JP2000332678A - 同期維持方法及び無線装置及び無線通信システム - Google Patents

同期維持方法及び無線装置及び無線通信システム

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JP2000332678A
JP2000332678A JP14110099A JP14110099A JP2000332678A JP 2000332678 A JP2000332678 A JP 2000332678A JP 14110099 A JP14110099 A JP 14110099A JP 14110099 A JP14110099 A JP 14110099A JP 2000332678 A JP2000332678 A JP 2000332678A
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Seiichiro Ito
誠一郎 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 GPS衛星から同期時刻情報を取得できなく
なった場合に、同期を高精度に維持すると共に、結線さ
れていない移動局に同期時刻を保持させることができる
同期維持方法及び無線装置及び無線通信システムを提供
する。 【解決手段】 GPS衛星6から同期時刻情報を受信で
きい場合に、受信したGPS時刻のクロックと基準信号
発振器11が生成するクロックとの位相差を位相比較器
13で検出し、位相差をなくすようカウンタ14,D/
Aコンバータ15で位相制御信号を基準信号発振器11
に出力して、クロックの位相の補正を行い、同期を確立
する同期維持方法及び無線装置及び無線通信システムで
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機等の移動局
や固定局(地上局)との間で周波数をある通信規約に基
づき、時間と共に変化させる対妨害性、対傍受性に優れ
た周波数ホッピング方式による通信が可能な無線通信シ
ステムに係り、通信相手と同期タイミングがずれた場合
に同期を維持し、航空機等の同期時刻を持たない通信相
手と同期を取ることができる同期維持方法及び無線装置
及び無線通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】無線機間における同期方式として、以下
に説明する第1の同期方式と第2の同期方式とがある。
第1の同期方式は、どちらかの無線機を基準にして「親
局」/「従局」間で同期タイミングを取りながら通信を
行う方式である。第2の同期方式は、予め無線機が同一
時刻を刻む時計を持つことによりシステムの同期を得る
方式である。
【0003】この第2の同期方式では、より正確なクロ
ックを得るため、GPS衛星から取得した信号を基準時
刻として、同期タイミングを図る絶対時間同期方式を採
用したシステムもある。この絶対時間同期方式として
は、例えば、平成8年(1996年)11月22日公開
の特開平8−307929号公報「周辺基地局及びそれ
における同期方法」(出願人:国際電気株式会社、発明
者:三浦啓伸他)がある。
【0004】上記公報掲載の周辺基地局は、移動通信基
地局間TDM同期システムにおいて用いられるもので、
GPS衛星から衛星通信を利用して受信したGPS時刻
からGPSクロックを生成し、中央基地局から受信した
呼出信号のユニークワードを検出し、その検出時から次
のGPSクロックまでの位相遅延時間を検出し、その遅
延時間分に相当するDPRAM上の読み出しアドレスを
変更することで、GPSクロックに同期して各周辺基地
局が一斉に呼出信号を受信機に送信でき、呼出信号の同
期を迅速に確立できるものである。
【0005】一般的に、周波数ホッピング方式では、無
線機が同一時刻を刻む時計を持つことによりシステムの
同期を得るようになっている。このため、同期の維持に
は、「同一時刻の設定」と「正確なクロック」が必要で
あり、「同一時刻の設定」のためには、時刻情報の授受
が必要である。
【0006】1対1の通信でなく、多数の無線機で運用
する場合は、時刻の基準を別に設け、すべての無線機に
同じ時刻が設定されていることが必要不可欠である。
【0007】また、周波数ホッピング方式の無線通信シ
ステムにおいて同期が取れなくなると、除々に音質が劣
化し、明瞭度が低下するもので、データ信号の同期のよ
うに、ある一定範囲を越えると、突然通信が切れると言
ったものではないが、従来の同期維持方法では、同期信
号が取れなくなりなった場合、再同期を取る(第1の同
期維持方法)ようにしたり、地上通信網を使って同期の
維持を図る(第2の同期維持方法)ようにするものがあ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の同期維持方法では、次のような問題点がある。つま
