JP2563805B2

JP2563805B2 - 時分割多重移動通信方式

Info

Publication number: JP2563805B2
Application number: JP62173015A
Authority: JP
Inventors: 泉堀川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Mobile Communications Networks Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-07-13
Filing date: 1987-07-13
Publication date: 1996-12-18
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: JPS6417525A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、時分割多重伝送方式を用いたセル式移動通
信方式の構成法に関するものである。

（従来の技術）第１図（ａ）はSCPC（Single Channel Per Carrer）
方式によるセル式移動通信方式の無線ゾーンと周波数配
置構成を示している。従来の方式は、呼の発生毎に送受
１対の周波数が割り当てられ、通話中はその周波数を専
有するSCPC方式であり、周波数（チャネル）は各無線ゾ
ーン毎のトラヒックに応じて用意される。第１図（ａ）
では、無線ゾーンA,B,C,D、およびＩではそれぞれ6,10,
5,3および４チャネルが用意され、Ａ〜Ｄでは異なる周
波数、ＩではＣの繰り返しゾーンとして同一周波数が配
置される。この構成において、例えば無線ゾーンＣの移
動機が発呼したとき、ゾーンＣ内で空いた周波数f₂₀が
その移動機に割り当てられ、通話が開始される。通信
中、無線ゾーンＣで無線ゾーンＩから大きな同一周波数
干渉を受けると、それを検出して、同じゾーン内の他の
空き周波数（チャネル）f₁₉にチャネル切り替えを行
う。又、通信中に無線ゾーン移行し、f₁₉のレベルが低くなってくると、に配置されていて、かつその時に空いている周波数f₁₀
にチャネルを切り替えて通信を継続する。ここで、移行
先の基地局は各局に設置される電界監視用受信機により
行なわれる。このSCPC方式では、基地局の送受信装置数
としては割当てられた無線チャネル数だけ必要とし、加
入者数が増大するにつれて多数の通話用送受信器及び電
界監視用受信機を必要とした。又、無線ゾーン内および
外のチャネル切り替えに際しては移動機の発振周波数を
高速で切り替える必要があり、その際に周波数指定等の
制御信号の送受信、および無線回線の導通試験等のため
に通話路を一時的にしゃ断する必要があり、信号の欠落
や雑音の発生等が生じる欠点があった。

第１図（ｂ）は無線区間伝送に時分割多重伝送（TDM
A）方式を用いたセル式移動通信方式の無線ゾーン構成
と無線周波数配置を示している。各ゾーン内のトラヒッ
クは第１図（ａ）と同一とし、TDMAの多重度を一般送波
に５チャネルとして周波数配置した例で示している。第
１図（ａ）と同様にゾーンにはそれぞれ異なる周波数がゾーンと同一の周波数が割り当てられる。無線ゾーンの移動機が発呼すると周波数f₅〜f₇の周波数のうち、空
いている周波数の空いたタイムスロットが割り当てら
れ、通信が開始される。通信中に大きな同一周波数干渉
を受けると空いている他の周波数に切り替える。又、無
線ゾーンに移動してレベルが低くなってくると無線ゾーンでの空き周波数にチャネル切り替えを行ない通信を継続
する。

このTDMAによる方式は、無線区間の多重度が上がった
ために、基地局設備数が1/5となる利点はある。しか
し、この例のようにゾーンおよびではそれぞれ、4,2および１チャネル分のトラヒック以
上の不必要に大きなチャネルが用意されることとなり、
周波数資源の有効利用を大いに損う結果となる。そこ
で、多重度はある値以下に抑えないと大きな周波数利用
上の損失となる。又チャネル切り替えは周波数切り替え
を伴うのでSCPC方式におけるそれと同様の欠点を残して
いる。第２図はTDMAにおける周波数−タイムスロット配
置とチャネル切り替えの概念を示している。

（発明が解決しようとする問題点） TDMAの他の欠点として、多重度が上がったことにより
広い伝送帯域が必要となり、この結果、伝送途中で受け
る多重波歪等による周波数特性歪を受け易くなり、伝送
路等化が必要となる。そこで、チャネル切り替えの際に
新しい周波数帯のチャネルの等化器に機能させるには一
定のトレーニング時間が必要であり、通信の途絶時間が
増大してしまうことになる。又、ゾーン間でチャネル切
り替えを実施するには複数無線周波数を監視できる電界
監視用受信機がSCPC方式におけると同様に必要である。

