JPH08279798A - 移動通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】伝搬遅延の大きい衛星通信でもＴＤＤを適用で
きるようにした移動無線通信システムを提供することを
目的とする。 【構成】基地局・移動局間を伝送する信号は時分割で一
定の長さのフレームに分割される。本発明の移動無線通
信システムでは、前記１フレームはＮ＝４以上のスロッ
トを持ち、前記基地局では、前記Ｎ個のスロットのう
ち、１つのスロット（１０１）を送信スロットとして割
り当て、残りの（Ｎ−１）個を受信スロット（１０２）
として割り当てる。前記移動局では，前記基地局から送
信された下り信号をある一つのスロット（１０３）で受
信し、この下り信号を受信したスロットを基準として、
次のスロットから（Ｎ−１）個のスロット（１０４，１
０５，１０６）で前記基地局に向けて同内容の上り信号
を（Ｎ−１）回送信するようにフレームを構成したこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の移動局を有する
移動通信システムに関し、特に、時分割複信方式を使用
する移動通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】双方向の無線通信においては、複信方式
として送受で異なった周波数を用いる周波数分割複信方
式（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex ）と、送受で
同じ周波数を用いる時分割複信方式（ＴＤＤ：Time Div
ision Duplex）が存在する。

【０００３】移動通信においてはＴＤＤ、ＦＤＤのいず
れも使用されている。ＴＤＤのシステムでは時間軸を複
数のフレームに分割する。図２にＴＤＤのフレーム構成
の一例を示す。基地局、移動局とも１フレーム内に１送
信スロットと１受信スロットが存在し、基地局の送信ス
ロットと移動局の受信スロット、基地局の受信スロット
と移動局の送信スロットが同時刻で対応している。図
中、２０１，２０２はそれぞれ基地局の送信スロット，
受信スロットを代表して表している。また、２０３，２
０４もそれぞれ移動局の受信スロット，送信スロットを
代表して表している。ＴＤＤは、送信、受信で同一周波
数を使用し、送信周波数と受信周波数を対にする必要が
ないため，使用周波数帯の選択の自由度がＦＤＤと比べ
て高い利点がある。また、送受の伝搬環境が同一である
ため、移動局から基地局に送信するときは基地局で受信
ダイバーシチ、基地局から移動局に送信するときは基地
局で送信ダイバーシチをそれぞれ行うことができ、移動
局でのダイバーシチが不要であるという利点がある。こ
のような利点のため、ＴＤＤはＰＨＳシステムで採用さ
れている。

【０００４】図３に示される衛星移動通信などのような
基地局（衛星局）と移動局間の距離が非常に大きいシス
テムでは、大きな伝搬遅延が存在し、送信、受信のタイ
ミングにずれが生じ、送信信号と受信信号が重なる可能
性がある。図中、３０１は衛星局，３０２は移動局をそ
れぞれ表す。

【０００５】ＦＤＤのシステムでは、送信、受信が異な
った周波数であるので、帯域通過フィルタにより送信信
号，受信信号を容易に分離できることから、送信信号と
受信信号の重なりはあまり問題にならない。しかし、Ｔ
ＤＤのシステムでは、送信、受信が同じ周波数であるの
で分離できず、送受のレベル差が大きいため、受信が不
可能になる。伝搬遅延を考慮して、フレームを構成する
方法も考えられるが、静止衛星以外の周回軌道衛星を用
いたシステムなどのような、基地局と移動局間の距離が
短時間に変化するシステムでは、フレーム構成を適応的
にしなければならず実現は困難である。固定のフレーム
構成で送信信号と受信信号が重ならないようにするため
にはガードタイムを最大の伝搬遅延まで許容できるよう
に非常に大きくとる必要があるが、伝送路の時間的利用
効率が低くなるという問題点がある。また、基地局は同
時に複数の移動局と複数の周波数を用いて通信する必要
があるが、通常の基地局の構成では、送信中は他の周波
数を用いた通信も受信不能であるため、フレームの構成
を適応的に変える方法は困難である。このため、通常は
伝搬遅延の大きい衛星通信のような用途にはＴＤＤは用
いられなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、最近、コー
ドレス電話，自動車電話，衛星通信等の各種の移動体通
信を端末一種で行うことが検討されている。このとき、
各種の移動体通信の無線アクセス方式が異なると端末内
で共用不可能な部分が多くなり、端末の大きさ，コスト
等の点で問題があることからアクセス方式の統一の必要
性が求められている。

