JP3058793B2 - 無線通信方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、時分割多重伝送方式を
用いた基地局（ベースステーション、以下ＢＳと称す
る）および移動局（パーソナルステーション、以下ＰＳ
と称する）から成る移動無線システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の移動無線システムにおいては、
「第２世代コードレス電話システム標準規格」｛アール
シーアール エスティディ−２８（ＲＣＲ ＳＴＤ−２
８）｝において、制御用物理スロットとして記載されて
いるような、予め設定したキャリア周波数のフレーム内
の特定スロットのみでシステム制御信号の送信を行なっ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】各種の無線システムを
同一周波数帯で同時に稼働可能とするためには、自局が
電波を送信する前にキャリアセンスを行い、使用しよう
とするチャネルの空きを確認しなければならない。しか
し、システムの稼動率を向上させる為にはキャリアセン
スする時間は、例えば１０ｍｓ等の短時間で行う必要が
あるため、この時間以上の長い間隔の非送信区間を有す
る時分割信号を送信する無線システムでは、通信の途中
で、他の無線システムの同一チャネルへの割込みを許
し、妨害を受ける可能性が有る。また複数のセルを有す
るシステムでは、例えば各セル対応に異なるタイムスロ
ットを割当て、時分割に多重化された複数の共通制御信
号をセル間で同一のキャリア周波数で送出し、ＰＳが複
数セル間を移動しても共通制御信号を容易かつ高速に補
捉する方法がある。ところが、もし一部のセルでこの共
通利用周波数が既に他システムに専有されている時は、
システム全体で共通のキャリア周波数を利用できない可
能性がある。この対策として、複数のキャリア周波数候
補から空いているキャリア周波数を選択して送信する方
法があるが、候補が多すぎると、ＢＳが送信している共
通制御信号用周波数の検出にＰＳ側で長時間を要するな
どの問題が生じる。従って、多くの無線システムが同一
の周波数帯を共用するような移動無線システムではＰＳ
が高速かつ安定に捕捉できるシステム制御信号をＢＳよ
り送出する方法の具備が最重要課題となる。

【０００４】本発明の目的は、上記問題点を解消する移
動無線システムを提供することに有り、第１の目的は、
システム制御信号をキャリアセンス時間より長い間隔の
非送信区間を持つフレームで時分割送信する移動無線シ
ステムでも、他の無線システムから妨害を受けることな
く、安定して通信を持続できる時分割多重移動無線シス
テムを提供することにある。

【０００５】また、第２の目的は、一部のセルにおい
て、予め定められた共通利用周波数の一部が自システム
あるいは他システムに占有されていても、システム全体
として高速かつ安定に共通制御信号の送出を可能ならし
めるところにある。

【０００６】さらに、第３の目的は、複数の共通利用周
波数を効率的に活用し、システム全体として共通制御信
号のより安定な送出を可能ならしめるところにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記第１の
目的を達成するため、キャリアセンス時間Ｔｓより長い
フレ−ム時間をＴｓより短いサブフレ−ムに分割し、こ
のサブフレ−ムをパイロット信号用サブフレームと通信
データ用サブフレームに割り振る。すなわちＢＳにパイ
ロット信号送信手段を設け、サブフレ−ム単位でパイロ
ット信号と通信データを切り替えて送受信する。ここ
で、複数のＢＳから送信したパイロット信号が衝突しな
いよう、各ＢＳが互いにパイロット信号をモニタし、規
定レベル以下の場合のみに送信する機能を加える。

【０００８】また、第２の目的を達成するため、ＢＳと
ＰＳが制御信号を送受する共通制御信号用周波数を複数
予め定義登録する手段と、システム起動時に順次キャリ
ア周波数とスロットを切替える手段とを設け、クラスタ
内の一部のＢＳが共通制御信号用キャリア周波数および
特定のスロットを利用できない場合でも、他の共通制御
信号用キャリア周波数または同一周波数の別スロットへ
個別に設定することを可能とする。

【０００９】さらに、第３の目的を達成するため、同一
のＢＳにおいて予め定義登録した複数の前記共通制御信
号用キャリア周波数を時間的に順次切替えて同一内容の
共通制御信号をキャリア数の分だけ複数回送出し、かつ
複数のＢＳ間で同一時間で重複しないように時分割で同
期して切替える機能を設け、各々のＢＳにとって特定の
キャリア周波数が利用できない場合でも、必ずいずれか
のキャリア周波数を用いて制御信号チャネルで交信を可
能とする。

