JPH05145484A - 移動体通信における時間分割通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フレーム構成のタイム・スロットに時間圧縮
した信号をのせた移動体通信において、電話信号を同一
無線搬送波を用いて複合変調して送受信可能とし、くり
返しゾーン数を減少することである。 【構成】 移動無線機１００と無線基地局３０との間で
割当られた１つの無線チャネルの１つのタイム・スロッ
トを用いて、電話信号を周波数変調し、その変調された
信号を再度同じ電話信号により振幅変調して送受信でき
るようにした。 【効果】 同一電話信号で搬送波を周波数変調し、それ
を振幅変調するから大きな多重負荷利得が得られ、所要
送信電力も小さくすることができ、隣接無線ゾーンへの
干渉を未然に防ぎ、くり返しゾーン数を減少して周波数
の有効利用を計った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小ゾーン方式を適用した
移動体通信における無線通信チャネルの時間分割通信用
無線基地局と移動無線機に関する。さらに具体的には、
システムに与えられた多くの無線チャネルのうちのある
無線チャネルが与えられ、これを用いてサービス・エリ
ア内の多数の移動無線機のうちの１つが、対向する無線
基地局と電話信号により無線回線を設定して通信信号を
用いて通信している最中に、他の移動無線機が同一無線
チャネルを用いて通信を希望してきたとき、すでに通信
中の移動無線機と無線基地局との間の通信に悪影響を及
ぼすことなく、かつ、周波数の有効利用度を高く保ちつ
つ他の移動無線機と前記無線基地局との間で同一の無線
チャネルを用いて独立の無線回線を設定可能とする、同
一無線チャネルの時間分割通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】小ゾーン方式を適用した音声を用いる移
動体通信において、時分割時間圧縮多重信号を採用した
方式は、下記の文献に記載されている。

【０００３】文献１．伊藤 “携帯電話の方式検討−時
分割時間圧縮ＦＭ変調方式の提案−”信学会技報 ＲＣ
Ｓ８９−１１ 平成元年７月

【０００４】文献２．伊藤 “携帯電話の方式検討−時
分割時間圧縮多重ＦＭ方式の多重波伝搬特性の検討−”
信学会技報 ＲＣＳ８９−４７平成２年１月

【０００５】文献３．伊藤 “時分割時間圧縮多重電話
信号の有する多重負荷利得の解明とＦＭ移動通信への応
用”信学会技報 ＲＣＳ８９−６５ 平成２年３月

【０００６】文献４．藤本、伊藤“複合変調波を用いた
時間ダイバーシチ効果について”電子情報通信学会１９
９１年秋季大会Ｂ−２１８ １９９１年９月

【０００７】文献５．丸山、伊藤“時分割時間圧縮多重
（ＴＣＭ）電話信号が多重負荷利得を有するか否かの検
証”通学会技報ＣＳ９１−８４ １９９１年１０月

【０００８】すなわち、文献１においては、送信信号
（ベースバンド信号）をあらかじめ定めた時間間隔単位
に区切って記憶回路に記憶し、これを読み出す時には記
憶回路に記憶する速度よりもｎ倍の高速により所定のタ
イム・スロットで読み出し、このタイム・スロットによ
って収容された信号で搬送波を角度変調または振幅変調
して、時間的に断続して送受信するために移動無線機お
よび無線基地局に内蔵されている、それぞれ対向して交
信する受信ミクサを有する無線受信回路と、送信ミクサ
を有する無線送信回路と、無線受信回路の受信ミクサに
印加するシンセサイザと無線送信回路の送信ミクサに印
加するシンセサイザとに対しスイッチ回路を設け、それ
ぞれ印加するシンセサイザの出力を断続させ、この断続
状態を送受信ともに同期し、かつ対向して通信する無線
基地局にも上記と同様の断続送受信を移動無線機のそれ
と同期させる方法を用い、かつ受信側では前記所定のタ
イム・スロットに収容されている信号のみを取り出すた
めに、無線受信回路を開閉して受信し、復調して得た信
号を記憶回路に記憶し、これを読み出す時にはこの記憶
回路に記憶する速度のｎ分の１の低速度で読み出すこと
により、送信されてきた原信号であるベースバンド信号
の再生を可能とするシステムを構築したシステム例が報
告されている。

【０００９】つぎに文献２では、ＴＣＭ信号が空間を伝
送中に受けるマルチパス・フェ−ジングの影響について
検討し、この影響を除去ないし軽減する対策として、タ
イム・スロット間に、ガード・タイムを設定することを
提案している。

【００１０】また文献３では、従来ＦＤＭ（周波数分割
多重）信号にその存在が知られていた多重負荷利得が、
時分割時間圧縮多重（ＴＣＭ）方式にもＦＤＭ信号と類
似の多重負荷利得のあることを明らかにし、かつ、その
定量化やシステムの運用例を説明している。そしてこの
多重負荷利得をＦＭの変調の深さを深くすることに用い
ると、送信電力を大幅に低下させることができ、移動無
線機においては大幅な省電力化が可能となる見通しを得
たことが報告されている。

【００１１】また文献４では、１つの搬送波を１つの信
号で振幅および角度変調を行ったとき（複合変調）の信
号の占有周波数帯域幅が、変調の深さを調整することに
より、１つの搬送波を１つの信号で角度変調のみ行った
ときの占有周波数帯域幅と同一になる点を述べている。
さらに、これの一応用例として時分割時間圧縮多重（Ｔ
ＣＭ）電話信号を変調信号に用い、前述の複合変調を行
うと時間ダイバーシティ効果が得られることを説明して
いる。

【００１２】さらに文献５では、上記文献３に記された
ＴＣＭ電話信号が多重負荷利得を有することをシミュレ
ーション実験により検証している。ただし、文献３に記
されたＴＣＭ電話信号の有する多重負荷利得の定量値を
与える式を若干修正している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、小ゾー
ン方式を適用して、対向する無線基地局と移動無線機と
が無線回線を設定して同一の信号を２分割し、１つの搬
送波を角度変調と振幅変調といった複合変調を行い、こ
の複合変調を用いることによりダイバーシティ効果を得
て無線信号の伝送品質を改善し、従来よりは同一の無線
チャネルを使用する異なる場所を相対的に近づけて使用
可能とし、それにより周波数の有効利用度の高いシステ
ムを構築可能とする技術はどの文献にも開示されてはい
ない。

【００１４】対向する無線基地局と多数の移動無線機と
が無線回線を設定して、たとえば、ＴＣＭ化された電話
信号を用いて通信する場合、伝送される信号の品質を向
上させるために、たとえば従来の方法で送信ダイバーシ
ティ（多重数２と仮定する）を行うと、つぎのように周
波数有効利用上不利となる。すなわち、周波数ダイバー
シティでは使用する周波数は２倍増となる。時間ダイバ
ーシティ（多重数２と仮定する）では使用する周波数は
以前と変わりないが、送信に要する時間が２倍必要とな
り、これが結局周波数有効利用率を半減することになる
という解決されるべき課題が残されていた。

【００１５】現在の電波利用の需要は逼迫しており、周
波数の有効利用度を高めることは無線システムにおいて
一般に必要である。ＴＣＭ電話信号を用いる無線システ
ムにおける周波数の有効利用度は、文献１〜５に見られ
るように他の無線システムに比較してかなり高いが、さ
らに一層の向上が要望されている。本発明はこの要望に
沿ったものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明による変調方式では同一の搬送波をＴ
ＣＭ化した電話信号で角度変調をすると同時にＴＣＭ化
された同一の電話信号により振幅変調するという複合変
調を用いることによりダイバーシティ効果を得つつ、同
時に周波数有効利用を計ろうとするものである。

【００１７】これを実現するために、ＴＣＭ電話信号を
用いて、対向する無線基地局と移動無線機とが無線回線
を設定して通信を行う場合に、ＴＣＭ電話信号を２分割
し、１つの搬送波を角度変調と振幅変調とを同時（複合
変調）に行うに際し、ＴＣＭ信号の有する多重負荷利得
にもとづいて無線基地局と移動無線機との間の交信に使
用する無線信号の角度変調の変調偏移レベルもしくは振
幅変調の変調の深さを決定するとともに、この変調信号
をさらに前記無線信号を用いて前記多重負荷利得にもと
づいて決定される角度変調の変調偏移レベルもしくは振
幅変調の変調の深さにより複合変調し、これにより無線
信号の伝送品質を改善して、従来の同一の無線チャネル
を使用することのできる離れたエリア間の距離を本発明
により相対的に近づけて使用可能とし、周波数の有効利
用度を高めるようにした。

