JPH05235836A - 移動体通信の時間分割通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フレーム構成のタイム・スロットに時間圧縮
した電話信号をのせた多重負荷利得を用いた移動体通信
を提供すること。 【構成】 複数のゾーンをカバーしてサービス・エリア
を構成する各無線基地局３０と、複数のゾーンを横切っ
て移動し、無線基地局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機１００との間
の通信を交換するための関門交換機２０とを用いて、無
線チャネルにおいて得られる多重負荷利得と周波数振幅
特性を有効に利用して送信電力を小さくし搬送波間隔を
狭小化するようにした。 【効果】 大きな多重負荷利得により無線基地局および
移動無線機は送信レベルを決定することができ、送信電
力の低減と周波数の有効利用が可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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方法における変調された時
間圧縮多重信号の有する多重負荷利得の有効利用に関す
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
ネルを用いて他の無線基地局と通信を開始したとき、周
波数の有効利用上あるいは電波伝搬特性上の理由で、そ
れぞれ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を未然に除去すると同時に、送信
出力の逓減および搬送波間隔の狭小化による周波数の有
効利用性を向上する経済的な方法を提供せんとするもの
である。

【０００２】

【従来の技術】小ゾーン方式を適用した音声を用いる移
動体通信において、時分割時間圧縮多重信号を採用した
方式は、下記の文献に記載されている。

【０００３】文献１．伊藤 “携帯電話の方式検討−時
分割時間圧縮ＦＭ変調方式の提案−”信学会技報 ＲＣ
Ｓ８９−１１ 平成元年７月

【０００４】文献２．伊藤 “携帯電話の方式検討−時
分割時間圧縮ＦＭ変調方式の理論検討” 信学会技報
ＲＣＳ８９−３９ 平成元年１０月

【０００５】文献３．伊藤 “携帯電話の方式検討−時
分割時間圧縮多重ＦＭ方式の多重波伝搬特性の検討−”
信学会技報 ＲＣＳ８９−４７ 平成２年１月

【０００６】文献４．伊藤 “時分割時間圧縮多重電話
信号の有する多重負荷利得の解明とＦＭ移動通信への応
用”信学会技報 ＲＣＳ８９−６５ 平成２年３月

【０００７】文献５．伊藤 “時分割時間圧縮多重電話
信号を小ゾーン方式に適用した場合の同一チャネル干渉
について” 信学会技報 ＲＣＳ９０−７ 平成２年７
月

【０００８】すなわち、文献１においては、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、これを読み出す時には記
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、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、これを読み出す時にはこの記憶
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システム例が報
告されている。

【０００９】つぎに文献２には、上記のようなＴＣＭ
（時分割時間圧縮多重）−ＦＭ方式を小ゾーンに適用し
た場合に問題となる隣接チャネル干渉や、同一チャネル
干渉の検討が行われており、システム・パラメータを適
切に選定することによりシステム実現の可能性が示され
ている。

【００１０】また文献３では、ＴＣＭ信号が空間を伝送
中に受けるマルチパス・フェ−ジングの影響について検
討し、この影響を除去ないし軽減する対策として、タイ
ム・スロット間に、ガード・タイムを設定することを提
案している。

【００１１】さらに文献４では、従来ＦＤＭ（周波数分
割多重）信号にその存在が知られていた多重負荷利得
が、時分割時間圧縮多重（ＴＣＭ）方式にもＦＤＭ信号
と類似の多重負荷利得のあることを明らかにし、かつ、
その定量化やシステムの運用例を説明している。そして
この多重負荷利得をＦＭの変調の深さを深くすることに
用いると、送信電力を大幅に低下させることができ、移
動無線機においては大幅な省電力化が可能となる見通し
を得たことが報告されている。

【００１２】また文献５においては、ＴＣＭ信号を用い
た無線システムの同一チャネル干渉について説明されて
おり、この中で、ＴＣＭ信号を用いて搬送波を角度変調
したとき、変調偏移量を増大させると、同一チャネル干
渉が減少して周波数の有効利用性を向上せしめることが
説明されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前記の文献１ないし３
に示したシステム構築例では、ＴＣＭ信号を用いた移動
体通信システムの一般的な説明がなされており、これに
よってシステムの構築は可能であるが、フレーム構成の
ＴＣＭ信号の有する多重負荷利得の説明はなされてはい
ない。文献４ではＴＣＭ信号の有する信号電力に関する
多重負荷利得の説明はされているが、フレーム構成のＴ
ＣＭ信号の有する平均電力に対する多重負荷利得であ
り、ピーク電圧に対する多重負荷利得は示されてはいな
い。また、ＴＣＭ信号の有する振幅周波数特性とＦＤＭ
（周波数分割多重）電話信号の有するそれとの関係も示
されてはおらず、未解決の課題が残されていた。

【００１４】また文献５においては、ＴＣＭ信号を用い
て通信しているとき、変調偏移量を増大させると、同一
チャネル干渉が減少して周波数の有効利用性の向上が得
られることが説明されてはいるが、送信電力レベルの処
理に関する説明はなく、有効に利用する方法も開示され
てはいないという未解決の課題が残されていた。

【００１５】

【課題を解決するための手段】ＴＣＭ（時分割時間圧縮
多重）信号を用いた移動体通信システムでは、送信信号
として、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適当なレベルまで増幅した後、
送信用角度変調器へ加えて搬送波を変調し、これをさら
に適当なレベルまで増幅してアンテナへ加えて送信して
いるのが通常である。 このうち、送信用角度変調器へ
加える際の信号の有するレベルに関しては、従来、時間
間隔１／（２ｆh ）（ｆh は電話信号の最高周波数）内
に存在するＴＣＭ信号の平均電力を測定し、これと同一
の平均電力を有するＦＤＭ（周波数分割多重）電話信号
の有する多重負荷利得までレベルアップした後、加えて
いた。

【００１６】しかしながら、無線変調波が、たとえば隣
接無線チャネルに及ぼす無線干渉に関しては、信号のピ
ーク電圧値の方が平均電力よりも大きな影響を与えるこ
とが知られている。それゆえ、もし、ＴＣＭ信号の有す
るピーク電圧値とＦＤＭ信号のそれとを比較して、ＴＣ
Ｍ信号の有するピーク電圧値がＦＤＭ信号のそれよりも
低いことが明らかになった場合は、その分だけ変調レベ
ルを上げることが可能となる。すなわち、多重負荷利得
がＦＤＭ信号の多重負荷利得より大きいものとして処理
しても良いことになる。実際、後述するようにＴＣＭ信
号の有するピーク電圧値は、ＦＤＭ信号のそれより低い
こと、および変調波の側波帯の広がりもＦＤＭ変調波に
比較して少ないことを理論的に見出した。この結果、Ｔ
ＣＭ信号を角度変調して送信する場合、従来以上に変調
レベルを上げることが可能となり、送信電力の低減が可
能となるほか、周波数の有効利用および搬送波間隔の狭
小化が可能となった。

【００１７】

【作用】ＴＣＭ信号において、従来知られていた多重負
荷利得よりも更に精度の高い、かつ大きな多重負荷利得
を用いることが可能になったので、干渉妨害等を許容値
以内に保ちつつ、送信用角度変調器へ加えられる信号の
レベルを従来知られていた値以上に高めることができ、
送信出力の逓減を可能とし、周波数の有効利用が可能と
なった。したがって、増幅器の設計が容易となり、ま
た、ミクサ，抵抗，コンデンサ等受動回路の定格値を下
げることができ、経済的なシステムの構築が可能となっ
た。

【００１８】さらに、ＴＣＭ信号の有する振幅周波数特
性はＦＤＭ電話信号の有するそれと比較すると、周波数
軸上の分布が余り広がっていないので、この信号を用い
て搬送波を角度（振幅）変調した変調波の有する側波帯
の広がりもＦＤＭ変調波に比較して少なくなり、搬送波
間隔を狭小化させることができ、この面からの周波数の
有効利用が可能となった。

【００１９】

【実施例】図１，図２および図３は、本発明の基本動作
例を説明するためのシステム構成を示している。

【００２０】図１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。

【００２１】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〜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。

【００２２】図２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１３
５に入り、その出力である通信信号は、速度復元回路１
３８と、制御部１４０とクロック再生器１４１に入力さ
れる。クロツク再生器１４１では、受信した信号の中か
らクロッ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。

【００２３】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。

【００２４】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ピッチ）を
高速に（圧縮）して、送信ミクサ１３３と送信部１３４
とを含む無線送信回路１３２に印加される。

【００２５】送信部１３４に含まれた変調器の出力は送
信ミクサ１３３において所定の無線周波数に変換され、
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。

