JPH0779329B2 - 時分割多重通信システムにおいて使用される送受信装置及び無線周波通信チャネルのスペクトラムを効率的に利用する方法 - Google Patents

時分割多重通信システムにおいて使用される送受信装置及び無線周波通信チャネルのスペクトラムを効率的に利用する方法

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JPH0779329B2
JPH0779329B2 JP8510693A JP8510693A JPH0779329B2 JP H0779329 B2 JPH0779329 B2 JP H0779329B2 JP 8510693 A JP8510693 A JP 8510693A JP 8510693 A JP8510693 A JP 8510693A JP H0779329 B2 JPH0779329 B2 JP H0779329B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には2方向無線通
信に関するものであり、さらに具体的にいうと時分割多
重デジタル通信に関するものであり、さらに具体的にい
うと周波数スペクトルを効率的に利用するための通信シ
ステムを指向する。
【0002】
【従来の技術】当業者は利用可能な周波数スペクトルが
密集し混み合っていることを認識している。アメリカ合
衆国連邦通信委員会(FCC)はこの混雑を解消するた
めに利用可能なスペクトルを再配分し、また以前から予
備として確保しておいたスペクトルを割当てる方法を絶
えず捜し求めてきた。この状態は、狭い地理的区域に多
数の無線機使用者が集中している大都市地域においてと
くに顕著である。FCCが検討中の1つの提案はUHF
テレビジョンスペクトルの一部を陸上移動局市場と共有
することである(FCC Docket 85−17
2)。もう1つの考えは、896−902MHz周波数
領域における陸上移動局用予備周波数を私設陸上移動局
用に再配分することである(FCC Docket 8
4−1233)。
【0003】FCCにとってのもう1つの代案は陸上移
動通信チャネルのための基準を再定義することである。
現在陸上移動通信のための基準は25kHzの帯域幅を
有するチャネルである。しかし、FCCはこ基準を再定
義して12.5kHz(あるいはことによると15kH
z)のチャネルを使用するようになるかもしれない。こ
の“帯域分割”の背後にある理論は、新たに配分された
どの周波数スペクトルにおいてもチャネル数を効率的に
2倍にするというものである。もしかすると、“古い”
スペクトルが再配分されると、すべての通信設備は1
2.5kHzのチャネル帯域幅で動作する必要が生じる
かもしれない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】表面的には魅力的では
あるが、利用可能なチャネル数を2倍にするための帯域
分割は費用が掛からないわけではない。今日の通信デバ
イスは(送信機の周波数が安定していれば)隣接チャネ
ル妨害に対して保護する十分な周波数ガード帯域で動作
する。勿論、帯域分割も周波数ガード帯域を狭めて隣接
チャネル妨害を大きくする傾向がある。たとえ送信機周
波数の安定性を2倍以上改善し、受信機用に高選択度ク
リスタルフィルタを用いたとしても、隣接チャネルの特
性は帯域分割によって低下するかもしれない。したがっ
て、市場で競争力があり、価格で他の製品と匹敵する性
能使用をもった無線機を提供するためには、克服しなけ
ればならない多くの技術上の障害がある。したがって、
今日の25kHzのチャネル帯域幅に適合し、利用可能
な通信チャネル数を増加させる通信システムを開発する
現実的な必要性が市場にはある。
【0005】本発明の目的は、スペクトルを効率的に利
用するシステムを提供することである。
【0006】本発明のもう1つの目的は、改良された符
号化技術に容易に適応できる通信システムを提供するこ
とである。
【0007】本発明のもう1つの目的は、スペクトル効
率を最大限に高める25kHzチャネル帯域幅で動作す
る通信システムを提供することである。
【0008】従って、上記の目的は、本発明に係る時分
割多重システムにおいて達成される。
【0009】
【課題を解決するための手段】簡単に述べると、本発明
により、無線周波数通信チャネルを少なくとも2つのタ
イムスロットに配分する時分割通信システム(TDM)
が開示されている。このシステムで伝送するための音声
信号は分析されデジタル信号にボコード(vo−cod
e)され、そのデジタル信号は1つまたは複数のタイム
スロットの期間中に伝送される。受信されたメッセージ
はこれらのタイムスロットのうちの少なくとも1つから
回復され、音声メッセージがボコードされた信号から合
成される。この方法により、多重音声メッセージは単一
の25kHz帯域幅のチャネルで時分割多重方法で送受
信される。
【0010】
【実施例】図1には本発明の時分割多重(TDM)シス
テム100のブロック図が示されている。このシステム
は本質的には中継器102、移動装置104、基地局1
06および携帯用装置108からなる。ここに用いられ
ている携帯用装置108は一般的には人が持ち運べるよ
うに設計されている通信装置と定義されている。移動装
置104は車で運べるように設計されている送受信装置
であり、基地局106は固定された場所にある永久的ま
たは半永久的設備と考えられている。移動装置104、
基地局106及び携帯用装置108は下記においてはま