【０００７】現在、この統一アクセス方式として上記の
ような利点のあるＴＤＤのシステムを採用することが考
えられている。しかしながら、ＴＤＤは上述したように
伝搬遅延の大きい衛星通信等に適用する場合にはフレー
ム構成の面で問題点があり、この解決が求められてい
た。

【０００８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、伝搬遅延の大きい衛星通信でもＴＤＤを適
用できるようにした移動無線通信システムを提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、基地局と、該基地局と通信する複数の移
動局を有し、これらの間で時分割複信方式を用いて通信
を行う移動通信システムにおいて，該システム間で伝送
される信号は、時分割で一定の長さのフレームに分割さ
れ、前記１フレームはＮ＝４以上のスロットを持ち、前
記基地局では、前記Ｎ個のスロットのうち、１つのスロ
ットを送信スロットとして割り当て、残りの（Ｎ−１）
個を受信スロットとして割り当てると共に、前記移動局
では，前記基地局から送信された下り信号をある一つの
スロットで受信し、この下り信号を受信したスロットを
基準として、次のスロットから（Ｎ−１）個のスロット
で該基地局に向けて同内容の上り信号を（Ｎ−１）回送
信するようにフレームを構成したことを第１の特徴とす
る。

【００１０】また、本発明は、基地局と、該基地局と通
信する複数の移動局を有し、これらの間で時分割複信方
式を用いて通信を行う移動通信システムにおいて，該シ
ステム間で伝送される信号は、時分割で一定の長さのフ
レームに分割され、前記１フレームは３つのスロットを
持ち、この３つのスロットを前記基地局では１送信スロ
ットと２受信スロットに割り当てると共に、前記移動局
では、基地局から送信された下り信号をあるスロットで
受信し、この下り信号を受信したスロットを基準とし
て、次のスロット、その次のスロットで同じ上り信号を
２回送信するようにフレームが構成され、前記基地局で
は、該連続した２スロットの上り信号を受信する際、前
記基地局の送信スロットが該連続した２スロットとも重
なる場合、送信スロットと重なっていない前のスロット
の前半と後のスロットの後半を合成して受信することを
第２の特徴とする。

【００１１】

【作用】上記した本発明の第１の特徴の構成にあって
は、フレーム構成を、基地局では、前記Ｎ個のスロット
のうち、１つのスロットを送信スロットとして割り当
て、残りの（Ｎ−１）個を受信スロットとして割り当
て、さらに移動局では，前記基地局から送信された下り
信号をある一つのスロットで受信し、この下り信号を受
信したスロットを基準として、次のスロットから（Ｎ−
１）個のスロットで該基地局に向けて同内容の上り信号
を重ねて（Ｎ−１）回送信するようにしている。このこ
とから、伝搬遅延の大きいとき、伝搬遅延に起因する送
信スロット，受信スロットの重なりによる受信不可能な
状態が回避され、確実に通信が行える。

【００１２】また、上記した本発明の第２の特徴の構成
にあっては、一つのフレームを３つのスロットに分割
し、この３つのスロットを前記基地局では１送信スロッ
トと２受信スロットに割り当てると共に、前記移動局で
は、基地局から送信された下り信号をあるスロットで受
信し、この下り信号を受信したスロットを基準として、
次のスロット、その次のスロットで同じ上り信号を２回
送信するようにフレームが構成している。そして、前記
基地局では、該連続した２スロットの上り信号を受信す
る際、前記基地局の送信スロットが該連続した２スロッ
トとも重なる場合、送信スロットと重なっていない前の
スロットの前半と後のスロットの後半を合成して受信し
ていることから、伝搬遅延に起因する送信スロット，受
信スロットの重なりによる受信不可能な状態はなく確実
に通信できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による移動通信システムを図面
を参照して説明する。本発明の移動通信システムは複信
方式として、送信，受信で同一周波数を使用するＴＤＤ
を用いている。ここでは、伝搬遅延の大きなシステムと
して衛星移動通信システムを考える。

