JPH0710075B2 - 無線通信システムにおける同期方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はディジタルフレ―ムを
使用した無線通信システムに関し、特にＨＤＬＣ（ハイ
レベル・デ―タリンク制御手順）を準用したディジタル
フレ―ムの同期を速やかに得るための方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】この発明は特願平１−321362号（無線通
信システム），特願平２−265014号（無線通信システム
における仮アドレス方式）と関連する。この無線通信シ
ステムでは、無線端末機と基地局との間で無線による情
報伝送を行うためにディジタル符号を使用し、その伝送
手順およびフレ―ム構成はＨＤＬＣを準用するものとし
た。ただし、ＨＤＬＣでは送信情報フィ―ルドは任意ビ
ットであるため、フレ―ム長は一定していないが、この
無線通信システムでは時分割マルチチャネル化等を行う
ために、フレ―ム長を固定化している。このように、フ
レ―ム長が固定の場合は特定の時間周期で同期用のパタ
―ンが繰返して現われるため、このことを利用してフレ
―ムの同期を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、移動無
線における電波伝播環境は劣悪であり、同期不良をおこ
す可能性が極めて高い。同期不良が発生した場合には速
やかに同期を回復することが必要であり、したがって、
同期用のパタ―ンを発見した場合には、直ちに同期の処
理に入ることが必要である。そのためには、フレ―ム内
に同期用のパタ―ンと同じパタ―ンが発生しないように
保障することが必要である。

【０００４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、ＨＤＬＣを準用したディジタルフレ―ムの同期を速
やかに得るための無線通信システムにおける同期方式を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する方法
として、ＨＤＬＣで使用しているフレ―ム識別符号であ
るフラグシ―ケンスを利用してフレ―ム内のデ―タの透
過性を実現する方法がある。すなわち、フラグシ―ケン
ス「０１１１１１１０」と同じビットパタ―ンがフレ―
ム内に発生しないようにするために、送信情報フィ―ル
ドにおいて目的とする送信デ―タについて、５個連続し
たビット「１」の次にはビット「０」を強制的に挿入
し、受信側では５個連続したビット「１」の次のビット
「０」を除去する。送信情報フィ―ルド以外のフィ―ル
ドは別にこの透過性を保障するパタ―ンのみを使用する
ことが必要である。

【０００６】この方法により、フラグシ―ケンスを発見
した場合には直ちにフレ―ムの開始又は終了を識別する
ことができる。ただし、新たに「０」を追加挿入するた
め、送信情報フィ―ルドの必要なビット数に不足が生じ
る。このため、制御フィ―ルドの一部とさらに送信情報
フィ―ルドのうち制御情報送信用ブロック，すなわち、
Ｄチャネル対応のブロックをこの透過性を実施するため
に使用することとする。

【０００７】

【作用】以上示したように、フレ―ム内のディジタル符
号情報の透過性を実現することで速やかな同期確立を図
ることができる。このため、同期不良をおこし易い移動
無線システムでは特に有効な方式である。ただし、この
透過性実施のためには、フレ―ム内のディジタルデ―タ
に各種の制約が生じること，移動無線システムでも、必
ずしも極度に悪化した電波伝播環境における通信のみと
は限らないことなどを考慮すると、この透過性を実施す
る場合としない場合の切替を行う方法がある。

【０００８】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

【０００９】本発明の一実施例であるフレ―ム構成を図
１に示す。これはディジタル符号情報を無線で送るため
のフレ―ム構成の実施例であり、ＨＤＬＣを準用したも
のとなっている。なお、これはフレ―ム内デ―タの透過
性を行わない場合のビット構成であり、行った場合は若
干これと異なるものとなる。

【００１０】Ｆはビットおよびフレ―ム同期フィ―ル
ド，Ａはアドレス・フィ―ルド（基地局４ビット，無線
端末機６ビット），ＦＣはフレ―ムカウント・フィ―ル
ド，Ｃは制御フィ―ルド（１ビットは透過性識別用），
Ｉは送信情報フィ―ルド（最終ブロックは制御情報送信
用），ＦＣＳはフレ―ムチェックおよびコレクトシ―ケ
ンス・フィ―ルドである。図１のフレ―ムの上部の数字
は各ブロックのビット数を示す。フィ―ルドの順序はこ
れ以外のものも考えることができる。例えばＦ−ＦＣ−
Ａ−Ｃ−Ｉ−ＦＣＳ−Ｆなどである。

