JPH066291A - 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
した前フレームの信号との差をとった時間差電話信号を
のせた移動体通信の提供。 【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時間差電話信
号の値の大きなもの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とを用いるようにした。 【効果】 時間差電話信号の信号電力は著しく小さく、
大きな多重負荷利得を得ることができるから、それにも
とづいて無線基地局および移動無線機は送信レベルを決
定することができ送信電力の低減と周波数の有効利用が
可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電話，データ信号などの
帯域特性を有する信号を時間分割・時間圧縮したのちに
変調するシステムにおいて、送信信号の有する冗長度を
削減することにより、システムに収容する端末数の増大
を図り、周波数を有効に利用する方法に関する。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
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 Ｒ
ＣＳ８９−１１ 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 “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．伊藤 “時分割時間圧縮多重（Ｔ
ＣＭ）電話信号の有する多重負荷利得について” 信学
会技報 ＳＳＴ９１−５８ 平成４年３月

【０００７】文献５．早坂 ”音響工学入門” 日刊工
業新聞社刊 昭和５３年３月 ２１〜３０頁

【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。

【００１０】さらに文献３および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Ｆ
ＤＭ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５においては、人間の発する音
声の性質が詳しく説明されている。

【００１２】図１５（ａ）〜（ｅ）には、音声の母音
イ，エ，ア，オ，ウの波形を示したものである。同図
（ａ）の母音イの第１フォルマントは２５０〜３５０Ｈ
ｚ，第２フォルマントは２４００〜３０００Ｈｚにあ
る。（ｂ）の母音エの第１フォルマントは３５０〜５５
０Ｈｚ，第２フォルマントは１５００〜２０００Ｈｚ，
第３フォルマントは２５００〜３０００Ｈｚにあり、以
下同様に（ｃ）の母音アの場合は６００〜８００Ｈｚ，
１０００〜１４００Ｈｚ，２７００〜３１００Ｈｚ、
（ｄ）の母音オの場合は４２０〜５００Ｈｚ，７６０〜
１０００Ｈｚ，１３００〜２０００Ｈｚ，（ｅ）の母音
ウの場合は３００〜４８０Ｈｚ，１０００〜１４００Ｈ
ｚ，２０００〜３０００Ｈｚである。

【００１３】このような母音を特徴づける周波数成分の
ことを、フォルマント（Formant）と呼んでいる。子音
はこれに対してまったく過渡的に短時間だけ出現するも
のであって、その周波数成分は比較的高いところにあ
り、エネルギーは極めて小さい。図１６は“ＣＨＯ”
（チョ）の発音波形で、振幅が大きく目立つ部分はＣＨ
につづく母音Ｏの部分であって、肝心の子音ははじめの
ところに現われる細かい波形部分である。

【００１４】言葉を構成する発音上の最小単位のことを
音節と呼ぶ。日本語の音節は大半（子音ｃ）＋（母音
ｖ）の形をとるが、外国語ではその構成は複雑で代表的
な音節として、（子音ｃ）＋（母音ｖ）＋（子音ｃ）の
ような構成がとられている。音節の継続時間は１００〜
３００ｍｓで、平均１／８秒、また音節間の休止時間は
１００〜２００ｍｓである。

【００１５】次に音声のエネルギーと情報量との関係に
ついて図１７を用いて説明する。音声の波形に現われる
ピークを圧縮して取り除いても、運ばれる情報伝送量は
余り変化しない。これに対して音声波形の０付近を除去
してしまうと、振幅の大きなところをそのまま残して
も、運ばれる情報量は急激に低下していく。図１７はこ
の実験結果を示しており、横軸は音声波形のピークまた
は０部分の除去量を、縦軸はこのような除去によって引
き起こされる言葉の了解性の低下を示す。

【００１６】図１８は図１７の実験データの０付近除去
時およびピーク除去時の除去条件を明示している。ここ
で、 ピーク除去量＝２０log （ｐ₁ ／ｐ₀ ） （ｄＢ） ０付近除去量＝２０log （ｐ₂ ／ｐ₀ ） （ｄＢ） で表わされる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】前記の文献１および２
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、多重負荷利得の
説明はなされてはいない。文献３および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、時間的に圧縮した区切られた信号が電話信号
の場合は、各フレーム毎にその時間的変化分である差信
号を得た後、時間的に圧縮した区切られた信号とするこ
とにより得られる多重負荷利得については明らかにされ
ていない。

