JPH05501035A - ２方向通信システム - 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】 ２方向通信システム 技術分野 この発明は一般的には無線通信システムに関し、かつより特定的には建物内であ るいは限られた地理的領域にわたり使用するのに適した低電力無線通信システム に関し、かつさらに特定的には建物または他の制限された地理的サイト内で使用 する・ための低電力中継（ｔｒｕｎｋｅｄ）通信システムに向けられている。

背景技術 中継通信システムは今日限定された周波数スペクトルの効率的な使用を提供して いる。私的なものもかつ公共的なものも、組織はそれらの個々の通信の必要性の ために中継システムを利用しかつ仕立てている。

知られた中継通信システムにおいては、中央コントローラが限られた数の通信チ ャネルを多くの無線機の間で割り当てる。一般に、中継システム内では、無線機 の多くのユーザは個々のユニットともに通話グループ（ｔａｌｋ−ｇｒｏｕｐｓ ）に編成されている。従って、各無線機は個々の識別（ＩＤ）コードおよび１つ またはそれ以上のグループＩＤを有する。通信チャネルの数は無線機の数よりは るかに少ないから、無線機はそれらが通信できる前にチャネルを要求しかつ承認 されなければならない。これを行なうため、中央コントローラはいくつかの無線 機からのチャネル要求のために制御チャネルを監視する。要求を受信すると、該 コントローラは会話を取り扱うために（もしあれば）利用可能なチャネルを割り 当てる。

特定の領域内で、連邦通信委員会（Ｆ　ＣＣ）は高電力無線送信のための限られ た数のライセンスを許可している。

そのようなユーザは一般に「プライマリチャネル」によって通信する、「プライ マリユーザ」と称される。これらのプライマリチャネルの使用を監視する上で、 ＦＣＣは、送信周波数、送信電力レベル、送信信号のスペクトル的な純粋性、お よび数多くの管理上の要求を含む、厳格な管理上の要求を課している。

高電力無線ライセンスに加え、２００以上の周波数が低電力産業用（ＬＰＩ）周 波数としてＦＣＣにより割り当てられている。これらの周波数は４５０メガヘル ツ（ＭＨｚ）から４７０メガヘルツ帯域にあり、かつ従って伝統的な陸上移動周 波数およびＵＨＦビジネスバンドと同じ帯域を占有する。ＬＰＩ無線機としての 資格を得るためには、送信機の電力は２ワツトに制限される。比較すると、いく つかの携帯用プライマリ無線機は１ワット程度の送信電力を有するが、プライマ リチャネル無線機は典型的には５０ワツトの送信電力を有する。

各々のＬＰＩチャネルは２５ＫＨｚの帯域幅割り当てを有するが、妨害または干 渉を最少化するようにプライマリ（高電力）チャネルからオフセットされている 。この点で、ＬＰＩのユーザは２次的なユーザと見なされる。すなわち、ＬＰＩ システムはプライマリユーザと干渉しない限りＬＰＩ帯域内で選択された周波数 を使用することができる。もし送信されたＬＰＩ信号がプライマリチャネルと干 渉すれば、ＬＰ！ユーザはそのチャネルをあきらめなければならない。逆に、も しプライマリユーザがＬＰＩチャネルと干渉した場合には、ＬＰＩユーザはもし 彼らがプライマリユーザの干渉を許容するつもりであればそのチャネルに留まる ことができる。さもなければ、ＬＰＩユーザは他のＬＰＩチャネルを選んでその チャネルを放棄することができる。

これらの不都合を部分的に補償するために、ＦＣＣはＬＰ■ライセンスを得るた めの要件を緩和している。現在のＦＣＣの規則はＬＰＩチャネルのユーザが高電 力無線機に課せられる厳格な管理的要件なしに同時にいくつかのチャネルをライ センスすることを許容する。実際に、現代の通信システムが収容することができ るより多（のＬＰＩチャネルについてのライセンスは比較的得るのが容易である 。

従って、規制当局によって確立された規則および規制の範囲内でいくつかのＬＰ Ｉ通信チャネルを管理しかつ制御できるＬＰＩ通信システムの必要性が存在する 。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係わる通信システムのブロック図である。

第２図は、第１図のコントローラによって実行されるステップを示すフローチャ ートである。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図を参照すると、本発明に係わる２方向通信システム１０が示されている。

この好ましい実施例において、中継通信システムは複数の中継器１２を具備し、 各々の中継器１２はアンテナ１４、送信部１６および受信部１８を備え、それに よって無線周波情報を複数の通信ユニット（２個が示されている）と通信できる ようになっている。通信を開始するためには、要求加入者ユニット２０が１つま たはそれ以上の他の通信ユニット（この例では２２）と通信するための要求を送 信する。この要求は資源コントローラ２８と情報を通信するための制御チャネル として動作する１つまたはそれ以上の中継器によって受信される。本発明によれ ば、通信システム１０は複数の中継器１２の内の１つを専用の制御チャネル中継 器として確保することにより動作し、あるいは制御チャネル情報を通信する１つ より多くの中継器とともに動作することができ、あるいは技術上知られた通信プ ロトコルを用いて透明な（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）または分散された制御チャ ネルを使用することにより動作できる。