【００１４】図１は本発明の第１の実施例で衛星局およ
び移動局の送信受信のタイミングを示す図である。ま
ず、フレーム構成を説明する。１フレームは４スロット
で構成される。ここでは、１スロットの時間をｔｓとす
る。衛星局では４スロットの内、１スロットがＴｘ（送
信）、３スロットがＲｘ（受信）である。移動局では３
スロットがＴｘ、１スロットがＲｘである。すなわち、
１０１は衛星局の送信スロット、１０２は衛星局の受信
スロット、１０３は移動局の送信スロット１、１０４は
移動局の送信スロット２、１０５は移動局の送信スロッ
ト３、１０６は移動局の受信スロットをそれぞれ示す。

【００１５】次に動作を説明する。最初に衛星局がＴｘ
スロットで下り信号の送信を行う。この下り信号を伝搬
遅延によりｔｄ後に移動局が受信する。移動局ではこの
下り信号を受信したスロットを基準として、次のスロッ
トから３スロットで同じ上り信号を３回送信する。衛星
局では、Ｔｘスロットで送信後、３スロットがＲｘスロ
ットとして受信を行っている。衛星局では送信終了後、
３スロット分の時間、受信を行う。以上の動作を繰り返
し、信号を伝送する。

【００１６】以上のような動作を行うと、衛星局は、送
信終了の（２×ｔｄ）後から（３×ｔｓ）の間移動局が
送信した上り信号を受ける。このとき、伝搬遅延ｔｄは
一定値ではないため、この（３×ｔｓ）の間に衛星局が
送信する可能性がある。具体的には、（２×ｔｄ）が
（４×ｔｓ）｛＝フレームの時間｝の整数倍でない限
り、（３×ｔｓ）の間に衛星局が送信する。往復に要す
る時間（２×ｔｄ）がフレームの時間（４×ｔｓ）は整
数倍、すなわち衛星局の受信３スロットと衛星に到着し
た３スロットのタイミングが一致したときは受信中に送
信しない。ＴＤＤのシステムでは、送信，受信で同じ周
波数を用いるので送信中は受信できない。

【００１７】図４，図５，図６，図７を用いて、衛星局
の送信受信スロットのタイミングと受信する上り信号の
関係を説明する。移動局のＴｘ１スロットで送信した信
号をｓ１（４０１），Ｔｘ２スロットで送信した信号を
ｓ２（４０２），Ｔｘ３スロットで送信した信号をｓ３
（４０３）とする。（２×ｔｄ）が（４×ｔｓ）の整数
倍のときは、上り信号をすべて受信できるため説明を省
略する。

【００１８】図４は（２×ｔｄ）を（４×ｔｓ）で割っ
た余りｔａがｔｓより小さい場合を説明する図である。
このとき、ｓ３が受信できない。しかし、ｓ１とｓ２と
ｓ３は同じ信号なので、ｓ１またはｓ２を受信すれば上
り信号は伝送される。

【００１９】図５はｔａがｔｓより大きく、（２×ｔ
ｓ）より小さい場合を説明する図である。このとき、ｓ
２およびｓ３が受信できない。しかし、ｓ１とｓ２とｓ
３は同じ信号なので、ｓ１を受信すれば、上り信号は伝
送される。

【００２０】図６は、ｔａが（２×ｔｓ）より大きく、
（３×ｔｓ）より小さい場合を説明する図である。この
とき、ｓ１およびｓ２が受信できない。しかし、ｓ１と
ｓ２とｓ３は同じ信号なので、ｓ３を受信すれば上り信
号は伝送される。

【００２１】図７は、ｔａが（３×ｔｓ）より大きい場
合を説明する図である。このとき、ｓ１が受信できな
い。しかし、ｓ１とｓ２とｓ３は同じ信号なので、ｓ２
またはｓ３を受信すれば上り信号は伝送される。

