JPH0618357B2 - 時分割多重送受信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はビットレートの異なる複数のチャネルを一括し
て収容し高速ディジタル専用線等を用いて効率良く、柔
軟に多重化する時分割多重化方法およびその装置に関す
るものである。

（従来の技術） 従来、複数のチャネルを時分割多重化して伝送する場合
には各チャネルのビットレートは同一である場合がほと
んどであった。例えば、1.544Mbpsのディジタル回線を
用いて24チャネルの音声回線を多重化するPCM24回線伝
送装置ではチャネルビットレートは全て64kbpsである。
また、ビットレートが同一でないチャネルを多重化する
場合でも各チャネルは固定的又は半固定的に、多重化さ
れるものが多く、入力チャネル数やビットレートの変更
等が生じた場合には多重化システムの動作を一時的に停
止させてシステム変更を行うなどの必要があった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、最近では音声符号化技術の発達やそれに
伴なうサービスの多様化等によりチャネルごとにそのサ
ービスや伝送品質に応じて異なるビットレートが用いら
れるようになってきたために多重化装置に対してもビッ
トレートの変更や入力チャネル構成の変更、さらにはト
ラフィック変動に対しても通信の瞬断等を生じることな
く柔軟に対応できるものが求められており、従来技術で
はこのような要求に応えることができない。

本発明の目的はこのような従来技術の欠点に鑑み、ビッ
トレートの異なる複数の入力チャネルを効率良く多重化
できると共にビットレートや入力チャネル構成の変更、
さらにはトラフィック変動等に対しても柔軟に対応でき
る高能率でフレキシブルな時分割多重化方法およびその
装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、複数の入力チャネルを多重化する第一
の多重化回路と、複数の前記入力チャネルにおける有意
信号の有無およびそのビットレートを示すチャネル状態
信号を記憶するチャネル状態メモリと、複数の前記入力
チャネルの中でどのチャネルが伝送路に多重化されてい
るかを示すチャネル割当て情報を記憶する割当て情報メ
モリと、前記第一の多重化回路から出力される多重チャ
ネル信号を前記割当て情報メモリの出力に応じて書込む
もしくは読み出すところのチャネルメモリ回路と、既多
重および末多重の入力チャネルに有意信号が存在するか
否か（アクティブ／イナクティブ）を前記割当て情報メ
モリと前記チャネル状態メモリの出力に基づいて検出す
るチャネル検出回路と、前記割当て情報メモリから出力
される割当て情報から伝送フレーム中にビートレート毎
にグループ化されたチャネルの中で有意信号の存在しな
いイナクティブチャネルが予め定められた数だけ前記グ
ループの先頭および末尾に多重化されているか否かを判
定するグループ条件判定回路と、前記割当て情報に基づ
き前記伝送フレーム中におけるアクティブ数対イナクテ
ィブチャネル数の比率をビットレートごとに求めるバラ
ンス回路と、前記チャネル検出回路と、前記グループ条
件判定回路と前記バランス回路の各出力に基づき伝送路
フレーム内の多重チャネルの更新および移動を行うため
の多重化情報を前記割当て情報メモリに出力するタイム
スロット割当て回路と、前記第一の多重化回路の出力と
前記多重化情報を多重化する第二の多重化回路とからな
る時分割多重送信装置と、 前記時分割多重送信装置から送信された時分割多重信号
を受信し、受信された前記時分割多重信号から多重化さ
れた入力チャネルと前記多重化情報とを分離する第一の
分離回路と、前記第一の分離回路から出力される前記多
重化情報を入力としてこれを解読するアサイメント（Ａ
Ｍ）信号解読回路と、前記ＡＭ信号解読回路の出力に応
じてメモリの内容を更新する割当て情報メモリと、前記
第一の分離回路から出力される多重化された入力チャネ
ル信号を入力として前記割当て情報メモリの出力に応じ
て出力チャネル順に読み出すメモリ回路と、前記メモリ
