JPH0669864A

JPH0669864A - 移動体通信における電話信号送信方法

Info

Publication number: JPH0669864A
Application number: JP4245743A
Authority: JP
Inventors: Sadao Ito; 貞男伊藤
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1992-08-22
Filing date: 1992-08-22
Publication date: 1994-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】電話信号の送受信情報量を減少した移動体通
信を提供すること。【構成】複数のゾーンをカバーする各無線基地局３０
と、無線基地局３０と交信するために電話信号をのせた
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、無線基地局
３０と移動無線機１００の双方が、通話の最初の段階で
電話信号を時間的に細分した区切られた多数の時間片信
号を記憶して、通話中は時間片信号の識別信号のみを送
信し受信側はこの識別信号により電話信号を再生する。【効果】送信すべき情報量が大幅に減少した。これを
送信電力の低減に使用することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電話などの帯域を有する
信号を通信するシステムにおいて移動通信等とくに周波
数の有効利用度が要求される通信において有効な電話信
号送信方法に関する。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、送信すべき情報量を飛躍的に低減して送信
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、本発明の適用に適するシステム、あ
るいは、通信情報の削減により周波数の有効利用度の向
上を図る方法とその関連技術の説明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Ｒ
ＣＳ８９−１１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）電話信号の効率良い送信方法について” 信学会
技報ＳＳＴ９２−２４１９９２年６月

【０００６】文献４．早坂 ”音響工学入門” 日刊工
業新聞社刊昭和５３年３月２１〜３０頁

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】さらに文献３にはＴＣＭ電話信号の効率良
い送信法として、電話信号の有する冗長度に着目し信号
の一部を削減して送信する方法が提案されている。

【００１０】また、文献４においては人間の発する音声
の性質が下記のごとく詳しく説明されている。

【００１１】図１２（ａ）〜（ｅ）には、音声の母音
イ，エ，ア，オ，ウの波形を示している。同図（ａ）の
母音イの第１フォルマントは２５０〜３５０Ｈｚ，第２
フォルマントは２４００〜３０００Ｈｚにある。（ｂ）
の母音エの第１フォルマントは３５０〜５５０Ｈｚ，第
２フォルマントは１５００〜２０００Ｈｚ，第３フォル
マントは２５００〜３０００Ｈｚにあり、以下同様に
（ｃ）の母音アの場合は６００〜８００Ｈｚ，１０００
〜１４００Ｈｚ，２７００〜３１００Ｈｚ、（ｄ）の母
音オの場合は４２０〜５００Ｈｚ，７６０〜１０００Ｈ
ｚ，１３００〜２０００Ｈｚ，（ｅ）の母音ウの場合は
３００〜４８０Ｈｚ，１０００〜１４００Ｈｚ，２００
０〜３０００Ｈｚである。

【００１２】このような母音を特徴づける周波数成分の
ことを、フォルマント（Formant）と呼んでいる。ただ
し、その周波数は各人によりそれぞれ若干異なってい
る。子音はこれに対してまったく過渡的に短時間だけ出
現するものであって、その周波数成分は比較的高いとこ
ろにあり、エネルギーは極めて小さい。図１３は“ＣＨ
Ｏ”（チョ）の発音波形で、振幅が大きく目立つ部分は
ＣＨにつづく母音Ｏの部分であって、肝心の子音ははじ
めのところに現われる細かい波形部分である。

【００１３】言葉を構成する発音上の最小単位のことを
音節と呼ぶ。日本語の音節は大半（子音ｃ）＋（母音
ｖ）の形をとるが、外国語ではその構成は複雑で代表的
な音節として、（子音ｃ）＋（母音ｖ）＋（子音ｃ）の
ような構成がとられている。音節の継続時間は１００〜
３００ｍｓで、平均１／８秒、また音節間の休止時間は
１００〜２００ｍｓである。

【００１４】つぎに音声のエネルギーと情報量との関係
について図１４を用いて説明する。音声の波形に現われ
るピークを圧縮して取り除いても、運ばれる情報伝送量
は余り変化しない。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。図１４はこ
の実験結果を示しており、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。

【００１５】図１５は図１４の実験データの０付近除去
時およびピーク除去時の除去条件を明示している。ここ
で、ピーク除去量＝２０log （ｐ₁／ｐ₀）（ｄＢ）０付近除去量＝２０log （ｐ₂／ｐ₀）（ｄＢ）で表わされる。

【００１６】

【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、信号そのものを
送信するのではなく、信号を時間的に細分し区切られて
貯蔵されている多数の時間片信号の中から、信号と全く
同一もしくは近似的ではあるが、ほぼ同一の信号の性質
（波形、信号のレベル等）を有するものを選択し、その
有する識別情報のみを送信するようにした本発明の方法
に関する説明はない。また、文献３に提案されている方
法により、確かに電話信号の効率良い送信法が一応可能
となるが、本発明による方法と比較してその程度には大
きな相違がある。

【００１７】また文献４においては、人間の発する音声
の性質が詳しく説明されてはいるが、電話信号を時間的
に区切られた信号とし、その性質を有効に利用して通信
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。