資源コントローラ２８はネットワーク３０を介して各々の中継器に接続され、そ れにより通信システム１０全体にわたる通信活動を制御しかつ監視することがで きる。もしある通信資源が利用可能であれば、資源コントローラ２８は通信資源 （例えば、無線周波チャネルまたはタイムスロット）を要求通信ユニットおよび 呼ばれた通信ユニット２２に割り当てる。

通信資源（単数または複数）の配分または割り当てを行なうためには、資源コン トローラ２８はどの通信資源（単数または複数）が割り当てのために利用できる かを決定するためそのメモリ３４を調べる。本発明によれば、この決定は複数の ＬＰＩチャネルの過去の経歴または歴史を調べてどれが最も小さい量の干渉を有 しているかを決定することにより行なわれる。この干渉はプライマリユーザの送 信、他のＬＰＩユーザの送信、によって生ずるかもしれず、あるいは単に大気の 作用によるまたは他のタイプの妨害が了解性を劣化させかつ効果的な通信を妨げ ているかもしれない。

本発明によれば、通信システム１０はＬＰＩチャネルのライセンスの容易さを活 用する。すなわち、通信資源のための通信ハードウェアを提供する複数の中継器 １２は２方向通信システムに利用できる合計のライセンスされたチャネルの部分 集合（ｓｕｂｓｅｔ）を表わすにすぎない。例えば、２０の中継器を有する通信 システムは５０のＬＰＩチャネルをライセンスすることができる。勿論、利用可 能な５０の内の２０のみがいずれかの１つの時間において使用できるが、本発明 は最善の２０が使用され、かつ劣化したチャネルまたはプライマリユーザと干渉 しているチャネルは使用されないことを保証する。このようにして、通信資源コ ントローラ２８は要求通信ユニットに対して最善の可能な通信資源を割り当てる よう動作し、それによりシステム全体にわたり効率的な通信に供する。

資源コントローラ２８は基本的には、コントローラ３２およびメモリ３４を具備 する。１つの実施例においては、コントローラ３２はモトローラ・インコーホレ ーテッドにより製造されたＭＣ６８８Ｃ１１型マイクロコンピユータ、またはそ の機能的な等硬物を具備する。コントローラ３２はネットワーク３０を介して１ つまたはそれ以上の中継器と通信し該通信システムにおいて使用するためにライ センスされたいくつかのＬＰＩチャネルから集められた干渉データの歴史的なデ ータライブラリを確立しかつ維持する。

これを行なうため、現在使用されていない中継器（もしあれば）の受信部１８は 使用されていないが利用可能な（すなわち、割り当てられていない）通信資源ま たは利用できない通信資源（すなわち、現在それに割り当てられた中継器を持た ないライセンスされたチャネルの１つ）を監視するよう指令され、それによりメ モリ３４に記憶されたデータベースが更新されかつ維持される。もしある特定の 場合において各々の中継器がたまたまビジーであり該通信システム内で情報を通 信しておれば、これらの期間の間はそれ以上の歴史的な干渉または妨害データは 集めることができない。しかしながら、システムの全容量がその時使用されてお れば、それ以上のチャネルの要求は処理できない。

任意選択的には、アンテナ２４を介して情報を受信するために別個の受信機２６ を導入することができ、それによりシステムにライセンスされたいくつかのＬＰ Ｉチャネルを連続的に監視できるようにすることができる。このようにして、干 渉データの集積および歴史的データライブラリの維持を通信システムの容量（す なわち、作動可能な中継器の数）に拘わりなく連続的に達成することができる。

本発明によれば、前記歴史的データはメモリ３４にあり、それによりコントロー ラ３２が通信資源の割り当てを行なう前にこのデータを調べることができるよう にする。このメモリは任意の特定の構成において要求されるまたは望まれる任意 の適切なタイプのものでよい。適切な知られたメモリ装置はＲＡＭ、ＤＲＡＭお よびＥＥＰＲＯＭあるいはそれらの機能的な等硬物からなるものとすることがで きる。

このデータのタイプおよび量に応じて、何らかの大容量記憶装置（ｍａｓｓ　ｓ ｔｏｒａｇｅ）３６　（磁気テープまたは同等のものような）を設け、それによ り適切な量の情報が記憶できるようにすることが任意選択的に望まれる。

