JPH0468722A - 統計多重無線アクセス方式 - 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】 （発明の属する技術分野） 本発明は、自動車電話等の無線移動通信システムにおい
て、基地局と移動端末との間の無線伝送に時分割多重方
式を用いたシステムにおける無線チャネルへのユーザ情
報の多重化方法に関するものである。

（従来技術とその問題点） 無線移動通信システムにおける時分割多重方式％式％ Ａと称する）は、第５図に示すようにＴＤＭＡフレーム
と称する一定の時間間隔（長さ５ｍｓ〜２０ｍ５程度）
を更にタイムスロット（Ｔｉｍｅ　５ｌｏｔ　　：ＴＳ
と称する）と呼ばれる更に細かい一定間隔に分割し、こ
の各ＴＳをその時点で通話中の移動端末　（Ｔｅｒｍｉ
ｎａｌ、以後ＴＥＲＭと称する）に割り付けることによ
り基地局（Ｂａｓｅ　５ｔａｔｉｏｎ、以後ＢＳと称す
る）とＴＥＲＭとの間の通話路を確保している。

電話音声は双方向の同時伝送を必要とするため、ＴＤＭ
Ａフレームに含まれるＴＳは、まず第５図に示すように
２つに分割され、その片方はＢＳからＴＥＲＭへ通話信
号を伝送するために使用され、残りの片方はＴＥＲＭか
らＢＳへ通話信号を伝送するために使用され、更に、両
方の部分の同一番号のＴＳの１対が１つのＴＥＲＭに割
当てられる。

第５図に示した１つのＴＤＭＡフレーム内の各ＴＳは全
て同一無線キャリア（信号伝送速度に見合った帯域を持
つ無線周波数）で伝送され、ＢＳ→ＴＥＲＭ部分の各Ｔ
Ｓは１つのＢＳから各ＴＥＲＭへ向けて、またＴＥＲＭ
−ＢＳ部分の各ＴＳは各ＴＥＲＭからＢＳへ向けてそれ
ぞれ電波にのせて送出される。各ＴＳをＢＳ及び各ＴＥ
ＲＭにおいて個別に判別するためにはＢＳ及び全ＴＥＲ
ＭかＴＤＭＡフレームで規定されるタイミングに同期し
て動作する必要がある。このタイミングは通常ＢＳから
全ＴＥＲＭへ電波で伝送されるか、その伝送路の長さか
ＴＥＲＭの所在地により異なるため、伝搬時間差たけ各
ＴＥＲＭにおけるタイミングの認識に“ずれ”を生ずる
。この“ずれ”を吸収するため、各ＴＳの区切りの時間
にガード時間（Ｇｕａｒｄ　Ｔｉｍｅ、　ＧＴと称する
）を設けている。

また、各ＴＥＲＭにおいては、ＢＳからの電波の受信時
には、割当てられたＴＳの開始時に無線キャリアの受信
を開始しＴＳの終了時に受信を停止する。受信に関して
は各ＴＥＲＭか全ＴＳを受信しても動作原理上は差しつ
かえがないが、通常ＴＥＲＭの消費電力を節約するため
前記のような動作をする。一方、ＴＥＲＭからの送信時
においては、同−ＢＳのサービスエリア内で通話中の他
のＴＥＲＭとの相互干渉を避けるため、割当てられたＴ
Ｓの開始時に無線キャリアの送出を開始しＴＳの終了時
に送信を停止する必要かある。この無線キャリアの送受
の開始及び停止のため、各ＴＳの前後にプレアンブルビ
ット（Ｐｒｅｕｍｂｌｅ　：　Ｐ　Ｕと称する）か数ビ
ット置かれている。

また、第５図のＣ０ＮＴ　（Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐａｒｔ
）部は通話中のＢＳとＴＥＲＭ間の連絡（各種状態表示
や状態切替指示等）に用いられる。更に、図示されてい
ないが、フレーム同期用やキャリア変調方式上必要な符
号等をＣｏＮＴ部に含み、通常Ｃ０ＮＴ部イよ２０〜３
０ビツトで構成される。ＴＳの残りの部分かユーザ情報
（Ｕｓｅｒ　Ｄａｔａ）を運ぶ部分てあリ、これにはパ
リティ等のエラー検出ビット（ＥＣＣ）も含まれている
。

