JPH11513546A

JPH11513546A - 分散回路交換電気通信回路網

Info

Publication number: JPH11513546A
Application number: JP9514056A
Authority: JP
Inventors: スティーヴンアントニージェラードチャンドラー; スティーヴンジョンブレイスウェイト
Original assignee: ルーラルレイディオシステムズリミテッド
Priority date: 1995-09-30
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1999-11-16
Also published as: CZ90498A3; OA10790A; GB2305823A; KR19990063885A; DE69611928D1; EP0853845A2; MX9802470A; GB9520010D0; ATE199467T1; EP0971514A2; GB2305823B; EP0853845B1; CA2232634A1; BR9611337A; GB9620140D0; PL325831A1; WO1997013333A3; ZA968213B; EA000791B1; US20010012776A1

Abstract

(57)【要約】複数の送受信局が電気通信回路網内にランダムに分散された位置に設けられ、切り換え回路が局自体の中に設けられていて、回路網内の局の間で呼出しを経路指定し、必要な場合には回路網内の他の局を使用してこれらの呼出しを中継する。この目的のために、各局（２０）は、発信局Ｓから宛先局Ｄまでの呼出しが送信される別の局をその呼出しを中継させる目的で選択するように動作する呼出し経路指定制御ユニットを組み入れている。呼出し経路指定制御ユニットは、回路網の中のその送信局（２０）の範囲内の他の局によって受信される問合せ信号を送信し、各他の局（２１）の呼出し経路指定制御ユニットは、上記局（２０）から受信した問合せ信号に応答して呼出しを中継するために使用可能である時は、承認信号を送信する。承認信号は、呼出しをその意図された宛先に向けて中継するためのその局（２０）の適合性を表す遅延の後に送信される。次いで局（２０）の呼出し経路指定制御ユニットは、最小の遅延の後にある局（２１）から承認信号を受信したことに基づいてその呼出しを中継する局（２１）を選択する。

Description

【発明の詳細な説明】分散回路交換電気通信回路網本発明は、分散回路交換(switched)電気通信回路網に関し、詳しく述べれば、限定するものではないが、複数の送受信局がランダムに分散された位置に設けられており、局自体内には、回路網内の局間の呼出し（または、通話：calls）を経路指定(routing)し、必要な場合には回路網内の他の局を使用してこれらの呼出しを中継するためのスイッチング回路が設けられているような回路網のための送受信局に関する。多くの国においては、町及び若干の主要な村への電話サービスは存在しているかも知れないが、大部分の人々は電話機への効果的なアクセスを有していない。これらの国においては、実質的に全ての人々が公衆電話機から数キロメートル以内に住むような密度で電話機の回路網を設ける要望が存在している。しかしながら、このようにするためには広範囲に離間した多数の電話機を設置する必要があり、もし普通の有線電話システムを使用すれば莫大な費用を必要とする。1993年４月の Fourth IEE Conference on Telecommunications，IEE Conference Publi cation No．371 に所載の S.A.G．Chandler、S.J．Braithwait 、H.R.Mgombelo らの論文“ A Distributed Rural Radio System for Developing Countries ” には田舎の無線電話システムが記述されており、この無線電話システムは、理想的には、その無交換回路網構造の故に広く離間したサイトに基本的な電話サービスを提供するのに適している。この無線電話システムは協同無線ノードを使用しており、これは中央交換または相互接続インフラストラクチャを必要としない。各ノードは、２つの単一チャネルディジタルトランシーバ、少なくとも１つの電話機インタフェース、及び必要な通信制御を行うためのプロトコルを実施するソフトウェアを含むコントローラを備えた送受信局からなる。ノード間のリンクは、パケット交換または統計的に多重化されたリンクとは対照的に、電話トラフィックにおける双方向スピーチのために必要な固定容量リンクである。各送受信局は、太陽給電ディジタル無線ユニットからなり、それに１台またはそれ以上の電話機が接続されている。妥当な距離（適度に好ましい地形では 50 キロメートル程度）以内の呼出しは、局間直接通信によって行われる。しかしながら、この距離を超える呼出しは、回路網内のその呼出しが行われている時点には使用されていない他の局によって中継されなければならない。回路網によってサービスされる領域外の呼出し、または過大な数の中継ホップを必要とする呼出しは、ゲートウェイノードを通して公衆サービス電話機回路網内へ経路指定することができる。現在使用されている最も類似したシステムは、パケット無線システムである。しかしながら、これらのシステムは、典型的に、統計的に多重化された、通常は遙かに低い情報レートからもたらされた、そして常に双方向スピーチには受入れ難い遅延変動を有している単一無線チャネルを使用している。