【００１８】

【課題を解決するための手段】電話信号を用いて通信を
行う双方の通信装置が、あらかじめ電話信号を時間的に
細分し区切られた状態で貯蔵されている多数の時間片信
号を所有しており、かつ、それら時間片信号の識別情報
を通信を行う双方で共有している場合、電話信号を送信
するとき、通信を構成する信号がすでに所有している時
間片信号の集合により表現されるときは、電話信号を送
信するかわりに、前記の識別情報のみを送信することに
した。この結果、電話信号の有する情報量に比べて少な
い情報量により移動体通信が可能になった。

【００１９】さらに、移動無線機と関門交換機の双方も
しくは一方が、あらかじめ電話信号を時間的に細分し、
それぞれ識別情報を付して、その多くの時間片信号によ
り送信側の信号を復元可能とする場合、通話の最初の段
階で移動無線機もしくは関門交換機あるいは、これら双
方が有している前記時間片信号を相手先へ識別情報を含
めて送信し、相手先ではその有する記憶手段で記憶した
ときは、これらの双方では電話信号を送信するかわり
に、前記の識別情報のみを送信することにした。

【００２０】

【作用】電話信号を短い時間間隔（たとえば１０ｍｓ）
で区切ると、信号の波形の一部が区切られることにな
る。この信号の波形の一部を時間片信号として多数種類
用意し、これを記憶回路に記憶させると、時間片信号の
数量（以下サンプル数と称する）が一定の大きさを越え
ると、電話信号を構成する信号は、すべて記憶された時
間片信号から組み立て可能となることを仮定して良いこ
とになる。

【００２１】したがって、これらの信号に識別情報を付
して貯蔵し、通信を行う当事者間でこれらを共有すれ
ば、当事者間での電話通信は実際の電話信号を送受信す
ることなく、前記の識別情報のみを送信し、受信者側で
送られてきた識別情報をもとに時間片信号を時間的に並
べて組み立てることにより、もとの電話信号が再生可能
となる。

【００２２】以上の結果、電話信号の有する情報量に比
べて少ない情報量により、従来と同等の通信品質を有す
る移動体電話通信が可能になった。

【００２３】

【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。

【００２４】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。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。

【００２５】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変換回路１３１と速度
復元回路１３８と制御部１４０とタイミング発生器１４
２に印加している。また、無線基地局３０から送信され
てきた制御信号は受信部１３７の出力側から制御部１４
０へ送られる。

【００２６】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時間片信号もしくは時間片信号の識
別情報（信号形式はディジタル形式が多い）を受信し、
前者の時間片信号の場合は電話信号の速度を復元して、
連続した信号として電話機部１０１に入力している。

【００２７】後者の時間片信号の識別情報の場合は、後
述する速度変換回路１３１に含まれている識別情報送受
信回路へ信号を送り、制御部１４０の指示に従い、時間
片信号群記憶・比較回路から受信した識別情報に対応す
る時間片信号を読出し、時間的に連続した信号として、
電話機部１０１に入力している。電話機部１０１では上
記の電話信号を受けて受話器から出力する。なお、時間
片信号の識別情報を受信するプロセスについては後で詳
述する。

【００２８】電話機部１０１から出力される電話信号
は、速度変換回路１３１へ入力される。ここで、電話信
号は時間的に一定の間隔に切断されたのち、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１３２に印加される。ただし、信
号の性質を吟味され、識別情報のみ送れば十分と判断さ
れると、高速化された信号は送信されないことになる
が、この場合のプロセスは後で詳述する。

【００２９】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。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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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）変換を受け信号割当回路群
５２へ送られる。ここでは、信号の性質を吟味され、識
別情報のみ送れば十分と判断されると、信号速度変換回
路群５１の出力は送信されないことになるが、これら信
号速度変換回路群５１の機能はすでに説明した移動無線
機１００の速度変換回路１３１と同様であり、ただ多数
の電話信号が同時に処理されている点だけが異なる。な
お、信号速度変換回路群５１の出力が送信されない場合
のプロセスは後で詳述する。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、元の電
話信号を復元して信号処理部３１へ入力される。この場
合も受信した信号が電話信号ではなく識別情報のみの場
合があるが、この場合のプロセスは後で詳述する。

【００３３】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
復元をし、電話信号を復元した後、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。

【００３４】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時間片電話信
号である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、ＣＣＤ（Charge Coupled Device
），ＢＢＤ（Bucket Brigade 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。これらは公知であり、最近ではと
くに進歩の著しいＬＳＩ化された大容量半導体メモリ素
子を使用することができる。

【００３５】信号速度変換回路群５１で例示したＣＣＤ
やＢＢＤを用いた上記の回路は、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。

【００３６】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
割当回路群５２に印加される。

【００３７】この信号割当回路群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。

【００３８】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。この圧縮した信号の様子を図４に示
し説明する。

【００３９】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時間圧縮された通話信号または
（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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。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。

【００４３】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、時間差電話信号
である通話信号または（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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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７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７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。

【００５０】さて、図７においては、制御信号は時間片
信号である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
（０．２〜４．０ｋＨｚ）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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】さらに、圧縮された時間片信号を送信しな
い場合、時間片信号の識別情報のみを送信することにな
るが、この識別情報は通常ディジタル信号形式が使用さ
れ、フレーム内で送信される形態は、時間片信号を
搭載するタイム・スロット、フレーム内の最初のタ
イム・スロットに設けられた制御信号用と共用、フ
レーム内の他の電話信号の識別情報と共通して使用する
ための特定のタイム・スロット、たとえば、ＳＵｎ（Ｓ
Ｄｎ）を独占的に使用する。等の方法が考えられる。し
かしながら、いずれの場合も、その信号の有する最大周
波数は上記の例では４５ｋＨｚを越えることはない。