回路の出力を各出力チャネルへ分離する第二の分離回路
とからなる時分割多重受信装置とを備えることを特徴と
する時分割多重送受信装置が得られる。

（作用） 通常の電話回線やデータ回線や画像回線中には常時音声
信号やデータ信号や画像信号が存在するのではなく、例
えば音声回線では実際には約40％の時間しか音声信号が
存在しないことが統計的に知られており、データ回線や
画像回線についても実際に有意な情報が送られている時
間は全体の数割程度である。このような点に着目して、
複数の入力チャネルの中で有意な信号の存在するチャネ
ルを優先させて時分割多重化して伝送すれば伝送路を有
効に利用することができる。例えば従来48チャネルの音
声チャネルを多重伝送していた伝送路にこの原理を適用
すれば同じ伝送路を用いて100チャネル程度の音声チャ
ネルを伝送することが可能である。本発明はビットレー
トの異なる各種チャネルを一括して収容して前述の原理
を用いるものであり、ビットレートごとにチャネルをグ
ループ化して伝送路フレーム内に多重化し、各グループ
間においてフレーム内のタイムスロットを互いにやり取
りすることによってグループ全体で効率良く伝送路タイ
ムスロットを利用して伝送効率を向上させることができ
る。各ビートレートごとに伝送路フレーム内のタイムス
ロットを固定的に割り当て、そのタイムスロットのみを
用いて有意な信号の存在するチャネル(アクティブチャ
ネル)を優先的に多重化する場合にはアクティブチャネ
ルの増加によりタイムスロットが不足したときにたとえ
他のビットレート用のタイムスロットに未使用のものが
あってもそのタイムスロットを利用することはできない
のに対して、本発明では各ビットレートごとに伝送する
チャネルをグループ化し、各グループに割当てるタイム
スロット数をトラフィックに応じて可変にすることがで
きるようにする。具体的には各グループの境界には隣接
するグループの少なくとも1チャネル分を収容できるだ
けのイナクティブチャネルを配置させておき、隣接グル
ープのタイムスロットが不足した場合にはこのイナクテ
ィブチャネル用のタイムスロットを隣接グループに対し
て即時に供給することによって各グループ間でタイムス
ロットの不足を互いに補えるようにして入力チャネル全
体で伝送路を有効に用いることが可能となる。さらに各
グループ内のアクティブチャネル数に対するイナクティ
ブチャネル数の比率のグループ間格差が小さくなるよう
に各グループ内のイナクティブチャネル数を調整するこ
とによって各グループごとにアクティブチャネル数即ち
トラフィックに比例したイナクティブチャネルエリアが
確保される。この結果各グループのトラフィック変動に
対して柔軟に対応可能なタイムスロット割当てが実現さ
れてるとともにタイムスロット割当てを各グループで平
等に行うことが可能となる。

（実施例） 第１図は本発明の一つの実施例を示すブロック図であ
る。参照数字100で示されるCH1〜CHNまでのＮチャネル
の入力信号が第1の多重化回路(MUX1)110に入力され時分
割に多重化された後、信号線111を介してメモリ回路120
に入力される。メモリ回路120はタイムスロット(TS)管
理回路140から信号線141を介して入力される制御信号に
応じて入力チャネルの中で伝送路タイムスロットが割当
てられたチャネルの信号のみをメモリに書き込み、これ
を信号線121を介して読み出して第２の多重化回路(MUX
2)130に出力する。TS管理回路140には信号線150を介し
て各入力チャネルのビットレートや有意信号の有無を示
すチャネル情報が入力され、このチャネル情報に基づい
て伝送路フレーム中のタイムスロットを有意信号の存在
するチャネルに優先的に割当てる。このタイムスロット
の割当て手順については第2図を用いて詳しく後述す
る。TS管理回路140からは信号線142を介して多重化チャ
ネルの変更等を受信側へ知らせるための多重化情報が出
力され、第2の多重化回路(MUX2)130で信号線121を介し
て入力される多重化されたチャネル信号と共に多重化さ
れ信号線131を介して出力される。又、TS管理回路140か
らは信号線143を介して、入力チャネルに伝送路タイム