【００２６】無線送信回路１３２における変調度および
送信出力レベルは、後述する多重負荷利得を考慮して制
御部１４０からの指示によって決定され、また、変調波
の有する側波帯の広がりもＦＤＭ変調波に比較して少な
いから、搬送波間隔を狭小化させることができる。移動
無線機１００より使用を許可されたタイム・スロットを
用いて、無線基地局３０宛に無線信号を送出するには、
図２に示すタイミング発生器１４２からのタイミング情
報が、制御部１４０を介して得られていることが必要で
ある。

【００２７】このタイミング発生器１４２では、クロッ
ク再生器１４１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や速度復元回路１３８に必要なタイミングを供給
している。

【００２８】移動無線機１００には、さらにシンセサイ
ザ１２１−１および１２１−２と、切替スイッチ１２２
−１，１２２−２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
−１，１２１−２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。

【００２９】図３には無線基地局３０が示されている。
関門交換機２０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。そこで関門交換機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、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
されて信号処理部３１へ入力される。

【００３０】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
９へ入力され、ここで各通話チャネルＣＨ１〜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
毎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。

【００３１】つぎに信号速度変換回路群５１（図３）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
出す時に速度を変えて、記憶する場合のたとえば１５倍
の速度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の時間圧縮
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
ＣＤ（Charge Coupled Device ），ＢＢＤ（Bucket Bri
gade Device ）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 ９２〜１３３頁）。

【００３２】信号速度変換回路群５１で例示したＣＣＤ
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の時間伸張機能
の実現にも使用可能で、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。

【００３３】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り当てる信号
割当回路５２に印加される。

【００３４】この信号割当回路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へ送出する。この結果、通信信号をチャネル
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。

【００３５】以上のような信号が無線送信回路３２へ送
られることになる。無線送信回路３２における変調度お
よび送信出力レベルは、後述する多重負荷利得を考慮し
て制御部４０からの指示によって決定され、また、変調
波の有する側波帯の広がりもＦＤＭ変調波に比較して少
ないから、搬送波間隔を狭小化させることができる。こ
の圧縮した信号の様子を図４に示し説明する。

【００３６】信号速度変換回路群５１の出力信号は信号
割当回路５２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。図４（ａ）のＳＤ
１，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通話信号または（および）制御
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、またはシステムによっては搬送波を含め全
く信号が送出されないものもある。このようにして、図
４の（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ことになる。送信される
べく時系列化された多重信号は、無線送信回路３２にお
いて、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。

【００３７】電話の発着呼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
いずれを使用する場合も可能である。図５はこれらの周
波数関係を示す。すなわち、同図（ａ）においては、帯
域外信号の一例が示されており、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。図５の（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。

【００３８】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。

【００３９】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
成を図６に示す。図６は、音声信号をディジタル符号化
回路９１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。ただし、ディ
ジタル・データ信号については、後述するアナログ信号
多重負荷利得は通常存在しないから、システム設計には
この点の留意が必要である。そして対向する受信機で受
信し復調回路において図６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取り出すことが可能
である。

【００４０】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。図４の（ｂ）は、この上り
の入力信号を模式的に示したものである。すなわち、タ
イム・スロットＳＵ１，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ＳＵ１，ＳＵ２，…，ＳＵｎの内容を詳細に示す
と、図４の（ｂ）の左下方に示す通り、通話信号または
（および）制御信号より成り立っている。ただし、移動
無線機１００と無線基地局３０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、図７
（ｃ）のごとくなる。同様に各移動無線機１００への無
線基地局３０からの送信波形は図７（ｄ）に示すように
なる。

【００４１】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、通話信号と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
３９へ印加される。信号選択回路群３９には、制御部４
０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ＳＵ１〜ＳＵｎごとに同
期信号，通話信号または制御信号が分離出力される。

【００４２】これらの各信号は、信号速度復元回路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（図２）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。

【００４３】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
ャネルとの関係を用いて説明する。

【００４４】図３に示すように、制御部４０からの制御
信号は信号割当回路５２の出力と並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５
２の出力から無線送信回路３２へ加えることも可能であ
る。

【００４５】つぎに移動無線機１００においても、図２
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される回路構成となってい
る。

【００４６】原信号たとえば音声信号（０．３ｋＨｚ〜
３．０ｋＨｚ）が、信号速度変換回路群５１（図３）を
通った場合の出力側の周波数分布を示すと図８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図８のごとく、
４．５ｋＨｚ〜４５ｋＨｚに拡大されていることにな
る。ここでは信号の周波数分布が拡大されているが、波
形の形態は単に周波数軸を引き延ばされた相似変換を受
けるだけであり、波形そのものは変化がないことに留意
する必要がある。これは多重負荷利得の値を求める時に
必要となる。

【００４７】さて、図８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（０．２〜４．０
ｋＨｚ）および通話信号ＣＨ１（４．５〜４５ｋＨｚで
ＳＤ１として表わされている）がタイム・スロット、た
とえばＳＤ１に収容されているとする。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。

【００４８】すなわち、タイム・スロットＳＤｉ（ｉ＝
２，３，…，ｎ）には制御信号（０．２〜４．０ｋＨ
ｚ）と通信信号ＣＨｉ（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。

【００４９】また、上記の制御信号はフレームの最初に
制御信号のためのタイム・スロットが設けられた場合に
は実装されないし、下側周波数帯域を他の信号に使用す
る際には、通信信号の周波数帯の近傍（４．１〜４，４
ｋＨｚまたは４６〜４６．５ｋＨｚ）に設けられる場合
がある。

【００５０】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 ｆ_C ±４５ｋＨｚ を必要とする。ただし、ｆ_C 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による最高信号速度
をｆ_H 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_rep＞２ｆ_H 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
の場合を説明した図８の横軸の目盛りを１桁程度引き上
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。

【００５１】また、移動無線機１００より無線基地局３
０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。

【００５２】つぎに、本発明によるシステムの基本動作
における発着呼動作について音声信号の場合を例にとっ
て説明する。

【００５３】（１）移動無線機１００からの発呼 図９および図１０に示すフローチャートを用いて説明す
る。

【００５４】移動無線機１００の電源をオンした状態に
すると、図２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補捉を開始す
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。これは図４（ａ）に示されているタイム・
スロットＳＤｎ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１２
２−１もシンセサイザ１２１−１側に倒し固定した状態
にある。

【００５５】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、図９）、図２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、
図５に示される周波数帯により、これを、たとえばタイ
ム・スロットＳＵｎを用いて送信される。

【００５６】この制御信号の送出はタイム・スロットＳ
Ｕｎ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、さ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。

【００５７】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、図４（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。さ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。

【００５８】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。

【００５９】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，ＳＤ
２，…，ＳＤｎ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。

【００６０】さて本論にもどり無線基地局３０から、以
上のいず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。

【００６１】そこで上り信号用のタイム・スロットＳＵ
ｎ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取り出
して、バースト状の制御信号を送出することができる。

【００６２】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開始する必要が
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、この周波数を、多数の移動無線機を
群別して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
ずることはない。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。

【００６３】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。

【００６４】この結果、たとえばタイム・スロットＳＤ
１が空いているとすると、移動無線機１００対し前記無
線チャネルＣＨ１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１０
０→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→移動無線機１００）ＳＤ１を使用
するように指示する（Ｓ２０３）。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ＳＵ１（図４（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（Ｓ２０５）、
ダイヤル・トーンが送られてくるのを待つ（Ｓ２０
６）。

【００６５】この上り無線信号の無線搬送波のタイム・
スロットＳＵ１の状態を模式的に示すと図７（ｃ）のご
とくなる。無線基地局３０には、タイム・スロットＳＵ
１のほかに、他の移動無線機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（Ｓ２０７）、関門交換機２０宛に移動無線機
１００のＩＤとともに発呼信号を送出する（Ｓ２０
８）。これに対し関門交換機２０では、移動無線機１０
０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（Ｓ２０９）、
ダイヤル・トーンを無線基地局３０へ送出する（Ｓ２１
０、図１０）。

【００６６】このダイヤル・トーンは、無線基地局３０
により移動無線機１００宛に転送され（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（Ｓ２１２）。

【００６７】この状態に移行したとき移動無線機１００
の電話機部１０１の受話器からダイヤル・トーンが聞こ
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１３
２より、上りのタイム・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。

【００６８】この無線基地局３０では、すでに移動無線
機１００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、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（Ｓ２１
４）、電話網１０への通話路が設定される（Ｓ２１
５）。

【００６９】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ＳＤ１を用いて移動無線機１００宛に送信され
る。

【００７０】移動無線機１００では、無線チャネルＣＨ
１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側の原信
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（Ｓ２１
６）。

