JPH06503453A - 広域サイトおよび複数ローカル・サイト兼用のｔｄｍ通信システム - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 広域サイトおよび複数ローカル・サイト兼用のＴＤＭ通信本発明は、一般にＴＤ Ｍ通信システムに関し、さらに詳しくは、広域サイトおよび複数のローカル・サ イトで動作する通信装置間の通信を可能にするＴＤＭ通信システムに関する。

背景技術 一般に広域通信（ｗｉｄｅ　ａｒｅａ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）システム とは、都市区域や近隣郊外などのかなり大きな区域において移動する通信装置に サービスを提供する通信システムのことである。広域通信システムでは、通信ユ ニットは一般に、車に搭載された実質的に高電力の双方向移動熱！装置からなり 、実質的に高電力の送信機を含む広域中継器を介して互いに通信を行ない、必要 な通信サービスの提供を行なっている。

一般にオンサイト通信（ｏｎ　５ｉｔｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）システ ムとは、例えば建物などの実質的に小さいローカル・サイトに限定される携帯通 信装置に対して通信サービスを提供する通信システムのことである。一般に、オ ンサイト通信システムにおける通信装置は、バッテリの長寿命化を図るため一般 に３０−１００ミリワツトの範囲の出力電力を有する小型で実質的に低電力の携 帯無線装置からなる。

複数のオンサイト通信システム内で動作する低電力の携帯通信装置の通信サービ ス範囲を拡張し、かつ、広域通信システムで動作する高電力移動通信装置との全 二重通信機能を提供することが望まれている。しかし、携帯通信装置の低電力出 力では、広域中継器とのメツセージのやり取りが不可能なことがある。つまり、 携帯通信装置から伝送される通信メソセージは、通信装置の送信機出力電力がか なり低いために、広域中継器まで届かないことがある。また、オンサイト通信シ ステムは広域通信システムとは異なる通信プロトコルを利用するのが一般的であ り、そのためオンサイト通信装置は広域システムにおいて使用することができな いことがある。従って、オンサイト区域および広域の両方で通信を希望する従来 の通信ユーザは、少なくとも２台の通信装置を携帯しなければならなかった。本 発明は、広域通信およびオンサイト通信システムを統合する問題に対処し、許容 できる複雑さに押さえた一台の携帯通信装置をすべての通信用途で利用すること を可能にする。

広域およびオンサイト通信システムにおける通信は、通信メツセージをやり取り するために無線周波（ＲＦ）通信チャンネルを利用する。時分割多重化（ｔｉｍ ｅ　ｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕＨｉｐｌｅｘｉｎｇ：　ＴＤＭ）を利用する無線周波 （ＲＦ）通信システムが知られている。このようなシステムでは、通信周波数は 時間によってフレームおよび時間スロットに分割され、複数の通信装置に時間ス ロットを割り当てて、それぞれの通信ニーズを満たしている。通信装置は、一つ の中央通信コントローラと共に、複数の中継器を介してそれぞれの割り当てられ た時間スロットにおいてメツセージの通信を行なう。チャンネル割当方式を簡単 にするため、一般にこのようなシステムは、チャンネル割当および他の制御機能 に対処する一つまたはそれ以上の専用制御時間スロットを提供する。ＴＤＭ無線 通信システムの重要な利点は、一本のＲＦ通信チャンネル上で２装置間の全二重 通信を可能にすることである。

発明の概要 本発明に従って、広域サイトで動作する複数の通信装置と複数のローカル・サイ トで動作する通信装置との間で通信メツセージの通信を行なうＴＤＭ通信システ ムを提供する。本システム内の通信メツセージは、少なくとも一つの時間スロッ トと複数のサブスロットとに分割される少なくとも一つの無線周波チャンネル上 で通信され、このサブスロットは時間スロットよりも実質的に短い期間を有する 。

各ローカル・サイトは少なくとも一つのサブスロットに割り当てられ、このサブ スロットの期間において、ローカル・サイト通信制御メツセージが通信される。

通信システムは、時間スロットにおいて広域通信装置に対しておよび複数のロー カル・サイト通信手段に対して通信メソセージを通信する主サイト通信手段を含 む。ローカル・サイト通信手段は各ローカル・サイトに配置され、サブスロット の少なくとも一つにおいてローカル・サイト通信装置と通信を行な第１図は、本 発明の原理を利用する時分割多重化通信システムを示す。

第２図は、第１図の通信システムの主局（ｍａｉｎ　５ｉｔｅｓｔａｔｉｏｎ） のブロック図である。

第３図は、第１図の通信システムのローカル局のブロック図である。

第４図は、第１図の通信システムのローカル・サイト通信装置のブロック図であ る。

第５ａ図〜第５ｄ図は、本発明による第１図の通信システムの制御チャンネル・ フォーマットを示す。

第６図は、本発明による第３図のローカル・サイト・コントローラの動作図であ る。

第７ａ図〜第７ｃ図は、本発明による第１図の通信システムの音声チャンネル・ フォーマットを示す。

第８図は、第１図の通信システムの動作図である。

第９図は、本発明による第４図のローカル・サイト通信装置の動作フローチャー トである。

好適な実施例の詳細な説明 第１図において、本発明の原理を具現する時分割多重化（ＴＤＭ）通信システム は参照番号１００で示されていることがわかる。通信システム１００は、都市地 域のような実質的に広範囲の区域に対して、また建物および／または工場や病院 などの複数の実質的に小さいローカル区域に対して通信サービスを提供する。以 下で説明するように、複数のローカル・サイトを複数のローカル・サイト群に分 割することは有利である。好適な実施例では、ローカル・サイト群におけるロー カル・サイトの数は６である。このような一つのローカル・サイト群Ｌ１〜Ｌ６ を第１図に示す。

