JPS62135A - 無線ペ−ジング通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は主として建設・土木工事などの工事現場で多数
の作業従事者間或いは作業指揮者と従事者間で使用され
る微弱な電波を用いる無線通信システムに関するもので
ある。

（従来技術とその問題点） これらの工事においては、多数の工事関係者が共同で危
険な工事を行う必要があり、工事中に工事指揮者が従事
者に指示を行ったり、或いは工事従事者間で連絡をとり
合うことは、作業の安全性の確保の上で必須のものであ
り、このため従来より無線を用いたページング通信シス
テムが用いられている。

このシステムの概要は第１図に示すように、通常は現場
近くの携帯無線機（例えば２）を用いているが無線基地
局１に居る場合もある工事指揮者の発する指令と、実際
に工事を担当する複数の従事者との間で、携帯無線機（
例えば３〜７）を用いて通信を行っている。

システムの基本は、同時送受話、連続送信であり、携帯
無線機は、ハンドフリーで使用する。親局（無線基地局
）の下に携帯無線機を主として使用する子局が複数台で
一つのシステムを作る。親局と携帯無線機間で通話の使
用顧度が少ない場合、多数の携帯無線機を収容でき、−
グループ内の携帯無線機は、同一周波数として、１台の
携帯無線機が送信中は、他の携帯無線機は通話しないで
送信待ちとするように１周波数を多局で共用する方式が
使用されている。

サービスエリアは、親局アンテナから約半径７５ｍが通
例であるが、これ以上のサービスエリアを必要とすると
きは、アンテナ分散、各種中継機（分散送受信機、双方
向ブースター等）を使用して広域サービスエリアを確保
することができる。

トンネル内、ビル内等では、漏洩同軸ケーブル。

開放同軸ケーブル等の開放ケーブルを使用して、必要な
サービスエリアを得ることができる。

また、親局と携帯無線機間で通話の使用頻度が多い場合
、−グループ内の携帯無線機は、例えば二周波の電波を
送信可能とし、一方の周波数を他の携帯無線機が使用し
ているときは別の周波数に切替えて送信するというやや
高級な携帯無線機を使用する方式も実用されている。

しかしながら、以上いずれも第１図に示す従来のシステ
ムにおいては、工事従事者の所存する携帯無線機は、無
線送受信が可能なチャネル数即ち送信出来る電波の周波
数は前述した通り１波又は２波と非常に限られた数であ
った。これは、原発振器である水晶発振器用の水晶発振
子の数と送信周波数とが１対１に対応するという方式を
使用していたため、経済性の理由、又は携帯機の形状が
大きくなるのを防ぐことを目的として、通常水晶発振子
は２個以内としていたことによる。

このようなシステムを工事従事者が使用している場合、
複数の従事者を監督する指揮者の指示は、各携帯無線機
で受信できるが、従事者自身が応答したいときには、混
信を防ぐため他の携帯無線機が応答していないとき即ち
電波を使用していないときを見計らって応答する必要が
あった。さもないと、もし多くの従事者が同時に各自の
携帯無線機を使用したとすると、送信周波数が高々２チ
ヤネルしかないため、１人ないし２人の従事者が交信す
ることはできても３Å以上になるとチャネルがないため
干渉をひき起こし、円滑な交信はできなかった。

さらに、携帯無ＮＩＡ機として二つの無線チャネルを有
する場合、携帯無線機のチャネル切替えは携帯者自身が
手動で例えばチャネル１をチャネル２に切替える等の手
操作を行う必要があり、工事遂行上、不便であり、安全
性の面でも問題があった。

さらに、親局と携帯無線機間で使用頻度が多く、かつ工
事の安全性等の必要性よ、り従事者が指揮者の指示内容
を常時聴取する外、他の従事者が行う指揮者との通話内
容をモニタし、当人の作業の参考にすること、また必要
なとき、いつでも個々の従事者が指揮者又は他の従事者
と交信できることが要請される場合がある。この場合、
システム構成は次のように複雑かつ経済性の面で高価に
なることはさけ得なかった。