さて、前記構成の従来例においては、呼接続制御チャネ
ル（図示せず）を用いてＢＳとＴＥＲＭとの間で発呼ま
たは着呼に関する制御情報の授受を行い呼を設定し、そ
の時空いているＴＳの１対（ＢＳ−ＴＥＲＭとＴＥＲＭ
→ＢＳから各１個づつのＴＳ）を選択してその呼に割当
てる。以後通話終了までこれらのＴＳはその呼に保留さ
れ、呼の終了と共に開放される。

従来、ユーザ情報としては電話音声が主流であったので
このような簡単なＴＳ割割当式で実用上問題はなかった
が、有線ネットワークのｌ５ＤＮ化に伴いユーザ情報が
電話音声以外にデータ等を含むようになると、ビットレ
ートや送信と受信の情報量が呼毎に異なることになり無
線チャネルの使用効率が低くなるという欠点があられれ
てきた。

（発明の目的） 本発明は、無線移動通信システムか公衆電話網のｌ５Ｄ
Ｎ化に対応するなどして音声以外にデータ、静止画像等
の多元情報を転送する場合、ＢＳとＴＥＲＭ間の情報転
送を行う無線チャネル（ＴＤＭＡではＴＳ）の利用効率
を高め、限定された周波数帯域で接続できる呼の数を多
くした統計多重無線アクセス方式を提供することを目的
とする。

（発明の構成及び作用） 第４図は、本発明を適用する無線移動通信システムの構
成側図である。公衆電話網（ＰＳＴＮ：Ｐｕｂｌｉｃ　
５ｗ１ｔｃｈｅｄ　Ｔｅ１ｅｐｈｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ
）あるいは公衆統合サービスディジタル網（Ｉｓ　Ｄ　
Ｎ　：ｒｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅ　Ｄｉｇｉ
ｔａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ＞にディジタル同期多重階層回
線（Ｓ　ＤＨ：　　５ｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｄｉｇｉ
ｔａｌ　Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）を通して基地局（Ｂ　Ｓ
　：　Ｂａ５ｅ　５ｔａｔｉｏｎ）か接続されている。

トラヒック状況によっては、複数ＢＳのトラヒックが図
示のように遠隔集線装置（ＲＬ　Ｃ：　Ｒｅｍｏｔｅ　
Ｌｉｎｅ　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）により集線され
てＰＳＴＮまたはｌ５ＤＮに接続される。

ＳＤＨによって転送される情報は電話音声またはデータ
か回線交換形態で伝送されている場合と、ｌ５ＤＮのＢ
ａ５ｉｃあるいはＰｒｉｍａｒｙ標準化インクフェース
の場合との双方への接続を可能とする。

図におけるＢＳは、例えば、構内移動通信システムのマ
イクロセルに対応して設置され、遠隔の他のセル内に設
置された同様なりＳとの間をＰＳＴＮあるいはｌ５ＤＮ
により接続し、各ＢＳは対応セル内の移動端末との間で
無線チャネルを通じて接続され、最終的には互いに遠隔
のセル内の移動端末同志がＢＳとＰＳＴＮあるいはｌ５
ＤＮを経由して接続されることになる。

本発明は前記システムにおけるＢＳと移動端末（ＴＥＲ
Ｍ）との間の無線アクセスに適用される。

本発明の無線アクセスの基本構成は従来のＴＤＭＡと同
じである。また、ＴＤＭＡの各タイムスロット（ＴＳ）
を各ＴＥＲＭの通話に割当てる制御方法も従来のＴＤＭ
Ａと全く同様でよい。

第１図は本発明の一実施例におけるＴＳのビット構成例
を示す説明図である。ＴＳの基本構成を示す第１図（１
）は第５図の従来例と同じであるが、本発明では第１図
（２）に示すようにＢＳか、らＴＥＲＭへ送信され６Ｔ
Ｓ（７）ＣＯＮＴとＵＳＥＲＤＡＴＡとの間にＳＭＡＣ
（Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅ
ｓｓ　　Ｃｏｎｔｒｏｌ）部を設けることにより、各Ｔ
ＳをＴＤＭＡのフレーム毎にユーザ情報の転送を必要と
している呼に割当てる（フレーム毎のダイナミック・デ
イマント・アサインを行う）ことを可能にするものであ
る。すなわち、このＴＳのフレーム毎のダイナミック・
デイマント・アサインによりユーザ情報の転送要求か発
生する時間か確率統計的に分散する性質を利用して無線
チャネル上１と複数呼のユーザ情報を多重化することか
てきる。

