JPH05300079A

JPH05300079A - 移動体通信の時間分割通信方法

Info

Publication number: JPH05300079A
Application number: JP4125727A
Authority: JP
Inventors: Sadao Ito; 貞男伊藤
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1992-04-18
Filing date: 1992-04-18
Publication date: 1993-11-12

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
したディジタル信号をのせた多重度に関係する多重化利
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化利得を有効に利用し
て送信電力を小さくするようにした。【効果】大きな多重化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】本発明はディジタル電話，各種デ
ータ信号など多種多様なディジタル信号を使用する移動
体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化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
出力の逓減による周波数の有効利用性を向上する方法を
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 “時分割時間圧縮多重（Ｔ
ＣＭ）電話信号の有する多重負荷利得について”信学会
技報ＳＳＴ９１−５８平成４年３月

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】さらに文献３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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記の文献１および２
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３ではＴＣＭ信号の有する多重負荷利得の説
明はされているが、フレーム構成のアナログＴＣＭ信号
の有する多重負荷利得であり、ディジタル信号に対する
多重化利得は示されておらず、未解決の課題が残されて
いた。

【００１０】

【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、アナロ
グ信号に関して得られた多重負荷利得までレベルアップ
した後、加えていた。

【００１１】しかしながら、ディジタル信号に関しては
多重化利得が明らかにされておらず、システム設計に正
確さを欠いていた。このたびディジタル電話，各種デー
タ信号など多種多様なディジタル信号に関して明確な多
重化利得が求められたので、システム設計上適切な多重
化利得を活用することにより、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、周波数の有効利用が可能となった。

【００１２】

【作用】ディジタル信号形式を用いるＴＣＭ信号におい
て、従来知られていなかった多重化利得が明らかになっ
たので、これを用いることにより、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。

【００１３】

【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。

【００１４】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。

【００１５】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。この伝送線を流れる信号として、
ディジタル信号形式を用いている場合は信号処理が簡単
になる。また、アナログ形式の場合は以下説明する無線
基地局３０または移動無線機１００でアナログ−ディジ
タル変換もしくは逆変換が必要になる。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】電話機部１０１から出力される通信信号
は、アナログ−ディジタル変換（以下Ａ−Ｄ変換とい
う）の後、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１３
２に印加される。

【００１９】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。

【００２０】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、後述する多重化利得を考慮して制御
部１４０からの指示によって決定される。移動無線機１
００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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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、入力された信号
がアナログ形式のときはＡ−Ｄ変換された後、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。

【００２４】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、関門交換機２０内の信号がアナログ形
式のときにはＤ−Ａ変換して、信号処理部３１へ入力さ
れ、４線−２線変換を受けた後、この出力は関門交換機
２０へ通信信号２２−１〜２２−ｎとして送出される。

【００２５】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信号を高速
で再生する場合と同じであり、ディジタル信号の場合は
ＩＣメモリ等が使用可能である。また信号速度復元回路
群３８にもＩＣメモリ等が使用可能である。

【００２６】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電話信号は信号速度変換回路
群５１に入力され、アナログ信号の場合はＡ−Ｄ変換と
速度（ピッチ）変換、またディジタル信号の場合は速度
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。

【００２７】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。

【００２８】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、後述する多重化利得を考慮して
制御部４０からの指示によって決定される。この圧縮し
た信号の様子を図４に示し説明する。

【００２９】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。

【００３０】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。たとえば、帯域外
信号として高周波（３２ｋｂｐｓの電話信号の場合２４
ｋＨｚ以上の周波数帯）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。この場合の回路構成を図５に示す。図５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、制御信号も一般にディジタル形式のデータ信号であ
るから、図５に示すようにディジタル符号化した電話信
号とともに多重変換回路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図
５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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】制御部４０からの制御信号は図３に示すよ
うに、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。

【００３５】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。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。

【００３６】原信号たとえば３２ｋｂｐｓのディジタル
電話信号（信号の有する周波数帯域：０〜２４ｋＨｚ）
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６に示すごとくになる。す
なわち前述のように電話信号が１５倍に速度変換される
ならば、信号の周波数分布は図６のごとく、０〜３６０
ｋＨｚ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
そのものには変化がないことに留意する必要がある。