【００１０】

【作用】今ある特定のＢＳがキャリアセンス時間Ｔｓよ
り短いサブフレ−ムに分割し、サブフレ−ム単位でパイ
ロット信号と通信データに割り振ることでパイロット信
号と通信データの分離が達成される。各基地局がパイロ
ット信号をモニタする。その結果、規定レベル以下であ
ることが確認できると、マスタＢＳになってパイロット
信号を送信する。一方、パイロット信号が規定レベル以
上であれば、スレーブＢＳになってパイロット信号送信
を行わないことでパイロット信号の衝突を防止できる。
一部のＢＳが他システムからの妨害により共通利用チャ
ネルを利用できない場合は、妨害を受けたＢＳのみ他の
空いているチャネルに切替え送信を開始する。さらに、
予め複数の前記共通制御信号用周波数を用意して順次キ
ャリア周波数とスロットを切替え、かつ複数のＢＳ間で
同一時間で重複しないように時分割で同期して切替え
る。これにより各々のＢＳにとって特定のキャリア周波
数が利用できない場合でも、別のキャリア周波数の制御
信号チャネルで交信可能となる。時分割で同期すること
により、効率的にチャネルを利用することができ、比較
的少ないキャリア周波数セットで実現可能である。これ
により、一度送信を開始すると他の無線機器に妨害され
ること無く安定した通信サ−ビスを提供することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例について
詳細に説明する。 ＜実施例１＞本発明によるパイロット信号を併用する無
線通信方式について説明する。図１は、本発明のパイロ
ット信号を併用する無線通信方式の動作を示すタイミン
グ図である。本実施例では、キャリアセンス時間Ｔｓ秒
相当のフレーム（スロット群）２個で２Ｔｓ秒周期のマ
ルチフレームを構成する。また、キャリアセンス時間Ｔ
ｓ秒相当のフレームを２つのサブフレームとして奇フレ
ームと偶フレームに分ける。そして、奇フレーム、偶フ
レームのそれぞれを、例えば８個のタイムスロットで構
成し、各々４個の送信用下りスロットと受信用上りスロ
ットとする。また、例えば４つのマルチフレームにより
スーパフレームを構成し、これにより４台のＢＳに対す
る時分割管理を行う。なお、スロット番号単位で管理す
るため、本実施例では、全スロットで最大１６台のＢＳ
を管理可能である。奇フレームは、ＢＳから送信するパ
イロット信号用として用いる。パイロット信号はプリア
ンブル、ユニークワードなどの同期信号、システム識別
信号、基地局識別信号、スロット番号、制御タイムスロ
ット番号などで構成される。パイロット信号は、各々の
ＢＳから１タイムスロット分だけ、マルチフレームを繰
返し周期として送信される。ＢＳは、下りスロットのみ
ならず上り側スロットにおいてもパイロット信号を送信
する。ＢＳは、キャリアセンスにより送信希望タイムス
ロットに他の信号がないこと、あるいは、あったとして
も規定した値以下の信号レベルであることを、少なくと
もマルチフレーム相当の時間だけ確認した後にパイロッ
ト信号を送信する。いま、システム起動時の最初にＢＳ
１を起動したとする。ＢＳ１は、キャリアセンスにより
空きを確認すると、ＢＳ１自身をマスタＢＳにして、ス
ーパフレーム内の全ての奇マルチフレームの送受第１ス
ロットにてパイロット信号を送信する。さらに、第１マ
ルチフレーム内の奇フレーム第１下りスロットのキャリ
アセンスを実行して空きを確認後に、下り通信データを
送信する。