【００１８】また文献５においては、人間の発する音声
の性質が詳しく説明されてはいるが、電話信号を時間的
に区切られた信号とし、その時間的変化分である差信号
に関する説明はなく、その性質を有効に利用する方法も
開示されてはいないという未解決の課題が残されてい
た。

【００１９】

【課題を解決するための手段】電話信号をＴＣＭ−ＦＭ
で送信するに際し、電話信号を各フレーム毎に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取出し
た電話信号（以下、時間差電話信号という）をただちに
送信するのではなく、これら複数の差分信号を比較し、
そのうちシステムで定める量以上の信号の変化があり、
差分信号の有する電力が一定量以上を有するもののみ、
時間的に圧縮した区切られた信号とした後、送信信号と
した。この結果、周波数の有効利用度が向上するととも
に、ＴＣＭ信号として、今まで明らかにされていた値よ
り、さらに大きな多重負荷利得を得ることが可能になっ
た。

【００２０】

【作用】図１５および図１６は電話信号の持続時間の過
半数が短い時間間隔（たとえば１０ｍｓ）で区切ると、
同一信号が反復繰り返されていることを示している。こ
れは電話信号を時間的に区切られた信号とし、その時間
的変化分である時間差電話信号を作成した場合、信号の
有する成分が極めて少ない場合が多く発生することを示
している。このような時間差電話信号を作成すると、信
号の有する成分が極めて少ない場合が多く発生するか
ら、従来以上に大きな多重負荷利得を得ることが可能と
なった。すなわち、ＴＣＭ信号において、今まで明らか
にされていた多重負荷利得に加え、時間差電話信号の有
する負荷利得という新しい利得を得ることが可能になっ
たので、両者加えて、従来よりも大きな多重負荷利得を
得ることができ、干渉妨害等を許容値以内に保ちつつ、
ＦＭ（ＰＭ）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、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。

【００２１】

【実施例】図１，図２および図３は、本発明の基本動作
例を説明するためのシステム構成を示している。

【００２２】以下の説明では信号がアナログ形式の場合
を取扱い、ディジタル形式の場合は後述する。

【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時間差電話信号（後に詳述する）で
ある通信信号の速度（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、時間差電話信号を得て、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
で区切って時間差電話信号を得て、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、時間差電話信号から元の
電話信号を復元して信号処理部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、時間差電話信号の信号
速度（ピッチ）の復元をし、電話信号を復元した後、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時間差電話信
号である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の時間圧縮の原理は、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 Coupled 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９２〜１３３
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の時間伸張機能
の実現にも使用可能で、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）変換および時間差信
号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。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。

【００３６】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。

【００３７】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、同期信号と時間差電話信号である通話信
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〜Ｓ
Ｄｎ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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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、時間差電話信号
である通話信号または（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摸
式的に示すと、図６（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６
（ｄ）に示すようになる。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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７に示すご
とくになる。すなわち前述のように時間差電話信号であ
る音声信号が１５倍に変換されるならば、信号の周波数
分布は図７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。

【００４７】さて、図７においては、制御信号は時間差
電話信号である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（０．２〜４．０ｋＨｚ）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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】（１）移動無線機１００からの発呼 図８および図９に示すフローチャートを用いて説明す
る。

【００５４】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を補捉した後、
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１２２
−１もシンセサイザ１２１−１側に倒し固定した状態に
ある。

【００５５】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８）、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。

【００５６】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。この結果、たとえばタイム・スロットＳＤ１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１００→
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）。

【００５７】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１
００の制御部１４０においては、送受信断続制御器１２
３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（Ｓ２０６）。

【００５８】この上り無線信号の無線搬送波のタイム・
スロットＳＵ１の状態を摸式的に示すと図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９）。

【００５９】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）。

【００６０】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。

【００６１】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）。

【００６２】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。

【００６３】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）。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】（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。

【００６８】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。

【００６９】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
論的に説明されているので省略し、以下、時間差電話信
号の有する多重負荷利得の増加に関し説明する。

