JP2576777B2 - 時分割多重通信における通信用スロットの割り当て方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、時分割多重伝送方式の
デジタル移動体無線通信システムにおいて、複数の移動
局が１または複数の無線通信スロットを共有し、かつ無
線中継局間を局間データ交換機を介して時分割多重伝送
方式のデジタル回線で結ぶ場合の無線回線およびデジタ
ル回線の通信スロットの制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】時分割多重伝送方式のデジタル移動体無
線通信システムとしては、自動車電話システムや携帯電
話システムが構築されており、刻一刻と変化する移動局
の位置に左右されず、連続的に追従して、従属する無線
中継局を絶えず変更しながら、移動局毎に特定の通信ス
ロットを常時割り当てる通信制御技術がある。

【０００３】また、時分割多重伝送無線スロットの送出
タイミングの調整方式に関しては、やはり自動車電話シ
ステムや、衛星通信システムに既に確立されている。

【０００４】しかし、複数の移動局が１または複数の時
分割多重無線通信スロットを共有し、かつ無線中継局間
を局間データ交換機を介して時分割多重伝送方式のデジ
タル回線で接続しての、待時式の通信を行うシステムに
おいての、伝送遅延を考慮した通信用スロットの割り当
てや、デジタル回線のフレームタイミングの調整を行う
通信制御技術は従来にない技術である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】１または複数の通信チ
ャネルを共有する複数の移動局を収容する、複数の無線
中継局間を局間データ交換機を介して時分割多重伝送方
式のデジタル回線で接続したシステムでの、無線回線お
よびデジタル回線の通信スロットの選択方式には、次の
ような問題がある。

【０００６】まず第１に、無線中継局で受信される移動
局からの上り無線スロットの信号を、上りデジタル回線
へ転送する場合、転送される上り無線スロットと、転送
される上りデジタル回線のスロットとがランダムに選択
されると、転送時間が不定となり、データの伝送遅延時
間が増大する問題が生ずる。そのため、無線中継局にて
通信を開始する前に、転送時間が最小となる上り無線ス
ロットと、上りデジタルの回線スロットの組み合わせ決
定しておき、通信スロットの割り当ては、このようなス
ロットの組み合わせにより行う制御が必要になる。

【０００７】第２に、無線中継局で受信される局間デー
タ交換機からの下りデジタル回線スロットの信号を、下
り無線回線へ転送する場合、転送される下りデジタル回
線スロットと、転送される下り無線回線のスロットとが
ランダムに選択されると、転送時間が不定となり、デー
タの伝送遅延時間が増大する問題が生ずる。そのため、
無線中継局にて通信を開始する前に、転送時間が最小と
なる下りデジタル回線スロットと、下り無線スロットの
組み合わせ決定しておき、通信スロットの割り当ては、
このようなスロットの組み合わせにより行う制御が必要
になる。

【０００８】第３に、局間データ交換機で受信される無
線中継局からの上りデジタル回線スロットの信号を、下
りデジタル回線へ転送する場合、転送される上りデジタ
ル回線スロットと、転送される下りデジタル回線のスロ
ットとがランダムに選択されると、転送時間が不定とな
り、データの伝送遅延時間が増大する問題が生ずる。そ
のため、局間データ交換機にて通信を開始する前に、転
送時間が最小となる上り、および下りデジタル回線スロ
ットの組み合わせ決定しておき、通信スロットの割り当
ては、このようなスロットの組み合わせにより行う制御
が必要になる。

【０００９】第４に、第１および第２のように転送時間
をスロットの組み合わせにて短縮する方法では短縮でき
る時間はスロット長単位となり、スロット長以下の転送
時間の短縮はできない問題がある。そのため、無線回線
とデジタル回線のフレームタイミングの時間差を調整す
ることにより、転送時間の微調整を行う制御が必要にな
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るため、本発明では局間データ交換機に、通信で割り当
てる上り、および下りデジタル回線のスロットを転送時
間が最小となる組み合わせをとる条件で、通信を開始す
る前に検索および決定する手段を設ける。さらに、この
決定に必要な情報となる、無線中継局毎の上り、および
下りデジタル回線の受信フレームタイミングの検出をす
る手段、また下りデジタル回線の送信フレームタイミン
グについては、無線中継局との下り無線スロットへのデ
ータ転送時間を微調整をするための調整をする手段を設
ける。