【００７１】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（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（Ｓ２１８）、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。

【００７２】一方、無線基地局３０の制御部４０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（Ｓ２１９）、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（Ｓ
２２０）。同時に無線基地局３０内の信号選択回路群３
９および信号割当回路群５２を開放する。

【００７３】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
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。

【００７４】（２）移動無線機１００への着呼 移動無線機１００は電源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ＣＨ１の下り制御信号を受信待機状態にある。

【００７５】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、信号速度変換回路群５１を通
り、信号割当回路群５２を介して制御部４０（図３）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ＣＨ１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機１０
０のＩＤ信号＋着呼信号表示信号＋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Ｓ
Ｄ１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より制御部１４０へ伝送される。制御部１
４０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、電話機部１０１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１
２３を動作させるとともに、スイッチ１２２−１，１２
２−２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。

【００７６】なお、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は、文献２によって理
論的に説明されているので、本発明の多重負荷利得の理
論的根拠をつぎの順序で説明する。

【００７７】（３）ＴＣＭ，ＦＤＭ信号の有するピーク
電圧の最大値の比較 （３．１）ＴＣＭ信号の有する電圧値（ピーク値）とＦ
ＤＭ信号の有するそれらとの比較をするときの前提条件 （３．２）フレーム長１／６０００秒、多重度６０００
の時のＴＣＭ信号の有する振幅の大きさ（ピーク値）と
ＦＤＭ信号のそれらとの比較 （３．３）フレーム長１／３０００秒、多重度６０００
の時のＴＣＭ信号の有する振幅の大きさ（ピーク値）と
ＦＤＭ信号のそれらとの比較 （３．４）フレーム長１／１５００秒、多重度６０００
の時のＴＣＭ信号の有する振幅の大きさ（ピーク値）と
ＦＤＭ信号のそれらとの比較 （３．５）ＴＣＭ信号のフレーム長が１秒のときのＴＣ
Ｍ信号の有する振幅の大きさ（ピーク値）とＦＤＭ信号
のそれらとの比較 （３．６）ＴＣＭ信号のフレーム長が１／６０００秒以
下のときのＴＣＭ信号の有する振幅の大きさ（ピーク
値）とＦＤＭ信号のそれらとの比較 （４）ＦＤＭ，ＴＣＭ信号の有する平均電力の最大値等
の比較 （４．１）信号の有する平均電力について （４．２）ＴＣＭ，ＦＤＭ両信号の有するピーク電圧の
最大値について （５）ＴＣＭ信号の有する多重負荷利得とＦＤＭ信号の
多重負荷利得との関係 （６）ＴＣＭ信号の有する振幅周波数特性とＦＤＭ信号
の有するそれとの比較による搬送波間隔の狭小化の可能
性 （６．１）ＴＣＭ信号を用いたシステムにおける搬送波
間隔の狭小化

【００７８】（３）ＴＣＭ，ＦＤＭ信号の有するピーク
電圧の最大値の比較 （３．１）ＴＣＭ信号の有する電圧値（ピーク値）とＦ
ＤＭ信号の有するそれらとの比較をするときの前提条件 （ｉ）ＦＤＭ信号の構成 図１１にはｎ個の電話信号からＦＤＭ信号を作成する様
子が示され、これを参照しながら説明する。ｎ個（＃１
〜＃ｎ）の電話信号ｓ_i （ｉ＝１，２，３，…，ｎ）が
あり、その各電話信号の有する周波数成分が０．３〜
３．０ｋＨｚとする。式で書けば、 ｓ_i （ｔ）＝Σａ_ij sin（ω_j ｔ＋φ_j ） （１） ここにΣはｊを０．３〜３ｋＨｚとしたときの合計を表
わし、 ａ_ij：電話信号を構成する各周波数成分の振幅 ω_j ：電話信号を構成する各周波数 φ_j ：時間ｔに関係しない位相角 である。

【００７９】また、長期間（１／６０００秒に比べ十分
大きい時間）における平均電力が等しいものとする（各
信号の有する電力を１個の正弦波で表わしたときの波高
値をＡと仮定）。式で書けば、 Ａ² ＝Σａ_ij ² （すべてのｉに対して） （２） ここにΣはｊを０．３〜３ｋＨｚとしたときの合計を表
わす。

【００８０】ＦＤＭ信号の有する周波数成分は以下のよ
うに仮定する。 ＃１…０．３〜３．０ｋＨｚ ＃２…３．３〜６．０ｋＨｚ …………………… ＃ｎ…０．３＋３×（ｎ−１）〜３×ｎｋＨｚ （上記の周波数成分は従来使用されてきたＦＤＭの有す
る周波数成分とは若干異なるが、ＴＣＭ信号の有する周
波数成分との比較を簡単にするため、このように仮定し
た。）

【００８１】上記の周波数成分（たとえば、ｎが６００
０のときＦＤＭ信号を構成する各電話信号の有する周波
数成分は、０．３ｋＨｚ〜１８ＭＨｚとなる。ＦＤＭを
構成する信号の有する全電力は１個の正弦波で表わした
とき、その波高値はｎＡ（電力でｎＡ² ／２となる）。
（図１１参照）また、標本化定理に従うと、サンプリン
グ周波数は、６×ｎｋＨｚでサンプリングすれば、信号
が忠実に再現可能となる。なお、上記の各信号は時間領
域で常時存在することになる。

【００８２】さらに、ＦＤＭ信号には“フレーム”なる
概念はないが、ＴＣＭ信号と比較するとき、“ＦＤＭ信
号の有するフレーム長もしくはサブフレーム長”という
表現を用いる。この意味は、ＴＣＭ信号の有するフレー
ム長もしくはサブフレーム長と同一の時間内に存在する
ＦＤＭ信号の配置・状態（ピーク電圧、電力）等を意味
するものとする。

【００８３】（ｉｉ）ＴＣＭ信号の構成 図１２にはｎ個の電話信号からＴＣＭ信号を作成する様
子が示され、これを参照しながら説明する。ＴＣＭ信号
を構成する各電話信号の有する周波数成分は以下のよう
に仮定する。（各電話信号はＦＤＭ信号の場合と同一の
信号源と仮定） ＃１…０．３×ｎｋＨｚ〜３×ｎｋＨｚ ＃２…０．３×ｎｋＨｚ〜３×ｎｋＨｚ …………………… ＃ｎ…０．３×ｎｋＨｚ〜３×ｎｋＨｚ また、長期間（１／６０００秒に比べ十分に大きい時
間）における平均電力は＃１〜＃ｎとも、それぞれ等し
いものとする。上記の各信号が時間領域（ｔ）で存在す
る範囲（タイム・スロット）を下記のように仮定する
（図１２参照）。 ＃１…0〜(1/n)T,T〜(1+1/n)T,…,mT〜(m+1/n)T,… ＃２…(1/n)T〜(2/n)T,((1/n)+1)T〜((2/n)+1)T,…,(1/
n)+m)T〜(2/n+m)T,… …………… ＃ｎ…(1-(1/n))T〜T,(2-(1/n))T〜2T,…,(m-(1/n))T〜
mT,… ただし、ｍは正の整数。

【００８４】上記から直ちに言えることは、各タイム・
スロット内に配置されたＴＣＭ信号間では電力は形成さ
れないことである。これは、ＴＣＭ信号から作成された
サンプル信号の波高値を調べるときに重要になる。さら
に、上記の周波数成分を有するＴＣＭ信号は標本化定理
に従うと、サンプリング周波数は、６×ｎｋＨｚでサン
プリングすれば、元の信号が忠実に再現可能となる。

【００８５】さて、ＴＣＭ信号を１つの式で書けば ｕ_i ＝Σｂ_ij sin（ｎω_j ｔ＋φ_j ） （３） ここにΣはｊを０．３〜３ｋＨｚとしたときの合計を表
わし、 φ_j ：時間ｔに関係しない位相角 である。その他の記号は式（２）と同様である。

【００８６】つぎに、式（３）で示される信号の振幅ｂ
_ij（波高値）とＦＤＭ信号のａ_ijとの関係を求める。ま
ず、各タイム・スロット内に収容された信号が、ＦＤＭ
信号と同様の品質を有する状態で受信端に届けられるに
は、式（１）の左辺を√ｎ倍（電力でｎ倍）した電圧
を、１タイム・スロットに加えねばならない。したがっ
て、この値は、式（２），（３）より、 Σｂ_ij ² ＝ｎ×Σａ_ij ² ＝ｎＡ² ／２ （４） ここで第１項のΣはすべてのｉに対してｊを０．３×ｎ
ｋとしたときの合計を表わし、第２項のΣは同じくすべ
てのｉに対してｊを０．３〜３ｋＨｚとしたときの合計
を表わしている。すなわち、ＴＣＭ信号を構成する各電
話信号の有する電力を１個の正弦波で表わしたとき、そ
の波高値は、√ｎＡ（電力でｎＡ² ／２倍）で与えられ
ることになる。

