JPH0537455A - 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，画像信号をのせた移動体通信を提供するこ
と。 【構成】 複数のゾーンをカバーする各無線基地局３０
と、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、アナログ
画像信号に対しては各フレーム毎に差信号を得て時間圧
縮しタイム・スロットに収容して振幅変調し、その振幅
変調された信号を時間圧縮しタイム・スロットに収容し
た電話信号により周波数変調する。 【効果】 多重負荷利得にもとづいて複合信号の送信レ
ベルを決定することができ、１つの搬送波により複合信
号を同時に交信することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＩＳＤＮ（Integrated S
ervices Digital Network） 時代を迎えた移動体通信に
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たと
えば電話と電話、あるいは電話と画像を複合した信号に
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、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し、電話，ファック
ス，データ，画像信号を含む複合信号の交信を可能とす
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．中込編著“画像通信技術”電気通
信協会 ９〜１２頁昭和５７年刊行

【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】また文献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。

【０００９】さらに文献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。

【００１０】文献４では、画像信号の特性を説明してい
るのでその要部を引用する。ここに画像とは、何らかの
技術手段によって空間的に再現・表示された情報形態で
あり、最終的には 視覚情報として人間に提示されるも
のを指す。

【００１１】時間変化のない画像は静止画（または静止
画像）と呼ばれ、時間を省略して考えることができる。
これに対し、対象が時間的に変化する画像は動画（また
は動画像）と呼ばれる。動画としては、対象が時間的に
連続して変化するものとともに、テレビや映画のように
静止画を短い間隔で順次提示していく形式のものがあ
る。

【００１２】２次元平面上に分布した情報形態である画
像を伝送したり、あるいは処理するためには、通常、２
次元信号（画像）を１次元信号に直すために走査を行う
ことが必要である。一般には、２次元平面上を上から順
に一定間隔で、水平方向に走る直線に沿ってたどり、濃
淡値などを取出していくという方法（線走査）が用いら
れる。動画に対しては一定時間間隔Δｔで取出した画面
について走査が施されることが多いが、この一枚一枚の
画面はフレームと呼ばれる。

【００１３】画像の処理や伝送のためのシステムや機器
の設計に際しては、取り扱う画像情報の統計的性質を把
握しておくことが重要である。統計量としては、振幅分
布，自己相関関数，空間周波数スペクトルなどが用いら
れる。このうち、ＴＣＭ信号の多重負荷利得に関係のあ
るものは振幅分布である。

【００１４】画像の濃淡の強さの分布を表わす振幅分布
そのものについては、個々の画像に対しての依存性が強
く、一般的に論ずることはできない。現実に有用なもの
としては、現在の画素ｇ_i と、それより１つ前の画素
（同一走査線内で隣接した走査線上で、あるいは前フレ
ームにおける同一座標の画素）ｇ_i-1 との差信号の振幅
ｄ_i ＝ｇ_i −ｇ_i-1 の分布がある。ｄ_i は一般に原画像
信号に比べて小さくなる分布になる。この分布は近似的
に式（１）に示すラプラス分布（負の指数分布）で表現
できる。

【００１５】 Ｐ（ｄ）＝２^-1/2 σ^-1 exp （−２^1/2 ｜ｄ｜／σ） （１） ただし、σは差信号の実効値である。

【００１６】この式（１）の意味は以下の通りである。
時間変化のない静止画から時間差画像信号を作成する
と、全く無信号となる。つぎに室内で椅子に腰掛けて１
人の人物だけが画面の中におり、電話をかけているよう
な画像では、口元のみか、もしくは顔の１部が少し動く
のみで、その他の身体の各部分は静止していると考えら
れる。室内の他の部分は全く静止しているからこの場合
の時間差画像信号はごく僅かの信号出力となる。人が室
内を歩行中の画面では、上の椅子に腰掛けている場合の
画面より時間差画像信号の出力は若干大きくなろう。人
が街路上を歩いている画像信号ではさらに時間差画像信
号の出力は大きくなる。時間差画像信号の出力が最も大
きくなる画像信号としては、たとえば、ホース・レース
で競争馬の群像を遠距離から望遠レンズで撮影している
ような場合であろう。しかしこのような信号の時間率は
極めて低く、通常は上記の両極端な場合の中間にあるも
のと考えられる。ディジタル信号においても同様であ
り、現用システムにおいてこの時間差画像信号を用いる
ことによって、画像信号をそのまま伝送する場合に比べ
て、情報量を減少せしめて、伝送している例がある。

【００１７】しかしながら、ＩＳＤＮ時代を迎え対向す
る無線基地局と移動無線機とが無線回線を設定して、Ｉ
ＳＤＮ時代の信号形態の一つであるたとえば電話と電
話、電話と画像といった複数の通信信号を同時に用いて
通信するシステムにおいては、同一の搬送波を２つの独
立した信号によりそれぞれ角度変調と角度変調、もしく
は角度変調と振幅変調といった複合変調を行い、かつ、
これらの変調を行う際、変調の深さを決定する信号のレ
ベルは信号の有する多重負荷利得にもとづいて行い、こ
の複合変調波を用いて複合信号を送受する場合の説明は
どの文献にもなされていない。

【００１８】また文献４には、画像信号における差信号
についてはその特性が明らかにされてはいるものの、多
重負荷利得の画像信号への適用については何等の記載お
よび示唆もない。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】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化された電話と電話、電話と画像といった複数の
通信信号（以下複合信号と称する。）を用いて通信する
場合、従来の方法のように搬送波をＴＣＭ化された複合
信号により行う角度もしくは振幅変調では、信号の圧縮
比を高めるとＴＣＭ化された信号の有する信号の最高周
波数が大きくなり、また、信号の圧縮比を高めずにＴＣ
Ｍ化するとタイム・スロット長が長くなり、そのために
フレーム長が長くなって、いずれも周波数有効利用上、
期待された効果は得られないという解決されるべき課題
が残されていた。さらに、画像信号の無線伝送において
多重負荷利得を有効に得る手段を明らかにすることは未
解決の課題として残されていた。

【００２０】

【課題を解決するための手段】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、複合信号を用いて通信する場合、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、複合信号を構成するｎ個の電話信号とｎ個の電
話もしくは時間差画像信号とを別々にしたＴＣＭ信号を
作成し、これらをそれぞれ用いて同一の搬送波に対し角
度変調、もしくは振幅変調を行う。これらの変調を行う
際には、変調の深さを決定する信号のレベルは信号の有
する多重負荷利得にもとづいて行う。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
送信される複合信号に関しては、電話信号と電話信号、
もしくは電話信号と時間差画像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、同一の搬送波に対
し無線基地局で行われるのと同種の角度変調、もしくは
振幅変調を行うように構成した。そのシステム構成を説
明する。

【００２１】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２つの周波数を印加して２つのチ
ャネルの信号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２
つの周波数を印加して２つのチャネルの信号を切替送信
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（電話や時間差画像
信号等の複合信号）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、さらにＴＣＭ化時間差画像信号により角
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。