一般に、通信サービスにはローカル・サイト通信装置１０３および広域サイト通 信装置１０４の間で音声および制御データ通信機能を提供することからなる。本 明細書で説明するように、ローカル・サイト通信装置１０３とは一般に、ローカ ル・サイトム１〜Ｌ６内で運用される低電力携帯無線装置（つまり、３０〜１０ ０ｍＷの携帯無線装置）のことであり、広域サイト通信装置１０４とは一般に、 広域サイトＷを移動し、このサイトＷで動作する高電力移動無線装置のことであ る。システム１００は、主局１０１と、通信装置１０３と１０４との間で通信機 能を提供するローカル局１０２とを含む。主局は広域サイトＷ内に配置され、ロ ーカル局１０２はローカル・サイトＬｌ〜Ｌ６に配置されている。通信システム 内の通信メツセージは、ＲＦ通信チャンネルを介して交信される。

システム１００内の通信メソセージは、着信側（ｉｎｂｏｕｎｄ）と発信側（ｏ ｕｔｂｏｕｎｄ）の音声および制御メツセージからなり、これらのメツセージは 音声および制御チャンネル上でそれぞれ交信される。ＴＤＭ通信システムにおい て周知なように、ＲＦ通信チャンネル、すなわちＲＦ音声および制御チャンネル は複数の時間スロットに分割され、この時間スロットにおいて、主局１０１．ロ ーカル局１０２および通信装置１０３，１０４は音声および制御メツセージの通 信を行なう。着信および発信制御メツセージは、通信要求１通信許可およびシス テム１００内での規則正しい通信を行なうための他のメツセージによって構成さ れてもよい。音声メツセージは、ローカル・サイト通信装置１０３と広域サイト 通信装置１０４との間で交信される対話メツセージからなる。ローカル・サイト 通信装置１０３は、ローカル局１０２を介して主局１０１と音声および制御メツ セージを交信し、広域通信装置１０４は音声および制御メソセージを主局と直接 通信する。従って、主局１０１は、通信装置１０３，１０４間で通信メツセージ を通信する手段を提供する。

ローカル局１０２は、ＲＦチャンネルと、ローカル・サイト群Ｌ１〜Ｌ６内のの ローカル・サイトについて独自の時間スロットまたはサブスロットとの組み合わ せを介して、各ローカル・サイトＬ１〜Ｌ６における携帯通信装置１０４と音声 および制御メツセージの通信を行なう。しかし、当技術分野で周知なように、携 帯装置は低電力型であるため、ローカル・サイト群が十分な距離で互いに地理的 に離間している場合には、ローカル・サイトし１〜Ｌ６で用いられるＲＦチャン ネルおよびＴＤＭスロットは他のローカル・サイト群において再利用することが できる。従って、ローカル・サイト群におけるＲＦチャンネルおよびＴＤＭスロ ットの構成は、地理的な周波数および時間スロットの再利用パターンを定める。

しかし、本発明の好適な実施例では、主局とローカル局との間の音声および制御 メツセージは、システム全体について独自であり、かつ、地理的に再利用されな いＲＦ通信チャンネルと時間スロットとのセントで交信される。

好適な実施例では、システム全体で利用可能な限られたセットのＲＦ通信チャン ネルも存在する。これらの利用可能なチャンネルは、広域およびローカル通信の 相対的な条件に応じて、広域利用とローカル利用との閏で配分される。

この配分はシステムの設定時に統計的に決定することができ、あるいは適切なチ ャンネル制御素子によって条件の変化に応答して流動的に変えることができるこ とが当業者に理解される。好適な実施例では、このチャンネル制御部は主局側に あり、制御機能は主局とローカル局との間の制御メジセージ通信を利用して行な われる。これにより、チャンネル・コントローラはローカル・サイト・チャンネ ルの地理的な再利用の特性を制御できることに留意されたい。

第２図において、主局１０１を示し、この主局１０１はシステム１００の全体的 な動作を制御する中央コントローラ２１４を含む。また、コントローラ２１４は 、ＴＤＭ受信機２０１およびＴＤＭ送信機２０２をこれらの動作周波数を含めて 制御する。タイミング基準発生器２０３は同期信号２０４を与えて、主局１０１ と、ローカル局１０２と、通信装置１０３，１０４との間の時間同期を維持する 。ＴＤＭ受信機２０１は、中央コントローラ２１４の制御に基づき、アンテナ２ ０６を介して適切な周波数上で通信信号を受信する。ＴＤＭ受信機は既知の方法 で動作して、受信通信信号に含まれる音声または制御メソセージを受信して、Ｒ Ｘデータ２０７を与える。制御メツセージは既知のデータ検出器２０８によって 検出され、中央コントローラ２１４に与えられる。復元された音声メツセージは 、元の音声信号の処理されたもの（例えば、サブバンド符号化（Ｓｕｂ−Ｂａｎ ｄ　Ｃｏｄｉｒ＋ｇ）または線形予測符号化（ＬｉｎｅａｒＰｒｅｄｉｃｔｉｖ ｅ　Ｃｏｄｉｎｇ）によって処理された音声）であり、これは蓄積転送バッフｙ 　（ｓｒｏｒｅ　ａｎｄ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｂｕｆｆｅｒ）　２０９に与えられ る。中央コントローラ２１４に基づきバッファ２０９に蓄積された音声メツセー ジは送信機２０２に転送され、次のＴＤＭ時間スロットにおいて再送信される。