【００１８】信号の種類によっては、変調信号の側帯波
の広がりが角度変調のみあるいは振幅変調のみの単独変
調時に比べて広がる可能性のある場合、変調信号の出力
側に帯域通過濾波器を設け、これにより側帯波の広がり
を一定の広がりに限定することが可能となるので、無線
信号の有する側対波信号の広がりを実質的に単一信号に
より角度変調、もしくは振幅変調した場合と同一の側帯
波の広がり程度に押えることができ、隣接無線チャネル
への干渉を未然に防ぎ、かつ周波数有効利用が可能にな
る。

【００１９】無線基地局と対向する多数の移動無線機
（ｎ個とする）とがそれぞれ無線回線を設定して、通信
する場合、無線基地局から送信されるＴＣＭ信号をつぎ
のように作成する。すなわち、電話網から無線基地局へ
到来するｎ個の電話信号からＴＣＭ信号を作成した後、
このＴＣＭ信号を２分し、２組のＴＣＭ化された電話信
号を作成する。これらをそれぞれ用いて同一の搬送波に
対し角度変調および振幅変調を行う。この複合変調波は
多数の移動無線機宛に送信される。一方、対向した多数
の移動無線機では、それぞれ自己に割当られたタイム・
スロットで受信し、複合変調信号の変調時とは逆のプロ
セスにより復調する。また、移動無線機から無線基地局
宛に送信される複合変調信号に関しては、電話信号を無
線基地局で行われるのと同一の時間圧縮を行った後２分
し、これらをそれぞれ用いて上述したように同一の搬送
波に対し自己に割当られたタイム・スロットにおいて無
線基地局で行われるのと同種の角度変調および振幅変調
を行った後、無線基地局へ送信するように構成した。そ
のシステム構成を説明する。

【００２０】無線送受信機を具備する複数の無線基地局
と、この複数の無線基地局がカバーするサービス・エリ
ア内を移動しながら交信する受信ミクサを有する無線受
信回路と、送信ミクサを有する無線送信回路と、無線受
信回路の受信ミクサに自己に与えられたタイミングの信
号のみを切替受信することのできるシンセサイザを含む
切替受信手段と、無線送信回路の送信ミクサに自己に与
えられたタイミングにおいてのみ切替送信することので
きるシンセサイザを含む切替送信手段とを含む移動無線
機において、送信信号（電話やファックス等の複合信
号）をそれぞれあらかじめ定めた時間間隔単位に区切っ
て記憶回路に記憶し、これを読出す時には記憶回路に記
憶する速度よりもｎ倍の高速により所定のタイム・スロ
ットで読出し、このタイム・スロットによって収容され
た信号（以下、ＴＣＭ信号と称する。）で同一の搬送波
をＴＣＭ化電話信号により角度変調または振幅変調し、
得られた信号をさらに同一のＴＣＭ化電話信号により振
幅変調または角度変調して、時間的に断続して送受信す
るために移動無線機および無線基地局に内蔵されてい
る、それぞれ対向して交信する受信ミクサを有する無線
受信回路と、送信ミクサを有する無線送信回路と、無線
受信回路の受信ミクサに印加するシンセサイザと無線送
信回路の送信ミクサに印加するシンセサイザに対しスイ
ッチ回路を設け、それぞれ印加するシンセサイザの出力
を断続させ、この断続状態を送受信ともに同期し、かつ
対向して通信する移動無線機にも上記と同様の断続送受
信を無線基地局のそれと同期させる方法を用い、受信側
では前記所定のタイム・スロットに収容されている信号
のみを取り出すために、無線受信回路を開閉して受信
し、送信時と全く逆のプロセスにより復調して得た信号
を記憶回路に記憶し、これを読出す時にはこの記憶回路
に記憶する速度のｎ分の１の低速で読み出し、無線基地
局においては所定のタイム・スロットを用いて所定の移
動無線機と通話路を設定するための通話路制御手段を設
けることにより、送信されてきた原信号であるベースバ
ンド信号の再生を無線基地局および移動無線機において
可能とし、一般の電話網と無線基地局を接続するための
関門交換機を含むシステムを構築した。

【００２１】

【作用】無線基地局とそのサービス・エリア内に多数の
移動無線機が存在し、その任意の数の移動無線機が無線
基地局と交信可能とするために、１つの無線チャネルが
時間的に複数のタイム・スロット系列に分割されてお
り、これらタイム・スロット系列の１つを選択して、こ
れを用いて通信するようにした。１つの移動無線機が無
線基地局と複合信号を用いて通信中に他の移動無線機が
この無線基地局に対し交信を希望してきた場合に、新し
く複合信号を用いて通信を希望した移動無線機に対して
は、すでに使用中の無線チャネルにおいて、タイム・ス
ロット系列のうちの未使用の１つを与えて、前記無線基
地局との間で交信を可能とすることにより、多くの通信
が互いに他に妨害を与えることなく、かつ自己の通信に
対しても悪影響を受けることなく、ダイバーシティ通信
を実行することを可能とした。

【００２２】さらに、１つの無線基地局と移動無線機と
が、１つのチャネル内の１つのタイム・スロット（旧チ
ャネルの１つのタイム・スロット）を用いて交信してい
る最中に、通信の品質を維持し、向上するために、一定
の通信品質を満足する他の１つの無線基地局との間で同
一または他の１つのチャネル内の１つのタイム・スロッ
ト（新チャネルの１つのタイム・スロット）を用いて交
信するようにした。また、関門交換機には、他の電話網
との接続のインタフェース機能および移動無線通信網の
制御機能として、無線基地局で移動無線機との交信に使
用する無線チャネル、およびそのタイム・スロットの決
定、電波の発停止機能等を持たせた。

【００２３】この結果、システムに与えられた全無線チ
ャネルが使用中であっても各無線チャネルのそれぞれ時
間分割されたタイム・スロット内に、通信に使用されて
いない空タイム・スロットがあれば、新しく発呼を希望
してきた移動無線機に対しても発呼が可能となり、また
隣接するゾーンから通話中に移動してきた移動無線機に
対しても通話の継続が可能となり、さらに１つの無線基
地局と交信中の移動無線機が近傍にある他の無線基地局
とダイバ−シティ通信を行うことが可能となった。

【００２４】そこに使用される変調方式は、同一の搬送
波をＴＣＭ化した電話信号で角度変調とすると同時にＴ
ＣＭ化された同一の電話信号により振幅変調するという
複合変調を用い、変調信号の側帯波の広がるのを帯域通
過濾波器により一定の広がりに限定するので無線信号の
有する側帯波信号の広がりを、実質的に単一信号により
角度変調もしくは振幅変調した場合の広がり程度に押え
ることが可能になった。

【００２５】複合変調の採用によるダイバーシティ効果
により無線１チャネル当りの送信電力を大幅に低減する
ことが可能となり、小ゾーン構成においてはくり返しゾ
ーン数が大幅に減少するので周波数利用率が飛躍的に向
上し、省電力化がはかられることになった。

【００２６】

【実施例】本発明を適用すべきシステムにおいてはその
原理を説明するためにアナログ電話信号をＴＣＭ化して
使用する場合を説明する。

【００２７】図１は本発明の概念を説明するためのシス
テム構成を示している。図１において、１０は一般の電
話網であり、２０は電話網１０と無線システムとを交換
接続するための関門交換機である。３０は無線基地局で
あり、関門交換機２０とのインタフェイス，信号の速度
変換を行う回路，タイム・スロットの割当てや選択をす
る回路、制御部などがあり、無線回線の設定や解除を行
うほか、移動無線機１００（１００−１〜１００−ｎ）
と無線信号の授受を行う無線送受信回路を有している。
ここで、関門交換機２０と無線基地局３０との間には、
通話チャネルＣＨ１〜ＣＨｎの各通話信号と制御用の信
号を含む通信信号２２−１〜２２−ｎを伝送する伝送線
がある。

