他の移動無線通信
の分野でも実用化に向けた検討が進んでいる。その検討
技術の一つは、基地局装置（親装置）の経済化やビット
レートの異なるチャネルを一つのフレーム上に設定でき
る利点を有するＴＤＭＡ方式である。この１つの搬送波
周波数を時分割使用するＴＤＭＡ方式は、すでに衛星通
信などにおいて実用化されているが、１つのフレーム上
にある複数の通信チャネルを複数の無線局がそれぞれ使
用するには、各無線局がフレーム同期をとることが不可
欠になっている。

ところで、ＴＤＭＡ方式によるＭＣＡ方式を移動無線通
信に適用する場合には、複数の無線ゾーン間に跨がって
フレーム同期をとる必要が生しる。

第３図は、移動無線通信に適用されるＴＤＭＡ方式を説
明する図である。

なお、ここではディジタルコードレス電話システムにお
けるコードレス電話機（移動局）と接続装置（基地局）
との関係に基づいて説明する。

図において、コードレス電話機３１．．３１□、３１３
は、それぞれ対応する接続装置３２Ｉ、３２□、３２３
の無線ゾーン内にある。

一方、ＩＴＤＭＡフレームはｎ個のタイムスロットＴＳ
、〜ＴＳアで構成され、各コードレス電話機対応の無線
チャネルが互いに衝突しない異なった時間位置のタイム
スロットにそれぞれ割り当てられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このようなＴＤＭＡ方式によりＭＣＡ方式を
実現するには、各コードレス電話機および接続装置（各
無線局）のそれぞれが唯一のクロンク周波数によって制
御され、フレーム同期が確立されていることが条件とな
る。

すなわち、フレーム同期がとれない状態で時分割多重に
よるマルチチャネルアクセスを行うと、各無線局間のク
ロンク周波数の誤差（位相ずれ）により、隣接タイムス
ロット間で干渉を発注するおそれがある。たとえば、８
チヤネルが１つのフレーム上に時分割多重されるＴＤＭ
Ａ方式では、各コードレス電話機がそれぞれ対応する接
続装置と通信を行う場合に、８チヤネルの中から空きチ
ャネルを探して使用することになるが、このとき、各コ
ードレス電話機の通信チャネル間でフレーム同期がとれ
ていなければ、信号が時間軸上で重なることがある。そ
の様子を第４図に示す。

第４図に示すように、コードレス電話機４１と接続装置
４２．との間で、マルチチャネルアクセス制御でタイム
スロット４３が空きとして判断されて通信チャネルが設
定された場合でも、他のコードレス電話機４１□および
接続装置４２□に対してフレーム同期がとれていないと
きには、時間軸上でＴＤＭＡバースト信号が重なること
があり、そのときには通信チャネル相互間で干渉が発生
して通信品質が著しく劣化する。

このように、ＴＤＭＡ方式によるＭＣＡ方式を移動無線
通信に適用する場合に、複数の無線局間でフレーム同期
をとることは不可欠な要素であるが、それぞれ独立に使
用される一般のコードレス電話機では、クロック周波数
を共有してフレーム同期をとることは極めて困難である
。

なお、複数の基地局を一つの制御局が統括する自動車電
話システムや、複数の接続装置を主装置に収容して統括
制御する事業所内コードレス電話システムでは、各無線
局間のフレーム同期は比較的容易に実現できるといえる
が、制御局あるいは主装置が異なるシステム間では同様
の問題があり、非同期チャネルからの干渉により品質劣
化が生じることがある。

すなわち、移動無線通信にＴＤＭＡ方式を採用するには
、非同期チャネル間の干渉を回避する技術が不可欠とな
るが、現在この課題を解決する有効な手段は提供されて
いない。

本発明は、各無線局間でフレーム同期をとることが困難
な移動無線通信にＴＤＭＡ方式を適用する場合に、非同
期チャネルが相互に時間軸上で重なって発生する干渉を
最小限に抑える時分割多重無線通信方式を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１に記載の発明は、１つの搬送波周波数を複数の
無線局が時分割多重で使用する無線通信システムであっ
て、通信開始時に、相互の無線局間で時分割された無線
チャネル群から空きチャネルを選択するマルチチャネル
アクセスにより通信チャネルを割り当てる時分割多重無
線通信方式において、前記空きチャネルの選択時に複数
の空きチャネルを選択し、各空きチャネルに対して時間
軸上で前後の位置にある他の通信中チャネルを検出し、
前記複数の空きチャネルとそれぞれ対応する他の通信中
チャネルとの時間間隔を測定し、前記複数の空きチャネ
ルの中で、前記他の通信中チャネルとの時間間隔が最大
となる空きチャネルを通信チャネルに割り当てる。