【００２２】

【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、通信を実行すること
を可能とした。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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化された他の電話信号もしくは時間差画像信号によ
り角度変調、もしくは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（電話信号または時
間差画像信号のうち、より高い周波数を有する信号で角
度変調、もしくは振幅変調した場合の側帯波信号の広が
り程度）に押えることが可能になった。

【００２６】また、以上のような時間差画像信号の複数
個を時間圧縮し、それぞれタイム・スロット内に挿入し
てＴＣＭ信号を作ると、前述の文献３に説明されている
電話信号の多重負荷利得の発生と全く同様の状態にな
り、時間差画像信号の複数個は、元の画像信号のパラメ
ータ（式（１）のσに関係する）により決定される多重
負荷利得が得られる。

【００２７】さらに、ＴＣＭ（時分割時間圧縮多重）信
号が１つのフレーム内に、たとえばテレビ電話（アナロ
グ型信号で以下とくに断わらなければ信号形式はすべて
アナログ型とする。）のように、電話，画像信号など多
種類の信号を有し、（以下複合信号と称する）、かつ、
これら複合信号の有する周波数帯域，信号圧縮率等が異
なる場合、それぞれをサブフレームに分割し、そのサブ
フレーム内の多重数（通話路数），サブフレームの時間
長，原信号の有する多重負荷利得を文献３を参考にして
求め、複合ＴＣＭ信号を用いるシステムの設計方法を明
確にし、システムを実用可能にした。とくに画像信号の
場合、各フレームごとにその１つ前のフレーム信号と比
較し、振幅の時間的変化分だけを取出した画像信号（時
間差画像信号）を時間的に圧縮した区切られた信号とす
ることにより、大きな多重負荷利得を得ることが可能と
なった。

【００２８】以上の結果、複合ＴＣＭ信号においても、
その原信号の有する周波数帯域や信号圧縮率等の異なる
信号群ごとにそれぞれ異なる多重負荷利得が存在し、定
量化が可能となったことから、システムの各種の設計パ
ラメータを用いて多重負荷利得を具体的に算出できるよ
うになり、干渉妨害等を許容値以内に保ちつつ、ＦＭ
（ＰＭ），ＡＭ変調の変調度を深めることにより、送信
出力の逓減を可能とした。したがって、増幅器の設計が
容易となり、また、ミクサ，抵抗，コンデンサ等受動回
路の定格値を下げることができ、経済的なシステムの構
築が可能となった。

【００２９】

【実施例】発明を適用すべきシステムとしては、今後世
界的に導入が見込まれるＩＳＤＮ（ Integrated Servic
es Digital Network 総合サービス・ディジタル網）が
ある。ＩＳＤＮシステムの通信端末としては電話機はも
とより、ファックス，画像，データなど非電話系端末が
存在する。

【００３０】そこで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ＴＣ
Ｍ化して使用する場合を説明する。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。この送信部
１３４に含まれた変調器へのＴＣＭ化信号（ただし、移
動無線機１００の場合は１チャネルのみのＴＣＭ化信
号）の信号レベルは、その信号の有する多重負荷利得
（無線基地局３０の送信時におけるタイム・スロットの
全実装時の値）にもとづいて行われる。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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）。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。ただし、無
線送信回路３２に加えられるＴＣＭ化信号の信号レベル
は、その信号の有する多重負荷利得（通常は無線基地局
３０の送信時の全実装時の値）にもとづいて行われる。
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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】図８は電話および画像信号を同一タイム・
スロットで送信する場合のフレームおよびタイム・スロ
ット構成を示している。この場合、電話あるいは画像信
号の信号周波数帯域幅や最高信号周波数はそれぞれ異な
っているので同一圧縮率で信号を圧縮すれば当然、圧縮
された信号の最高信号周波数は異なってくる。ただし、
電話あるいは画像信号のタイム・スロットの時間長は同
一とし、かつ同一タイム・スロットで送信するとしてい
る。この場合、電話あるいは画像信号は、後述するよう
に一方は周波数変調、他方は振幅変調というように互い
に分離して変調するので両信号が混ざり合うことはな
い。しかも周波数の有効利用のため同一搬送波を使用し
て無線送信回路３２から出力される。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。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。

【００５５】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９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９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。

【００５６】さて、図９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。

【００５７】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。

【００５８】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９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。

【００５９】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。

【００６０】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を
理論的に証明する。 （１）発呼および着呼動作 （２）本発明の理論的説明 （ａ）変調波の数式表現 （ｂ）変調波の側帯波の広がり （ｃ）周波数有効利用率の算定 （３）複合信号の場合のシステム構成

【００６１】（１）発呼および着呼動作 図１０および図１１に示すフローチャートを用いて発呼
動作を説明する。

【００６２】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。

【００６３】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１０）、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９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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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）。

【００７２】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
１）。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）。

【００７３】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。

【００７４】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）。

【００７５】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。

【００７６】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、端末機部１０２に含まれた電話機Ｔ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（Ｓ２１６）。

【００７７】終話は移動無線機１００の端末機部１０２
に含まれた電話機Ｔ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１
２３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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】（２）本発明の理論的説明

【００８３】（ａ）変調波の数式表現 まず、角度変調もしくは振幅変調による複合変調が行わ
れておらず、単独の角度変調の場合を説明した後、本発
明による複合変調の効果を理論的に説明する。なお、以
下の説明では変調の深さに関しては多重負荷利得を考慮
しないものとし、考慮する場合は、（３）複合信号の場
合のシステム構成の項で説明する。

【００８４】図２の電話機部１０１の出力信号（または
制御信号）であるデータあるいは電話信号（アナログま
たはディジタル形式の信号に対して）は、つぎのように
表現できる。

【００８５】 μ（ｔ）＝Σａ_i cos（ω_iｔ＋θ_i） （２） ここで、Σはｉ＝１からｍまでを合計することを意味し
ている。また、帯域外に存在する制御信号は、 μ_c（ｔ）＝Σａ_i cos（ω_iｔ＋θ_i） （３） ここで、Σはｉ＝ｍ＋１からｎまでの合計を意味してお
り、ａ_i は振幅の大きさ、ω_iは信号の角周波数θ_iはｔ
＝０のときの位相を表わす。ｍ，ｎは正の整数を表わ
す。

【００８６】つぎに、周波数変調の場合を説明するが、
位相変調においても、また、振幅変調においても本発明
は同様に適用される。式（２）または式（２）および式
（３）で搬送波を変調すると、得られる変調波は、 Ｉ＝Ｉ₀ sin∫（ω＋μ(t) ）ｄｔ ＝Ｉ₀ sin（ωｔ＋ｓ(t) ） （４） または、 Ｉ＝Ｉ₀ sin∫（ω＋μ(t) ＋μ_c(t) ）ｄｔ ＝Ｉ₀ sin（ωｔ＋ｓ(t) ＋ｓ_c(t) ） （５） となる。

【００８７】ただし、 ｓ(t)＝Σｍ_i sin（ω_iｔ＋θ_i） ここでΣはｉ＝１からｍまでの合計を表わし、 ｓ_c (t)＝Σｍ_i sin（ω_iｔ＋θ_i） ここでΣはｉ＝ｍ＋１からｎまでの合計を表わし、ｍ_i
＝ａ_i ／ω_i（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）であり、式
（５）で示されるｓ(t)＋ｓ_c(t) は一般的な形の伝送信
号を表わすことになる。