【００８７】図１３には、ｎ個の電話信号（＃１〜＃
ｎ）をフレーム時間長（フレーム長）Ｔにｎ個のタイム
・スロットによって収容した場合の、ＴＣＭ信号の各タ
イム・スロットの波高値が示されている。ｎが６０００
のときのＴＣＭ信号を例にとって、ＦＤＭ信号との比較
を行う。この場合、ＴＣＭ信号を構成する各電話信号の
有する周波数成分はそれぞれ１．８ＭＨｚ〜１８ＭＨｚ
となる（図１２参照）。この周波数成分を有する各電話
信号が、フレーム時間長Ｔ＝１／６０００秒内のタイム
・スロット＃１，＃２，…，＃ｎ内に収容されることに
なる（タイム・スロット間隔は１／（６０００×ｎ）
秒）（図１３）。

【００８８】以下、上記の周波数成分を有するＦＤＭ信
号の時間長Ｔ＝１／６０００秒内に有するサンプル信号
の振幅の大きさ（ピーク値）と信号のそれらとを比較す
る（ｎ＝６０００は一定）。ここで時間“１／６０００
秒”の意味は、元信号の有する最高周波数ｆ_h の２倍
（ナイキスト周波数）の逆数になっている。以下の検討
では、ＴＣＭ信号のフレーム時間長Ｔを変化させ、それ
に応じてフレーム（サブフレーム）内の信号の有する波
高値（ピーク値）もしくは電力がどのように変化するか
を見る。ただ、ここで付言しておきたいのは、フレーム
時間長Ｔ＝１／６０００秒のＴＣＭ信号では、電話信号
は時間圧縮されていない（圧縮比１）点である。すなわ
ち、正確にはＴＣＭ信号ではなく、ＴＤＭ（Time-Divis
ion Multiplexing）あるいはＰＡＭ（Pulse Amplitude
Modulation Multiplexing ）信号というべきである。し
かしながら、フレーム長が長くなった場合をも含め統一
的に表現するために、圧縮比１の場合もＴＣＭ信号と称
することにする。

【００８９】（３．２）フレーム長１／６０００秒、多
重度６０００の時のＴＣＭ信号の有する振幅の大きさ
（ピーク値）とＦＤＭ信号のそれらとの比較 図１４には、ｎ（＝６０００）個の電話信号から１フレ
ーム時間長（フレーム長）Ｔ＝１／６０００秒のＴＣＭ
信号とＦＤＭ信号を作成したときの各タイム・スロット
の波高値（ピーク電圧）を示しており、これを参照しな
がら説明する。

【００９０】ＴＣＭ信号もしくはＦＤＭ信号の有する最
高周波数は（３．１）の（ｉｉ）より、 ３ｋＨｚ×６０００＝１８ＭＨｚ また、この場合のナイキスト周波数ｆは、 ｆ＝１８ＭＨｚ×２＝３６ＭＨｚ となる。

【００９１】ＴＣＭ信号の場合の各電話信号をＴＣＭ化
する場合の時間片信号の時間長は、１／６０００秒×
（１／６０００）（＝１／３６ＭＨｚ）となり、１時間
片信号（１タイム・スロット）に含まれるサンプル数は
１個で、これが各タイム・スロット（図１４の小さな
枠）内に収容される。また、各サンプルの電力を求め
る。式（２）の波高値を有する信号を１フレーム内に収
容して、ＦＤＭ信号と同様の品質を有する信号を受信端
に届けるには、前述したように、式（２）を６０００倍
した電力を１タイム・スロットに加えねばならない。し
たがって、この値は６０００Ａ² ／２となる。また、こ
の信号の波高値（ピーク電圧）は（６０００）^1/2 Ａと
なる。

【００９２】以上の検討の結果、１フレーム１／６００
０秒内に、ＴＣＭ信号では各信号＃１，＃２，…，＃６
０００の１サンプルずつが、ＦＤＭ信号では信号＃１，
＃２，…，＃６０００の合成（混合）信号Σ＝６０００
サンプル（その波高値は６０００Ａ）が図１４の１個の
サブフレーム（この場合はフレーム長１／６０００秒と
同じであるが、次節以降のケースと比較を容易にするた
めサブフレームの名称を使用する）内に均等に配置され
ることになる。それゆえ、１個のサブフレーム内には下
記の信号（サンプル）が配置される。 ＴＣＭ信号：信号＃１，＃２，…，＃６０００の１サン
プルづつ時間間隔（１／６０００秒）×（１／６００
０）毎に、ＦＤＭ信号：信号＃１，＃２，…，＃６００
０の合成（混合）信号Σ＝６０００サンプルの１サンプ
ルづつが時間間隔（１／６０００秒）×（１／６００
０）毎に

【００９３】サブフレーム内の信号の配置に関し、ＴＣ
Ｍ信号とＦＤＭ信号との比較を図１４を用いて行う。

【００９４】 サブフレーム（１フレーム）におい
て、それぞれ６０００個の信号を構成する要素（サンプ
ル）がすべて含まれている。 サブフレーム（１フレーム）内に存在するＴＣＭ信
号のサンプルされた信号間では、前述した通り電力は形
成されないから、各サンプルごとにＦＤＭ信号のピーク
電圧と比較することになる。

【００９５】さて、〜を用いてＴＣＭ信号の１タイ
ム・スロット（１／３６００００００秒）、ＦＤＭ信号
の１タイム・スロット相当の時間（１／３６０００００
０秒）内における、信号のピーク電圧を比較する。

【００９６】図１４のサブフレーム（１フレーム）内に
存在するＴＣＭ信号（タイム・スロット＃１〜＃６００
０内のサンプルされた信号）のピーク電圧は、明らかに
それぞれ６０００^1/2 Ａで示される。一方、これと比較
すべきＦＤＭ信号のピーク電圧は、ピーク電圧Ａを有す
る信号が６０００個混合（Σ＝＃１＋＃２＋…＋＃６０
００）しているから、６０００Ａで示される。以上の結
果、［サブフレームにおけるＴＣＭ信号のピーク電圧
は、ＦＤＭ信号の１／６０００^1/2 ］を得る。

【００９７】また、サブフレーム内に存在するＴＣＭ信
号（タイム・スロット＃１〜＃６０００のサンプルされ
た信号）の電力Ｐ_TCM は、その振幅に１／√２を掛け、
その２乗にサンプル数（６０００）を掛け、これに時間
（１／６０００秒）×１／６０００を掛け合わせて与え
られる。すなわち、 Ｐ_TCM ＝（6000/2）Ａ²×6000×（1/6000秒）×1/6000 ＝Ａ²／２ その結果、６０００サンプルの合計では１サブフレーム
内の電力は、Ａ² ／２となる。

【００９８】一方、サブフレーム（に相当する時間長）
内において存在するＦＤＭ信号（電話チャネル＃１〜＃
６０００のサンプルされた合成信号）は、電力Ｐ_FDMを
考えるとき、それぞれの振幅の和の２乗に時間（１／６
０００秒）を掛けて与えられる。すなわち、 Ｐ_FDM ＝（6000/2）Ａ²×（1/6000秒）＝Ａ²／２

【００９９】以上の結果、サブフレーム１における、Ｔ
ＣＭ信号とＦＤＭ信号の電力は（当然）同一になる。

【０１００】図１５にはＴＣＭ信号およびＦＤＭ信号の
振幅周波数特性が模式図（ａ），（ｂ）として、それぞ
れ示されている。また図１６には人の会話音声スペクト
ルの平均値と不偏分散平方根σの一例が示されている。

【０１０１】図１５（ａ）のＴＣＭ信号の有する主要な
勢力が周波数の低い帯域に集中しており、したがって、
信号の最高周波数である１８ＭＨｚ辺りには信号の有す
る勢力はほとんど存在しないことを示している。これは
つぎの理由からである。

【０１０２】 ＴＣＭ信号を構成する各電話信号の有
する振幅周波数分布は図１６に示すように０．３〜０．
８ｋＨｚ付近に集中しており、３ｋＨｚ付近にはそれよ
り２０ｄＢ以下と低い。

【０１０３】 ＴＣＭ信号（６０００チャネル多重）
を構成する各電話信号の約１／４は無音状態すなわち、
ポーズの状態であり、エネルギーとして加算されない。
一方、ＦＤＭ信号の方は信号の形成過程から明らかなよ
うに図１５（ｂ）の周波数軸に対してほぼ平坦な特性で
ある。