【００５４】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７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。

【００５５】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。

【００５６】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。ただし、送信される電話信号はすべて時間
片信号の形で送信され、時間片信号の識別情報の形で送
られる場合はないものとする（識別情報の形で送られる
場合は後で詳述する）。

【００５７】（１）移動無線機１００からの発呼図８および図９に示すフローチャートを用いて説明す
る。

【００５８】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を補捉のた後、
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１２２
−１もシンセサイザ１２１−１側に倒し固定した状態に
ある。

【００５９】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８）、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。

【００６０】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。

【００６１】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）。

【００６２】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１
００の制御部１４０においては、送受信断続制御器１２
３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（Ｓ２０６）。

【００６３】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９）。

【００６４】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）。

【００６５】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。

【００６６】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）。

【００６７】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。

【００６８】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）。

【００６９】ただし、後述するような通話者の音声信号
（電話信号）を、すでに移動無線機１００や無線基地局
３０がその記憶回路に識別情報を付加した時間片信号群
の形で所有している場合、周波数利用度を向上させるた
め、通話の開始に先立ち、識別情報を一括送信するとき
がある。この場合には使用するタイム・スロットの数は
短時間（数秒間）ではあるが、１個ではなく複数個同時
に使用することになる。これらの制御も無線基地局３０
が行うことになる。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】（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。

【００７４】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。

【００７５】（３）識別情報の形で送られる電話信号
の場合のシステム動作

【００７６】（３．１）速度変換回路１３１および速
度復元回路１３８の構成と動作の説明図１０には速度復元回路１３８，電話機部１０１および
速度変換回路１３１の内部の回路構成図が示されてい
る。速度変換回路１３１は時間片信号作成回路１６９，
電話信号記憶回路１７１および時間圧縮回路１７３と時
間片信号に識別情報をつけて蓄積記憶し、かつ照合比較
する機能を有する時間片信号群記憶・比較回路１８１
と、識別情報を送受信する識別情報送受信回路１８２、
それとスイッチ１７７より構成される。

【００７７】さて、電話機部１０１からの電話信号は、
送話回路１０７より出力され、時間片信号作成回路１６
９に入力される。ここで、電話信号は通常一定の時間間
隔に切断される。この切断された電話信号は電話信号記
憶回路１７１に入力される。ここで一定期間記憶されタ
イミング調整の後、一部は時間片信号群記憶・比較回路
１８１へ、残部は時間圧縮回路１７３へ送られる。

【００７８】時間片信号群記憶・比較回路１８１へ入力
された信号は、すでに記憶されている時間片信号群の各
々と比較照合され、まだ記憶されていない信号と判断さ
れると識別情報を付加されて記憶される。この場合の方
法にはつぎの３通りが考えられる。時間片信号をそのままの状態、すなわち信号の有す
る波形、信号の有する電力を変更しないで記憶する。時間片信号の有する電力を正規化（一定のレベルに
統一）した後、信号の有する波形は変更しないで記憶す
る。時間片信号の有する電力を正規化（一定のレベルに
統一）した後、信号の有する波形は基本的に変更しない
が、その有する位相は変更可能な形で記憶する。

【００７９】以上３種類のいずれで記憶したかを信号の
相手に知らせる必要があるが、それは時間片信号に付加
する識別情報に含めればよい。時間圧縮回路１７３へ入
力された信号は、通常のシステムで定める一定の値で時
間圧縮され、無線送信回路１３２へ送られる。ただし、
これらの時間片信号には、識別情報送受信回路１８２か
ら時間片信号群記憶・比較回路１８１にそれぞれ記憶し
たときに付与したのと同一の識別情報が付加されてい
る。なお、識別情報は時間圧縮された時間片信号の下測
波帯へ加えられる。（したがって制御信号と共存するこ
ととなるが信号の情報量が少ないので十分共存が可能で
ある。図５参照のこと）。

【００８０】もしも、時間片信号群記憶・比較回路１８
１へ入力した信号が、比較の結果すでに記憶されている
時間片信号群の１つと同一と認められた場合（ただし、
電話信号の電力レベルや位相が異なっていても波形が同
一であれば同一の時間片信号と判定する）は、時間片信
号群記憶・比較回路１８１では制御部１４０に対し、い
ま入力した信号はすでに記憶された信号と同一であり、
通信の相手には時間片信号を送らず、すでに記憶してあ
る時間片信号の識別情報のみ送信すべきであることを連
絡する。

【００８１】この連絡を受けた制御部１４０では、すで
に時間片信号群記憶・比較回路１８１に記憶された時間
片信号の識別情報にレベル情報等を加えた信号を識別情
報送受信回路１８２から送信することを指示し、スイッ
チ１７７に制御信号を送り、スイッチ１７７の端子ａを
オン状態、端子ｂをオフ状態にする。この結果、時間圧
縮回路１７３の出力信号は送信されず、識別情報送受信
回路１８２からの識別情報（とこれにレベル情報や位相
情報等が加えられる。以下誤解のないときは単に識別情
報と略記する）だけが送信されることになる。