【００８８】さて、式（４）または式（５）を用いる
と、移動無線機１００のアンテナから送出される無線信
号は下式で示される。 Ｉ＝（Ｉ₀₁／ｎ）｛１＋２Σφ^-1 sin φ cosｍｐｔ｝sin θ₁ （６） ここで、 φ＝ｍπ／ｎ， θ₁ ＝Ω₁ｔ＋ｓ₁(t)＋ｓ_c1(t) であり、ｎは１フレーム内のスロット（等時間間隔とす
る）数、Ω₁ は搬送波角周波数、ｐは切替角周波数、ｍ
は正の奇数とし、Σはｍ＝１から∞までの合計を表わし
ている。

【００８９】式（６）は同一無線チャネルを使用する移
動無線機１００からの送信信号が１フレーム内のスロッ
トｎ個のうちの１個の場合であったが、全スロットが信
号で実装されている状態、すなわちｎ個の移動無線機１
００が同一無線チャネルを用いて通信中とした場合に無
線チャネルに含まれている信号の数式による表示は以下
のごとくになる。

【００９０】 Ｉ＝Ｉ₁＋Ｉ₂＋Ｉ₃＋…＋Ｉ_n （７） であり、 Ｉ₁＝（Ｉ₀₁／ｎ）｛１＋２Σφ^-1 sin φ cosｍｐｔ ｝sin θ₁ Ｉ₂＝（Ｉ₀₂／ｎ）｛１＋２Σφ^-1 sin φ cosｍｐｔ₂｝sin θ₂ Ｉ₃＝（Ｉ₀₃／ｎ）｛１＋２Σφ^-1 sin φ cosｍｐｔ₃｝sin θ₃ …… Ｉ_n＝（Ｉ_0n／ｎ）｛１＋２Σφ^-1 sin φ cosｍｐｔ_n｝sin θ_n ただし、Σはｍ＝１から∞までの合計を表わしている。

【００９１】さらに、 ｔ₂＝ｔ−２π／（ｎｐ） ｔ₃＝ｔ−４π／（ｎｐ） …… ｔ_n＝ｔ−２（ｎ−１）π／（ｎｐ） であり、 θ₁＝Ω₁ｔ＋ｓ₁(t)＋ｓ_c1(t) θ₂＝Ω₂ｔ＋ｓ₂(t)＋ｓ_c2(t) θ₃＝Ω₃ｔ＋ｓ₃(t)＋ｓ_c3(t) …… θ_n＝Ω_nｔ＋ｓ_n(t)＋ｓ_cn(t) であり、ｐは切替角周波数、ｍは正の奇数とし、ｎ個の
入力波に対する切替時間は等間隔とした。

【００９２】以下、後述する隣接チャネル干渉などの影
響を調べる上で必要となるので、式（７）の変形を行
う。式（７）の右辺は下式のように展開される。

【００９３】 Ｉ＝（Ｉ₀₁／ｎ）Ｃ₁＋（Ｉ₀₂／ｎ）Ｃ₂＋……＋（Ｉ_0n／ｎ）Ｃ_n （８） ここで、 Ｃ₁＝ sinθ₁₀＋ｂ₁₁ sinφ₁＋ｂ₁₃ sinφ₃＋ｂ₁₅ sinφ₅＋…… Ｃ₂＝ sinθ₂₀＋ｂ₂₁ sinφ₁＋ｂ₂₃ sinφ₃＋ｂ₂₅ sinφ₅＋…… …… Ｃ_n＝ sinθ_n0＋ｂ_n1 sinφ₁＋ｂ_n3 sinφ₃＋ｂ_n5 sinφ₅＋…… である。

【００９４】また、 ｂ₁₁＝φ₁ ^-1（ sinθ_11p ＋ sinθ_11n ） ｂ₁₃＝φ₃ ^-1（ sinθ_13p ＋ sinθ_13n ） ｂ₁₅＝φ₅ ^-1（ sinθ_15p ＋ sinθ_15n ） …… ｂ₂₁＝φ₁ ^-1（ sinθ_21p＋ sinθ_21n ） ｂ₂₃＝φ₃ ^-1（ sinθ_23p＋ sinθ_23n ） ｂ₂₅＝φ₅ ^-1（ sinθ_25p＋ sinθ_25n ） …… …… ｂ_n1＝φ₁ ^-1（ sinθ_n1p＋ sinθ_n1n ） ｂ_n3＝φ₃ ^-1（ sinθ_n3p＋ sinθ_n3n ） ｂ_n5＝φ₅ ^-1（ sinθ_n5p＋ sinθ_n5n ） …… である。

【００９５】また、 φ₁ ＝π／ｎ，φ₃ ＝３π／ｎ，φ₅ ＝５π／ｎ，…… である。

【００９６】また、 θ₁₀＝Ω₁ｔ＋ｓ₁(t)＋ｓ_c1(t) θ₂₀＝Ω₂ｔ＋ｓ₂(t)＋ｓ_c2(t) …… θ_n0＝Ω_nｔ＋ｓ_n(t)＋ｓ_cn(t) である。

【００９７】また、 θ_11p＝（Ω₁＋ｐ）ｔ＋ｓ₁(t)＋ｓ_c1(t) θ_11n＝（Ω₁−ｐ）ｔ＋ｓ₁(t)＋ｓ_c1(t) θ_13p＝（Ω₁＋３ｐ）ｔ＋ｓ₁(t)＋ｓ_c1(t)−（６π／ｎ）（ｎ−１） θ_13n＝（Ω₁−３ｐ）ｔ＋ｓ₁(t)＋ｓ_c1(t)＋（６π／ｎ）（ｎ−１） θ_15p＝（Ω₁＋５ｐ）ｔ＋ｓ₁(t)＋ｓ_c1(t)−（１０π／ｎ）（ｎ−１） θ_15n＝（Ω₁−５ｐ）ｔ＋ｓ₁(t)＋ｓ_c1(t)＋（１０π／ｎ）（ｎ−１） …… θ_21p＝（Ω₂＋ｐ）ｔ＋ｓ₂(t)＋ｓ_c2(t) θ_21n＝（Ω₂−ｐ）ｔ＋ｓ₂(t)＋ｓ_c2(t) θ_23p＝（Ω₂＋３ｐ）ｔ＋ｓ₂(t)＋ｓ_c2(t)−（６π／ｎ）（ｎ−１） θ_23n＝（Ω₂−３ｐ）ｔ＋ｓ₂(t)＋ｓ_c2(t)＋（６π／ｎ）（ｎ−１） θ_25p＝（Ω₂＋５ｐ）ｔ＋ｓ₂(t)＋ｓ_c2(t)−（１０π／ｎ）（ｎ−１） θ_25n＝（Ω₂−５ｐ）ｔ＋ｓ₂(t)＋ｓ_c2(t)＋（１０π／ｎ）（ｎ−１） …… θ_n1p＝（Ω_n＋ｐ）ｔ＋ｓ_n(t)＋ｓ_cn(t)−（２π／ｎ）（ｎ−１） θ_n1n＝（Ω_n−ｐ）ｔ＋ｓ_n(t)＋ｓ_cn(t)＋（２π／ｎ）（ｎ−１） θ_n3p＝（Ω_n＋３ｐ）ｔ＋ｓ_n(t)＋ｓ_cn(t)−（６π／ｎ）（ｎ−１） θ_n3n＝（Ω_n−３ｐ）ｔ＋ｓ_n(t)＋ｓ_cn(t)＋（６π／ｎ）（ｎ−１） θ_n5p＝（Ω_n＋５ｐ）ｔ＋ｓ_n(t)＋ｓ_cn(t)−（１０π／ｎ）（ｎ−１） θ_n5n＝（Ω_n−５ｐ）ｔ＋ｓ_n(t)＋ｓ_cn(t)＋（１０π／ｎ）（ｎ−１） …… である。

