JPH05235841A - 移動体通信の時間分割通信方法 - 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
した電話信号をのせた移動体通信における周波数の有効
利用とトラヒックの輻輳対策を提供すること。 【構成】 各無線基地局３０と、複数のゾーンを横切っ
て移動し、無線基地局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機１００との間
の通信を交換するための関門交換機２０とを用いて、各
通信の信号を０．２ｋＨｚ低い方へ周波数シフトし低域
と高域に分離し、１つの通信の低域と、高域の信号を低
域化処理した信号とをそれぞれ時間片信号とし、タイム
・スロットにより、送受信するようにした。 【効果】 その結果、送信電力の低減と占有帯域幅の減
少を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電話などの帯域特性を有
する信号を使用する移動体通信における無線通信チャネ
ルの時間分割通信方法において、送信信号の有する周波
数成分を低域にシフトすることにより、信号の有する多
重負荷利得を増大させ、送信レベルの低減を図るととも
に、無線搬送波間隔を狭小化することにより無線周波数
の有効利用の向上を可能ならしめる方法に関する。さら
に具体的には、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無線回線を設定して通信し
ている最中に、他の移動無線機が同一無線チャネルを用
いて他の無線基地局と通信を開始したとき、周波数の有
効利用上あるいは電波伝搬特性上の理由で、それぞれ通
信中の移動無線機と、無線基地局との間の通信に悪影響
を及ぼすことを未然に除去すると同時に、送信出力の逓
減と無線搬送波間隔を狭小化することによる周波数の有
効利用性を向上する方法と、それを用いた経済的なシス
テムを提供せんとするものである。

【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ＦＭ変調方式の理論検討” 信学会技報
ＲＣＳ８９−３９ 平成元年１０月

【０００５】文献３．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

【０００６】文献４．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

【０００７】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。

【０００８】つぎに文献２には、上記のようなＴＣＭ
（時分割時間圧縮多重）−ＦＭ方式を小ゾーンに適用し
た場合に問題となる隣接チャネル干渉や、同一チャネル
干渉の検討が行われており、システム・パラメータを適
切に選定することによりシステム実現の可能性が示され
ている。

【０００９】また文献３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】さらに文献４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】

【発明が解決しようとする課題】前記の文献１ないし３
に示したシステム構築例では、ＴＣＭ信号を用いた移動
体通信システムの一般的な説明がなされており、これに
よってシステムの構築は可能であるが、電話信号の有す
る周波数成分を低域にシフトする等の処理を施すことな
くＴＣＭ化した場合であり、低域にシフトすることによ
り得られるメリットの説明はなされてはいない。文献４
ではＴＣＭ信号の有する信号電力に関する多重負荷利得
の説明はされているが、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に対し、上記の処
理はなされておらず、したがって、低域にシフトする技
術およびメリットについては明らかにされておらず、未
解決の課題が残されていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】ＴＣＭ（時分割時間圧縮
多重）信号を用いた移動体通信システムでは、送信信号
（電話信号）の有する周波数成分を低域にシフトする等
の処理を施した後、ＴＣＭ化のための信号処理を行うこ
とにした。その結果、信号の有する多重負荷利得を増大
させ、送信レベルの低減を図ることが可能となった。

【００１３】また、時間的に圧縮した区切られた信号の
有する周波数成分も周波数シフターを用いて低域にシフ
トすることになり、これを用いて角度変調した変調波の
有する周波数の占有帯域幅が減少し、無線搬送波間隔を
狭小化することが可能となり、無線周波数の有効利用性
が向上した。

【００１４】さらに、送信すべき信号（電話信号）の全
部を送信せず、電話信号の特性に注目して一部の情報の
みを送信しても雑音の混入を無視できる程度に抑圧する
ことが可能である。この方法と上述の方法とを組み合わ
すことにより、信号の有する多重負荷利得をさらに増大
させ、同時に周波数の有効利用を向上させることを可能
とした。

【００１５】

【作用】ＴＣＭ信号を用いた通信では、送信信号とし
て、多数の電話信号をそれぞれ一定の時間間隔で切断し
（これを時間片信号と称する）、これをたとえば、１０
多重の場合は時間的に１０倍に圧縮し、フレーム構成の
中に準備された１０個のタイム・スロットのそれぞれに
与えられたタイム・スロット番号の位置に配置される。
そして通常の場合は、これら圧縮信号を送信用角度変調
器へ加えて、搬送波を変調し、これを適当なレベルまで
増幅した後、アンテナへ加えて送信している。これをつ
ぎのように改める。すなわち、送信信号である多数の電
話信号をそれぞれ、その有する周波数成分を低域にシフ
トする処理を施した後、一定の時間間隔で切断する。そ
の後の処理は通常の方法と変わりはない。

【００１６】この結果、つぎの作用効果が得られた。 １） 文献４に示されている多重負荷利得は、電話信号
に含まれている周波数の最高周波数が減少したので従来
より増大する。