即ち、混信を防ぐためには、工事従事者には夫々送信周
波数の相異なる携帯無線機（即ち、別種類の携帯無線機
）を夫々携帯させ、第２図（ａ）のような周波数割当で
通信を行う必要がある。この場合には、携帯無線機から
送信される電波の周波数を異ならせるためには携帯無線
機内部に別種類の水晶振動子を具備し、また回路定数・
調整法等も他と異にするため、携帯無線機製造の面で部
品手配の繁雑さ、設計図面の複雑化、調整法の不揃い等
の如く価格の上昇を招く要因が多かった。

以上のように経済的に不利な状況に加え、第２図（ａｌ
に示されるシステムには他システムからの電波妨害に弱
いという本質的な欠点があった。

即ち、使用する電波周波数の数が多い〔第２図（ａ）で
は合計５波〕ため、本システムの別システムからの妨害
に弱いことは容易に理解される０例えば、第１図の例で
は使用中の電波の周波数は２波であるのに対し、第２図
＜ａ＞では５波であるから確率的に２．５倍だけ電波妨
害に弱いことになる。しかも、第２図（ａ）から明らか
なように、５波のうちｆ、〜ｆ４の任意の１波に電波干
渉（混信）が発生すると、工事者全員に悪影響を及ぼし
、Ｆ、が干渉を受けると指揮者を除く工事従事者全員に
混信被害があり、通話不能となる欠点があった。

この妨害をいくらかでも軽減する方策として、基地局に
は予備の周波数Ｆ２を、各携帯無線機９〜１２に対して
はそれぞれ予備の周波数ｇ＋−・・−ｇ４を持たせる方
法があるが、前述した通り、経済性の理由或いは携帯無
線機の形状の大きさ等の理由から、これ以上多数の予備
チャネルを持たせることが出来なかった。加えて、たと
えこの様な対策を施したとしても、工事中の従事者が作
業を中断してどの無線チャネルが電波干渉を受けている
のかを発見しかつ手動で予備チャネルに切換えることは
繁雑であり、実用上妨害を回避することは不可能な状態
であった。

（発明の目的） 本発明は、多数の携帯無線機のうちの任意数の携帯無線
機相互間毎に独立の通話路を形成し、他の通話路と干渉
のない通話を行うことのできる無線ページング通信方式
を提供するものである。

（発明の構成と作用） 以下図面により本発明の詳細な説明する。

第２図（ｂｌよ本発明方式の基本構成を示す配置図であ
る。第２図（ｂ）で、８は無線基地局で指揮者が駐在し
、９〜１６は工事従事者が夫々所有する携帯無線機とす
る。これらの携帯無線機は最近開発され、種々の無線・
システムとりわけ移動無線システムで多用されているマ
ルチ・チャネル・ア゛クセス（以下ｒＭＣＡＪという）
技術を用いる。このＭＣＡ技術とは携帯無線機の送信可
能なチャネル数（従って送信周波数の数）を多数設定す
ることを可能としたものであり、技術的には１０００チ
ヤネル程度のものまで実用されている。従って、従来送
信周波数を定める水晶を１個〜２個有していたのに対し
、１０００個有するものと同等の働きを有することにな
り、従来のように送信周波数の異なる別種類の携帯無線
機を製造する必要はなく、同一種類の携帯無線機を製造
することで十分目的を達することが出来る。

さて、このＭＣＡ技術を携帯無線機に適用し、夫々の携
帯無線機は１００チヤネルの無線チャネルを使用可能で
あると仮定すると、従来のシステムでは通信不能であっ
た多数の工事従事者（第２図山）の例では８人）から基
地局に居る指揮者への同時通話が可能となる。ここでは
、基地局８から携帯無線機９〜１６宛に後述の制御信号
を伝送するために周波数ｆｅｌの制御チャネル（以下、
下り制御チャネルと略記する。）を用い、携帯無線機９
〜１６から基地局８宛に後述の制御信号を伝送するため
に周波数ｆｃ２の制御チャネル（以下、上り御チャネル
と略記する。）を用い、かつ各携帯無線機９〜１６の信
号伝送は第４図の如き時分割で相互に区別するように構
成されている。ここで、ＳＴは各フレームを区別するス
タート信号であり、各フレームに携帯無線機９．１０．
１１．−−−−−−−．１６の各タイムスロットＴｑ、
　Ｔｏｏ、　Ｔｌ　１．−−−−−−−・、Ｔ１．とＴ
９ａ＋　Ｔｌ０ａ：Ｔｌｌ１１＋　　・−・−’＋Ｔｌ
６ｍが順次図示のように割当てられる。制御用チャネル
では、携帯無線局からは発呼信号等が、基地局からはチ
ャネル指定信号等が例えばサブキャリアＭＳＫ変調方式
（マーク周波数が１．２００）１ｚ、スペース周波数が
　１，８００Ｈｚ）により伝送速度１，２００ｂｊｔ／
ｓで送信される。