とめて遠隔装置といい、中継器102は下記においては
一次局という。遠隔装置は少なくとも2つのタイムスロ
ットに分割されている無線周波(RF)チャネルを用い
て一次局を介して通信する。本発明によって用いられる
RFチャネルは標準的狭帯域陸上移動局チャネルと考え
られている。これらのチャネルは25kHzの帯域幅を
有する通信チャネルと一般的には理解されている(二重
化するためには、チャネル周波数対を800MHz帯域
で45MHzの間隔をつける)。勿論その他のチャネル
帯域幅および間隔も可能であるが、本発明は標準的陸上
移動チャネル基準を使用しそれにより新たなFCC配分
または基準の必要をなくすことを考えている。
【0011】当業者は人の音声は大量の冗長情報を含ん
でいることを知っている。周波数スペクトルをもっとも
効率的に利用するためには、伝送前に冗長情報を出来る
だけ多く取りのぞくことが望まし。伝送された本質的音
声情報からメッセージを受信端で再構成する。音声を出
すことは、ある種の共鳴構造を有するフィルタ(気道)
を駆動させる励起信号(即ち肺からの空気)に模するこ
とができる。フィルタは時間とともに変化するので、話
された音も時間とともに変化する。励起は無声音(即ち
子音)にとっては雑音のようなものであり、有声音(例
えば母音)にとっては周期的励起として現われる。従っ
て、有声音信号を送るのに必要な帯域幅の量を減らすた
めには、その信号のスペクトル特徴を分析しなければな
らず、励起信号の性質を決めなければならない。
【0012】以前の通信システムはパルス符号変調(P
CM)または連続可変スロープデルタ変調(CVSD)
の様な音声デジタル化技術を用いて、音声信号の時間波
形を反復しようとするものであった。しかし、これらの
技術は12kbps−64kbpsのデータ転送速度を
必要とするという欠点があった。陸上移動通信における
技術的現状は25kHzチャネルで12kbps−16
kbpsのデータ転送速度である。これはCVSを用い
て1つの音声信号を伝送することを可能にする。当業者
は、より効率的な音声符号化(例えば2.4kbps−
9.6kbpsの範囲における符号化)とより効率的な
データ伝送(25kHzで18kbps−24kbp
s)とを組み合わせると25kHzの周波数スペクトル
において2つまたはそれ以上の音声信号を伝送できるこ
とを知っていると思う。
【0013】以前の技術は通信チャネルを狭い周波数セ
グメントに分割し、各セグメントは1つのデジタル化音
声通路を可能にする最小のものであることを示してい
る。これらの技術は2つの明らかな欠点を有する。第1
に、狭いチャネルと広いチャネルは1つのシステム内で
はよく混ざらないので、より広いチャネルからより狭い
チャネルへの緩慢な遷移には同一チャネル妨害および隣
接チャネル妨害の増大が伴う。第2に、より狭い基準チ
ャネル帯域幅の以下なる特定の選択も技術的現状を“凍
結”する。即ち、陸上移動通信用基準帯域幅の単なる再
定義および固定は、通信基準の別の再割当または再定義
なしでは技術的改善の有利な開発を妨げる。
【0014】本発明は、音声上の信号(on voic
e signal)に必要なチャネルビット伝送速度の
フラクション(fraction)によってユーザ間に
時間を分割する一方で、陸上移動通信チャネルのための
現在の基準を維持する。この方法は符号化およびデータ
伝送の技術的現状の進歩を最大限に利用するのに必要な
だけしばしば現在の妨害保護レベルを保ち(時間の)分
割を可能にするという利点を有する。
【0015】本発明は音声信号をボコードして音声デー
タ転送速度を最低にすることを意図している。ここに用
いられているボコーディングという語は音声の分析と合
成を意味し、これは音道モデルを利用するか、または音
声波形の副帯を量子化して冗長音声情報を除去し、それ
により縮小した帯域幅において必要とされる音声情報の
伝送を可能にする。
【0016】音道モデルを用いたボコーダの代表的な例
は線形予測コーダ(LPC)である。LPCアナライザ
は一般にデジタル化音声のブロックに動作し、特定のブ
ロックの期間中に適用可能なパラメータを測定し、これ
らのパラメータを受信装置の合成器へ伝送する。合成器
は受信したパラメータを用いて音声信号を再構成する。
モデルパラメータは音声波形に比べると時間とともに徐
々に変化するので、音声の冗長性は除去される。
【0017】音声副帯量子化を用いるボコーダの代表的
な例は副帯コーダ(SBC)である。SBCアナライザ
においては、音声波形の副帯は量子化され、各幅帯にお
ける音声エネルギーの量に関して測定が行われる。所定
のしきい値を上回るエネルギー内容を有する副帯のみが
伝送され、それにより縮小した帯域幅における伝送を可
能にする。従って、ボコーディングは特定の音声特徴に
基づいた符号化技術を用いることによって音声データ転
送速度を更に低下させ、音声信号に含まれる知覚的に重
要な情報のみを伝送する。ボコーディングは25kHz
チャネル帯域幅の分割を可能にするのに十分な低音声符
号化速度を可能にし、それによりスペクトルを効率的に
利用する通信システムを提供する。
【0018】さて図2を参照すると、8つのタイムスロ
ットに再区分されたRF通信チャネル200が示されて
いる。各タイムサブスロット1−8はそれに関連したオ
ーバヘッドデータ部分202を有し、この部分202は
下記に定義するシグナリングプロトコルを含む。ひとた
びRFチャネルが所定数(好ましい実施例では8)のタ
イムサブスロットに分割されると、それらは実際のシス