本発明の目的は、分散回路交換電気通信回路網のための改良された送受信局を提供することである。本発明は、請求の範囲によって限定される。本発明をより完全に理解するために、以下に添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、分散回路交換電気通信回路網の例を示す図である。図２は、この回路網内の送受信局のブロック線図である。図３及び４は、本発明によるこの回路網における呼出しの経路指定方法の例を示す図である。図５、６、７、及び８は、本発明によるこの回路網における呼出しの中断方法の例を示す図である。図９、１０、１０ａ、１１、及び１２は、本発明による送受信局に使用される好ましい回路機能の例を示す図である。図１は、一連のランダムに配置され、送受信局が配置されている固定ノード１からなる仮説分散回路交換無線電気通信回路網内のノードの位置を示す図である。回路網ノード１に加えて幾つかのゲートウェイノード２が示されており、集中型交換制御の下に有線リンクによる普通の技法で電話機通信が行われる公衆サービス電話機回路網への呼出しアクセスを提供する。図に鎖線４で示されているように、呼出しは、回路網ノード１の間で、または回路網ノード１とゲートウェイノード２との間で、ノードが互いに充分接近している場合には直接的に、またはその呼出しを中継する他のノード１によって行うことができる。図２は、送受信局６のブロック線図であって、２つの送／受信アンテナ７、８、２つの単一チャネルディジタルトランシーバ９、１０、少なくとも１つの電話機インタフェース１１、１２及びそれらに組合されている電話機１３、１４、トランシーバインタフェース１５、及び回路網内の局の間の通信の制御を行う制御ユニット１６を備えている。各局６は２つまでの呼出しを終端するために使用することができる。即ち２つの呼出しは、電話機１３及び１４を同時に使用して行うか、または代替として２つのトランシーバ９及び１０を同時に使用し、呼出し情報を受信して２つの方向に再送信することによって単一の呼出しを中継する。トランシーバ９及び１０は、典型的には分離した周波数チャネルを使用するが、タイムスキューイングが問題にならないような充分に小さい領域においては、時分割マルチプレックスを使用することもできる。典型的には使用可能な１組 200 チャネルから２つのチャネルが選択されるが、若干の状況ではより多くのチャネル数を使用することができる。回路網内の呼出しの経路指定は、局内に経路指定表を記憶させておくのではなく、回路網内のノードの地理的位置に基づく。それは、集中化交換局が存在しない場合には、この方が遙かに良好な性能を与えるからである。経路指定の実施及び初期呼出し準備は、この目的に専用の、非同期パケットを使用して情報を輸送する特定呼出しチャネルを使用して遂行される。システムのプロトコル及びユーザの要求に依存して、スピーチ情報を受信し、送信する分離したトラフィック担持チャネルを、非同期パケットまたは固定フレーム回路交換送信フォーマットの何れかのために使用することができる。呼出し経路指定呼出しを行った発信局Ｓから、その呼出しが宛てられた宛先局Ｄへの呼出しの経路指定は、発信局及び宛先局と、呼出しを中継するために使用される他の局との間の制御ユニット間の協同によって実現される適切な経路指定アルゴリズムによって制御される。経路指定アルゴリズムは、もし宛先局Ｄが発信局Ｓの単一ホップ距離内になければ、繰り返しプロセスを使用して発信局Ｓから発して宛先局Ｄで終端する一連の通信リンクを確立する。図３に示す最も簡単な経路指定方法は、繰り返しの各段階において、宛先局Ｄに最も近い先行局の無線距離内の局を決定することを含む。もし最も近い局が、経路内で使用される先行局よりも近くなければ、その経路は閉塞される。図３は、２つの局２０及び２１によって呼出しを中継するために適用されるこの方法を示しており、発信局Ｓ及び局２０、２１に関連する無線エリアは円２３、２４、及び２５によって示されている。以下に、各局の制御ユニットによってこの経路指定アルゴリズムを実施する手法を説明する。先行局の制御ユニットはＣＱＬメッセージの形状の問合せ信号を放送し、この信号はエリア内の中継に使用可能な全ての局によって受信される。もしこの問合せ信号が宛先局Ｄによって受信されれば、宛先局の制御ユニットは直ちに承認信号を発生して、その呼出しを先行局から宛先局へ直接中継できることを指示する。問合せ信号を受信した他の局は承認信号を発生し、宛先局Ｄからその局までの距離と共に増加する遅延の後に、承認信号を送信する。この遅延の量は、他の局内に記憶されているその局の位置のリストから、または局の格子参照を表す局番号を使用しての何れかによって決定された宛先局からその局までの距離に基づいて、各局において計算される。もし局がＣＳＭＡプロトコルで動作していて、そのチャネルが既に使用中であれば、これらの局は承認信号を発生しないので殆どの衝突を避けることができる。先行局は、別の局から承認信号を受信すると直ちに確認信号を選択された局へ送る。距離内の（しかしながら、宛先局Ｄからより遠い距離にあって、承認までにより大きい遅延を暗示している）他の局もこの確認信号を受信し、それによって問合せ信号を承認することを禁止され、それによって呼出しチャネル上での不要な輻輳が防がれる。この経路指定アルゴリズムは、それが、考え得る全ての経路を見出さず、従って呼出しが不要に閉塞され得るという欠点を有している。