本発明の目的は、TDMAを用いた時のチャネル配置（タ
イムスロット配置）の無駄を無くしてチャネルをトラヒ
ックの必要量だけ正しく配置でき、又チャネル切り替え
に際して通信の不連続が生じる点を解決した時分割多重
移動通信方式を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、隣接無線ゾーン間で同一周波数の搬送波に
よるTDMA伝送方式を用い、ゾーン内のトラヒックに応じ
て異なるタイムスロット（チャネル）を割り当て、さら
に干渉上必要な距離だけはなれた地域（無線ゾーン）で
同一タイムスロットを割り当てて繰り返し使用し、チャ
ネル切り替えに際してはタイムスロットを入れ替えるこ
とを最も主要な特徴とする。

従来の技術とは、以下の点が異なる。

（１）すべての無線ゾーンで同一の搬送波周波数を用
いた時分割多重伝送方式が用いられ、各基地局、移動機
では、ビット、タイムスロットおよびフレームタイミン
グが同期化されている。

（２）呼の発生に応じて、空いたタイムスロットが割
り当てられ、同一タイムスロットは地理的に繰り返して
割り当てられ、使用される。

（３）ゾーン内およびゾーン間でのチャネル切り替え
はタイムスロットを入れ替えることにより実行する。

（４）各ゾーン内のトラヒックに応じて必要な数のタ
イムスロットが割り当てられる。

（５）同一周波数であるので、特別の電界監視用受信
機を必要としない。

（実施例）第３図は本発明の実施例を示す図である。無線区間伝
送方式として、時分割多重伝送方式を用い、多重度35チ
ャネルの場合に、第１図で示した各無線ゾーンのトラヒックに対して、第３図で示すように、１フレー
ム内のタイムスロットNo.〜をゾーンに〜、ゾーンに〜、ゾーンに〜を、又ゾーンと一定距離だけはなれて干渉の小さなゾーンにはゾーンで利用したタイムスロット〜を割り当てる。

これを動作するには、まずTDMA信号のタイミングが各
無線ゾーンにおいてビット、タイムスロットおよびフレ
ームが同期して送受信される。これは、１つの無線基地
局を親局として、他局はそれに従って同期させるだけで
実現できる。

基地局の時分割多重送受信装置は第４図（ａ）に示す
ように構成され時分割多重回路１により複数チャネルか
ら入力される信号を第５図（ａ）のように一定の時間毎
に区切り、同図（ｂ）のように各フレームに制御データ
を付加して、さらに同図（ｃ）のように、各チャネル毎
に割当てられた短い時間に送信処理をすませるために時
間的に圧縮し、時間的に多重化する。この多重化信号で
変調器２により変調したあと、送信回路３、アンテナ共
用器４、およびアンテナ５を通して送信される。一方、
受信部では、アンテナ５、アンテナ共用器４、受信回路
６及び復調器７を通して受信された信号は、伝搬路で受
けた歪を等化器８で除去された後、信号分離回路９で多
重化回路１の逆動作を行い、元の信号を再生する。アイ
ドル信号送出回路10は、各チャネルの信号が無い時には
そのタイムスロットに「空き」を示すアイドル信号を送
出し、品質検出回路11は信号受信レベル、データの誤り
率、希望波対干渉波電力比（D/U）等から回線品質を検
出する。基地局制御回路12は、フレームタイミングを制
御すると共に発着信の制御を行う。さらに品質検出回路
11の出力よりチャネル切り替え時期、切り替え先基地
局、すなわち切り替え先タイムスロット等の決定し、制
御データにより通信中の相手移動機に報知する機能を有
する。又、この制御回路12は各タイムスロット毎に得ら
れる各移動機からのレベルをもとにして移動機及び基地
局送信機をタイムスロット毎に最適化する。局部発振器
13および14は固定の発振周波数の発振器で可能である。