【００７０】（３）時間差電話信号の有する多重負荷利
得 （３．１）アナログ電話信号に対する多重負荷利得 時間差電話信号を用いないシステムにおける多重負荷利
得は文献３により与えられるが、本発明におけるよう
に、アナログ電話信号を時間片信号に分割し、さらに時
間的に隣合う時間片信号から差分信号である時間差電話
信号を作成し、これをＴＣＭ化した信号をシステムで使
用すると、従来以上の大きな値を有する多重負荷利得が
得られる。これを活用することによりシステムの周波数
有効利用の向上や経済性に大きく貢献することを以下説
明する。

【００７１】さて、文献３を参考にすると、ｎ多重にＴ
ＣＭ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）は
下式で与えられるｎ′多重のＦＤＭ（周波数分割多重）
信号のそれと同じになることが知られている。 ｎ′＝ｎ／（２Ｔｆ_h ）

【００７２】つぎに、アナログ電話信号からＴＣＭ信号
を作成するとき、時間差電話信号をもとに作成した場合
の特徴について説明する。図１０（ａ）は、図１５
（ａ）に示した“イ”の信号であり、図１０（ｂ）はそ
の信号から時間的に隣合う時間片信号を用いて作成され
た時間差電話信号の一例を示している。すなわち、図１
０（ａ）の母音“イ”（全時間は約２２０ｍｓ）を１０
ｍｓ毎に切断し時間片信号とし、これらから同図（ｂ）
の時間差電話信号を作成し、一列に並べたものである。
ただし、１つの時間片信号から次の時間片信号へ移る時
間に発生するパルス雑音は除去されているとした。図１
５，図１６および図１０からは次のことがわかる。

【００７３】１）時間差電話信号の振幅が大きくなるの
は、元の電話信号の短時間振幅幅変化が大きいときのみ
であり、その他の時間は振幅は極めて小さい。

【００７４】２）時間片信号の時間長は１〜３０ｍｓ程
度であるから、音声信号の微小変化をとらえるのに適す
る時間長である。図１５および図１６から明らかなよう
に、時間的に隣合う時間片信号は一部を除き、その有す
る信号波形がほとんど同一である。

【００７５】３）したがって、時間的に隣合う時間片信
号を用いて作成された時間差電話信号の特徴として一般
的に次のことが言える。まず、５０％以上がほとんど無
信号、すなわち成分の含まれていない空信号となる。ま
た残りの５０％以下も一部を除き、ほとんどが小さな信
号電力しか有しない。

【００７６】４）空信号は電力を有しないし、小さな信
号電力しか含まない時間片信号を時間圧縮して得られる
ＴＣＭ信号の１フレーム内の電力は次のようになる。す
なわち、これらの信号を多く含むフレームにおいて、１
／（２Ｔｆ_h ）時間ごとにフレームの各部分の平均電力
を測定した場合、時間差電話信号を作成しなかったＴＣ
Ｍ信号の１／（２Ｔｆ_h ）時間ごとに測定した平均電力
よりも大きく減少する。この値は１／１０程度あるいは
それ以下と推定される。

【００７７】さらに、本発明では時間差電話信号を作成
しても、これらのすべてを送信するわけではない（すべ
ての時間差電話信号を送信してもかなりの効果はある
が、以下説明する方法により、さらに効果が大きくな
る）。すなわち、これら複数の時間差電話信号の有する
電力を測定し、システムで定める量以上を有するものの
み、時間的に圧縮した区切られた信号とした後、送信信
号とした。この結果、送信信号に含まれていた冗長度は
大幅に減少し、周波数の有効利用度が向上するととも
に、多重負荷利得の大幅な増加が可能になった。

【００７８】なお、システムで定める量以下の時間差電
話信号が空信号の場合は、無線搬送波を含め信号を全く
送信しないようにすることも可能である。

【００７９】つぎに、上記のような方法で送信信号とさ
れる時間差電話信号で構成されたＴＣＭ信号の有する多
重負荷利得を求める。多重負荷利得は下記のような２種
類の理由により発生する。