【００１７】２） 時間的に圧縮した区切られた信号の
有する周波数成分も低域にシフトすることになり、これ
を用いて角度変調した変調波の有する周波数の占有帯域
幅が減少し、無線搬送波間隔を狭小化することが可能と
なり、無線周波数の有効利用性が向上した。また、ＴＣ
Ｍ信号として、送信すべき信号（電話信号）の全部を送
信せず、電話信号の特性に注目して一部の情報のみを送
信しても、雑音の混入を無視できる程度に抑圧すること
が可能である。たとえば、１０多重の場合は時間的に１
０倍に圧縮し、これら圧縮信号のすべてを順序よく送信
することになるが、もしこれを、たとえば、タイム・ス
ロットに加えられている信号の全周波数成分を送信せず
に、一部削除し、たとえば、信号の周波数成分のうち最
初に下半分、つぎに上半分というように交互に送信する
ようにし、さらに上半分を送信するに先立ち、これを周
波数変換により、最初に送信した下半分と同一の低い周
波数に変換した後、送信することにした。この結果、つ
ぎの作用効果が得られた。

【００１８】３） 文献４に示されている多重負荷利得
は、信号に含まれている電力が半減したことにより従来
より３ｄＢ増加する。

【００１９】４） 信号に含まれている最高周波数が１
／２になったことにより、従来より２倍の多重負荷利得
を有するＦＤＭ信号の有する多重負荷利得に等しくな
る、という利点を得ることが可能となった。以上の結果
をもとに、つぎの方策により周波数の有効利用度を向上
させることが可能になる。

【００２０】５） 信号に含まれている最高周波数が１
／２になったのであるから、搬送波周波数間隔を従来よ
り約１／２に低減可能となる。

【００２１】以上の利点のうち、多重負荷利得の増加、
および周波数の有効利用度を向上せしめることに関して
は、後で詳述する。ただし信号の品質に関しては、送信
すべき信号を一部削除して送信するのであるから、当然
受信信号の品質は劣化する可能性がある。しかしなが
ら、時間片信号を作成する場合、時間長の如何によって
は、その劣化量を可能な限り少なくすることができる。
本願発明者等の実験結果では送信すべき信号の周波数成
分の１／３、すなわち、時間的に並べられたタイム・ス
ロット信号の周波数成分を上、中および下と３等分し、
これらを順に送信しても信号の品質劣化は実用上許容さ
れる限度以内であることが明らかとなった。

【００２２】

【実施例】図１，図２および図３は、本発明のＴＣＭ信
号を用いた通信の基本動作例を説明するためのシステム
構成を示している。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】図２には無線基地局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１３
５に入り、その出力である通信信号は、速度復元回路１
３８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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】送信部１３４に含まれた変調器の出力は送
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１００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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】図３には無線基地局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。そこで関門交換機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３５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。

【００３２】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。

【００３３】つぎに信号速度変換回路群５１（図３）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（Char
ge Coupled Device ），ＢＢＤ（Bucket Brigade Devic
e ）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
９２〜１３３頁）。

【００３４】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。

【００３５】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５２に印加される。

【００３６】この信号割当回路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、後述する制御信号または通話信号が
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。

【００３７】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。

【００３８】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（ａ）のＳＤ
１，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、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。

【００３９】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）においては、帯
域外信号の一例が示されており、図のごとく、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。

【００４０】なお、電話信号の有する周波数成分を低域
にシフトする場合は、図５（ａ）に示す制御信号を電話
信号の低域で使用することが困難になるので、図５
（ｂ）に示す帯域内信号の形態か、あるいは、同一タイ
ム・スロット内で使用するときは、電話信号と制御信号
とを時間的にずらして使用する。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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の（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の（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、上記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。同様に各移動無線機１００への無
線基地局３０からの送信波形は図７（ｄ）に示すように
なる。

【００４４】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
３９へ印加される。信号選択回路群３９には、制御部４
０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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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５
２の出力から無線送信回路３２へ加えることも可能であ
る。

【００４８】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。

【００４９】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。これは多重負荷利得の値を求める時に
必要となる。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】また、上記の制御信号はフレームの最初に
制御信号のためのタイム・スロットが設けられた場合に
は実装されないし、下側周波数帯域を他の信号に使用す
る際には、通信信号の周波数帯の近傍（４．１〜４，４
ｋＨｚまたは４６〜４６．５ｋＨｚ）に設けられる場合
がある。

【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基本動作
における発着呼動作について音声信号の場合を例にとっ
て説明する。

【００５６】（１）移動無線機１００からの発呼 図９および図１０に示すフローチャートを用いて説明す
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（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１２
２−１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の受話器をオフ・
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５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。

【００６２】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，ＳＤ
２，…，ＳＤｎ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。