例えば、図４に示すように山のような妨害物２６が存在することによって、または単にその呼出しを中継するために使用できる局が存在しないような領域の場合、局２１において呼出しが閉塞されることがあり得る。この状況を改善する一つの方法は、経路指定アルゴリズムを少々一般化することである。各段階において呼出しを中継するために、宛先局に最も近い局を選択する代わりに、宛先局への経路を完成させる確率を最高にするように各段において次の中継局を選択することができる。何れかの局からの経路を完成させる確率は、その経路が閉塞されていることが知られていない場合には、その局からの距離とは逆に変化する。しかしながら、もし図４の局２１においてその経路が閉塞されていると決定されていれば、元のアルゴリズムに従って中継局として働く適当な位置に使用可能な局は存在しないから、局２０へ１ステップ後戻りさせ、局２１が閉塞されているという知識を用いて確率分布を変更するために変更したアルゴリズムを使用することができる。これによって、局２１または局２１に近い局が選択される可能性は少なくなり、従って、障害物２６をバイパスして宛先局への経路を確立するために、その呼出しを中継する別の局２５を選択できるようになる。もし潜在的に呼出しの中継に含まれる局２５のような他の局に、局２１の位置が知られていれば（これらの他の局が、局２１からの後戻りを確認する信号を傍聴した場合のように）、何れかの局からの経路指定を完成させる確率、または少なくともそれへの接近(approximation)をこの基準で各局によって計算することができ、従って、前述した方法と同じように経路指定を実施するために、先行局からの問合せ信号に応答するための適切な遅延を決定することができる。呼出し中断回路網内の他の局の間の呼出しをある局が中継していれば、その局の両トランシーバは使用中であり、従ってその局は、現存呼出しの経路再指定ができて新しい呼出しを行うことを可能にする特別な呼出し機能が使用できなければ、この中継中にその局で終端する新しい呼出しを送信または受信するために使用することができなくなる。図５は、２つのトラフィックチャネル２７、２８と、２つの他の局間の呼出しを中継している局の呼出しチャネル２９とによって輸送される情報を図式的に示している。通話中には、通常は２つの電話機の間に全二重伝送経路が設けられるが、普通はある時点には一方の側だけが話し、また例えば語間及び音節間の間隙中に、伝送時間の認知できる一部分にわたって両方向に沈黙が存在する。これらの沈黙期間中に、沈黙の持続時間に関する情報を除いて、情報を送信する必要はない。説明中のシステムでは、スピーチ情報は 10 ｍｓフレームに分割されている。これは実際には約４ｍｓのパケットで送信され、両方向における情報を交互に送信できるようにしている。ある局が１つの呼出しを中継している（または、２つの呼出しを同時に終端している）時には、２つのトランシーバは異なる周波数を使用して他の２つの局と通信するのに使用されている。図５に示すように、両トランシーバの送信機は同時に送信するように同期されており、従って、スピーチ情報が第１のトラフィックチャネル上で一方の局へ１方向に送信されている時に、スピーチ情報が第２のトラフィックチャネル上で他方の局へ逆方向に送信されている。２つのトランシーバは、連続する送信期間３１の間の中間期間３０に情報を受信するように使用可能であり、送信期間と受信期間との間には保護間隔３２が設けられていてこれらの期間の重なりを防いでいる。もし受信期間中に、両トランシーバが一方向の、または他方向の信号を受信するために占有されていれば、中継局はそれに宛てられた呼出しを受信することが可能である。しかしながら、各期間３０中の、各トランシーバは極く一部の時間３３の間に実際にスピーチ情報を受信しており、沈黙の期間が存在する。これらの沈黙期間中に短い空白スピーチパケットが受信され、その受信機がその局を呼出すことを望んでいる局から中断信号を受信するのに使用することができるので、その局は新しい呼出しを受け入れるために、現存呼出しの中継を中断することが可能になる。先行の中継された呼出しの経路再指定は自動的に実行することができるので、呼出しの送信に重大な間隙は存在しなくなる。中継中の呼出しを中断する一つの考え得る方法を、図６を参照して説明する。図６は、呼出しの中継に使用中の局が、呼出しチャネルによって中断パケット３４を送信中の別の局から呼出されていることを示している。送信期間３１、及びスピーチ情報を受信している期間３３の間は、何れのトランシーバも中断パケット３４を受信するために使用することはできない。しかしながら、トラフィックチャネルの１つから空白スピーチパケット３５を受信すると、沈黙期間はトランシーバを呼出しチャネルから情報を受信するように高速で切り換えさせて、呼出しチャネル上に中断パケット３４が存在することを検出できるようにし、また呼出しチャネル上に承認信号３６を送信することによって承認できるようにする。ある局への呼出しは、現在その局によって中継されている呼出しよりも優先権を有しているので、承認信号３６は被呼局の電話機の呼鈴を意味しており、またもし受話器を外したことによってその呼出しが取り上げられれば、トラフィックチャネルの１つを使用して呼出局はスピーチの送信を開始する。これにより、現存する中継リンクはブレークされ、現存呼出しの代替経路指定が実施される。同様に、もしその受話器が外されて別の局への呼出しが行われれば、中継している呼出しを中断することができる。この方法における現存呼出しの送信の短時間のブレークは重大ではないが、現存する呼出しがブレークされる可能性はある。