【００９８】ここで式（８）をみると多くの搬送波を合
成したものとなっていることがわかる。以上は図１のｎ
個の移動無線機１００から送信される無線信号であった
が、無線基地局３０から各移動無線機１００へ送信され
る信号を説明するとこれも同様に求められ、それは式
（７）において、搬送波角周波数を Ω₁ ＝Ω₂ ……＝Ω_n （９） とおけばよいことがわかる。

【００９９】無線基地局３０と対向して通信している移
動無線機１００は、式（７）の中で自身に必要な信号だ
けを図２に示すタイミング発生器１４２や送受信断続制
御器１２３を用いて選択受信することになる。いま、こ
れを移動無線機１００−１に対しては、図４に示すタイ
ム・スロットＳＤ１とすると、式（７）のうちの右辺第
１項、すなわちＩ₁ に示される信号となる。式（６）は
図２の受信部１３７に含まれている振幅制御器を通過す
ると、下式に示すようにな形となる。 Ｉ＝Ａ sin（Ω₁ｔ＋ｓ₁(t)＋ｓ_c1(t)） （１０） ただし、Ａは振幅で周波数や時間に関係しない。式（１
０）が受信部１３７に含まれる周波数弁別器を通過する
と、復調出力として、 ｅ(t)＝μ(t)＋μ_c(t) を得る。そして、この出力を図２の速度復元回路１３１
を通せば、原信号が再生されるわけである。

【０１００】以下システム構築上問題となる無線変調波
の側帯波の広がりについて定量的な評価を行い本発明に
よるシステムが実用上何ら支障なく運用されることを説
明する。

【０１０１】（ｂ）無線変調波の側帯波の広がり 式（８）は、かなり複雑な数式を呈しているが、式の内
容を観察すると次のことがわかる。

【０１０２】（i ）もとの搬送波をＴＣＭ信号で変調す
るときのＴＣＭ信号を構成する各時間片信号の切替角周
波数ｐにより、多数の副搬送波（搬送波角周波数Ωを中
心に±ｐ，±３ｐ，±５ｐ，…）が存在する。ただし、
この影響は移動無線機１００から無線基地局３０あてに
送信される場合のように１つのタイム・スロットだけを
使用して送信する場合に顕著に現われ、無線基地局３０
が送信する場合、使用するタイム・スロット数が増すと
次第にこの影響は減少し、すべてのタイム・スロットを
使用して送信する場合には全く現われなくなる。

【０１０３】（ii）もとの搬送波および、多数の副搬送
波（搬送波角周波数Ωを中心に±ｐ，±３ｐ，±５ｐ，
…）のそれぞれをＴＣＭ化された周波数変調するときに
発生する多数の側帯波信号が存在する。

【０１０４】したがって、式（８）で示される無線信号
の有する信号の帯域幅は側帯波が大きく広がるので非常
に大きくなる。そしてこのまま空間に送出したのでは隣
接チャネルなどへの電波干渉を引き起こす可能性を生じ
る。そこで一つの対策は、変調波の入力側に帯域通過濾
波器を挿入することにより側帯波の広がるのを一定の広
がりに制限した後、変調器に加える方法がある。他の対
策は変調波の出力側に帯域通過濾波器を挿入することに
より側帯波の広がるのを一定の広がりに制限する方法も
実用されている。これらはＴＣＭ信号の場合のみならず
無線システム一般に使用されており、変調信号はその
後、定められた搬送波周波数に変換したり（図示せ
ず）、出力を増大したり（図示せず）した後、この信号
は対向して通信する移動無線機１００へ向けて空間に送
出される。しかしながら、帯域通過濾波器の有する特性
があまり厳しく側帯波の広がるのを制限すると歪雑音が
発生する。そこで両者のトレードオフが必要となるが、
実用化されたＦＤＭ（電話信号を周波数分割し多重化し
た信号）を用いるマイクロ波アナログ無線中継方式で
は、つぎのような帯域幅を有する帯域通過濾波器が用い
られている。すなわち、ＦＤＭ電話信号（ベースバンド
信号）の最高周波数をＦ_h とすると帯域通過濾波器の通
過帯域幅は搬送波角周波数Ωを中心に±（1.3〜1.5）Ｆ
_h 程度である。

【０１０５】一方、ＴＣＭ化された電話信号の場合、歪
雑音の発生が少なく、かつ隣接チャネルなどへの電波干
渉を引き起こす可能性を少なくする帯域通過濾波器の通
過帯域幅に関しては、公知の文献はないが、 ａ） ＴＣＭ化された電話信号の場合、ＦＤＭ信号と同
様、ベースバンド信号が大きく広帯域化されている。 ｂ） ａ）に加え電話信号１チャネル分が広帯域化され
ているだけなので、ＦＤＭ信号に比べ狭帯域化しても歪
雑音の発生は少ない。 などにより、大きな歪雑音の発生しない実用的な無線信
号の制限帯域幅はＴＣＭ化された電話信号の最低および
最高周波数をそれぞれ、ω_L ，ω_H として、搬送角周波
数Ωを中心に±（ 1.1 〜1.5）ω_H 程度（ここでは計算
の便宜上1.5 ω_Hとするが実用的な値は、1.2〜1.33 が
適切）と想定される。したがって、ＴＣＭ信号を構成す
る各時間片信号の切替角周波数ｐの存在も考慮して、総
合的に帯域通過濾波器の通過帯域幅は、 1.5 （ω_m ＋ｐ）×２ （１１） で表現される。

【０１０６】図１２（ａ）には、式（６）で示される無
線信号のスペクトルが示されている。この信号を、さら
に同一のＴＣＭ化された図１２（ｂ）のスペクトルを有
する電話信号（最低周波数ω_L ，最高周波数ω_H ）によ
り変調の深さをｋ（０＜ｋ≦１）として振幅変調した場
合の側帯波の広がりについて説明する。なお、図１２は
模式的に図示されており、信号波の有するエネルギーを
電力で表わし、かつ、変調波の側帯波特性は平坦であ
り、そのエネルギーは角周波数が０ないしω_H にわたり
一定であるとした。図１２（ａ）には周波数変調波の第
１側帯波ａおよびｂのみ示した。