本発明の実施例を示す第３図（ａ）　（ｂｌの基地局８
に設けられた制御チャネル制御部Ｃ０ＮＴと送信＠　Ｔ
、。

と受信Ｎｐ−ｘは、これらの下り制御チャネル（ｒｃ＋
）と上り制御チャネル（ｆｃｚ）のために用いられるも
のであり、ハイブリッド回路１１．とアンテナＡＴによ
り各携帯無線機９〜１６に対する制御チャネル伝送路を
形成している。基地局では制御チャネル制御部Ｃ０ＮＴ
が通話用チャネルの使用状況をモニタしており、発呼に
対し空きチャネルがあればそのチャネルを指定する。以
下この場合の動作について説明する。

まず、基地局も動作状態にあるものとする。工事現場に
到着した従事者は、夫々携帯している携帯無線機９〜１
６の電源を投入する。これにより、発呼信号が上り制御
チャネルｆｃ２により基地局に送られる。基地局は、発
呼信号を検知すると、全携帯無線機にＩＤ信号送出指令
を送出する。この場合、基地局から送られてきた制御チ
ャネルを受信した携帯無線機はその携帯無線機に与えら
れたＩＤ信号（ここで、ＴＤとは電話番号又は銀行の預
金通帳番号のよう゛に他人とは異なった本人独自の番号
のことである）を基地局向けに送信し、その携帯無線機
の工事従事者が作業現場に居り、いつでも基地局より通
話チャネル指定をもらえば通話可能な状態にあることを
通知する。これに対して、基地局では携帯無線機からの
ＩＤ信号を解読して該当の携帯無線機向けの通話チャネ
ル指定を行う。

一方、携帯無線機９〜１６ではこれら基地局からの下り
制御信号が受信出来る状態になっている。

例えば、携帯無線機９では下り制御信号のうち自分に与
えられる通話チャネル指定信号を受信すると、受信部の
制御回路では自分に割当られた通話チャネル（周波数的
には制御チャネルとは別個のもの）に切替えたことを示
すチャネル切替完了信号を自分の携帯無線機の送信機を
自分に許されたタイムスロットの間だけ動作させて、上
り制御チャネルで基地局向けに送信する。

他の携帯無線機１０〜１６においても電源オンにより発
呼動作を行えば、以上説明した携播無線機９と同様な制
御信号の相互伝達を自己の携帯無線機の上り制御チャネ
ル（送信周波数ｆｃｚ）、基地局下り制御チャネル（送
信周波数ｆｃ＋）を用いて行い、すべての携帯無線機が
それぞれ基地局より指定された通話チャネルで通話出来
る態勢に至る。

通話終了後、当該の携帯無線機で電源をオフにすると、
終話信号が基地局に送られ、基地局側もその携帯無線機
の通話チャネルについて「終話」にし、次の発呼動作を
待つことになる。

第５図は以上説明した基地局、携帯無線機間の動作の流
れ図であり、各携帯無線機毎に並行して独立に、これら
の動作が行われる。

第２図中）はこの状況での通話チャネル割当配置を示し
ている。即ち、携帯無線機９は基地局通話チャネルの周
波数Ｆ、を受信し、自らは通話チャネル１の周波数ｆ、
で送信可能であり、同１０は基地局通話チャネルの周波
数Ｆ１を受信し、ｉらは通話チャネル２の周波数ｆ２を
送信可能であり、同１１は基地局通話チャネルの周波数
Ｆ、を受信し、自らは通話チャネル３の周波数ｆ３を送
信可能であり、以下同様にして、携帯無線機１６は基地
局通話チャネルの周波数Ｆ１を受信し、自らは通話チャ
ネル８の周波数ｆ８を送信可能である。さて、第２図（
ｂ）の状態になった無線ページング通信システムでは、
夫々の携帯無線機の所有者は、夫々必要なときいつでも
他からの干渉なしに基地局に居る工事指揮者と通話を行
うことができる。