送信機２０２は、バッファ２０９または中央コントローラ２１４のいずれかから スイッチ２１３を介してＴＸデータ２１６を受信する。ＴＸデータ２１６は、受 信部２０１からの音声メツセージおよび／または中央コントローラ２１４からの 制御メツセージでもよい。送信機２０２は、信号を適切に処理して、アンテナ素 子２２０から適切に放射できるＲＦ傷信号与える既知のＴＤＭ送信機である。Ｔ ＤＭ送信機２０２による信号の送信は、タイミング基準発生器２０３によって与 えられる主同期信号２０４を介して同期される。さらに、音声およびデータ・メ ツセージは、中央コントローラ２１４に結合されたＰＳＴＮインタフェース２１ １を介して開始することができ、それにより電話回線を介してシステムに対する アクセスが可能になる。

第３図において、ローカル局１０２のブロック図を示す。

ローカル局１０２は、ローカル・サイト・コントローラ３１０および複数のＴＤ Ｍローカル中継器３３０を含む。ローカル・サイト通信装置１０３は、ローカル 中継器３３０を介してローカル・サイト・コントローラと音声および制御メツセ ージの通信を行ない、これらのローカル中継器３３０はローカル・サイト・コン トローラと同一場所に配置してもよく、あるいはローカル・サイト全体に分散さ せてもよい。ローカル・サイト・コントローラ３１０と主局との間の音声および 制御メツセージは、ローカル中継器３３０の少なくとも一つを介して通信される 。本発明の一つの実施例では、一つまたはそれ以上のローカル中継器は、ローカ ル局と主局との間で通信メツセージを交信するためにのみ利用するように設計さ れるが、ローカル中継器の残りはローカル局とローカル・サイト通信装置１０３ との間で通信メツセージを通信するためにのみ利用される。別の実施例では、各 ローカル中継器は、必要に応じて所望の通信を行なうために、ローカル・サイト 通信装置１０３または主局１０１のいずれかと通信することができる。ローカル 中継器３３０は全二重中継器からなり、これは従来の電話回線などの周知の有線 リンクを介してローカル・サイト・コントローラに結合される。ローカル中継器 ３３０は、アンテナ３２５を介して通信信号を受信し、ローカル・サイト・コン トローラ３１０に転送するＴＤＭ受信機３２３を含む。タイミング基＠３２２に よって同期されるＴＤＭ送信機３２１は、ローカル・サイト・コントローラ３１ ０から通信信号を受宿し、これらの信号をアンテナ３２７を介して適切なＲＦ周 波チャンネル上で放射させる。中継器３３０の受信および送信周波数は、ローカ ル・サイト・コントローラ３１４によって制御される。ローカル・サイト・コン トローラ３１０は、ローカル局１０２の全体的な動作を制御するコントローラ３ １４を含む。ＴＤＭ受信機３２３から受信される制御信号は、周知のデータ検出 器３１６によって検出され、コントローラ３１０に与えられる。各ローカル中継 器３３０に対して一つのデータ検出器３１６が設けられる。音声信号のデジタル 信号からなる復元された音声メソセージは、蓄積転送バッファ３１８に与えられ 、再送信を待つ。ただし、各ローカル中継器３３０に対して一つの蓄積転送バッ ファ３１８が設けられる。各ＴＤＭ送信機３２１は通信メツセージを受信し、バ ッファ３１８またはコントローラ３１４からスイッチ３１３を介して再送信し、 このスイッチ３１３の状態はコントローラ３１４によって制御される。

第４図において、ローカル・サイト通信装置１０３のブロック図を示し、これは 送信／受信スイッチ４２０を介して適切なアンテナ４０２に結合して、ＲＦ通信 信号を受信し、ＲＸ信号４０３を与えるＴＤＭ受信機４０１を含む。

通信装置１０３は、シンプレックス双方向無線装置であり、時分割多重化を利用 することにより全二重動作が可能になる。受信信号４０３は同期検出器４０４に 与えられ、この検出器４０４は同期信号４０５を与える。同期信号４０５は、フ レーム同期およびビット同期を確立するために必要な情報を与える。同期信号４ ０５はデマルチプレクサ４０６に与えられ、ＲＸ信号４０３内に重畳された制御 データ４０７とＲＸデータ４０８とを抽出する。制御データ４０７は、コントロ ーラ４０９に与えられる。受信機４０１は、信号品質表示（ｓｉｇｎａｌ　ｑｕ ａｌｉｔｙ　１ｎｄｉｃａｔｏｒ：　Ｓ　Ｑ　Ｉ　）　４１０を与え、これは受 信信号強度や、ビット誤り率および／または信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ 　ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ：　５ＮＲ）などの他の信号品質表示からなる。ＲＸ データ４０８は音声コーグ（ボコーダ）４１２に与えられる。ボコーダ４１２は 、本実施例において、特定の形式で音声情報を符号化する（あるいは復号する） ために用いられる必要な符号／復号機能を提供する。本発明の好適な実施例では 、マルチレベルのデジタル・サブバンド符号化は、好適な符号／復号フォーマッ トからなる。ボコーダ４１２は、復号された信号を適切なスピーカ４１３に送り 、聞こえるようにする。