【００６３】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。

【００６４】そこで上り信号用のタイム・スロットＳＵ
ｎ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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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（Ｓ２０５）、
ダイヤル・トーンが送られてくるのを待つ（Ｓ２０
６）。

【００６８】この上り無線信号の無線搬送波のタイム・
スロットＳＵ１の状態を模式的に示すと図７（ｃ）のご
とくなる。無線基地局３０には、タイム・スロットＳＵ
１のほかに、他の移動無線機１００からの上り信号とし
てＳＵ３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（Ｓ２０
８）。これに対し関門交換機２０では、移動無線機１０
０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（Ｓ２１
０、図１０）。

【００６９】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（Ｓ２１２）。

【００７０】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。

【００７１】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）。

【００７２】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。

【００７３】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）。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】（２）移動無線機１００への着呼 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からの発呼の項で説明したご
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。

【００７８】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。かくて通話が可能な
状態に移行したことになる。

【００７９】なお、本システムを用いて良好な状態で信
号伝送が実行され、かつシステム内の他の無線チャネル
へ悪影響を与えることのないことは、文献２によって理
論的に説明されており、また電話信号における多重負荷
利得の理論的証明、および、その応用も文献４により説
明されているので省略し、以下本発明に適用するＴＣＭ
システムの多重負荷利得の増加および周波数有効利用度
の向上策について説明する。

【００８０】（３）多重負荷利得が増加することの理論
的説明 電話信号をＴＣＭ化して得られる多重負荷利得は、文献
４に示されている式を使用して表現すると、下式で与え
られた多重度ｎ′を有する多重負荷利得に等しくなる。 ｎ′＝ｎ×（２ｆ_h Ｔ）^-1/2 （１） ただし、ｎはＴＣＭ信号の多重度、ｆ_h はＴＣＭ信号を
構成する各電話信号の最高周波数、ＴはＴＣＭ信号の１
フレームの時間である。

【００８１】上記式（１）から明らかなように、ｆ_h を
小にすればｎ′は一般に大きくなり、したがって、ＴＣ
Ｍ信号の有する多重負荷利得が増大することとなる。た
とえば、電話信号の有する周波数帯域を０．３〜３．０
ｋＨｚとし、この周波数帯域を０．２ｋＨｚ低域にシフ
トする。この結果、電話信号の有する最高周波数は３．
０ｋＨｚから２．８ｋＨｚへ低くなる。そのため、ｎ′
は７％増大する。すると、多重負荷利得の増加は多重数
に関係するから、一該にはいえないが、ｎ′＝１００辺
りでは０．３ｄＢ程度増加する。この値は多重負荷利得
の増加としては大きな値ではないが、以下に説明する無
線搬送波間隔の狭小化効果とを含めるとシステム的には
満足な値と考えられる。

【００８２】なお、電話信号の有する周波数帯域を０．
２ｋＨｚ低域にシフトする回路は公知であり容易に実現
可能である。

【００８３】また、タイム・スロットに加えられている
信号の全周波数成分を送信せずに、一部削除し、たとえ
ば信号の周波数成分の内、最初に下半分、次に上半分と
いうように交互に送信することにし、さらに上半分を送
信するに先立ち、これを周波数変換により最初に送信し
た下半分と同一の低い周波数に変換した後、送信するこ
とにすると、式（１）から明らかなようにｆ_h は１／２
になっているから、その他のパラメータの値を一定にし
た場合ｎ′は２倍になっている。

【００８４】さらに、上記の電話信号の有する周波数帯
域を低域へシフトすることと、送信信号の一部削除とを
併用すると、さらに大きな多重負荷利得の増加を得るこ
とが可能なことを説明する。一例として、まず、送信信
号（電話信号）の有する周波数成分を０．２ｋＨｚ低域
にシフトする処理を行う。次に、信号の周波数成分の内
最初に下半分、次に上半分というように交互に送信する
ことにし、さらに上半分を送信するに先立ち、これを周
波数変換により、最初に送信した下半分と同一の低い周
波数に変換した後、時間圧縮等の処理を施した後、角度
変調器に加える。

【００８５】電話信号の有する最高周波数は３ｋＨｚか
ら２．８ｋＨｚにシフトし、さらに１／２に低減される
から、１．４ｋＨｚとなる。この結果、ＴＣＭ信号の有
する多重負荷利得には２種類あり、その１つは式（１）
に次の数字を代入して得られる。

【００８６】 ｎ″＝１００／（２×１．４×１０００×０．００１）＝３５．７ より、文献４を参考にして多重負荷利得は２３ｄＢとな
る。他の一つは、送信信号を１／２だけしか送らないこ
とであり、電力の低減による多重負荷利得の増加が３ｄ
Ｂある。それゆえ、両者の合計として２６ｄＢとなる。

【００８７】一方、上記の方策を何も行わない場合は、 ｎ′＝１００／（２×３．０×１０００×０．００１）＝１６．６ より、文献４を参考にして多重負荷利得は１８ｄＢとな
る。したがって、多重負荷利得の増加は８ｄＢとなる。
これは送信電力に換算すると、１／６に低減してよいこ
とを示している。

