JPH1093518A - 可変フレーム処理時間を有する通信装置 - Google Patents

可変フレーム処理時間を有する通信装置

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JPH1093518A
JPH1093518A JP9220027A JP22002797A JPH1093518A JP H1093518 A JPH1093518 A JP H1093518A JP 9220027 A JP9220027 A JP 9220027A JP 22002797 A JP22002797 A JP 22002797A JP H1093518 A JPH1093518 A JP H1093518A
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time slot
communication device
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JP9220027A
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Bradley B Bakke
ブラッドレー・ビー・バッケ
Victoria Francesca A Buenviaje
ビクトリア・フランチェスカ・アティエンザ・ブーンビアジェ
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Motorola Inc
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    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/16—Time-division multiplex systems in which the time allocation to individual channels within a transmission cycle is variable, e.g. to accommodate varying complexity of signals, to vary number of channels transmitted
    • H04J3/1694—Allocation of channels in TDM/TDMA networks, e.g. distributed multiplexers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2643—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile using time-division multiple access [TDMA]

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  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)
  • Transceivers (AREA)
  • Indicating And Signalling Devices For Elevators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイム・スロットを有する公称期間のフレー
ムからなるＴＤＭＡ信号を復調する（１２０，１５０，
１６０）。 【解決手段】 タイム・スロット割り当て回路１７０
は、ＴＤＭＡ制御情報に基づいて、現在のフレームおよ
び次のフレームにおけるタイム・スロットの割り当てお
よび再割り当てを行う。リアル・タイム・タイミング制
御回路１８０は、データ・デコーダ１９０によって復元
データを生成するために、復元データ期間を判定する。
データ・デコーダ１９０は、異なるタイム・スロットが
タイム・スロット再割り当て回路１７０によって再割り
当てされた場合に、次のフレーム中に時間圧縮または時
間伸長によって、受信データ期間中に復元データを生成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、時分割多元接続（ＴＤ
ＭＡ）通信装置に関し、さらに詳しくは、可変タイム・
スロットを有するＴＤＭＡ信号を復調および処理する通
信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】時分割多元接続（ＴＤＭＡ：time divis
ion multiple access ）無線装置は、一般に、特定の遠
隔無線装置と通信するために割り当てられた特定のタイ
ム・スロットを採用する。無線装置は、フレーム中に特
定のタイム・スロットを復号し、ユーザのために受信情
報を生成する。遠隔無線装置と、中央無線装置との間で
送信されるＴＤＭＡ信号の間のタイミング差は、性能を
劣化させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】遠隔加入者無線装置に
対するＴＤＭＡ信号の間のタイミング差、それにユーザ
のために音声などの復元データを生成する必要性は、バ