この方法では、ある呼出しを現在中継している局への新しい呼出しの経路指定は、最後から２番目の局に到達するまで、経路指定アルゴリズムに従って進められる。この最後から２番目の局には、他の局と同様に、保証された無線距離内にある局を指示する近隣表（これらの局の地理的距離と、これらの局からの信号をピックアップすることによって決定される）が組み込まれており、この最後から２番目の局の近隣リストは宛先局を含んでいる。最後から２番目の局は、呼出しチャネル上で繰り返し呼出すことによって宛先局へ到達することを試み、もしその呼出しが宛先局によって受入れられれば、宛先局の呼鈴を開始させる承認信号が戻される。そうでなければ、宛先局が話し中であることを指示する信号が宛先局から戻される。この方法は、チャネルの極めて高速な切り換えを必要とする困難さを有しており、そのために必要な周波数切り換えを行う回路の複雑さが増加し、復調器レベルの整定時間に起因する困難さに遭遇する。図７は、局によって保持されている上述した近隣表を、現存する呼出しのための経路を確立する時に局間で送られるチャネル割当て信号の記録表に置換することによって、高速チャネル切り換えの必要性を排除する代替中断方法を示している。即ち、現在そのトラフィックチャネル上で１つの呼出しを中継中の宛先局へ別の呼出しを経路指定する場合に、最後から２番目の局は、聴取した他の局の記録、及びその聴取した局のトランシーバが割当てられているチャネルの周波数の記録を参照する。これらの記録は、それらの周波数準備命令がその局によって傍聴された時に入力され、爾後にそのチャネルでの対応局の呼出しの試みが失敗した時か、または対応局が呼出しチャネル上で別の局を呼出すのを聞いた時に削除される。次いで最後から２番目の局は、先に記録されたチャネル割当て情報に従って、宛先局のトラフィックチャネル上で、または各トラフィックチャネル上で繰り返して呼出すことによって宛先局へ到達することを試みる。ＣＳＭＡプロトコルによれば、スピーチ情報を送信または受信するために被呼チャネルを使用している間は、呼出し信号の受信は禁止されている。しかしながら、被呼チャネルの沈黙期間を指示している空白スピーチパケット３５を受信すると、そのチャネルは呼出局から中断パケット３７を受信できるようになる。これにより、前述したような手法で、被呼チャネルを通して承認信号３８を送信して被呼局の呼鈴、及び呼出しの準備を開始させることができる。この方法では最後から２番目のチャネル上での周波数整定時間要求は必要とされない。しかしながら、それでも現在中継中の呼出しがブレークされる可能性は存在している。以下に、上述した中断方法の変形を図８を参照して説明する。この方法は、現在中継されている呼出しが中断中にブレークされる可能性を実質的に除去する。図８は、発信局Ｓから宛先局Ｄまで、局Ｒを含む複数の他の局によって中継された呼出しを図式的に表している。局Ｒには、最後から２番目の局Ｉを含む中継局によって局４１から新しい呼出しが行われている。前述したように、沈黙期間即ちデータ伝送間隙が端末局によって認識されると、通常の信号を輸送するために使用される普通のスピーチパケットよりも短い特別な空白スピーチパケットが送信される。空白スピーチパケットは、傍聴している局が、どの局がその空白スピーチパケットを送信したのかを識別してその空白スピーチパケットに同期することができるようにする情報を含み、また通常の受信局に、そのタイムスロットの残余の空白の間中断を聴取するように準備させる。最後から２番目の局Ｉは、局Ｒからの信号を確実に聞くだけでよく、局Ｒの両側に近接する局Ａまたは局Ｂからの信号は聞く必要はなく、局Ｉからの中断パケットのタイミングは、局Ｒからの信号によってのみ決定できるようにしなければならない。これを達成する良い方法は、局Ｒからの空白スピーチパケットを使用して局Ｉを同期させることであるが、局Ｉの場合には、局Ｒが空白スピーチパケットの送信を停止するまで中断パケットを送信しない。これは、一方の端の加入者が話し始めて他方の加入者が話しを停止させたらしいことを意味する。局Ｉは、接続がなされるまで試行を続ける。もし、局Ａからの空白スピーチバーストを聞けば、この問題は発生せず、中断パケットが直ちに送信される。局Ｒが最後から２番目の局Ｉから呼出し要求を受信するか、または局Ｒの受話器が外されて呼出しを開始すると、発信局Ｓと宛先局Ｄとの間の呼出し経路上の隣接局Ａに、その呼出しの経路再指定を命令するメッセージが渡される。これによって、局Ａのトランシーバの一方は局Ｒへの送信を一時的に中断し、その呼出しのための代替経路を準備する目的をもってＣＱＬメッセージを送信する。次いで局Ａは、前述した通常の経路指定手順を使用して（但し、局ＡのトランシーバはＣＱＬを送り出した後にそのトラフィックチャネルを通して局Ｒへの送信に復帰するので、通常は呼出しチャネルで行われる潜在的な置換中継局とのさらなる通信をトラフィックチャネルで行わなければならないことが通常とは異なる）潜在的な置換中継局からの返答を待機する。この経路指定手順は、宛先局Ｄとの接続、またはもし宛先局Ｄの両トランシーバが使用中であれば最後から２番目の局４５との接続がなされるまで、通常の手法で続行される。このような接続がなされたことの確認を局Ｒが受信した時に限って、局Ｒによる呼出しの中継が中断され、局Ｒにおける呼鈴が開始される（または、もし呼出しが局Ｒから行われれば、呼出し経路指定が開始される）。この方法は、現存する被中継呼出しが失われるのを防ぐが、もしこれらの局だけが現存する呼出しの中継局として働くことができるものとすればこれらの局は呼出しを行ったり、または呼出しを受信するために使用できないから、現在呼出しを中継している同一の局が呼出されると、その局の可用性(availability)が僅かに不都合な効果を受ける。