音声呼は、ブツシュ・ツー・トーク（ｐｕｓｈ−ｔｏ−ｔａｌｋ：　ＰＴＴ）ボ タン４３０を押すことによって開始される。ＰＴＴボタンを押すことにより、音 声呼が携帯通信装置１０３によって開始されようとすることをコントローラ４０ ９に通知する。（音声呼は、サービスおよびその後のチャンネル割当に対する通 信装置要求を行なう一連の制御チャンネル・メツセージによって開始される。） 送信すべき音声信号は、マイクロフォン４１４からボコーダ４１２に送られ、処 理される。処理された音声情報は、デジタル情報ＴＸデータ４１５の形式である 。ＴＸデータ４１５はマルチプレクサ４１６に与えられ、このマルチプレクサ４ １６は他の制御情報４１７をＴＸデータに追加して、ＴＸ信号４１８を与える。

ＴＸ信号４１８は周知のＴＤＭ送信機４１９に与えられ、この送信機４１９は同 期信号４０５によって同期される。ＴＤＭ送信機は、ＲＸ信号４０３から抽出さ れた同期信号４０５を利用して、ＲＸ信号４０３とＴＸ信号４１８との間で一定 のタイミング関係を確立する。このタイミング関係は特定の通信プロトコルの一 部として固有であり、従って、通信装置１０３およびローカル局１０２０両方に 通知されている。最終的に、適切に符号化され、スロットおよびフレーム同期さ れた情報信号は、アンテナ４０２により送信／受信スイッチ４２０を介して送信 される。

コントローラ４０９は通信装置の心臓部であり、携帯通信装置１０３を構成する 多くの回路を制御する。コントローラは、合成器４２２をプログラムするための 周波数データ４２１を与える。合成器４２２は、受信周波数の局部発振信号４２ ３と、送信周波数の局部発振信号４２４を与える。従って、ＴＤＭ受信機４０１ およびＴＤＭ送信機４１９は、コントローラ４０９の制御に基づいて特定の周波 数上で受信または送信するために利用できる。コントローラ４０９は、モトロー ラ社製ＭＣ６８ＨＣ１１”などの周知のマイクロコントローラでもよい。あるい は、コントローラは、ボコーダ４１２を具現するモトローラ社製ＤＳＰ５６００ ０などのデジタル信号プロセッサの一部でもよい。

第５ａ図において、システム１００は制御メツセージを通信する一つ以上の制御 チャンネルを利用する。−例としてのＲＦ制御チャンネル５００は、着信制御メ ソセージを受信するための受信周波数５１２と、発信制御メツセージを送信する ための送信周波数５１４とによって構成される。

受信周波数および送信周波数を含むＲＦ制御チャンネル５００は、反復的な時間 フレーム５５０に分割され、これらの時間フレーム５５０は、本発明の好適な実 施例では、２４０ｍ５の期間を有する。各フレームはさらに４つの時間スロット ５１０，５２０，５３０，５４０に分割される。

第５ｂ図は、−例としてのフレーム５００を示し、これは本発明に従って４つの 時間スロット５１０，５２０，５３０．５４０に分割され、これらの時間スロッ トそれぞれは７２０ビツトのデータを通信する６０ｍ５の期間を有する。時間ス ロット５１０，５３０は、中央制御時間スロットであり、この期間において主局 １１０と広域サイト通信装置１０４とローカル局１０２との間で制御メツセージ が通信される。時間スロット５２０，５４０それぞれは、各ローカル・サイト群 の６つのローカル局１０２とローカル・サイト通信装置１０３との間で制御メツ セージを通信するための３つの２０ｍ５のローカル制御サブスロット５２１〜５ ２３および５４１〜５４３にさらに分割される。従って、ローカル制御サブスロ ット５２１〜５２３．５４１〜５４３は時間スロット５１０，５３０よりも実質 的に短い期間を有する。各ローカル制御サブスロット５２１．５２２．５２３， ５４１，５４２，５４３は、６つのローカル局１０２の一つに割り当てられ、こ の期間において対応するサイトに対する制御メツセージが通信される。中央制御 時間スロット５１０，５３０およびローカル制御サブスロット５２１〜５２３， ５４１〜５４３は、一つのＲＦ制御チャンネル５００上にある。あるいは、特定 のシステム条件に基づいて、一つ以上のＲＦ通信チャンネルを利用する任意の他 の構成も利用できる。例えば、中央制御時間スロット５１０，５３０を一つのＲ Ｆ制御チャンネル上で通信し、ローカル制御サブスロット５２１，５２２，５２ ３゜５４１．５４２，５４３を別のＲＦ制御チャンネル上で通信することもでき る。以下で説明するように、一つのＲＦ制御チャンネル上にローカル制御チャン ネルのサブスロットを含むことが望ましい。中央制御スロット５１０，５３０お よびローカル制御サブスロット５２１〜５２３，５４１〜５４３はそれぞれ、対 応する受信周波数および送信周波数上の着信および発信制御時間スロットおよび ／またはサブスロットからなる。

