JPS5925498B2

JPS5925498B2 - Ｔｄｍａ無線通信用フレ−ム同期方式

Info

Publication number: JPS5925498B2
Application number: JP53000620A
Authority: JP
Inventors: 修司村上
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1978-01-06
Filing date: 1978-01-06
Publication date: 1984-06-18
Also published as: JPS54105422A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は複数個の無線局間に複数回線を有し各回線の分
離を時分割で行う無線通信方式に用いられ比較局無しに
回線の捕捉を行うＴＤＭＡ（ｔｉｍｅｄｉｖｉｓｉｏｎ
ｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ）無線通信方式における
フレーム同期方式および装置に関する。

通信回線のマルチアクセス方法の一つのＴＤＭＡ方式に
おいては、周波数を共用し、第１図に示すように時間軸
を＃０〜＃ｎ−１（ｎは整数）の小区間（タイムスロッ
ト）に分割しこのｎ個の小区間を１フレームとして各区
間を独立にアクセスし情報を送ることによりｎ個の通信
回線を構成している。

これらの各区間を独立な通信回線として使用するために
は互いに重らないようにしなければならず、この操作は
一つの通信局が全ての回線を比較局（ｒｅｆｅｒｅｎｃ
ｅｓｔａｔｉｏｎ舟統制している場合にはそこに設けた
一つの同期信号発生器により時間軸にフレーム同期信号
を入れることにより容易に行うことができる。このよう
な時分割マルチアクセス（ＴＤＭＡ）方式として「Ｉ
ＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＣＯＭＭＵＮＩＣ
ＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ、ＶＯＬ。

ＣＯＭ−１６Ｎ０．４、ＡＵＧＵＳＴｉｓｓｕｅ、１９
６８」の第５８１ページ〜第５８８ページに示したもの
が知られている。この例では、複数の無線局のうち特定
の一局が比較局（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｔａｔｉｏｎ）
となり、時間位置を示す制御信号を発射し、他の無線局
はこの制御信号により回線の時間位置を知り、回線を捕
捉する手続きを行うものである。このような衛星通信に
おいては、全ての地上局は共通の比較局からの制御信号
を受信することが可能なため、全局に共通なフレーム同
期信号を入れることが可能となる。しかしながら、移動
通信装置あるいは小規模な固定通信装置等においては電
波の伝搬障害があるため、必ずしも全ての無線局が共通
の比較局の信号を受けることはできない。さらに、第２
図に示すように、一つの無線局Ｐ１の通信の相手方加入
者Ｃｌ、、Ｃ、２、Ｃ、３が限定されており、通信可能
な範囲５１より回線を共有して（・る範囲の方Ｑが広い
場合、一つの無線局Ｐ１は必ずしも全ての無線局Ｐ２お
よびＰ３の全ての・信号を受信できず、従つて特定の
無線局が比較局になることは不可能であり、ＴＤＭＡ方
式による各局間の通信ができなくなる。

本発明の目的はこのような複数の小規模な無線局が時分
割マルチアクセスをする場合に比較局を特別に設けずに
通信可能な範囲で回線の割当てを効率的に行うことので
きるＴＤＭＡ無線通信用フレーム同期方式およびフレー
ム同期装置を提供することにある。

第２図の無線局配置図および第３図の（無線通信）回線
使用伏態を示す図を用いて本発明の動作原理を説明する
。

第２図においてＳｌ，Ｓ２，Ｓ３で囲まれた範囲内にあ
る局は、それぞれの範囲内で相互に通信可能であるとす
る。第３図ａは通信中の無線局が全く無い状態を示して
いる。この状態で、無線局Ｃ２２とＰ１が通信を始める
ために無線局Ｃ２２が発呼するとき無線局Ｃ２２は全く
信号を検出しないため自己の周期でフレーム同期信号を
発生し、無線局Ｃ２２は回線Ｂ。を捕捉専有し、状態ｂ
となる。この状態で他の無線局Ｃ，２が無線局Ｃｌ３と
通信するために発呼する場合無線局Ｃ，２は、回線Ｂ。
の信号とその後に空きタイムスロツトのあることを検出
する。無線局Ｃｌ２は、回線Ｂ。のフレーム同期信号に
同期してフレーム同期信号を発生し、無線局Ｃｌ２はＢ
。の次のタイムスロツトにある回線Ｂ，を捕捉し、伏態
ｃとなる。さらに他の無線局Ｐ２が発呼する場合には、
同様の手順で回線Ｂ２を捕捉し、状態ｄとなる。