テムユーザによって用いられる通信タイムスロットを形
成するサブセットに分けられる。
【0019】当業者は、種々の符号化速度での音声のボ
コーディングは受信した音声の感知された質に影響を与
えるかもしれないことを知っている。従って、9.6k
bps副帯コーダでボコードされた音声は、2.4kb
ps符号化音声よりも感知された質は高いかもしれな
い。従って、本発明は利用される特定のボコーダによっ
て必要とされるサブセットに8タイムサブスロットを分
けることを意図している。スロット割当の典型的な配置
は図2(参照数字202)に示されている。サブスロッ
ト1−4は一緒になってスロット1aを作り、これはシ
ステムのユーザにとって市外通話の質の音声を与えるこ
とができる。スロット1bおよびスロット1cは2つの
サブスロット(それぞれ5−6および7−8)を組み合
わせることによって作られており、これは特定ユーザに
とって尚許容可能な、質がやや劣る音声を与えることが
できる。従って、空気−時間ビリング速度(air−t
ime billing rate)は特定のユーザ環
境において必要とされる音声の質に応じて変わるかもし
れない。更に、技術が進歩し、より遅いビット伝送速度
ボコーダにとっての音声の質が高められるにつれて、更
にそれ以上の細分割が容易に用いられるかもしれない。
という訳は、システムはもともとより多数のタイムスロ
ットで動作するように設計されていたからである(即
ち、究極的には8つのタイムサブスロットが通信タイム
スロットとなる)。
【0020】さて図3および図4を参照すると、一次局
から遠隔局への伝送および遠隔局から一次局への伝送の
両方のためのオーバヘッドデータ情報(図2の202)
の好ましい実施例が示されている。図3は一次局から遠
隔局へのデータオーバヘッド300を示す。このデータ
オーバヘッドは伝播遅延302で始まる。一般的には最
大伝播時間遅延は特定の実施例用に設計された特定のシ
ステム有効範囲(coverage)によって定められ
る。一般的には、システム範囲は伝播遅延の決定に主な
責任がある。例えば、遠く離れた遠隔装置(60マイ
ル)のための2方向伝播遅延は18kbpsシグナリン
グで12ビットでもよい。一次局(中継器)で受信され
たボコードされた信号が反復されるだけである場合に
は、メッセージ遅延は送信している遠隔局の距離の関数
となる。受信する遠隔装置は、音声メッセージを正しく
回復するためにメッセージ情報がスロット内にあった場
所を正確に決定することを要求される。従って、本発明
は、一次局がスロット内の固定点で情報を反復するシス
テムを意図している。すべての遠隔装置は一次局の送信
された信号に同期する。
【0021】伝播遅延302の後にはトランジットキー
タイム304が続く。トランジットキータイム304は
送信周波数と受信周波数との間で装置を切り換えるのに
要する時間を表す。これは一般的にはハードウエア限界
と考えられており、好ましい実施例ではその期間は1.
22ミリ秒(ms)である。当業者は伝送された実際の
ビット数は使用したデータ転送速度に依存することを知
っている。勿論改良された電力増幅器および周波数合成
器が設計されると、トランジットキータイムはより短い
期間に短縮されてもよい。ビット同期パターン306が
トランジットキー304に続く。データオーバヘッド3
00のビット同期部分は、送信装置と受信装置との間の
ビット同期を得るのに必要なデジタルパターンを表す。
好ましい実施例においては、ビット同期部分306は
1.22msの論理1と論理0が交互になっているパタ
ーンからなる。ビット同期を得た後に受信装置は、また
1つまたは複数のタイムスロットを正しく復号するため
にフレーム同期を有しなければならない。本発明の好ま
しい実施例では、フレーム同期部分308は所定のデジ
タルワードからなる。受信装置はフレーム同期を正しく
得るために多数決の方法で(好ましい実施例では5のう
ちの3)フレーム同期部分308を正しく受信しなけれ
ばならない。この方法による同期は、最少のデータビッ
トを用いて同期語を構成し、許容可能なシステム誤り率
を達成する。フレーム同期後、受信遠隔装置はサブフレ
ームIDコード310を受信する。サブフレームIDコ
ードは、受信回路を制御し指示して、少なくとも1つの
TDMスロットで動作するために、遠隔装置によって用
いられる情報を含む。勿論、図2に示されているよう
に、受信遠隔装置は、複数のタイムサブスロットを単一
のユーザスロットにまとめることをサブフレームID3
10を介して知られてもよい。少なくとも1つのTDM
スロットに正しく同期しそのスロットに対する割当を復
号した後で、遠隔装置はボコードされた音声312を受
信し、これはデータオーバヘッド300に続く。
【0022】図4には遠隔局から一次局への伝送のため
のデータオーバヘッド314が示されている。データオ
ーバヘッド314は図3のデータオーバヘッド300と
同じようなものである。が、但し、一次局中継器はタイ
ムスロット内の同一点において全てのメッセージを反復
するので伝播遅延は不必要であり、スロット割当は一次
局(中継器)によって行われるのでサブフレームID3
10は不必要である。(遠隔局から一次局へのデータオ
ーバヘッド314の)フレーム同期部分308に続い
て、遠隔装置はボコードされた音声メッセージを伝送す
る。
【0023】図5には遠隔装置400のブロック図が示
されている。遠隔装置400の心臓部はコントローラ4
02である(更に詳細な図解および説明は以下述べ
る。)。伝送するため、音声信号は先ずマイクホン40