【００２２】このように本実施例では、移動局では下り
信号を受信したスロットを基準として、次のスロットか
ら３スロットで同じ上り信号を３回送信し、衛星局で
は、Ｔｘスロットで送信後、３スロットがＲｘスロット
として受信を行うことが可能なようにフレームを構成し
ていることから、伝搬遅延に起因する衛星局，移動局で
の送信スロット，受信スロットの重なりによる受信不可
能な状態を回避でき、基地局・移動局間の確実な信号伝
送が可能となる。

【００２３】また、本実施例の移動通信システムによれ
ば伝搬遅延にかかわりなく受信不可能な状態を回避でき
るので、低軌道周回衛星のように伝搬遅延の変動がある
システムにも適用できる。

【００２４】なお、上述の説明では、１フレーム４スロ
ット構成の場合の例で説明したが，１フレーム５スロッ
ト以上の場合も同様に本発明が適用可能であり、この場
合は上り信号が送信スロットの分だけ伝送されることに
より上記した効果と同様の効果を得ることができる。

【００２５】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。図８は本発明の第２の実施例で衛星局および移動局
の送信受信のタイミングを示す図である。

【００２６】まず、フレーム構成を説明する。１フレー
ムは３スロットで構成される。ここでは、１スロットの
時間をｔｓとする。衛星局では３スロットの内、１スロ
ットがＴｘ（送信），２スロットがＲｘ（受信）であ
る。移動局では２スロットがＴｘ，１スロットがＲｘで
ある。

【００２７】次に動作を説明する。最初に衛星局がＴｘ
スロットで下り信号の送信を行う。この下り信号を伝搬
遅延によりｔｄ後に移動局が受信する。移動局ではこの
下り信号を受信したスロットを基準として、次のスロッ
ト、その次のスロットで同じ上り信号を２回送信する。
衛星局では、Ｔｘスロットで送信後、２スロットがＲｘ
スロットとして受信を行っている。衛星局では送信終了
後、２スロット分の時間、受信を行う。以上の動作を繰
り返し、信号を伝送する。

【００２８】以上のような動作を行うと、衛星局は、送
信終了の（２×ｔｄ）後から（２×ｔｓ）の間移動局が
送信した上り信号を受ける。このとき、伝搬遅延ｔｄは
一定値ではないため、この（２×ｔｓ）の間に衛星局が
送信する可能性がある。具体的には、（２×ｔｄ）が
（３×ｔｓ）｛＝フレームの時間｝の整数倍でない限
り、（２×ｔｓ）の間に衛星局が送信する。ＴＤＤのシ
ステムでは、送信，受信で同じ周波数を用いるので送信
中は受信できない。

【００２９】次に図９，図１０，図１１を用いて衛星局
の送信受信スロットのタイミングと受信する上り信号の
関係を説明する。移動局のＴｘ１スロットで送信した信
号をｓ１，Ｔｘ２スロットで送信した信号をｓ２とす
る。（２×ｔｄ）が（３×ｔｓ）の整数倍のときは、上
り信号をすべて受信できるため説明を省略する。

【００３０】図９は（２×ｔｄ）を（３×ｔｓ）で割っ
た余りｔａがｔｓより小さい場合を説明する図である。
このとき、ｓ２の後半が受信できない。しかし、ｓ１と
ｓ２は同じ信号なので、ｓ１を受信すれば上り信号は伝
送される。

【００３１】図１０はｔａが（２×ｔｓ）より大きい場
合を説明する図である。このとき、ｓ１の前半が受信で
きない。しかし、ｓ１とｓ２は同じ信号なので、ｓ２を
受信すれば上り信号は伝送される。