これらの操作は１フレーム周期内に空タイムスロツトが
無くなるまで続けることができる。次に状態ｄから無線
局Ｃｌ２の通信が終了し、回線Ｂ，の信号が無くなると
無線局Ｐ２は、自己の周期でフレーム同期信号を発生し
、この周期は無線局Ｃ２２のフレーム周期に同期してい
ないために回線Ｂ。

の位置は回線Ｂ１に対し相対的に移動する（状態ｅ）。
無線局Ｐ２のフレーム周期の方が無線局Ｃ２２のフレー
ム周期より短い場合は回線Ｂ２は回線Ｂ。にしだいに近
つき、回線Ｂ２と回線Ｂ。の間隔が予め定められた値以
下になると、無線局Ｐ２は回線Ｂ。のフレーム同期信号
に同期してフレーム同期信号を発生し無線局Ｐ２は回線
Ｂ。に後続する位置に回線Ｂ２を捕捉し、状態ｆとなる
。逆に、無線局Ｐ２のフレーム周期の方が無線局Ｃ２２
のそれよりも長い場合には、逆に回線Ｂ２は回線Ｂ。の
次のフレームの回線ＢＪに近づいていき無線局Ｃ２２が
回線Ｂ２のフレーム同期信号に同期してフレーム同期信
号を発生し無線局Ｃ２２は回線Ｂ２に後続する位置に回
線Ｂｄを捕捉し、伏態ｇとなる。さらに、無線局Ｐ３が
無線局Ｃ３ｌと通信を開始しようとすると、無線局Ｐ３
は既にＳｌ，Ｓ２内で行われている通信の回線Ｂ。

，Ｂ２を検出できない。このため、全く独自にＣ２２が
回線を捕捉したのと同じ手順で自己の回線を捕捉する。
この場合、Ｐ３はＳｌ，Ｓ２内で行われている通信回線
ＢＯ，Ｂ２を受信できない範囲にいるために妨害を受け
ることはなく、また、妨害を与えることもない。次に発
呼側の受信圏外でかつ被発呼側の受信圏内に交信局があ
る場合についての動作を説明する。すなわち、無線局Ｐ
１が無線局Ｃ，３と交信中に、無線局Ｐ２が無線局Ｃｌ
２に対して発呼したとする。無線局Ｐ２は、無線局Ｐ１
とＣｌ３との間で既に行われている通信を受信できない
ために任意の時刻に信号を発生する。この信号が無線局
Ｐ，とＣｌ３と間の通信に重なると、無線局Ｃｌ２は呼
出を受信できず、無線局Ｐ２に対して応答しない。した
がつて回線の設定は行われない。また、無線局Ｐ２の信
号が強く、無線局Ｐ，とＣｌ３との間の信号を押えて受
信できたときにも、無線局Ｃｌ２は、無線局Ｐ１とＣｌ
３との間の回線の存在を知ることができるため、この回
線の後で無線局Ｐ２に応答する。無線局Ｐ２がこの応答
を他の通信と重らず受信できれば回線設定が成立し、他
の通信と重つて受信できなければ回線は設定されない。
無線局Ｐ２の発呼信号が無線局Ｐ１とＣ，３と間の通信
と重ならなければ、無線局Ｃｌ２は無線局Ｐ２に対し応
答し、回線が設定される。無線局Ｐ２およびＣ，２はそ
れぞれ回線を監視し双方が共に他の無線局の信号を検出
しない位置に回線を設定し、他に防害を与えることは無
い。以上の説明のように、本方式は互いに信号を受信で
きる範囲内にある無線局は同期して回線を捕捉し、受信
可能範囲外にある無線局は独自に回線を捕捉するもので
、回線の多重利用を中心局無しで行う。

以上の説明は便宜上発呼時の空回線および通信継続時の
自己の回線の直前にある他局の回線のフレーム同期信号
に同期するとしたが、それ以外の回線の信号あるいは複
数個の回線のフレーム同期信号を参照して同期すること
も可能である。

また、監視する回線として２方向通信路の場合は上り、
下りいずれの回線を使用することも可能である。第４図
は本発明のフレーム同期装置を用いたＴＤＭＡ方式によ
る無線通信装置を示す図である。受信空中線４０１によ
り受信されたＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｈｉｆｔｋ
ｅｙｉｎｇ）信号は受信装置４０２に印加され、復調用
出力端子４０３にＰＣＭ信号として復調されるとともに
信号線４０４にフレーム同期用パルス列が出力される。