4を介して入力される。音声はボコーダアナライザ40
6によって分析され、このアナライザ406は結線40
7を介してコントローラ402によって使用可能にされ
る。ボコーダアナライザは任意の適当なコーダでよく、
好ましい実施例ではLPCまたはSBCボコーダであ
る。コントローラ402はデジタル形のボコーダされた
情報を受け取り、それをデータ線410を介して送信バ
ッファ408へ送る。デジタル化音声情報は、ボコーダ
アナライザ406のために選択された符号化速度で、送
信バッファ408に記憶される。ボコーディングデータ
転送速度の代表的な例は9.6,4.8および2.4k
bpsを含むが、これだけに限定されるものではない。
送信バッファ408が所定の容量限度に達すると、情報
は結線412を介してコントローラ402によって抽出
され、送信機414へ送られる。勿論、図2に示すよう
に、コントローラ402は、データオーバヘッド部分2
02を音声情報に前もって付加する。コントローラ40
2はスイッチ418を介して送信機414をアンテナ4
16に結合する。スイッチ418の代わりに、送受切換
器(またはそれに類似したもの)を用いて送信機および
受信機を継続的にアンテナに結合することもできる。こ
の方法により、データオーバヘッドおよび音声情報は選
択されたデータ転送速度で伝送されるが、この速度は少
なくともボコーディングデータ転送速度の2倍でなけれ
ばならない。その代わりに、(すでにデジタル形になっ
ている)データ情報をデータ源420を介して同じ方法
で伝送してもよい。更に、その代わりに特定のユーザに
よって決められたボコードされた音声とデータとの組み
合わせを送ってもよい。
【0024】タイムスロットから情報を受信するため
に、コントローラ402はスイッチ418を介してアン
テナ416を受信機422に結合する。受信機422は
コントローラ402とクロック回復手段424の両方に
結合されているが、このクロック回復手段424はビッ
ト同期またはフレーム同期部分を用いてコントローラ4
02を受信した情報に同期させる任意の適当なクロック
回復手段でよい。ひとたび同期されると。コントローラ
402はボコードされた受信音声信号(またはデジタル
データ)を受け取り、それを結線428を介して受信バ
ッファ426へ送る。この情報は、一般的には伝送デー
タ速度でもよい適当なデータ転送速度で受信バッファ4
26内にクロックされる。この情報は結線430を介し
て受信機バッファ426から抽出され、コントローラ4
02を介してボコーディング合成器432へ送られる。
勿論、この情報は音声情報がボコードされたデータ転送
速度と同じデータ転送速度で抽出されなければならな
い。結線433によってコントローラ402により使用
可能にされた合成器432は、重要な音声成分に働いて
音声信号を合成する。この信号はスピーカ434に印加
され、オペレータはそのメッセージを受信することがで
きる。しかし、データがTDMスロットの期間中に伝送
されると、プリンタまたはモニタデバイスなどのデータ
受信端末436は、そのデータを受け取り、それをオペ
レータのために表示する。
【0025】さて図6を参照すると、本発明のTDM通
信システムに用いるのに適した中継器500が示されて
いる。コントローラ502は中継器500の動作を制御
する。システム基準(reference)504はコ
ントローラ502にクロック信号を与え、この信号はデ
ータ転送速度を決定するのに用いられる。動作的には、
ボコードされた信号は第1周波数で少なくとも1つのタ
イムスロットから受信され、アンテナ506から送受切
換器508を介して受信機510へ送られる。受信機5
10はクロック回復デバイス512およびコントローラ
502に結合している。コントローラは受信したデータ
信号を受信機510からクロック回復デバイス512に
よって決定されたデータ転送速度で受け取り、それを送
信器514へ供給する。送信機514は(コントローラ
502によって決定されたデータ転送速度で)第2周波
数で少なくとも1つのタイムスロットのオーバヘッド2
02を含む信号を反復し送受切り換器508を介してア
ンテナ506へ送る。
【0026】さて図7を参照すると、本発明のTDMシ
ステムに用いるのに適した単一周波数中継器(SFR)
が示されている。中継器600はコントローラ602に
よって制御され、このコントローラ602はシステム基
準604から主クロック信号を受け取る。信号はアンテ
ナ606を介して受信され、スイッチ608を介して受
信機610へ送られる。受信機610は信号をクロック
回復手段612およびコントローラ602へ供給する。
ボコードされた受信信号は、クロック回復手段612に
よって決定された受信されたデータ転送速度で、結線6
20を介してバッファ618に記憶される。ボコードさ
れたメッセージは次のタイムスロットまでバッファ61
8に記憶され、このときにバッファ618は一般的には
伝送データ速度である所定のデータ速度で結線622を
介してコントローラ602によって空にされる。次に、
コントローラ602はバッファされた信号を送信機61
4へ送る。送信機614は、コントローラ602を介し
て結線624により送信機に結合されているスイッチ6
08を介して信号をアンテナ606へ送る。従って、S
FRにおいては、送信機614および受信機610はア
ンテナ606に対して多重化され、送受切換器は必要な
い。当業者は、多重周波数中継器または単一周波数中継
器を交互に使用してもよく、または特定のTDMシステ