請求項２に記載の発明は、１つの搬送波周波数を複数の
無線局が時分割多重で使用する無線通信システムであっ
て、通信開始時に、相互の無線局間で時分割された無線
チャネル群から空きチャネルを選択するマルチチャネル
アクセスにより通信チャネルを割り当てる時分割多重無
線通信方式において、前記空きチャネルに対して時間軸
上で前後の位置にある他の通信中チャネルを検出し、前
記空きチャネルと前後の他の通信中チャネルとの時間間
隔を測定し、前記各時間間隔が均等になる時間位置に、
前記空きチャネルのタイムスロット位置を調整して通信
チャネルを割り当てる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記
載の時分割多重無線通信方式において、割り当てられた
通信チャネルによる通信中に、該通信チャネルと他の通
信中チャネルとの時間間隔を測定し、該時間間隔が所定
値を下回ったときに該通信チャネルの再割り当て処理を
行う。

〔作　用］ 請求項１に記載の発明は、通信開始時に、ＴＤＭＡフレ
ーム上のタイムスロットで与えられる無線チャネルから
通信に使用するチャネル（通信チャネル）を割り当てる
ときに、所定の手順で検出された複数の空きチャネルに
対してそれぞれの時間的前後の無線チャネルの使用状態
をチエ７りし、各空きチャネルとそれぞれ対応する他の
通信中チャネルとの時間間隔が最大となる空きチャネル
を選択することにより、他の通信中チャネルと最も時間
的に離れた空きチャネルに新たな通信チャネルを割り当
てることができる。

請求項２に記載の発明は、同様の通信チャネルの割り当
てに際して、所定の手順で検出された空きチャネルに対
してその時間的前後の無線チャネルの使用状態をチエツ
クし、空きチャネルと前後する他の通信中チャネルとの
時間間隔が均等になる時間位置に、空きチャネルのタイ
ムスロット位置を調整することにより、前後する他の通
信中チャネルと最も時間的に離れた時間位置（中間位置
）に設定される空きチャネルに新たな通信チャネルを割
り当てることができる。

請求項３に記載の発明は、通信中にあるチャネルと他の
通信中チャネルとの時間間隔を逐次監視し、必要に応じ
て通信チャネルの再割り当てを行うことにより、各無線
局のクロック周波数の誤差によって生じたタイムスロッ
トの重なり（干渉）を事前に防ぐことができる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第１図は、本発明方式を実現する無線装置の実施例構成
を示すブロック図である。

（ａ）は、ＴＤＭＡ方式でマルチチャネルアクセスを行
う無線装置において、本発明方式に関する部分の概略構
成である。すなわち、アンテナ１１に受信される受信信
号から、高周波受信部１２、信号検波部１３、ベースバ
ンド信号処理部１４および受信信号処理部１５が、マル
チチャネルアクセス制御を行う構成である。なお、ＴＤ
ＭＡ方式でマルチチャネルアクセスを行う無線装置は公
知のものであるのでその詳細説明は省略し、本発明方式
の実現に最小限必要な構成として、ＴＤＭＡフレーム上
のタイムスロット間の時間間隔を測定するタイムスロッ
ト時間間隔測定部１６について第１図（ｂ）を参照して
説明する。なお、タイムスロット時間間隔測定部１６は
、信号検波部１３と受信信号処理部１５に接続される。

第１図（ｂ）において、タイムスロット時間間隔測定部
１６は、バースト同期検出回路１７、クロック発生回路
１８および計数回路１９により構成される。受信信号は
受信信号処理部１５およびバースト同期検出回路１７に
入力される。バースト同期検出回路１７およびクロック
発生回路１８の各出力は計数回路１９に入力される。受
信信号処理部１５は、計数回路１９の計数動作を制御し
、かつその計数値を取り込んで空きチャネルを決定する
構成である。