本発明のフレーム同期装置４０５ぱ信号線４０４を介し
て印加されたフレーム同期用パルス列から空回線を検出
し、該回線を捕捉するためのフレーム同期パルスを発生
する。送信用入力端子４０６に印加された音声等のアナ
ログ信号はＰＣＭ符号器４０７によりＰＣＭ符号化され
、メモリ４０８に蓄積される。この蓄積されたＰＣＭ信
号は、バースト整形回路４０９により同期情報およびデ
ータ位置情報を含む前置語（プリアンブルワード）を付
加され、フレーム同期装置４０５で作られたフレーム同
期パルスに同期して送信装置４１０に送られ、送信空中
線４１１から送信される。上記説明において、受信装置
４０２は、例えば、第８図に示すように構成される。

すなわち、受信空中線４０１からのＦＳＫ信号は端子８
０１に印加され、増幅器８０２により増幅される。この
増幅されたＦＳＫ信号は帯域濾波器８０３を介してミク
サ８０４により局部発振器８０５の出力と混合され、こ
のあと、帯域濾波器８０６により中間周波数が取り出さ
れ、増幅器８０７および帯域濾波器８０９を介して復調
器８１０に入力される。復調器８１０は変調方式に対応
したもので、例えば、上記ＦＳＫ信号の場合は周波数弁
別器が使われる。この出力は低域濾波器８１１を通つた
後サンプリング回路８１２に印加され、クロツク再生回
路８１３により再生されたクロツクでサンプリングされ
、端子８１５，８１６に復調信号を出力する。端子８１
５および８１６の信号はそれぞれ第４図の端子４０３お
よび４０４に接続される。第８図において、サンプリン
グ回路８１２およびクロツク再生回路８１３は「ＩＥＥ
ＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴ
ＩＯＮＳ，ＯＬ．ＣＯＭ−２２，Ｎ０．７，ＪＵＬＹｉ
ｓｓｕｅ，１９７４」ＰＰ９ｌ３−９２０の第９１５頁
のＦｉｇ．ｌに示すＳＡＭＰＬＥＲおよびＣＬＯＣＫＰ
ＵＬＳＥＧＥＮＥＲＡＴＯＲとしてそれぞれ知られてい
る。

また、第４図におけるバースト整形回路４０９は、第９
図に示すように構成されている。

端子９１６には本発明のフレーム同期装置４０５で作ら
れたフレーム同期パルスが印加される。この同期パルス
はフリツプフロツプ９０１およびフリツプフロツプ９０
７をセツトし、カウンタ９０２およびカウンタ９０６を
りセツトする。クロツク発振器９０３の出力はアンドゲ
ート９０４回路によりフリツプフロツプ９０１がセツト
されたときだけ、スィッチ９０５およびカウンタ９１２
に供給される。フリツプフロツプ９０７がりセツトされ
ているときそのりセツト出力によりスイツチ９０５はカ
ウンタ９０６の側へ倒され、スイツチ９１１がアドレス
メモリ９１０の側へ倒され、メモリ９１３が書込み可能
状態にされる。メモリ９１３は第７図のプリアンブルワ
ード（ＰＲＥＡＭＢＬＥＷＯＲＤ）を蓄積している部分
とデータ（ＤＡＴＡ）を蓄積する部分とに分れ、それぞ
れの蓄積開始番地がアドレスメモリ９０９およびアドレ
スメモリ９１０に蓄積されている。前記フレーム同期パ
ルスはオア回路９０８を通じてカウンタ９１２にアドレ
スメモリ９１０の内容をセツトする。カウンタ９１２は
このあと、アンドゲート回路９０４の出力にメモリ９１
３のアドレスをカウントし、データ入力端子９１４に印
加されたメモリ４０８（第４図）からのデータを順次メ
モリ９１３に蓄積していく。カウンタ９０６，９１２は
、アンドゲート回路９０４の出力を同時にカウントし、
メモリ９１３に書込むべきデータの数をカウントした時
点でカウンタ９０６はパルスを出し、フリツプフロツプ
９０７をりセツトする。りセツトされたフリツプフロツ
プ９０７はスイツチ９０５をカウンタ９０６の側に倒し
、スイツチ９１１をアドレスメモリ９０９の側に倒し、
メモリ９１３を読出し可能状態にセツトする。カウンタ
９１２には、オア回路９０８を介してカウンタ９０６の
出力を受けることによりアドレスメモリ９０９の内容が
セツトされ、アンドゲート回路９０４の出力を受けて前
記メモリ９１３の読出しアドレスをカウントする。これ
によりメモリ９１３の内容はプリアンブルワードの部分
からデータの部分まで順次読出され出力端子９１５に出
力される。全データ（プリアンブルワードとデータ部分
）が読出された時点でカウンタ９０２はパルスを出力し
フリツプフロツプ９０１をりセツトし、ゲート９０４を
閉じて、クロツク発振器９０３の出力を切離して、バー
スト整形回路４０９を初期状態に戻す。以上の動作によ
りフレーム同期パルスがくるたびにバースト整形回路４
０９はデータの先頭にプリアンブルワードを付加し、第
７図のようにバースト信号を一つ作る。第４図における
送信装置４１０は、第１０図に示すように構成される。