【０１０４】（３．３）フレーム長１／３０００秒、多
重度６０００の時のＴＣＭ信号の有する振幅の大きさ
（ピーク値）とＦＤＭ信号のそれらとの比較 図１７には、ｎ（＝６０００）個の電話信号から、１フ
レーム時間長（フレーム長）Ｔ＝１／３０００秒の中に
時間長１／６０００秒の２個のサブフレームＳＦ１，Ｓ
Ｆ２を含んだＴＣＭ信号とＦＤＭ信号を作成したときの
各タイム・スロットの波高値（ピーク電圧）を示してお
り、これを参照しながら説明する。

【０１０５】（３．２）と同様の検討を進める。ＴＣＭ
信号のフレーム時間長Ｔが１／３０００秒のときも、Ｔ
ＣＭ信号の有する最高周波数は（３．１）より、 ３ｋＨｚ×６０００＝１８ＭＨｚ また、この場合のナイキスト周波数ｆは、 ｆ＝１８ＭＨｚ×２＝３６ＭＨｚ となる。したがって、１フレーム時間長１／３０００秒
内に、ＴＣＭ信号では各信号＃１，＃２，…，＃６００
０の２サンプルずつが、ＦＤＭ信号では信号＃１，＃
２，…，＃６０００の合成（混合）信号２×６０００サ
ンプルが、図１７の２個のサブフレームＳＦ１．ＳＦ２
（１／６０００秒）内に均等に配置されることになる。
それゆえ、２個のサブフレームＳＦ１，ＳＦ２の、たと
えば、サブフレームＳＦ１内には、下記の信号（サンプ
ル）が配置される。 ＴＣＭ信号：信号＃１，＃２，…，＃３０００の２サン
プルずつ時間間隔（１／６０００秒）×（１／６００
０）毎に合計６０００ ＦＤＭ信号：信号＃１，＃２，…，＃６０００の合成
（混合）信号１サンプルずつが時間間隔（１／６０００
秒）×（１／６０００）毎に合計６０００ （３．２）で行ったのと同様な比較を任意の１個のサブ
フレームに注目して行う。

【０１０６】 ＴＣＭ信号において１フレーム全体を
通して見れば、（３．２）と同様の振幅分布を示してい
るが、各サブフレームＳＦ１〜ＳＦ２においては、大い
に異なる。すなわち、サブフレームＳＦ１においては、
ＴＣＭ信号を構成する信号＃１，＃２，…，＃３０００
のみしか、また、サブフレームＳＦ２においては信号＃
３００１，＃３００２，…，＃６０００のみしか含まれ
ていない。一方、ＦＤＭ信号の方は、任意のサブフレー
ム内において、電話チャネル＃１〜＃６０００のサンプ
ルされたΣとして表示した合成信号が含まれている。

【０１０７】 の結果、サブフレームＳＦ１とサブ
フレームＳＦ２とにおいては、それぞれの信号を構成す
る要素（サンプル信号）が（３．２）の図１４に比べて
異なっている。すなわち、６０００から３０００に減少
している。

【０１０８】 任意のサブフレーム内に存在するＴＣ
Ｍ信号のサンプルされた信号間では、前述した通り電力
は形成されないから、各サンプルごとにＦＤＭ信号のピ
ーク電圧と比較することで良い。

【０１０９】さて、〜を用いてＴＣＭ信号，ＦＤＭ
信号の１サブフレーム（１／１８００００００秒）内に
おける信号のピーク電圧を比較すると、（３．２）と同
様に［サブフレーム１〜６０００における、ＴＣＭ信号
のピーク電圧は、ＦＤＭ信号のそれの１／（６０００）
^1/2 ］になる。

【０１１０】また各サブフレーム内に存在するＴＣＭ信
号（タイム・スロット＃１〜＃３０００またはタイム・
スロット＃３００１〜＃６０００のサンプルされた信
号）は、平均電力の最大値Ｐ_TCM を考えるときは、
（３．２）と異なる考え方をしなければならない。これ
については（３．４）で説明する。

【０１１１】また、この場合のＦＤＭ信号の有する振幅
周波数特性は図１５（ｂ）と全く変わりは無い。一方、
ＴＣＭ信号の有する振幅周波数特性は図１５（ａ）とほ
とんど変わりは無いが、多重度が半分になった分だけ分
布の微小な変化が若干粗になる程度である。

【０１１２】（３．４）フレーム長１／１５００秒、多
重度６０００のときのＴＣＭ信号の有する振幅の大きさ
（ピーク値）とＦＤＭ信号のそれらとの比較 図１８には、ｎ（＝６０００）個の電話信号から、１フ
レーム時間長（フレーム長）Ｔ＝１／１５００秒の、４
個のサブフレームＳＦ１〜ＳＦ４を含んだ、ＴＣＭ信号
とＦＤＭ信号を作成したときの各タイム・スロットの波
高値（ピーク電圧）を示しており、これを参照しながら
説明する。

【０１１３】（３．２），（３．３）と同様の検討を進
める。その結果、結論としてつきのことが分かる。

【０１１４】 サブフレームＳＦ１においてＴＣＭ信
号を構成する信号＃１，＃２，…，＃１５００の４サン
プルづつが、サブフレームＳＦ２において＃１５０１〜
＃３０００の４サンプルづつが、サブフレームＳＦ３に
おいて＃３００１〜＃４５００の４サンプルづつが、サ
ブフレームＳＦ４において＃４５０１〜＃６０００の４
サンプルづつが、それぞれ収容されている。一方、ＦＤ
Ｍ信号の方は、任意のサブフレーム（と同等の時間長
内）において、電話チャネル＃１〜＃６０００の合成信
号のサンプルされたΣとして表示した信号が常時存在す
る。

【０１１５】 任意のサブフレーム内に存在するＴＣ
Ｍ信号のサンプルされた信号間では、前述した通り電力
は形成されないから、各サンプルごとにＦＤＭ信号のピ
ーク電圧と比較することになる。

【０１１６】以上の結果、サブフレームＳＦ１ないしＳ
Ｆ４における、ＴＣＭ信号、ＦＤＭ信号の呈するピーク
電圧は、（３．２），（３．３）と同様に［ＴＣＭ信号
のピーク電圧はＦＤＭ信号のそれより１／６０００^1/2
だけ低い］。また、ＴＣＭ信号、ＦＤＭ信号の電力に関
しては（４）で説明する。

【０１１７】（３．５）ＴＣＭ信号のフレーム長が１秒
のときのＴＣＭ信号の有する振幅の大きさ（ピーク値）
とＦＤＭ信号のそれらとの比較 図１９にはｎ（＝６０００）個の電話信号から１フレー
ム時間長Ｔ＝１秒の、ｎ個のサブフレームＳＦ１〜ＳＦ
ｎを含んだ、ＴＣＭ信号とＦＤＭ信号を作成したときの
各タイム・スロットの波高値（ピーク電圧）を示してお
り、これを参照しながら説明する。

【０１１８】ＴＣＭ信号のフレーム時間長がさらに長く
なり、ついに１秒となった場合について（３．２）〜
（３．４）と同様に検討を進める。この場合も、ＴＣＭ
信号の１フレームが６０００個のサブフレーム（時間長
１／６０００秒）に分かれる。その結果、結論として、
つぎのことが分かる。

【０１１９】 サブフレームＳＦ１にはＴＣＭ信号を
構成する信号＃１が、サブフレームＳＦ２にはＴＣＭ信
号を構成する信号＃２が、以下ＴＣＭ信号を構成するサ
ブフレームＳＦｉには信号＃ｉがそれぞれ６０００サン
プルづつ収容されることになる。

【０１２０】一方、ＦＤＭ信号の方は任意のサブフレー
ム内において、電話チャネル＃１〜＃６０００の合成さ
れたΣとして表示した信号のサンプル信号６０００個づ
つが存在する。 の結果、サブフレーム１〜６０００において、そ
れぞれの信号を構成する要素（サンプル信号）が（３．
１）に比べ異なっている。すなわち６０００から１に減
少している。

【０１２１】以上の結果、［サブフレーム１〜６０００
における、ＴＣＭ信号のピーク電圧はＦＤＭ信号のそれ
より１／６０００^1/2 だけ低い］。

【０１２２】また、この場合のＴＣＭ信号の有する振幅
周波数特性はＦＤＭ信号の有する振幅周波数特性と全く
変わりはないことになる。しかも、この場合ＦＤＭ信号
といえども電話１チャネルであり、電話信号そのものの
振幅周波数特性となる。