【００１１】また、無線中継局において上り、および下
りデジタル回線スロットに対応するデータの転送時間が
最小となる無線スロットの組み合わせを自動的に判断す
る手段を設ける。さらに、上述した上り、および下りデ
ジタル回線のフレームタイミングの検出、および下りデ
ジタル回線の送信フレームタイミングの微調整を補助す
るための手段を設ける。ここで、上りデジタル回線の送
信フレームタイミングの微調整をする手段は有しない。

【００１２】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の前提となるシステム構成の一例であ
る。図において、１は局間データ交換機、２１，２２，
…，２ｎは無線中継局を示し、時分割多重デジタル回線
４０で局間データ交換機１と接続されている。３１，３
２，…，３ｎは移動局を示し、それぞれ無線中継局２
１，２２，…，２ｎと時分割多重無線回線５１，５２，
…，５ｎで無線的に接続される。時分割多重無線回線５
１，５２，…，５ｎを構成する無線スロットには２種類
あり、通信を接続のための情報を伝送する制御用スロッ
トと、通信用データの情報を伝送する、および通信を終
了するための情報を伝送する通信用スロットがある。同
様に時分割多重デジタル回線４０も制御用スロットおよ
び通信用スロットの２種類から構成される。ただし、本
図で示す無線中継局、デジタル回線、移動局、および無
線回線の数はあくまでも一例であり、一般的にこの限り
ではない。

【００１３】図２は、データの伝送順路、および遅延時
間の構成を示す。１Ａは発信移動局での上り無線回線ス
ロット送信、２Ａは発側無線中継局での上り無線回路ス
ロット受信、２Ｂは発側無線中継局での上りデジタル回
線スロットの送信、３Ａは局間データ交換機での上りデ
ジタル回線スロットの受信、３Ｂは下りデジタル回線ス
ロットの送信、４Ａは着側無線中継局での下り無線回線
スロット受信、４Ｂは着側無線中継局での下りデジタル
回線スロットの送信、および５Ａは着信移動局からの下
り無線回線スロット受信を示す。

【００１４】また、Ｔ１は発信移動局での上り無線回線
スロット送信１Ａから発側無線中継局での上り無線回線
スロット受信２Ａまでの上り無線回線の伝送遅延時間、
Ｔ２は上り無線回線スロット受信２Ａからよりデジタル
回線スロット送信２Ｂまでデータ転送時間、Ｔ３は上り
デジタル回線スロット送信２Ｂから上りデジタル回線ス
ロット受信３Ａまでの上りデジタル回線の伝送遅延時
間、Ｔ４は上りデジタル回線スロット受信３Ａから下り
デジタル回線スロット送信３Ｂまでのデータ転送時間、
Ｔ５は下りデジタル回線スロット送信３Ｂから下りデジ
タル回線スロット受信４Ａまでの下りデジタル回線の伝
送遅延時間、Ｔ６は下りデジタル回線スロット受信４Ａ
から下り無線回線スロット送信４Ｂまでのデータ転送時
間、およびＴ７は下り無線回線スロット送信４Ｂから下
り無線回線スロット受信５Ａまでの下り無線回線の伝送
遅延時間を示す。本図におけるＴ２、Ｔ４、およびＴ６
を短縮するための手段を以下に説明する。

【００１５】図３は、無線中継局における、上り無線ス
ロットから、上りデジタル回線スロットへのデータ転送
時間Ｔｕｐを示したものである。上り無線回線ＵＭＡ、
ＵＭＢ、およびＵＭＣは、ｎ個の無線スロットで１フレ
ームを構成しており、上りデジタル回線ＵＤＡも同じフ
レーム構成をしているが、フレームタイミングＴｏｆｆ
がＴｕｐ＋１スロット長分だけ、ずれている。

【００１６】図のようなフレーム構成および矢印Ａ１，
Ａ２，Ａ３で示すような転送を行えるスロットの組み合
わせを行えば、無線中継局で余分な時記憶時間をとるこ
とがなくなる。従って、無線中継局では、後述するよう
に、局間データ交換機から下りデジタル回線の制御用ス
ロットで送られる、この局間データ交換機で使用するこ
とを決定したデジタル回線の上り通話スロット指定情報
に対応して、矢印のような組み合わせとなる無線スロッ
トのなかから空き通信用スロットの検索を行い、該当す
る上り無線スロットが存在すれば即割り当て、他の通信
で占有されていればそのスロットが空くまでまち、空い
た時点で割り当てる。ただし、本図で示す上り無線回
線、および上りデジタル回線の数は一例であり、一般的
にはこの限りではない。