【００８０】 時間差電話信号の有する電力が低減さ
れているのにともなう多重負荷利得

【００８１】 低レベルの時間差電話信号を送信しな
いことにともなう多重負荷利得

【００８２】，は、時間差電話信号の有する電力に
関して分布を求める問題に帰着する。

【００８３】正確には図１５および図１６を元にして図
１０（ｂ）に示したのと同様な時間差電話信号を多くの
音声信号について作成し、その分布を求めたり、あるい
は実験を行う必要はあるが、ここでは省略し、推定を行
うことにする。時間差電話信号の２０％がシステムで定
める量（この場合、１５％とする）を越えるとし、これ
らの時間差電話信号の有する平均電力を２５％と見込め
ば安全側となるであろう。その結果、総合的にみて時間
差電話信号を作成しなかった場合のＴＣＭ信号の１／２
０以下の電力になると推定（実際はもっと小さい）され
る。

【００８４】つぎに、以上説明した時間差電話信号の作
成法および一定の電力を有する時間差電話信号のみを送
信する方法を図１１を用いて説明する。図１１は図２に
示す移動無線機１００の構成のうち、速度復元回路１３
８，電話機部１０１と速度変換回路１３１の内部構成
を、それぞれ示している。

【００８５】図１１において、右方より無線受信回路１
３５からの圧縮された時間差電話信号（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のフレーム単位に１個毎）に電話信
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
より元の電話信号速度に復元される。ついで、この復元
された電話信号はまだ時間差電話信号の形態であり、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）により電話信号再生回路１６３−１もしく
は１６３−２へ入力される。ここで、時間差電話信号
（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フレーム分の電話信号
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）により電話信号再生回路１６３−１もしく
は１６３−２の出力は交互に取り出され、電話機部１０
１の受話回路１０６へ送られる。

【００８６】図１１の左方に電話機部１０１の内部構成
が示されており、制御部１４０と電話機制御回路１０５
の間で制御信号の授受を行っている。また、受話回路１
０６および、送話回路１０７はクロック再生器１４１か
らの信号を得て動作している。

【００８７】図１１の下方に速度変換回路１３１の内部
構成を示しており、電話機部１０１の送話回路１０７よ
り出力された電話信号は、スイッチ１７５により電話信
号の１フレーム単位毎に電話信号記憶回路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１７６−１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、電話信号はその１つ前のフレームの電話信号と差し
引かれ（差分をとる）時間差電話信号に変換される。つ
いで、この変換された時間差電話信号の一部は時間圧縮
回路１７３−１もしくは１７３−２へ、他の一部は信号
レベル測定器１８１へそれぞれ入力される。時間差電話
信号の一部が時間圧縮回路１７３−１，１７３−２へ実
際に印加されるか否かは、時間差電話信号のレベルが一
定のレベル以上であることが必要でありこれを判定する
のが信号レベル測定器１８１である。信号レベル測定器
１８１では時間差電話信号のレベルを測定し、一定のレ
ベル以上であることを認識すると、スイッチ制御部１８
３に制御信号を送り、スイッチ１７８−１がａ側に、ス
イッチ１７８−２がｂ側に倒れるように制御する。ま
た、信号レベル測定器１８１はレベル情報発生器１８２
に信号を送り、レベル情報発生器１８２からレベル情報
を制御部１４０および時間圧縮回路１７３−１、１７３
−２へ送出する。この情報を受けた制御部１４０では無
線送信回路１３２を制御して、無線搬送波を含め無線信
号の送信を停止することができる。一方、時間圧縮回路
１７３−１、１７３−２へ送出される信号には、時間差
電話信号のレベルが一定のレベル以下であることを受信
側に知らせる信号が含まれている。ただし、この信号を
使用するときは、無線搬送波を用いて無線信号の送信を
継続する必要がある。

【００８８】さて、時間圧縮回路１７３−１，１７３−
２へ印加された時間差電話信号はスイッチ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１４
２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１３２へ送出される。

【００８９】無線送信回路１３２（図２）では多重負荷
利得を考慮した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。送信ミクサ１３３では周波数
変調されたＴＣＭ化電話信号は、指定された搬送波周波
数を有する１個の変調信号波となり、アンテナから無線
基地局３０へ向けて送られる。