移動機用時分割送受信装置は第４図（ｂ）のように構
成され、入力信号を時間圧縮回路15により一定の時間毎
に区切り、所定のタイムスロットで送信すべく時間領域
で圧縮する。この信号で、基地局におけると同じ変調、
送信動作を行い、アンテナ19から送信する。受信側で
は、基地局におけると同様にして復調した後、時間伸長
回路23で、時間圧縮回路15の逆の動作を行ない、元の信
号を再生する。同図において品質検出回路25、等化器22
は基地局のそれらと同一機能を有す。位置検出回路26
は、自分のタイムスロットや、他の基地局からの電波を
受信して、それらのレベルや信号遅延時間差を測定して
移動機の所在位置を推定する機能を有する。

本発明において、基地局からの下り信号（基地局→移
動機への信号）には、そのゾーン内に割り当てられたタ
イムスロットが「空き」状態であれば、それを示すアイ
ドル信号が各タイムスロットにアイドル信号送信回路10
より付加されている。そこで移動機に呼の要求が生じる
と、空き状態の示されるいくつかのタイムスロットの中
で最も品質の良いタイムスロットで発呼要求を行ない、
基地局と通信を開始する。

基地局から移動機への着呼については、基地局の呼の
要求が生じると、ゾーン内の空きタイムスロットでのア
イドル信号送出をすべて中止し、空きタイムスロットで
一斉にその移動機を呼び出す。移動機は、通話のないと
きにはTDMA信号のすべてのタイムスロットを受信するよ
う構成されるので、呼び出された移動機はその呼出し信
号に対して所定のタイミングで基地局に応答し、通信を
開始する。なお、移動機は、TDMAの特徴を生かして、す
べての信号を常時受信することが可能であり、これによ
り得られる品質データをスロット毎に統計処理を行うこ
とによって誤差の小さな品質データを得ることができ、
位置登録や移行すべきチャネル（タイムスロット）を精
度良く決定することができる。

次に、ゾーン内のチャネル切替えについて述べる。第
５図はゾーン内チャネル切り替えを説明する図である。

ゾーンで発呼した移動機はタイムスロットで基地局と通信し
ている状態を例とする。通信中、同一タイムスロットを
割り当てたゾーンのタイムスロットからの干渉レベルが大きくなり、通
信品質の劣化を検出する、移動機がすでに測定しておい
た空きタイムスロットのD/Uをもとにそのスロットの干
渉状態をチェックしてに切り替えることを移動機と基
地局は判断し、フレームNo.nにおけるタイムスロット
の制御データで通信相手局に指示する。次のフレームN
o.（ｎ＋１）においてタイムスロットとで同一情報
を送受信し、において無線回線の導通が確認されると
次フレーム以後はだけで通信を行ない、ゾーン内チャ
ネル切り替えを完了する。このゾーン内チャネル切り替
えにおいては、搬送周波数および両通信局間の伝搬路が
同一であり、タイムスロットのみが異なるだけであるか
ら、チャネル切り替えに際して等化器等の伝送路改善回
路の初期設定を全く必要とせず、直ちに切り替えを実行
することができる。

第６図は、本発明のゾーン間のチャネル切り替えの実
施例を示している。ゾーン内チャネル切り替えと同様
に、ゾーンのタイムスロットで通信中の移動機がゾーンの方へ移動して、タイムスロットの受信レベルが低下
し、通信品質の劣化を検出すると、基地局はゾーンの割り当てタイムスロットの中で移動機および基地局の
D/U測定データをもとに最も希望波レベルが大きく、か
つ干渉レベルの小さな空きタイムスロットを切り替え
タイムスロットと判断する。この切り替え先タイムスロ
ット情報をフレームNo.nのタイムスロットの制御デー
タで指示する。これを受信すると、フレームNo.（ｎ＋
１）以降のタイムスロットとでは同一情報を送受信
し、この間に等化器の設定、無線回線導通の確認等をす
ませ、新しいチャネルで良好な通信ができることを確認
した後、フレームNo.（ｎ＋ｍ）以降はタイムスロット
だけで通信を継続する。ゾーン間チャネル切り替えで
は、無線搬送波は同一であるが、基地局がとであり、伝搬路が異なるために新しいタイムスロット
（すなわちチャネル）では伝送特性を等化するための回
路設定に一定の時間が必要であり、複数フレームにわた
って新旧の両タイムスロットとを用いて通信がなさ
れる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明は動作するので、次のよ
うな利点がある。