【０１０７】この場合、式（６）はつぎのように表現さ
れる。 Ｉ＝（Ｉ₀₁／ｎ）Ｈ(t)｛１＋２Σφ_m ^-1 sinφ_m cos ｍｐｔ｝sinθ₁ （１２） ここで、 Ｈ(t) ＝１＋ｋ（μ(t)＋μ_c(t)） φ_m ＝ｍπ／ｎ であり、μ(t)は電話信号、μ_c(t)はその制御信号であ
る。

【０１０８】式（１２）は大変複雑な表現をしている
が、つぎのように考えると理解され易くなる。すなわ
ち、式（１２）は式（６）を展開した式（８）の右辺の
それぞれに、たとえば、下式 ａ₁＝（Ｉ₀₁／ｎ）［ sin｛（Ω₁＋ｐ）ｔ＋ｓ₁(t)＋ｓ_c1(t) ｝ が振幅変調されることになるから、複合変調された無線
信号の有する側帯波の広がりは式（８）の広がりに加
え、さらに大きくなるように見える。しかしながら、実
際には側帯波の広がりは大きくならず単一変調された無
線信号の有する側帯波の広がりとほぼ同一である。

【０１０９】以下、これを理論的に説明する。まず、若
干の近似をともなうが式（１２）の右辺を展開したと
し、下式のように表されたとする。 Ｉ＝（１＋ａ＋ｂ）（ｃ＋ｄ）sin Ω₁ ｔ （１３） ただし、 ａ：振幅変調波のうち上側帯波 ｂ：振幅変調波のうち下側帯波 ｃ：周波数変調波のうち上側帯波 ｄ：周波数変調波のうち下側帯波 sin Ω₁ ｔ: 無線搬送波 さて、式（１３）の右辺を展開すると、 Ｉ＝（ｃ＋ｄ）sin Ω₁ ｔ＋（ａ＋ｂ）（ｃ＋ｄ）sin Ω₁ ｔ （１４） 式（１４）の右辺第１項は周波数変調波そのものを表し
ており、この項だけからは側帯波の広がりは生じていな
いことがわかる。つぎに、式（１４）の右辺第２項はさ
らに展開すると、 ｒ＝ａｃ＋ａｄ＋ｂｃ＋ｂｄ （１５） ただし、式（１５）では無線搬送波の項は省略した。

【０１１０】式（１５）右辺の各項の角周波数分布を調
べる。これらは図１２（ａ），（ｂ）から明らかなよう
に２つの側帯波の積であるから、その分布は統計学でい
う「畳み込み」（Convolution ）と同様な結果を得るこ
とになる。

【０１１１】図１３において、各種の側帯波ａ，ｂ，
ｃ，ｄが（ａ−１）〜（ｄ−１），（ａ−２）〜（ｄ−
２）に、その側帯波の積ａｃ，ａｄ，ｂｃ，ｂｄが（ａ
−３）〜（ｄ−３）に示されている。ここでは、振幅変
調波の側帯波も−ω_H 〜ω_H の間で平坦に存在するもの
とした。図１３から側帯波の積ａｃ，ａｄ，ｂｃ，ｂｄ
の各信号成分はつぎのようになっていることがわかる。 ａｃ：搬送波角周波数Ω₁ の上部０（＝Ω₁ ）〜２ω_H
に主要な信号成分がある（ａ−３）。 ａｄ：搬送波角周波数Ω₁ を挟んだ下部−ω_H 、上部ω
_H に主要な信号成分がある（ｂ−３）。 ｂｃ：搬送波角周波数Ω₁ を挟んだ下部−ω_H 、上部ω
_H に主要な信号成分がある（ｃ−３）。 ｂｄ：搬送波角周波数Ω₁ の下部０（＝Ω₁ ）〜２ω_H
に主要な信号成分がある（ｄ−３）。 以上の結果、式（１３）右辺の複合変調波の分布は、図
１４に示されるごとくなる。ここで、実線は図１３に示
した各種の側帯波およびそれらの積を示し、破線は搬送
波角周波数Ω₁ を中心にして存在する複合変調波の側帯
波の分布を示している。

【０１１２】図１４の信号成分を−２ω_H 〜ω_H 、−ω
_H 〜ω_H およびω_H 〜２ω_H に分け、それぞれに占める
電力の割合を計算する。 ａ） −ω_H 〜ω_H に存在する信号成分は、 搬送波の電力 ５０％ 側帯波の電力 ４２％ ｂ） −ω_H 〜ω_H 以外に存在する信号成分は、 ａ）の残りであるから８％となる。

【０１１３】この結果より、単一変調波の場合の第１次
側帯波の上限（ω_H ）を帯域通過濾波器の遮断周波数と
しても、複合変調波の９２％の電力は含まれていること
が明らかとなった。

【０１１４】つぎに、帯域通過濾波器の遮断周波数を大
きくして上述の1.5倍、1.5 ω_H まで伝送可能としたと
きの1.5 （−ω_H 〜ω_H ）内に存在する信号成分を求め
ると、結果は９８％を得る。したがって、それ以外に存
在する信号成分は２％となり、この結果、ほとんどの信
号成分が1.5 （−ω_H 〜ω_H ）内に存在することが明ら
かになった。

【０１１５】以上の計算は変調波の側帯波特性は平坦と
仮定した場合であった。しかしながら、人の会話音声ス
ペクトルは公知のごとく、低い周波数帯に集中してい
る。

【０１１６】図１５には人の会話音声スペクトルの一例
が示されている。ここで、実線は女性の声、破線は男性
の声、一点鎖線はその平均の周波数分布を示しており、
１Ｈｚあたりの長時間実効値（ｄＢ）は、周波数（Ｈ
ｚ）の低い部分に集中していることがわかる。したがっ
て、電話信号の周波数特性も図１５の低域0.3ｋＨｚ以
下、高域３ｋＨｚ以上を遮断したときの周波数特性を呈
することとなる。それゆえ、電話信号スペクトルも低い
周波数帯に集中しており、高い周波数３ｋＨｚ近傍では
0.3 ｋＨｚ近傍に比べ約２５ｄｂも低下していることが
わかる。このことは電話信号をＴＣＭ化した信号でも同
じである。図１５に示す側帯波特性を用いて以上の計算
と同様な計算を行うとつぎの結果を得る。 ｃ） 伝送帯域 1.5（−ω_H 〜ω_H ）内に存在する信号
成分を求めると、結果は99.9 ％以上を得る。 ｄ） 伝送帯域1.5 （−ω_H 〜ω_H ）以外に存在する信
号成分はｃ）の残りであり 0.1％となる。

【０１１７】また、伝送帯域1.33（−ω_H 〜ω_H）内と
しても９９％以上を得る。すなわち、複合変調波の所要
伝送帯域幅として、 Ｂ_fm-am＝1.33ω_H （１６） とすれば十分であることが示された。

【０１１８】この結果はまた、帯域通過濾波器を挿入す
る必要がないことを意味している。あるいは、隣接チャ
ネル干渉を避けるため、さらに狭い帯域特性を有する帯
域通過濾波器を挿入しても伝送特性にさほど悪影響のな
いことを示している。