スロットが割当てられているか否かを示す信号が各チャ
ネルに出力される。各チャネルユニットやモジュール等
ではこの割当て情報を受けることによって自チャネルが
多重化されているか否かを知り、多重化されていない時
には例えば送信データを一時的にバッファに蓄積してタ
イムスロットが割り当てられるのを待合せたり、音声符
号器の動作を復合器と同期させて停止して送信側の符号
器と受信側の復合器の内部状態を同一のまま保持するこ
とによって再多重時の符号化品質の劣化を防ぐなどの制
御を行う。

第2図は第1図におけるTS管理回路140の具体的な実施例
である。信号線150を介して入力されたチャネル情報は
チャネル状態メモリ200に蓄積された後、割当て情報メ
モリ210から信号線211を介して出力される割当て情報に
同期しチャネル検出回路220に入力される。チャネル情
報は入力チャネルにおける有意信号の有無や信号のビッ
トレートを示すものであり、時分割にチャネル１からチ
ャネルＮまでの情報が多重化されている。一方、割当て
情報には各入力チャネルが現在伝送路に多重化されてい
るか否かを示す情報がチャネル情報と同様にチャネル番
号順に多重化されている。これらの情報に基づき、チャ
ネル検出回路220では現在多重化されているチャネル動
作状態(アクティブ/イナクティブ)及び末多重チャネル
の中で有意信号が発生した所謂新規アクティブチャネル
等を検出し、そのチャネル番号やビットレート等をTS割
当て回路230に対して出力する。グループ条件判定回路2
40は前述の割当て情報から伝送路フレーム内のタイムス
ロット使用状況を調べ、ビットレートごとにグループ化
された入力チャネル中のイナクティブチャネルが予め定
めらた数だけ各グループの先頭および末尾に配置されて
いるか否か判定し、配置されて否い場合にはそのグルー
プと配置されるべき位置とを信号線241を介してTS割当
て回路230に知らせる。又、バランス回路250にもグルー
プ条件判定回路240と同様に信号線211を介して割当て情
報が入力され、各グループごとにグループ内に多重化さ
れているアクティブチャネル数に対するイナクティブチ
ャネル数の比率(AI比)が求められこのAI比のグループ間
格差が予め定められた許容範囲に入っているか否かが調
べられる。AI比が大きいグループはその時点においてグ
ループ内にアクティブチャネルが多く、これに比べてイ
ナクティブチャネルが少ないことを意味しており、新規
アクティブチャネルが発生するとグループ内のイナクテ
ィブチャネルに替えて新規アクティブチャネルを多重化
しきれなくなり、隣接グループのイナクティブチャネル
までも利用しなければならないという状況に比較的容易
におちいる。これに対してAI比の小さいグループはグル
ープ内にイナクティブチャネルが多く存在し、AI比の高
いグループに比べて新規アクティブチャネルに対する収
容能力に余裕があることを意味している。従ってこのAI
比が各グループ間でほぼ均衡しておれば各グループとも
入力チャネルに対してほぼ同確率でタイムスロット割当
てを行うことが可能となり、グループ間、即ちビットレ
ートの違いによるサービスの不平等を解消することがで
きる。このようなAI比のバランスを調べるのがバランス
回路250であり、AI比にアンバランスが生じている時に
は信号線251を介してTS割当て回路230に対してバランス
化が必要であることを知らせる。一方、TS割当て回路23
0ではチャネル検出回路220から出力される各入力チャネ
ルに対する状態検出結果により各チャネルの多重/末多
重、アクティブ/イナクティブおよびフレーム内多重化
順序などを知ると共にグループ条判定回路件240、バラ
ンス回路250からの出力に基づいて新規のアクティブチ
ャネルに対するタイムスロットの割当てや、既多重チャ
ネルの多重化順序の変更などを決定する。この結果は信
号線231を介して割当て情報メモリ210へ出力され割当て
情報メモリ210のメモリ内容が更新されると共に受信側
に対しても同様の多重化情報を送るために信号線142を
介して第1図における第2の多重回路(MUX2)130にも出力
される。このTS割当て回路230の動作については更に第3