第４図のバースト整形回路４０９の出力端子９１５から
の出力は第１０図の変調器（ＦＳＫ変調器）１００２の
変調端子１００１に印加される。変調器１００２は発振
器１００３の出力を変調端子１００１に印加された信号
により変調し、その変調出力は帯域濾波器１００４を介
して増幅器１００５に印加され、増幅されて出力端子１
００６へ出力される。出力端子１００６は第４図におけ
る送信空中線４１１へ接続される。第５図は第４図の本
発明のフレーム同期装置４０５を詳しく示す図である。

入力端子５０１には第４図の信号線４０４上のフレーム
同期用パルス列が印加される。このパルス列は、第６図
ａに示すように、使用中の回線ＢＯ，Ｂｌ・Ｂ２・Ｂｉ
には長さＴＢのバースト信号が存在し、空線になつてい
る回線Ｂ３は無信号状態にある。前記バースト信号は、
第７図に示すように、音声信号等のゼータの前に前述の
ような前置語を有し、信号検出回路５０２はこの前置語
を検出し、第６図ｂに示すパルス信号を発生する。タイ
マー回路５０３は上記検出信号（第６図ｂ）によりセツ
ト（第６図Ｃｆ）Ｒｌ，Ｒ２）され、既に使用中の回線
の間に新たに回線を設定し得る時間（例えば、バースト
長をＴＢとして２ＴＢ以上）経過したとき、フルカウン
ト（第６図Ｃｆ）Ｆｌ，Ｆ２）となり、信号線５０４に
パルス（第６図Ｄｆ）Ｓ，）を発生する。アンドゲート
回路５０５のゲートは回線の初期捕捉時は、開かれたま
ま（第６図Ｅｆ）Ｇ１）で信号線５０６に信号線５０
４のパルスＳ，をパルスＳｆｌとして出力する。このと
き、スイツチ５０７は信号線５０６側に倒されていて、
信号線５０６のパルスＳ１をタイミング回路５０８に出
力する。タイミング回路５０８は、パルスＳｆｌを受取
つた後、次のフレームの同じパルスを受けると予想され
る時刻までアンドゲート回路５０５のゲートを閉じる信
号を出力する。この結果、アンドゲート回路５０５のゲ
ートは、次のフレームの同じ信号を受けると予想される
時刻に第６図Ｅｆ）Ｇ２に示すように開かれ、信号線５
０６には空回線の前の方にある信号から同期のためのパ
ルスｆが抽出され、出力される。位相同期発振回路５０
９は、信号線５０６のパルスＳｆｌに同期して発振し、
出力端子５１０にフレーム同期パルスを出力する。この
出力は第４図のバースト整形回路４０６に供給される。
前記スイツチ５０７は、初期捕捉時のみ信号線５０６側
に倒され、それ以外は出力端子５１０側に倒されて、出
力端子５１０のフレーム同期パルスをタイミング回路５
０８に供給し、アンドゲート回路５０５のゲートを開閉
する。回線捕捉後、回線Ｂ２（第６図ａ）の信号が消失
するとパルスＳ１（第６図ｄ）が消失し、したがつて
、パルスＳｆｌ（第６図ｆ）が消失する。このとき、位
相同期発振回路５０９は自由振動周波数で発振を始め、
出力端子５１０に他の無線局と同期しないフレーム周期
の同期パルスを発生する。この結果、この無線局の専有
している回線Ｂ３（第６図ａ）は、他の回線Ｂ。，Ｂｌ
に対し相対的に移動し回線Ｂ，に近づいた場合は、回線
Ｂ，のバースト信号から抽出したパルスＳ３がパルスＳ
ｆ２として信号線５０６に現われ、位相同期発振器５０
９は回線Ｂ，からのパルスＳｆ２に同期して発振し、フ
レーム同期パルスを出力するので、この無線局は回線Ｂ
，に同期して回線Ｂ３を専有する。回線Ｂ３が回線Ｂｉ
に近づいた場合は、逆に回線Ｂｉが回線Ｂ３に同期して
自己の回線を専有する。以上の動作により本フレーム同
期装置は、自局の専有している回線の前方に存在する回
線の信号にフレーム同期することを可能にする。第５図
における信号検出回路５０２は、第１１図に示すように
構成される。