このため、本発明の多重方式を統計多重アクセス（Ｓ　
ＭＡ　：　５ｔｏｃｈａｓｔｉｃ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　
Ａｃｃｅｓｓ）方式と称する。

第１図（２）のＳＭＡＣはＳＭＡ方式て各ＴＥＲＭにＴ
Ｓを割当てたことをＢＳから当該ＴＥＲＭへ通知するた
めに用いられる。そのための動作シーケンスを第２図及
び第３図に示す。

第２図はＢＳからＴＥＲＭヘユーザ情報を転送する場合
であり、ユーザ情報を実際に転送する１つ前のフレーム
てＢＳからＴＥＲＭへＳＭＡＣを用いてとのＴＳを用い
て転送するかの指示を通知し、ＴＥＲＭはこの指示に基
づいて次のフレームの指定されたＴＳから自ＴＥＲＭ宛
のユーザ情報を取り込む。

第３図はＴＥＲＭからＢＳへユーザ情報を転送する場合
を示す。ＴＥＲＭはＢＳへ転送したい情報かある時、Ｔ
ＥＲＭからＢＳへ−のＴＳにはＳＭＡＣ部がないのでＴ
ＥＲＭからＢＳへ送信するＴＳのＣ０ＮＴ部によってＴ
Ｓ割付を要求する。ＢＳはこの割付要求に対応して当該
ＴＥＲＭｉ：ＴＳを割付け、指定通知を第２図の場合と
同様にＳＭＡＣ部でＴＥＲＭへ送信する。ＴＥＲＭは次
フレームの割当てられたＴＳてユーザ情報をＢＳへ転送
する。この時に送りたい情報か更に残っていれば、この
ＴＳのＣ０ＮＴ部で同時にＴＳ割当を要求する。ＴＥＲ
ＭからＢＳへのＴＳ割付要求はＴＥＲＭからＢＳへの情
報転送用ＴＳが割付けられていないと送信できないので
、ＢＳはＳＭＡモートで情報転送をする呼か設定されて
いるＴＥＲＭに対しては転送情報の有無を問い合わせる
ために定期的（例えば数１０フレームに１程度度）にＴ
ＥＲＭからＢＳへの情報転送用ＴＳの割当を行う。

第２図及び第３図のＴＳ割当要求、ＴＳ割当指定、ユー
ザ情報転送の各動作はそれぞれ独立にあるいは同時並列
に実行することができるので、ＴＳ割当指定とユーザ情
報転送とを同じフレームで行ういわゆるパイプライン的
動作か可能であり、ＴＳ割当指定によりユーザ情報転送
か妨げられて情報スルーブツトが低下するようなことは
ない。

第６図は以上の動作を行うための制御フローチャートで
あり、呼接続およびユーザ情報転送制御を示す。

一第１図（３）及び（４）は、第１図（２）の本発明に
より設けられたＳＭＡＣ部の詳細ビット構成図である。

第１図（４）は、２個のＴＥＲＭに対してＴＳ割当を行
う例を示しである。図において、Ｓ／ＴはＳＭＡによる
ＴＳ割当を行うか行わないかを示す１ビツトであり、例
えば、実行する場合を論理“１”で示す。次のＴｅｒｍ
　ＡＤは前記２個のＴＥＲＭのうちの１個のアドレスを
示し、これか例えば３ビツトあれば、ＴＳ１個自たり８
個のＴＥＲＭを指定することかできる。次のＴ／Ｒは割
当てるＴＳかＴＥＲＭから見てユーザ情報の送信に使わ
れるか受信に使われるかを表す。次のＴＳＡＬは割当て
られるＴＳの番号を示す。これは、例えばＢＳが持って
いる各ＴＳに対応したビットパターンにより、割当てら
れるＴＳに対応したビットか論理“ｌ”で示され、他は
論理“０”とする。次のＣ／下はこの後にさらにＴＳ割
当指定か続くか否かを示す１ビツトであり、゛論理“１
”なら更に他のＴＥＲＭに対するＴＳ割当指定が後に続
くことを表し、図に示すようにＰの次に続いて他のＴＥ
ＲＭに対するＴＳ指定が上述と同様になされる。Ｃ／下
が論理“０”ならばそこかＳＭＡＣ部の後縁であること
を示す。Ｃ／下の次のＰは当該ＴＥＲＭに対するＴＳ割
当指定毎に付けるパリティ−・チエツクであり、場合に
よっては複数ビットを使用するエラ二訂正コード（ＥＣ
Ｃ：　Ｅｒｒｏｒ　ＣｏｒｒｅｃｔｉｎｇＣｏｄｅ）て
もよい。