【００８８】ただし、上記は試算の一例であり、ＴＣＭ
信号の多重度ｎ＝１００、フレーム長を０．００１ｍｓ
ｅｃとして算出した。

【００８９】（４）無線搬送波間隔が狭小可能なことの
理論的説明 すでに（３）で説明した例を用いて、どの程度に無線搬
送波間隔の狭小化が可能かを説明する。電話信号の有す
る最高周波数が３．０ｋＨｚから２．８ｋＨｚへと低い
方へシフトされたのであれば、時間的に圧縮した区切ら
れた信号の有する周波数成分も低域にシフトすることに
なり、これを用いて角度変調した変調波の有する周波数
の占有帯域幅が減少する。どれぐらい減少するかを調べ
ると、７％を得る。したがって、無線搬送波間隔は７％
従来より狭小化することが可能となる。これは周波数の
有効利用上無視できない値である。

【００９０】つぎに、送信信号の一部を削除することに
よる周波数の有効利用であるが、ＴＣＭ信号に含まれて
いる信号の最高周波数が１／２になっているのであるか
ら、無線搬送波間隔を従来より１／２に狭小化可能とな
る。

【００９１】さらに、上記の電話信号の有する周波数帯
域を低域へシフトすることと、送信信号の一部削除とを
併用すると、さらに大きな周波数有効利用度の向上を得
ることが可能となる。たとえば、上述の例では周波数有
効利用度は約２．２倍の向上を得ることとなる。

【００９２】（５）周波数有効利用度等を向上させるた
めの具体的システム構成例 図１１，図１２および図１３は本発明の具体的実施例を
説明するためのシステムおよびタイム・スロットの構成
例を、また、図１４ないし図１６には図１３のタイム・
スロットを用いて時間片信号を作成する作成法の模式図
を示している。図１１は図２、図１２は図３、図１３は
図４にそれぞれ対応するので、図２、図３および図４で
説明したところは省略し、新しく付加された機能を中心
に説明する。

【００９３】図１１において図２と異っているのは受信
信号選択器１７１と送信信号選択器１７２が挿入されて
いる点である。

【００９４】図１２において図３と異なっているのは受
信信号選択回路７１−１，７１−２，…，７１−ｎを含
む受信信号選択回路群７１と送信信号選択回路７２−
１，７２−２，…，７２−ｎを含む送信信号選択回路群
７２が挿入されている点である。

【００９５】図１１および図１２の移動無線機１００Ｂ
および無線基地局３０Ｂに含まれた受信信号選択器１７
１，送信信号選択器１７２と受信信号選択回路群７１，
送信信号選択回路群７２とが図１３に示すタイム・スロ
ットを用いて送受する場合の信号処理の様子について説
明する。

【００９６】図１４は図１３に示した各タイム・スロッ
トＳＤまたはＳＵを作成する様子（そのうちＳＤ１ａ，
ＳＤ１ｂを用いた場合）を示しており、ある電話信号
（周波数成分０．３〜３．０ｋＨｚ）の時間片信号の作
成法の模式図である。横軸に時間、縦軸に信号の有する
周波数成分（ただし、斜線の部分は帯域制限後に削除）
を示す。

【００９７】電話機部１０１からの出力である電話信号
はまず、送信信号選択器１７２に含まれた周波数シフタ
ーに入力される（図１１）。ここで電話信号はその周波
数成分が低域にシフトされる。以下の例ではシフトされ
る量を、０．３〜３．０ｋＨｚから、０．１〜２．８ｋ
Ｈｚへそれぞれ０．２ｋＨｚとする。このようにシフト
された電話信号から前述のように時間片信号が作成され
る。ただし、作成された時間片信号からＴＣＭ化のため
の時間圧縮をする前に信号の全周波数成分を２分し、た
とえば、信号の周波数成分の内最初に下半分（０．１〜
１．４５ｋＨｚ）、次に上半分（１．４５〜２．８ｋＨ
ｚ）というように交互に選択する。図１４のフレーム番
号１−ａのタイム・スロットＳＤ１ａでは、低域周波数
成分Ｌ１（斜線部のＨ１は送信しない）を、フレーム番
号１Ｌ−ｂのタイム・スロットＳＤ１ｂでは高域周波数
成分Ｈ１（斜線部のＬ１は送信しない）を、フレーム番
号２−ａのタイム・スロットＳＤ１ａでは再び低域周波
数成分Ｌ１を、フレーム番号２−ｂのタイム・スロット
ＳＤ１ｂでは再び高域周波数成分Ｈ１を、以下フレーム
ごとに低域周波数成分、高域周波数成分の送信を繰り返
すことになる。