ムにおいて組み合わせて使用してもよいことを知ってい
る。
【0027】さて、図8を参照すると、一次局装置また
は遠隔局装置に用いるのに適したコントローラ700の
ブロック図が示されている。コントローラ700はモト
ローラ社製のMC6801のようなマイクロプロセッサ
702からなる。マイクロプロセッサ702にはクロッ
ク源704によりクロック信号が供給される。システム
基準(図6および図7参照)はフレームマーカ706お
よび同期逐次データアダプタ(SSDA)708へ送ら
れる。マイクロプロセッサ702はアドレスバス710
およびデータバス712を介してフレームマーカ706
およびSSDA708に結合している。フレームマーカ
706は図2に関連して述べたようにデータオーバヘッ
ドに含まれるフレーム同期情報を発生させるのに用いら
れる。フレームマーカ706には任意の便利なデバイス
を用いることができ、例えばモトローラ社製MC684
0のようなプログラマブルタイマモジュール(PTM)
でもよい。SSDA708はコントローラ700に用い
られ、マイクロプロセッサ702からデータを受け取り
データを逐次送信機714へ送るのに用いられる。好ま
しい実施例においては、SSDAはモトローラ社製のM
C6852である。SSDA708は、またクロック回
復およびデータ検出器716に結合されている。クロッ
ク回復データ検出器716は受信機718に結合され、
受信した同期情報および受信したボコードされた音声信
号をSSDA708へ供給するのに用いられる。従っ
て、SSDAは送信モードと送信モードの両方に用いら
れそれぞれのモードでデータを送る。クロック回復およ
びデータ検出器716はまたフレーム同期検出器720
に結合されている。フレーム同期検出器720はデータ
検出器およびクロック回復デバイス716からデータを
受け取り、ボコードされた受信信号におけるフレーム同
期マーカを捜すのに用いられる。フレーム同期が達成さ
れると、フレーム同期検出器720は結線722を介し
てマイクロプロセッサ702に警報を出す。ひとたびク
ロック回復デバイスおよびフレーム同期検出器の両方が
同期されると、ボコードされた信号は(図6または図7
の一時局におけるように)反復することができ、または
受信されボコーダ合成器へ送られて(図5の遠隔装置に
おけるように)音声信号を回復する。
【0028】さて図9ないし図11を参照すると、遠隔
装置において用いられるコントローラによって実行され
るステップの流れ図が示されている。図9において、ル
ーチンは最初の動作期間中またはリセット後に実行され
る初期設定ステップ800で始まる。初期設定ステップ
800は任意の周波数合成器をプログラムし、コントロ
ーラの動作期間中に用いられる種々のIDコードをロー
ドする。次に、ルーチンは判断ブロック802へ進み、
このブロックは中継器が稼働中かどうかをチェックす
る。遠隔装置は、データオーバヘッドのビット同期部分
で動作するビット同期回路を介して中継器が稼働中かど
うかを決定する(図3、図4参照)。中継器が動作中で
あると、(即ち、送信中であると)、正のビット同期表
示が生じる。勿論、中継器が不活動状態にあると、遠隔
装置はビット同期を得ることができない。
【0029】再び図9を参照すると、中継器が動作して
いないと、ルーチンは判断ブロック804へ進み、通信
を始めるためにプッシュトークスイッチ(PTT)が起
動されるかどうかを検知する。判断ブロック804の決
定がPTTスイッチが起動されていないというものであ
れば、ルーチンは参照文字Aおよび判断ブロック802
へ戻る。ルーチンはPTTスイッチが起動されるまでこ
のループにおいて継続し、PTTスイッチが起動された
時にルーチンはステップ805へ進む。ステップ805
において、所定の中継器キーアップコードが伝送されて
中継器を起動させる。キーアップコードは任意の適当な
コードでよく、勿論特定の実施例の中継器が常に起動さ
れるのであれば、ステップ805は省略できる。本発明
の好ましい実施例においては、どの遠隔装置も送信して
いない場合には、中継器は非活動状態にある(即ち、o
ff the air)。これはエネルギーを節約し、
一次局の故障(MTBF)間の平均時間を長くする。勿
論、中継器を連続的に動作するように設計し、それによ
り起動コードを不必要にすることもできる。中継器キー
アップコードの伝送後、ルーチンは判断ブロック806
へ進む。判断ブロック806は同期が達成されているか
どうかを決定する。判断ブロックにおいて肯定的決定を
下すには、ビット同期とフレーム同期の両方が必要であ
る(しかし、ビット同期はすでに判断ブロック802に
おいて行われていてもよい)。
【0030】フレーム同期はフレーム同期語の5回の受
信のうち3回の受信が正しいという多数決によって決定
される。同期が確立すると、ルーチンはステップ808
へ進み、このステップは使用される特定のボコーダのア
ナライザを使用可能にする。ボコーディングアナライザ
を使用可能にした後で、ルーチンは判断ブロック810
へ進み、このブロックはPTTスイッチが起動されてい
るかどうかを決定する。スイッチが起動されていると、
ルーチンは(送信するため)図10の参照文字Bへ向か
う。PTTスイッチが起動されていないと、ルーチンは
(受信するため)図11の参照文字Cへ進む。
【0031】さて図10を参照すると、コントローラの
伝送モードの期間中に含まれるステップが示されてい
る。ルーチンはステップ812において始まり、このス
テップはボコーディングアナライザからデジタル化音声