なお、ＴＤＭＡフレーム上の各タイムスロットの信号（
バースト信号）は、第２図に示すように、バースト同期
ビ・ントｓおよびデータＤから構成されるので、タイム
スロット時間間隔は、このバースト同期信号Ｓが現れる
間隔が測定される。

バースト同期検出回路１７は、受信信号からバースト同
期信号Ｓを検出して同期タイミング信号を計数回路１９
に送出する。計数回路１９は、この同期タイミング信号
に従ってクロック発生回路１８から供給されるクロック
を計数する。なお、計数回路１９の計数動作（計数開始
と終了）は受信信号処理部１５が制御する。

受信信号処理部１５は、空きチャネルとして使用するタ
イムスロット位置について、受信レベル測定などの空き
チャネル確認手段によって決定する。次に、その空きチ
ャネルのタイミングから時間的に前後で通信中のチャネ
ル（タイムスロ・ント）までの時間間隔を計数回路１９
を用いて測定する。

すなわち、時間的に前にある通信中チャネルまでの時間
間隔の測定は、受信信号処理部１５の空きチャネル確認
手段で得られた自信号の同期タイミングを基準として、
バースト同期検出回路１７で検出される前のバースト同
期信号Ｓに応じた同期タイミング信号で計数回路１９に
計数を開始させ、自信号の同期タイミングに応じて計数
を終了するように指示する。したがって、受信信号処理
部１５は、計数回路１９の計数値から先に決定した空き
チャネルと通信中チャネルの時間間隔を知ることができ
る。

また、先に決定した空きチャネルの後ろの通信中チャネ
ルとの時間間隔は、逆に受信信号処理部１５が決定した
自信号の同期タイミングで計数回路１９に計数を開始さ
せ、その後バースト同期検出回路１７で検出される通信
中チャネルのバースト同期信号Ｓに応じた同期タイミン
グ信号で計数を終了させることにより、その計数値から
求めることができる。

以上示した構成により、受信信号処理部１５がマルチチ
ャネルアクセス手順に従って決定した空きチャネルに対
して、前後の通信中チャネルとの時間間隔を測定するこ
とができる。

以下、この測定結果に基づく無線チャネルの設定手順に
ついて説明する。なお、この設定手順は、基本的には従
来のマルチチャネルアクセス方式をＴＤＭＡ方式に適用
する１つの方法であるが、上述した無線チャネル間の時
間間隔の測定結果を利用する点が特徴となる。

まず、請求項１に記載の無線チャネル割り当て方法では
、空きチャネル選択時に複数の空きチャネルを選択し、
各空きチャネルに対して時間的に前後の通信中チャネル
を見つけ、各空きチャネルとそれぞれ対応する通信中チ
ャネルとの時間間隔を測定し、その時間間隔が最大とな
る空きチャネルに通信チャネルを割り当てる。

なお、新たに設定する無線チャネルと前後の通信中チャ
ネルとの時間間隔は、−船釣にはガード時間を含む１タ
イムスロット時間以上あればチャネル（タイムスロット
）間の干渉は生じないが、複数の空きチャネルからそれ
が最大となるものを選択することにより、各無線局のク
ロック周波数の誤差に対して最大のマージンを確保する
ことができる。

また、請求項２に記載の無線チャネル割り当て方法では
、空きチャネルと時間的に前後の通信中チャネルとの時
間間隔を測定し、各時間間隔がほぼ均等になるように（
空きチャネルと前後の通信中チャネルとの各時間間隔が
最大になるように）空きチャネルのタイムスロット位置
を調整する。

すなわち、バースト信号の送出タイミングを調整してフ
レーム位相を制御する。

なお、この方法は、各無線局間のフレームが非同期であ
ることを逆手にとった最適チャネルアサインの一例とみ
ることができる。

ところで、先にも触れたように、非同期チャネル間のク
ロック周波数の誤差から、空きチャネル検出時と通話開
始後の任意の時点では、時間間隔が異なってくることが
ある。すなわち、チャネル割り当て時には干渉を回避で
きても、通信中に干渉が発生して通信品質が劣化したり
通信が困難になることがある。

そのような状況に対処する方法としては、通話開始後も
所定の周期で通信中のチャネルと前後の通信中チャネル
との時間間隔を測定することが有効である。すなわち、
通信中に測定された時間間隔が所定値を下回った場合に
は、チャネルの再割り当てを行うようにすれば、干渉の
発生を事前に防くことが可能となる。