【００９８】以上述べた信号処理により得られた信号を
このまま送信したのでは送信電力低減による多重負荷利
得は３ｄＢ増加しても、電話信号の最高周波数には変化
がないから、搬送周波数の間隔は従来のままであり、ま
た、式（１）から明らかなように、多重度の増加はな
い。

【００９９】そこで、高域周波数成分Ｈ１に対しては信
号圧縮を行うのに先立ち、これを周波数変換器（図示は
省略）により、下半分と同一の低い周波数に変換した
後、信号圧縮（従来と同一の圧縮率）し送信することに
する。すなわち、図１５（ａ）のフレーム番号１−ａの
タイム・スロットＳＤ１ａでは低域周波数成分Ｌ１を、
フレーム番号１−ｂのタイム・スロットＳＤ１ｂでは高
域周波数成分（フレーム番号１−ａの斜線で示したＨ
１）を低域化した低域周波数成分Ｌｈ１を、フレーム番
号２−ａのタイム・スロットＳＤ１ａでは再び低域周波
数成分Ｌ１を、フレーム番号２−ｂでは再び高域周波数
成分（フレーム番号２−ａの斜線で示したＨ１）を低域
化した低域周波数成分Ｌｈ１を送信し、以下フレームご
とに低域周波数成分、高域周波数成分を低域化した低域
周波数成分Ｌｈ１の送信を繰り返すことになる。

【０１００】以上の信号処理により、式（１）から明ら
かなように、ｆ_h は１／２．１４になっているほか、多
重度ｎが２倍、送信信号電力が従来の１／２になってい
る。したがって前述のように多重負荷利得の増加は８ｄ
Ｂとなる。さらに、搬送周波数の間隔を従来の約１／２
に縮小させることが可能となり、周波数の有効利用度が
向上されることになった。

【０１０１】以上の説明では電話信号の有する周波数成
分を各時間片信号（したがって、時間圧縮後のタイム・
スロット信号としても）で半分しか送らない場合であっ
たが、周波数有効利用度をさらに向上させることも可能
で、たとえば、電話信号の有する周波数成分を各時間片
信号で１／３だけ送信するようにすれば、周波数有効利
用度は３倍になる。また、送信する周波数成分を元の信
号の２／５、２／３等種々に変更しても実施可能であ
る。

【０１０２】逆に、周波数有効利用度をあまり上げる必
要のない場合は、システムで使用する電話チャネルの周
波数成分の内、半分は時間片信号をすべて送信し、残り
半分を時間片信号を用いて１／２だけ送信するとか、１
フレーム毎に時間片信号をすべて送信し、次のフレーム
では時間片信号を１／２だけ送信するようにデュ−ティ
を７０％としても良い。そして、デュ−ティの大きい回
線を高品質電話回線、低い回線を低品質電話回線と区別
して使用料金に差別を設けてもよい。

【０１０３】以上の送信側における時間片信号の作成に
より、受信側で変調波を復調した後における通話品質に
及ぼす悪影響および、この悪影響を可能な限り軽減する
方策について説明する。例としては、タイム・スロット
ＳＤ１ａ，ＳＤ１ｂ（この内には電話信号（Ｌ１，Ｈ
１）が含まれているものとする）を使用し、送信側から
図１４のフォーマットで信号を送信している場合の通信
品質を説明する。

【０１０４】図１５（ｂ）は移動無線機１００Ｂが無線
基地局３０Ｂからの信号を受信した場合の受信信号選択
器１７１への入力信号（電話の時間片信号Ｌ１，Ｌｈ
１）を示す。

【０１０５】受信信号選択器１７１では、これらの信号
のうち、低域化された成分の時間片信号Ｌｈ１に対し
て、まず、周波数変換を行い、電話信号のうち、時間片
信号Ｌｈ１に含まれた低域化されている高周波成分
（０．１〜１．４５ｋＨｚ）の復元にとりかかる。すな
わち、図１５（ｂ）に示されている低域化された成分の
時間片信号Ｌｈ１に対して、周波数変換器（図示は省
略）により低域化されている信号を元の周波数成分
（１．４５〜２．８ｋＨｚ）に変換する。その結果、図
１６（ａ）に示すような時間片信号Ｌ１（タイム・スロ
ットＳＤ１ａ）と、Ｈ１（タイム・スロットＳＤ１ｂ）
がそれぞれフレーム番号１−ａ，２−ａ，…，および１
−ｂ，２−ｂ，…において得られる。図示のように復調
された通話信号には周波数成分はデューティ５０％しか
送られてこないことを示している。すなわち、図１３
（ａ）に示すフレーム番号１−ａ，２−ａ，３−ａ，…
のスロット番号ＳＤ１ａには有用な信号として、周波数
成分は０．１〜１．４５ｋＨｚしか含まれておらず１．
４５〜２．８ｋＨｚには雑音のみが含まれている。一
方、フレーム番号１−ｂ，２−ｂ，３−ｂ，…のスロッ
ト番号ＳＤ１ｂには有用な信号として、周波数成分は
１．４５〜２．８ｋＨｚしか含まれておらず、０．１〜
１．４５ｋＨｚには雑音のみが含まれている。このまま
では通話品質に及ぼす悪影響が大きく使用困難となる。
これに対し、図１６（ｂ）はこの悪影響を軽減する方策
（信号整形回路（図面省略）の具備）の１例を示す。図
においてフレーム番号１−ｂ，２−ｂ，３−ｂ，…等に
相当するタイム・スロット番号ＳＤ１ｂの信号としてそ
の１つ前の信号であるフレーム番号１−ａ，２−ａ，３
−ａ，…のタイム・スロット番号ＳＤ１ａの信号をダミ
ー信号Ｌ１ｄとして複製し加えたものである。また、フ
レーム番号１−ａ，２−ａ，３−ａ，…等に相当するス
ロット番号ＳＤ１ａの信号としてその１つ前の信号であ
るフレーム番号１−ｂ，２−ｂ，３−ｂ，…等に相当す
るスロット番号ＳＤ１ｂの信号をダミー信号Ｈ１ｄとし
て複製し加えたものである。このような対策により通話
品質に及ぼす悪影響がかなり軽減されることになる。