【００２８】図２には本発明の原理を説明するために、
無線基地局３０との間で交信をする移動無線機１００の
回路構成が示されている。アンテナ部に受けた制御信号
や通話信号などの受信信号は、受信ミクサ１３６と受信
部１３７を含む無線受信回路１３５に入り、その出力で
ある通信信号は、速度復元回路１３８と、制御部１４０
とクロック再生器１４１に入力される。クロツク再生器
１４１では、受信した信号の中からクロックを再生して
それを速度復元回路１３８と制御部１４０とタイミング
発生器１４２に印加している。

【００２９】速度復元回路１３８では、受信信号中の圧
縮されて区切られた通信信号の速度（アナログ信号の場
合はピッチ）を復元して、連続した信号として電話機部
１０１および制御部１４０に入力している。

【００３０】電話機部１０１から出力される通信信号
は、速度変換回路１３１で通信信号を所定の時間間隔で
区切って、その速度（アナログ信号の場合はピッチ）を
高速に（圧縮）して、送信ミクサ１３３と送信部１３４
とを含む無線送信回路１３２に印加される。

【００３１】送信部１３４に含まれた変調器（本発明の
場合は振幅および角度の複合変調器、一般には振幅もし
くは角度変調器）の出力は送信ミクサ１３３において所
定の無線周波数に変換され、アンテナ部から送出され
て、無線基地局３０によって受信される。移動無線機１
００より使用を許可されたタイム・スロットを用いて、
無線基地局３０宛に無線信号を送出するには、図２に示
すタイミング発生器１４２からのタイミング情報が、制
御部１４０を介して得られていることが必要である。

【００３２】このタイミング発生器１４２では、クロッ
ク再生器１４１からのクロックと制御部１４０からの制
御信号により、送受信断続制御器１２３，速度変換回路
１３１や速度復元回路１３８に必要なタイミングを供給
している。

【００３３】移動無線機１００には、さらにシンセサイ
ザ１２１−１および１２１−２と、切替スイッチ１２２
−１，１２２−２と、切替スイッチ１２２−１，１２２
−２をそれぞれ切替えるための信号を発生する送受信断
続制御器１２３およびタイミング発生器１４２が含まれ
ており、シンセサイザ１２１−１，１２１−２と送受信
断続制御器１２３とタイミング発生器１４２とは制御部
１４０によって制御されている。各シンセサイザ１２１
−１，１２１−２には、基準水晶発振器１２０から基準
周波数が供給されている。

【００３４】図３には本発明の原理を説明するための無
線基地局３０が示されている。関門交換機２０との間の
ｎチャネルの通信信号２２−１〜２２−ｎは、伝送路で
インタフェイスをなす信号処理部３１に接続される。

【００３５】さて、関門交換機２０から送られてきた通
信信号２２−１〜２２−ｎは、無線基地局３０の信号処
理部３１へ入力される。信号処理部３１では伝送損失を
補償するための増幅器が具備されているほか、いわゆる
２線−４線変換がなされる。すなわち入力信号と出力信
号の混合分離が行われ、関門交換機２０からの入力信号
は、信号速度変換回路群５１へ送られる。また信号速度
復元回路群３８からの出力信号は、信号処理部３１で入
力信号と同一の伝送路を用いて関門交換機２０へ送信さ
れる。上記のうち関門交換機２０からの入力信号は、多
くの信号速度変換回路５１−１〜５１−ｎを含む信号速
度変換回路群５１へ入力され、所定の時間間隔で区切っ
て速度（ピッチ）変換を受ける。また無線基地局３０よ
り関門交換機２０へ伝送される信号は、無線受信回路３
５の出力が、信号選択回路群３９を介して、信号速度復
元回路群３８へ入力され、速度（ピッチ）変換されて信
号処理部３１へ入力される。

【００３６】さて、無線受信回路３５の制御または通話
信号の出力は、タイム・スロット別に信号を選択する信
号選択回路３９−１〜３９−ｎを含む信号選択回路群３
９へ入力され、ここで各通話チャネルＣＨ１〜ＣＨｎに
対応して通話信号が分離される。この出力は各チャネル
毎に設けられた信号速度復元回路３８−１〜３８−ｎを
含む信号速度復元回路群３８で、信号速度（ピッチ）の
復元を受けた後、信号処理部３１へ入力され、４線−２
線変換を受けた後、この出力は関門交換機２０へ通信信
号２２−１〜２２−ｎとして送出される。

【００３７】つぎに信号速度変換回路群５１の機能を説
明する。一定の時間長に区切った音声信号や制御信号等
の入力信号を記憶回路で記憶させ、これを読み出す時に
速度を変えて、記憶する場合のたとえば１５倍の速度で
読み出すことにより、信号の時間長を圧縮することが可
能となる。信号速度変換回路群５１の原理は、テープ・
レコーダにより録音した音声を高速で再生する場合と同
じであり、実際には、たとえば、ＣＣＤ（Charge Coupl
ed Device ），ＢＢＤ（Bucket Brigade Device ）が使
用可能であり、テレビジョン受信機や会話の時間軸を圧
縮あるいは伸長するテープ・レコーダに用いられている
メモリを用いることができる（参考文献：小坂他 “会
話の時間軸を圧縮／伸長するテープ・レコーダ ” 日
経エレクトロニクス １９７６年７月２６日 ９２〜１
３３頁）。

【００３８】信号速度変換回路群５１で例示したＣＣＤ
やＢＢＤを用いた回路は、上記文献に記載されているご
とく、そのまま信号速度復元回路群３８にも使用可能
で、この場合には、クロック発生器４１からのクロック
と制御部４０からの制御信号によりタイミングを発生す
るタイミング発生器４２からのタイミング信号を受け
て、書き込み速度よりも読み出し速度を低速にすること
により実現できる。

【００３９】関門交換機２０から信号処理部３１を経由
して出力された制御または音声信号は信号速度変換回路
群５１に入力され、速度（ピッチ）変換の処理が行われ
たのちに、タイム・スロット別に信号を割り当てる信号
割当回路群５２に印加される。

【００４０】この信号割当回路群５２はバッファ・メモ
リ回路であり、信号速度変換回路群５１から出力された
１区切り分の高速信号をメモリし、制御部４０の指示に
より与えられるタイミング発生回路４２からのタイミン
グ情報で、バッファ・メモリ内の信号を読み出し、無線
送信回路３２へ送出する。この結果、通信信号をチャネ
ル対応でみた場合には、時系列的にオーバラップなく直
列に並べられており、後述する通話信号または制御信号
が全実装される場合には、あたかも連続信号波のように
なる。

【００４１】以上のような信号が無線送信回路３２へ送
られることになる。この圧縮した信号の様子を図４に示
し説明する。

【００４２】信号速度変換回路群５１の出力信号は信号
割当回路５２に入力され、あらかじめ定められた順序
で、タイム・スロットが与えられる。図４の（ａ）のＳ
Ｄ１，ＳＤ２，…，ＳＤｎは、速度変換された通信信号
が、それぞれタイム・スロット別に割当てられているこ
とを示している。ここで１つのタイム・スロットの中は
図示のごとく同期信号と通話信号または（および）制御
信号が収容されている。通話信号が実装されていない場
合は、同期信号だけで通話信号の部分は空スロット信号
が加えられ、またはシステムによっては搬送波を含め全
く信号が送出されないものもある。このようにして、図
４の（ａ）に示すように、無線送信回路３２において
は、タイム・スロットＳＤ１〜ＳＤｎで１フレームをな
す信号が変調回路に加えられることになる。送信される
べく時系列化された多重信号は、無線送信回路３２にお
いて、変調（本発明の場合は振幅および角度の複合変
調、一般には振幅もしくは角度変調）されたのちに、ア
ンテナ部より空間へ送出される。

【００４３】電話の発着呼において通話に先行して無線
基地局３０と移動無線機１００との間で行われる制御信
号の伝送については、電話信号の帯域内または帯域外の
いずれを使用する場合も可能である。図５はこれらの周
波数関係を示す。すなわち、同図（ａ）において、帯域
外信号が例示されており、低周波側（２５０Ｈｚ）や高
周波側（３８５０Ｈｚ）を使用することができる。この
信号は、たとえば通話中に制御信号を送りたい場合に使
用される。図５の（ｂ）においては、帯域内信号の例を
示しており、発着呼時において使用される。上記の例は
いづれもトーン信号の場合であったが、トーン信号数を
増したり、トーンに変調を加え副搬送波信号とすること
で、多種類の信号を高速で伝送することが可能となる。