第１図（３）はそのＴＳてＴＳ割付指定を行わない場合
を示し、Ｓ／Ｔか例えば論理“Ｏ”となりこれにパリテ
ィ・ビットＰが付けられる。

次に、本発明の実施例の動作を説明する。第１図に図示
していなか、呼接続制御チャネルかあり、呼設定時に呼
設定をするＴ　Ｅ　ＲＭにタイムスロツ）ＴＳを割当て
るためにＢＳとＴＥＲＭとの間で制御情報を相互に転送
する装置構成及び動作は従来のＴＤＭＡと同様である。

本発明ては、１部のＴＳを従来と同じに呼設定毎にＴＥ
ＲＭに割付けることも可能である。従って、従来のシス
テムのもとて使用される移動端末を本発明の実施例で運
用されるシステムのエリアに持ち込んで使用することも
可能である。

さて、ＳＭＡてＴＳ割付を行うＴＥＲＭの発呼またはそ
ういうＴＥＲＭの着呼により呼設定を行う時には、その
ＴＥＲＭに対してＢＳは呼設定時に、ＴＳ割当指定のた
めのＴＳとその際使用するＴＥＲＭアドレス番号とを指
定し、これを該当ＴＥＲＭへ通知する。この時の指定及
び通知の方法はＴＤＭＡでＴＳを指定する方法から容易
に類推することができる。１個のＴＳに対してはＴＥＲ
Ｍ　　ＡＤのビット長で表せる数だけの個数のＴＥＲＭ
を対応させることができる。従って、例えば、１）のＢ
Ｓがｎ個のＴＳを持ち、ＴＥＲＭ　　ＡＤが３ビツトと
すれば、最大８Ｘｎ個のＴＥＲ’Ｍｉ：。

対して呼設定をすることができる。

ＳＭＡＣ部は、呼設定がされても伝送する情報がないフ
レームに対しては第１図（３）のようになり、伝送する
情報がある時は第１図（４）のようになる。

ＳＭＡによるＴＳ割当指定は１フレ一ム分だけ有効であ
り、フレーム毎に必要に応じて指定される。また、１フ
レーム内で１個のＴＥＲＭに対して複数個のＴＳを割当
てることか可能であり、その割当ＴＳ数は送信するユー
ザ情報の量とＴＳの空き塞がりの状況をみてＢＳ内のＴ
Ｓ割当てプログラムにより適宜決定される。

ＴＳ割当指定に使用されるＴＳのＳＭＡＣに続＜ＵＳＥ
ＲＤＡＴＡ部分は１つ前のフレームで指定されたＴＥＲ
ＭとＢＳとの間のユーザ情報転送に使われる。このユー
ザ情報転送先のＴＥＲＭとＴＳ割付指定の宛先ＴＥＲＭ
とは互いに全く独立に決定することかてきる。即ち、Ｔ
Ｓ割付指定の宛先ＴＥＲＭと同じでも異なっていてもよ
い。

従って、ＢＳからＴＥＲＭに送られるＴＳはＳＭＡＣを
受取るＴＥＲＭとＵＳＥＲＤＡＴＡを受取るＴＥＲＭと
複数のＴＥＲＭとにより受信されることになる。

また、ＴＥＲＭからＢＳへユーザ情報を送信する場合は
、送信すべき情報量に応じてＴＳ割当要求と同時に割当
希望ＴＳ数をＴＥＲＭからＢＳにＣ０ＮＴ部を用いて連
絡し、ＢＳ側ではＴＳの空き塞がり状況を見て適宜ＴＳ
割当数をきめる。割当てられたＴＳてユーザ情報か送り
きれず、残留情報かある場合は再度ＴＳ割当を要求する
。

（発明の効果） 本発明を実施した場合の効果、利点は次の通りである。

（１）無線チャネルの使用効率か向上する。ＴＤＭＡ方
式では呼か設定されている限りＴＳか保留される。双方
向の対制御の場合は２個のＴＳか保留される。しかし、
この保留時間のうち実際に音声信号が流れている時間（
有声区間）の割合は５割以下である場合がほとんどなの
で、ＳＭＡ制御のためにＳＭＡＣの部分が使用されたと
しても最低２倍以上の使用効率向上が望める。