第５ｃ図において、発信側中央制御時間スロット５１６および発信側ローカル制 御サブスロット５１８の構成を示す。各スロットに示す数値は、各分割時間スロ ットまたはサブスロットに割り当てられたビット数を示す。各中央制御時間スロ ット５１６は、６つの発信信号ワード（ｏｕｔｂｏｕｎｄ　ｓｉｇｎａｌｉｎｇ 　ｗｏｒｄ：　ＯＳＷ）　５２６を送信することができ、各ローカル制御サブス ロットは、２つの０８Ｗ５２７を送信することができる。発信制御スロット５１ ６．５１８は、送信モードから受信モードに移行することを可能にし、また隣接 時間スロット間の干渉を避けるためスロット間保護時間（ｉｎＬｃｒｓｌｏｔ　 ｇｕａｒｄ　ｔｉｍｅ）を与えるＲ／Ｔスロットを含む。ＦＳ時間スロットは、 正しいスロット・タイミングおよびビット・タイミングを確立できるようにする 。発信側の５ＬＯＴ　ＩＤは、各フレームのシーケンス内のスロットの位置を識 別する。発信側中央制御スロット５１６のＳＹＳ　ＩＤスロットは、制御チャン ネルを運用する広域システムを識別する。発信制御チャンネル５１６の６つの５ ＩＴＥ　ＩＤは、各対応する。Ｓｗを送信すべきローカル・サイトを識別する。

ローカル制御サブスロット５１８では、５ＩＴＥ　ｒＤはローカル制御サブスロ ットを運用するローカル・サイトを識別する。

第５ｄ図において、着信側中央制御スロット５１７および着信側ローカル制御ス ロット５１９の構成を示す。各中央制御スロットは６つの着信信号ワード（ｉｎ ｂｏｕｎｄｓｉｇｎａｌｉｎｇ　ｗｏｒｄ：　Ｉ　ＳＷ）　５２９を受信するこ とができ、各ローカル制御スロットは一つのＩ　ＳＷ５３１を受信することがで きる。着信制御スロット５１７，５１９におけるＲ／ＴおよびＦＳスロットは、 発信制御スロット５１６゜５１８で説明したのと同じ目的を果たす。

第６図において、−例としてのローカル・サイト・コントローラ３１０の動作を フローチャート６００と共に説明する。コントローラは、ブロック６１５におい て主局からｏＳＷを受信することによって開始する。ブロック６２０において、 ｏＳＷに関連する５ＩＴＥ　ＩＤ値がローカル・サイトの５ＩＴＥ　ＩＤと比較 される。これらの５ＩＴＥＩＤが等しい場合、ブロック６２５において、割り当 てられたローカル・サイト制御チャンネルのローカル・サイトにおいて中継され る。さらに、ブロック６３０において、中継されたｏＳＷが呼割当メツセージか らなる場合、ローカル・サイト・コントローラは、ブロック６３５において、Ｔ ＤＭ中継器能を開始することによって呼処理に進む。ブロック６２０で調べられ たｏＳＷが再送信に適していない場合、ブロック６４０において、ＩＳＷがもし あれば、このＩＳＷがローカル・サイト通信装置から受信される。ブロック６４ ５において、受信されたＩＳＷに含まれる５ＩＴＥ　ＩＤが調べられ、これがロ ーカル・サイトの５ＩＴＥ　ＩＤに等しいかどうか判断する。これらのサイトＩ Ｄが等しい場合、ブロック６５０において、広域制御チャンネルでＩＳＷが中継 される。５ＩＴＥ　ＩＤが等しくない場合、ＩＳＷは放棄され、ブロック６１５ において処理は再開する。上記の手順に従って、ローカル・サイトに適用する発 信制御メツセージのみがローカル・サイト制御チャンネル・サブスロットにおい て送信され、一つのローカル・サイトのみが広域制御チャンネル時間スロットに おいて着信制御メツセージを再送信する。

第７ａ図において、音声メツセージをローカル・サイト通信装置１０３および広 域通信装置１０４に通信するための好適なＲＦ音声チャンネル７００のフォーマ ットを示す。

このＲＦ音声チャンネル７００は、第５図に示す制御チャンネルフォーマットと 同様な４つの時間スロット７１０からなるフォーマント（２４ｍ秒／フレーム） によって構成される。しかし、システム条件に応じて、２スロツト・フォーマス トなどの他の時間スロット構成も利用できる。

婢７ｂ図において、発信音声時間スロット７２０の構成を示す。発信音声時間ス ロット７２０は、第５図で説明したＲ／Ｔ、ＦＳおよび５ＬＯＴ　ＩＤスロット を含む。さらに、発信音声時間スロット７２０は、オーバヘッド情報である監視 データ（ＳＵＰ　ＤＡＴＡ）および優先モニタ・データ（ｐｒｉｏｒｉｔｙ　ｍ ｏｎｉｔｏｒ　ｄａｔａ：　Ｐ　Ｍ　Ｄ　）を含む。ＳＵＰ　ＤＡＴＡは、スロ ットを利用することが許された通信装置または通信装置のグループを識別するセ キュリティ機能をなす。以下で説明するように、ＰＭＤスロットは音声呼出が別 の通信装置に向けられたために制御チャンネルが消滅した場合に、無通話（ｉｄ ｌｅ）通信装置制御機能を実行するために用いられる。本発明の好適な実施例に おける音声メツセージは、マルチレベル・サブバンド符号化アルゴリズム（ＭＳ ＢＣ）を利用して符号化されるデジタル音声フレームからなる。発信音声時間ス ロット７２０は、音声メツセージを送信するための８つのＭＳＢＣ音声スロット を含む。ＰＲＯＰスロットは、サービス区域全体における主局１０１からローカ ル・サイトまでのさまざまな距離にょる伝搬遅延のばらつきに対処する。

第７ｃ図において、着信音声時間スロット７３０のメツセージ・フォーマットを 示す。着信音声時間スロット７３０は、Ｒ／Ｔスロット、ＦＳスロットおよびＭ ＳＢＣ音声スロットを含む。さらに、装置識別および監視用にＵＩＤスロットが 用いられる。