ッファを利用することによって一般に解決された。例え
ば、Averbuchによる米国特許第５，２６８，９３３号
は、処理時間を調整するためにバッファを利用して、ユ
ーザのために復元音声データを生成する。バッファは、
数分の１秒の音声遅延を与えるが、この数分の１秒の遅
延は、わずかな音声遅延を有するほとんどの通信システ
ムでは目立たない。数分の１秒を超える長い音声遅延を
有する通信システムは、ユーザにとって問題となる。し
かし、長い伝播距離または時間を有する衛星通信システ
ムでは、軌道上の衛星と地上の遠隔加入者無線装置との
間の伝播距離によって生じる遅延は、この問題をさらに
深刻にする。上記の場合においてこのようなバッファに
よって追加される余分な数分の１秒の遅延は、ユーザに
とってリアル・タイム通信を不快なものにしたり、ある
いは不可能にする。
【０００４】
【実施例】図１は、受信ＴＤＭＡ信号１０のタイミング
図を示す。受信ＴＤＭＡ信号１０は、フレーム１，フレ
ーム２，フレーム３およびフレーム４からなり、各フレ
ームは、好適な実施例では、約９０ミリ秒（ｍｓ）の公
称期間(nominal duration)を有する。５つの時間期間
は、好適な実施例における各フレームについてタイム・
スロットＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５にそ
れぞれ割り当てられる。別の例では、２つ以上の時間期
間を各フレームについて１つのタイム・スロットに割り
当てることができる。本発明のＴＤＭＡ信号１０では、
無線装置はフレーム毎に一つのタイム・スロットに対し
て処理する。このフレーム毎に一つのタイム・スロット
は、システムにおいてＴＤＭＡ被制御信号によって指定
されるように、図１にて斜線で表される。例えば、タイ
ム・スロットＴＳ２はフレーム１について割り当てられ
る。次のフレームにおいて、タイム・スロットＴＳ４は
フレーム２について再割り当てされる。フレーム３にお
いて、タイム・スロットＴＳ４は維持され、そのため再
割り当てされない。フレーム４において、タイム・スロ
ットはこの例に示されるようにタイム・スロットＴＳ２
に再割り当てされる。このフレームの再割り当ては、タ
イム・スロット・ホッピング(time slot hopping) と呼
ばれることもある。
【０００５】従来のバッファを利用すると、受信タイム
・スロットは、バッファを利用して時間をシフトさせ、
調和した復号時間にすると同時に、無線装置のデータ・
デコーダによる処理のために保持できる。遅延に耐えら
れないシステムでは、バッファはあまりにも多くの遅延
を追加するので避けなければならない。従って、本発明
は割り当てられたタイム・スロットを復号して、バッフ
ァなしに復元されたデータをリアル・タイムで生成し、
また復元されたデータが次のフレームでのみ利用できる
期間を変更して、タイム・スロット再割り当てに対処す
る。
【０００６】フレーム１におけるタイム・スロットＴＳ
２からフレーム２におけるタイム・スロットＴＳ４への
再割り当てでは、図１に示すように、復元データ期間は
公称期間よりも大きく増加する。フレーム３におけるタ
イム・スロットＴＳ４からフレーム４におけるタイム・
スロットＴＳ２へのタイム・スロット再割り当てでは、
復元データ期間は、図１に示すように公称期間よりも小
さい。しかし、このような復元データ期間の変化は、再
割り当て時に次の一つのタイム・スロットについてのみ
公称期間と異なる。再割り当て後、以降のフレームは、
公称期間と等しい復元データ期間を有する。従って、本
発明は、遅延を追加せずに、タイム・スロットの再割り
当て時に次の一つのフレームについて復元データの品質
を最小限に変える。さらに、平均して再割り当ての半分
において影響を受ける復元データ期間は、より長い復元
データ期間中にデータ・デコーダによる時間伸長を必要
とし、再割り当ての残り半分においては、公称期間とは
異なる復元データ期間を収容するために時間圧縮を必要
とする。
【０００７】可変フレーム・サイズを処理できる音声コ
ーダおよびデコーダは既知であり、例えば、Jacobsらに
よる米国特許第５，４１４，７９６号およびFarwell ら
による米国特許第５，１８４，３４７号がある。Farwel
l らは、発振器の品質に応じて、一般に１時間に２５
回、発振器ドリフトの補正が行われる毎に、数ビットを
追加または除去することにより、受信機における発振器
ドリフトを補償する。Farwell らは、発振器ドリフトを
補償するため、プラスまたはマイナス１％以下だけビッ
トストリームから数ビットを削除する。この特許は、タ
イム・スロットの再割り当てによって生じる大きな時間
差の対処方法については触れない。
【０００８】さらに、Jacobsらによる特許も、その可変
レート・ボコーダがタイム・スロットを利用あるいは再
割り当てしない符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）に適用さ
れるので、タイム・スロット再割り当てによる大きなタ
イミング差に対処しない。この特許における可変レート
・コーダによって処理されるフレーム・レートは、スペ
クトル拡散ＣＤＭＡシステムにおける同一チャネル干渉