なお、通信中の時間間隔測定は、クロックの安定度に応
じた適当な周期で行えばよい。たとえば、ＴＤＭＡ無線
チャネルの伝送ピットレートがＩＭｂｐｓの場合に、各
無線局のクロックの安定度がｌＸｌ０−６であったとす
ると、時間軸上でのバースト信号の位置は１秒間に１ク
ロツタ（１μ秒）ずつずれることになる。このとき、隣
接する無線チャネル間のガードピットが５０ビツトであ
るとすると、相互のチャネルのクロックが逆相でずれる
最悪ケースは、通信開始時に時間間隔が５０ビツト分（
５０μ秒）あったとしても、２５秒後にはチャネル間で
干渉が発生することになる。この場合には、通信開始後
、５秒周期程度でタイムスロット間の時間間隔を測定す
ることにより、干渉の発生を事前に防止することができ
る。

〔発明の効果］ 上述したように、本発明は、各無線局間でフレーム同期
をとることなく、ＴＤＭＡ方式による無線チャネルに対
してマルチチャネルアクセスを実現し、かつチャネル（
タイムスロット）間の干渉の発生を最小限に抑えること
ができる。

すなわち、ＴＤＭＡ方式の無線チャネルに対してＭＣＡ
方式を実現する無線通信システム内でフレーム同期が不
要となり、システムを簡単かつ安価に構成することがで
きる。

また、一般のコードレス電話機のように、各コードレス
電話機間での同期制御が不可能なシステムにおいても、
容易にＴＤＭＡ技術を適用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方式を実現する無線装置の実施例構成を
示すブロック図。 第２図はＴＤＭＡフレーム上の各タイムスロットの信号
（バースト信号）を示す図。 第３図は移動無線通信に適用されるＴＤＭＡ方弐を説明
する図。 第４図はＴＤＭＡ方式によるＭＣＡ方式を移動無線通信
に通用する場合の問題点を説明する図。 １１・・・アンテナ、１２・・・高周波受信部、１３・
・・信号検波部、１４・・・ベースバンド信号処理部、
１５・・・受信信号処理部、１６・・・タイムメロ１．
ト時間間隔測定部、１７・・・バースト同期検出回路、
１８・・・クロック発生回路、１９・・・計数回路、３
１．４１・・・コードレス電話機、３２．４２・・・接
続装置。 （ａ） （′ｂ） 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）１つの搬送波周波数を複数の無線局が時分割多重
   で使用する無線通信システムであって、通信開始時に、
   相互の無線局間で時分割された無線チャネル群から空き
   チャネルを選択するマルチチャネルアクセスにより通信
   チャネルを割り当てる時分割多重無線通信方式において
   、 前記空きチャネルの選択時に複数の空きチャネルを選択
   し、各空きチャネルに対して時間軸上で前後の位置にあ
   る他の通信中チャネルを検出し、前記複数の空きチャネ
   ルとそれぞれ対応する他の通信中チャネルとの時間間隔
   を測定し、 前記複数の空きチャネルの中で、前記他の通信中チャネ
   ルとの時間間隔が最大となる空きチャネルを通信チャネ
   ルに割り当てる ことを特徴とする時分割多重無線通信方式。
2. （２）１つの搬送波周波数を複数の無線局が時分割多重
   で使用する無線通信システムであって、通信開始時に、
   相互の無線局間で時分割された無線チャネル群から空き
   チャネルを選択するマルチチャネルアクセスにより通信
   チャネルを割り当てる時分割多重無線通信方式において
   、 前記空きチャネルに対して時間軸上で前後の位置にある
   他の通信中チャネルを検出し、 前記空きチャネルと前後の他の通信中チャネルとの時間
   間隔を測定し、 前記各時間間隔が均等になる時間位置に、前記空きチャ
   ネルのタイムスロット位置を調整して通信チャネルを割
   り当てる ことを特徴とする時分割多重無線通信方式。
3. （３）請求項１または請求項２に記載の時分割多重無線
   通信方式において、 割り当てられた通信チャネルによる通信中に、該通信チ
   ャネルと他の通信中チャネルとの時間間隔を測定し、該
   時間間隔が所定値を下回ったときに該通信チャネルの再
   割り当て処理を行う ことを特徴とする時分割多重無線通信方式。