【００３２】図１１はｔａがｔｓより大きく、（２×ｔ
ｓ）より小さい場合を説明する図である。このとき、ｓ
１の後半およびがｓ２の前半が受信できない。しかし、
ｓ１とｓ２は同じ信号なので、ｓ１の前半とｓ２の後半
を受信し、合成すれば、上り信号は伝送される。この場
合は、ｓ１の前半とｓ２の後半の接続部分の受信が難し
いように思われる。しかし、各スロットには信号の重な
りを防ぐガードタイムがあり、実際に送信している時間
は、送信スロットより短く、受信可能なｓ１の前半とｓ
２の後半には、共通な部分が存在する。このため、接続
部分の受信も可能である。

【００３３】上記したスロット構成で通信を実現するた
めの具体的な衛星局の送受信部の構成の一例を図１２に
示す。図１２において、受信側は、受信機（Ｒｘ−Ｒ
Ｆ）１２２、復調器（ＤＥＭ）１２３、受信信号検出部
１２１、メモリ１２３、スロット取出部１２６、チャネ
ル復号化部（ＣＨ−ＤＥＣＯＤＥＣ）１２７より構成さ
れる。また、送信側は、送信機（Ｔｘ−ＲＦ）１２８、
変調器（ＭＯＤ）１２９、チャネル符号化部（ＣＨ−Ｃ
ＯＤＥＣ）１３０、送信フレームタイミング制御部（Ｔ
ｘフレームタイミング）１３１より構成される。

【００３４】送信フレームタイミング制御部（Ｔｘフレ
ームタイミング）１３１は上述したように設定されたス
ロット構成を記憶しており、送受切替スイッチ１２１を
送信スロットのときは送信側に、受信スロットのときは
受信側にそれぞれ切り替える。アンテナを介して受信機
（Ｒｘ−ＲＦ）１２２で受信された受信信号は復調器
（ＤＥＭ）１２３で復調される。受信信号検出部１２１
は、受信機（Ｒｘ−ＲＦ）１２２または復調器（ＤＥ
Ｍ）１２３からのタイミング信号により、受信信号検出
されたことを検出するものである。受信信号検出部１２
１で受信信号検出されたことを検出すると、メモリ１２
３に対して制御信号を供給し、受信データを蓄えるよう
指示する。なお、送信フレームタイミング制御部（Ｔｘ
フレームタイミング）１３１から制御信号を供給し、送
信スロット以外のスロットのタイミングで受信データを
蓄えるよう指示してもよい。スロット取出部１２６は、
メモリ１２５に蓄えられたデータのうち必要なスロット
のデータを取り出す。

【００３５】次に送信時は、送信フレームタイミング制
御部（Ｔｘフレームタイミング）１３１からの制御信号
によりチャネル符号化部（ＣＨ−ＣＯＤＥＣ）１３０を
起動させ、変調器（ＭＯＤ）１２９、送信機（Ｔｘ−Ｒ
Ｆ）１２８、アンテナ１２０を介して送信データを端末
に向けて送信する。

【００３６】いま、１フレームの中の２番目のＲｘスロ
ット、すなわちＴｘスロットの１スロット前で受信信号
の立上がりが検出されるときは、図１１に示されるｔａ
がｔｓより大きく、（２×ｔｓ）より小さい場合であ
る。この場合は、受信信号立上がりの時点から、送信開
始時点までのデータとＴｘスロット終了から次のＲｘス
ロット終了までのデータをメモリ１２５に蓄える。この
メモリ１２５内のデータに図１１のｓ１の前半とｓ２の
後半が含まれるので、図１１のようにＲｘスロットを再
生できる。

【００３７】２番目のＲｘスロットで受信信号の立上が
りが検出されないときは、図９、図１０に示されるｔａ
＜ｔｓあるいはｔａ＞（２×ｔｓ）の場合である。この
場合は、２つのＲｘスロットのデータをメモリ１２５に
蓄え、受信信号の立上がりあるいは立ち下がりを受信信
号検出部１２４で検出すれば、一つのＲｘスロットを取
り出すことができる。

【００３８】本実施例では、第１の実施例同様、伝搬遅
延に起因する衛星局，移動局での送信スロット，受信ス
ロットの重なりによる受信不可能な状態を回避できるこ
とから、基地局・移動局間の確実な信号伝送が可能とな
る。さらに本実施例は低軌道周回衛星のように伝搬遅延
の変動があるシステムにも適用できる。