を低減するため、送信すべきデータの量に基づいて変化
する。この特許は、本発明によって対処されるタイム・
スロット再割り当てによって生じるタイミング問題を緩
和することに関与しない。
【０００９】図２は、本発明による無線装置の概略ブロ
ック図を示す。アンテナ１１０は無線信号を受信し、こ
の無線信号はサーキュレータ１３０を介して復調器１２
０によって復調される。サーキュレータ１３０は、送信
経路の電力増幅器１４０をアンテナ１１０に接続する。
復調器１２０は、受信したＴＤＭＡ信号を復調する。フ
レーミング回路１５０は、復調器１２０からの復調信号
を公称期間のフレームに順次分割する。ＴＤＭＡ制御回
路１６０は、受信信号からＴＤＭＡ制御情報を抽出す
る。ＴＤＭＡ制御情報は、無線装置による処理のために
各フレームにおける特定のタイム・スロットを指示する
情報を部分的に含むシステム制御を行う。タイム・スロ
ット割り当て回路１７０は、ＴＤＭＡ制御情報によって
指示されたタイム・スロットに基づいてタイム・スロッ
トを割り当てる。また、タイム・スロット割り当て回路
１７０は、無線装置による処理のために異なるタイム・
スロットを利用すべきことをＴＤＭＡ制御情報が指示し
た場合に、次のフレームにおいてタイム・スロットの再
割り当てを行う。さらに、タイム・スロット割り当て回
路１７０は、無線装置のシステム・タイミングを行う。
例えば、復調器１２０，フレーミング回路１５０および
デコーダなど無線装置の他の部分は、フレームの不必要
な部分では節電のためパワーダウンまたはスリープ状態
になる。システム・タイミングは、無線装置のこれらの
部分がフレームから情報を受信するためにいつ起きなけ
ればならないかを決定する。
【００１０】リアル・タイム・タイミング制御回路１８
０は、復元データがユーザに利用可能になったときに、
復元データ期間を判定する。リアル・タイム・タイミン
グ制御回路１８０は、好ましくは、現在のタイム・スロ
ットの時間と次のタイム・スロットの時間との間の差と
して復元データ期間を判定する。
【００１１】データ・デコーダ１９０は、フレーミング
回路１５０からのフレームにおける関連タイム・スロッ
トを復号する。データ・デコーダ１９０は、リアル・タ
イム・タイミング制御回路１８０によって指示される復
元データ期間が次に割り当てられるスロットのフレーム
中に公称期間から変化する場合に、時間圧縮または伸長
を行う。データ・デコーダ１９０は、例えば、補間(int
erpolation) によって時間伸長を行い、デシメーション
(decimation)によって時間圧縮を行う。補間またはデシ
メーションの代わりに、時間伸長および圧縮の他の方法
を代用できる。データ・デコーダ１９０は、音声デコー
ダ１９３およびイメージ・デコーダ１９７のうち一方あ
るいは両方でもよい。データ・デコーダ１９０によって
生成された復元データは、デジタル／アナログ・コンバ
ータ２２０を介してスピーカ２１０で再生でき、あるい
はビデオ・ディスプレイ２３０などのディスプレイ上で
表示できる。
【００１２】本発明は、ユーザがデータのリアル・タイ
ム伝送を要求する、遅延に耐えられないシステムにおい
て適用可能である。復元データは、リアル・タイム・タ
イミング制御回路１８０によって指示される可変復元デ
ータ期間を収容するため、データ・デコーダ１９０によ
って時間圧縮または時間伸長される。本発明では、遅延
に敏感な環境におけるリアル・タイム通信の維持に対す
るユーザの他の要求を満たすために、ユーザの脳が時間
伸長あるいは時間圧縮された復元データを認識するのに
十分寛容であるという能力を想定し、この能力に依存す
る。例えば、無線電話装置などの音声無線システムで
は、全二重通信のために音声および送信経路の両方が設
けられる。全二重通信では、無線電話装置のユーザは相
手が話すのを聞くのと同時に話すことができなければな
らない。話すことと聞くことを同時に行う全二重通信
は、長い伝播時間の他に大きな処理遅延がある衛星シス
テムに存在するような大きな遅延に対して許容できな
い。
【００１３】好ましくは、復元データ期間は、図１の例
の５つのタイム・スロットよりはるかに多くのタイム・
スロットを有するシステムにおいて、公称期間の約６４
％〜約１３６％だけ変化できる。好適な実施例では、公
称期間は約９０ミリ秒（ｍｓ）であり、１つの約２２．
５ミリ秒のヘッダ部分の次に、フレーム毎に８つのタイ
ム・スロットが存在する。従って、公称期間は５８ｍｓ
〜約１２２ｍｓの間で変化できる。
【００１４】また、図２は、例えば、アナログ／デジタ
ル・コンバータ２６０を介してマイクロフォン２５０か
らまたはビデオ・カメラ２７０からのリアル・タイム入
力データに基づいて、タイム・スロットをアセンブルす
るデータ・エンコーダ２４０を有する送信経路を示す。
データ・エンコーダ２４０は、リアル・タイム・タイミ
ング制御回路１８０からの復元データ期間に基づいて時
間伸長または時間圧縮を行うように、データ・デコーダ
１９０と同様に構成される。また、データ・エンコーダ
２４０は、音声コーダ２４３およびイメージ・コーダ２
４７のうち一方または両方を含むことができる。音声コ
ーダ２４３および音声デコーダ１９３は、ボコーダと呼