情報を受け取る。このボコードされた音声はボコーディ
ングデータ転送速度でステップ814においてバッファ
(図5の408)に記憶される。判断ブロック816は
このバッファが送信を始めるのに十分な程一杯になって
いるかどうかを決定する。好ましい実施例においては、
バッファは少なくともボコードされたデータの1スロッ
トの1/2がバッファされた場合には一杯になっている
(作動可能)とみなされる。判断ブロック816がバッ
ファが十分に一杯になっていないと決定すると、ルーチ
ンは参照文字Bへ戻り、ステップ812においてアナラ
イザからボコードされた音声をさらに受け取る。判断ブ
ロック816の決定がバッファが十分に一杯になってい
るというものであれば、ルーチンは判断ブロック818
へ進み、現在のタイムスロットが特定の装置の割当てら
れたスロットであるかどうかを決定する。タイムスロッ
トは、どれほど多くのサブスロット(1−8)がこの特
定の通信スロットのために結合するかを移動コントロー
ラが知るように割当てられなければならない。現在のタ
イムスロットがその装置の割当てられたタイムスロット
でないと、ルーチンは判断ブロック817へ進み、同期
をチェックする。判断ブロック817が同期が失われて
いると決定すると、ルーチンは参照文字Aヘ進む。さも
なければルーチンは参照文字Bへ進む。判断ブロック8
18が現在のタイムスロットがその装置の割当てられた
タイムスロットであると決定すると、ルーチンはステッ
プ819へ進み、その装置が尚フレーム同期にあるかど
うかを決定する。その装置が過去の9つのフレーム同期
語のうちの5つを正しく受信すると、その装置は有効な
フレーム同期を有する。判断ブロック819がその装置
がフレーム同期から脱落したことを決定すると、制御は
参照文字Aへ戻る。装置が同期を保持していると、ルー
チンはステップ820へ進み、ステップ820は図3、
図4に関連して上述したようにデータオーバヘッドプリ
アンブルを書式化する。ステップ820のデータオーバ
ヘッド書式化後に、ステップ822は伝送データ速度で
バッファから受け取られたオーバヘッドおよびボコード
された音声を伝送することによってTDMチャネルで単
一バーストを伝送する。この単一スロットがTDMチャ
ネルへバーストされた後で、判断ブロック824はバッ
ファが空かどうかを決定する。バッファが空でないと、
ルーチンは参照文字Bへ戻り、これはより多くの音声を
受け取り伝送を継続する。バッファが空であると、ルー
チンは図9の参照文字Aへ戻り、これは中継器が活動状
態かどうかを決定する。
【0032】図11は、受信動作のために移動コントロ
ーラによって実行されるステップが示されている。ルー
チンはステップ826で始まり、そのステップ826は
TDMチャネルにおける1つまたはそれ以上のタイムス
ロットからボコードされた信号を受信する。ステップ8
28はコントローラを用いてデバイスのためのスロット
割当を更新する。好ましい実施例においては、これはT
DMデバイス用の通信スロットを作るため種々の配置に
組み合わせられるサブスロット(1−8)の数を含むメ
モリ位置を更新することを表す。ルーチンは次に判断ブ
ロック830へ進み、同期が維持されているかどうかを
決定する。装置が過去の9つのフレーム同期語のうちの
5つを正しく受信していれば、肯定的決定が下される。
同期があると、ルーチンは判断ブロック832へ進み、
通信デバイスがミュート(mute)されているかどう
か、またはスケルチが開いてメッセージの受信を可能に
するかどうかを決定する。当業者は種々のスケルチ方法
が周知であることを知っている。或る1つの技術は、受
信した信号が有効なデータかまたは雑音かを検出するこ
とからなる。かわりの方法は、一般に“デジタル私設回
線”(DPL)と言われる1つの形の連続スケルチを用
いる。更に別の方法は、メッセージにそれぞれプリアン
ブルおよびポストアンブルされたメッセージ開始(BO
M)およびメッセージ終結(EOM)データ語を用い
る。基本的には、判断ブロック832として動作するた
め日本発明にとってはいかなる適当なスケルチシステム
も受け入れることができる。スケルチがミュートされて
いると、ルーチンは図9の参照文字Dへ戻る。しかし、
スケルチがミュートされていないと、ルーチンはステッ
プ834へ進み、そこでボコードされた信号は受信され
たデータ転送速度でバッファ(図5の426)に入れら
れる。ステップ836はバッファされた信号をボコーデ
ィングデータ転送速度でバッファから除去し、それをボ
コーディング合成器(図5の432)へ提示する。ボコ
ーディング合成器はもとの音声メッセージを再構成し、
それをスピーカまたは他の手段を介してオペレータへ提
示する。合成されたメッセージの完了後に、ルーチンは
図9の参照文字Dへ戻る。
【0033】さて図12を参照すると、一次コントロー
ラ(中継器)によって実行されるステップが示されてい
る。ルーチンは判断ブロック900で始まり、このブロ
ックとキーアップコードが特定の遠隔装置から受信され
たかどうかを決定する。キーアップコードが受信されて
いないと、中継器はキーアップコードが受信される迄待
機する(即ち、of the air)。しかし、キー
アップコードが受信されたとすると、ルーチンはステッ
プ902へ進み、このステップはフレームマーカを開始
させ、送信機をキーアップする。ステップ904は遠隔
装置用のTDMスロット割当を含む図3に定義されてい
るデータオーバヘッドの1バーストを伝送する。遠隔装
置が同期およびスロット割当を受信した後で、遠隔装置