【００３７】さて、図６においては、制御信号はディジ
タル電話信号の搭載されるタイム・スロットＳＤ１の一
部に時間的に直列に搭載されている例を示している（制
御信号は同一タイム・スロットに収容されているディジ
タル電話信号の制御のために使用される）。図６で通話
信号チャネル＃１〜ｎは、それぞれタイム・スロットＳ
Ｄ１〜ｎに収容されており、３角形で示されている。そ
して、これらの信号の有する周波数分布は０〜３６０ｋ
Ｈｚである。一方、各通話信号を制御する制御信号は矩
形で示されている。そして、これらの信号の有する周波
数分布も０〜３６０ｋＨｚである場合が示されている。

【００３８】他のタイム・スロットＳＤ２〜ＳＤｎに収
容されている制御信号とディジタル電話信号の関係も同
様である。これらｎ個のタイム・スロットは時系列的に
並べられ、１フレームを形成している。従って、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。

【００３９】また、上記の制御信号はフレームの最初も
しくは最後にフレーム同期等のためのタイム・スロット
が設けられた場合には、その制御用のタイム・スロット
には電話信号は搭載されない。

【００４０】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 ±３６０ｋＨｚ
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

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】（１）移動無線機１００からの発呼図７および図８に示すフローチャートを用いて説明す
る。

【００４４】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。

【００４５】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７）、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６に示される周波数帯により、たとえばタイム・スロ
ットＳＵｎを用いて送信される。

【００４６】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。

【００４７】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１０
０のＩＤ（識別番号）を検出したとすると（Ｓ２０
２）、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。

【００４８】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）。

【００４９】無線基地局３０には、タイム・スロットＳ
Ｕ１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８）。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）。

【００５０】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。

【００５１】無線基地局３０では、すでに移動無線機１
００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）。

【００５２】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。

【００５３】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）。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】（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。

【００５８】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。かくして通話が可能
な状態に移行したことになる。

【００５９】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、本発明の多重化利得の理論
的根拠をつぎの順序で説明する。

【００６０】（３）ＴＣＭ信号の有する電圧値（ピーク
値）とＦＤＭ信号の有するそれらとの比較をするときの
前提条件（３．１）ＦＤＭ信号の構成（３．２）ＴＣＭ信号の構成（３．３）ＴＣＭ信号の有する特徴（３．４）フレーム長１／２ｆ_n 、多重度１０の時のＴ
ＣＭ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）フレーム長１／２４ｋＨｚ、多重度１０の時
のＴＣＭ信号の有する振幅の大きさ（ピーク値）とＦＤ
Ｍ信号のそれらとの比較（３．６）ＴＣＭ信号のフレーム長が１／４．８ｋＨｚ
のとき（３．７）ＴＣＭ信号のフレーム長が１／４８ｋＨｚ以
下のとき（３．８）多重度ｎのＴＣＭ信号の有するピーク電圧値
とＦＤＭ信号との比較（フレーム長１／４８ｋＨｚ）（４）ＴＣＭ信号の有する多重化利得（５）ディジタルＴＣＭ信号の多重度もしくはフレーム
長を変更した場合の多重化利得の変化（５．１）ディジタルＴＣＭ信号の多重度を変更した場
合の多重化利得の変化（５．２）ディジタルＴＣＭ信号のフレーム長を変更し
た場合の多重化利得の変化（５．３）ディジタルＴＣＭ信号の多重度およびフレー
ム長の両方を変更した場合の多重化利得の変化（６）多値を有するディジタルＴＣＭ信号の多重化利得