【００８２】以上説明した移動無線機１００からの信号
を受信した無線基地局３０では、つぎの動作を実行す
る。受信した圧縮された時間片信号の復調受信した時間片信号を記憶回路へ記憶

【００８３】は説明するまでもないことであるが、
の時間片信号を記憶回路へ記憶するのは各時間片信号に
付加して送信されてきた識別情報を付加して記憶するこ
とに特徴がある。この結果、移動無線機１００の時間片
信号群記憶・比較回路１８１に記憶された情報と互いに
共用可能な状態になる。すなわち、移動無線機１００か
ら、たとえば“識別情報１００１の情報”と指示されれ
ば、無線基地局３０では自局の信号速度復元回路群３８
から移動無線機１００の意味するものと全く同一の時間
片信号を選出可能になる。そして、実際の電話信号はこ
の時間片信号に識別情報内に含まれていた“レベル情報
等”を加えて適切な電力および位相を有する電話信号波
形（ただし、時間的には断片的な信号）が再生される。

【００８４】つぎに、速度復元回路１３８を説明する。
速度復元回路１３８はスイッチ１６５および１６７、電
話信号記憶回路１６１、時間伸張回路１６２および電話
信号再生回路１６３より構成される。無線受信回路１３
５から速度復元回路１３８へ送られてくる信号には、圧縮された時間片信号（と識別情報を含む）。時間片信号を識別する識別情報。の２種類があり、これらは制御部１４０の制御信号で動
作するスイッチ１６５により圧縮された時間片信号の場
合は端子ａがオン状態になり、電話信号記憶回路１６１
へ送られる。識別情報の場合はスイッチ１６５の端子ｂ
がオンの状態となり、識別情報送受信回路１８２へ送ら
れる。

【００８５】さて、前者の電話信号記憶回路１６１へ送
られた圧縮された時間片信号の一部は、時間伸張回路１
６２で時間伸張され元の時間長を有する時間片信号とな
る。また、残部の時間片信号は、これに加え同時に送ら
れてきた識別情報とともに時間片信号群記憶・比較回路
１８１へ送られ記憶される。電話信号記憶回路１６１へ
送られ、時間伸張回路１６２で伸張を受けた時間片信号
は、制御部１４０の指示にもとづく一定のタイミングで
スイッチ１６７のａ側がオン状態になって、電話信号再
生回路１６３へ入力され、ここで時間的に連続した信号
に整形され、電話機部１０１の受話回路１０６へ入力さ
れる。受話回路１０６へ入力された電話信号は音声を出
力する。

【００８６】一方、後者の識別情報送受信回路１８２へ
送られた識別情報は、時間片信号群記憶・比較回路１８
１に印加され、これをもとに時間片信号群記憶・比較回
路１８１から、これと対応する時間片信号が取り出さ
れ、レベル情報等によりレベル等を調整した後スイッチ
１６７の端子ｂを介して電話信号再生回路１６３へ入力
され、前者と同様のプロセスをたどり受話回路１０６か
ら音声を出力する。なお、電話信号再生回路１６３へ入
力が可能となるのは、制御部１４０の指示にもとづく一
定のタイミングでスイッチ１６７のｂ側がオン状態にな
っているからである。

【００８７】図１１には時間片信号群記憶・比較回路１
８１と識別情報送受信回路１８２の内部構成が示されて
いる。時間片信号群記憶・比較回路１８１と外部回路と
のインターフェースは信号比較回路５０１が行ってい
る。信号比較回路５０１への入力としては、図１０の電
話信号記憶回路１７１と時間伸張回路１６２からの信号
があり、また、出力はスイッチ１６７へがある。信号比
較回路５０１の出力は記憶回路５０１および５０２に加
えられる。いずれも書込み、読出しの可能な記憶回路で
あるが、記憶回路５０２は制御情報を、記憶回路５０３
は識別情報を一括送受信したいときに使用される。もち
ろん記憶回路の容量が大きいときは記憶回路５０２，５
０３に分けず１個でよい。

【００８８】識別情報送受信回路１８２には、この回路
と外部回路とのインターフェースをする識別情報送信回
路５２２と識別情報受信回路５２３がある。識別情報受
信回路５２３への入力としては、図１０のスイッチ１６
５を介して無線受信回路１３５（図２）からの信号があ
り、また識別情報送信回路５２２からの出力はスイッチ
１７７へがある。識別情報作成回路５２１では時間片信
号に付与する識別情報を信号比較回路５０１からの情報
にもとづいて作成し、それを識別情報送信回路５２２か
ら送出している。識別情報分析回路５２４では、交信の
相手から受信した識別情報を識別情報受信回路５２３よ
り得て、その識別情報の示す記憶回路５０２．５０３の
アドレスに格納してある時間片信号を読出して、信号比
較回路５０１から識別情報分析回路５２４の指示により
スイッチ１６７へ出力している。また識別情報送受信回
路１８２と時間片信号群記憶・比較回路１８１とのイン
ターフェースについては、図のごとく結ばれており、前
述の機能を実行可能としている。

【００８９】また、時間片信号群記憶・比較回路１８１
や識別情報送受信回路１８２とも、図２に示す制御部１
４０と制御信号の送受信を実施しているほか、クロック
再生器１４１およびタイミング発生器１４２からそれぞ
れクロック信号、タイミング信号を得ている。