第８図において、図８００はシステム１００の動作モードを示す。図８００はは 、フレーム８１０〜８４０におけるシステム１００の４つの動作モードを示す。

フレーム８１０において、システムは無通話（ｉｄｌｅ）モードであり、呼は行 なわれていない。フレーム８２０において、携帯通信装置１０３の一つは、主局 １０１から呼を要求する。フレーム８３０において、主局１０１は要求された呼 を許可する。フレーム８４０において、音声呼は携帯通信装置と移動通信装置１ ０４との間で主局１０１を介して確立される。

システム１００は１フレームにつき４つの音声時間スロットと１フレームにつき ４つの制御時間スロットを利用する。

しかし、本発明の原理は２スロツトの音声チャンネル／４スロツトの制御チャン ネルや、４スロツト音声／６スロツト制御チヤンネルまたはシステム条件に基づ いて他の構成にも同様に適用できる。

第１フレーム８１０において、主局は発信側中央制御時間スロット８１】　（お よび８１３）にて、無通話制御メンセージＭ１をローカル局１０２に送信する。

無通話制御メソセージＭ１は、５ＩＴＥ　ＩＤおよび各サイトについて対応する ローカル・サイトＯ８Ｗを含む第５ｃ図の発信中央制御スロット５１６のメツセ ージ・フォーマントに従って構成される。各ローカル局１０２は、時間スロット ８１４において主局制御メツセージを受信し、関連する部分を分離することによ り対応するローカル・サイトＯ５Ｗを抽出する。次に、ローカル局１０２は、割 り当てられたローカル制御サブスロット８１５において、抽出されたＯ８前を含 む発信ローカル・サイト制御メツセージＬｌを中継する。従って、各ローカル局 １０２は適切なサイトＩＤを含むＯ３Ｗのみを中継する。ローカル・サイトで動 作しているすべての携帯通信装置１０３は、対応するローカル制御サブスロット ８１６において、発信ローカル・サイト制御メソセージを受信する。発信ローカ ル制御メツセージＬ１は、第５ｃ図の発信ローカル制御サブスロット５１８のメ ソセージ・フォーマントに従って構成される。各ローカル・サイトにおける発信 ローカル制御メツセージは、ローカル局の５ＩＴＥ　ＩＤも含む。これにより、 携帯通信装置１０３は現在のサービス圏を識別するメツセージのみに応答するこ とができる。

フレーム８２０において、６つの着信ローカル制御サブスロット８１７の一つに おいて呼要求メツセージＬ２が携帯通信装置１０３によって送信される。、二の 呼要求メソセージＬ２は、第５ｄ図の着信ローカル制御スロット５１９のメツセ ージ・フォーマットに従って構成され、携帯通信装置が動作しているローカル・ サイトの５ＩＴＥ　ＩＤを含む。一つまたはそれ以上のローカル局１０２は、時 間スロット８１８においてチャンネル要求メツセージＬ２を受信することができ 、対応するサイトＩＤを有するサイトは次の中央制御時間スロット８１９におい て主局１０１に対して制御メツセージＭ２を再送信する。このサイト識別処理に より、一つのローカル局のみが与えられたメツセージを携帯装置１０３から中継 することを保証し、また、主局１０１に対してサイト識別を独自に行なうことが できる。

主局１０１はフレーム８２０において無通話メツセージの送信を継続し、このメ ツセージはローカル局１０２によって受信されることに留意されたい。ローカル 局１０２は、呼要求が発呼側通信装置から受信されるのと同じ時間スロットにお いて、この無通話メツセージを携帯装置に中継する。従って、ローカル局１０１ は全二重方式で動作して、この状況に対処する。

適切な処理の後、中央局は、フレーム８１０における無通話メツセージで説明し たのと同じメツセージ経路を利用して、フレーム８３０において許可（ｇｒａｎ Ｌ）メツセージＭ３を携帯通信装置に送出する。

この許可を受信した後、フレーム８４０において、音声通信は割り当てられた音 声チャンネルにおいて開始する。

前述のように、通信装置１０３は、シンプレックス双方向無線装置からなる。複 信（ｄｕｐｌｅｘ）呼を確立するためには、通信装置１０３は送信音声時間スロ ット８２１において音声メツセージＶ１を送信する。送信音声メンセージＶ１は 、時間スロット８２３においてローカル局１０２によってその音声チャンネル上 で受信され、次の時間スロット８２４において中継される。本発明の好適な実施 例では、主制御スロットと同じＲＦ通信チャンネルに割り当てられた音声メツセ ージは、制御メツセージが通信されない時間スロットにおいて主局に通信される 。この方式により、主局１０１と音声および制御メツセージを通信するために一 つのＲＦ通信チャンネルを利用することが可能になる。音声メツセージｖ１は、 時間スロット８２５において主局によって受信され、発信音声メツセージｖ２は 次の音声時間スロット８２６において主局から送信され、この音声時間スロット ８２６の次に中央制御時間スロット８２７が続く。音声メソセージｖ２は、広域 サイトＷで動作している広域通信装置１０４に対して主局１０１から通信するこ ともできる。

発信音声メツセージは、時間スロット８２８においてローカル局１０２によって 受信され、携帯通信装置１０３に再送信される。携帯通信装置は、フレーム８４ ０（図示せず）の次のフレームの送信音声時間スロットにおいて、中継された音 声メツセージＶ２を受信する。音声メツセージ通信のこのパターンは、音声呼の 期間において各法のフレームにおいて反復される。