【００１７】図４は、無線中継局における、下りデジタ
ル回線スロットから下り無線スロットへのデータ転送時
間Ｔｄｏｗｎを示したものである。下りデジタル回線Ｄ
ＤＡは図３と同じくｎ個の無線スロットで１フレームを
構成し、下り無線回線ＤＭＡ，ＤＭＢおよびＤＭＣも同
じフレーム構成をしているが、フレームタイミングがＴ
ｄｏｗｎ＋１スロット長分だけずれている。

【００１８】本図のようなフレーム構成および矢印Ｂ
１，Ｂ２，Ｂ３で示すような転送を行えるスロットの組
み合わせを行えば、無線中継局で余分な一時記憶時間を
とることがなくなる。従って、無線中継局では、後述す
るように、局間データ交換機から下りデジタル回線の制
御用スロットで送られる、この局間データ交換機で使用
することを決定したデジタル回線の下り通話スロット指
定情報に対応して、矢印のような組み合わせとなる無線
スロットのなかから空き通信用スロットの検索を行い、
該当する下り無線スロットが存在すれば即割り当て、他
の通信で占有されていればそのスロットが空くまで待
ち、空いた時点で割り当てる。ただし、本図で示す下り
無線回線、および下りデジタル回線の数は一例であり、
一般的にはこの限りではない。

【００１９】図５は、上りデジタル回線のフレームタイ
ミングの検出、および下りデジタル回線のフレームタイ
ミングの検出および調整、デジタル回線の通信用スロッ
ト、および無線回線の通信用スロットの決定を行う、無
線中継局と、局間データ交換機のブロック図の一例であ
る。

【００２０】本図は、局間データ交換機１と、無線中継
局２１、および２２より構成される。局間データ交換機
１と無線中継局２１および局間データ交換機１と無線中
継局２２はそれぞれデジタル回線４１ａ，４１ｂ、およ
び４２ａ、４２ｂで接続されている。

【００２１】本図における、上りデジタル回線のフレー
ムタイミングの検出は、次のように行う。無線中継局２
１にて、フレームタイミング検出用データ送出回路２１
Ｉから、上りデジタル回線のフレームタイミング検出用
データを送出する。本データはデジタル回線送信部２１
Ｈから、上りデジタル回線４１ａを通じて局間データ交
換機１のデジタル回線受信部１Ａで受信され、その受信
タイミグがフレームタイミング測定回路１Ｄで測定され
る。測定された受信タイミングデータは、上りデジタル
回線のフレームタイミングとしてフレームタイミング記
憶回路１Ｅで記憶される。デジタル回線４２ａで接続さ
れた他の無線中継局２２に対しても、同様に上りデジタ
ル回線のフレームタイミングを検出する。

【００２２】下りデジタル回線のフレームタイミングの
検出及び調整は、次のように行う。局間データ交換機１
のフレームタイミング検出用データ送出回路１Ｂから、
下りデジタル回線のフレームタイミング検出用データを
送出する。本データはデジタル回線送出部１Ｃから、下
りデジタル回線４１ｂで無線中継局のデジタル回線受信
部２１Ｊで受信され、その受信タイミングがフレームタ
イミング測定回路２１Ｇで測定される。このフレームタ
イミング測定回路２１Ｇではさらに、この無線中継局が
移動局と通信する時分割多重伝送方式の無線回線送信部
２１Ｂから送られてくる下り無線回線のフレームタイミ
ング信号と、測定された受信タイミングデータとを比較
し、その差の情報をフレームタイミング測定回路２１Ｇ
から上りデジタル回線４１ａを介して局間データ交換機
１へ送出する。局間データ交換機１ではその差の情報を
デジタル回線受信部１Ａを経由してフレームタイミング
測定回路１Ｄで受信し、その受信情報を元に下りデジタ
ル回線のフレームタイミング調整をデジタル回線送信部
１Ｃに対して行う。調整後のフレームタイミングデータ
は、フレームタイミング記憶回路１Ｅで記憶される。な
お、ここまでの局間データ交換機１と、無線中継局２１
及び２２とのやりとりは、制御用、通信用スロット内の
一部のビット情報で行われる。また、さらに詳述するな
らば、上述したフレームタイミング検出用データは、上
り又は下りデジタル回線のフレームの先頭スロットの中
に組み込まれるものである。この時、上りまたは下りデ
ジタル回線のフレームの先頭スロットは、通信に占有さ
れるか否かにかかわらず、常に送出される。従って通信
に占有されていないときは、スロットにのせる通信デー
タがないため、ダミーデータをのせて送出する。