【００１１】本フレ―ムの伝送に必要な時間は 500μｓ
であり、誤り訂正符号はファイア符号（ｍ＝４，符号長
105 ，情報ビット数94ビット，誤り訂正能力４ビット以
内のバ―スト誤り）である。誤り訂正符号による訂正範
囲はビットおよびフレ―ム同期フィ―ルドを除く全ブロ
ックである。１フレ―ムの総ビット数は 121であり、フ
レ―ムの時分割使用を行わない時の伝送速度（ビット・
レ―ト）は 242Ｋbit／ｓである。なお、誤り訂正符号
として他のブロック符号，畳込符号なども利用すること
ができる。この場合には、符号長，誤り訂正能力などは
上記と異なるものとなる。このフレ―ムは基地局から無
線端末機，無線端末機から基地局へのいずれの方向の伝
送にも使用される。 (1) フレ―ム内各ブロックの機能および構成 (i) ビットおよびフレ―ム同期フィ―ルドＦ フレ―ムの前後にあって、フレ―ムの開始または終了を
示すものである。ただし、終了部については省略または
他の目的のものにかえることもできる。この実施例では
フラグ「０１１１１１１０」とする。他にはビット同期
のパタ―ン（例えば１０１０…）とフレ―ム同期パタ―
ン（例えばＰＮ符号）の組合せなども考えられる。

【００１２】(ii) アドレス・フィ―ルドＡ このブロックは本来、相手局または自局のアドレスを入
れる部分であるが、図１に示す実施例では10ビットを分
割し、上位４ビットを基地局用，下位６ビットを無線端
末機用とする例を示した。この基地局用と無線端末機用
とのビット数の配分はシステムの形態により任意のもの
とすることができる。

【００１３】前述のように、このフィ―ルドも透過性を
保障するものであることが必要であるが、この時は次の
フィ―ルド（ＦＣフィ―ルド）が「１１１」となる場合
があることを考慮することが必要である。

【００１４】(iii) フレ―ムカウント・フィ―ルドＦＣ 起点となる任意のフレ―ムからの時間的な順序を示すた
めの符号を有し、この符号は周期的に繰り返しが行われ
る。

【００１５】本実施例では８個の時分割チャネルをとる
こととし、この表示のために３ビットを使用する。この
チャネル情報は基地局から無線端末機への伝送用フレ―
ムに基地局装置において投入され、当該フレ―ムのチャ
ネル番号（２進）を示すものである。無線端末機はこの
情報により使用するチャネルを識別することができる。
この時分割チャネル数は任意のものとすることができる
が、フレ―ムカウント・フィ―ルドのビット数は、その
チャネル数を表示可能なものであることが必要である。

【００１６】(iv) 制御フィ―ルドＣ ＨＤＬＣにおける制御部の構成は図３のようになってい
る。図３において、Ｎ（Ｓ）は送信順序番号、Ｎ（Ｒ）
は受信順序番号、（ｂ２およびｂ６が低位ビット）であ
る。Ｓは監視機能ビットであり、このビットで監視コマ
ンド／レスポンスを規定する。またＭは修飾機能ビット
であり、このビットで非番号制コマンド／レスポンスを
規定する。Ｐ／Ｆはポール／ファイナルビットを表す。