ばれるものを構成する。
【００１５】送信経路におけるフォーマッティング回路
２８０は、システム・タイミングに基づいて、データ・
エンコーダ２４０からのアセンブルされたタイム・スロ
ットをフレームにフォーマットする。変調器２９０は、
フォーマッティング回路２８０によるフレームを変調
し、アンテナ１１０によって電力増幅器１４０を介して
フレームを送信する。アンテナ１１０，サーキュレータ
１３０および電力増幅器１４０は、電話機，コンピュー
タまたはファイバ網などの配線網によって代用できる。
さらに、アンテナ１１０は配線ＲＦケーブル網において
構成できる。送信経路および受信経路の両方を図２に示
すように一つのトランシーバにおいて構成できるが、受
信経路および送信経路のいずれか一方を、例えば、送信
専用装置または受信専用装置において独立して構成して
もよい。さらに、送信経路または受信経路は、ダウンリ
ンク方向など一方方向のみがタイム・スロット再割り当
てを有するが、他方のアップリンク方向はタイム・スロ
ット再割り当てがないシステムにおいて、独立して存在
してもよい。
【００１６】図３は、好適な実施例によるタイム・スロ
ット割り当て回路１７０およびリアル・タイム・タイミ
ング制御回路１８０の詳細を示す。タイム・スロット割
り当て回路３７０は、ＴＤＭＡ制御情報およびフレーム
を受信し、判定回路３１０によって現在のタイム・スロ
ットの時間を判定し、判定回路３２０によって次のタイ
ム・スロットの時間を判定する。リアル・タイム・タイ
ミング制御回路３８０は、次のタイム・スロットの時間
から現在のタイム・スロットの時間を減算して、デコー
ダまたはエンコーダによって用いられる復元データ期間
を判定する減算器３３０を内蔵する。あるいは、リアル
・タイム・タイミング制御回路３８０は、ＴＤＭＡ制御
情報自体に内蔵でき、あるいはこの情報から導出でき
る。
【００１７】添付の図面を参照して本明細書で開示され
る本発明の信号処理手法は、好ましくは、一つまたはそ
れ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）または他の
マイクロプロセッサ上で実施される。なお、かかる手法
は、離散的な構成要素として完全にあるいは部分的に実
施できる。
【００１８】本発明について上記の説明および図面にて
図説したが、この説明は一例に過ぎず、発明の真の精神
および範囲から逸脱せずに、さまざまな変更や修正が当
業者によって可能なことが理解される。本発明は遅延に
敏感なシステムにおいて実質的な効果を有するが、本発
明はページング，セルラおよび他の衛星通信システムな
ど、遅延耐性に関係なく他の通信システムにも適用可能
である。さらに、画像または音声情報以外のデータも異
なる用途および環境で用いるために対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】受信ＴＤＭＡ信号のフレームおよびタイム・ス
ロットを示すタイミング図である。
【図２】本発明による無線装置の概略ブロック図であ
る。
【図３】タイム・スロット割り当て回路およびリアル・
タイム・タイミング制御回路の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０ 受信ＴＤＭＡ信号 １１０ アンテナ １２０ 復調器 １３０ サーキュレータ １４０ 電力増幅器 １５０ フレーミング回路 １６０ ＴＤＭＡ制御回路 １７０ タイム・スロット割り当て回路 １８０ リアル・タイム・タイミング制御回路 １９０ データ・デコーダ １９３ 音声デコーダ １９７ イメージ・デコーダ ２１０ スピーカ ２２０ デジタル／アナログ・コンバータ ２３０ ビデオ・ディスプレイ ２４０ データ・エンコーダ ２４３ 音声コーダ ２４７ イメージ・コーダ ２５０ マイクロフォン ２６０ アナログ／デジタル・コンバータ ２７０ ビデオ・カメラ ２８０ フォーマッティング回路 ２９０ 変調器 ３１０，３２０ 判定回路 ３３０ 減算器 ３７０ タイム・スロット割り当て回路 ３８０ リアル・タイム・タイミング制御回路

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 タイム・スロットを有するフレームであ
    って、公称期間のフレームからなる受信時分割信号を受
    信する通信装置であって：前記受信時分割信号を復調し
    て、被復調信号を生成する復調器（１２０）；前記復調
    器に動作可能に結合され、前記被復調信号を公称期間の
    フレームに順次分割するフレーミング回路（１５０）；
    前記フレーミング回路に動作可能に結合され、前記通信
    装置によるリアル・タイム処理のために特定のタイム・
    スロットを指示する時分割制御情報を前記フレーム内か
    ら抽出する時分割制御回路（１６０）；前記フレーミン
    グ回路および前記時分割制御回路に動作可能に結合さ
    れ、前記時分割制御情報によって指示されたタイム・ス
    ロットに基づいて、前記通信装置によるリアル・タイム
    処理のために現在のタイム・スロットをダイナミックに
    割り当て、かつ前記時分割制御情報によって指示された