この方法によれば、現存する被中継呼出しは、１方向に、周波数整定時間の２倍、プラス、ＣＱＬメッセージを送り、それへの応答を受信する時間に等しい送信ブレークを受け得る。それにも拘わらず、これは上述した他の方法における呼出し中断によってもたらされる送信ブレークよりも短い。移動局回路網内で移動送受信局が使用される場合には、各移動局は、通常の固定送受信局が配置されているホーム基地局に関係付けられる。電源が投入されると、移動局は登録パケットを規則的な間隔で（例えば、10分に１回）そのホーム局へ送信し、これらの登録パケットは必要な場合に回路網内の通常の固定局を通して中継される。送信された登録パケットは、他の局によって中継された時、この中継を行うのに使用された第１の局を識別する情報を含み、従ってその移動局のおおよその位置を、即ち第１の中継局の距離内にあることをホーム局に指示する。移動局の位置の登録は、ホーム局による登録信号の受信によって規則的に更新される。移動局への全ての呼出し要求は始めにホーム局へ向けられ、ホーム局は必要ならば第１の中継局（登録情報によって移動局に近いことが指示されている）、及び多分移動局へ呼出し要求を中継する他の局を使用して、通常のパケット無線モードで移動局にこれらの呼出し要求を中継する。移動局がこのようにして中継された呼出し要求を受信すると移動局が呼鈴され、そして移動局の受話器が外されてその呼出しを受け入れると呼出局へ戻される呼出しの経路指定が上述した経路指定アルゴリズムに従って実行される。もし呼出局がホーム局よりも移動局に近ければ、この経路指定により、その呼出しがホーム局によって中継されないことが多くなる。呼出しを受け入れるために受話器を外したことに応答するこの経路指定は、全体としては回路網内で使用される好ましい機能であるが、もしその呼出しが開始された時にその呼出しを中継するのに使用される局の容量を保存するように呼出し経路指定が開始されれば、被呼局の電話機が呼鈴されてもこれらの局の使用が保留されて返答しないままになることから、回路網が不要に輻輳するようになることに注目されたい。送信／受信切り換え説明中のシステムでは、各トランシーバは同一周波数で送受信するので、送信信号がトランシーバによって受信される信号の受信に干渉しないようにするために、送信信号を多量に抑圧することが不可欠である。従って、送信機出力は無線伝送経路損失より遙かに大きく減衰（例えば、140ｄＢ程度）させなければならない。送信モードから受信モードへの切り換えは高速でなければならない（即ち、１ミリ秒より遙かに短くする）場合には、プレス・トゥ・トークトランシーバにおいて普通に行われているように、発振器をターンオンまたはオフさせるか、またはそれらの周波数をシフトさせることは不可能ではないにしても、困難である。従って、これは、これらのトランシーバにおいて送信モードと受信モードとの間を切り換えるために使用される切り換え回路に厳格な要求を賦課する。従って図９のブロック線図に示すように、送信搬送波周波数信号を発生させるために混合される周波数信号の１つ、またはＦＭ送信機の場合には搬送波周波数信号自体を、ディジタル双安定回路（フリップフロップ）からなる分周器５０から導出させる。これらのディジタル双安定回路は、論理ゲートを使用して瞬時にターンオフさせることができる。送信モードでは、周波数源５１からの周波数信号は分周器５０によって 1/2に分周され、変調器５２へ供給される。変調器５２においては送信のためのベースバンド信号を使用して分周器５０からの搬送波信号出力を変調し、被変調信号を発生させる。この被変調信号は増幅器５３によって増幅され、送信／受信スイッチ５４及びアンテナ５５によって送信される。トランシーバが受信モードで使用される場合には、適切な制御信号を印加することによって送信／受信スイッチ５４を図９に示すように受信位置に切り換えさせ、同時に、分周器５０内の論理ゲートに接続されている禁止入力にその制御信号を印加して搬送波周波数信号が送信されるのを禁止させる。搬送波周波数が回路への入力信号の何れの中にも存在せず、フリップフロップの非線形双安定動作によってのみ生成されるということは、この動作によって搬送波信号が完全にターンオフされることを意味する。送信増幅器５３はターンオフさせなければ雑音を増幅してしまうので、送信増幅器５３をターンオフさせる必要性を排除するものではないが、送信増幅器５３をターンオフさせる要求は、ターンオフさせない場合よりも遙かに厳格さが低い。同一周波数の受信された信号が、スイッチ５４によって受信増幅器５６へ、従ってトランシーバの受信区分へ供給される。送信機変調ランピングこのようなシステムでは、情報は短いバーストで送信されるから、各バーストの始まりにおける過渡的な包絡線が、隣接チャネルのユーザに干渉を与えるスペクトルの広がりを生じさせないように、測定を行わなければならない。この目的のために、システムは搬送波周波数の直線変調を使用して最適帯域幅効率を得ると共に、送信バーストの始まり及び終わりにおいて極めて短いランプ(ramp)アップ時間及びランプダウン時間を有するランピングアップ及びダウンを設け、スペクトルの広がりを最小にしている。より一層確立されている定包絡線計画とは対照的に、公知の直線変調システムは、帯域幅効率の理論的限界に接近するために、可能化された直交変調（各記号波形を他の全ての記号波形から独立して受信することができる）を有している。