【０１０６】では、ＴＣＭ信号の時間片信号として、ど
のような時間長がよいかを説明する。明らかに時間長は
短い方（例えば１０ｍ secより１ｍ sec）が良いことが
分かる。しかし余り短いと信号処理上の能率が悪くなる
から、一定の限界（１ｍ sec程度）がある。

【０１０７】さて、上記の回路により復元された電話信
号は、その周波数成分が低減へシフトされており正確に
原信号ではない。原信号を復元するには受信信号選択器
１７１に含まれた周波数シフターを通す必要がある。す
なわち、周波数シフターにより、０．１〜２．８ｋＨｚ
の電話信号は０．２ｋＨｚそれぞれ高域へシフトされ、
送信信号本来の周波数である０．３〜３．０ｋＨｚの成
分を有する電話信号が再生される。

【０１０８】以上の対策により通話品質に及ぼす悪影響
が余り大きくならないで、かつ周波数有効利用度を大き
くすることが可能となる。

【０１０９】図１４ないし図１６で説明した時間片信号
の作成（送信側）は、送信信号選択器１７２（図１１）
および送信信号選択回路群７２（図１２）で行われ、時
間片信号を受けた受信側では、元信号の復元が受信信号
選択器１７１（図１１）および受信信号選択回路群７１
（図１２）で行われる。

【０１１０】図１７には周波数有効利用度向上のために
用いられる、送信信号選択器１７２および受信信号選択
器１７１の一実施例の具体的な回路構成図が示されてい
る。

【０１１１】図１７（ａ）に示した送信信号選択器１７
２には、周波数シフターＦＳ２１，スイッチＳＷ２１，
ＳＷ２２，低域通過濾波器ＬＰ２１，高域通過濾波器Ｈ
Ｐ２１および周波数変換器ＦＣ２１が含まれている。こ
こでは無線基地局３０Ｂに対して移動無線機１００Ｂか
らタイム・スロットＳＵ１ａ，ＳＵ１ｂにより、フレー
ム毎に電話信号の有する周波数成分を０．２ｋＨｚだけ
低い方へシフトした信号の低域もしくは高域のみの半分
の周波数成分を送信するべく時間片信号を作成してい
る。

【０１１２】電話機部１０１からの送信信号は、周波数
シフターＦＳ２１により低い方へ０．２ｋＨｚだけシフ
トされると、つぎに制御部１４０からの制御信号により
切替動作をするスイッチＳＷ２１を介して、低域通過濾
波器ＬＰ２１または高域通過濾波器ＨＰ２１に印加され
る。高域通過濾波器ＨＰ２１の出力は周波数変換器ＦＣ
２１で低域へ周波数変換される。低域通過濾波器ＬＰ２
１および周波数変換器ＦＣ２１の出力は、制御部１４０
からの制御信号により切替動作をするスイッチＳＷ２２
を介してとり出され、速度変換回路１３１へ印加され
る。

【０１１３】移動無線機１００Ｂから無線基地局３０Ｂ
へ送る信号は、図１３（ｂ）の１−ａフレームのタイム
・スロットＳＵ１ａ（図１６（ｂ）のＳＤ１ａに対応）
を用いて、電話機部１０１からの低い方へ周波数シフト
（０．２ｋＨｚ）後の送信信号を低域（０．１〜１．４
５ｋＨｚ）のみに限定するため、スイッチＳＷ２１，Ｓ
Ｗ２２は端子ａ側に接続して時間片信号Ｌ１を得てい
る。その結果、電話機部１０１からは有用な低域の信号
（０．１〜１．４５ｋＨｚ）のみが速度変換回路１３１
へ送られることになる。そして無線送信回路１３２を経
てアンテナより無線基地局３０Ｂ宛のフレーム番号１−
ａのタイム・スロットＳＵ１ａが送信される。