【００１７】ＨＤＬＣでは本来、フレ―ムには次のよう
な３種類がある。

【００１８】イ、 Ｉ（情報）フレ―ム 伝送する情報内容を持つフレ―ム。情報を伝送するだけ
でなく、伝送制御の機能も持つ。

【００１９】ロ、 Ｓ（監視）フレ―ム リンクの監視制御の実行に使用するフレ―ム。情報部を
持たない。

【００２０】ハ、 Ｕ（非番号制）フレ―ム モ―ド設定の要求，応答や異常状態の報告などに使用す
る。情報部を持つものと持たないものがある。

【００２１】ＨＤＬＣはもともとコンピュ―タ間におけ
るデ―タ伝送の目的で制定された伝送制御手順である
が、本発明ではこれを基地局と無線端末機間の無線リン
クにおける伝送に準用しようとするものである。ここに
おいて送受信されるデ―タは必ずしもコンピュ―タ処理
を前提とした数字，文字などの情報とは限らず、音声，
各種の画像などを送るための符号化されたデ―タも含ま
れる。また、ＨＤＬＣにおいては送信情報フィ―ルドに
おけるビット数は任意であるが、本発明ではフレ―ムの
時分割使用，誤り制御符号の採用などからフレ―ムのビ
ット数は固定である。このように、使用目的，フレ―ム
構造に大きな相違があり、ＨＤＬＣによる厳密な規則に
は必ずしも拘束される必要はない。また、ＨＤＬＣにお
けるＩフレ―ムに含まれるＮ（Ｓ）（送信順序番号），
Ｎ（Ｒ）（受信順序番号）などの情報は音声，動画像な
どの符号化デ―タでは不要である。送信情報部の制御情
報用ブロック，すなわちＤチャネル対応の１バイトを除
く全ビット数は８バイトの64ビットであり、このブロッ
クのデ―タの透過性の実現のためには、最大でさらに12
ビット必要である。

【００２２】このため、制御フィ―ルドの８ビットのう
ち５ビットを使用することとし、さらに不足する場合に
は、送信情報フィ―ルドのうち制御情報送信用ブロック
すなわち、Ｄチャネルに対応する８ビットを追加して使
用する。また、この制御フィ―ルドの５ビットまたは制
御フィ―ルドの５ビットと送信情報フィ―ルドのＤチャ
ネル対応ブロックの８ビットがこの透過性実現のために
使用されていることを、制御フィ―ルドの残りのビット
情報により識別する。

【００２３】また、本フレ―ムが透過性を保障したフレ
―ムであるか否かを示す識別ビットをさらに追加し、制
御フィ―ルドを合計９ビットとする。常時、フレ―ム内
を透過性デ―タのみとする場合はこの識別用ビットは不
要である。

【００２４】(v) 送信情報フィ―ルドＩ 送信情報フィ―ルドは送信すべき情報のビット・シ―ケ
ンスであり、各々が８ビット（１バイト）からなる９個
のブロックによって構成されている。このため、８個の
チャネル全ておよび各チャネル毎に送信情報フィ―ルド
の９個のデ―タブロック全てを使用して、ディジタルデ
―タを送信した場合には ８ビット×９ブロック／ 500μｓ＝144Ｋbit ／ｓ のデ―タ伝送速度が得られる。

【００２５】この 144Ｋbit ／ｓのデ―タ伝送速度は、
総合ディジタル通信網（ＩＳＤＮ）における国際標準化
インタ―フェ―スとして規定されている２Ｂ＋Ｄ（64Ｋ
bit／ｓ×２＋16Ｋbit ／ｓ＝ 144Ｋbit ／ｓ）に等し
い。ここで９個のデ―タブロックのうち１個はＤチャネ
ル対応分である。

【００２６】具体的な適用例としては、例えば標準の電
話回線の場合は伝送速度は64Ｋbit／ｓである。この伝
送速度は８個のチャネルのうち連続する４個を使用し、
その４個のチャネルの送信情報フィ―ルドでＤチャネル
対応のブロックを除く32ブロックを使用することにより
実現することができる。また、Ｄチャネル対応の４ブロ
ックを使用して、例えば基地局との制御情報の交信，ま
たは端末機間の他のデ―タ伝送などを行うことができ
る。

【００２７】16Ｋbit ／ｓの伝送速度に帯域圧縮された
音声情報を伝送する場合には、１個のチャネルで対応す
ることが可能であり、さらにＤチャネル対応分の２Ｋbi
t ／ｓで他のデ―タ伝送等を同時に行うことができる。

【００２８】このように、 144Ｋbit ／ｓ以下の伝送速
度の情報伝送は、８個のチャネルのうちの連続する任意
のチャネルを使用することによって実現することができ
る。

【００２９】(vi) フレ―ムチェックおよびコレクトシ
―ケンス・フィ―ルドＦＣＳ 伝送上の誤りの検出および誤りの訂正を行うためのブロ
ックであり、実施例ではファイア符号を使用している。
このフィ―ルドにはこのＦＣＳを除く他のフィ―ルドの
94ビットの情報を生成多項式で除算した剰余が格納され
る。