【００６１】（３）ＴＣＭ信号の有する電圧値（ピーク
値）とＦＤＭ信号の有するそれらとの比較をするときの
前提条件（３．１）ＦＤＭ信号の構成図９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）のデイジタル化された電話信号（信号速度３２ｋ
ｂｐｓ）ｓ_i（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）があり、ディ
ジタル化した信号形式をＰＣＭとする。この場合、信号
の有する周波数帯域は２４ｋＨｚ以上にも広がるが、最
高周波数を２４ｋＨｚまでと限定しても、信号伝送品質
上の問題はない。そこで、高域阻止濾波器を挿入し信号
の有する最高周波数は２４ｋＨｚまでに限定して以下の
考察を行う。この場合、ディジタル電話信号ｕ_iの有す
る信号成分を式で書けば、ｕ_i（ｔ）＝Σａ_ij sin（ｎω_jｔ＋φ_j）（１）ここにΣはｊを０〜２４ｋＨｚとしたときの合計を表わ
し、ａ_ij：ディジタル電話信号の有する振幅値（ｉ＝１，
２，３，…） ω_j：ディジタル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ｔ：時間ｎ：多重数である。

【００６２】また、長期間（１／４８ｋＨｚに比べ十分
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。また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と仮定すると下式
が成立する。Ａ²＝Σａ_ij ² （すべてのｉに対して）（２）ここにΣはｊを０〜２４ｋＨｚとしたときの合計を表わ
す。式（２）はＦＤＭもしくはＴＣＭ信号の有する特徴
を概念的に把握するときに便利である。

【００６３】さて、ＦＤＭ信号の有する周波数成分は以
下のように仮定する。＃１…０〜２４ｋＨｚ＃２…２４．１〜４８ｋＨｚ …………………… ＃ｎ…０．１＋２４×（ｎ−１）〜２４×ｎｋＨｚ上記の周波数成分は仮想的な値であり、実用的ではない
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。ただし、理論的にはこれ
で十分である。

【００６４】上記の周波数成分（たとえば、ｎが１０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、０〜２４０ｋＨｚ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９参照）
また、標本化定理に従うと、サンプリング周波数は、４
８×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。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。

【００６５】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。

【００６６】（３．２）ＴＣＭ信号の構成図１０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。（３．１）
と同一の信号源のディジタル電話信号を使用する。従っ
て式で表現すれば式（１）と全く同一になる。

【００６７】さて、上記と同一種類のｎ個のディジタル
電話信号＃１〜ｎを用いてＴＣＭ信号を構成するとし、
この場合の時間圧縮された各電話信号の有する周波数成
分を求めると以下のようになる。＃１…０〜２４×ｎｋＨｚ＃２…０〜２４×ｎｋＨｚ …………………… ＃ｎ…０〜２４×ｎｋＨｚまた、長期間（１／４８ｋＨｚ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１０参照）。＃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。

【００６８】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、４８×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。

【００６９】（３．３）ＴＣＭ信号の有する特徴さて、ＴＣＭ信号を１つの式で書けばｕ_i＝Σｂ_ijsin（ｎω_jｔ＋φ_j）（３）ここに、Σはｊを０〜２４ｋＨｚ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ｂ_ij＝ａ_ijと以下に説明する関係で結ばれている。であ
る。その他の記号は式（１）と同様である。

【００７０】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０〜２４×
ｎｋ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０〜２４ｋＨｚ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。

【００７１】図１１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１０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０〜２４０ｋＨｚとなる（図１
０参照）。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（たとえばＴ＝１／２ｆ_h 秒、ｆ_h＝２４
ｋＨｚ）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／
１０ｆ_h 秒）（図１１）。ただし、タイム・スロット間
のガード・タイムは０とした）。

【００７２】ここで付言しておきたいのは、フレーム時
間長Ｔ＝１／２ｆ_h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-Division
Multiplexing）あるいはＰＡＭ（Pulse Amplitude Modu
lation 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。

【００７３】（３．４）フレーム長１／２ｈ_f、多重度
１０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１２には、ｎ（＝
１０）個の電話信号から１フレーム時間長（フレーム
長）Ｔ＝１／４８０００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。

【００７４】ＴＣＭ信号もしくはＦＤＭ信号の有する最
高周波数は（３．２）より、２４ｋＨｚ×１０＝２４０ｋＨｚまた、この場合のナイキスト周波数ｆ_hは、ｆ_h＝２４０ｋＨｚ×２＝４８０ｋＨｚとなる。