図，第4図を用いて詳しく説明する。

第3図，第4図はTS管理回路230の動作を説明するための
流れ図および伝送路フレームフォーマットである。流れ
図に従って各動作ステップ(S1〜S10)の内容を説明す
る。S1では外部から各種データが読み込まれる。このデ
ータは前述したチャネル検出回路220からの各入力チャ
ネルの状況およびグループ条件判定回路240、バランス
回路250から出力されるフレーム内における多重化チャ
ネルの多重化状態を示すものである。S2では先ずチャネ
ル検出回路220からのデータに基づき末多重チャネルの
中で有意信号が発生した新規アクティブチャネルからの
タイムスロット割当て要求が有るか否かが調べられ、要
求がある場合にはS3へない場合にはS4へ処理が移され
る。S3では割当て要求のあった新規アクティブチャネル
に対して現在伝送路フレーム中に割当てることができる
タイムスロットが存在するか否かが調べられる。この割
当て可能なタイムスロットについて第4図を用いて説明
する。第4図は伝送路の1フレーム中にＮ種類のビットレ
ート(B1,B2,…BN)のチャネルがビットレート毎にグルー
プ化されレートの低い順にそれぞれグループG1,G2,…GN
の中に多重化されている例である。第１のグレープＧ１
内には最も低いビットレートB1のチャネルが多重化さ
れ、G2,G3にはそれぞれB1の2倍,4倍のビットレート(B2,
B4)のチャネルが多重化されるものとし、G1内のチャネ
ルは1チャネル当り1タイムスロット(TS)を用いて伝送さ
れるとするばG2,G3では1チャネル当り2TS,4TSが必要と
なる。又、各グループ内にAIで示してあるのはそれぞれ
アクティブ(Ａctive)チャネルとイナクティブ(Inactiv
e)チャネルを意味している。又、フレーム中のＡＭはタ
イムスロットの割当て変更などの情報を受信側へ知らせ
るためのアサイントメッセージ(ＡssignmentＭessage)
であり、fはフレーム同期用のビットである。さて、第3
図のS3でタイムスロットの新規割当てを要求したチャネ
ルのビットレートがB2であるとすると、このチャネルに
対してタイムスロットを割当て可能か否かは、グループ
G2の中にイナクティブチャネルが少なくとも1チャネル
あれば可能であり、1チャネルも無い時であっても隣接
するグループG1の右端もしくはG3の左端にビットレート
B2のチャネルを1チャネル収容できるだけのイナクティ
ブチャネルがあればこれを用いてタイムスロットを割当
てることが可能である。したがってグループG1の右端に
2チャネルのIチャネル、又はグループG3の左端に1チャ
ネルのIチャネルがあればたとえG2内にIチャネルが無い
場合であっても割当て可能となりこの場合にはS5におい
て新規割当て情報がつくられる。ただし、G2内,G1の右
端、G3の左端以外にあるイナクティブチャネルを割当て
ることはせずにビットレートごとのグループは壊さない
ようにする。これによってチャネルに対して複数のタイ
ムスロットが飛びとびに割当てられるのを防ぎ、全体の
制御を簡単にできると共に必要なタイムスロットを複数
連続して確保できるため、タイムスロット割当てに要す
る時間、および割当て情報を受信側へ送るためのアサイ
ンメントメッセージ長を短縮することができる。このよ
うにして各グループは自分のグループ内にIチャネルが
存在しない場合、即ちトラフィックが混んできたときに
は隣接するグループ端のIチャネルを侵触することによ
って自分のグループを拡大し、この結果各グループの境
界はトラフィックに応じて自動的に移動して行き、全体
としてタイムスロットが有効に用いられることができ
る。このように各グループの境界がトラフィックに応じ
てスムーズに移動するためには第4図のG1,G2,G3に示す
ように各グループの両端には境界移動用のIチャネルが
常に配置されるようにして隣接グループとのタイムスロ
ットのやり取りが即時にできるようにしておく。このた
めに各グループ端にIチャネルが少なくとも隣接グルー
プの1チャネル分のタイムスロット数に相当するだけ存
在しているかどうかを判定するのが第3図のS4でであ