    異なるタイム・スロットに基づいて、前記通信装置によ
    るリアル・タイム処理のために次のタイム・スロットを
    ダイナミックに再割り当てするタイム・スロット割り当
    て回路（１７０）；前記タイム・スロット割り当て回路
    に動作可能に結合され、復元データを生成するための復
    元データ期間を判定するリアル・タイム・タイミング制
    御回路（１８０）であって、前記復元データ期間は、前
    記タイム・スロット割り当て回路によって再割り当てさ
    れた次のタイム・スロット中に前記公称期間から変化す
    る、リアル・タイム・タイミング制御回路（１８０）；
    および前記フレーミング回路および前記リアル・タイム
    ・タイミング制御回路に動作可能に結合され、フレーム
    の現在のタイム・スロットを復号し、前記復元データ期
    間中に復元されたデータをリアル・タイムで生成するデ
    ータ・デコーダ（１９０）であって、前記リアル・タイ
    ム・タイミング制御回路が再割り当て時に次のタイム・
    スロットについて前記公称期間から前記復元データ期間
    を変える場合に、前記デコーダは時間伸長または時間圧
    縮を行い、復元データを生成する、データ・デコーダ
    （１９０）；によって構成されることを特徴とする通信
    装置。
  2. 【請求項２】 前記リアル・タイム・タイミング制御回
    路（１８０）は、次のタイム・スロットがタイム・スロ
    ット割り当て回路によって再割り当てされる場合に、現
    在のタイム・スロットの時間と次のタイム・スロットの
    時間との間の期間として、前記復元データ期間を判定す
    ることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
  3. 【請求項３】 前記リアル・タイム・タイミング制御回
    路（１８０）は、次のタイム・スロットが現在のフレー
    ムにおいて着信した現在のタイム・スロットよりも後に
    次のフレームにおいて着信した場合に、前記復元データ
    期間を増加し、また前記リアル・タイム・タイミング制
    御回路は、次のタイム・スロットが現在のフレームにお
    いて着信した現在のタイム・スロットよりも前に次のフ
    レームにおいて着信した場合に、前記復元データ期間を
    減少することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
  4. 【請求項４】 前記データ・デコーダ（１９０）は、リ
    アル・タイム音声データを生成するリアル・タイム音声
    デコーダからなることを特徴とする請求項１記載の通信
    装置。
  5. 【請求項５】 各タイム・スロットは、同じ期間を有す
    ることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
  6. 【請求項６】 前記復元データ期間は、前記公称期間の
    最大２倍まで達しうることを特徴とする請求項１記載の
    通信装置。
  7. 【請求項７】 前記復元データ期間は、前記公称期間の
    約６４パーセントから約１３６パーセントまで変化しう
    ることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
  8. 【請求項８】 前記公称期間は、約５８ミリ秒と約１２
    ２ミリ秒との間で変化しうることを特徴とする請求項７
    記載の通信装置。
  9. 【請求項９】 前記復元データ期間中に入力データをリ
    アル・タイムで受信し、リアル・タイム入力データをタ
    イム・スロットに符号化するデータ・コーダ（２４
    ０）；前記データ・コーダに動作可能に結合され、前記
    タイム・スロットを前記公称期間のフォーマットされた
    フレームにフォーマットするフォーマッティング回路
    （２８０）；および前記フォーマッティング回路に動作
    可能に結合され、前記フォーマットされたフレームを変
    調して、前記通信装置によって送信するための被変調信
    号を生成する変調器（２９０）；をさらに含んで構成さ
    れることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
  10. 【請求項１０】 前記通信装置は無線装置であり：前記
    変調器に動作可能に結合されたアンテナ；および前記デ
    コーダに動作可能に結合されたスピーカ；をさらに含ん
    で構成されることを特徴とする請求項１記載の通信装
    置。
JP9220027A 1996-08-09 1997-07-31 可変フレーム処理時間を有する通信装置 Ceased JPH1093518A (ja)

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DE (1) DE19734018A1 (ja)
FR (1) FR2752346B1 (ja)
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