【００７５】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、１／４８ｋＨｚの信
号を１／１０に時間圧縮して、時間片信号の時間長は１
／４８０ｋＨｚとなる。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１２の小さな枠）内に収容される。、つ
ぎに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１０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１０Ａ²／
２となる。また、この信号の波高値（ピーク電圧）は
（１０）^1/2Ａとなる。

【００７６】以上の検討の結果、１フレーム１／４８ｋ
Ｈｚ（すなわち、Ｔ＝１／４８０００秒）内に、ＴＣＭ
信号では各信号＃１，＃２，…，＃１０の１サンプルず
つが、ＦＤＭ信号では信号＃１，＃２，…，＃１０の合
成（混合）信号Σ＝１０サンプル（その波高値は１０
Ａ）が図１２の１個のサブフレーム（この場合はフレー
ム長１／４８ｋＨｚ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，…，＃１０の１サンプル
ずつが時間間隔（１／４８ｋＨｚ）×（１／１０）毎
に、ＦＤＭ信号：信号＃１，＃２，…，＃１０の合成（混
合）信号１０サンプルの１サンプルずつが時間間隔（１
／４８ｋＨｚ）×（１／１０）毎に

【００７７】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１２を用いて行う。

【００７８】サブフレーム（１フレーム）におい
て、それぞれ１０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。

【００７９】さて、〜を用いてＴＣＭ信号の１タイ
ム・スロット（１／４８ｋＨｚ）、ＦＤＭ信号の１タイ
ム・スロット相当の時間（１／４８ｋＨｚ）内におけ
る、信号のピーク電圧を比較する。

【００８０】図１２のサブフレーム内に存在するＴＣＭ
信号（タイム・スロット＃１〜＃１０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１０^1/2Ａ
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１０個混合（Σ
＝＃１＋＃２＋…＋＃１０）しているから、１０Ａ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１／１０^1/2］を得
る。

【００８１】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〜＃１０のサンプルされた信
号）の平均電力とＦＤＭ信号の電力は（当然）同一にな
る。

【００８２】（３．５）フレーム長１／２４ｋＨｚ、多
重度１０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１３には、ｎ（＝１０）個の電話信号から、１フレー
ム時間長（フレーム長）Ｔ＝１／２４０００秒の中に時
間長１／４８０００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（３．３）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説明する。

【００８３】（３．４）と同様の検討を進める。ＴＣＭ
信号のフレーム時間長Ｔが１／２４ｋＨｚのときも、Ｔ
ＣＭ信号の有する最高周波数は（３．３）より、２４ｋＨｚ×１０＝２４０ｋＨｚまた、この場合のナイキスト周波数ｆ_hは、ｆ_h＝２４０ｋＨｚ×２＝４８０ｋＨｚとなる。したがって、１フレーム時間長１／２４ｋＨｚ
内に、ＴＣＭ信号では各信号＃１，＃２，…，＃１０の
２サンプルずつが、ＦＤＭ信号では信号＃１，＃２，
…，＃１０の合成（混合）信号２×１０サンプルが、図
１３の２個のサブフレームＳＦ１．ＳＦ２（１／４８ｋ
Ｈｚ）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，…，＃５の２サンプルず
つが時間間隔（１／４８ｋＨｚ）×（１／１０）毎に合
計１０ＦＤＭ信号：信号＃１，＃２，…，＃１０の合成（混
合）信号１サンプルずつが時間間隔（１／４８ｋＨｚ）
×（１／１０）毎に合計１０

【００８４】ＴＣＭ信号において１フレーム全体を
通して見れば、（３．３）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，…，＃５のみし
か、また、サブフレームＳＦ２においては信号＃６，＃
７，…，＃１０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〜＃１０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。

【００８５】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（３．４）の図１２に比べて
異なっている。すなわち、１０から５に減少している。

【００８６】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。

【００８７】さて、〜を用いてＴＣＭ信号，ＦＤＭ
信号の１サブフレーム（１／４８ｋＨｚ）内における信
号のピーク電圧を比較すると、（３．４）と同様に［サ
ブフレームＳＦ１およびＳＦ２における、ＴＣＭ信号の
ピーク電圧は、ＦＤＭ信号のそれの１／１０^1/2］にな
る。