【０１１４】次の１−ｂフレームにおいては、移動無線
機１００Ｂから無線基地局３０Ｂへ送る信号は、図１３
（ｂ）の１−ｂフレームのタイム・スロットＳＵ１ｂ
（図１６（ｂ）のＳＤ１ｂに対応）を用いて、電話機部
１０１から周波数シフターＦＳ２１による低い方への周
波数シフト（０．２ｋＨｚ）後の送信信号を高域の周波
数成分（１．４５〜２．８ｋＨｚ）のみに限定して、こ
れを周波数変換器ＦＣ２１により低域の信号の周波数範
囲（０．１〜１．４５ｋＨｚ）へ周波数成分を変換し、
スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２は端子ｂ側に接続して、時
間片信号Ｌｈ１を得ている。

【０１１５】その次のフレームでは、再び移動無線機１
００Ｂから無線基地局３０Ｂへ送る信号は、図１３
（ｂ）の２−ａフレームのタイム・スロットＳＵ１ａ
（図１６（ｂ）のＳＤ１ａに対応）を用いて、１−ａフ
レームのときと同様にして電話機部１０１からは、周波
数シフターＦＳ２１を介して有用な低域の信号（０．１
〜１．４５ｋＨｚ）のみが時間片信号Ｌ１として送られ
ることになる。

【０１１６】つぎの２−ｂフレームでは、１−ｂフレー
ムのときと同様にして、図１３（ｂ）の２−ｂフレーム
のタイム・スロットＳＵ１ｂ（図１６（ｂ）のＳＤ１ｂ
に対応）を用いて電話機部１０１からは周波数シフター
ＦＳ２１を通過した有用な高域の信号（１．４５〜２．
８ｋＨｚ）のみが周波数変換器ＦＣ２１により低域の信
号の周波数範囲（０．１〜１．４５ｋＨｚ）へ周波数成
分を変換し、時間片信号Ｌｈ１として送られることにな
る。

【０１１７】図１７（ｂ）には、周波数の有効利用度向
上のための受信信号選択器１７１が示され、スイッチＳ
Ｗ１１，ＳＷ１２，低域通過濾波器ＬＰ１１，高域通過
濾波器ＨＰ１１，周波数変換器ＦＣ１１および周波数シ
フターＦＳ１１が含まれている。ここでは無線基地局３
０Ｂから移動無線機１００Ｂ宛の信号が処理される。た
とえば、移動無線機１００Ｂに割当てられたタイム・ス
ロットＳＤ１ａ，ＳＤ１ｂ（図１３）を用いて、送られ
てくる電話信号の低域成分の時間片信号Ｌ１と高域成分
の低域周波数範囲へ周波数成分を変換された時間片信号
Ｌｈ１とを取り出している。

【０１１８】移動無線機１００Ｂが１−ａフレームのタ
イム・スロットＳＤ１ａ（図１３）を受信すると、図１
７（ｂ）において、制御部１４０からの制御信号により
受信信号選択器１７１のスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２は
端子ａ側に接続された状態となり、速度復元回路１３８
からの入力信号のうち、その低域の周波数成分（０．１
〜１．４５ｋＨｚ）、すなわち、時間片信号Ｌ１の信号
（図１５（ａ））のみが低域通過濾波器ＬＰ１１および
周波数シフターＦＳ１１を通過して電話機部１０１へ送
られる。ここで高域の周波数成分（１．４５〜２．８ｋ
Ｈｚ、図１５（ａ）の斜線部のＨ１）は、好ましくない
雑音であるから、これは低域通過濾波器ＬＰ１１により
抑圧される。

【０１１９】次に１−ｂフレームのタイム・スロットＳ
Ｄ１ｂ（図１３）を移動無線機１００Ｂが受信すると、
そのタイム・スロットＳＤ１ｂには、図１５（ａ）に示
すように、移動無線機１００Ｂ宛の低域化処理のなされ
た高域の時間片信号Ｌｈ１が含まれるから、図１７
（ｂ）において、制御部１４０からの制御信号により、
スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を端子ｂ側へ接続し、周波
数変換器ＦＣ１１によりもとの高域周波数成分（１．４
５〜２．８ｋＨｚ）にもどし、高域通過濾波器ＨＰ１１
により、高域の時間片信号Ｌｈ１に含まれた信号（１．
４５〜２．８ｋＨｚのみを通過させ、雑音成分となる低
域の信号は抑圧する。この信号は周波数シフターＦＳ１
１により信号成分が１．４５〜２．８ｋＨｚから１．６
５〜３．０ｋＨｚへシフトされ原電話信号の有する信号
周波数となる。