【０１２３】（３．６）ＴＣＭ信号のフレーム長が１／
６０００秒以下のときのＴＣＭ信号の有する振幅の大き
さ（ピーク値）とＦＤＭ信号のそれらとの比較 以上はＴＣＭ信号のフレーム長が１／６０００秒より次
第に長くなった場合であったが、逆に１／６０００秒以
下（たとえば１／８０００秒）になった場合を説明す
る。

【０１２４】この場合は、ＴＣＭ信号、ＦＤＭ信号とも
サンプリング周波数を前述の１２ｋＨｚから１６ｋＨｚ
に変更すれば良いことになる。その結果、図１４のフレ
ーム長が１／６０００秒より１／８０００秒になっただ
けで説明はすべて（３．２）で行ったのと全く同一にな
る。すなわちＴＣＭ信号のフレーム長が元信号の有する
ナイキスト周波数の逆数以下のときも、［フレーム内に
おける、ＴＣＭ信号のピーク電圧はＦＤＭ信号のそれよ
り１／６０００^1/2 だけ低い］を得る。

【０１２５】なお、（３．２）〜（３．５）では多重度
が６０００の場合であったが、一般にｎ多重のときのＴ
ＣＭ信号の有するピーク電圧値はＦＤＭ信号と比較し
て、１／ｎ^1/2 だけ低いことは明らかであろう。

【０１２６】（４）ＦＤＭ，ＴＣＭ信号の有する平均電
力の最大値等の比較 以上種々説明したＦＤＭ，ＴＣＭ信号の有するピーク電
圧の最大値は、両信号とも１個の電話信号が単一の正弦
波で表わされるとしたときのものであった。しかしなが
ら、実際の電話信号は単一の正弦波で表わされるような
単純なものではなく、非常に複雑な波形を有する。しか
も、上記の２信号を比較するにあたっては、ある時間
（１／（２ｆ_h Ｔ）内）を区切り、その範囲内に存在す
る信号のピーク電圧を比較する方法を用いた。この方法
は信号のピーク電圧を比較する場合には適切であると考
えられるが、以下説明する平均電力の最大値の比較に際
しては困難な問題に遭遇することになる。それは信号の
有する平均電力の最大値を求める時、測定する時間間隔
により測定値が変化することである。たとえば、極端な
場合、測定する時間を３０秒とか１分とかに選べばＦＤ
Ｍ，ＴＣＭ信号とも同一の平均電力を有し、かつ他の時
間に測定した平均電力とほとんど変わり無くなる。この
場合は測定された“平均電力の内の最大値”という定義
そのものも意味が無くなることになる。この意味からは
ＴＣＭ信号はもとより、ＦＤＭ信号に関してもこの信号
の有する“多重負荷利得”は意味を失う。しかしなが
ら、ＴＣＭ信号の有する多重負荷利得をＦＤＭ信号と関
連づける手段として必要と考えるので、以下に説明す
る。

【０１２７】（４．１）信号の有する平均電力について まず、ＴＣＭ信号については長時間にわたるＴＣＭ信号
をサンプルに選び、その信号を各１フレーム（Ｔ）毎に
区切り、その有する平均電力（得られた電力をＴで割っ
た値）を測定し、集合Ｌ_TCM （Ｔ）を作成する。一方、
ＦＤＭ信号に対しても、時間Ｔ毎に区切り、その有する
平均電力を測定し、集合Ｌ_FDM （Ｔ）を作成する。ただ
し、このようにして得られた集合Ｌ_FDM （Ｔ）に関して
は、測定時間Ｔが大きくなればその集合の有する最大値
は減少するが、その程度は後述のＴＣＭ信号程大きくは
ない。したがって、注目すべき点は集合Ｌ_TCM （Ｔ）が
Ｔの変化に対していかなる変化をするかである。ただ
し、多重度はｎとする。

【０１２８】まず、Ｔ＝１／６０００秒の場合を説明す
る。ＴＣＭ信号については各フレーム内にｎ多重すべき
すべての信号が含まれており、集合Ｌ_TCM （６０００）
の最大値（正確には集合の内の９９％最大値のサブ集合
の平均値、以下最大値と表現した場合はこの意味であ
る）は、Ｌ_FDM（６０００） のそれと同一の値を示すこ
とになる。なぜならば、ＴＣＭ信号では１タイム・スロ
ットに入れられる電話信号は、すでに説明したように、
信号電力がｎ倍されて入力されているが、１フレーム内
のすべての電話信号が最大値を呈する確率は丁度ＦＤＭ
信号のすべての電話信号が最大値を呈する確率と全く同
一（正確には大きな集合にとると、この確率と全く同一
と言い得る程近い値）になり、かつ、その最大値も全く
同一（正確には大きな集合にとると、この確率と全くと
同一と言い得る程近い値）になるからである。

【０１２９】つぎに、Ｔ＞１／６０００秒の場合を説明
する。この場合は、上記のＴ＝１／６０００秒の場合と
異なり、ＴＣＭ信号については各サブフレーム内に６０
００多重のすべての信号が含まれておらず、Ｔが大きく
なるにしたがって、この傾向は増大する。そして、サブ
フレーム内におけるＴＣＭ信号の電力の最大値はＦＤＭ
信号（多重度は６０００）の有する最大値よりも大きく
なる。それは特定の電話チャネルの電力がハイレベルに
ある場合、この電力が全体に及ぼす影響が大きくなるた
めである。すなわち、集合Ｌ_TCM （Ｔ）の最大値は、Ｌ
_FDM （Ｔ）よりも大きくなる。とくにＴ≧１の場合は、
１サブフレーム（時間１／６０００秒）内には電話１チ
ャネルの信号しか含まれておらず、この信号が最大の信
号電力を持続する場合には、Ｌ_TCM （Ｔ）の最大値はＬ
_FDM （Ｔ）よりも極めて大きくなる（正確には１５＋lo
g₁₀ｎ倍、ただし、ｎは多重度）。

【０１３０】このような状態にある信号は、隣接無線チ
ャネルに大きな電波干渉を発生させる。しかも、最大の
信号電力を持続する確率は、無線回線設計上無視できな
い値となる。

【０１３１】以上の状態は、ＦＤＭ信号の多重度ｎを常
に一定としたから発生したのであり、もし、多重度を下
式に従って低減（ｎ′に）すれば、上記２個の最大値で
あるＬ_TCM （Ｔ）とＬ_FDM （Ｔ）は等しくなる。すなわ
ち、 ｎ′＝ｎ／（２ｆ_h Ｔ）

【０１３２】（４．２）ＴＣＭ，ＦＤＭ両信号の有する
ピーク電圧の最大値について ＴＣＭ，ＦＤＭ両信号の有するピーク電圧の最大値につ
いては、すでに説明した通り、測定時間の如何を問わず
常にＴＣＭ信号の有するピーク電圧の最大値はＦＤＭよ
りも１／ｎ小さい値を有することとなる。

【０１３３】（５）ＴＣＭ信号の有する多重負荷利得と
ＦＤＭ信号の有する多重負荷利得との関係 以下、ＴＣＭ信号の有する多重負荷利得とＦＤＭ信号の
有する多重負荷利得との関係を求めるが、この際、１／
｛２ｆ_h （１／６０００秒）｝内の電力で比較するか、
あるいは、ピーク電圧で比較するか、の区別、さらに
は、ＴＣＭ信号のフレーム時間長による多重負荷利得の
変化等について検討する。

【０１３４】まず、１／｛２ｆ_h （１／６０００秒）｝
内の電力で比較した場合を説明する。

【０１３５】この場合はすでに（４）で求めた結果から
容易に、多重度ｎのＴＣＭ信号の有する多重負荷利得Ｇ
_T 、とＦＤＭ信号の多重負荷利得Ｇ_F との間の関係は、
フレーム時間長Ｔ≦１／６０００秒のとき、 Ｇ_T1 （ｎ）＝Ｇ_F （ｎ） （５） を得る。

【０１３６】また、ＴＣＭ信号の有するフレーム時間長
Ｔが１／６０００秒より長いときは、 Ｇ_T1 （ｎ）＝Ｇ_F （ｎ′） （６） ただし、ｎ′は下式から与えられる値を使用する。 ｎ′＝ｎ／（２ｆ_h Ｔ） （７） 式（６），（７）は、文献４の式（１９）と同一内容に
なる。つぎにピーク電圧で比較した場合を説明する。
（４）で検討したＦＤＭ信号のピーク値とＴＣＭ信号の
それは、ＴＣＭ信号のフレーム時間長に関係なく、ＴＣ
Ｍ信号のピーク値はＦＤＭ信号のピーク値に比べて１／
ｎ^1/2 だけ低かった。それゆえ、この場合のＴＣＭ信号
の有する多重負荷利得Ｇ_T2は、 Ｇ_T2（ｎ）＝１０log₁₀ｎ （８） 以上よりＴＣＭ信号の有する多重負荷利得の推定式につ
いて説明する。