【００４４】以上はアナログ信号の場合であったが、制
御信号としてディジタル・データ信号を用いた場合に
は、音声信号もディジタル符号化して、両者を時分割多
重化して伝送することも可能であり、この場合の回路構
成を図６に示す。図６は、音声信号をディジタル符号化
回路９１でディジタル化し、それとデータ信号とを多重
変換回路９２で多重変換し、無線送信回路３２に含まれ
た変調回路に印加する場合の一例である。ただし、ディ
ジタル・データ信号については、後述するアナログ信号
多重負荷利得は通常存在しないから、システム設計には
この点の留意が必要である。そして対向する受信機で受
信し復調回路において図６で示したのと逆の操作を行え
ば、音声信号と制御信号とを別々に取り出すことが可能
である。

【００４５】一方、移動無線機１００から送られてきた
信号は、無線基地局３０のアンテナ部で受信され、無線
受信回路３５へ入力される。図４（ｂ）は、この上りの
入力信号を模式的に示したものである。すなわち、タイ
ム・スロットＳＵ１，ＳＵ２，…，ＳＵｎは、移動無線
機１００−１，１００−２，…，１００−ｎからの無線
基地局３０宛の送信信号を示す。また各タイム・スロッ
トＳＵ１，ＳＵ２，…，ＳＵｎの内容を詳細に示すと、
図４（ｂ）の左下方に示す通り、通話信号または（およ
び）制御信号より成り立っている。ただし、移動無線機
１００と無線基地局３０との間の距離の小さい場合や信
号速度によっては、同期信号を省略することが可能であ
る。さらに、図４（ｂ）の上り無線信号の無線搬送波の
タイム・スロット内での波形を模式的に示すと、図７
（ｃ）のごとくなる。同様に図４（ａ）の各移動無線機
１００への無線基地局３０からの下りの送信波形は図７
（ｄ）に示すようになる。

【００４６】さて、無線基地局３０へ到来した入力信号
のうち制御信号については、無線受信回路３５から直ち
に制御部４０へ加えられる。ただし、速度変換率の大き
さによっては、通話信号と同様の処理を行った後に信号
速度復元回路群３８の出力から制御部４０へ加えること
も可能である。また通話信号については、信号選択回路
群３９へ印加される。信号選択回路群３９には、制御部
４０からの制御信号の指示により、所定のタイミングを
発生するタイミング発生回路４２からのタイミング信号
が印加され、各タイム・スロットＳＵ１〜ＳＵｎごとに
同期信号，通話信号または制御信号が分離出力される。

【００４７】これらの各信号は、信号速度復元回路３８
へ入力される。この回路は送信側の移動無線機１００に
おける速度変換回路１３１（図２）の逆変換を行う機能
を有しており、これによって原信号が忠実に再生され関
門交換機２０宛に送信されることになる。

【００４８】以下、本発明における信号空間を伝送され
る場合の態様を、その所要伝送帯域やこれと隣接した無
線チャネルとの関係を用いて説明する。

【００４９】図３に示すように、制御部４０からの制御
信号は信号割当回路５２の出力と並行して無線送信回路
３２へ加えられる。ただし、速度変換率の大きさによっ
ては通話信号と同様の処理を行った後、信号割当回路群
５２の出力から無線送信回路３２へ加えることも可能で
ある。つぎに移動無線機１００においても、図２に示す
ごとく無線基地局３０の機能のうち通話路を１チャネル
とした場合に必要とされる回路構成となっている。

【００５０】原信号たとえば音声信号（０．３ｋＨｚ〜
３．０ｋＨｚ）が、信号速度変換回路群５１（図３）を
通った場合の出力側の周波数分布を示すと図８に示すご
とくになる。すなわち前述のように音声信号が１５倍に
変換されるならば、信号の周波数分布は図８のごとく、
４．５ｋＨｚ〜４５ｋＨｚに拡大されていることにな
る。ここでは信号の周波数分布が拡大されているが、波
形の形態は単に周波数軸を引き延ばされた相似変換を受
けるだけであり、波形そのものは変化がないことに留意
する必要がある。

【００５１】さて、図８においては、制御信号は音声信
号の下側周波数帯域を用いて同時伝送されている場合を
示している。この信号のうち制御信号（０．２〜４．０
ｋＨｚ）および通話信号ＣＨ１（４．５〜４５ｋＨｚで
ＳＤ１として表わされている）がタイム・スロット、た
とえばＳＤ１に収容されているとする。他のタイム・ス
ロットＳＤ２〜ＳＤｎに収容されている音声信号も同様
である。

【００５２】すなわち、タイム・スロットＳＤｉ（ｉ＝
２，３，…，ｎ）には制御信号（０．２〜４．０ｋＨ
ｚ）と通信信号ＣＨｉ（４．５〜４５ｋＨｚ）が収容さ
れている。ただし、各タイム・スロット内の信号は時系
列的に並べられており、一度に複数のタイム・スロット
内の信号が同時に無線送信回路３２に加えられることは
ない。

【００５３】これらの通話信号が制御信号とともに無線
送信回路３２に含まれた角度変調部に加えられると、所
要の伝送帯域として、すくなくとも ｆ_C ±４５ｋＨｚ を必要とする。ただし、ｆ_C は無線搬送波周波数であ
る。ここでシステムに与えられた無線チャネルが複数個
ある場合には、これらの周波数間隔の制限から信号速度
変換回路群５１による信号の高速化はある値に限定され
ることになる。複数個の無線チャネルの周波数間隔をｆ
_rep とし、上述の音声信号の高速化による最高信号速度
をｆ_H とすると両者の間には、つぎの不等式が成立する
必要がある。 ｆ_rep＞２ｆ_H 一方、ディジタル信号では、音声は通常６４ｋｂ／ｓ程
度の速度でディジタル化されているから、アナログ信号
の場合を説明した図８の横軸の目盛りを１桁程度引き上
げて読む必要があるが、上式の関係はこの場合にも成立
する。

【００５４】また、移動無線機１００より無線基地局３
０へ入来した制御信号は、無線受信回路３５へ入力され
るが、その出力の一部は制御部４０へ入力され、他は信
号選択回路３９を介して信号速度復元回路群３８へ送ら
れる。そして後者の制御信号は送信時と全く逆の速度変
換（低速信号への変換）を受けた後、一般の電話網１０
に使用されているのと同様の信号速度となり、信号処理
部３１を介して関門交換機２０へ送られる。

【００５５】つぎに、本発明によるシステムの諸動作を
下記の順序により説明し、本発明は実用性の高いことお
よび周波数の有効利用性の高いことを説明する。 （１）発呼および着呼動作 （２）多重負荷利得および複合変調によるダイバーシテ
ィ利得の同一無線チャネル干渉逓減への活用 （３）複合信号の場合のシステム構成

【００５６】（１）発呼および着呼動作 図９および図１０に示すフローチャートを用いて発呼動
作を説明する。

【００５７】移動無線機１００の電源をオンした状態に
すると、図２の無線受信回路１３５では、下り（無線基
地局３０→移動無線機１００）無線チャネル（チャネル
ＣＨ１とする）に含まれている制御信号の補捉を開始す
る。もし、システムに複数の無線チャネルが与えられて
いる場合には、 i） 最大の受信入力電界を示す無線チャネル ii） 無線チャネルに含まれている制御信号により指示
される無線チャネル iii） 無線チャネル内のタイム・スロットのうち空タイ
ム・スロットのあるチャネル など、それぞれシステムに定められている手順にしたが
い無線チャネル（以下チャネルＣＨ１とする）の受信状
態にはいる。これは図４の（ａ）に示されているタイム
・スロットＳＤｎ内の同期信号を捕捉することにより可
能である。制御部１４０では、シンセサイザ１２１−１
に無線チャネルＣＨ１の受信を可能とする局発周波数を
発生させるように制御信号を送出し、また、スイッチ１
２２−１もシンセサイザ１２１−１側に倒し固定した状
態にある。

【００５８】そこで、電話機部１０１の電話機をオフ・
フック（発呼開始）すると（Ｓ２０１、図９）、図２の
シンセサイザ１２１−２は、無線チャネルＣＨ１の送信
を可能とする局発周波数を発生させるような制御信号を
制御部１４０から受ける。またスイッチ１２２−２もシ
ンセサイザ１２１−２側に倒し、固定した状態になる。
つぎに無線チャネルＣＨ１を用い電話機部１０１から出
力された発呼用制御信号を送出する。この制御信号は、
図８に示される周波数帯により、これを、たとえばタイ
ム・スロットＳＵｎを用いて送信される。