【００１２】図２は、本実施例の無線通信方式におけ
る、ＢＳの配置を示す基地局配置図であり、上記で説明
したＢＳ１〜ＢＳ４が、カバーするセルの位置関係を示
したものである。本実施例ではＢＳ１が送信するパイロ
ット信号の到達範囲（２−５）内にＢＳ２〜ＢＳ４が位
置する。従って、ＢＳ２〜ＢＳ４は、ＢＳ１からのパイ
ロット信号を受信可能である。ＢＳ２がキャリアセンス
を実行し、ＢＳ１からのパイロット信号に関して予め設
定したしきい値を超える信号レベルが検出されると、Ｂ
Ｓ２は既信号ありと判断して、スレーブＢＳとなってパ
イロット信号を送信せず毎マルチフレームでパイロット
信号の受信、確認を行う。ＢＳ２は、ＢＳ１とは異な
る、例えば第２マルチフレーム内の奇フレーム第１下り
スロットにおいて、通信データを送信する。通信データ
の送信周期が、キャリアセンス時間Ｔｓよりも長いの
で、通信データ送信前にキャリアセンスを実施する。な
お、各ＢＳは奇フレーム第１上りスロットはＰＳからの
上り通信データを受ける目的で毎回受信する。ＢＳ１〜
ＢＳ４における当該マルチフレーム内の奇フレーム第１
下り（通信データ用）スロットに対するキャリアセンス
にて既発信電波の存在を検出し、スーパフレーム内の全
ての第１下りスロットで自電波の発信が困難と判断した
場合には、フレーム内の別のスロット（例えば第２スロ
ット）、あるいは別のキャリア周波数に変更する、すな
わちチャネル変更の必要がある。各ＢＳが、通信データ
用に対する妨害回避の目的でチャネル変更した際、新規
チャネルに関するパイロット信号が検出できなければ、
自らマスタＢＳとなってパイロット信号を定期的に送信
する。一方、パイロット信号が検出された場合には、ス
レーブＢＳとなってパイロット信号の送信を行わない。
これは、チャネル変更前の状況とは無関係に行う。

【００１３】＜実施例２＞本発明による、複数のキャリ
ア周波数を用いた無線通信方式について説明する。

【００１４】図３は、本発明の複数のキャリア周波数を
用いた無線通信方式の動作を示すタイミング図である。
本実施例は、図中に示したように、複数のキャリア周波
数ｆ１〜ｆ４を用いる。また、Ｔｓ／２秒のフレーム
（スロット群）４個で２Ｔｓ秒周期のマルチフレームを
構成する。これらのフレームを８個のタイムスロットで
構成し、各々４個の送信用下りスロットと受信用上りス
ロットとする。さらに、４つのマルチフレームでスーパ
フレームを構成する。これにより４台のＢＳに対する時
分割管理を行う。なお、スロット番号単位で管理するた
め、本実施例でも全スロットで最大１６台のＢＳが管理
可能である。４つのキャリア周波数ｆ１〜ｆ４を準備
し、ＢＳ１〜ＢＳ４の各々において、マルチフレーム単
位でｆ１〜ｆ４を切り替えながら送受信を実行する。こ
のとき、各ＢＳ間で同期をとって、時間的に各ＢＳが送
受信しているキャリア周波数が重複しないように制御す
る。各マルチフレームの前半のＴｓ秒間に、第１下りス
ロットに関するキャリアセンスを実行する。キャリアセ
ンスの結果、下りスロットの空きが確認できると、マル
チフレームの後半の第１下りスロットにて通信データを
送信する。キャリアセンスの結果、下りスロットに既発
信電波の存在を確認すると、マルチフレームの後半の送
信を中止し、次のキャリア周波数に移動して同様の動作
を繰り返す。キャリア周波数ｆ１〜ｆ４を基本フレーム
として周期的に実行する。なお、図１に示したパイロッ
ト信号はＴｓ秒周期で連続して送信されるため、当該チ
ャネルを占有してしまう。そのため、一定あるいはラン
ダムな周期でＴｓ秒の区間だけパイロット信号の送出を
休止し、そのチャネルの利用を希望する他システムの存
在を確認することも可能である。また、キャリアセンス
中に当該上りスロットをモニタしてＰＳからの通信デー
タを受けることも可能である。ＢＳがキャリア周波数ｆ
１〜ｆ４からなる基本フレームに同一の情報を送信すれ
ば、ＰＳは例えばｆ１のみをモニタすることでＢＳ〜の
通信データを受信し、応答することが可能である。ま
た、ｆ１〜ｆ４の中の一部が妨害を受けた場合に備えて
ＰＳがＢＳのキャリア周波数に追従することで信頼性を
高めることが可能である。また、ＢＳ間の同期が難しい
場合、各ＢＳのキャリア周波数切り替え周期をランダム
化することにより、チャネル利用効率が低下するものの
実施することが可能である。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、各種無線機器が共存す
る周波数帯で、チャネルの空き状態を事前のキャリアセ
ンスで確認した後、チャネルを確保しなければならない
サ−ビスに於いて、使用中のチャネルを他の無線機器か
ら妨害されることが無い。更に、システム起動時にも容
易に空きチャネルを捜索し確保できるという効果があ
る。