り、第1の同期維持方法では、同期信号が取れなかった
場合には明瞭度が低下し、運用に支障をきたす恐れがあ
り、また、第2の同期維持方法では、航空機等のような
移動局の場合には結線できないため、同期時刻情報を送
受信できないものであった。
【0009】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、GPS衛星等から同期時刻情報を取得できなくなっ
た場合に、同期を高精度に維持すると共に、結線されて
いない移動局に同期時刻情報を保持させることができる
同期維持方法及び無線装置及び無線通信システムを提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための本発明は、同期維持方法において、GPS
衛星から同期時刻情報を受信できない場合に、受信した
GPS時刻のクロックと内部生成のクロックとの位相差
を検出し、位相差をなくすよう内部生成のクロックの位
相を制御し、当該制御されたクロックを用いて同期を行
うものであり、高い精度で同期を維持することができ、
周波数ホッピングによる通信を継続できる。
【0011】本発明は、無線装置において、クロック発
生手段で装置内部用のクロックを発生させ、検出手段で
クロックとGPS衛星から受信したGPS時刻のクロッ
クとの位相差を検出し、制御手段で位相差をなくすよう
クロック発生手段でのクロックの位相を制御するように
しているので、GPS衛星から同期時刻情報を受信でき
ない場合に、高い精度で同期を維持でき、周波数ホッピ
ングによる通信を継続できる。
【0012】本発明は、無線通信システムにおいて、地
上局が、GPS衛星から同期時刻情報を受信できない場
合に同期を維持する手段を備えた地上局側無線装置を複
数有し、移動局からの同期時刻情報送信の要求を受信す
ると内部保持の同期時刻情報を移動局に送信し、移動局
が、同期時刻情報送信の要求を地上局に送信すると共
に、受信した同期時刻情報に従って同期確立を行うもの
であり、高い精度で同期を維持できると共に、同期時刻
情報を保持しない移動局に同期確立を行わせることがで
き、周波数ホッピングによる通信を継続できる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照しながら説明する。尚、以下で説明する機能実現
手段は、当該機能を実現できる手段であれば、どのよう
な回路又は装置であっても構わず、また機能の一部又は
全部をソフトウェアで実現することも可能である。更
に、機能実現手段を複数の回路によって実現してもよ
く、複数の機能実現手段を単一の回路で実現してもよ
い。
【0014】上位概念的に説明すると、本発明は、GP
S衛星から同期時刻情報を受信できない場合に、受信し
たGPS時刻のクロックと内部生成のクロックとの位相
差を検出し、その位相差をなくすよう内部クロックの位
相を補正し、補正されたクロックで同期を行う同期維持
方法としているので、高い精度で同期を維持でき、周波
数ホッピングによる通信を継続できるものである。ま
た、地上局は、同期時刻を保有しない移動局に同期時刻
情報を送信し、移動局は、受信した同期時刻情報に従っ
て同期確立を行う無線通信システムであり、同期時刻を
保有しない移動局でも同期確立を可能とするものであ
る。
【0015】中位概念的に説明すると、本発明の無線装
置は、クロックを発生させるクロック発生手段と、当該
クロックと受信したGPS時刻のクロックとの位相差を
検出する検出手段と、検出した位相差をなくすようクロ
ック発生手段におけるクロックの位相を制御する制御手
段とを備えている。これにより、無線装置は、GPS衛
星から同期時刻情報を受信できない場合に、高い精度で
同期を維持でき、周波数ホッピングによる通信を継続で
きるものである。尚、クロック発生手段は基準信号発振
器11が相当し、検出手段は分周器12、位相比較器1
3、カウンタ14が相当し、制御手段はD/Aコンバー
タ15、クロック発生手段が相当している。
【0016】次に、本発明の実施の形態に係る無線通信
システムについて図1を用いて説明する。図1は、本発
明の実施の形態に係る無線通信システムの構成ブロック
図である。本実施の形態に係る無線通信システム(本シ
ステム)は、図1に示すように、移動局と、地上局と、
GPS衛星6とから基本的に構成され、移動局側には、
地上局と無線通信を行う無線装置1aと、同期時刻情報
の転送を要求して受け取る同期時刻情報処理装置5とを
備え、地上局側には、移動局と無線通信を行う無線装置
1bと、GPS衛星6からの同期時刻情報を受信して地
上局内の無線装置1bに配信する時刻規制装置2と、無
線装置1b及び時刻規制装置2の遠隔制御を行う遠隔監
視制御装置3と、無線装置1b、時刻規制装置2、遠隔