（ｉ）時分割多重信号のタイムスロットをチャネルと
して各ゾーンのトラヒックに応じて割り当てるため、分
割損が生じず、周波数利用効率の改善がはかれる。

（ii）周波数を変えることなく、時分割多重信号を観
測するだけで全ての通信チャネルをモニタすることがで
き、このため、基地局では特別の電界監視用受信機が不
要であり、又、移動機が存在する無線ゾーンや移行先
（すなわち切り替え先のタイムスロット）を精度良く決
定できる。さらに、基地局での等化器は移動機における
と同様に全チャネルに対して常時最適な等化状態を設定
しておくことができる。

（iii）タイムスロットの割り当て変更だけで、ゾー
ン毎に割り当てるチャネル数を変更でき、いわゆるダイ
ナミックチャネル配置等を何らコストアップを生じるこ
となく達成できること、（iv）サービスエリア内では全ての信号が同期化され
ていることを利用して、位置検出や移動速度等を推定で
きる。

（ｖ）一般に移動機から基地局への発呼は、いわゆる
ランダムアクセス制御となるので、信号の衝突等により
効率（スループット）が小さいが、本発明では空きタイ
ムスロットをすべて発呼チャネルとして使用できるの
で、発呼トラヒックを分散でき、信号衝突回数を減らせ
るので、スループットが向上する。

（vi）高精度な移動機位置登録ができるので、個別ゾ
ーン呼び出しが可能となり、呼び出しチャネルの効率
（周波数利用率）を改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はSCPC方式における無線ゾーン構成と周波
数配置の例、第１図（ｂ）はTDMA方式における無線ゾー
ン構成と周波数配置を示す図、第２図は第１図（ｂ）の
構成において、チャネル切り替えを行なった場合の周波
数とタイムスロットの切り替え模様を示す図、第３図は
本発明によるTDMA方式のタイムスロットと各ゾーンへの
割り当てを示す図、第４図は本発明による基地局および
移動機の構成例を示す図、第５図は本発明のゾーン内チ
ャネル切り替えおよび第６図は同じくゾーン間チャネル
切り替えを説明する図である。１……時分割多重回路、２……変調器、３……送信回
路、４……アンテナ共用器、５……アンテナ、６……受
信回路、７……復調器、８……等化器、９……信号分離
回路、10……アイドル信号送出回路、11……信号品質検
出回路、12……基地局制御回路、13……送信局部発振回
路、14……受信局部発振回路、15……時間圧縮回路、16
……変調器、17……送信回路、18……アンテナ共用器、
19……アンテナ、20……受信回路、21……復調器、22…
…等化器、23……時間伸長回路、24……移動機制御回
路、25……信号品質検出回路、26……位置検出回路、27
……送信局部発振回路、28……受信局部発振回路、SW…
…スイッチ、100……信号入力、200……信号出力、110
……信号入力、210……信号出力、111……制御信号入
力、222……制御信号出力。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】時分割多重信号（TDMA）の異なるタイムス
ロットを各無線ゾーン内のトラヒックに応じて各ゾーン
に割り当てて配置し、地理的に離れた無線ゾーンで同一
タイムスロットを重複して使用し、通信中のタイムスロ
ットでの通話品質が劣化した場合にチャンルを切り替え
る際に伝送路上の歪みを除去する等化器の設定を行って
別のタイムスロットを入れ替えることを特徴とする時分
割多重移動通信方式。
【請求項２】切り替え先タイムスロットを移動機が判定
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の時分
割多重移動通信方式。
【請求項３】基地局は空きタイムスロットについては
「空き」を示すアイドル信号を送信し、移動機はそれら
の状態をモニタして、そのうちの１つの空きタイムスロ
ットで発呼するように構成されることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の時分割多重移動通信方式。
【請求項４】基地局に呼が生じた場合には、送信中のす
べてのアイドル信号を停止し、移動機呼び出し信号を送
出するように構成されることを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載の時分割多重移動通信方式。