本発明によれば、通信チャネルの動作周波数、干渉が検出された時刻、および該 干渉のレベルはいすかの与えられたチャネルにおいて存在する汚染の量を決定す る上での主要な重要事項であると考えられるパラメータである。このようにして 、本発明はシステム全体にわたり効率的に情報を通信するために利用できるよう にしながら、利用可能な複数の中継器を実質的に干渉がないあるいは少しの量の 干渉を有するこれらのチャネルに割り当てるよう動作することができる。

第２図を参照すると、本発明の資源コントローラ２８によって実行されるステッ プを示すフローチャートが示されている。このルーチンは判断５０において開始 され、そこで走査されようとしている低電力チャネルが現在割り当てられている か否かを判定する。もし該チャネルが割り当てられておれば、判断５２はその低 電力のユーザが通信の間にプライマリユーザと干渉しているか否かを判定する。

もし判断５２の決定が低電力のユーザがプライマリユーザと干渉していないとい うことであれば、ルーチンは通信システムの制御において有用な他の知られたタ スクに戻る。逆に、ＬＰＩのユーザがプライマリチャネルと干渉しておれば、ル ーチンはステップ５４に進み、そこでそのチャネルは該通信システムに対する利 用可能なＬＰ１周波数のリストから永久的に削除される。このようにして、本発 明は通信システムに対する通信規制当局によって与えられる規則および規制の範 囲内で動作しながらＬＰＩのユーザに最善の利用可能なチャネルを提供するよう 動作する。一般に、このような働きは通信のスループットを低下させずあるいは 実質的に通信の効率を低下させないが、その理由は本通信システムはそれが通信 ハードウェア（すなわち中継器）を有するよりもいくつかより多くのＬＰＩチャ ネルをライセンスするからである。

判断５０の決定がチャネルが現在割り当てられていないというこであれば、ルー チンは判断５６に進み、そこで何らかの干渉が該チャネルで検出されるか否かが 判定される。

すなわち、もし該通信資源コントローラ２８が該通信チャネルが割り当てられて いないことを決定した場合には、そのチャネルには何らのトラフィック活動（音 声またはデータ）も存在すべきではない。従って、何らかのそのような通信トラ フィックの検出はそのチャネルについて記録できる干渉の１つの尺度（ｍｅａｓ ｕｒｅ）である。従１て、（中継器の受信部１８によりあるいは任意選択的な受 信機２６により）走査されるチャネルにおいて何らの干渉も測定されなければ、 適切な情報がメモリ３４（または任意選択的には大容量記憶装置３６）に記録さ れかつ記憶される（ステップ５８）。好ましい実施例においては、時刻、走査期 間の長さ、およびチャネル番号はチャネルが干渉がないか否か（およびどれくら い長くチャネルが干渉がないか）を決定する上で主な重要事項であると考えられ る。このようにして、歴史的なデータライブラリが調べられる時、通信資源コン トローラはチャネルが実質的に長い期間の間あるいは数日または数週間にわたり 実質的に干渉がない状況においては該チャネルは干渉がないというより大きな確 信を得ることができる。

判断５６の決定が干渉活動が検出されたということであると仮定すると、ルーチ ンはステップ６０に進み、そこで該干渉の大きさまたは強度が判定される。好ま しい実施例によれば、これは受信機２６または中継器の受信機セクション１８に より受信された電力を測定することにより行なうことができる。これに続き、ス テップ６２は該干渉の適切なデータライブラリを維持するように、時刻、走査期 間の長さ、チャネル周波数、および他の適切なパラメータを記録する。判断６４ においては、前記干渉が調べられかつ受け入れ可能なレベルの１つまたはそれ以 上のしきい値と比較され、該メモリ３２において該チャネルを適切に分類する。

すなわち、本発明においては１つまたはそれ以上のレベルまたはグレードのチャ ネルが利用できかつすべての時間に最善の利用可能な通信資源が割り当てられる ように了解性の下降順（ｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇ　ｏｒｄｅｒ）で割り当てできる 。もし測定された干渉レベルが受け入れ可能であれば、判断６４は後の使用のた めにそのＬＰＩチャネルを適切にマーク付けた換地の活動に戻る。逆に、判断６ ４の否定的な決定は受け入れ難い干渉を含むものとじてステップ６６においてそ のチャネルが前記リストから削除されるようにする。任意選択的に、干渉レベル が高い時間の間または日の間はそのチャネルを一時的に前記利用可能なチャネル のリストから消去しておきかつ歴史的に低い干渉または受け入れ可能な干渉の期 間の間に任意選択的に再割り当てできるようにすることもできる。このようにし て、一時的であるが、反復される干渉を受けるチャネルをある程度まで本通信シ ステムによって使用することができる。

