JPH0821890B2 - ２方向通信システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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（FCC）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、FC
C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47
0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ワットに制限される。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ワッ
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L
PI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、LPI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L
PI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LPI
ライセンスを得るための要件を緩和している。現在のFC
Cの規制は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くの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LPI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（tran
sparent）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・インコーポレーテッドによ
り製造されたMC68HC11型マイクロコンピュータ、または
その機能的な等価物を具備する。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LPI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価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 storage）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ずかの与えら
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LPI
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LP
I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（measure）である。
従って、（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後他の活動に戻る。逆に、
判断64の否定的な決定は受け入れ難い干渉を含むものと
してステップ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て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。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項７】前記処理手段はアナログ−デジタル変換器
   を具備する、請求の範囲第５項に記載の通信システム。
8. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。