【００３９】なお、この実施例では、１フレーム４スロ
ット以上で１組の上りおよび下り信号を伝達したのに対
し、本実施例では１フレーム３スロットで１組の上りお
よび下り信号で伝送できるのでチャネルの利用効率が高
くなる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、伝搬
遅延の大きいとき、伝搬遅延に起因する衛星局，移動局
での送信スロット，受信スロットの重なりによる受信不
可能な状態を回避できることから、基地局・移動局間の
確実な信号伝送が可能となる。また、本発明は低軌道周
回衛星のように伝搬遅延の変動があるシステムにも適用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の衛星局および移動局の
送信受信のタイミングを説明する図。

【図２】時間分割複信（ＴＤＤ）を説明する図。

【図３】衛星移動通信システムを説明する図。

【図４】送信受信スロットのタイミングと上り信号の関
係を説明する図。

【図５】送信受信スロットのタイミングと上り信号の関
係を説明する図。

【図６】送信受信スロットのタイミングと上り信号の関
係を説明する図。

【図７】送信受信スロットのタイミングと上り信号の関
係を説明する図

【図８】本発明の第２の実施例の衛星局および移動局の
送信受信のタイミングを説明する図。

【図９】送信受信スロットのタイミングと上り信号の関
係を説明する図。

【図１０】送信受信スロットのタイミングと上り信号の
関係を説明する図

【図１１】送信受信スロットのタイミングと上り信号の
関係を説明する図

【図１２】本発明の第２の実施例にかかる衛星局の送受
信部のブロック図。

【符号の説明】

１０１…衛星局の送信スロット、１０２…衛星局の受信
スロット、１０３…移動局の送信スロット１、１０４…
移動局の送信スロット２、１０５…移動局の送信スロッ
ト３、１０６…移動局の受信スロット、２０１…基地局
の送信スロット、２０２…基地局の受信スロット、２０
３…移動局の受信スロット、２０４…移動局の送信スロ
ット、３０１…衛星局、３０２…移動局、４０１…移動
局の送信スロット１で送信された上り信号、４０２…移
動局の送信スロット２で送信された上り信号、４０３…
移動局の送信スロット３で送信された上り信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基地局と、該基地局と通信する複数の移動
   局を有し、これらの間で時分割複信方式を用いて通信を
   行う移動通信システムにおいて，該システム間で伝送さ
   れる信号は、時分割で一定の長さのフレームに分割さ
   れ、前記１フレームはＮ＝４以上のスロットを持ち、前
   記基地局では、前記Ｎ個のスロットのうち、１つのスロ
   ットを送信スロットとして割り当て、残りの（Ｎ−１）
   個を受信スロットとして割り当てると共に、前記移動局
   では，前記基地局から送信された下り信号をある一つの
   スロットで受信し、この下り信号を受信したスロットを
   基準として、次のスロットから（Ｎ−１）個のスロット
   で該基地局に向けて同内容の上り信号を（Ｎ−１）回送
   信するようにフレームを構成したことを特徴とする移動
   通信システム。
2. 【請求項２】基地局と、該基地局と通信する複数の移動
   局を有し、これらの間で時分割複信方式を用いて通信を
   行う移動通信システムにおいて，該システム間で伝送さ
   れる信号は、時分割で一定の長さのフレームに分割さ
   れ、前記１フレームは３つのスロットを持ち、この３つ
   のスロットを前記基地局では１送信スロットと２受信ス
   ロットに割り当てると共に、前記移動局では、基地局か
   ら送信された下り信号をあるスロットで受信し、この下
   り信号を受信したスロットを基準として、次のスロッ
   ト、その次のスロットで同じ上り信号を２回送信するよ
   うにフレームが構成され、前記基地局では、該連続した
   ２スロットの上り信号を受信する際、前記基地局の送信
   スロットが該連続した２スロットとも重なる場合、送信
   スロットと重なっていない前のスロットの前半と後のス
   ロットの後半を合成して受信することを特徴とする移動
   通信システム。