第３図（ａ）は無線基地局の構成例を示すものであり、
右の携帯無線機９〜１６における通話チャネルは夫々異
なった通話チャネル（従って別間波数）が割当てられて
いるから、互いに電波干渉なく基地局と通話ができるこ
とは明白である。さて、基地局では送受信アンテナＡＴ
から入来した受信電波は夫々の帯域濾波機を有する受信
機ＲＸ９＋　’−・ＪＸＩ＆に入力される。ここで、携
帯無線機９が受信機し、に、同１０が同ＲＸ１１＋に、
ヘーーーーーー同１６が同ＲＸ１６に対応する・。これ
らの受信機の復調出力（音声出力）は音声混合回路ＶＭ
ＩＸで混合され、基地局に居る指揮者へのモニタ用スピ
ーカＳＰ出力となる。また、指揮者は自らマイクロホン
ＭＩＣにより送信機Ｔ工を経て指示事項を伝えることが
出来る。ハイブリッド回路＋１．とアンテナＡＴは、制
御チャネルと音声伝送に共用されている。

この携帯無線機では１００チヤネルの無線チャネルが使
用可能としたから、後述する電波干渉対策が不要な場合
、技術的には１００人の工事従事者が夫々携帯無線機を
所有し基地局の指揮者と通信することが可能なことを示
している。

次に、無線基地局と携帯無線機間で使用頻度が多く、か
つ工事の安全性等の必要性より、従事者が指揮者の指示
内容を常時聴取する外、他の従事者が行う指揮者との通
話内容をモニタし当人の作業９参考にすること、また必
要なとき、いつでも個々の従事者が参加する３者以上の
通話を可能とすることが要請される場合のシステム構成
を第３図中）に示す。同図と第３図（ａ）との相違は基
地局の一受信部の音声混合回路ＶＭＩＸの出力にあり、
出力の一部は基地局モニタ用スピーカＳＰの出力に加え
られ、他は基地局従事者のマイクロホンＭＩＣの出力と
ハイブリッド回路Ｈｚにより混合され、送信機Ｔ。

に加えられ、各携帯無線機向けに送信される。各携帯無
線機では、この基地局送信電波を受信することにより、
指揮者はもとより他工事従事者の通話を傍聴することが
できる。技術的にはこの例では最大１０１人の同時通話
が可能となることがわかる。

なお、第３図（ｂ）の基地局構成を適用すると、工事指
揮者は必ずしも基地局に居る必要はなく、基地局はモニ
タ者のみ在駐か又は無人とし、他の工事従事者の居る工
事現場近くに居て直接指揮をとっても上述と全く同様な
通信を実施可能なことは本図より明らかであろう。

さて、従来システムで解決困難な問題であった電波妨害
が、第３図（ａｌまたは（ｂ）のシステムにおいて発生
したときの対策を説明する。

１例として、携帯無線機９の送信周波数ｆ、に近い干渉
電波の周波数が発生したとすると、携帯無線機９の所有
者の通話内容は、工事指揮者８では受信不能となる。こ
の状態は第３図（ａ）の無線基地局構成図で干渉妨害検
出器ＤＴで発見される。すなわちこの妨害検出器ＤＴは
無線周波数Ｆ、、　ｆ、、　Ｆ２゜−・−＋ｆｆｉを巡
回して切換受信し妨害の有無を検知する機能を有し公知
のものである。さて、この干渉妨害検出器ＤＴで周波数
が妨害を受けていることを検出するとこの情報を基地局
の制御チャネル制御部Ｃ０ＮＴへ伝え、制御チャネル制
御部Ｃ０ＮＴ内のｃｐＵを操作して例えば、携帯無線機
９の通話チャネルｆ、に妨害があるときには、その携帯
無線機９への、下り制御チャネル・タイムスロットＴ９
により、その携帯無線機９へ通話信号の搬送周波数をｆ
ｌからｇ、へ、切換えるように指示する。また、同時に
基地局の受信機Ｒｘｑの受信周波数をｆ、からｇＩへ変
更させて受信状態に移行させる。

以上の説明は、携帯無線機９の送信周波数ｆ、に近い干
渉電波が発生した場合であったが、他の携帯無線機又は
複数の携帯無線機等で干渉が発生した場合も全く同様で
ある。