【００３０】誤り訂正範囲はビットおよびフレ―ム同期
フィ―ルドＦを除去く全デ―タ（ 105ビット）であり、
４ビット以内の１個のバ―スト誤りを訂正することがで
きる。なお、フレ―ム内デ―タの透過性が実施されてい
る場合には図２に示されているように、第６ビット目に
「０」を挿入し、全体として12ビットで構成される。 (2) 送信情報デ―タの透過性の実施例 送信情報フィ―ルドにおける目的とする送信デ―タの透
過性を実現するために、制御フィ―ルドを使用する場合
の実施例を図４に示す。なお、この場合前項で述べたよ
うに、ＦＣＳフィ―ルドが１ビット増えて12ビットとな
った分だけ、送信情報フィ―ルドが１ビット移動し、結
果的に制御フィ―ルドが１ビット縮小される。ｂ０は透
過性識別ビットである。透過性有の場合のｂ４〜ｂ８又
はｂ３〜ｂ８の××…×は送信情報フィールドの先頭部
の情報ビットとなる。Ｎ（Ｓ），Ｎ（Ｒ），Ｐ／Ｆは図
３と同一である。

【００３１】図４に示すように、制御フィ―ルドの８ビ
ットにさらにデ―タの透過性の有無を識別するビットｂ
０を追加し、透過性無しの場合を１，有の場合を０とす
る。ビットｂ１の「０」はフレ―ムが情報転送形式であ
ることを示す。送信情報フィ―ルドのデ―タが透過性が
無い場合には、図４に示すように、送受信順序番号等
（Ｎ（Ｓ），Ｎ（Ｒ），Ｐ／Ｆ）が必要に応じて使用さ
れる。

【００３２】送信情報フィ―ルドのデ―タに透過性を持
たせた場合には、ｂ１，ｂ２の２ビットが「０１」の時
にはｂ３に「０」を挿入し、次のｂ４〜ｂ８が不足用と
して使用されていることを示している。ただし、ＦＣＳ
フィ―ルドが12ビットと１ビット増加しているので、不
足用として使用できるのは４ビットである。また、この
場合、「０」挿入の回数は最大３個までとし、Ｄチャネ
ル対応のブロックを含む透過性デ―タをこの制御フィ―
ルドのb4ビットより順に格納し、続いて送信情報フィ―
ルドに格納するものとする。もしも、Ｄチャネル対応ブ
ロックの情報を含めたために３ビットの追加で不足する
場合には次のフレ―ムで送信することを試みることと
し、当該フレ―ムにおけるＤチャネル対応情報の送信は
見送るものとする。また、「０」の挿入回数が３回以下
で、最後に余剰が出た場合には、残りは全て「０」を格
納するものとする。

【００３３】ｂ１，ｂ２の２ビットが「００」の場合に
は、次のｂ３〜ｂ８の６ビットと送信情報フィ―ルドの
Ｄチャネル対応の８ビットが目的とする送信情報の64ビ
ットの透過性を実施するために使用されていることを示
す。ここで、前述と同じ理由により不足分として使用で
きるのは６ビットと８ビットを加えたものより１ビット
少い13ビットである。この場合も最後に余剰が出た場合
には残りを全て「０」で埋めるものとする。以上によ
り、送信情報フィ―ルドにより送信されるべきデ―タは
前後を必ず「０」で鋏まれた形体となり、隣接フィ―ル
ドとの関係による透過性の破壊を防止することができ
る。

【００３４】次にフレ―ムが情報転送形式でない場合の
例として、基地局から無線端末機に対する着信要求およ
びこれに応答の場合のフレ―ムの透過性の実施例を図５
に示す。図５に示すようにこの場合、透過性実施のため
に必要な追加ビットは送信情報フィ―ルドの未使用の部
分を使用する。（ａ）の場合は、送信情報フィ―ルドの
使用エリアは６バイト，48ビットであるので最大の追加
ビット数は９ビットであり、（ｂ）の場合は、同じく３
バイト，24ビットであるので、最大の追加ビット数は４
ビットである。送信情報フィ―ルドで未使用のビットが
ない場合、あるいは不足する場合には、送信情報フィ―
ルドの情報を２分割して２回に分けて送信することなど
もできる。