【００９０】（３．２）識別情報を送信する場合のシ
ステム動作例以下、電話信号のみでなく、時間片信号の識別情報をも
送信することがあるシステム動作例を説明する。

【００９１】すでにＴＣＭ信号を使用する発着呼動作例
は説明しているから、移動無線機１００の発呼動作にお
いて、時間片信号の識別情報（とそのレベル情報）をも
送信する場合の動作を図８および９を用いて説明する。
移動無線機１００のオフ・フック動作（Ｓ２０１）から
関門交換機２０の電話網１０への通話路設定（Ｓ２１
５）間での動作にはとくに変わるところはない。

【００９２】つぎに通話状態（Ｓ２１６）に入る。まず
通話者双方の送信する電話信号は当初は圧縮された時間
片信号を使用する。以下、移動無線機１００からの時間
片信号を説明する。通話者の発する“ｍｏｓｉｍｏｓ
ｉ、もしもし”の持続時間を２秒とする。ＴＣＭ信号の
フレーム長を２０ｍｓとすると、時間片信号の数値（サ
ンプル数）は１００となる。これら最初の“ｍｏｓｉ”
の母音と子音をあらわす１００サンプルは、時間片信号
の形（これにそれぞれ識別情報が付加されている）で送
信され、同時に時間片信号群記憶・比較回路１８１へ記
憶される（ただし記憶される情報のレベルは標準レベル
で位相情報のない識別情報とする）。

【００９３】これらの信号を受信した無線基地局３０の
動作は前述の通りである。さて、つぎの“ｍｏｓｉ”が
図１０の電話信号記憶回路１７１へ入力（もちろん同時
にでなく時系列的に順序良く入力されることになる）さ
れる。この信号の１００サンプルは母音および子音とも
時間片信号群記憶・比較回路１８１へすでに記憶されて
いるサンプル信号とほとんど変わらない信号であろう。
ただし、位相が異なっている場合もあり、その場合はそ
の信号に限って、すでに述べたのと同様にして時間片信
号の形で送信される。したがって、時間片信号群記憶・
比較回路１８１では、すでに記憶した時間片信号と同一
と判定した信号に対しては、制御部１４０へ対応する識
別情報（とその信号のレベル情報を加えて）を送信すべ
きことを連絡する。この結果、前述のように、これら１
００サンプルのそれぞれに付与してある識別情報が送信
される。これらの情報量は後述するように時間片信号を
送信する場合に比べて極めて少量であり、周波数有効利
用度に大きく貢献をする。

【００９４】無線基地局３０では、移動無線機１００に
含まれている時間片信号群記憶・比較回路１８１と同様
な動作をする回路（図示せず、以下、基地局用記憶・比
較回路と略記）が具備されており、その回路には移動無
線機１００の指示した時間片信号がすでに記憶されてい
るので、基地局用記憶・比較回路から移動無線機１００
の指示した時間片信号を選定することが可能となり、こ
れらの信号を信号速度復元回路群３８で信号処理するこ
とにより原電話信号が復元可能となる。以下、移動無線
機１００からは通話信号が次々と送信されるが、無線基
地局３０においても上記と同様な処理が実行されること
になる。その結果、識別情報を送信する確率は順次増加
する。

【００９５】以上は移動無線機１００からの送信であっ
たが、無線基地局３０からの送信の信号も同様に処理さ
れる。したがって、通話信号が長引く（３分以上、この
場合作成される時間片信号の総数は９０００）圧縮され
た時間片信号を送信することは殆どなく、すべて識別情
報（とその信号のレベル情報）のみの送信といってもよ
い状態になり、本システムは周波数有効利用度に大きく
貢献する。また、移動無線機１００の使用者が限定され
ていると、次の発呼、もしくは着呼からは、移動無線機
１００から送信される時間片信号はほとんど以前送信さ
れた信号と同一のものが多くなるから、その場合は識別
情報のみの送信が実行されることになる。したがって、
上り回線（移動無線機１００が送信、無線基地局３０が
受信）の周波数有効利用に大きく貢献する。

【００９６】（３．３）識別情報の送信による周波数
有効利用度の算定電話信号は多くの冗長度を有することは文献４より明ら
かである。また音声信号はある数の音声素子（数１０ｍ
ｓといわれている）に分解され、これらを組み立てるこ
とにより任意の音声信号（若干の雑音を含むことを認め
るとする）が得られることも公知の事実である。また、
任意の音声に組立て可能な音声素子数は厳密には１５０
０種類といわれている。しかしながら、移動通信のよう
に外部雑音の多い通信には完全な音声の再生は必要では
なく、したがって、所要音声素子数は１５００種類より
かなり削減してもよいと判断される。つぎにこれら公知
の事実を基礎にして、本発明の時間片信号の代用である
識別情報の送信による周波数有効利用度を算定する。

【００９７】音声信号を音声素子に分解したとき、最も
少ない数の音声素子から任意の音声信号を得ようとする
と、音声素子の有する時間長が関係することになる。そ
れゆえ、ＴＣＭ信号のフレーム長がこの値より長いと、
効率が悪くなる。一方、フレーム長がこの値より短いと
最適値に近くなる。実際のＴＣＭ信号のフレーム長は３
０ｍｓもしくはそれ以下であり、最適時間長をほぼ満足
しているといっても良い状態である。それゆえＴＣＭシ
ステムは、この点より他のシステムに比較して大きな優
位性を有する。