【００９０】つぎに、無線基地局３０における動作を説
明する。図３に示される無線基地局３０の構成の内、信
号速度復元回路群３８と信号速度変換回路群５１の内部
構成は、信号の送受信が、多数の移動無線機と同時に行
っているのを除けば、移動無線機１００の速度復元回路
１３８、速度変換回路１３１と、ほぼ同等の機能を有す
る。

【００９１】以上の説明で明らかなように、時間差電話
信号の作成法は容易であり、実際のシステムに導入すれ
ば２０ｄＢ程度もしくはそれ以上大きな多重負荷利得を
得ることが可能になるので、これを送信電力の低減に使
用することができる。

【００９２】（３．２）ディジタル信号に対する多重負
荷利得 すでに（３．１）において説明した時間差電話信号によ
る多重負荷利得の増大は、アナログ電話信号ばかりでは
なく、一般にディジタル信号に対しても適用することが
可能であり、以下に説明する。

【００９３】図１において、関門交換機２０と無線基地
局３０との間の伝送線を流れる通信信号２２−１〜２２
−ｎおよび図２の電話機部１０１からの出力信号もしく
は入力信号がディジタル信号形式の場合は、図２，３お
よび図１１に示す回路における信号処理が簡単になる。
以下アナログ信号と異なる点のみ説明する。

【００９４】電話機部１０１から出力される通信信号が
ディジタル信号であれば、速度変換回路１３１へはディ
ジタル信号形式のまま入力させる。図１１の電話信号記
憶回路１７１−１，１７１−２，差信号作成回路１７２
−２，１７２−２，信号レベル測定器１８１，レベル情
報発生器１８２，時間圧縮回路１７３−１，１７３−２
等は、すべてディジタル信号形式のまま、その特徴を生
かした信号処理が可能である。それは信号レベル測定器
１８１において、アナログ電話信号のように電力レベル
をアナログ的に測定しても良いが、ディジタル信号のパ
ルス数を測定して、この数が一定の数を越えた場合、ス
イッチ１７８−１（または１７８−２）をａ側（または
ｂ側）に倒してもよい。

【００９５】つぎにシステム制御動作のための制御信号
について説明する。この場合、制御信号もディジタル信
号形式が採用されると考えられるから、アナログ電話信
号のスぺクトルを示す図７の帯域は使用できない。図１
２にはディジタル電話信号とデイジタル制御信号とを多
重化する回路が示されている。音声信号をディジタル符
号化回路９１でディジタル符号化し、それとデータ信号
である制御信号を多重変換回路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。そして対
向する受信機で受信し、復調回路において図１２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。

【００９６】（４）シラビック・コンプレッサによる時
間差信号の有するピーク抑圧効果 すでに（３）で説明したように、時間差電話信号はその
有する電力レベル（正確には多数の時間差電話信号を選
び、その有する電力レベルの平均値をとる）が一般に低
いので、これが実質的に信号の有する多重負荷利得を増
大させることとなった。しかしながら、時間差電話信号
の有する電力レベルが低いのは一般的にいえることであ
り、特定の時間差電話信号の有する電力レベルあるいは
ピーク値は、時間差電話信号を作成するもとの時間片信
号の有する最大電力レベルとほぼ同一値を有する。ま
た、時間差電話信号の有するピーク電圧値の最大値も、
もとの時間片信号の有する最大値とほぼ同一値を有す
る。ただし、互いに隣り合う時間片信号の有する信号の
主波（ホルマント）の位相は、同相になるように調整さ
れているものとする。

【００９７】そのため、（３）で説明したように時間差
電話信号の有する低減されたレベルと本来信号が有して
いた電力レベルとの差で定まる値まで信号をレベルアッ
プしたのちに、振幅変調器もしくは角度変調器に加える
と、通常の時間差電話信号ではとくに問題ないが、特定
の時間差電話信号では、その有する電力レベルもしくは
ピーク電圧値が大きいので、他の無線チャネルへ無線干
渉等の悪影響を与える可能性がある。

【００９８】以上の問題点を除去可能にするのがシラビ
ック・コンプレッサ（圧縮器）であり、これを時間差電
話信号が印加される無線送信機の振幅変調器もしくは角
度変調器の前段に挿入することにより目的を達成するこ
とが可能となる。