る。このS4でグループ端にIチャネルが不足している場
合にはS6においてグループ内のIチャネルを必要数だけ
グループ端に移動させるための割当て変更情報がつくら
れる。新規割当て要求やグループ端条件不備が無い場合
にはS7において第2図の説明でも述べたように各グルー
プのアクティブチャネル数とイナクティブチャネル数の
比(AI比)に関してグループ間格差が大きい場合のイナク
ティブチャネル数の調整が為される。例えばグループG1
のAI比が30％で、G2のAI比が50％であればS8においてG1
の右端に多重化されている２つのIチャネルに替えてビ
ットレートB2の未多重チャネルを多重化してやることに
よってグループG1とG2のAI比を近つけることができる。
このようなIチャネルの多重変更を新規接続がグループ
端条件に関するタイムスロット変更の必要が無い時に行
うことによって前述したようなサービスの平等化が図れ
る。AI比のバランスがとれている時にはS9でリフレッシ
ュが行われる。これはフレーム内の多重化チャネルの構
成に何の変更も必要なかったときに、フレーム内の多重
化状況（どのタイムスロットにどのチャネルが多重化さ
れているか）を受信側へ順次送信して、送受で多重化状
況を一致させるためのものであり、その時刻以前の伝送
路ビットエラーによって受信側に誤ったアサイメントメ
ッセージ(AM)が送られた場合に対する誤り訂正の役割を
果たすものであるためビットエラーが発生しない場合に
は必要ない。S10ではS5,S6,S8,S9で発生した各情報を割
当て情報として出力する。

第5図は本発明である時分割多重化送信装置に対応する
受信装置の一実施例である。信号線500を介して入力さ
れる受信信号は第1の分離回路(DEMUX1)510によってアサ
イメントメッセージと多重チャネル信号に分離され、そ
れぞれ信号線511および512を介してメモリー回路520お
よびTS管理回路530に入力される。メモリー回路520では
チャネル番号に関してランダムに多重化されて入力され
る多重チャネル信号がTS管理回路530から信号線531を介
して入力される割当て情報に従ってチャネル番号順に並
びかえられて信号線521を介して出力される。第2の分離
回路540では、各チャネル信号が分離されて信号線群550
を介して各チャネルに出力される。TS管理回路530では
信号線512を介して入力されるアサイメント情報に基づ
いて送信側から送られて来た多重信号中のチャネル構成
を知り、前述のメモリー回路520へ割当て情報を出力す
ると共に信号線532を介して各チャネルの信号が現在多
重化されているか否かを示す情報を出力する。各チャネ
ルユニット又はモジュール等ではこの情報に基づいて例
えばデータ回線の場合には多重化されてない時には受信
側端末に対して同期用フラグビットを送出したり、音声
回線の場合には復号器の動作を送信側の符号器と同期さ
せて停止させることによって送受の内部状態を同一のま
ま保持して再多重時に品質劣化が生じないようにするな
どの制御がなされる。第6図は第5図のTS管理回路530の
一実施例である。AM信号解読回路610では受信信号から
分離されたアサイメントメッセージ(AM)が信号線512を
介して入力され伝送路フレーム内に多重化されてくるチ
ャネル群の構成にどのような変化が生じたかが解読さ
れ、これに従って割当て情報メモリ600を更新するため
の信号が信号線611を介して出力される。割当て情報メ
モリ600には、現在送られて来たフレーム中のどのタイ
ムスロットにどのチャネルが多重化されているかを示す
マップがつくられており、前述のAM信号解読回路610か
らの信号によって逐次更新され送信側と同一のマップが
つくられると共にこのマップに基づいて信号線531およ
び532を介して前述したメモリー回路520および各チャネ
ルユニット等への制御信号が出力される。

尚、以上に説明した各実施例はハードウェアではなくソ
フトウェア制御で行ってもよく、特に送受信におけるTS
管理回路は市販のマイクロプロセッサにより実現しても
よい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によればビットレートの異な