【００５９】この制御信号の送出はタイム・スロットＳ
Ｕｎだけに限定され、バースト的に送られ他の時間帯に
は信号は送出されないから、他の通信に悪影響を及ぼす
ことはない。ただし、制御信号の速度が比較的低速であ
ったり、あるいは信号の情報量が大きく、１つのタイム
・スロット内に収容不可能な場合には、１フレーム後ま
たは、さらに次のフレームの同一タイム・スロットを使
用して送信される。

【００６０】タイム・スロットＳＵｎを捕捉するには、
具体的にはつぎの方法を用いる。無線基地局３０から送
信されている制御信号には、図４（ａ）に示す通り、同
期信号とそれに続く制御信号が含まれており、移動無線
機１００はこれを受信することにより、フレーム同期が
可能になる。さらにこの制御信号には、現在使用中のタ
イム・スロット、未使用のタイム・スロット（空タイム
・スロット表示）などの制御情報が含まれている。シス
テムによっては、タイム・スロットＳＤｉ（ｉ＝１，
２，…，ｎ）が他の通信によって使用されているときに
は、同期信号と通話信号しか含まれていない場合もある
が、このような場合でも未使用のタイム・スロットには
通常同期信号と制御信号が含まれており、この制御信号
を受信することにより、移動無線機１００がどのタイム
・スロットを使用して発呼信号を送出すべきかを知るこ
とができる。

【００６１】なお、すべてのタイム・スロットが使用中
の場合には、この無線チャネルでの発呼は不可能であ
り、別の無線チャネルを掃引して探索する必要がある。
また別のシステムでは、どのタイム・スロット内にも空
スロット表示がなされていない場合があり、このとき
は、それに続く音声多重信号ＳＤ１，ＳＤ２，…，ＳＤ
ｎの有無を次々に検索し、空タイム・スロットを確認す
る必要がある。

【００６２】さて本論にもどり無線基地局３０から、以
上のいずれかの方法により送られてきた制御情報を受信
した移動無線機１００では、自己がどのタイム・スロッ
トで発呼用制御信号を送出すべきか、その送信タイミン
グを含めて判断することができる。そこで上り信号用の
タイム・スロットＳＵｎが空スロットと仮定すると、こ
の空タイム・スロットを使用することにし、発呼用制御
信号を送出して無線基地局３０からの応答信号から必要
なタイミングを取り出して、バースト状の制御信号を送
出することができる。

【００６３】もし、他の移動無線機から同一時刻に発呼
があれば、呼の衝突のため発呼信号は良好に無線基地局
３０へ伝送されず、再び最初から動作を開始する必要が
生ずるが、この確率はシステムとしてみた場合には、十
分に小さい値におさえられている。もし呼の衝突をさら
に低下させるには、つぎの方法がとられる。それは移動
無線機１００が発呼可能な空タイム・スロットをみつけ
たとして、そのタイム・スロットを全部使用するのでは
なく、ある移動無線機には前半部、ある移動無線機には
後半部のみを使用させる方法である。すなわち発呼信号
として、タイム・スロットの使用部分を何種類かに分
け、これを用いて多数の移動無線機を群別し、その各群
に、それぞれその１つのタイム・スロット内の時間帯を
与える方法である。別の方法は、制御信号の有する周波
数を多種類作成し、この周波数を、多数の移動無線機を
群別してその各群に与える方法である。この方法によれ
ば、周波数の異なる制御信号が同一のタイム・スロット
を用いて同時に送信されても無線基地局３０で干渉を生
ずることはない。以上の２つの方法を別々に用いてもよ
いし、併用すれば効果は相乗的に上昇する。

【００６４】さて移動無線機１００からの発呼用制御信
号が良好に無線基地局３０で受信され移動無線機１００
のＩＤ（識別番号）を検出したとすると（Ｓ２０２）、
制御部４０では、現在空いているタイム・スロットを検
索する。移動無線機１００に与えるタイム・スロットは
ＳＵｎでもよいが、念のために検索を実行する。それは
移動無線機１００のほかに、他の移動無線機からの同時
発呼に対応するためや、サービス種類やサービス区分に
適したタイム・スロットを与えるためでもある。

【００６５】この結果、たとえばタイム・スロットＳＤ
１が空いているとすると、移動無線機１００対し前記無
線チャネルＣＨ１のタイム・スロットＳＤｎを用い下り
制御信号によりタイム・スロット上り（移動無線機１０
０→無線基地局３０）ＳＵ１，およびこれに対応する下
り（無線基地局３０→移動無線機１００）ＳＤ１を使用
するように指示する（Ｓ２０３）。これに応じて移動無
線機１００では、指示されたタイム・スロットＳＤ１で
受信可能な状態へ移行するとともに、下りのタイム・ス
ロットＳＤ１に対応する上り無線チャネル用のタイム・
スロットであるＳＵ１（図４（ｂ）参照）を選択する。
このとき移動無線機１００の制御部１４０においては、
送受信断続制御器１２３を動作させ、スイッチ１２２−
１および１２２−２を動作開始させる（Ｓ２０４）。そ
れと同時にスロット切替完了報告を上りタイム・スロッ
トＳＵ１を用いて無線基地局３０に送出し（Ｓ２０
５）、ダイヤル・トーンが送られてくるのを待つ（Ｓ２
０６）。

【００６６】この上り無線信号の無線搬送波のタイム・
スロットＳＵ１の状態を示すと、図７（ｃ）のごとくな
る。無線基地局３０には、タイム・スロットＳＵ１のほ
かに、他の移動無線機１００からの上り信号としてＳＵ
３やＳＵｎが１フレームの中に含まれて送られてきてい
る。スロット切替完了報告を受信した無線基地局３０で
は（Ｓ２０７）、関門交換機２０宛に移動無線機１００
のＩＤとともに発呼信号を送出する（Ｓ２０８）。これ
に対し関門交換機２０では、移動無線機１００のＩＤを
検出し、関門交換機２０に含まれたスイッチ群のうちの
必要なスイッチをオンにして（Ｓ２０９）、ダイヤル・
トーンを無線基地局３０へ送出する（Ｓ２１０、図１
０）。このダイヤル・トーンは、無線基地局３０により
移動無線機１００宛に転送され（Ｓ２１１）、移動無線
機１００では、通話路が設定されたことを確認する（Ｓ
２１２）。

【００６７】この状態に移行したとき移動無線機１００
の電話機部１０１の受話器からダイヤル・トーンが聞こ
えるので、ダイヤル信号の送出を始める。このダイヤル
信号は速度変換回路１３１により速度変換され、送信部
１３４および送信ミクサ１３３を含む無線送信回路１３
２より、上りのタイム・スロットＳＵ１を用いて送出さ
れる（Ｓ２１３）。かくして、送信されたダイヤル信号
は無線基地局３０の無線受信回路３５で受信される。

【００６８】この無線基地局３０では、すでに移動無線
機１００からの発呼信号に応答し、使用すべきタイム・
スロットを与えるとともに、無線基地局３０の信号選択
回路群３９および信号割当回路群５２を動作させて、上
りのタイム・スロットＳＵ１を受信し、下りのタイム・
スロットＳＤ１の信号を送信する状態に移行している。
したがって移動無線機１００から送信されてきたダイヤ
ル信号は、信号選択回路群３９の信号選択回路３９−１
を通った後、信号速度復元回路群３８に入力され、ここ
で原送信信号が復元され、信号処理部３１を介して通話
信号２２−１として関門交換機２０へ転送され（Ｓ２１
４）、電話網１０への通話路が設定される（Ｓ２１
５）。

【００６９】一方、関門交換機２０からの入力信号（当
初制御信号、通話が開始されれば通話信号）は、無線基
地局３０において信号速度変換回路群５１で速度変換を
受けた後、信号割当回路群５２の信号割当回路５２−１
によりタイム・スロットＳＤ１が与えられている。そし
て無線送信回路３２から下りの無線チャネルのタイム・
スロットＳＤ１を用いて移動無線機１００宛に送信され
る。この下り無線搬送波のタイム・スロットＳＤ１の状
態を示すと図７（ｄ）のごとくなる。