【００２３】本図における、デジタル回線の通信用スロ
ットの割当は、デジタル回線の制御用スロットを用いて
次のように行う。移動局からの発呼要求信号が、無線中
継局２１の無線回線受信部２１Ａで受信されデジタル回
線４１ａを通じて、局間データ交換機１の通信スロット
決定回路１Ｆで受信されると、通信スロット決定回路１
Ｆは上りデジタル回線４１ａの上りフレームタイミン
グ、および下りデジタル回線４２ｂの下りフレームタイ
ミング情報をフレームタイミング記憶回路１Ｅから受け
取り、その時間差を算出し、局間データ交換機１におけ
るデータ転送時間が最小となる上りデジタル回線と下り
デジタル回線のスロットの組み合わせを決定し、該当す
る組み合わせの通信スロットを通信スロット監視回路１
Ｇで検索する。そのスロットが空きであれば、通信スロ
ット監視回路１Ｇはそのスロットを予約状態とし通信ス
ロット決定回路１Ｆへ即通知する。通信スロット決定回
路１Ｆはその情報を下りデジタル回線４１ｂを通じて即
座に無線中継局２１の通信スロット決定回路２１Ｅへ送
出する。また、そのスロットが空いていない場合は、本
組み合わせに該当するスロットが空くまで待ち、空いた
時点でそのスロットを予約状態とし通信スロット決定回
路１Ｆへ通知し、通信スロット決定回路１Ｆはその情報
を下りデジタル回線４１ｂを通じて無線中継局２１の通
信スロット決定回路２１Ｅへ送出する。また、無線中継
局２２へも同様に、決定したデジタル回線の通信スロッ
ト情報を下りデジタル回線４２ｂの経路で送出する。そ
して、無線中継局２１、および２２から、後述する、無
線回線の通信用スロットの獲得通知が、上りデジタル回
線４１ａ、４２ａを通じて局間データ交換機１の通信ス
ロット決定回路１Ｆに転送されて来ると、通信スロット
決定回路１Ｆは通信の開始を無線中継局２１の通信スロ
ット決定回路２１Ｅおよび無線中継局２２の同一回路へ
通知する。

【００２４】本図において、無線中継局での無線回線の
通信用スロットの割当は、次のように行う。無線中継局
２１の場合、局間データ交換機１からデジタル回線の通
信用スロット割り当て情報を通信スロット決定回路２１
Ｅで受け付けたあとは、デジタル回線のスロットと無線
回線のスロットとの間でのデータ転送時間が最小となる
無線回線のスロットを算出し、該当スロットの検索を通
信スロット監視回路２１Ｄで行う。そのスロットが空き
であれば、通信スロット監視回路２１Ｄはそのスロット
を予約状態とし通信スロット決定回路２１Ｅへ即通知す
る。通信スロット決定回路２１Ｅは無線回線の通信用ス
ロットの獲得通知を、上りデジタル回線４１ａを通じて
局間データ交換機１へ送出する。また、そのスロットが
空きでなければ、そのスロットが空くまで待ち、空いた
時点でその無線スロットを予約状態とし、通信スロット
決定回路２１Ｅへ通知する。

【００２５】通信スロット決定回路２１Ｅは無線回線の
通信用スロットの獲得通知を、デジタル回線４１ａを通
じて局間データ交換機１へ送出する。また、無線中継局
２２も局間データ交換機１から同様の通信用スロット割
り当て情報を受け付けたあと、無線中継局２１と同様の
制御を行う。なお、ここでの局間データ交換機１と無線
中継局２１、および２２とのデジタル回線でのやりとり
は、全て制御用スロットを用いて行われる。ただし、一
般的には局間データ交換機とデジタル回線で結ばれる無
線中継局の数は、３以上となる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による通信
用スロット検索方式は、局間データ交換機に、通信で用
いる上り、および下りデジタル回線のスロットを、通信
を開始する前にあらかじめ転送により遅延時間が最小と
なるスロットの組み合わせを検索し、その組み合わせに
該当するスロットが空き状態になると該当スロットの割
り当てを行う手段を設けることにより、通信中において
の局間データ交換機でのスロットデータの転送により遅
延時間を短縮できる効果を有する。