はデータオーバヘッドおよびTDMのボコードされたデ
ータメッセージを中継器へ伝送する。従って、判断ブロ
ック906は移動装置からの同期(ビットとフレームの
両方)が現在のタイムスロットに受信されたかどうかを
決定する。同期が受信されていると、ルーチンはステッ
プ908へ進み、このステップは送信機タイムアウトタ
イマをリセットするが、このタイマアウトタイマは送信
機が永久的または長期間送信するのを防止するために存
在してもよい。次にルーチンはステップ910へ進み、
このステップは中継器によって割当てられた特定のスロ
ット(またはスロット群)からTDMのボコードされた
データを受信する。ステップ912は、用いられる中継
器の型に応じて同一周波数の別のタイムスロットにおい
て、または第2周波数の同一のまたは別のタイムスロッ
トにおいてTDMデータを再送信するか、または反復す
る。ステップ912の再送信の後に、ルーチンは参照文
字Aへ戻り、これはタイムスロット割当てとともにデー
タオーバヘッドの1バーストを再び送り、送信するボコ
ーダされたデータがなくなるまでこのループ内で継続す
る。
【0034】再び判断ブロック906を参照すると、ス
テップ906の判断が、同期が現在のタイムスロットに
おいて受信されていないというものであれば、ルーチン
は判断ブロック914は進み、このブロックは中継器が
まだキーされているかどうかを決定する。タイムアウト
タイマが時間切れになっているか、またはデキーコード
が受信されていると(もしなんらかのそのようなコード
が用いられていると)、中継器送信機はキーされないこ
とがある。判断ブロック914の決定が、中継器がまだ
キーされていると言うものであれば、交互の論理1およ
び論理0パターンがステップ916の第1サブスロット
において伝送される。ステップ916に続いて、データ
オーバヘッドおよびスロット割当は使用される特定のタ
イムスロットを作るサブスロットの各々において伝送さ
れる。データオーバヘッドはサブスロットを満たさない
ので、交互の論理1および論理0パターンは各サブスロ
ットを満たすために用いられる。ステップ918に続い
て、ルーチンは参照文字Aへ戻り、これは再びタイムス
ロット割当とともにデータオーバヘッドの1バーストを
移動装置へ送り、次に判断ブロック906へ送って中継
器が遠隔装置から正しく同期を受信したかどうかを再チ
ェックする。判断ブロック914の決定が中継器がもは
やキーされていないというものであれば、ルーチンは参
照文字Bへ戻り、これは中継器が再び動作状態になる前
にキーアップコードを再び待つ。
【0035】本発明の特定の実施例を上記に説明し示し
たが、多くの変形が可能であるので本発明は上記に限定
されるべきものではないことを理解すべきである。従っ
て、ここに開示され請求されている根本的原理の真の精
神および範囲に当てはまるそのような総ての変形を本発
明によって含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるTDM通信システムのブロック図
である。
【図2】通信チャネルの好ましい組織図である。
【図3】一次局から遠隔局への伝送のためのスロットオ
ーバヘッドの好ましい組織図である。
【図4】遠隔局から一次局への伝送のためのスロットオ
ーバヘッドの好ましい組織図である。
【図5】本発明による遠隔装置のブロック図である。
【図6】本発明による一次装置のブロック図である。
【図7】本発明による単一周波数一次装置のブロック図
である。
【図8】図5乃至図7のコントローラの好ましい実施例
のブロック図である。
【図9】図5のコントローラによって実行されるステッ
プのながれ図である。
【図10】図5のコントローラによって実行されるステ
ップのながれ図である。
【図11】図5のコントローラによって実行されるステ
ップのながれ図である。
【図12】図7または図8のコントローラによって実行
されるステップの流れ図である。
【符号の説明】
100 時分割多重(TDM)システム 102 中継器 104 移動装置 106 基地局 108 携帯用装置 200 RF通信チャネル 202 オーバヘッドデータ部分 300 遠隔局へのデータオーバヘッド 302 伝播遅延 304 トランジットキータイム 306 ビット周期パターン 308 フレーム同期部分 310 サブフレームID部分 312 ボコードされた音声 314 データオーバヘッド 400 遠隔装置 402 コントローラ 404 マイクロホン 406 アナライザ 408 送信機バッファ 410 データ線 412 結線 414 送信機 416 アンテナ 418 スイッチ 422 受信機 424 クロック回復デバイス 426 受信機バッファ 428 結線 430 結線 432 合成器 434 スピーカ 500 中継器 502 コントローラ 504 システム基準 506 アンテナ 508 送受信切換器 510 受信機 512 クロック回復デバイス 514 送信機 600 中継器 602 コントローラ 604 システム基準 606 アンテナ 608 スイッチ 610 受信機 612 クロック回復デバイス 614 送信機 618 バッファ 620 結線 622 結線 624 結線 700 コントローラ 702 マイクロプロセッサ 704 クロック源 706 フレームメーカ 708 同期逐次データアダプタ(SSDA) 710 アドレスバス 712 データバス 714 逐次送信機 716 クロック回復データ検出器 718 受信機 720 フレーム同期検出器 722 結線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リンダー,ドナルド エル アメリカ合衆国イリノイ州60067,パラタ イン,ウエスト・ヘレン,600番 (56)参考文献 特開 昭50−45508(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボコードされた信号を通信するために無