【００７０】移動無線機１００では、無線チャネルＣＨ
１のタイム・スロットＳＤ１において受信待機中であり
無線受信回路１３５で受信され、その出力は速度復元回
路１３８に入力される。この回路において送信側の原信
号が復元され、電話機部１０１の受話器に入力される。
かくして、移動無線機１００と一般の電話網１０の内の
一般電話との間で通話が開始されることになる（Ｓ２１
６）。

【００７１】終話は移動無線機１００の電話機部１０１
の受話器をオン・フックすることにより（Ｓ２１７）、
終話信号と制御部１４０からのオン・フック信号とが、
速度変換回路１３１を介して無線送信回路１３２より無
線基地局３０宛に送出されるとともに（Ｓ２１８）、制
御部１４０では送受信断続制御器１２３の動作を停止さ
せ、かつ、スイッチ１２２−１および１２２−２をそれ
ぞれシンセサイザ１２１−１および１２１−２の出力端
に固定する。

【００７２】一方、無線基地局３０の制御部４０では、
移動無線機１００からの終話信号を受信すると関門交換
機２０宛に終話信号を転送し（Ｓ２１９）、スイッチ群
（図示せず）のスイッチをオフして通話を終了する（Ｓ
２２０）。同時に無線基地局３０内の信号選択回路群３
９および信号割当回路群５２を開放する。

【００７３】以上の説明では、無線基地局３０と移動無
線機１００との間の制御信号のやりとりは信号変換回路
群５１，信号速度復元回路群３８等を通さないとして説
明したが、これは説明の便宜上であって、音声信号と同
様に信号速度変換回路群５１、信号速度復元回路群３８
や信号処理部３１を通しても何ら支障なく通信が実施可
能である。

【００７４】つぎに移動無線機１００への着呼動作を説
明する。移動無線機１００は電源オンした状態で待機中
とする。この場合、移動無線機１００からの発呼動作で
説明したごとく、システムで定められている手順にした
がった無線チャネルＣＨ１の下り制御信号を受信待機状
態にある。

【００７５】一般の電話網１０より関門交換機２０を経
由して移動無線機１００への着呼信号が無線基地局３０
へ到来したとする。これらの制御信号は通信信号２２と
して音声信号と同様に、信号速度変換回路群５１を通
り、信号割当回路群５２を介して制御部４０（図３）へ
伝えられる。すると制御部４０では移動無線機１００宛
の無線チャネルＣＨ１の下りタイム・スロットのうちの
空スロット、たとえばＳＤ１を使用して移動無線機１０
０のＩＤ信号＋着呼信号表示信号＋タイム・スロット使
用信号（移動無線機１００からの送信には、たとえばＳ
Ｄ１に対応するＳＵ１を使用）を送出する。この信号を
受信した移動無線機１００では、無線受信回路１３５の
受信部１３７より制御部１４０へ伝送される。制御部１
４０では、この信号が自己の移動無線機１００への着呼
信号であることを確認するので、電話機部１０１より呼
出音を鳴動させると同時に、指示されたタイム・スロッ
トＳＤ１，ＳＵ１で待機するように送受信断続制御器１
２３を動作させるとともに、スイッチ１２２−１，１２
２−２のオン、オフを開始させる。かくして通話が可能
な状態に移行したことになる。

【００７６】（２）多重負荷利得および複合変調による
ダイバーシティ利得の同一無線チャネル干渉逓減への活
用

【００７７】ここで説明に用いる移動通信システムの構
成は、図１１に示すごとく小ゾーン構成を用いるものと
する。つぎに各小ゾーンで割当てる１フレーム内タイム
・スロット割当ての原理の説明を簡単にするために、小
ゾーン方式で公知のくり返しゾーン数と対比しながら説
明する。

【００７８】基本ゾーン構成を図１１に示すように、同
一の大きさの正６角形によりサービス・エリアがくまな
く覆われているものとする。図１１の正６角形の中心に
各無線基地局３０（図示は省略）があり、無指向性アン
テナの使用により単位正６角形内のすべてがサービス・
エリアであり、かつ隣接ゾーンへの漏洩によるエリアの
重畳はないものとする。単位正６角形の中央の数字はゾ
ーン番号で、ｎ＝７迄を示している。ｎ＝１，２，…，
７を用いて、無限平面をサービス・エリア（小ゾーン）
で、くまなく覆うことが可能である。もっとも、ｎはこ
れより小であっても大であっても、くり返しゾーン数と
して適しておれば、とくに７である必要はない。また、
ｎの値はシステム条件から定められる。さて、くり返し
ゾーン数７とは、無線チャネルとしてシステムに要求さ
れる数は最低７であることを意味する。すなわち、ゾー
ン１に使用した無線チャネル（ＣＨ１とする）は無線干
渉の点から、隣接するゾーン２〜７では使用不可であ
り、図１１に示すごとく次々隣接ゾーンで初めて使用可
能であることを意味する。

【００７９】以上に述べたゾーン構成は、一般に小ゾー
ンといわれており、無線ゾーンを小ゾーン構成にするこ
とによって周波数の利用率を高めている。小ゾーン構成
を採用するのは、より近くの無線基地局３０で同じ無線
周波数が使用できるためであるが、小ゾーン構成はこの
ほかに、つぎのような利点もある。

【００８０】i ）既存の移動通信の使用帯域では通信ト
ラヒックの輻輳のために、新しい用途のための通信に使
用できない場合が多く、この場合 、1000 ＭＨｚ以上の
高周波数帯を使わざるを得なくなる。このとき、技術的
もしくは経済的な理由により、高周波出力が大きくとれ
ない欠点があるが、小ゾーン方式はこれをカバーでき
る。ii）小ゾーン方式を用いない、いわゆる大ゾーン方
式では、１無線基地局あたりのチャネル数、すなわち送
受信機数が膨大となり、複数個のアンテナも必要とする
ので機器設置上の問題が生じるほか、相互変調などの干
渉妨害が問題となるが、小ゾーン方式ではこれを軽減す
ることができる。以下、既存の小ゾーン方式におけるく
り返しゾーン数と本発明を適用したシステムにおけるく
り返しゾーン数とを対比しながら説明する。

【００８１】図１２において無線ゾーン半径をｒ（ｋ
ｍ），同一周波数を使用する局間の距離をｄ（ｋｍ）と
すると、くり返しゾーン数Ｎは、 Ｎ＝３^-1（ｄ／ｒ）² で表わされる。同一周波数を使用する局間の距離ｄは、
被干渉局の無線ゾーンの周辺であるＡ点における希望波
（被干渉局の電界強度Ｄ）対妨害波（干渉局の電界強度
Ｕ）の比Ｄ／Ｕが規定値になるように決められる。

【００８２】また、一般に移動体通信において満足な通
信を行うために、希望波Ｄ対妨害波Ｕの比は、レイレー
・フェージングの影響を考慮して、２４ｄＢとされてい
る（文献６．鎌田他“自動車電話無線方式”日本電信電
話公社電気通信研究所 研究実用化報告 Vol.26, No.
7, 1977 1848〜1849 頁）。それゆえ、くり返しゾーン
数は図１３を用いて求めることが可能となる。図１３は
順平滑地の市街地における伝搬を想定し、無線基地局の
アンテナ高を７０ｍ、移動無線機のアンテナ高を１．５
ｍ、使用周波数は800 ＭＨｚとし、縦軸はダイポール比
ゲイン０ｄＢのアンテナで送受信するときの伝搬損失
（ｄＢ）を、横軸は無線基地局からの距離（ｋｍ）を表
わしている。

【００８３】図１３によれば、無線基地局からの距離が
５ｋｍである場合よりも、さらに２４ｄＢだけ伝搬損失
の大きい地点は無線基地局より２５ｋｍとなる。したが
って無線基地局間の距離を３０ｋｍ離して置局する必要
がある。この場合、くり返しゾーン数は、 ３^-1（３０／５）² ＝１２ となる。

【００８４】以上は文献６に記されているアナログ電話
信号１チャネルを１つの無線搬送波に載せるいわゆるＳ
ＣＰＣ（Single Channel Per Carrier）の結果である
が、以下、本発明によるシステムでは如何にくり返しゾ
ーン数が少ないかを説明する。なお、この方式において
は変調の深さは３．５ rad rms（１ｋＨｚのトーン信号
に対して）である。そのため、本発明のＴＣＭ−ＦＭ信
号の有する多重負荷利得を、ＦＭ変調偏移の増大に使用
しているシステムにおいては、一般にこれを用いないシ
ステムに比較して、同一無線チャネルや隣接無線チャネ
ルによる妨害に対する耐久性が増加していることを証明
すればよいことになる。