【００９８】ＴＣＭのフレーム長（システム・モデル）
を２０ｍｓとすると、時間長２０ｍｓを有する音声素子
（本発明の場合は時間片信号）から、任意の音声信号を
作成可能（若干の雑音を含むことを認めるとする）とす
る必要音声素子数（本発明の場合、必要時間片信号数）
を算定する。この算定数は（３．１）で説明した時間片
信号群の各々を照合・記憶する方法に大きく関係する。
以下、各ケースについて説明する。

【００９９】（３．３．１）すでに（３．１）で説明
したのケース、すなわち、時間片信号の波形，電力も
そのまま記憶する場合である。この場合、時間片信号を
そのままの状態、すなわち信号の有する電力を変更しな
いで記憶されているから、必要時間片信号数Ｋ₁は大き
くなり、Ｋ₁＝１００００ないし３００００程度と想定
される。ただし、この値は安全のため大きめに想定した
場合である。すると、識別情報の種類は最大３０００
０、すなわち１８ビット程度となる。

【０１００】一方、１つのタイム・スロット内の時間片
信号の有する情報量は、おおよそ、４．８ｋｂｐｓ×０．０２（秒）＝９６ビットしたがって、識別情報のみ送信した場合は、時間片信号
の送信時に比べ、１８／９６＝１／５すなわち、１／５でよいことになる。これを周波数利用
度の見地からみれば、５倍の周波数有効利用度を有する
ことになる。

【０１０１】なお、もしもＴＣＭのフレーム長（システ
ム・モデル）を３０ｍｓとすると、周波数有効利用度
は、１８／１３２＝約１／７と、さらに改善される。

【０１０２】（３．３．２）すでに（３．１）で説明
したのケースである。この場合、時間片信号の信号レ
ベルは識別情報の内へ入れる必要があるが、逆に記憶す
べき時間片信号の数Ｋ₂は減少する。Ｋ₂は、Ｋ₂＝１０００程度と推定される。すなわち、１０ビット程度となる。

【０１０３】レベル情報はＰＣＭ通信では８ビット割り
当てていることを参考に、６ビットと推定（余り大きな
レベル差はない）すると、合計１６ビット程度となる。
一方、１つのタイム・スロット内の時間片信号の有する
情報量は上述の通り、９６ビット、したがって識別情報
のみ送信した場合は時間片信号の送信時に比べ、１６／９６＝１／６すなわち、１／６でよいことになる。これを周波数有効
利用度の見地からみれば、６倍の周波数有効利用度を有
することになる。なお、もしもＴＣＭ信号のフレーム長
（システム・モデル）を３０ｍｓとすると、周波数有効
利用度は、１３２／１６＝約９とさらに改善する。

【０１０４】（３．３．３）すでに（３．１）で説明
したのケース、すなわち、時間片信号の有する電力を
正規化した後、信号の有する波形は変更しないで記憶す
る場合である。この場合、時間片信号の信号レベル、お
よび位相は識別情報の内へ入れる必要があるが、逆に記
憶すべき時間片信号の数Ｋ₃は減少する。Ｋ₃は、Ｋ₃＝３００程度と推定される。すなわち、７ビット程度となる。

【０１０５】ここで、レベル情報には６ビット、位相情
報に６ビット割り当てると合計１９ビット程度となる。
さらに１つのタイム・スロット内の時間片信号の有する
情報量は上述の通り、９６ビットである。したがって識
別情報のみ送信した場合は時間片信号の送信時に比べ、１９／９６＝１／５すなわち、１／５でよいことになる。

【０１０６】以上の結果のケースが優れているように
見えるが、実際にはＣＰＵの処理能力、ハードウェア技
術、経済性、システム条件等により最適値が決定され
る。

【０１０７】本願の時間片信号に代えて識別情報を送る
方法をＴＣＭに適用すると、周波数有効利用度が１桁以
上向上可能となることは上記の説明で明確になった。時
間片信号に代えて識別情報を送る方法の適用は、送信電
力の低減にも大きな貢献をすることになる。それは送信
すべき情報が減少するからである。すなわち、周波数有
効利用度の向上と同様、１桁以上送信電力の低減が可能
となる。

【０１０８】また、周波数有効利用度の向上（１０倍と
する）を実際のシステムに適用するには次のようにすれ
ばよい。フレーム長を一定とするとき、識別情報の送信
速度を１０倍に高速にする。つまり、識別情報を１／１
０に時間圧縮すれば、収容可能な電話チャネル数は１０
倍となる。この場合、識別情報の最高信号速度は時間片
信号を送信した場合の最高信号速度とほぼ同一となる。
なお、所要送信電力は時間片信号を送信する場合と同一
の値が必要である。

【０１０９】（３．４）電話信号を搭載しないタイム
・スロットの有効活用についてすでに説明したように、識別情報（とその信号のレベル
情報）のみ送信した場合、タイム・スロット内の信号は
１５〜２０ビット程度にしかならず、このまま送信した
のでは能率が極めて悪いことになる。以下、これの有効
活用について前のモデルを用いて説明する。有効活用の
方法には１フレーム内のタイム・スロットを電話信号対
応に固定的に与えず、各フレーム毎に、ダイナミック・
タイムスロット・アサインメントを実行する方法があ
る。そして識別情報のみの信号は前述したように、制御信号用のタイム・スロットと共用識別情報のみのタイム・スロット（他の電話チャネ
ルと共用）の設置等の方法をとってもよい。