次に無線基地局の送信周波数Ｆ１の近傍で電波干渉が発
生した場合にも、干渉妨害検出器ＤＴで発見され、制御
チャネル制御部Ｃ０ＮＴから基地局送信周波数変更指令
信号が基地局送信機Ｔａｘへ送られ、送信周波数がＦ、
からＦ２へ変更される。これと同時に下り制御チャネル
を通じ、各携帯無線機に対し受信周波数をＦ、からＦ２
へ変更するように受信周波数変更指令信号が送られる。

この制御信号を受信した各携帯無線機は、受信周波数を
Ｆ、からＦ２へ変更する。かくして、各通話は干渉妨害
のない新開波数を用いて続行することができる。

なお、上述の制御信号は、通話信号を一時切断しその間
に送出する方法や音声信号帯域の上又は下側帯波を用い
、音声信号に何等影響することなく送出する方法等を用
いることもできる。

以上述べたように、干渉対策のため予備チャネルを設け
る必要がある場合に、同時通話者数は減少させる必要が
ある。すなわち、電波干渉が携帯機チャネルに１波の場
合には、同時通話者数は９９人に、同じく２波ある場合
は９８人に、一般にｎ波発生したときは（１００−ｎ）
人減少させねばならない。しかし、以上説明したように
、減少の割合は大きくなく、はとんど無視する仁とがで
きる。ＭＣＡ技術を用い携帯無線機に更に多数の無線チ
ャネルにアクセス可能とすればこの影響は更に小さくな
ることは明白である。

最後に第３図（ａ）又は（ｂ）の実施例に用いられてい
る干渉妨害検出器ＤＴの１例について説明する。まず、
基地局、携帯無線機間で通話路が設定された段階でのこ
の受信機の干渉波の検出方法は希望波（Ｓ）を無変調と
し、このとき音声帯域内に落ち込む雑音（Ｎ）と干渉雑
音（Ｉ）のレベル（Ｎ＋１）を判定し、これにより所要
のＳ／Ｎ　＋　１が満足されているかどうかの確認を行
う方法を採っている。また、通話中の干渉検出の原理は
第６図に示すとおりである。

すなわち、干渉によって生ずる希望波（Ｏ波）と干渉波
（Ｕ波）のビート成分をＩ検波し、そのレベルを判定す
ることによって干渉の有無を判断している。

本発明方式の装置化にあたっては、このほかマイクロプ
ロセッサ等を使用して制御のソフトウェア化を図り、マ
ルチチャネルアクセスに必要な各種機能を実現すること
ができる。

（発明の効果） 本発明を従来の無線ページングシステムの代替に使用す
ることにより、今迄携帯無線機の所有チャネルが僅かだ
ったために多数の従事者が同時に通話を始めると干渉が
発生し通信不能となった問題点を除去すると同時に、無
線チャネルの切替を手操作で行っていた煩わしさから開
放され、工事の効率化や安全性の向上の面で大きな貢献
をもたらすことができることは明らかである。

また、従来のように送信周波数の異なる多種類の携帯無
線機を製造することに比較して、本発明のようにＭＣＡ
技術を用いて同一種類の携帯無線機を製造することによ
りシステムを簡易に構成し得ることは、工数の減少及び
使用する部品の種類の減少等量産効果の面で、効果大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図（ａｌは従来の無線ページング方式
の１例を示す配置図、第２図（ｂ）は本発明による無線
ベージングシステムの１例を示す配置図、第３図（ａ）
　（ｂ）は本発明に用いる無線基地局の構成例を示すブ
ロック図、第４図は本発明において無線基地局と携帯無
線機間の制御信号の伝送例を示すタイムチャート、第５
図は本発明方式の動作を説明するためのフローチャート
、第６図は本発明に用いられる干渉妨害検出の原理を説
明するための波形図である。 １・・・無線基地局、　２．３．４．５．６．７・・・
携帯無線機、　８・・・マルチ・チャネル・アクセスの
無線基地局、９．１０．１１．１２．１３．１４．１５
．１６・・・携帯無線機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多数の携帯無線機がマルチ・チャネル・アクセス技術を
   用いて無線基地局と同時接続可能なるように配置され、
   該無線基地局における前記マルチ・チャネル・アクセス
   技術による制御により前記多数の携帯無線機の少なくと
   も２機相互間毎に独立の通話路を形成するように構成さ
   れた無線ページング通信方式。