以上要するに、本発明は最善の利用可能な部分集合の複数のチャネルを通信資源 としである通信システムで動作している複数の加入者に割り当てるよう動作する 。干渉しているチャネルまたは受け入れ難い干渉レベルを有するチャネルはシス テムの使用から削除され、一方部分的に干渉するチャネルは了解性および効率的 な通信スループットを最大にするように類別されかつ割り当てられる。

ＦＩＧ、２ 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．限られた数の通信資源を該通信資源のいずれかによって情報を通信するよう 構成されかつ配設された複数の通信ユニットの間で割り当てるための通信資源コ ントローラを有する通信システムにおける、前記複数の通信ユニットの内の１つ が通信資源にアクセスを開始する方法であって、前記通信資源コントローラにお いて、 （ａ）干渉またはプライマリチャネルとの干渉に対し前記通信資源の内の少なく とも１つを常に監視する段階、（ｂ）どの通信資源が実質的に前記干渉またはプ ライマリチャネルとの干渉がないかについての情報を常に維持する段階、 （ｃ）監視した干渉のレベルに基づき前記通信資源を分類する段階、 （ｄ）前記プライマリチャネルを有する通信資源の利用可能性を消去する段階、 （ｅ）前記分類に基づき少なくとも１つの通信ユニットに対し通信資源を割り当 てるための要求を受信する段階、を具備し、 前記通信ユニットにおいて、 （ａ）通信資源へのアクセスを要求する段階、（ｂ）通信資源を識別する信号を 受信する段階、（ｃ）前記通信資源コントローラによって識別された前記通信資 源によって通信を開始する段階、を具備する複数の通信ユニットの内の１つが通 信資源へのアクセスを開始する方法。
2. ２．前記通信資源の割り当ては割り当てられた周波数を監視する走査受信機から 受信した現在のデータに基づいて行なわれる、請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．前記通信資源の割り当てはメモリのデータベースに格納された干渉の記録さ れた場合の数に基づき決定される、請求の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．前記チャネルの割り当ては受信機によって復元された現在のデータに基づき かつ前記通信資源コントローラ内のメモリ手段に記憶された歴史的なデータに基 づいて行なわれる、請求の範囲第１項に記載の方法。
5. ５．複数の通信ユニットの間で限られた数の通信資源を割り当てるための低電力 産業用通信システムであって、複数の可変周波数トランキング中継器であって、 該複数の中継器のいずれかは前記通信資源における干渉およびプライマリユーザ との干渉を常に監視するための受信機であるもの、 前記通信ユニットによって通信資源の要求のために常に監視される制御チャネル 、そして 前記中継器および前記制御チャネルにリンクされ干渉の来歴、プライマリユーザ による使用、および前記通信資源につき検出された利用可能性に基づき前記複数 の中継器のいずれかを介して前記要求通信ユニットに対し通信資源を類別しかつ 割り当てるための処理手段を有する通信資源コントローラであって、該通信資源 コントローラはさらに前記プライマリユーザと干渉する使用されている通信資源 の利用可能性を消去する手段を含むもの、を具備する低電力産業用通信システム 。
6. ６．前記処理手段はマイクロプロセッサを具備する、請求の範囲第５項に記載の 通信システム。
7. ７．前記処理手段はアナログ−デシタル変換器を具備する、請求の範囲第５項に 記載の通信システム。
8. ８．前記処理手段はメモリを備えたマイクロプロセッサを具備する、請求の範囲 第５項に記載の通信システム。
9. ９．複数の通信ユニットの間で限られた数の通信資源を割り当てるための通信資 源コントローラを有する通信システムであって、前記通信ユニットは前記通信資 源へのアクセスを開始しかつ前記通信資源のいずれかにより情報を通信するよう 構成されかつ配列されており、前記通信システムは、 前記通信資源コントローラにおいて、 （ａ）干渉またはプライマリチャネルのユーザとの干渉に対し前記通信資源の少 なくともいくつかを常に監視するための手段、 （ｂ）どの通信資源が実質的に前記干渉がなくかつ前記プライマリチャネルのユ ーザとの干渉がないかに関する情報を常に維持するための手段、 （ｃ）監視された干渉のレベルに基づき前記通信資源を分類するための手段、 （ｄ）前記プライマリチャネルのユーザを有する通信資源の利用可能性を消去す るための手段、（ｅ）要求を受信しかつ少なくとも１つの通信ユニットに対し通 信資源を割り当てるための手段、を具備し、 前記通信ユニットにおいて、 （ａ）通信資源へのアクセスを要求するための手段、（ｂ）通信資源を識別する 信号を受信するための手段、（ｃ）前記通信資源コントローラによって識別され た、通信資源によって通信を開始するための手段、を具備する、通信システム。
10. １０．前記通信資源を割り当てるための手段は前記通信資源コントローラ内のメ モリ手段に記憶された干渉の記録された事例を備えたデータベースを使用する、 請求の範囲第９項に記載の通信システム。