【０１１９】以上の結果は、無線基地局３０よりＴＣＭ
電話信号を送出する場合であった。移動無線機１００か
らＴＣＭ電話信号を送出する場合には、変調信号がさら
に搬送波近傍に集中することを説明する。この場合、式
（８）の右辺の、たとえば、第１項の（ Ｉ₀₁ ／ｎ）Ｃ
₁ に示される信号だけが無線基地局３０に向けて送信さ
れることになる。式（８）の右辺第１項を見れば明らか
なように、ＴＣＭ化された電話信号は周波数軸上にひろ
く広がっていることがわかる。すなわち、ＴＣＭ信号を
構成する時間片信号の切替角周波数ｐにより等価的に多
数の副搬送波（搬送波角周波数Ω₁ を中心に±ｐ，±３
ｐ，±５ｐ，……）が存在することとなり、これら多数
の副搬送波により、ＴＣＭ化された電話信号は周波数軸
上にひろく広がることになる。たとえば、ｐが５０Ｈｚ
（＝２π×５０）とすると、第１副搬送波は搬送角周波
数Ω₁ の両隣±２π×５０に主搬送波の１／３の振幅を
有し、以下、±３ｐ，±５ｐ，……に主搬送波の１／
５，１／７，……の振幅を有し、±３ｋＨｚ近傍では１
／120 の振幅を有することとなる。しかしながら、実際
の無線回路では、ＴＣＭ電話信号により搬送波を変調す
るときは、事前に帯域通過濾波器を通して高調波成分を
取り除き、基本波成分を増幅する。そのため、変調信号
の有するエネルギーは±３ｋＨｚ近傍では極めて少なく
なり、搬送波近傍に集中することになる。

【０１２０】（ｃ）周波数有効利用率の算定 つぎに、本発明のような複合変調を取らず、前述した単
一変調をした場合の側帯波の広がりについて説明し、両
者を比較する。

【０１２１】搬送波をＴＣＭ化された２つの電話信号で
周波数変調する場合を説明する。ＴＣＭ化された複合信
号の有する信号の最高周波数は、1.33（ω_H ＋ｐ）であ
る。したがって、変調波の所要帯域幅として、 Ｂ_2fm＝1.33（２ω_H＋ｐ） （１７）

【０１２２】式（１６）と式（１７）との比較を行
う。ｐはω_Hに比べ小さいから無視するとして、明らか
に式（１６）の方が式（１７）より小さく、約半分ぐら
いの大きさである。すなわち、周波数有効利用率は本発
明の方が従来方式より約２倍大きいことになる。

【０１２３】以上より、一般に本発明の方が従来方式よ
り周波数有効利用率は高いことが証明された。つぎに、
また、信号の圧縮比を高めずにＴＣＭ化すると、タイム
・スロット長を長くしてしまい伝送可能な情報量が減少
してしまうから、このままでは比較できない。そこで、
複合変調を行う方の情報量を減少させると、結局、式
（１６）と式（１７）を比較するのと全く同様になって
しまう。したがって、この場合も本発明の方が従来方式
より周波数有効利用率は高いことが証明されたことにな
る。

【０１２４】以上に説明した複合変調は、周波数変調と
振幅変調との組み合わせであった。複合変調には、周波
数変調と周波数変調、あるいは、振幅変調と振幅変調と
の組み合わせも可能である。ただし、この場合は、信号
の有する周波数帯域は互いに重複しないように留意する
必要がある。

【０１２５】最後に、たとえばＴＣＭ化された電話信号
とファックス信号とそれにデータ信号といった３個以上
の信号で構成される複合信号の場合について説明する。
複合変調の１つの実施方法は、２重変調した無線信号を
さらに変調する方法である。他の方法はデータの有する
最高周波数をω_q とするとき、もし、 ω_m ＝ω_n ＋ω_q であれば、ＴＣＭ化した電話信号で一度変調した後、フ
ァックス信号とデータ信号の複合信号で、さらに変調す
る方法がある。この方法では、同一の搬送波を２回複合
変調するだけなので実用することが可能で、かつ周波数
の有効利用率の低下も微少である。

【０１２６】（３）通信信号が多重負荷利得を有する場
合のシステム設計 以上の説明では通信信号が多重負荷利得を有するか否か
を考慮しないでＴＣＭ化信号を用いてシステム設計する
場合を示した。しかしながら、文献３によるとアナログ
電話信号をＴＣＭ化した信号には多重負荷利得を有する
ことが証明されている。したがって、本発明においても
アナログ電話信号をＴＣＭ化した信号を使用する場合は
多重負荷利得を考慮の上、送信部の変調器への信号レベ
ルを決定して良いことになる。これにより、送信電力が
多重負荷利得に相当する量だけ逓減することが可能にな
るほか、周波数の有効利用もはかれることになる。以
下、文献３を参考にｎ多重にＴＣＭ化（フレーム長Ｔ）
されたアナログ電話信号（最高周波数ｆ_h ）の有する多
重負荷利得（αｄＢとする）を求めると、それは下式で
与えられるｎ′多重のＦＤＭ（周波数分割多重）信号の
多重負荷利得と同じになる。 ｎ′＝ｎ／（２Ｔｆ_h ）

【０１２７】つぎに、アナログ画像信号に関しては、多
重負荷利得を有するか否かを明確に説明した公知文献は
ない。しかしながら、アナログ画像信号にもすでに説明
したような時間差画像信号を作成することにより、アナ
ログ電話信号と類似の多重負荷利得を有するものと考え
てよい。そこで、画像信号の多重数をｎ、最高周波数を
ｒ_h とし、このとき得られる多重負荷利得をβｄＢとす
る。一方、ＴＣＭ信号として上記の画像信号を伝送する
場合の１フレームの時間を前述と同一（Ｔ）と仮定すれ
ば、全タイム・スロットに、それぞれ１個宛の画像信号
を収容したときの多重負荷利得は、 ｐ′＝ｎ／（２ｒ_h Ｔ_t ） なる値で定まる多重数ｐ′を有する周波数分割多重画像
信号の多重負荷利得βに等しくなる。

【０１２８】さて、通信を行う際、音声と画像信号を同
時に用いるテレビ電話のような通信に対して、本発明は
極めて効果的に作用することを以下説明する。

【０１２９】図１６ないし図２１は、本発明の他の実施
例を説明するための移動無線機１００Ｂ（図１６）と無
線基地局３０Ｂ（図１７）に含まれた受信部１３７（図
１８（ａ））、無線受信回路３５（図１８（ｂ））、速
度復元回路１３８−２，画像端末部１０２および速度変
換回路１３１−２（図１９）、無線送信回路１３２（図
２０）および無線送信回路３２Ｂ（図２１）の細部の構
成を示している。図１６ないし図２１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。

【０１３０】移動無線機１００Ｂの詳細は図１６に示さ
れているごとく、１つの電話端末である電話機部１０１
と１つの画像端末部１０２とを含んで構成されており、
我が国の公衆電話回線用ＩＳＤＮであるＮＴＴのＩＮＳ
６４サービスでいえば、６４＋６４＋１６ｋｂ／ｓｅｃ
の電話１回線、画像１回線を使用したものに相当する。
図１６において無線基地局３０Ｂから移動無線機１００
Ｂへ、複合信号（ＴＣＭ電話信号は周波数変調、ＴＣＭ
画像信号は振幅変調とする）が送られて来たとする。こ
の信号は受信部１３７で復調される。