データの場合はＴＤＭＡで設定できる最小回線スルーブ
ツトよりも大幅に低い用途が大部分であろうから１０倍
程度の使用効２率向上か可能となる。

（２）取扱う各種のメディアの異なる必要スルーブツト
に対して同一多重方式で柔軟に対応することができる。

即ち、ＢＳの持つ全ＴＳを１端末で占有するような高速
スルーブツトを要求するメディアから、ＢＳの持つＴＳ
数の何倍もの多くの端末に対して低速スルーブツトの接
続を設定するようなメディアまでＴＳ割付の頻度を変え
るだけで対応することができる。

（３）従来広〈実施されているＴＤＭＡ方式と完全にコ
ンバチ、イブルであり、ＴＤＭＡ方式用の端末を持ち込
んだ場合でもＢＳ側でその端末の種別を認識して、その
端末に対してはＴＤＭＡ方式てＴＳを割付けれは、ＳＭ
Ａ方式の端末との混合を完全に許すことかできる。これ
はメディアによってＴＤＭＡとＳＭＡとの使い分けか可
能なことも意味し、システムとしての融通性か非常に大
きい。即ち、転送遅延や転送遅延のバラツキに対ルで非
常にセンシティブな音声通話の場合はＴＤＭＡて呼設定
し、遅延、遅延バラツキとも許容度の大きいデータ呼に
対してはＳＭＡを使用する等である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるＴＳ割当指定のための
ＴＳ内ビット構成図、第２図は本発明のＴＳからＴＥＲ
Ｍヘユーザ情報を伝送する際の制御シーケンス、第３図
は本発明のＴＥＲＭからＢＳへユーザ情報を伝送する際
の制御シーケンス、第４図は本発明か適用されるネット
ワークの構成側図、第５図は従来のＴＤＭＡ方式の無線
チャネルのフレーム構成側図、第６図は本発明の動作制
御を示すフローチャートある。 代 理 人

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）基地局がサービスエリア内の複数端末と時分割多
   重されたタイムスロットを用いて双方向通信を行うシス
   テムにおいて、基地局から端末へ伝送されるタイムスロ
   ット内に各タイムスロットをどの端末に割り当てるかを
   指定する複数のビット位置を備えた第１の部分が設けら
   れ、転送すべきユーザ情報がある場合に時分割多重方式
   における時分割フレーム毎に前記第１の部分により次フ
   レームでの前記転送すべき情報量に応じた複数個のタイ
   ムスロットの割当指定を当該端末に通知する制御が行わ
   れるようにした統計多重無線アクセス方式。
2. （２）各タイムスロットの前記第１の部分とユーザ情報
   を転送するための複数のビット位置からなる第２の部分
   との宛先端末を独立に指定する制御が行われるようにし
   た特許請求の範囲第１項に記載の統計多重無線アクセス
   方式。
3. （３）転送すべき情報がなく前記第１の部分によってタ
   イムスロットの割当指定を通知する必要がない場合は、
   前記第１の部分はそのフレームにおいてはタイムスロッ
   ト割当がないことを示すビットのみとなり、前記第１の
   部分の残りのビット位置が前記第２の部分に繰り込まれ
   てユーザ情報の転送に使用されるような制御が行われる
   ようにした特許請求の範囲第１項及び第２項に記載の統
   計多重無線アクセス方式。
4. （４）各端末に対するタイムスロット割当指定にあたり
   、前記フレーム毎あるいは前記第１の部分に、該指定さ
   れたタイムスロットを基地局から端末への送信に使用す
   るか端末から基地局への送信に使用するかのいずれかを
   示すビット位置を備えた特許請求の範囲第１項に記載の
   統計多重無線アクセス方式。
5. （５）前記第１の部分に、一定数以下の複数の端末に対
   するタイムスロットの割当を該端末毎に独立に指定する
   ビット位置を備える制御を行うようにした特許請求の範
   囲第１項に記載の統計多重無線アクセス方式。
6. （６）端末から基地局へユーザ情報を転送するために、
   前記タイムスロット内に端末から基地局への制御信号を
   送るための複数のビット位置からなる第３の部分が設け
   られ、該第３の部分により端末から基地局へデータ転送
   をするために必要な数のタイムスロット割当を要求する
   制御を行うようにした特許請求の範囲第１項に記載の統
   計多重無線アクセス方式。
7. （７）基地局が各端末に対して端末から基地局へ転送す
   るためのタイムスロットを定期的に割当る制御を行うよ
   うにした特許請求の範囲第１項に記載の統計多重無線ア
   クセス方式。