【００９９】以下、シラビック・コンプレッサの動作を
説明する。これは、移動体通信の送信機に広く使用され
ている。これに対し受信機にはコンプレッサと対をなす
回路としてシラビック・エキスパンダが使用され、両者
合わせてシラビック・コンパンダと呼ばれている。

【０１００】シラビック・コンパンダはコンプレッサ
（圧縮器）とエキスパンダ（伸張器）の組合わせの総称
で、アナログ音声通信で使われるものは音声の包絡線レ
ベルに対応して動作するもので、現在広く使用されてい
る（以下、シラビックの語は省略する）。

【０１０１】本発明では上記のものと類似のコンパンダ
をＴＣＭ信号の有する尖頭値およびそのレベルの近傍に
ある信号の圧縮ならびに伸張のために使用して、振幅特
性を改善している。以下、具体的なシステム構成および
動作を説明する。

【０１０２】図１３は、移動無線機１００にコンパンダ
を適用した実施例である。図１１に示した速度変換回路
１３１との相異は、図１３においてはコンプレッサ１７
４−１，１７４−２がスイッチ１７８−１，１７８−２
を介して差信号作成回路１７２−１，１７２−２と時間
圧縮回路１７３−１，１７３−２との間に挿入されてお
り、ここで時間差電話信号の振幅が圧縮される。このと
き受ける圧縮特性の１例が図１４に示されている。

【０１０３】図１４のコンプレッサ特性は入力信号ｎに
対し、ｎ^1/2 の出力を与えるので、１／２圧縮と呼ばれ
る。すなわち、入力レベルが１０ｄＢ変化すると、出力
レベルが５ｄＢ変化することになる。そのため音声信号
は、その有する振幅特性の分布がデシベルで１／２とな
る。したがって、無線送信回路１３２に入来するとき
は、コンプレッサ１７４−１，１７４−２で圧縮しない
場合に比べて信号の分布がデシベルで１／２になってい
る。

【０１０４】さて、無線基地局３０から振幅圧縮された
信号がアンテナより送出され、移動無線機１００で受信
されたとする。移動無線機１００の構成のうち図１１に
示された速度復元回路１３８の構成と異なる点は図１３
に示されるごとくであり、受信信号のうち時間圧縮され
た時間差電話信号は前述のようにスイッチ１６５を介し
て電話信号記憶回路１６１−１，１６１−２を通過した
後、エキスパンダ１６４−１，１６４−２に入力され
る。この入力信号は図１４のエキスパンダ特性に従う変
換を受けることになる。すなわち、入力レベルが５ｄＢ
変化すると、出力レベルは１０ｄＢ変化する。この結
果、総合特性は、図１４の中央に示すごとく送信側の音
声入力変化１ｄＢに対し、受信側の電話機部１０１への
入力の変化も１ｄＢとなり、原信号が忠実に再生され
る。このエキスパンダ１６４−１，１６４−２の出力は
時間伸長回路１６２−１，１６２−２およびスイッチ１
６６−１，１６６−２を介して電話信号再生回路１６３
−１，１６３−２に印加される。

【０１０５】以上の説明は無線基地局３０が送信し、移
動無線機１００が受信した場合を説明したが、移動無線
機１００が送信し、無線基地局３０が受信した場合も全
く同様である。すなわち、無線基地局３０においても図
１３に示す移動無線機１００に具備したのと同様なコン
パンダが、移動無線機１００における挿入位置と対応す
る位置に設置されているからである。

【０１０６】以上説明したコンパンダの適用により、大
きい信号レベルを有する時間差電話信号の振幅が圧縮さ
れ、他の無線チャネルへ無線干渉等の悪影響を与える可
能性を除去ないし軽減することが可能である。

【０１０７】なお、図１７および図１８で説明したよう
に、たとえ電話信号の有するピークレベルの信号成分が
除去されても、信号の明瞭度に与える影響はかなり小さ
いことも知られている。したがって、コンパンダの圧縮
度を大きくとって、かつ、その特性に経年変化があり、
ピークレベルの信号成分の再生が不満足になっても、信
号に与える影響はかなり小さくなる。このことはコンパ
ンダの使用による実質的な多重負荷利得を増大させる上
で好都合である。すなわち、１／２圧縮では多重負荷利
得の増大は１０ｄＢ以上期待でき、また１／４圧縮では
１５ｄＢ以上期待できるものと推定され、圧縮度を大き
くとる方が有利となる。