監視制御装置3の中継接続を行う無線インターフェース
装置4とを備えている。尚、本システムでは、無線装置
1間のホッピングの同期をGPS衛星6から受信される
時刻情報によって行う絶対時刻同期方式を採用してい
る。
【0017】次に、図1の各部について具体的に説明す
る。無線装置1aは、航空機等の移動局に取り付けら
れ、地上局側の無線装置1bとの間で送受信を行うもの
である。特に音声信号の送受信が為される。
【0018】同期時刻情報処理装置5は、無線装置1a
に接続して設けられ、地上局側に対して同期時刻情報の
送信を要求して受信し、その受信した同期時刻情報に基
づいて内蔵する時計を調整し、移動局において同期確立
が図れるようになっている。尚、同期時刻情報処理装置
5の具体的構成及び動作は後述する。
【0019】無線装置1bは、時刻規制装置2に直接又
は無線インターフェース装置4を介して複数接続するも
のであって、広いエリアに分散して配置されている。そ
して、無線装置1bは、移動局側の無線装置1aとの送
受信を行い、また、同期時刻情報処理装置5からの同期
時刻情報の送信要求に対して時刻規制装置2で取得した
GPS衛星6からの同期時刻情報を無線装置1aに送信
する。また、GPS衛星6から同期時刻情報を受信しな
い場合には、無線装置1bが内部に保持する同期時刻情
報を無線装置1aに送信する。
【0020】また、無線装置1a,1bには、GPS衛
星6からの同期時刻情報を取得できなかった場合に、予
め装置内部に記憶させた同期時刻情報を利用して同期を
維持する同期維持手段を備えている。この同期維持手段
については、後述する。
【0021】時刻規制装置2は、GPS衛星6から送信
される同期時刻情報及び時刻情報を受信し、無線装置1
bへ直接若しくは無線インターフェース装置4を介して
配信する。
【0022】遠隔監視制御装置3は、移動局が航空機等
であれば例えば管制塔に設置され、移動局との交信を行
うことができ、更に、無線装置1b、時刻規制装置2、
無線インターフェース装置4を遠隔監視して制御する。
尚、移動局からの同期時刻情報の送信要求に対して対応
する指示を行うのが、この遠隔監視制御装置3というこ
とになる。
【0023】無線インターフェース装置4は、無線装置
1b、時刻規制装置2、遠隔監視制御装置3の装置の中
継接続を行うインターフェース装置である。
【0024】次に、図1に示す無線通信システムにおけ
る動作を説明する。GPS衛星6から衛星通信を利用し
て送信される同期時刻情報又は単なる時刻情報を時刻規
制装置2で受信し、直接又は無線インターフェース4を
介して地上局における各無線装置1bに配信する。
【0025】無線装置1bは、受信した同期時刻情報を
基に同期確立を行う。但し、同期時刻情報をGPS衛星
6から受信できなかった場合には、本発明の特徴部分で
ある、同期維持方法に従って同期維持を行う。具体的に
は、受信した単なる時刻情報の1秒クロックと内蔵する
基準信号発振器の発振クロックの位相差を検出し、その
位相差を補正することで同期する発振クロックを生成
し、同期処理に用いるものである。
【0026】また、移動局の同期時刻情報処理装置5
は、地上局の無線装置1bに対して同期時刻情報の送信
を無線装置1aを介して要求し、無線装置1bから送信
される同期時刻情報を受信して、移動局における同期を
確立するものである。
【0027】次に、無線装置1内の同期維持手段につい
て図2を用いて説明する。図2は、同期維持手段を実現
する構成ブロック図である。同期維持手段は、図2に示
すように、基準信号発振器11と、分周器12と、位相
比較回路13と、カウンタ14と、D/Aコンバータ1
5と、MPU16とから構成されている。
【0028】尚、GPS衛星6から受信する情報には、
同期時刻情報と単なる時刻情報(単に「時刻情報」とす
る)とがあり、本発明では、同期時刻情報を受信できな
かった場合に、内部に保持する同期時刻情報と上記時刻
情報を用いて同期維持を図るものであり、時刻情報に
は、GPS時刻データと1秒クロック(1PPS)が含
まれる。
【0029】図2の各部について具体的に説明する。基
準信号発振器11は、高精度、高安定な発振器であっ
て、分周器12に対して特定周期のクロックを出力す
る。また、基準信号発振器11は、D/Aコンバータ1
5から入力されるアナログ信号(位相制御信号)により
出力するクロックの位相を補正する。
【0030】分周器12は、基準信号発振器11からの
クロックと入力される時刻情報の1PPSとを、例え
ば、5MHzで分周し、それぞれ位相比較器13に出力
する。また、分周器12は、基準信号発振器11からの
クロックを内部同期時刻情報として出力する。ここで分
周器を用いるのは、位相比較の精度を上げるためであ
る。
【0031】位相比較回路13は、PLL回路等から構