端子１１０１に印加されたフレーム同期用パルス列は、
シフトレジスタ１１０２に印加され、順次左から右へシ
フトされる。記憶回路１１０３にはプリアンブルワード
の中のあらかじめ定められたコードが記憶されていてア
ンドゲート回路１１０４により各段の内容がシフトレジ
スタ１１０２の各段の内容と論理和をとられ、アンドゲ
ート回路１１０５に印加される。アンドゲート回路１１
０５は全てのアンドゲート回路１１０４の出力が１のと
きにのみ端子１１０６にパルスを出す。すなわち、端子
１１０１の入力コードが記憶回路１１０３の内容と一致
したときに端子１１０６にパルスを出す。端子１１０６
は第５図におけるタイマー回路５０３に接続されている
。第５図における位相同期発振回路５０９の例として［
ＴＨＥＢＥＬＬＳＹＳＴＥＭＴＥＣＨＮＩＣＡＬＪＯＵ
ＲＮＡＬ，Ｍａｒｃｈｉｓ８ｕｅ，ｌ９６２，ＰＰ．５
５９−６０２」の第５６１頁第１図に示す構成が知られ
ている。

この実施例において、前置語によりバースト信号を検出
する信号検出回路５０２を電波の存在有無によりバース
ト信号を検出する回路に置き換えることも可能である。

この場合、タイマー回路５０３は電波の存在しない時間
をバースト信号長ＴＢ以上カウントして、フルカウント
になるような回路にすればよい。以上の実施例は変調方
式としてＦＳＫを例にとり説明したが、他の変調方式Ａ
ＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｈｉｆｔｋｅｙｉｎｇ），
ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｋｅｙｉｎｇ）等の場合
でも変復調器の構成が変るのみで何ら本発明の範囲を拘
束するものではない。

以上詳細に説明したように、本発明の無線通信方式およ
びフレーム同期装置は、移動無線通信装置あるいは小規
模な固定無線通信装置に対しても時分割マルチアクセス
方式の導入を可能にするもので、比較局を必要とせず、
しかも無線通信システムの簡単化およびデイジタル化を
可能にするもので、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＴＤＭＡ方式における回線構成を示す図、第２
図は本発明の適用対象となる加入者の状態を示す図、第
３図ａ−ｇは本発明の動作を説明するための図、第４図
は本発明を適用した無線通信装置の例を示す図、第５図
は本発明の一実施例を示す図、第６図ａ−ｆは第５図に
おける各部の信号の状態を示す図、第７図はバースト信
号の構成を示す図、第８図は第４図の受信装置４０２を
詳しく示す図、第９図は第４図のバースト整形回路４０
９を詳しく示す図、第１０図は第４図の送信装置４１０
を詳しく示す図および第１１図は第５図の信号検出回路
５０２を詳しく示す図である。第４図において、４０２・・・・・・受信装置、４０５
・・・・・・フレーム同期装置、４０７・・・・・・Ｐ
ＣＭ符号器、４０８・・・・・・メモリ、４０９・・・
・・・バースト整形回路、４１０・・・・・・送信装置
、４０１・・・・・・受信空中線、４１１・・・・・・
送信空中線。第５図において、５０２・・・・・・信号
検出回路、５０３・・・・・・タイマー回路、５０５・
・・・・・アンドゲート回路、５０７・・・・・・スイ
ツチ、５０８・・・・・・タイミング回路、５０９・・
・・・・位相同期発振回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１複数個の無線局間に複数の無線回線を有し、各回線
の分離を時分割で行うＴＤＭＡ無線通信方式において、
発呼時に全回線を監視し全回線が空であるときは自己の
フレーム同期信号で自己の回線を捕捉専有し、少なくと
も１つ以上の使用回線のうちの１つの使用回線に続いて
空回線が存在するとき該空回線の直前の前記１つの使用
回線のバースト信号を同期信号として前記空回線を捕捉
し、通信中に同期信号としている前記１つの使用回線の
信号が消失したときは、自己のフレーム同期信号で同じ
回線を専有し、自己の回線の時間的に直前の回線にバー
スト信号が生じたときその信号を同期信号として自己の
回線を専有するようにしたことを特徴とするＴＤＭＡ無
線通信用フレーム同期方式。