【０１０８】（５）帯域通過濾波器による時間差電話信
号の有するピーク抑圧効果 （４）ではコンパンダによる時間差電話信号の有するピ
ーク抑圧効果を説明したが、ピーク抑圧の対象はアナロ
グ電話信号であり、ディジタル信号に対しては効果がな
い。そこで以下に示すように、無線出力段に挿入される
帯域通過濾波器（図示せず）によってもディジタル・ア
ナログ信号に関係なく、ピーク抑圧効果を発揮すること
ができることを以下説明する。１例として、時間差電話
信号に変換されたアナログ電話信号を１０多重されたＴ
ＣＭ信号をとる。この場合、信号の有する周波数帯域
は、３ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ（時間差電話信号の有する周
波数帯域も同一）である。そして、１０波の搬送周波数
が間隔１２５ｋＨｚで並べられているとする。

【０１０９】このＴＣＭ信号をＦＭし、その変調偏移量
を １．７５×５＝８．７５ｒａｄ． （ｒｍｓ，１０ｋＨ
ｚ正弦波に対して） とする。上式で×５としているのは、時間差電話信号に
変換されたことによる信号の電力低減を変調偏移量の増
大に活用したためである。その結果、前述のようにハイ
レベルの時間差電話信号では、ＦＭ化された変調信号の
周波数偏移は極めて大きくなる。具体的数値で示すと、
変調波の側波帯に含まれる有効な信号成分のうち、おお
よその最大周波数ｆ_p は、 ｆ_p ＝３０＋１００＝１３０（ｋＨｚ） それ故、隣接の無線チャネルへ無線干渉等の悪影響を与
えることになる。これを防止するには、無線変調波の出
力段に帯域通過濾波器を挿入すれば良い。この場合要求
される帯域通過濾波器の通過帯域幅Ｂは、 Ｂ＝±５０ｋＨｚ にとればよいであろう。

【０１１０】上記の帯域通過濾波器を挿入する結果、時
間差電話信号の有するピーク時の信号成分が抑圧される
ことになる。しかしながら、前述した通り、たとえ電話
信号の有するピークレベルの信号成分が除去されても、
信号の明瞭度に与える影響は小さいから問題となること
はない。

【０１１１】なお、現用の搬送周波数１個にアナログ電
話信号１個が乗せられている、いわゆるＳＣＰＣ（Sing
le Channel Per Carrier）方式では、信号をＦＭする前
段にＩＤＣ（Instanteneous Deviation Control） が挿
入されている。これは、変調器に入力される信号が過大
なレベルになったとき、そのレベルを抑圧し、隣接無線
チャネルへ無線干渉等の悪影響を与えることを避けるた
めである。しかしながら、ＩＤＣの適用は、信号に歪み
雑音を発生させる要因となるから、本発明の方法のよう
に、時間差電話信号の作成による信号の電力レベルを低
減させる方法が望ましい。ついで、コンパンダや帯域通
過濾波器を適用するのがよい。もっとも、これらの適用
も、信号に歪み雑音を発生させる要因となるが、信号の
ピークレベルの発生確率が大きく異なるから信号に与え
る影響が少なくなり、本発明の優位性が明らかとなる。
もちろん、ＩＤＣの適用は本発明にも可能である。

【０１１２】以上はアナログ電話信号の場合であった
が、ディジタル信号の場合を説明する。この場合は変調
の偏移量をアナログ電話信号に比較して大きくとって
も、自信号に及ぼす歪み（この場合は誤り率）はさほど
大きくならない。それは次の理由からである。

【０１１３】 ディジタル信号の変調の偏移量が大き
いと、隣接無線チャネルからの無線干渉等の悪影響を受
けにくくなる。逆に自無線チャネルからの無線干渉等の
悪影響も軽減される。

【０１１４】 時間差ディジタル信号の作成により、
信号内に存在するパルス数は比較的少なくなり、たとえ
信号の変調の偏移量が大きくとも、隣接無線チャネルへ
の無線干渉等の悪影響を与える確率が減少する。