一部の音声チャンネル・フォーマット構成では、音声呼に割り当てられたＲＦチ ャンネルがローカル・サイト制御サブスロスト通信で用いられるものと同じチャ ンネルの場合には、音声呼が進行中の間は、携帯通信装置１０３はローカル局１ ０１の制御チャンネルを利用できないことがある。一般にこのことは、着信音声 メツセージと発信音声メツセージが２つの時間スロット（点線で示す）を占める ように、携帯装置が２スロットＴＤＭを利用する場合にあてはまる。第８図から れかるように、４スロットＴＤＭ携帯装置を利用する複信呼では、発信音声メツ セージｖ１を主局１０１に送信するためにはローカル局制御チャンネルを部分的 に停止する必要がある。制御チャンネルが利用可能でない場合に、音声呼に従事 しない無通話サイト通信装置にサービスを提供する方法について以下で説明する 。

第９図において、フローチャート９００と共に一例としてのローカル・サイト通 信装置１０３の動作について説明する。ブロック９１０において通信装置１０３ がオンになると、ブロック９１２において、６つの可能な制御サブスロットを走 査し、各ローカル・サイトからの信号品質表示（ＳＱＩ）を測定することにより 、ローカル・サイト制御チャンネルを見つける。携帯通信装置１０３のハードウ エアは、着信制御メソセージを一つのＲＦチャンネル上で受信することにより大 幅に簡略化できる。なぜならば、各ローカル・サイトに対してＲＦ周波数を変更 する必要がなくなるためである。ブロック９１４において、最大すなわち最良の 平均信号強度を有するローカル・サイトが選ばれる。

信号対雑音比などの他の通信品質特性を通信装置１０３が測定して、ローカル・ サイトを選択してもよいことが理解される。従って、閾値以上の信号品質強度を 有するローカル・サイトが選ばれる。このアルゴリズムを強化することにより、 特定の閾値以上の信号強度を有する制御チャンネルが見つからない場合には、携 帯装置は周期的に再走査することができる。制御チャンネルおよびローカル・サ イトが選択されると、ブロック９１８において、携帯通信装置１０３は登録ＩＳ Ｗを送信して、主局１０１に現在の動作サイトを通知する。次に、携帯通信装置 １０３がシステム１００内を移動するにつれて、携帯装置はその制御チャンネル 信号強度が閾値レベル以下に低下するたびに再走査／再登録を行なわなければな らない。すべてのローカル制御チャンネルは異なる時間スロットにおいても同じ 周波数を共有するので、通信装置はその圏内の他のすべての制御チャンネルの信 号強度を連続的に監視することにより、自己を動きを検出することができる。従 って、現在のチャンネルが閾値以上であっても、十分に強いチャンネルが見つか ると、携帯通信装置１０３はローカル・サイトを切り換えて、再登録を行なうこ とができる。

通信装置１０３が自己の動作ローカル・サイトを登録すると、ブロック９２０に おいて、対応するローカル局１゜２から発信通信メツセージを入力する。ブロッ ク９２２゜９２４において、発信メツセージが通信装置１０３のＩＤに宛てられ た呼割当メツセージであるがどうか判断される。

呼が携帯通信装置１０３に宛てられている場合には、ブロック９２６においてこ の装置は呼に関与する。ブロック９２８において呼が終了されると、ブロック９ １２において、通信装置１０３はローカル・サイトの信号品質強度を読むことに より、ローカル・サイトの探索を再開する。

前述のように、音声呼により、呼が進行中のローカル・サイトにおいて一時的に 制御チャンネルが存在しなくなることがある。このように制御チャンネルが存在 しなくなると、音声呼に関与しない無通話携帯通信装置１０３は自己に宛てられ た音声呼を受信できなかったり、呼を起こすことができなくことがある。このよ うな場合には、無通話通信装置１０３は発信音声メツセージのオーバヘッド・ス ロットを監視する。第６Ｃ図で説明したように、オーバヘッド・データにはＰＭ Ｄスロットがある。ＰＭＤスロットは、宛てられた呼の無通話通信装置を変更す る情報を含む。従って、ブロック９３２において、通信装置はＰＭＤが自己のユ ニットＩＤを含んでいるかどうか判断する。無通話通信装置１０３のユニットＩ ＤがＰＭＤにおいて検出されると、最良の信号品質強度を有する空きローカル・ サイトを選択し、登録する。通信装置を空きローカル・サイトに登録することに より、主局は無通話通信装置向けの呼を新たに選択されたローカル・サイトに宛 てることができる。ＰＭＤが携帯通信装置１０３のユニットＩＤを含んでいない 場合、ブロック９３４において、通信装置が音声呼を開始することを希望してい るかどうかを判断するため、ＰＴＴボタンの押下を検出する。ＰＴＴの押下が検 出されると、通信装置は前述のように空きローカル・サイトを選択する。

ＰＴＴボタンが押下されていない場合、ブロック９３６において、進行中の呼が 終了したかどうか判断される。終了している場合には、通信装置はブロック９１ ２に戻って、必要に応じて新たなサイトを選択し、登録する。音声呼がまだ進行 中の場合には、通信装置は信号品質強度が閾値レベル以上であるかぎり、現在の サイトに留まる。それ以外の場合には、通信装置は新たなローカル・サイトを選 択し、登録する。

従って、通信装置１００は、広域サイトＷおよび複数のローカル・サイトし１〜 Ｌ６において動作する移動および携帯通信装置１０３，１０４の間で通信機能を 提供する。

制御ＲＦチャンネルを中央制御時間スロットとローカル制御サブスロットとに分 割することにより、広域サイトおよび複数のローカル・サイト兼用の通信機能を 行なう効率的な方法が提供される。本発明の原理は、地理的な区域についてサー ビスを提供するためＲＦチャンネルを効率的に再利用する。本発明の通信装置の さまざまな変形が可能であることが理解される。