【０１１０】以上の結果、１フレーム内のガード・タイ
ム等に与える時間割当てが減少し、送信効率の向上が可
能となり、周波数有効利用度がさらに向上することにな
る。以上説明した通り、識別情報のみ送信するシステム
は容易に構築可能であり、実際のシステムに導入すれ
ば、周波数有効利用度は少なくとも５倍以上に向上す
る。あるいは、上記の送信すべき情報量の減少は、これ
を送信電力の低減に使用することも可能である。それに
は角度変調の変調偏移を大きくすればよい。

【０１１１】（３．５）識別情報の一括送信について以上の説明では、移動無線機１００と無線基地局３０の
行う通信において、電話信号（時間片信号）を送信しつ
つ、同時に識別情報を相互に送信し、相手が記憶した時
間片信号に対しては時間片信号を送信する代わりに識別
情報を送信する方法であった。しかしながら、つぎの条
件が成立すれば、さらに効果的な識別情報の送信が可能
となる。

【０１１２】ａ）通信端末とくに移動端末において
は、その使用者が特定されること。ｂ）通信端末に具備する記憶回路の記憶量が大きいこ
と。ｃ）システムの通信トラフィックが大きく、かつ通信
端末がそれを活用可能なこと。

【０１１３】これらの内、ａ）はパーソナル通信の発達
とともに使用される移動端末は１人１台の時代になりつ
つある。あるいは、１人１台でなくても、たとえば、Ａ
氏，Ｂ氏，Ｃ氏の３人というように使用者が特定可能な
らばよい。ただし、この場合は移動端末の記憶回路の記
憶内容は３倍必要になる。また固定網に収容されている
電話機も移動端末は１人１台の時代になりつつある。あ
るいは、１人１台でなくても、使用者が特定可能ならば
よい。ｂ）は現在の技術水準では極めて容易に得られる
ので、ａ）に対して条件は余り厳しくならない。また、
ｃ）は本発明のシステムでは可能である。以下、システ
ム例を用いて説明する。

【０１１４】（３．５．１）識別情報の一括送信につ
いてのシステム例フレーム長：２０ｍｓ多重度：４８（１フレーム内にタイ
ム・スロットは５０あるが、２タイム・スロットは同
期，制御信号、および識別情報の送信に使用）識別情報の情報量：１０ビット（時間片信号の
総数を１０００種類とする、ただし、レベル情報等は含
まれていない）時間片信号の情報量：アナログ信号として送信す
る。したがって、２０ｍｓの時間片信号が１０００個あ
るから、全部を送信するための所要時間は０．０２×１
０００＝２０秒／１通話路

【０１１５】識別情報を一括送信するに際しては、その
前提として通話者の音声を時間片信号の形で、あらかじ
め時間片信号群記憶・比較回路１８１に記憶しておかな
くてはならない。そのためには、通話者が以前行った電話の信号を記憶する。通話者にあらかじめ電話機部１０１の送話器（図１
０参照）へ基準通話信号（短い文章ではあるが、必要な
時間片信号をすべて含むもの）を発生してもらい、これ
を時間片信号の形であらかじめ記憶する。等の方法を採用する。

【０１１６】これらおよびの条件により、本発明の
システム例で識別情報を一括送信する所要時間を求め
る。なお、一括送信する時期は通話状態Ｓ２１６（図９
参照）に入った直後が望ましい。識別情報を一括送信す
るシステムにおいては、通話用のタイム・スロットは常
時は空タイム・スロットの状態である。なぜならば、通
話用のタイム・スロットは識別情報の一括送信に短時間
使用されるが、終了すれば後は識別情報についての送信
のみになり、これを識別情報専用使用のタイム・スロッ
トに移行するからである。１０００種類の時間片信号は
アナログ信号のまま４８タイム・スロットすべてを使用
して送信すると、その所要時間は、２０秒／４８通話路＝０．４２秒となる。すなわち、０．５秒もかからない。また、４８
タイム・スロットの内、３０タイム・スロットを使用し
て送信すると、その所要時間は、２０秒／３０通話路＝０．６７秒となる。すなわち、０．７秒もかからないで送信が完了
する。

【０１１７】このように、識別情報の一括送信に使用さ
れる所要時間は極めて短期間であり、通話者がほとんど
気付かない内に完了する。あるいは、識別情報を一括送
信する０．７秒の期間は、通話とは別のタイム・スロッ
トを割当て並列に送信させてもよい。一方、このような
動作をディジタル・コードレス電話で行うとつぎのよう
になる。ディジタル・コードレス電話では多重度（１無
線搬送波での電話換算の数）は４であり、１０００種類
の時間片信号をディジタル形式で送信する。送信すべき
情報量は、３２ｋｂｐｓ×０．０１ｓ×１０００＝３２０ｋｂ４多重の全てを使用して送信すると、その所要時間は、３２０ｋｂ／（３２ｋｂｐｓ×４）＝２．５秒となる。すなわち、２．５秒もかかることになる。これ
では、通話者は通話できない（あるいは通話しても相手
に届かない）ことに違和感を感ずるであろう。それゆ
え、４多重のすべてを使用して送信することはできず、
２．５秒の期間も通話可能なように通話路を設定し、識
別情報の送信に対し別のタイム・スロットを割当てるよ
うにすべきである。その結果、識別情報の一括送信は３
多重を用いる並列送信をとらざるを得ない。この場合、
その所要時間は、３２０ｋｂ／（３２ｋｂｐｓ×３）＝３．３３秒とさらに長くなる。