成され、分周器12から入力される分周された基準信号
発振器11からのクロックと分周された1PPSのクロ
ックとの位相を比較し、位相差を信号としてカウンタ1
4に出力する。
【0032】カウンタ14は、位相比較器13から入力
される位相差を示す信号の時間をカウントし、当該カウ
ントした値をデジタル値としてD/Aコンバータ15に
出力する。D/Aコンバータ15は、カウンタ14から
入力される位相差に相当するデジタル値をアナログの電
気信号に変換し、基準信号発振器11の位相制御信号と
して出力する。
【0033】MPU16は、上記各部の入出力の制御を
行うと共に、GPS時刻データを入力して保持してい
る。
【0034】次に、図2における同期時刻維持手段の動
作を説明する。基準信号発振器11から特定周期の発振
クロックが出力され、分周器12で当該発振器クロック
と時刻情報の1秒クロック(1PPS)を入力して、各
々分周し、位相比較器13に出力する。位相比較器13
で各々分周されたクロックの位相差を示す信号をカウン
タ14に出力する。
【0035】カウンタ14は、位相比較器13からの位
相差を示す信号の入力を受け、その信号の時間をカウン
トしてカウント値をデジタル信号としてD/Aコンバー
タ15に出力する。D/Aコンバータ15は、カウンタ
14からのカウント値をアナログ信号に変換して位相制
御信号として基準信号発振器11に出力する。基準信号
発振器11は、入力される位相制御信号に従って発振ク
ロックの位相を補正する。この補正は、GPS衛星6か
らの時刻情報の1PPSとの位相差がなくなるよう制御
されるものである。
【0036】そして、この発振クロックの位相補正によ
り、基準信号発振器11からはGPS衛星6からの時刻
情報に同期した発振クロックが出力され、分周器12か
ら同期時刻情報が出力されるようになっている。
【0037】次に、同期時刻情報処理装置5について図
3を用いて説明する。図3は、本発明の実施の形態に係
る基地局側の無線装置と同期時刻情報処理装置の構成ブ
ロック図である。同期時刻情報処理装置5は、図3に示
すように、同期時刻情報受信手段51と、リアルタイム
クロック52と、同期時刻情報発信手段53と、スイッ
チ(SW)54とから構成されている。
【0038】また、同期時刻情報処理装置5には、外部
からマイク(MIC)、スピーカ、PTTスイッチ(S
W)が設けられており、MICはスイッチ(SW)54
を介して送信用の音声(送信)信号線に接続し、スピー
カは受信用の音声(受信)信号線に接続し、PTT S
Wは同期時刻情報送信手段53と無線装置1に接続して
いる。尚、送信用及び受信用の音声信号線は無線装置1
に接続している。また、音声(送信)信号線はSW54
を介して同期時刻情報送信手段53にも接続している。
【0039】図3における同期時刻情報処理装置5の各
部を具体的に説明する。同期時刻情報受信手段51は、
無線装置1からの受信音声信号を入力し、当該受信音声
信号に含まれる同期時刻情報を受信し、当該同期時刻情
報に同期する信号をリアルタイムクロック52に出力す
る。
【0040】リアルタイムクロック52は、同期時刻情
報受信手段51からの同期時刻情報に同期する信号に従
ってクロックを発生させる発生器である。つまり、同期
時刻情報に同期する信号の入力でクロックを立ち上げ又
は立ち下げ、同期時刻情報送信手段53に出力する。
【0041】同期時刻情報送信手段53は、同期時刻情
報送信指示が入力されると、リアルタイムクロック52
から入力されるクロックに従って同期時刻情報を無線装
置1を介して送信する。また、同期時刻情報送信手段5
3は、同期時刻情報許可指示が入力されると、待ち受け
状態となり、無線装置1を介して同期時刻情報の受信準
備を行う。
【0042】また、同期時刻情報送信手段53に接続す
るスイッチ(SW)54は、PTT(Push To Talk)ス
イッチ(SW)がオンとなると、マイク(MIC)を音
声(送信)信号線に接続し、PTT SWがオフとなる
と、同期時刻情報送信手段53の出力端子を音声(送
信)信号線に接続する。
【0043】次に、具体的な同期時刻情報処理装置5の
動作を説明する。同期時刻情報の送信要求を送信する場
合には、PTT SWをオンにして、無線装置1を介し
て音声にて同期時刻情報の送信を要求する。そして、同
期時刻情報送信手段53には、同期時刻情報許可指示が
入力されて、同期時刻情報の受信待ち受け状態となる。
【0044】また、当該待ち受け状態にて、無線装置1
から同期時刻情報を音声信号にて受信すると、同期時刻
情報受信手段51が音声信号に含まれる同期時刻情報を
受信し、当該同期時刻情報に従った同期信号をリアルタ
イムクロック52に出力する。リアルタイムクロック5
2は、入力される同期信号に従ってクロックの位相を補
正し、時刻の同期を確立する。この後、同期時刻情報処