    線周波通信チャネルを同一周波数上の少なくとも2つの
    タイムスロットに配分し、全二重通信を達成する時分割
    多重通信システムにおいて使用される送受信装置におい
    て、 Cをデータ速度とし、Vを予め選択された符号化速度と
    して、C/Vに等しいかそれより小さい正の整数である
    N個のタイムスロットを定義する時分割多重プロトコル
    に従って、ボコードされた信号を予め定められる最高の
    データ速度Cを有する通信チャネル上に送信する手段で
    あり、前記ボコードされた信号は第1速度で一時的に記
    憶され、前記N個のタイムスロットの第1の期間中に2
    Vを超える速度で送信され、前記送信手段は前記選択さ
    れた符号化速度Vで音声信号を分析し前記ボコードされ
    た信号を提供する手段および前記ボコードされた信号に
    少なくとも同期信号を前置するデータ信号を生成する手
    段を含む送信手段と前記時分割多重プロトコルに従って
    通信チャネルからボコードされた信号を前記N個のタイ
    ムスロットの第2の期間中に受信しかつ記憶する手段で
    あり、少なくとも前記同期信号部分に同期する手段およ
    び前記受信信号を前記選択された符号化速度Vで処理し
    前記受信信号から復元された音声信号を合成する手段を
    含む受信手段とから構成されることを特徴とする送受信
    装置。
  2. 【請求項2】 ボコードされた音声信号を通信するため
    に、各チャネルが予め定める最高通信速度Cを有する狭
    帯域の無線周波通信チャネルを同一周波数上の少なくと
    も2つのタイムスロットに配分し、全二重通信を達成す
    る時分割多重通信システムであって、ボコードされた音
    声信号を通信するために使用される無線周波通信チャネ
    ルのスペクトラムを効率的に利用する方法において、
    (a)前記各チャネルは、C/Vに等しいかそれより小
    さい正の整数であるN個のタイムスロットを定義する時
    分割多重プロトコルを有し、ボコーディング手段におい
    て音声信号を分析し、予め定める符号化速度Vで前記ボ
    コードされた信号を導出するとともに、少なくとも同期
    信号をボコードされた信号に前置する段階と(b)バッ
    ファされた信号を提供するために前記ボコードされた信
    号をバッファする段階と(c)前記バッファされた信号
    を段階(a)における速度の少なくとも2倍で前記バッ
    ファされた信号を送信する段階と(d)ボコードされた
    信号をN個のタイムスロットの少なくとも1つの期間中
    に前記段階(a)のデータ速度で受信手段において受信
    し、前記受信手段を前記受信信号に同期する段階を含
    み、受信した信号を導出する段階と(e)前記受信信号
    をバッファし、バッファされた受信信号を提供する段階
    と(f)前記バッファされた受信信号から、段階(a)
    のデータ速度で合成手段において、回復した音声信号を
    合成する段階とから構成されることを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 ボコードされた音声信号を通信するため
    に、各チャネルが予め定める最高通信速度Cを有する狭
    帯域の無線周波通信チャネルを少なくとも2つのタイム
    スロットに配分し、全二重通信を達成する時分割多重通
    信システムであって、ボコードされた音声信号を通信す
    るために使用される無線周波通信チャネルのスペクトラ
    ムを利用する方法において、(a)各スロットが予め定
    める帯域幅を有し、C/Vに等しいかそれより小さい正
    の整数であるN個のタイムスロットを定義する時分割多
    重プロトコルを確立する段階と(b)ボコーディング手
    段において音声信号を分析し、第1の選択された符号化
    速度V1でボコードされた信号を導出するとともに、少
    なくとも同期信号を前記ボコードされた信号に前置する
    段階と(c)前記N個のタイムスロットの第1タイムス
    ロットを介して前記第1の選択された符号化速度で第1
    遠隔装置と通信する段階と(d)ボコーディング手段に
    おいて音声信号を分析し、第1より低い第2の選択され
    た符号化速度V2でボコードされた信号を導出するとと
    もに、少なくとも同期信号を前記ボコードされた信号に
    前置する段階と(e)前記N個のタイムスロットの第2
    タイムスロットを介して前記第2の選択された符号化速
    度で第2遠隔装置と通信する段階とから構成され、 前記第2タイムスロットを介する通信は、前記第1タイ
    ムスロットを介する通信に使用される前記タイムスロッ
    トの帯域幅より狭い前記タイムスロットの帯域幅を使用
    することを特徴とする方法。
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