【００８５】まず、搬送波をＴＣＭ信号でＦＭ変調した
場合を説明し、ＡＭ，ＦＭと複合変調した場合は後述す
る。

【００８６】ＴＣＭ信号を用いたシステムは実用化され
ていないので、多重数ｎを、１０，１００および１００
０の３通りに変化させ、他のシステム・パラメータを図
１４に示すような値にとった場合の干渉歪を求める。こ
こで、 Ｔ_t … フレーム長， Ｔ…タイム・スロット長， Ｔ_g …ガード・タイム長， ｎ…音声多重度 Ｔ_o ／Ｔ…スロット間オーバラップ率 Ｔ_OVR …オーバラップの時間長 Ｔ_ALD …多重伝搬による遅延時間許容値 Ｔ_s …同期パルス時間長 Ｔ_d …データ信号タイム・スロット長 η…フレーム効率 ｆ_c …搬送波周波数 ｆ_M …変調信号周波数 Ｍ_d …変調の深さ 標準変調偏移 ｆ_UM …干渉波の変調信号周波数 η＝ｎＴ｛ｎ（Ｔ＋Ｔ_g ）＋（Ｔ_s ＋Ｔ_g ）＋（Ｔ_d ＋Ｔ_g ）｝^-1 である。

【００８７】同一無線チャネル干渉であるが、変調の深
さをパラメータにして、他は図１４の設計パラメータを
用いた場合、図１５に示すごとき特性を有する。すなわ
ち、同一の希望波対妨害波比Ｄ／Ｕにおいては変調偏移
Δｆを大にする程、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が向上して
いることがわかる。あるいは、同一のＳ／Ｎ、たとえ
ば、Ｓ／Ｎ＝２５ｄＢにおいては、変調偏移Δｆが大き
い程大きな妨害波にも耐え得ることがわかる。

【００８８】この結果を用いると、くり返しゾーン数Ｎ
を減少することができ、ひいては、周波数の有効利用が
はかられることを説明する。

【００８９】すでに説明した通り、Δｆ＝３．５（rad
rms ）がＮＴＴ方式の周波数偏移であり、一方本発明の
ＴＣＭ−ＦＭ信号のそれらは、図１４のシステム１０が
７，システム１００が１４，システム１０００が２８
（それぞれ rad rms）とする。ＮＴＴの文献５によるＤ
／Ｕ＝２４ｄＢを基本にとり、見かけ上図１５のΔｆ＝
３．５（rad rms ）をＮＴＴ方式の変調の深さとする
と、Ｓ／Ｎ＝４０ｄＢを得る。このとき、ＴＣＭ−ＦＭ
は同一のＳ／Ｎに対し、どの位のＤ／Ｕ値でよいかを図
１５を用いて求めると、それぞれシステム１０が１６ｄ
Ｂ，同１００が８ｄＢ，同１０００が４ｄＢを得る。そ
こで、図１３より無線基地局３０からの距離が５ｋｍで
ある場合よりも、さらに１６，８，４ｄＢだけ伝搬損失
の大きい地点は、無線基地局３０よりそれぞれ１４，
７，６ｋｍ離れて置局する必要がある。この場合、くり
返しゾーン数はそれぞれ、 ３^-1（１４／５）² ＝２．６ ３^-1（７／５）² ＝０．６５ ３^-1（６／５）² ＝０．４８ となる。

【００９０】上式より、くり返しゾーン数は３または２
となる（２以下のくり返しゾーン数はない）。したがっ
て周波数の利用効率は、ＮＴＴ方式等で使用されている
ＳＣＰＣに比較して本発明による方法の方が４倍向上す
ることがわかった。

【００９１】つぎに最近の搬送波間隔の狭帯域化を考慮
し、ＳＣＰＣの搬送波間隔が１２．５ｋＨｚとなった場
合を検討する。この場合、本発明のＴＣＭ−ＦＭ信号の
周波数偏移Δｆ（変調の深さ）は、図１４のシステム１
０が３．５，システム１００が７，システム１０００が
１４（それぞれ rad rms）となる。ＴＣＭ−ＦＭはＳ／
Ｎ＝４０ｄＢに対しどの位のＤ／Ｕでよいかを図１５を
用いて求めると、それぞれシステム１０が２８ｄＢ，同
１００が１６ｄＢ，同１０００が８ｄＢを得る。そこ
で、図１３より無線基地局３０からの距離が５ｋｍであ
る場合よりも、さらに２８，１６，８ｄＢだけ伝搬損失
の大きい地点は、無線基地局３０よりそれぞれ３０，１
４，７ｋｍ離して置局する必要がある。この場合、くり
返しゾーン数はそれぞれ、 ３^-1（３０／５）² ＝１２ ３^-1（１４／５）² ＝２．６ ３^-1（７／５）² ＝０．６５ となる。

【００９２】以上の説明は、搬送波をＴＣＭ電話信号で
単一変調する場合であった。つぎに複合変調する場合を
説明する。

【００９３】文献４によると、同一ＴＣＭ電話信号を時
間差１０ｍ sec持たせて複合変調した場合、７ｄＢのダ
イバーシティ利得が得られることが記されている。そこ
で、本発明にこの結果を適用する。

【００９４】この場合、上述の伝搬損失の大きさ２８，
１６，８ｄＢを７ｄＢ分だけ減らしてもよいことにな
る。それ故、それぞれ２１，９，１ｄＢとなる。したが
って、くり返しゾーン数はそれぞれ、 ３^-1（２０／５）² ＝５．３３ ３^-1（９／５）² ＝１．０８ ３^-1（６／５）² ＝０．４８ となる。

【００９５】上式より、くり返しゾーン数は５または２
以下となり（２以下のくり返しゾーン数はない）、ダイ
バーシティを適用しなかった場合（１２，２．６，０．
６５）に比較して大きく減少していることがわかる。

【００９６】つぎに隣接チャネル干渉についても本発明
の方法がＳＣＰＣに比較して、耐干渉特性に優れている
ことを説明する。それには再び図１５を用いればよい。
すなわち、隣接チャネル干渉で最も妨害が大きくなった
場合が同一チャネル干渉と考えてよく、変調偏移量が大
きいほど耐干渉妨害が大きいことは隣接チャネル干渉の
場合も同様だからである。したがって隣接チャネルとの
搬送波間隔を狭域化することが可能となり、これまた、
周波数利用効率の向上に貢献することになる。

【００９７】（３）複合信号の場合のシステム構成 つぎに電話信号により搬送波を振幅および周波数変調を
した複合変調信号を使用する場合のシステム構成および
その動作について説明する。

【００９８】図１６ないし図１８は、本発明の一実施例
を説明するための移動無線機１００（図２）と無線基地
局３０（図３）に含まれた受信部１３７（図１６
（ａ））、無線受信回路３５（図１６（ｂ））、無線送
信回路３２（図１７）および無線送信回路３２Ｂ（図１
８）の細部の構成を示している。図１６ないし図１８に
ついて、それぞれ対応する図２および図３と異なる点を
中心に説明する。

【００９９】図１６（ａ）には、移動無線機１００の受
信部１３７の細部の回路構成が示されている。アンテナ
部に受けた無線複合変調信号は受信ミクサ１３６を介し
て受信部１３７に印加されそこで２分されて、一部はタ
イミング発生器１４２からのタイミング信号を受けて動
作する振幅変調信号受信部１６１へ、また他の一部は同
じくタイミング発生器１４２からのタイミング信号を受
けて動作する周波変調信号受信部１６２へ入力される。
その後、これらの出力信号は混合回路１６３に入力され
る。混合回路１６３は入力された信号の品質（ＳＮ比）
を測定し、良好な信号のみを選択するか、もしくはＳＮ
比に応じて両者の信号を混合するかなどの機能を有して
いる。混合回路１６３の出力は２分され、一部は速度復
元回路１３８に、他の一部はクロック再生器１４１へ入
力される（図２参照）。