【０１３７】ＴＣＭ信号の有する総合的な多重負荷利得
Ｇ_T （ｎ）は、 Ｇ_T （ｎ）＝Ｇ_F （ｎ）＋Ｇ_T2（ｎ） （９） と表現されるべきであろう。しかしながら、ＴＣＭ信号
の有する多重負荷利得Ｇ_T が式（９）で与えられるので
あれば、たとえば、ｎ＝６０００の時、Ｇ_F は式（１）
より５２．７ｄＢ、Ｇ_T2は１０log₁₀ ６０００＝３７．
７ｄＢの合計として８９．７ｄＢという巨大な多重負荷
利得を得ることになる。本当にこれは正しいのであろう
か。実際はこれは誤りである。それはＦＤＭ信号を構成
するｎ個の電話信号がすべてピーク値を示す場合は、式
（５）はＧ_F ＝０。したがって、式（９）は３７．７ｄ
Ｂとなり、ＦＤＭ信号に比較してこの値だけ多重負荷利
得が大きいことになる。しかしながら、実際上、多重度
ｎが大きいとき，ＦＤＭ信号を構成するｎ個の電話信号
がすべてピーク値を示す場合の発生確率は皆無（１％以
下）といって良い程小さな値であり、通常は信号のレベ
ルはピーク値よりかなり低い値を示している筈である。
それ故、式（９）の右辺第２項は加算してはならないこ
とはないが、その全量を常時加算することはできないこ
とになる。したがって、 Ｇ_T （ｎ）＝Ｇ₁ （ｎ）＋Ｇ_T2（ｎ） （１０） Ｇ₁ （ｎ）＜Ｇ_F （ｎ） （１１）

【０１３８】ここで、Ｇ₁ （ｎ）は実測しないと正確に
はわからないが、常識的にはＧ_T がＧ_F より大きくなる
ことはないから、Ｇ_T ＝Ｇ_F と式（５）のようになろ
う。

【０１３９】つぎに、ｎが次第に小さくなる（とくにｎ
＜１０）と、ＦＤＭ信号の有する多重負荷利得Ｇ_F は大
きく減少し、ｎが３以下になると、Ｇ_F ＝０と考えなけ
ればならなくなる。それはこの場合、ＦＤＭ信号を形成
する電話信号のすべてのピーク電圧が同時にすべて重な
り合う可能性が増加するからである。この反面、ＴＣＭ
信号のピーク電圧は、常に１／ｎ^1/2以下に保たれてい
るから、１０log₁₀ｎの項が意味を持ってくる。したが
って、式（１１）は Ｇ₁ （ｎ）≒０ （ｎ＜１０） と考えるべきであり、式（１０）は、 Ｇ_T （ｎ）＝１０log₁₀ｎ （１２） となる。

【０１４０】以上はフレーム長が１／６０００秒の場合
であったが、１／６０００秒よりも長い場合は、式
（６），（７）から得られるｎ′を用いる必要がある。
したがって、Ｇ_T の推定式は下式のようになる。 Ｇ_T （ｎ）＝Ｇ₁（ｎ）＋Ｇ_T2（ｎ） （１３） Ｇ₁ （ｎ）≦Ｇ_F（ｎ′） また、ｎ′は式（７）から与えられる値を使用する。

【０１４１】図２０および図２１は、多重度ｎ＝６００
０の場合の式（１２）の多重負荷利得の様子を示してい
る。図２０はフレーム長Ｔをパラメータとして描いた多
重負荷利得のグラフであり、ｎ（ｎ′）が大きい時、Ｔ
＝１／６０００では、Ｇ_T はＧ_T2よりＧ₁ だけ大きいこ
とを示している。Ｔが次第に大きくなると、Ｇ₁ はそれ
につれて減少するが、Ｇ_T2 は一定値である。たとえ
ば、Ｔ＝１／３ではｎ′＝３、Ｇ₁ （３）＝０、Ｇ_T2
（６０００）＝３７．７ｄＢである。

【０１４２】 図２１は、Ｔを＝１／６０００に固定し、
ｎをパラメータとして描いたＴＣＭ信号の多重負荷利得
のグラフであり、ｎ≦５のときＧ₁ ＝０、Ｇ_T2（５）＝
７ｄＢ、以下ｎが順に大きくなると、Ｇ₁ が現われ、ｎ
＝６０００ではＧ_T はＧ₁ （６０００）とＧ_T2（６００
０）との和で与えられることを示している。

【０１４３】以上説明した本発明の理論的根拠によりＴ
ＣＭ化した電話信号には、従来明らかにされていた多重
負荷利得よりも更に大きな多重負荷利得が存在すること
が明らかになった。

【０１４４】（６）ＴＣＭ信号の有する振幅周波数特性
とＦＤＭ電話信号の有するそれとの比較による搬送波間
隔の狭小化の可能性 ＴＣＭ信号を角度変調した変調波の有する振幅周波数特
性とＦＤＭ信号の有する振幅周波数特性との比較をす
る。

【０１４５】式（１）で示される電話信号をｎ多重した
ＦＤＭ信号を数式で書くと、 ｓ_FDM （ｔ）＝Σｓ_i （ｔ）＝ΣΣａ_ijsin（ωｔ＋φ_j ） （１４） ここで第２項のΣおよび第３項最初のΣはｉを１〜ｎと
したときの合計を表わし、第３項２番目のΣはｊを０．
３〜３ｋＨｚとしたときの信号成分の合計を表わしてい
る。式（１４）をＦＭ変調した変調波Ｐ_FDM （ｔ）の有
する振幅周波数特性を求める。まず、変調波Ｐ
_FDM （ｔ）は下式で表わされる。ただし、ＦＭ変調した
際、問題となる３角雑音の影響を避けるためエンファシ
スをかける（式（１４）の右辺にｎω_b をかける）こと
にする。 Ｐ_FDM （ｔ）＝Ａ_c cos｛ω_c ｔ−ｋ∫ｎω_b ｓ_FDM （ｔ）ｄｔ｝ （１５） ここに、 Ａ_c ： 搬送波の振幅 ω_b ： 電話信号の最高角周波数 ω_c ： 搬送波の角周波数 式（１５）より最大周波数偏移（Δω_mFDM）を求める
と、 Δω_mFDM＝ｋ×（ｎ（ｎ＋１）／２）ａ_m ω_b （１６） ここに、 ａ_m ： １つの電話信号の有する電圧 また、変調指数は、 ｍ_fFDM＝ｋ（ｎ＋１）／２ａ_m （１７） 同様に式（３）で示されるＴＣＭ化された電話信号をｎ
多重したＴＣＭ信号を数式で書くと、 ｕ_TCM （ｔ）＝Σｕ_i （ｔ）＝ΣΣｂ_ij sin（ｎω_j ｔ＋φ_j ） （１８） ここで第２項のΣおよび第３項最初のΣはｉを１〜ｎと
したときの合計を表わし、第３項２番目のΣはｊを０．
３〜３ｋＨｚとしたときの信号成分の合計を表わしてい
る。

【０１４６】ＴＣＭ信号をＦＭ変調した変調波Ｐ
_FDM （ｔ）の有する振幅周波数特性を求める。まず、変
調波Ｐ_FDM （ｔ）は下式で表わされる。ただし、ＦＭ変
調した際、問題となる３角雑音の影響を避けるためエン
ファシスをかける（式（３）の右辺にｎω_b をかける）
ことにする。 Ｐ_TCM （ｔ）＝Ａ_c cos｛ω_c ｔ−ｋ∫ｎω_b ｕ_TCM （ｔ）ｄｔ｝ （１９） 式（１９）より最大周波数偏移（Δω_mTCM）を求める
と、 Δω_mTCM＝ｋ×ｂ_m ｎω_b （２０） ここに、 ｂ_m ： １つの電話信号の有する電圧
（ｂ_m ＝ｎ^1/2 ａ_m ） また、変調指数は、 ｍ_fTCM ＝ｋｂ_m ＝ｋｎ^1/2 ａ_m （２１） を得る。

【０１４７】図２２および図２３にはＦＭ−ＴＣＭ信号
およびＦＭ−ＦＤＭ信号の有する振幅周波数分布を変調
指数や最大周波数偏移より推定した模式図が示されてい
る。２信号の特徴を説明すると下記のようになる。