る複数のチャネルの中で有意信号の存在するものを効率
良く適応多重化することが可能となり伝送回線の効率的
な利用を図る上で極めて有効である。尚、複数のチャネ
ルで送られる信号についてはここでは特に限定していな
いが、音声、データ、画像などの単一メディアもしくは
各種のメディアが混在した場合でも本発明が有効である
ことは当然である。

【図面の簡単な説明】

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図である。第2
図，第3図は第1図におけるTS管理回路の一例を示すブロ
ック図とその処理内容を示すフローチャート、第4図は
伝送路フレームフォーマットの一例を示す図、第5図は
本発明に対応する受信装置の一例を示す図、第6図は第5
図におけるTS管理回路の一例を示すブロック図である。 図において、 100……入力チャネル群、 110……第1の多重化回路(MUX1)、 120……メモリ回路、 130……第2の多重化回路(MUX2)、 140……TS管理回路、 200……チャネル状態メモリ、 210……割当て情報メモリ、 220……チャネル検出回路、 230……TS割当て回路、 240……グループ条件判定回路、 250……バランス回路 510……第1の分離回路(DEMUX1)、 520……メモリー回路、530……TS管理回路、 540……第2の分離回路、600……割当て情報メモリ、 610……AM信号解読回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の入力チャネルを多重化する第一の多
   重化回路と、複数の前記入力チャネルにおける有意信号
   の有無およびそのビットレートを示すチャネル状態信号
   を記憶するチャネル状態メモリと、複数の前記入力チャ
   ネルの中でどのチャネルが伝送路に多重化されているか
   を示すチャネル割当て情報を記憶する割当て情報メモリ
   と、前記第一の多重化回路から出力される多重チャネル
   信号を前記割当て情報メモリの出力に応じて書込むもし
   くは読み出すところのチャネルメモリ回路と、既多重お
   よび末多重の入力チャネルに有意信号が存在するか否か
   （アクティブ／イナクティブ）を前記割当て情報メモリ
   と前記チャネル状態メモリの出力に基づいて検出するチ
   ャネル検出回路と、前記割当て情報メモリから出力され
   る割当て情報から伝送フレーム中にビットレート毎にグ
   ループ化されたチャネルの中で有意信号の存在しないイ
   ナクティブチャネルが予め定められた数だけ前記グルー
   プの先頭および末尾に多重化されているか否かを判定す
   るグループ条件判定回路と、前記割当て情報に基づき前
   記伝送路フレーム中におけるアクティブ数対イナクティ
   ブチャネル数の比率をビットレートごとに求めるバラン
   ス回路と、前記チャネル検出回路と、前記グループ条件
   判定回路と前記バランス回路の各出力に基づき伝送路フ
   レーム内の多重チャネルの更新および移動を行うための
   多重化情報を前記割当て情報メモリに出力するタイムス
   ロット割当て回路と、前記第一の多重化回路の出力と前
   記多重化情報を多重化する第二の多重化回路とからなる
   時分割多重送信装置と、 前記時分割多重送信装置から送信された時分割多重信号
   を受信し、受信された前記時分割多重信号から多重化さ
   れた入力チャネルと前記多重化情報とを分離する第一の
   分離回路と、前記第一の分離回路から出力される前記多
   重化情報を入力としてこれを解読するアサイメント（Ａ
   Ｍ）信号解読回路と、前記ＡＭ信号解読回路の出力に応
   じてメモリの内容を更新する割当て情報メモリと、前記
   第一の分離回路から出力される多重化された入力チャネ
   ル信号を入力として前記割当て情報メモリの出力に応じ
   て出力チャネル順に読み出すメモリ回路と、前記メモリ
   回路の出力を各出力チャネルへ分離する第二の分離回路
   とからなる時分割多重受信装置とを備えることを特徴と
   する時分割多重送受信装置。