【０１００】図１６（ｂ）には無線基地局３０の無線受
信回路３５の細部構成が示されており、無線基地局３０
のアンテナ部で受信した信号は受信ミクサ６１を通過
後、２分され一部は振幅変調信号受信部６２、他の一部
は周波数変調信号受信部６３へ入力される。その後、こ
れらの出力信号は混合回路６４に入力される。混合回路
６４は入力された信号の品質（ＳＮ比）を測定し、良好
な信号のみを選択するか、もしくはＳＮ比に応じて両者
の信号を混合するなどの機能を有している。混合回路６
４の出力は２分され、一部は信号選択回路群３９に他の
一部は制御部４０へ入力される（図３参照）。

【０１０１】図１７は無線送信回路３２の内部構成を示
しており、左方に搬送周波数源３７があり、ここからの
搬送波は周波数変調器３６に入力される。一方、制御部
４０の制御を受けて動作する周波数変調器３６には信号
割当回路群５２からの信号が入力されており、搬送波は
周波数変調波となる。つぎに、この周波数変調波は制御
部４０の制御を受けて動作する振幅変調器３４に入力さ
れる。ここで、信号割当回路群５２からの信号が入力さ
れており、周波数変調波は振幅変調される。かくして周
波数−振幅の複合変調がなされたことになる。そして、
この無線複合変調波は送信ミクサ３３に入力される。そ
の後、電力増幅器（図示せず）により増幅された後、ア
ンテナ部より多数の移動無線機１００宛に送信される。

【０１０２】図１８は無線送信回路３２の内部構成の他
の実施例３２Ｂを示しており、左方に２つの搬送周波数
源３７−１，３７−２があり、それぞれ角周波数Ω_a ,
Ω_b の搬送波を出力している。この搬送周波数源３７−
１からの搬送波は制御部４０の制御を受けて動作する周
波数変調器３６に入力され、信号割当回路群５２からの
信号により周波数変調される。一方、搬送周波数源３７
−２からの搬送波は制御部４０の制御を受けて動作する
振幅変調器３４に入力され、信号割当回路群５２からの
信号により振幅変調される。以上２つの変調器出力は送
信ミクサ３３に入力され、ここで出力周波数が、 Ω₁＝Ω_a ＋ Ω_b に変換されると同時に、周波数変調とともに振幅変調を
受けた複合変調波が出力される。

【０１０３】上記の説明は無線基地局３０で行われる複
合変調に関してであったが、同様に移動無線機１００の
無線送信回路１３２においても電話信号の複合変調が行
われ、無線基地局３０へ送信されることになる。

【０１０４】以上説明した送信ダイバーシティにおいて
は、複合変調を行うに当たってＴＣＭ化された電話信号
の位相に関しては考慮しなかった。しかしながら、無線
信号が空間を伝搬するときに受ける信号劣化の影響が、
システム・パラメータによっては同等になる場合があ
る。この場合には振幅変調の変調信号と角度変調の変調
信号のどちらか一方を１０〜１００ｍsec 程度遅延回路
を用いて遅延させることにより時間ダイバーシティ効果
（５〜１０ｄＢ程度）を期待することが可能となる。

【０１０５】さらに以上説明した送信ダイバーシティに
おいて、送信アンテナに加える複合変調波の有する変調
側帯波特性が、システム・パラメータによっては単一変
調波の有する側帯波特性より広がる場合がある。この場
合には、複合変調波を得た後、帯域通過濾波器により、
一つの搬送波に同一変調信号で振幅変調もしくは、角度
変調の一方を施して得た場合と等価な変調側帯波特性を
有する程度に側帯波特性を削減した後送出することによ
り、隣接無線チャネルへの電波妨害の増加を無視可能と
することができる。

【０１０６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、従来明
確に示されていなかった時分割時間圧縮多重信号の有す
る多重負荷利得と複合変調によるダイバーシティ効果に
より、無線１チャネル当りの送信出力レベルを従来のシ
ステムより逓減することが可能となり、本発明を小ゾー
ン方式に適用した場合には、くり返しゾーン数が大幅に
減少するので周波数利用効率が飛躍的に向上するととも
に、省電力化がはかられる。したがって本発明の効果は
極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステムの概念を示す概念構成図であ
る。

【図２】本発明の原理を説明するための移動無線機の回
路構成図である。

【図３】本発明の原理を説明するための無線基地局の回
路構成図である。

【図４】図１ないし図３のシステムに使用されるタイム
・スロットを説明するためのタイム・スロット構造図で
ある。

【図５】通話信号および制御信号のスペクトルを示すス
ペクトル図である。

【図６】音声信号とデータ信号を多重化する回路構成図
である。

【図７】タイム・スロットの無線信号波形を示す波形図
である。

【図８】時間圧縮された通話信号および制御信号のスペ
クトルを示すスペクトル図である。

【図９】図１ないし図３のシステムの発呼動作の流れを
示すフロー・チャートである。

【図１０】図９とともに図１ないし図３のシステムの発
呼動作の流れを示すフロー・チャートである。

【図１１】各無線基地局のつくる小ゾーン構成を示す構
成図である。

【図１２】周波数くり返し距離を決定するための被干渉
局と干渉局の電界強度を表わす電界強度図である。

【図１３】無線基地局からの距離に対する電波伝搬特性
を表わす電波伝搬特性図である。

【図１４】時分割時間圧縮多重通信システムに使用され
る各種パラメータの例を示すパラメータ数値図である。

【図１５】変調偏移をパラメータにしたＤ／Ｕの変化に
対するＳ／Ｎを表わすＳ／Ｎ図である。

【図１６】図２に示した移動無線機の構成要素である受
信部および図３に示した無線基地局の構成要素である無
線受信回路の詳細な回路構成図である。

【図１７】図３に示した無線基地局の構成要素である無
線送信回路の詳細な回路構成図である。

【図１８】図３に示した無線基地局の構成要素である無
線送信回路の他の実施例の詳細な回路構成図である。

【符号の説明】

１０ 電話網 ２０ 関門交換機 ２２−１〜２２−ｎ 通信信号 ３０ 無線基地局 ３１ 信号処理部 ３２ 無線送信回路 ３３ 送信ミクサ ３４ 振幅変調器 ３５ 無線受信回路 ３６ 周波数変調器 ３７ 搬送周波数源 ３８ 信号速度復元回路群 ３８−１〜３８−ｎ 信号速度復元回路 ３９ 信号選択回路群 ３９−１〜３９−ｎ 信号選択回路群 ４０ 制御部 ４１ クロツク発生器 ４２ タイミング発生回路 ５１ 信号速度変換回路群 ５１−１〜５１−ｎ 信号速度変換回路 ５２ 信号割当回路群 ５２−１〜５２−ｎ 信号割当回路 ６１ 受信ミクサ ６２ 振幅変調信号受信部 ６３ 周波数変調信号受信部 ６４ 混合回路 ９１ ディジタル符号化回路 ９２ 多重変換回路 １００，１００−１〜１００−ｎ 移動無線機 １０１ 電話機部 １２０ 基準水晶発振器 １２１−１，１２１−２ シンセサイザ １２２−１，１２２−２ スイッチ １２３ 送受信断続制御器 １３１ 速度変換回路 １３２ 無線送信回路 １３３ 送信ミクサ １３４ 送信部 １３５ 無線受信回路 １３６ 受信ミクサ １３７ 受信部 １３８ 速度復元回路 １４１ クロック再生器 １４２ タイミング発生器 １６１ 振幅変調信号受信部 １６２ 周波数変調信号受信部 １６３ 混合回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のゾーンをそれぞれカバーしてサー
   ビス・エリアを構成する各無線基地手段（３０）と、前
   記複数のゾーンを横切って移動し、前記無線基地手段と
   交信するためにフレーム構成のタイム・スロットに時間
   的に圧縮した区切られた信号をのせた無線チャネルを用
   いた各移動無線手段（１００）との間の通信を交換する
   ための関門交換手段（２０）とを用いる時間分割移動体
   通信において、 前記時間的に圧縮した区切られた信号により１つの搬送
   波を振幅変調および角度変調をすることにより複合変調
   波を得て送出する際に、前記振幅変調および角度変調の
   変調の深さを、前記複合変調波により得られる多重負荷
   利得を用いて前記復合変調波の送出電力を減少せしめて
   無線サービス・エリアにおけるくり返しゾーン数を減少
   せしめるように、決定するようにした移動体通信におけ
   る時間分割通信方法。