【０１１８】以上の説明では、識別情報の一括送信は移
動無線機１００から無線基地局３０に対してであった
が、逆に無線基地局３０から移動無線機１００宛に固定
側通話者の識別情報を一括送信することも可能である。
そのためには、つぎのいづれかの条件を満たしているこ
とが必要である。 i) 無線基地局３０に特定の固定側通話者の識別情報が
記憶されていること。 ii) 関門交換機２０の記憶回路（図示せず）に特定の固
定側通話者の識別情報が記憶されていること。 iii) 固定側通話者の識別情報が特定の固定側電話機に
記憶されていること。

【０１１９】これらの条件の内、i) は、ただちに使用
可能であるが、ii) の場合は、関門交換機２０の記憶回
路（図示せず）に通話のたびにアクセスして、特定の固
定側通話者の識別情報を検索・読出す必要がある。ま
た、無線区間に乗せる信号に適した形に信号を変換する
装置が必要である。 iii) の場合は、ii) に加え、さら
に電話網１０内の交換機間通信が必要になる。

【０１２０】以上の説明で明らかなように、本発明をＴ
ＣＭシステムへ適用した場合には、識別情報の転送は極
めて容易である。本発明の実施例はＴＣＭ信号を用いた
システムが中心であったが、本発明の適用は単にＴＣＭ
信号ばかりではなく、最近実用化されたディジタル・セ
ルラーやディジタル・コードレス電話等、一般に信号を
時間分割して送信するシステムであれば、すべて適用が
可能である。

【０１２１】また、本発明を適用したシステムの優位性
は以下のようにまとめることができるる。無線区間では通話者の発した音声は伝送されてはい
ないが、互いに端末には相手の発した音声と全く変わら
ない電話信号が到着するから、通話者同志は本発明を適
用した場合の識別情報だけが送られているとの意識なし
に通話を行うことが可能となる。の実行に当たって使用者には新しい操作が全く不
要である。周波数有効利用度が大きく向上する。周波数有効利用度の向上の一部を無線送信電力の低
減に当てることが可能である。

【０１２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、電話信
号を用いるＴＣＭシステムにおいて、本文で詳述したよ
うに電話信号に代わる識別情報のみを送信することによ
り、ＴＣＭシステムの周波数有効利用度が大きく向上す
る。さらに識別情報を通話に先立ち相手端末へ送信する
ことにより、一層効果的なシステムの運用が可能にな
る。しかも、無線区間では通話者の発した音声は伝送さ
れてはいないが、互いの端末には相手の発した音声と全
く変わらない電話信号が到着するから、通話者同志は本
発明を適用した場合の識別情報だけが送られているとの
意識なしに通話を行うことが可能である。また送信すべ
き情報量の減少を送信電力の低減に使用することも可能
である。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基本動作を説明
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】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８】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】図８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１０】図２の構成要素である速度復元回路，電話機
部および速度変換回路の回路構成図である。

【図１１】図１０の構成要素である時間片信号群記憶・
比較回路および識別情報送受信回路の内部構成を示す回
路構成図である。

【図１２】母音の波形図である。

【図１３】子音＋母音（チョ）の波形図である。

【図１４】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１５】図１４においてピーク除去をする場合と０付
近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１６１電話信号記憶回路１６２時間伸張回路１６３電話信号再生回路１６５，１６７スイッチ１６９時間片信号作成回路１７１電話信号記憶回路１７３時間圧縮回路１７７スイッチ１８１時間片信号群記憶・比較回路１８２識別情報送受信回路５０１信号比較回路５０２，５０３記憶回路５２１識別情報作成回路５２２識別情報送信回路５２３識別情報受信回路５２４識別情報分析回路

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
無線チャネルによる各移動無線手段（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
て、前記移動無線手段間の交信および前記移動無線手段
と前記関門交換手段に接続された一般の電話網（１０）
に含まれた電話手段との間の交信のうちのすくなくとも
１つの交信を可能とする移動体通信における電話信号送
信方法において、前記交信をするすくなくとも一方が、あらかじめ前記交
信をする者の音声を時間的に細分した時間片信号に識別
情報を付して第１の初期情報として記憶し、前記交信の最初の段階で前記第１の初期情報を前記交信
の相手に送信してこれを受信した前記交信の相手におい
ても記憶して（１８１）前記識別情報に付した時間片信
号を第２の初期情報として共有し、前記交信においては、送信すべき電話信号を表現可能と
する時間片信号を前記第１の初期情報中から得て（１８
１）、前記得られた時間片信号に付された識別情報のみ
を送信するようにした（１８２）、移動体通信における電話信号送信方法。
【請求項２】前記第１の初期情報が、前記無線基地手段，前記移動無線手段および前記関門交
換手段のうちのすくなくとも１つから送出される請求項
１の移動体通信における電話信号送信方法。
【請求項３】前記第１の初期情報が、前記関門交換手段に接続された一般の電話網手段（１
０）に含まれた交換手段および前記交換手段に接続され
た電話手段のうちのすくなくとも１つから送出される請
求項１の移動体通信における電話信号送信方法。