【０１１５】また、上記の説明はアナログ・ディジタル
の両信号とも、電話信号を例にとり説明したが、必ずし
も電話信号のみに限定されるものではなく、一般のアナ
ログもしくはディジタル信号であっても、信号に冗長度
が存在すれば、時間差信号の作成により冗長度が減少す
るから、上記と同様の効果が期待できる。さらに、時間
差信号の内、信号成分の大きい信号のみを選択して送信
すれば、さらに信号送信の効率が上がることは明らかで
ある。

【０１１６】（６）誤差信号に対する対策 以上説明したような時間差電話信号を作成したうえに、
さらに、時間差信号の内、信号成分の大きい信号のみを
選択して送信すると、信号受信側で、送信信号の完全な
復元はできないが、実用上支障のない範囲で使用するこ
とが可能である。しかしながら、時間差電話信号の内、
信号成分の大きい信号のみを選択して送信し続けると、
信号受信側で誤差信号が累積する可能性がある。これに
対しては下記の対策がある。

【０１１７】 誤差信号の量は１０〜２０フレーム程
度ではさほど大きくならないと推定されるので、この除
去を頻繁に行う必要はない。従って、３０〜１００フレ
ームに１回除去を行う程度でよい。

【０１１８】 誤差信号を積分しておき、これを３０
〜１００フレームに１回送信すべき信号に付加して送信
する。

【０１１９】 １０〜５０フレームごとに、時間差電
話信号でなく、本来の電話信号（時間片信号そのもの）
を送信し、以後は所定の時間差電話信号を送信する等の
方法をとることにより目的が達成される。

【０１２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、アナロ
グもしくはディジタル信号を用いるＴＣＭシステムにお
いて、本文で詳述した時間差電話信号を用いることによ
り、ＴＣＭ信号の有する多重負荷利得をＴＣＭ信号の有
する本来の値よりもさらに大きくすることが可能とな
り、さらに、実際に送信する信号として、すべての時間
差電話信号を送信しないで、一定の電力を有する時間差
電話信号のみに限定すると、一層大きな多重負荷利得を
得ることが可能になった。また、時間差電話信号の有す
る信号のピークレベル時の成分を抑圧する具体的方法を
明らかにし、隣接無線チャネルへの無線干渉等の悪影響
を避けることも可能となり、多くの端末を収容できるよ
うになったので、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】タイム・スロットの無線信号波形を示す波形図
である。

【図７】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８】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９】図８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１０】イの信号波形（ａ）から得た本発明に用いる
時間差信号波形（ｂ）を示す波形図である。

【図１１】図２の構成要素である速度復元回路，電話機
部および速度変換回路の動作原理を示す回路構成図であ
る。

【図１２】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１３】図１１の回路にコンプレッサおよびエキスパ
ンダを加えた速度復元回路，電話機部および速度変換回
路の回路構成図である。

【図１４】コンプレッサおよびエキスパンダの入出力特
性を示す特性図である。

【図１５】母音の波形図である。

【図１６】子音＋母音（チョ）の波形図である。

【図１７】電話信号からピーク除去をしたときと０付近
を除去した場合の情報伝送量特性を示す特性図である。

【図１８】図１７においてピーク除去をする場合と０付
近除去をする場合の波形を示す波形図である。

【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 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 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 １６１−１，１６１−２ 電話信号記憶回路 １６２−１，１６２−２ 時間伸張回路 １６３−１，１６３−２ 電話信号再生回路 １６４−１，１６４−２ エキスパンダ １６５，１６６−１，１６６−２，１６７ スイッチ １７１−１，１７１−２ 電話信号記憶回路 １７２−１，１７２−２ 差信号作成回路 １７３−１，１７３−２ 時間圧縮回路 １７４−１，１７４−２ コンプレッサ １７５，１７６−１，１７６−２，１７７，１７８−
１，１７８−２ スイッチ １８１ 信号レベル測定器 １８２ レベル情報発生器 １８３ スイッチ制御部

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、 前記時間的に圧縮した区切られた信号の各フレームごと
   に時間的変化分である差信号を得て前記差信号のレベル
   が所定値を越える差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得られる多重負荷利得にもとづい
   て前記無線基地手段と前記移動無線手段との間の交信に
   使用する無線信号のレベルを決定する移動体通信の時間
   分割通信方法。