しかしながら、これらのシステムに周波数変調型の包絡線成形を使用すると、直線変調バーストモード信号のスペクトルが実質的に広がることが分かっている。ランピングアップ及びダウンに関連する直線変調された信号の総合振幅変調は、必然的に若干のスペクトルの広がりを生じさせるように見えるが、これらの公知システムは問題に対して正しくないアプローチを使用しており、定包絡線計画を採用しなければならないアプローチに強く頼り過ぎている。本発明による変調システムは、原理的にはスペクトルの広がりを全く生じない極めて短いランプアップ及びダウンを生じさせるアプローチを使用する。ランピングアップ及びダウンが直線変調された信号の総合振幅変調によって遂行されるような公知システムとは対照的に、本システムは、送信すべきデータの各記号毎に、限定された持続時間のランプアップ及びランプダウン部分を有する関連記号波形の生成を含む。図１０ａに示すディジタル記号シーケンス“１１０１”を表す波形６１、６２、６３、及び６４のような時間的に重なる一連のこれらの記号波形は、図１０に示す横断フィルタ(transversal filter)７０において組合され、限定された持続時間のランプアップ及びランプダウン部分６５及び６６を有する組合された波形６０を発生する。個々の記号波形を有するデータシーケンスを表すインパルスのストリームを畳込むことによる組合された波形の生成は、予め計算され記憶されている波形を使用して実現するか、またはディジタル信号プロセッサを使用して実時間で計算した後にアンチ・エイリアシングフィルタを通して実現することができる。横断フィルタ７０の出力は変調器７１に供給されて周波数ｆ_cの搬送波を変調し、送信するために必要な直線変調された信号を発生させる。記号波形は、理論的には無限の持続時間を有しているので、各波形を短縮することによって近似を行い、限定された持続時間のランプアップ及びランプダウン部分を発生させる。しかしながら、ランプアップ及びランプダウン部分に関連する電力は、数記号期間の長さを切捨てるだけで極めて小さくすることができる。この切捨ては、通常は波形が対称であるから因果関係を考えて賦課される。相関していないデータのシーケンスから得られる信号の電力スペクトルは、個々の記号パルスのエネルギスペクトルと同一である。データのシーケンスを相関させると若干の周波数においてある減衰がもたされるが、信号のスペクトルの広がりはもたらさない。もし送信される各バーストが本発明のシーケンスに従って記号波形を有する有限長データシーケンスを畳込むことによって生成されるのであれば、バーストのスペクトルは連続信号と同一のスペクトルになる。記号波形の長さは、実際の最初の記号瞬間（パルスの中心）の前の数記号にわたって送信される電力をもたらすが、これは全て必要なランピングである。実際には、これは２つまたは３つの記号の先駆を必要とするだけであり、従来の計画に必要とされるよりも遙かに少ない。受信機同期全てのディジタル受信機の性能は、濾波された受信信号のサンプリングのタイミングを決定するために使用されるクロック信号の同期に臨界的に依存する。クロック信号を制御するための普通の技術は、受信波形の０交差を使用し、フェーズロックドループ回路を使用して局部タイミング発振器を同期させる。この場合帯域幅は、０交差のランダムなタイミング変動の平滑化と、フェーズロックドループがロックを得ることができる速さとの間の妥協である。ランダムなタイミング変動は、雑音の効果によってだけではなく、０交差が送信中のデータシーケンスに依存して時々発生することによってももたらされる。従って、このようなシーケンスにおける性能は、雑音が存在しない場合であっても制限される。送信された信号が直交変調されていることは、濾波された後の受信信号から得られる記号波形が、各記号波形が規則的なサンプリング点のシーケンス内の１つの、そして１つだけのサンプリング点における信号値を決定するようになっていることを意味する。記号波形は重なってはいるが、各サンプリング点においては１つを除く他の全ての記号波形は０である。このようなことが言える変調フォーマットの例は、ＱＡＭ、ＱＰＳＫ、及び pi/4 ＤＱＰＳＫである。ＦＭまたはＰＭで送られる適切にベースバンド濾波された信号も含むことができる。もしＱＡＭ変調と共に使用される直交ＰＳＫ信号、または修正振幅スケーリング（ＡＧＣ）信号の何れかの形状の受信にリミタ・弁別器・積分器技術が使用されていれば、雑音がない時の信号ｘは、値（１，１）、（１，０）、（０，１）、及び（０，０）の有限セットの中から選択された各サンプリング点において値（ｘ₀，ｘ₁）を有し、特定の値（ｘ₀，ｘ₁）が受信した記号を決定する。図１１は信号ｘと時間ｔとの関係を示すグラフであり、２つのサンプリング点の間のｘの値の変化を示している。図示のように、もし実際のサンプリング時間ｔ_aが正しいサンプリング時間ｃに対して量ｄｔだけ誤っていれば、信号ｘは量ｄｖだけ誤る。もし誤差ｖ及びその時間導関数ｄｖ／ｄｔ（これは信号の時間導関数ｄｘ／ｄｔと同じ）を測定すれば、タイミング誤差をｄｖ／（ｄｖ／ｄｔ）として推定することができ、この量を使用してタイミングクロック信号の位相を調整することができる。しかしながら、雑音が存在する場合には、もしｄｖ／ｄｔが小さければ不相応な誤差が発生する。従って、ある係数｜ｄｖ／ｄｔ｜、即ち信号の勾配の大きさによって調整量をスケールすることが好ましく、それによってｋ・ｄｖ／ｓｇｎ（ｄｖ／ｄｔ）（但し、ｋは勾配より大きいか、または小さい重み付け係数とし、ｓｇｎ（ｄｖ／ｄｔ）はｄｖ／ｄｔの符号を表すものとする）の調整量が得られるので、この調整量はｋ・ｄｖ・ｓｇｎ（ｄｖ／ｄｔ）と書くこともできる。