【００８８】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〜＃５またはタイム・スロッ
ト＃６〜＃１０のサンプルされた信号）の平均電力はＦ
ＤＭ信号の１／４８ｋＨｚ内のそれと同一である。

【００８９】（３．６）ＴＣＭ信号のフレーム長が１／
４．８ｋＨｚのとき図１４にはｎ（＝１０）個の電話信号から１フレーム時
間長Ｔ＝１／４８００秒の、ｎ個のサブフレームＳＦ１
〜ＳＦｎ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。

【００９０】ＴＣＭ信号のフレーム時間長がさらに長く
なり、ついに１／４．８ｋＨｚとなった場合について
（３．４）および（３．５）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１０個のサブフレ
ーム（時間長１／４８ｋＨｚ）に分かれる。その結果、
結論として、つぎのことが分かる。

【００９１】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１０サンプル
づつ収容されることになる。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〜＃１
０の合成されたΣとして表示した信号のサンプル信号１
０個ずつが存在する。

【００９２】の結果、サブフレームＳＦ１〜１０
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（３．３）〜（３．５）に比べ異なっている。す
なわち１０から１に減少している。

【００９３】以上の結果、［サブフレームＳＦ１〜１０
における、ＴＣＭ信号のピーク電圧はＦＤＭ信号のそれ
より１／１０^1/2 だけ低い］。また、各フレーム内のＴ
ＣＭ信号（タイム・スロット＃１〜＃１０）の平均電力
はＦＤＭの１／４．８ｋＨｚ内のそれと同一である。

【００９４】（３．７）ＴＣＭ信号のフレーム長が１／
４．８ｋＨｚ以下のとき以上はＴＣＭ信号のフレーム長が１／４８ｋＨｚより次
第に長くなった場合であったが、逆に１／４８ｋＨｚ以
下（たとえば１／６０ｋＨｚ）になった場合を説明す
る。

【００９５】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４８ｋＨｚから６０ｋＨｚ
に変更すれば良いことになる。その結果、図１２のフレ
ーム長が１／４８ｋＨｚより１／６０ｋＨｚになっただ
けで説明はすべて（３．３）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１／１０^1/2 だけ低い］を得る。

【００９６】（３．８）多重度ｎのＴＣＭ信号の有する
ピーク電圧値とＦＤＭ信号との比較（フレーム長１／４
８ｋＨｚ）（３．４）〜（３．６）では多重度ｎが１０の場合であ
ったが、一般にｎ多重の時のＴＣＭ信号の有するピーク
電圧値は、ＦＤＭ信号と比較して１／√ｎだけ低いこと
は明らかであろう。また、各フレーム内のＴＣＭ信号
（タイム・スロット＃１〜＃ｎ）の平均電力はＦＤＭの
同一時間内のそれと同一である。

【００９７】（４）ＴＣＭ信号の有する多重化利得以上（３）で詳述したようにｎ多重されたＴＣＭ信号の
有するピーク電圧値は、同一多重度のＦＤＭ信号に比較
して１／√ｎだけ低いことがわかった。

【００９８】この結果は重要である。すなわち、ｎ多重
のＴＣＭ信号を角度変調により無線信号として送信する
とき、ＦＤＭ信号に比較して√ｎ倍大きな変調の深さ
（変調偏移）にしても隣接無線チャネルへの干渉は発生
しない点である。それゆえ、システムとして変調偏移を
√ｎ倍大きくすると、送信電力は１／ｎに低減しても、
信号の伝送品質は従来の値に保たれることになる。送信
電力の低減は携帯型無線機では強い要請があり、この
点、本発明はこの要請に応える形となっている。

【００９９】以上の説明はディジタル信号形式の電話信
号に対してであったが、何も電話信号に限ったことでは
なく一般にディジタル形式の信号であれば、時間圧縮多
重化することにより上記の多重化利得が得られることは
明らかであろう。

【０１００】（５）ディジタルＴＣＭ信号の多重度もし
くはフレーム長を変更した場合の多重化利得の変化多重度ｎ，フレーム長Ｔ₁のディジタルＴＣＭ信号があ
り、この信号の有する多重度もしくは、フレーム長を変
化させた場合の多重化利得の変化を説明する。