【０１４８】 ＴＣＭ信号の変調指数はｋｎ^1/2 ａ_m
であるのに対してＦＤＭ信号のそれはｋ×（（ｎ＋１）
／２）ａ_m であり、おおよそ√ｎ／２倍だけ小さい。 ＦＤＭ信号のベースバンドの最高周波数（ｎω_b ）
における振幅値は、有限のレベルにあるのに対し、ＴＣ
Ｍ信号のそれはＦＤＭ信号より、おおよそ√ｎ／２倍だ
け低い。

【０１４９】上記、，のＴＣＭ信号の特徴は他に見
られない良好なものであり、これにより、以下説明する
搬送波間隔の狭小化が可能になる。

【０１５０】（６．１）ＴＣＭ信号を用いたシステムに
おける搬送波間隔の狭小化 以上の検討で明らかになったように、ＦＭ−ＴＣＭ信号
はＦＭ／ＦＤＭ信号に比較して、ベースバンドの最高周
波数（ｎω_b ）における振幅値は、おおよそ√ｎ／２倍
だけ小さいという非常に良好な特徴を有することが明ら
かになった。そこで、ＦＭ−ＴＣＭ信号と比較してどの
程度まで搬送波間隔の狭小化が可能かを説明する。一例
として、ｎ＝１８００チャネル多重のＦＭ−ＦＤＭ信号
の搬送波間隔とＦＭ−ＴＣＭ信号のそれとを比較する。
この場合、ＦＭ−ＦＤＭ信号の搬送波間隔は３０ＭＨｚ
に選ばれた実績がある。これはベースバンドの最高周波
数３ｋＨｚ×１８００＝５．４ＭＨｚの約５．６倍に選
ばれたことになる。

【０１５１】一方、ＦＭ−ＴＣＭ信号ではベースバンド
の最高周波数において、信号成分はほとんど無いといっ
てよく、したがって理論的に搬送波間隔を２×５．４Ｍ
Ｈｚ＝１０．８ＭＨｚに選んでも差支えないことにな
る。実際は濾波器の特性上１２〜１５ＭＨｚ必要となる
が、それでもＦＭ−ＦＤＭ信号と比較して約１／２とな
る。

【０１５２】以上よりＴＣＭ信号を用いたシステムにお
ける搬送波間隔の狭小化は可能で、おおよそ１／２に狭
小化できる見通しが得られた。したがって周波数の有効
利用度は約２倍に向上することになる。

【０１５３】なお、以上説明したＴＣＭ信号を用いたシ
ステムにおける搬送波間隔の狭小化を実行した場合、Ｔ
ＣＭ信号のベースバンドの最高周波数付近の信号成分が
濾波器の特性の如何により削減される可能性がある。し
かしながら、この場合でもＴＣＭ信号は良好な性質を有
しており、あまり悪影響を被らないことを以下において
説明する。

【０１５４】ＦＭ−ＴＣＭ信号において、第１側波帯の
最高周波数（ベースバンドの最高周波数）付近の信号成
分が大きくなるのは信号成分の内、ベースバンドの最高
周波数の信号のエネルギーが大きいか、あるいは、信号
全体のエネルギーがピーク値を示す場合である。前者は
図１６より明らかなごとく最高周波数のエネルギーは小
さいために、まず発生しないから、後者の場合を考慮す
れば良い。

【０１５５】公知の事実として、音声のエネルギーと情
報量（了解度）の関係はつぎのような関係があることが
知られている。すなわち、音声の波形に現われるピーク
を圧縮して取り除いても、運ばれる情報量はあまり変化
しない。これに対して音声波形の０付近を除去してしま
うと、振幅の大きなところをそのまま残しても、運ばれ
る情報量は急激に低下していく。

【０１５６】図２４には電話信号からピーク除去をした
ときと０付近を除去した場合の情報量伝送特性を測定し
た実験結果が示され、図２５には図２４においてピーク
除去をする場合と０付近の除去をする場合の波形の様子
を示している。図２４の横軸は音声波形のピークまたは
０部分の除去量を、縦軸はこのような除去によって引き
起こされる、言葉の了解性の低下を示す。

【０１５７】以上説明した公知の事実により本発明を適
用し、濾波器の特性がたとえＴＣＭ信号のベースバンド
の最高周波数付近の信号成分を削除、ないし、削減され
る場合でも、信号の了解度には余り悪影響を与えないこ
とが明らかとなった。

【０１５８】

【発明の効果】以上の説明からＴＣＭ化した電話信号の
送信側の信号には、従来明らかにされていた多重負荷利
得よりも更に大きな多重負荷利得が存在することが明ら
かになった。それ故、干渉妨害等を許容値以内に保ちつ
つ、送信用角度変調器へ加えられる信号のレベルを従来
知られていた値以上に高めることができ、送信電力の低
減が可能となるほか、周波数の有効利用が可能となっ
た。また、これと共にＴＣＭ信号の振幅周波数特性には
他に見られない良好な特徴があり、これにより、ＦＤＭ
信号に比較して搬送波間隔の狭小化が可能となり、周波
数の有効利用度が向上するので本発明の効果は極めて大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステムの概念を示す概念構成図であ
る。

【図２】本発明のシステムに使用される移動無線機の基
本動作を説明するための回路構成図である。

【図３】本発明のシステムに使用される無線基地局の基
本動作を説明するための回路構成図である。

【図４】本発明のシステムに使用されるタイム・スロッ
トの基本的機能を説明するためのタイム・スロット構造
図である。

【図５】通話信号および制御信号のスペクトルを示すス
ペクトル図である。

【図６】音声信号とデータ信号を多重化する回路構成図
である。

【図７】タイム・スロットの無線信号波形を示す波形図
である。

【図８】通話信号および制御信号のスペクトルを示すス
ペクトル図である。

【図９】本発明によるシステムの基本動作の流れを示す
フロー・チャートである。

【図１０】図９とともに本発明によるシステムの基本動
作の流れを示すフロー・チャートである。

【図１１】ｎ個の電話信号からＦＤＭ信号を作成した場
合のスペクトル図である。

【図１２】ｎ個の電話信号からＴＣＭ信号を作成した場
合のスペクトル図である。

【図１３】ｎ個の電話信号をｎ個のタイム・スロットに
収容した場合のタイム・スロット図である。

【図１４】ｎ個の電話信号から１フレーム時間長１／６
０００秒のＴＣＭ信号とＦＤＭ信号を作成したときのタ
イム・スロットの波高値を示す波高値図である。

【図１５】ＴＣＭ信号（ａ）およびＦＤＭ信号の振幅周
波数特性図である。

【図１６】人の会話音声のスペクトルを示すスペクトル
図である。

【図１７】ｎ個の電話信号から２個のサブフレームを含
む１フレーム時間長１／３０００秒のＴＣＭ信号とＦＤ
Ｍ信号を作成したときのタイム・スロットの波高値を示
す波高値図である。

【図１８】ｎ個の電話信号から４個のサブフレームを含
む１フレーム時間長１／１５００秒のＴＣＭ信号とＦＤ
Ｍ信号を作成したときのタイム・スロットの波高値を示
す波高値図である。

【図１９】ｎ個の電話信号からｎ個のサブフレームを含
む１フレーム時間長１秒のＴＣＭ信号とＦＤＭ信号を作
成したときのタイム・スロットの波高値を示す波高値図
である。

【図２０】フレーム長ＴをパラメータとしたときのＴＣ
Ｍ信号の多重負荷利得とＦＤＭ信号の多重負荷利得の関
係を示す多重負荷利得図である。

【図２１】多重度ｎをパラメータとしたときのＴＣＭ信
号の多重負荷利得図である。

【図２２】ＦＭ−ＴＣＭ信号の振幅周波数分布を示すス
ペクトル図である。

【図２３】ＦＭ−ＦＤＭ信号の振幅周波数分布を示すス
ペクトル図である。

【図２４】電話信号からピーク除去をしたときと０付近
を除去した場合の情報伝送量特性を示す特性図である。

【図２５】図２４においてピーク除去をする場合と０付
近の除去をする場合の波形を示す波形図である。

【符号の説明】

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 信号処理部 ３２ 無線送信回路 ３５ 無線受信回路 ３８ 信号速度復元回路群 ３８−１〜３８−ｎ 信号速度復元回路 ３９ 信号選択回路群 ３９−１〜３９−ｎ 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 ５２−１〜５２−ｎ 信号割当回路 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 １０１ 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 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 速度復元回路 １４１ クロック再生器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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の時
   間分割通信方法において、 前記時間的に圧縮した区切られた信号の有する周波数振
   幅特性の分布が同一の多重度を有する周波数分割多重電
   話信号が有している周波数振幅特性よりも少ないことを
   用いて、前記無線基地手段と前記移動無線手段との間の
   送受信信号の搬送波の間隔を狭小化した移動体通信の時
   間分割通信方法。