このような位相調整に基づくクロック信号のタイミングは、この調整が加法的な雑音によって退化するが、受信信号内のデータシーケンスによって影響されることがなく、タイミングジッタの主因が排除されるから、普通の０交差技術よりも優れている。図１２は、サンプリングタイミングを制御するためのこのような位相調整を使用した pi/4 ＤＱＰＳＫ受信機のブロック線図である。この受信機では、受信信号ｘは、アンテナ８０、局部発振器を備えた同調回路８１、マッチド(matched) フィルタ８２、リミタ８３、弁別器８４、及び記号積分器８５からなる受信区分によって供給される。信号ｘは、アナログ・デジタル変換器８６と、コンパレータ８８を伴う微分器８７とに供給される。変換器８６の出力はディジタル語であり、その最上位ビット（ｘ₀，ｘ₁）は（スケーリングが正しければ）受信記号の値を表し、一方変換器８６の出力の最下位ビットは誤差量ｄｖの２の補数を構成している。微分器８７の出力は、信号誤差の時間導関数ｄｖ／ｄｔであり、これは信号の時間導関数ｄｘ／ｄｔに等しい。コンパレータ８８の出力は、ｓｇｎ（ｄｖ／ｄｔ）を表すディジタル信号である。信号誤差ｄｖとｓｇｎ（ｄｖ／ｄｔ）との乗算プロセスは、もしｄｖ／ｄｔが負であれば、ｄｖの２の補数を取ることに対応する。従って、ｄｖ×ｓｇｎ（ｄｖ／ｄｔ）の乗算は、変換器８６の出力の最下位ビットと、コンパレータ８８の出力とを１組の排他的ＯＲゲート８９に供給してｄｖの１の補数に対応する出力を求める（これは最下位ビットの誤差だけを有するが、２の補数を近似する）ことによって近似することができる。ゲート８９の出力は、周波数参照水晶発振器９１を備えたカウンタ９０に供給され、カウンタ９０は発振器９１から供給される高い周波数参照をカウントダウンすることによってアナログ・デジタル変換器８６へクロック信号を供給する。カウンタは、クロック信号を制御する変換器８６からの複数の最下位ビット出力の１つの最上位ビットに関連付けられたゲート８９から入力を受けているインバータ９２からリセット信号が印加されるとリセットされる。信号ｘ中の利得及びオフセット誤差も、 pi/4 ＤＱＰＳＫのリミタ弁別器受信を使用する場合、並びに多重レベルＱＡＭ計画の場合に問題の主因であり得る。受信機回路のさらなる部分が、これらの誤差を補償するために設けられている。オフセット誤差は、アナログ・デジタル変換器８６の出力の最下位ビット、即ちデータビット以外のこれらのビットによって近似することができるので、これらのビットを使用してオフセットレベルを再帰的に調整することによりオフセット誤差を補償することができる。これは、最下位ビットを累算器、即ちアップ／ダウンカウンタ９３へ供給し、オフセット推定が低い時にはカウンタ９３にカウントアップさせ、オフセット推定が高い時にはカウンタ９３にカウントダウンさせることによって、また得られた信号を、信号ｘのオフセットを制御するディジタル・アナログ変換器９４とポテンショメータ９５とに供給することによって行うことができる。より精緻なシステムは、全ての誤差ビットを使用し、誤差に比例する量によってオフセットを調整することであろう。利得補償を行うために、利得誤差がアナログ・デジタル変換器８６の出力の最下位ビットを当該記号に対応する電圧で除算することによって与えられる誤差によって近似することができること、及びもし代わりに記号電圧の符号だけが使用されていれば、性能が殆ど異ならないということを利用する。この近似は、図示のように変換器８６の出力の最上位ビットを最下位ビットと共に１組の排他的ＯＲゲート９６を通過させることによって、記号の符号の除算を達成することができるので実施が容易である。ゲート９６の出力ｖ・ｓｇｎｘ＝ｖ・ｘ₀は、ポテンショメータ９８に接続されている累算器、即ちアップ／ダウンカウンタ９７に供給され、必要な利得誤差補償が遂行される。しかしながら、もしパラメータの許容範囲が大き過ぎれば、このシステムをファルスヌル(false null)点に適用できるということを勘酌しなければならないであろう。サンプリング時点における誤差を最小にするこの原理は、ディジタル信号処理差動復調器の出力が極座標ではなく直交座標内にあるので、この差を伴うディジタル信号処理に基づいて復調器内で使用することができる。不要に長い計算を回避するために、ある形状の近似が必要であろう。しかしながら、一定の大きさの調整を使用する最も簡単な近似であってさえ、実際的には充分に動作することが分かった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ブレイスウェイトスティーヴンジョンイギリスサウザンプトンエスオー17 １エスビーハイフィールドシャフツバリーアベニュー５

Claims