【００２７】また、無線中継局においては、通信を開始
する前に局間データ交換機から受けたデジタル回線スロ
ットの指定情報をもとに無線回線との転送時間が最小と
なる無線スロットを割り当てる手段を有することによ
り、実際の通信中においての無線中継局でのスロットデ
ータの転送による遅延時間を短縮できる効果を有する。

【００２８】さらに無線中継局での、下りデジタルカ回
線のフレームタイミングを調整する手段を設けることに
より、下りデジタル回線から下り無線回線へのデータ転
送による遅延時間を更に短縮できる効果を有する。

【００２９】これらの効果により、本システム全体にお
ける通信の伝送遅延を短縮できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の前提となるシステム構成の一例を示す
図

【図２】データの伝送路、および遅延時間の構成を示す
図

【図３】無線中継局におけるより無線スロットからより
デジタル回線スロットへのデータ転送時間を示した図

【図４】無線中継局における下りデジタル回線スロット
から下り無線スロットへのデータ転送時間を示した図。

【図５】本発明の一実施例における無線中継局と局間デ
ータ交換機の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１ 局間データ交換機 ２１，２１，…，２ｎ 無線中継局 ３１，３１，…，３ｎ 移動局 ４０，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ 時分割多重
デジタル回線 ５１，５２，…，５ｎ 時分割多重無線回線

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の移動局と１または複数の通信チャ
   ネルを共有する時分割多重伝送方式の無線回線で通信を
   行う無線中継局と、複数の当該無線中継局間を時分割多
   重方式のデジタル回線で結ぶ局間データ交換機とで構成
   される移動通信システムにおいて、 前記デジタル回線の上り回線と下り回線のフレームタイ
   ミングを検出し調整するデジタル回線フレームタイミン
   グ検出調整手段は、 前記無線中継局が上りデジタル回線に送出するフレーム
   タイミング検出データを受信して上りデジタル回線のフ
   レームタイミングを測定する前記局間データ交換機に備
   えられた第１のフレームタイミング測定手段と、 前記局間データ交換機が下りデジタル回線に送出するフ
   レームタイミング検出データと前記無線中継局が送信す
   る無線回線のフレームタイミング信号とを受信し、下り
   デジタル回線のフレームタイミングと無線回線のフレー
   ムタイミングの差分情報を上りデジタル回線を介して前
   記局間データ交換機に返送する前期無線中継局に備えら
   れた第２のフレームタイミング測定手段と、 前記第２のフレームタイミング測定手段が返送した前記
   差分情報にもとづいて下りデジタル回線のフレームタイ
   ミングを調整する前記局間データ交換機に備えられたフ
   レームタイミング調整手段と、 前記第１のフレームタイミング測定手段が測定した上り
   デジタル回線のフレームタイミング情報と前記フレーム
   タイミング調整手段が調整した下りデジタル回線のフレ
   ームタイミングとを記憶する前記局間データ交換機に備
   えられたフレームタイミング記憶手段とで構成され、 呼設定時に前記局間データ交換機において前記デジタル
   回線の通信スロットを決定する第１の通信スロット決定
   手段は、 前記フレームタイミング記憶回路から通信対象となる上
   りデジタル回線のフレームタイミング情報と下りデジタ
   ル回線のフレームタイミング情報を受取り、当該フレー
   ムタイミングの時間差を算出し、上りデジタル回線から
   下りデジタル回線へのスロットデータの転送時間が最小
   となるスロットの組み合わせを上りデジタル回線及び下
   りデジタル回線から決定して通信用スロットの割り当て
   を行い 、当該割り当て通信用スロット情報を下りデジタ
   ル回線を介して前記無線中継局に転送する手段を備え、 呼設定時に前記無線中継局において前記無線回線の無線
   回線スロットを決定する第２の通信スロット決定手段
   は、 前記第１の通信スロット決定手段から転送されたデジタ
   ル回線の通信用スロット情報を受信し、当該デジタル回
   線の通信用スロットとスロットデータの転送時間が最小
   となる無線回線スロットを決定し、決定した当該無線回
   線スロット情報を上りデジタル回線を介して前記局間デ
   ータ交換機に転送する手段を備える ことを特徴とする時
   分割多重通信における通信用スロットの割り当て方式。