【０１０１】（５．１）ディジタルＴＣＭ信号の多重度
を変更した場合の多重化利得の変化ディジタルＴＣＭ信号の多重度をｎからｍ（ｍ＞ｎ）に
変更した場合の多重化利得の変化を説明する。ただし、
フレーム長は変化させないものとする。この場合、フレ
ーム長Ｔは一定であるから、多重度をｎからｍに増加さ
せるためには、タイム・スロット間隔を縮小させる必要
を生じる。したがって、原ディジタル信号の時間圧縮度
をｍ／ｎ倍だけ上げなければならなくなる。その結果、
信号の有する波高値をＡとすると、増加した後の波高値
は、Ａ×（ｍ）^1/2 すなわち波高値は、（ｍ／ｎ）^1/2 だけ増加したことになる。

【０１０２】一方、多重化利得の増加分はどのようにな
るのか以下に求める。それには、多重度がｎからｍへ変
化した場合のＦＤＭ信号のピーク電圧の変化を調べれば
良い。明らかに、多重度ｎのＦＤＭ信号のピーク電圧
は、ｎＡであり、多重度ｍのＦＤＭ信号のピーク電圧はｍＡである。したがって、多重度がｎからｍ（ｍ＞ｎ）に変
更した場合のディジタルＴＣＭ信号の多重化利得の変化
Ｇ′は、Ｇ′＝（ｍ）^1/2／（ｎ）^1/2 （４）を得る。

【０１０３】たとえば、多重度を５０から１００に変更
した場合のディジタルＴＣＭ信号の多重化利得の変化
Ｇ′は式（４）より、Ｇ′＝√２を得る。すなわち、３ｄＢ増加することを示している。

【０１０４】逆に、多重度がｎからｍ（ｍ＜ｎ）に減少
した場合のディジタルＴＣＭ信号の多重化利得の変化
Ｇ′も式（４）で与えられる。ただし、この場合は負の
値（多重化利得の減少）で与えられる。

【０１０５】（５．２）ディジタルＴＣＭ信号のフレー
ム長を変更した場合の多重化利得の変化ディジタルＴＣＭ信号のフレーム長をＴ₁からＴ₂（Ｔ
₁＞Ｔ₂）に変更した場合の多重化利得の変化を説明す
る。ただし、多重度には変化がないものとする。この場
合、多重度は一定であるから、フレーム長をＴ₁からＴ
₂に減少させるためには、タイム・スロット幅を縮小さ
せる必要を生じる。したがって、原ディジタル信号の時
間圧縮度をＴ₁／Ｔ₂倍だけ上げなければならなくな
る。その結果、信号の有する波高値も増加する。原ディ
ジタル信号の有する波高値をＡとすると、増加した後の
波高値は、Ａ×（Ｔ₁／Ｔ₂）^1/2 すなわち、波高値は、（Ｔ₁／Ｔ₂）^1/2 だけ増加したことになる。

【０１０６】一方、多重化利得の増加分はどのようにな
るのか求める。多重度がｎから見掛上、ｍ＝ｎ×（Ｔ₁／Ｔ₂）へ変化（増加）した場合のＦＤＭ信号のピーク電圧の変
化を調べれば良い。明らかに、多重度ｎのＦＤＭ信号の
ピーク電圧は、ｎＡだあり、多重度ｍのＦＤＭ信号のピーク電圧は、ｍＡである。したがって、多重度をｎからｍ（ｍ＞ｎ）に変
更した場合のディジタルＴＣＭ信号の多重化利得の変化
Ｇ′は、Ｇ′＝√ｍ／√ｎ＝｛（ｎ（Ｔ₁／Ｔ₂）｝^1/2／√ｎ＝（Ｔ₁／Ｔ₂）^1/2 （５）を得る。

【０１０７】たとえば、フレーム長が２０ｍ secから１
０ｍ secに変更された場合のディジタルＴＣＭ信号の多
重化利得の変化Ｇ′は式（４）より、Ｇ′＝√２を得る。すなわち、３ｄＢ増加することを示している。