【００３５】フレ―ムチェックおよびコレクトシ―ケン
ス・フィ―ルドＦＣＳの透過性実施のためには、図２に
示すように第６ビット目に「０」を挿入し、全体で12ビ
ットの構成とした。受信側ではこの第６ビットを除去
（誤り発生により「０」でない場合もある）することに
より、そのまま誤り検出，訂正情報として使用すること
ができる。ただし、第７ビット目以降連続して６個の
「１」の続くパタ―ンが発生することもあるが、この場
合は必ず次にフレ―ム終了のフラグが続くことになるの
で、これはフレ―ムの同期処理の中で処理することとす
る。

【００３６】以上により、フレ―ムチェックおよびコレ
クトシ―ケンス・フィ―ルドＦＣＳで１ビット増加した
分だけ、送信情報フィ―ルドＩで１ビット減ずる。図５
において（ ）内の数字は各フィ―ルドのビット数を示
す。制御フィ―ルドＣの最終ビットは次に続く送信情報
フィ―ルドＩに格納されるデ―タとの関連による透過性
破壊防止のため必ず「０」とする。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は基地局と無
線端末機との間の無線リンクにおいて高速のディジタル
符号を使用し、その伝送手順およびフレ―ム構成にＨＤ
ＬＣを準用する場合の同期方式に関するものである。

【００３８】移動無線においては、通常見通し外通信と
なることが多いため、電波は多くの反射，回折および散
乱を受けた多重波で構成された複雑な構造となる。この
ような劣悪な伝搬路においてはディジタル通信の基本と
もいえる同期についてのトラブルが多く発生する。した
がって、同期不良を発生しにくくすることと、発生した
場合には速かに回復させることはディジタル移動無線に
おける大きな技術的課題である。本発明はこれらの問題
を解決するための手段の一つであり、今後本格化する移
動無線におけるディジタル化に大きく寄与するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るディジタル符号情報を無線で送る
ためのフレ―ム構成の一実施例を示す構成説明図であ
る。

【図２】フレ―ムチェックおよびコレクトシ―ケンス・
フィ―ルド（ＦＣＳ）における透過性実施のための説明
図である。

【図３】ＨＤＬＣにおける制御フィ―ルドの構成の説明
のための説明図である。

【図４】本発明に係る制御フイ―ルドの使用実施例を説
明するための説明図である。

【図５】本発明に係る着信の動作を行う時のフレ―ム内
の情報の例を示す説明図である。

【符号の説明】

Ｆ：ビットおよびフレ―ム同期フィ―ルド、Ａ：アドレ
ス・フィ―ルド、ＦＣ：フレ―ムカウント・フィ―ル
ド、Ｃ：制御フィ―ルド、Ｉ：送信情報フィ―ルド、Ｆ
ＣＳ：フレ―ムチェックおよびコレクトシ―ケンス・フ
ィ―ルド。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタル符号情報を無線で送るための
   フレ―ム構成が、ビットおよびフレ―ム同期フィ―ル
   ド，アドレス・フィ―ルド，フレ―ムカウント・フィ―
   ルド，制御フィ―ルド，送信情報フィ―ルド，フレ―ム
   チェックおよびコレクトシ―ケンス・フィ―ルドからな
   る無線通信システムの基地局，無線端末機間の送信情報
   を格納する送信情報フィ―ルドにおけるディジタル符号
   情報の透過性を実現するために必要なエリアとして、制
   御フィ―ルドの一部を使用することを特徴とする無線通
   信システムにおける同期方式。
2. 【請求項２】 送信情報を格納する送信情報フィ―ルド
   におけるディジタル符号情報の透過性を実現するため
   に、制御フィ―ルドの一部を使用しても不足する場合
   に、送信情報フィ―ルドの制御情報送信ブロックを使用
   することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム
   における同期方式。
3. 【請求項３】 送信情報を格納する送信情報フィ―ルド
   におけるディジタル符号情報の透過性を実現するため
   に、制御フィ―ルドの一部を使用するかまたは制御フィ
   ―ルドの一部および送信情報フィ―ルドの制御情報送信
   ブロックを使用するかについて、制御フィ―ルドの情報
   により識別することを特徴とする請求項１または２記載
   の無線通信システムにおける同期方式。
4. 【請求項４】 ビットおよびフレ―ム同期フィ―ルドを
   除くフレ―ム内のディジタル符号情報の透過性の有無の
   識別情報を有することを特徴とする請求項３記載の無線
   通信システムにおける同期方式。