【０１３１】図１８（ａ）には、移動無線機１００Ｂ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１５１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１５２へ入力され
る。

【０１３２】ＴＣＭ化された電話信号はここで復調さ
れ、この出力は速度復元回路１３８−１へ入力される。
そしてここで、信号の時間的伸長が行われ電話の原信号
が復元され、電話機部１０１に送られる。

【０１３３】受信ミクサ１３６の出力の他の一部は周波
数変調信号受信部１５２へ入力されＴＣＭ化された画像
信号はここで復調され、この出力は速度復元回路１３８
−２へ入力される。そしてここで、信号の時間的伸長が
行われ画像の原信号が復元され、画像端末部１０２へ送
られる。なお、すでに説明したように、無線信号として
送られてくる画像信号は時間差画像信号であるから、原
画像信号の復元には図１９に示すような回路を使用する
必要がある。

【０１３４】図１９には画像信号の速度復元回路１３８
−２，速度変換回路１３１−２および、画像端末部１０
２の内部構成を示しており、右方より無線受信回路１３
５−２からの圧縮された時間差画像信号（差信号）が入
力される。この入力信号はスイッチ１６５によりタイム
・スロット毎（ＴＣＭのフレーム単位毎）に画像信号記
憶回路１６１−１もしくは１６１−２へそれぞれ入力さ
れ記憶される。なお、スイッチ１６５の端子ａ，ｂの切
替のタイミングはタイミング発生器１４２からの信号に
より行われる。ついで、ここで記憶された信号は読出さ
れ、時間伸張回路１６２−１もしくは１６２−２により
元の画像信号速度に復元される。ついで、この復元され
た画像信号はまだ時間差画像信号の形態であり、スイッ
チ１６６−１、もしくは１６６−２の端子ａ，ｂの切替
（このタイミングもタイミング発生器１４２からの信号
による）により画像信号再生回路１６３−１もしくは１
６３−２へ入力される。ここで、時間差画像信号（差信
号）はその１つ前のフレームのタイム・スロット内の信
号と加え合わされ、元の１フレーム分の画像信号が再生
される。そして、スイッチ１６７の端子ａ，ｂの切替
（このタイミングもタイミング発生器１４２からの信号
による）により画像信号再生回路１６３−１もしくは１
６３−２の出力は交互に取り出され、画像端末部１０２
の画像表示回路１０２−１に表示される。

【０１３５】図１９の左方に画像端末部１０２の内部構
成が示されており、制御部１４０と画像端末制御回路１
０２−３の間で制御信号の授受を行っている。また、画
像表示回路１０２−１および、画像送信回路１０２−２
はクロック再生回路１４１からの信号を得て動作してい
る。

【０１３６】図１９の下方に速度変換回路１３１−２の
内部構成を示しており、画像端末部１０２の画像送信回
路１０２−２より出力された画像信号はスイッチ１７５
により画像信号の１フレーム単位毎に画像信号記憶回路
１７１−１もしくは１７１−２へそれぞれ入力され記憶
される。このスイッチ１７５の端子ａ，ｂの切替のタイ
ミングはタイミング発生器１４２からの信号により行わ
れる。ここで記憶された信号は読出され、スイッチ１７
６−１もしくは１７６−２の端子ａ，ｂの切替（このタ
イミングもタイミング発生器１４２からの信号による）
により差信号作成回路１７２−１または１７２−２へ入
力され、ここで、画像信号はその１つ前のフレームの画
像信号と差し引かれ（差分をとる）時間差画像信号に変
換される。ついで、この変換された時間差画像信号は時
間圧縮回路１７３−１もしくは１７３−２へ入力され
る。そして、スイッチ１７７の端子ａ，ｂの切替（この
タイミングもタイミング発生器１４２からの信号によ
る）によりＴＣＭ信号の１タイム・スロット毎（ＴＣＭ
のフレーム単位毎に１個与えられる）に無線送信回路１
３２−２へ送出される。

【０１３７】他方、移動無線機１００Ｂから無線基地局
３０Ｂへ送る複合信号（ＴＣＭ電話信号は周波数変調、
ＴＣＭ画像信号は振幅変調とする）のうち、電話機部１
０１で作成された電話信号は速度変換回路１３１−１へ
送られる。そしてここで、信号の時間的圧縮が行われＴ
ＣＭ化（ただし多重数は１チャネル）電話信号に変換さ
れる。ＴＣＭ化された電話信号は送信部１３４に送られ
る。

【０１３８】図２０は無線送信回路１３２の内部構成を
示しており、電話信号は速度変換回路１３１−１より周
波数変調器１４６に入力され周波数変調される。この時
の信号レベルは当然前述の多重負荷利得（通常は無線基
地局３０Ｂで全チャネル実装した場合に得られる値、前
述のαｄＢ）を考慮したものであり、変調の深さはＴＣ
Ｍ化されない信号より深くなる。このような信号レベル
で周波数変調された後、変調波は送信ミクサ１３３に送
られる。

【０１３９】また、画像端末部１０２で作成された画像
信号（時間差画像信号の形態になっている）は速度変換
回路１３１−２へ送られる。そしてここで、信号の時間
的圧縮が行われＴＣＭ化（ただし多重数は１チャネル）
画像信号に変換される。ＴＣＭ化された画像信号は送信
部１３４に送られる。送信部１３４では振幅変調器１４
４に入力され振幅変調される。この時の信号レベルは当
然前述の多重負荷利得（通常は無線基地局３０Ｂで全チ
ャネル実装した場合に得られる値、前述のαｄＢ）を考
慮したものであり、変調の深さはＴＣＭ化されない信号
より深くなる。このような信号レベルで周波数変調され
た後、送信ミクサ１３３に送られる。なお、これら電話
・画像の両信号のタイミングは同時刻に調整されてお
り、送信ミクサ１３３では上記周波数変調されたＴＣＭ
化電話信号と振幅変調されたＴＣＭ化画像信号とが混合
され、指定された搬送波周波数を有する１個の複合変調
波がアンテナから無線基地局３０Ｂへ向けて送られる。

【０１４０】無線基地局３０Ｂにおいては、多数の移動
無線機１００Ｂから送信されてくるＴＣＭ複合信号（Ｔ
ＣＭ電話信号は周波数変調、ＴＣＭ画像信号は振幅変調
とする）を能率よく一般電話・画像網（図１の電話網１
０）へ送り出し、また一般電話・画像網から入来したＴ
ＣＭ複合信号を対向して通信する移動無線機１００Ｂへ
送り出す。

【０１４１】さて、移動無線機１００Ｂから無線基地局
３０Ｂへ複合信号が送られてきたとする。この信号は無
線受信回路３５で受信される。図１８（ｂ）は無線受信
回路３５の内部構成を示しており、受信ミクサ６１でそ
の出力は２分され、一部は周波数変調信号受信部６３へ
入力されＴＣＭ化された電話信号はここで復調され、こ
の出力は信号選択回路群３９ａへ入力される。ここで、
移動無線機１００Ｂごとの信号が選択され、信号速度復
元回路群３８ａへ送られる。信号速度復元回路群３８ａ
ではＴＣＭ化されている各電話信号の時間的伸長が行わ
れ電話の原信号が復元され、スイッチ群８３に送られ
る。