【０１２０】次の２−ａフレームにより無線基地局３０
Ｂから移動無線機１００Ｂ宛にタイム・スロットＳＤ１
ａが送られてくると（図１３）、制御部１４０からの制
御信号によりスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２は端子ａ側へ
接続されて、１−ａフレームの場合と同様の動作をし
て、低域の周波数成分（Ｌ１）のみを雑音なく取り出し
て周波数シフターＦＳ１１を通過させた後に電話機部１
０１へ送る。

【０１２１】さらに次の２−ｂフレームにより無線基地
局３０Ｂから移動無線機１００Ｂ宛にタイム・スロット
ＳＤ１ｂが送られてくると（図１３）、１−ｂフレーム
の場合と同様にして、時間片信号Ｌｈ１（図１５
（ａ））に含まれた低域化処理のなされた高域の信号
（１．４５〜２．８ｋＨｚ）のみを雑音なく取り出して
周波数シフターＦＳ１１を通過させた後に電話機部１０
１へ送る。

【０１２２】以上は移動無線機１００Ｂの受信信号選択
器１７１および、送信信号選択器１７２が１個の電話信
号に対して行う動作の説明であった。

【０１２３】移動無線機１００Ｂと対向して通信する無
線基地局３０Ｂに関しては、移動無線機１００Ｂで説明
した送信信号選択器１７２，受信信号選択器１７１と同
様の動作を行う回路である送信信号選択回路７２−１〜
７２−ｎを含んだ送信信号選択回路群７２および受信信
号選択回路７１−１〜７１−ｎを含んだ受信信号選択回
路群７１を具備させることにより本発明の動作を実行さ
せることができる。

【０１２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、電話信
号の有する周波数成分を低域へシフトする処理を施した
後、ＴＣＭ化することにより、ＴＣＭ信号の有する多重
負荷利得が増加し、これを角度変調の変調偏移の増大に
（振幅変調の変調率の増大に）使用するとＳ／Ｎが改善
できるが、これを送信電力の低減にも使用可能であり、
省電力化が可能となるほか、これを用いて角度変調する
と変調波の有する周波数帯域の占有帯域幅が減少するの
で、無線搬送波間隔の狭小化が可能となり、周波数の有
効利用上にも効果的な影響を与えるので、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】本発明のシステムに使用される移動無線機の基
本動作を説明するための回路構成図である。

【図３】本発明のシステムに使用される無線基地局の基
本動作を説明するための回路構成図である。

【図４】本発明のシステムに使用される基本動作を説明
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】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】本発明によるシステムの基本動作の流れを示す
フロー・チャートである。

【図１０】図９とともに本発明によるシステムの基本動
作の流れを示すフロー・チャートである。

【図１１】本発明のシステムに使用される移動無線機の
具体的実施例の回路構成図である。

【図１２】本発明のシステムに使用される無線基地局の
具体的実施例の回路構成図である。

【図１３】本発明のシステムに使用されるタイム・スロ
ットの具体的実施例を説明するためのタイム・スロット
構造図である。

【図１４】図１３に示したタイム・スロットの実施例の
内容を示したタイム・スロット内容図である。

【図１５】図１３に示したタイム・スロットの他の実施
例の内容を示したタイム・スロット内容図である。

【図１６】図１３に示したタイム・スロットのさらに他
の実施例の内容を示したタイム・スロット内容図であ
る。

【図１７】図１４ないし図１６に示したタイム・スロッ
トを作成し、復元するための送信信号選択器および受信
信号選択器の一実施例の回路図である。

【符号の説明】

１０ 電話網 ２０ 関門交換機 ２２−１〜２２−２ｎ 通信信号 ３０ 無線基地局 ３１ 信号処理部 ３２ 無線送信回路 ３５ 無線受信回路 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 ７１ 受信信号選択回路群 ７１−１〜７１−ｎ 受信信号選択回路 ７２ 送信信号選択回路群 ７２−１〜７２−ｎ 送信信号選択回路 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 １７１ 受信信号選択器 １７２ 送信信号選択器 ＦＣ１１，ＦＣ２１ 周波数変換器 ＦＳ１１，ＦＳ２１ 周波数シフター Ｈ１，Ｌ１ 時間片信号 ＨＰ１，ＨＰ２ 高域通過濾波器 ＬＰ１，ＬＰ２ 低域通過濾波器 ＳＷ１１〜ＳＷ１３，ＳＷ２１〜ＳＷ２３ スイッチ

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）とを用いる移動体通信の時
   間分割通信方法において、 前記通信のうちの１つである第１の通信の信号の周波数
   帯域を低い周波数へシフトし、低域信号と高域信号とに
   ２分割して前記低域信号を低域時間片信号（Ｌ１）と
   し、前記広域信号を周波数変換して前記低域信号の周波
   数範囲に同じ周波数範囲にして低域化高域時間片信号
   （Ｌｈ１）を作成し、 前記タイム・スロットに交互に前記低域時間片信号と前
   記低域化高域時間片信号をのせるようにした移動体通信
   の時間分割通信方法。