【０１０８】逆に、フレーム長がＴ₁からＴ₂（Ｔ₁＜
Ｔ₂）に変更された場合のディジタルＴＣＭ信号の多重
化利得の変化Ｇ′も式（５）で与えられる。ただし、こ
の場合は負の値（多重化利得の減少）で与えられる。

【０１０９】（５．３）ディジタルＴＣＭ信号の多重度
およびフレーム長の両方を変更した場合の多重化利得の
変化ディジタルＴＣＭ信号の多重度をｎからｍ（ｍ＞ｎ）に
変更し、また、フレーム長もＴ₁からＴ₂（Ｔ₁＞
Ｔ₂）に変更した場合の多重化利得の変化を説明する。
この場合は上述の（５．１）および（５．２）の変更が
同時に行われたと考えればよいから、式（４）および式
（５）から容易に求められる。すなわち、この場合のデ
ィジタルＴＣＭ信号の多重化利得の変化Ｇ″は、Ｇ″＝（√ｍ／√ｎ）（Ｔ₁／Ｔ₂）^1/2 ＝｛ｍＴ₁／（ｎＴ₂）｝^1/2 （６）を得る。

【０１１０】（６）多値を有するディジタルＴＣＭ信号
の多重化利得原ディジタル信号が多値を有する場合、これらのディジ
タル信号からＴＣＭ信号（多重度ｎ）を作成した場合の
多重化利得について説明する。この場合も、（４）で説
明したようにＴＣＭ信号の有する多重化利得は√ｎであ
ることに変わりはないが、実は、この値は“少なくとも
√ｎ”と表現した方が適切である。それは、多値数が
３，４，８，１６…と順次大きくなるに従い、ディジタ
ル信号の特性が次第にアナログ信号的な特性に接近する
ために多重化利得は√ｎより増加するからである。その
結果、この信号の有する多重化利得は、アナログＦＤＭ
信号の有する多重負荷利得に近づくことになる。ただ
し、フレーム長はナイキスト時間程度でなくてはならな
い。どの程度の多値数のとき、どれぐらいアナログＦＤ
Ｍ信号の有する多重負荷利得に近づくかは、実験的に調
べなければならない。おおよその推定として、アナログ
電話信号の経験から、多値数が２⁷＝１２８程度になれ
ば、ディジタル信号をＦＤＭ信号形式に多重化し、その
時に得られる多重負荷利得をＧ_aとすると、ディジタル
ＴＣＭ信号の多重化利得もほぼＧ_aと見做せるものと思
われる。

【０１１１】多値数が２⁷よりも小さい場合は、２⁷の
時の多重負荷利得と２値の時の多重化利得√ｎとの内挿
により求めることができる。

【０１１２】なお、本項で説明した“多重負荷利得”は
アナログ電話信号を多重化（ＦＤＭ）した場合に有する
“多重負荷利得”とは何等関係はない。したがって、上
記の多値数を有するディジタル信号を多重化（ＦＤＭ）
して、実験的にその値を求める必要があることは当然で
ある。

【０１１３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、ディジタ
ル信号形式の電話信号をＴＣＭ化した場合、送信側で多
重度により関係する多重化利得を用いて変調の深さを深
めることができる結果、従来よりも低い送信電力を用い
ても従来と同等の伝送品質を確保することが可能になっ
た。とくに、ＴＣＭ信号の有する多重化利得を求める方
法を一般的に明らかにし得たので、任意の多重度を有す
るディジタル信号に適応可能になった。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。

【０１１４】また、増幅器の設計が容易となり、更に、
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。
したがって、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】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６】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７】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８】図７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９】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１０】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１１】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１２】ｎ個の電話信号から１フレーム時間長１／４
８０００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１３】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１／２４０００秒のＴＣＭ信号とＦ
ＤＭ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１４】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１／４８００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。

【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

【特許請求の範囲】

【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
多重化したディジタル信号を用いて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、前記多重化したディジタル信号の多重度により定まる多
重化利得にもとづいて、前記無線基地手段と前記移動無
線手段との間の送信信号のレベルを定める移動体通信の
時間分割通信方法。