【００１６】また、複数の無線機器が複数のキャリア周
波数を順次切り替えることにより、一部のキャリアが妨
害を受けたとしても別のキャリア周波数のチャネル確保
できる。無線機器間で同期させることにより、チャネル
利用効率向上の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による無線通信方式の実施例の動作を示
すタイミング図である。

【図２】同じく、無線通信方式の実施例の基地局配置を
しめす基地局配置図である。

【図３】本発明による無線通信方式の別の実施例の動作
を示すタイミング図である。

【符号の説明】

２−１〜２−４・・・ＢＳ１〜ＢＳ４のサービスエリア ２−５・・・マスタＢＳからのパイロット信号到達領
域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中越 新 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 原川 孝夫 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 堀川 泉 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番 １号松下通信工業株式会社内 (72)発明者 九鬼 隆訓 東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株 式会社内 (56)参考文献 特開 平５−308333（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−308334（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−222221（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１または複数の移動局と基地局から成り、
   Ｎ個の時分割送受信スロット群で奇フレームと偶フレー
   ムからなるマルチフレームを構成し、Ｍ個の前記マルチ
   フレームからなるスーパフレームを構成した時分割多重
   無線システムであって、前記奇フレームをマスタ基地局
   から送信するパイロット信号用として用い、前記マスタ
   基地局が送受信各１つのタイムスロット分だけ前記マル
   チフレームを繰返し周期として前記パイロット信号を送
   信し、前記マスタ基地局から送信されたパイロット信号
   を受信可能な他のスレーブ基地局が前記パイロット信号
   を送信せず、さらに前記マスタ基地局ならびに前記スレ
   ーブ基地局が、前記スーパフレーム内に割り当てた前記
   マルチフレーム内の送信あるいは受信した前記パイロッ
   ト信号に対応する前記奇フレーム内スロットを前記移動
   局と前記基地局間の通信データ送受信に用いることを特
   徴とする無線通信方式。
2. 【請求項２】前記パイロット信号は、一定周期あるいは
   ランダムな周期で送信停止することを特徴とする請求項
   １記載の無線通信方式。
3. 【請求項３】請求項１もしくは２に示す動作をあらかじ
   め定められた、あるいは任意の複数周波数で実現可能な
   ことを特徴とする無線通信方式。
4. 【請求項４】１または複数の移動局と基地局から成り、
   Ｘ個の時分割送受信スロット群からなるマルチフレーム
   を構成し、Ｙ個の前記マルチフレームからなるスーパフ
   レームを構成した時分割多重無線システムであって、前
   記Ｘ個の時分割送受信スロット群の各々に異なるＺ個の
   キャリア周波数を割り当てると共に、最大Ｘ個の基地局
   に対して前記Ｚ個のキャリア周波数を前記スロット群単
   位で順次切り替えつつ同一時間で重複しないように割り
   当て、前記スーパフレーム内かつ前記マルチフレーム内
   に割り当てたスロットを前記移動局と前記基地局間の通
   信データ送受信に用いることを特徴とする無線通信方
   式。
5. 【請求項５】１または複数の移動局と基地局から成り、
   Ｎ個の時分割送受信第１スロット群で奇フレームと偶フ
   レームからなる第１マルチフレームと、Ｘ個の時分割送
   受信第２スロット群からなる第２マルチフレームを構成
   し、Ｍ個の前記第１マルチフレームとＹ個の前記第２マ
   ルチフレームからなるスーパフレームを構成した時分割
   多重無線システムであって、前記奇フレームをマスタ基
   地局から送信するパイロット信号用として用い、前記マ
   スタ基地局が送受信各１つのタイムスロット分だけ前記
   第１マルチフレームを繰返し周期として前記パイロット
   信号を送信し、前記マスタ基地局から送信されたパイロ
   ット信号を受信可能な他のスレーブ基地局が前記パイロ
   ット信号を送信せず、さらに前記Ｘ個の時分割送受信第
   ２スロット群の各々に異なるＺ個のキャリア周波数を割
   り当てると共に、最大Ｘ個の基地局に対して前記Ｚ個の
   キャリア周波数を前記スロット群単位で順次切り替えつ
   つ同一時間で重複しないように割り当て、前記スーパフ
   レーム内かつ前記第１マルチフレームならびに第２マル
   チフレーム内に割り当てたスロットを前記移動局と前記
   基地局間の通信データ送受信に用いることを特徴とする
   無線通信方式。