「−＋１−＋＋＋０”＋＋＋ｍ＋０”１“１・閲　（ 第６図 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成５年６月１４日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも一つの時間スロットと複数のサブスロットに分割される少なくと も一つの無線周波チャンネル上で、広域サイトおよび複数のローカル・サイト内 で通信メッセージを通信することのできる通信システムにおいて、各サブスロッ トは前記時間スロットよりも実質的に短い期間を有し、前記サブスロットのそれ ぞれはローカル・サイトに割り当てられる通信システムであって：前記ローカル ・サイト内で動作する複数のローカル・サイト通信装置； 前記サブスロットにおいて、少なくとも一つのローカル・サイト通信装置と通信 メッセージを通信する複数のローカル・サイト通信手段； 前記時間スロットの少なくとも一つにおいて、前記ローカル・サイト通信手段と 通信メッセージを通信する主サイト通信手段； によって構成されることを特徴とする通信システム。
2. ２．前記時間スロットの少なくとも一つにおいて、前記主サイト通信手段と通信 する複数の広域サイト通信装置：をさらに含んで構成されることを特徴とする請 求項１記載の通信システム。
3. ３．前記ローカル・サイト通信装置は、割り当てられたサブスロットにおいて閾 値レベル以上の通信品質強度を与えるローカル・サイトを選択する手段を含むこ とを特徴とする請求項１記載の通信システム。
4. ４．前記ローカル・サイト通信装置と前記広域サイト通信装置との間で音声メッ セージの通信を行なう手段をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１ 記載の通信システム。
5. ５．前記ローカル・サイト通信装置は、前記ローカル・サイト通信装置が進行中 の音声呼に関与しない場合には、別のローカル・サイトを選択する手段を含むこ とを特徴とする請求項４記載の通信システム。
6. ６．複数のローカル・サイトで動作するローカル・サイト通信装置と、広域サイ ト内の主サイト通信手段との間で、少なくとも一つの時間スロットと複数のサブ スロットとに分割される少なくとも一つの無線周波チャンネルを介して、通信メ ッセージを通信する方法において、前記サブスロットは前記時間スロットよりも 実質的に短い期間を有する方法であって： （ａ）前記サブスロットの少なくとも一つを各ローカル・サイトに割り当てる段 階； （ｂ）前記時間スロットにおいて、前記主サイト通信手段と複数のローカル・サ イト通信手段との間で通信メッセージを通信する段階； （ｃ）前記ローカル・サイトに割り当てられた前記サブスロットにおいて、前記 ローカル・サイト通信手段と少なくとも一つの通信装置との間で通信メッセージ を通信する段階； によって構成されることを特徴とする方法。
7. ７．少なくとも一つの時間スロットと複数のサブスロットとに分割される少なく とも一つの無線周波チャンネル上で通信メッセージを通信することのできる通信 システムにおいて、前記サブスロットのそれぞれは複数のローカル・サイトの一 つの割り当てられる通信システムであって：前記ローカル・サイトで動作する複 数のローカル・サイト通信装置； 前記ローカル・サイト通信装置と通信メッセージを通信する複数のローカル・サ イト通信手段；によって構成されることを特徴とする通信システム。
8. ８．少なくとも一つの時間スロットと複数のサブスロットとに分割される少なく とも一つの無線周波チャンネル上で、広域サイトおよび複数のローカル・サイト 内で通信メッセージを通信することのできる通信システムであって、各サブスロ ットは前記時間スロットよりも実質的に短い期間を有し、前記サブスロットのそ れぞれはローカル・サイトに割り当てられる通信システムにおいて、前記ローカ ル・サイトで動作する通信装置は： 割り当てられたサブスロットにおいて、ローカル・サイト通信手段と通信する手 段； 各ローカル・サイトに割り当てられたサブスロットにおいて、通信品質特性を測 定する手段； 割り当てられたサブスロットにおいて、閾値レベル以上の通信品質特性を与える ローカル・サイトを選択する手段；によって構成されることを特徴とする通信シ ステム。
9. ９．広域サイトと複数のローカル・サイトとの間で通信機能を提供する方法であ って： （ａ）少なくとも一つの無線周波チャンネルを少なくとも一つの時間スロットと 複数のサブスロットとに分割する段階であって、前記サブスロットのそれぞれは 前記時間スロットよりも実質的に短い期間を有する段階；（ｂ）前記広域サイト 内で通信メッセージを通信するため、前記時間スロットを割り当てる段階；（ｃ ）ローカル・サイト内で通信メッセージを通信するため、前記サブスロットのそ れぞれを前記ローカル・サイトのそれぞれに割り当てる段階； によって構成されることを特徴とする方法。
10. １０．複数のローカル・サイトに通信機能を提供する方法であって： （ａ）少なくとも一つの無線周波チャンネルを複数の時間スロットに分割する段 階； （ｂ）それぞれが複数のローカル・サイトからなる複数のローカル・サイト群に 前記複数のローカル・サイトを分割する段階； （ｃ）各ローカル・サイト群に割り当てられた時間スロットが実質的に同じにな るように、サイト内で通信メッセージを通信するため、前記時間スロットの少な くとも一つを前記ローカル・サイト群のそれぞれにおける前記ローカル・サイト のそれぞれに割り当てる段階；によって構成されることを特徴とする方法。