【特許請求の範囲】 (1) 電気通信回路網のための送受信局において、複数のこれらの局がランダムに分散した位置に設けられ、回路網内のこれらの局の間の呼出しを経路指定するために、及び必要な場合にはこれらの呼出しを回路網内の他の局を使用して中継するために、これらの局自体内には切り換え回路が設けられており、ある局はある呼出しを中継する目的で、その呼出しを送信すべき別の局を選択するように動作する呼出し経路指定制御手段を組み入れており、そして、（ａ）その送信局の範囲内の上記回路網内の他の複数の局によって受信される問合せ信号を送信する問合せ手段と、（ｂ）その局が、別の局から受信した問合せ信号に応答してある呼出しを中継するために使用可能である場合には、上記呼出しをその意図された宛先へ向けて中継するためのその局の適合性を表す遅延の後に承認信号を送信する承認手段と、（ｃ）ある局から最小の遅延の後に承認信号を受信したことに基づいて、ある呼出しを中継するためにその局を選択する局選択手段と、を備えていることを特徴とする送受信局。 (2) 回路網内の他の複数の局から上記局までの距離を指示するために局位置手段が設けられており、また上記局位置手段によって決定された、上記呼出しの意図された宛先局から上記局までの距離に依存する量だけ上記承認信号の送信を遅延させる遅延手段が設けられている請求項(1)に記載の局。 (3) 閉塞されていなければある呼出しのために使用可能な複数の局において閉塞されている考え得る呼出し経路を指示する障害物位置手段と、上記障害物位置手段及び上記局位置手段によって供給されるデータから上記呼出しを中継するその局の適合性を決定し、且つこの適合性に依存して上記遅延手段によって適用される遅延の量を決定する適合性決定手段とが設けられている請求項(2)に記載の局。 (4) 電気通信回路網のための送受信局において、複数のこれらの局がランダムに分散した位置に設けられ、回路網内のこれらの局の間の呼出しを経路指定するために、及び必要な場合にはこれらの呼出しを回路網内の他の局を使用して中継するために、これらの局自体内には切り換え回路が設けられており、ある局は上記回路網内の別の局からその局に宛てた新しい呼出しを受信する目的のために、その局によって中継されている現存呼出しを中断するように動作する呼出し中断手段を組み入れており、そして、（ａ）上記現存呼出し内のスピーチまたはデータ信号の中継の間の時間間隔の間に、上記別の局からのその局への呼出し要求を指示する中断信号を受信する呼出し監視手段と、（ｂ）上記中断信号に応答してその局による上記現存呼出しの中継を中断し、上記別の局からの上記新しい呼出しを受信できるようにする呼出し受入れ手段と、を備えていることを特徴とする送受信局。 (5) 上記呼出し中断手段は、上記中断信号の受信に応答して上記現存呼出しを中継するための代替経路を選択し、且つある代替経路が使用可能である場合には上記現存呼出しを経路再指定して上記別の局からの上記新しい呼出しを受信できるようにする経路再指定手段を組み入れている請求項(4)に記載の局。 (6) 上記呼出し中断手段は、現存呼出しの中で送信されるスピーチまたはデータ信号内の間隙を表す複数の空白パケットを送信する空白送信手段を含み、上記呼出し監視手段は、上記空白パケットの送信中に上記中断信号を受信するようになっている請求項(4)または(5)に記載の局。 (7) 上記呼出し監視手段は、空白パケットのシーケンスの送信が終了した後に限って上記中断信号を受信するようになっている請求項(6)に記載の局。 (8) 移動局に関係付けられている移動送受信局において、基地局が、登録信号を中継するために使用される第１の固定局の位置からの上記移動局のおおよその位置の指示を受信するように、必要ならば、上記登録信号を中継するために回路網内の他の固定局を使用するようになっており、（ｂ）上記基地局によって中継され、且つ上記登録信号によって指示されている上記移動局のおおよその位置に基づいて上記基地局によって上記移動局へ向けて経路指定された上記回路網内の別の局からの呼出しを受信し、そして上記呼出しの受入れに続いて上記別の局へ戻す上記呼出しの経路指定を開始する呼出し受信手段を備えていることを特徴とする移動送受信局。 (9) 電気通信回路網内で使用するための送受信局において、同一周波数上で信号を送信し、受信する信号手段と、上記信号手段によって信号を送信する送信手段と、上記信号手段によって信号を受信する受信手段と、制御信号に応答して上記信号手段を上記送信手段と上記受信手段との間に切り換える切り換え手段とを備え、上記送信手段は、周波数信号を供給する周波数源と、上記周波数信号を分周することによって送信される信号のための搬送波周波数を発生する双安定回路手段と、上記制御信号に応答して上記双安定回路をターンオフさせて上記搬送波周波数を禁止する禁止手段とを組み入れていることを特徴とする送受信局。 (10)ディジタル変調された信号を短いバーストで送信するためのディジタル送信機において、送信される上記ディジタルデータの各記号毎に限定された持続時間の記号波形を生成する記号波形生成手段と、各波形が先行波形に対して遅延し、且つ先行波形と重なるように一連の記号波形を組合せ、送信されるディジタルデータの記号のシーケンスを表す組合された波形を発生する波形畳込み手段と、上記組合された波形で搬送波波形を線形に変調し、スペクトルの広がりを実質的に発生させずに、しかも分離したランプアップ及びランプダウン波形を使用しないで、短いバーストで送信するための変調された信号を発生する信号変調手段を備えていることを特徴とするディジタル送信機。 (11)ディジタル変調された信号を受信するためのディジタル受信機において、上記ディジタル変調された信号を受信し、それらから送信されたディジタルデータ内の記号を表す記号信号を発生する受信手段と、上記記号信号をクロック信号によって決定されたサンプリング点においてサンプリングし、送信されたディジタルデータに対応する受信されたデータ出力信号及び誤差出力信号を発生するサンプリング手段と、上記クロック信号のタイミングを調整することによって上記サンプリング手段による上記記号信号のサンプリングを同期させて上記誤差出力信号を最小にするサンプリング同期手段とを備えていることを特徴とするディジタル受信機。