【０１４２】受信ミクサ６１の出力の他の一部は振幅変
調信号受信部６２へ入力されＴＣＭ化された（時間差）
画像信号はここで復調され、この出力は信号選択回路群
３９ｂへ入力される。ここで、移動無線機１００Ｂごと
の信号が選択され、信号速度復元回路群３８ｂへ送られ
る。信号速度復元回路群３８ｂではＴＣＭ化されている
各（時間差）画像信号の時間的伸長が行われ画像の原信
号が復元され、スイッチ群８３に送られる。

【０１４３】つぎに、無線基地局３０Ｂから移動無線機
１００Ｂへ送られる複合変調信号波について説明する。
図１７において、一般電話・画像網からの通信信号２２
−１〜２２−ｎは、信号処理部３１を介してスイッチ群
８３へ入来する。スイッチ群８３で電話信号と画像信号
とが分離され、電話信号は信号速度変換回路群５１ａへ
送られる。信号速度変換回路群５１ａで、信号の時間的
圧縮が行われ、ＴＣＭ化（ただし多重数は最大ｎチャネ
ル）電話信号に変換される。ＴＣＭ化された電話信号は
信号割当回路群５２ａへ送られ、対向して通信する各移
動無線機１００Ｂごとにタイム・スロットが割当られた
後、無線送信回路３２に送られる。

【０１４４】図２１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
ＴＣＭ化された電話信号により周波数変調される。この
時の信号レベルは当然、前述の多重負荷利得（通常は無
線基地局３０で全チャネル実装した場合に得られる
値））を考慮したものであり、変調の深さはＴＣＭ化さ
れない信号より深くなる。このような信号レベルで周波
数変調された後、送信ミクサ３３に送られる。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に入力される。スイッチ
群８３で分離された画像信号（時間差画像信号の形態に
なっている）は信号速度変換回路群５１ｂへ送られる。
信号速度変換回路群５１ｂで、信号の時間的圧縮が行わ
れＴＣＭ化（ただし多重数は最大ｎチャネル）画像信号
に変換される。ＴＣＭ化された画像信号は信号割当回路
群５２ｂへ送られ、対向して通信する各移動無線機１０
０ごとにタイム・スロット（ただしタイム・スロット番
号は電話信号と同じ）が割当られた後、無線送信回路３
２Ｂ（図２１）に送られ振幅変調器３４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。なお、これら同一の電
話・画像複合信号のタイミングは同時刻に調整されてお
り、送信ミクサ３３にはチャネル対応に見た場合、同時
刻でかつ同一信号長の２個の変調信号が入来することと
なる。送信ミクサ３３では上記周波数変調されたＴＣＭ
化電話信号と振幅変調されたＴＣＭ化画像信号とが混合
された搬送波周波数を有する複合変調波がアンテナから
各移動無線機１００Ｂへ向けて送られる。

【０１４５】つぎに本発明を適用するシステムで特徴的
なのは電話と画像といった複合信号を無線変調波として
は１個の信号として処理する点である。従来の方法では
複数の通信信号を用いて通信する場合、同一のフレーム
内にある２個のタイム・スロットを用いるか、あるいは
１個のタイム・スロット内に収容することになる。前者
では信号送出時間が長くなり、後者では信号の専有周波
数帯域幅が大きくなる。したがって、本発明は周波数の
有効利用に極めて効果的であることがわかる。

【０１４６】加えて、電話・画像信号の有する多重負荷
利得を変調の深さを深くすることに使用しているから、
送信電力をこの分（正確にいえば電話信号の有する多重
負荷利得と画像信号の有する多重負荷利得とを比較し
て、そのうち小さな値の方より約３ｄＢ差し引いた値）
だけ減少させることが可能である。すなわち、省電力化
に効果的である。

【０１４７】さらに、本発明を適用するシステムのメリ
ットとして、通信制御能力をさほど高めることなくシス
テム運用が容易である点である。すなわち、電話と画像
とを同一タイム・スロットで送信可能であるから、別々
に送信する場合に比較して通信制御能力を余り高める必
要はない。

【０１４８】

【発明の効果】今後世界的に導入が見込まれるＩＳＤＮ
時代の通信端末として電話機、ファクシミリ、画像、デ
ータなど非電話系端末が有り、これらを同一通信回線を
用いて同時に使用されることが想定される。この場合、
本発明を運用することにより、周波数の有効利用が計ら
れ、かつ通信制御能力をさほど高めることなくシステム
の運用が容易であり、かつ省電力化に効果的である等の
利点があるから、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一
実施例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一
実施例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】画像および電話信号を同一タイム・スロットで
送信する場合のタイム・スロット構造図である。

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

【図１１】図１０とともに図１ないし図３のシステムの
動作の流れを示すフロー・チャートである。

【図１２】無線信号の側帯波の広がりを示すスペクトル
図である。

【図１３】無線信号における各種の信号成分とそれらの
側帯波の積を示すスペクトル図である。

【図１４】無線信号における複合変調波の分布を示すス
ペクトル図である。

【図１５】人の会話音声のスペクトルを示すスペクトル
図である。

【図１６】移動無線機の他の実施例を説明するための回
路構成図である。

【図１７】無線基地局の他の実施例を説明するための回
路構成図である。

【図１８】移動無線機の構成要素である受信部および無
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１９】図１６の構成要素である速度復元回路，画像
端末部および速度変換回路の一実施例を示す詳細な回路
構成図である。

【図２０】移動無線機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２１】無線基地局の構成要素である無線送信回路の
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 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 １０２ 画像端末部 １０２−１ 画像表示回路 １０２−２ 画像送信回路 １０２−３ 画像端末制御回路 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 １４４ 振幅変調器 １４６ 周波数変調器 １４７−１，１４７−２ 搬送周波数源 １５１ 振幅変調信号受信部 １５２ 周波数変調信号受信部 １６１−１，１６１−２ 画像信号記憶回路 １６２−１，１６２−２ 時間伸張回路 １６３−１，１６３−２ 画像信号再生回路 １６５，１６６−１，１６６−２，１６７ スイッチ １７１−１，１７１−２ 画像信号記憶回路 １７２−１，１７２−２ 差信号作成回路 １７３−１，１７３−２ 時間圧縮回路 １７５，１７６−１，１７６−２，１７７ スイッチ １８２ ＩＤ情報照合記憶部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【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、 時間的に圧縮し区切られた複数の種類の通信信号のうち
   の第１の通信信号の有する多重負荷利得にもとづいて角
   度変調および振幅変調のうちの１つの変調レベルを決定
   して第１の変調信号を得、 前記第１の変調信号を被変調信号として前記複数の種類
   の通信信号のうちの第２の通信信号の有する多重負荷利
   得にもとづいて角度変調および振幅変調のうちの１つの
   変調をして第２の変調信号を得る移動体通信の時間分割
   通信方法。