理装置5は、自動的に運用モードに復帰する。
【0045】また、無線装置1を介して同期時刻情報を
送信する場合には、PTT SWをオフにしてSW54
を同期時刻情報送信手段53の出力端子を音声(送信)
信号線に接続し、トーンボタンを押下する等の操作(同
期時刻情報送信指示の操作)を行うと、同期時刻情報送
信手段53は、同期時刻情報送信指示の入力に従ってリ
アルタイムクロック52から同期が確立されたクロック
を取得し、当該クロックに従った同期時刻情報を音声
(送信)信号線に出力すると、無線装置1から同期時刻
情報が送信される。
【0046】ここでは、移動局における同期時刻情報処
理装置5の構成及び動作を説明したが、当該同期時刻情
報処理装置に相当する手段を地上局の無線装置1b内に
設けるようにしてもよい。この場合、遠隔監視制御装置
3にマイク及びスピーカを設け、更にスイッチ操作等を
遠隔監視制御装置3で行う。
【0047】本発明の実施の形態に係る同期維持方法及
び無線装置及び無線通信システムによれば、GPS衛星
6から同期時刻情報を取得できなかった場合に、受信し
た時刻情報から内部のクロックを補正して内部の同期時
刻情報として用いるようにしているので、同期を高い精
度で維持することができ、周波数ホッピングによる通信
を継続できる効果がある。
【0048】また、本発明の実施の形態に係る無線通信
システムによれば、航空機等の同期時刻情報を保持しな
い移動局に対して、要求により同期時刻情報を送信して
同期を確立しているので、時刻情報を保持しない移動局
に対しても同期を確立できる効果がある。
【0049】
【発明の効果】本発明によれば、GPS衛星から同期時
刻情報を受信できない場合に、受信したGPS時刻のク
ロックと内部生成のクロックとの位相差を検出し、その
位相差をなくすよう内部クロックの位相を補正し、補正
されたクロックで同期を行う同期維持方法としているの
で、高い精度で同期を維持でき、周波数ホッピングによ
る通信を継続できる効果がある。
【0050】本発明によれば、クロック発生手段で装置
内部用のクロックを発生させ、検出手段でクロックとG
PS衛星から受信したGPS時刻のクロックとの位相差
を検出し、制御手段で位相差をなくすようクロック発生
手段でのクロックの位相を制御する無線装置としている
ので、GPS衛星から同期時刻情報を受信できない場合
に、高い精度で同期を維持でき、周波数ホッピングによ
る通信を継続できる効果がある。
【0051】本発明によれば、地上局が、GPS衛星か
ら同期時刻情報を受信できない場合に同期を維持する手
段を備えた地上局側無線装置を複数有し、移動局からの
同期時刻情報送信の要求を受信すると内部保持の同期時
刻情報を移動局に送信するものであり、移動局が、同期
時刻情報送信の要求を地上局に送信すると共に、受信し
た同期時刻情報に従って同期確立を行う無線通信システ
ムとしているので、高い精度で同期を維持できると共
に、同期時刻情報を保持しない移動局に同期確立を行わ
せることができ、周波数ホッピングによる通信を継続で
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る無線通信システムの
構成ブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る無線装置における同
期時刻維持手段の構成ブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る基地局側の無線装置
と同期時刻情報処理装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
1…無線装置、 2…時刻規制装置、 3…遠隔監視制
御装置、 4…無線インターフェース装置、 5…同期
時刻情報処理装置、 6…GPS衛星、 11…基準信
号発振器、 12…分周器、 13…位相比較器、 1
4…カウンタ、15…D/Aコンバータ、 16…MP
U、 51…同期時刻情報受信手段、52…リアルタイ
ムクロック、 53…同期時刻情報送信手段、 54…
SW

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 GPS衛星から同期時刻情報を受信でき
    ない場合に、受信したGPS時刻のクロックと内部生成
    のクロックとの位相差を検出し、位相差をなくすよう内
    部生成のクロックの位相を制御し、当該制御されたクロ
    ックを用いて同期を行うことを特徴とする同期維持方
    法。
  2. 【請求項2】 装置内部のクロックを発生させるクロッ
    ク発生手段と、当該クロックとGPS衛星から受信した
    GPS時刻のクロックとの位相差を検出する検出手段
    と、前記検出された位相差をなくすよう前記クロック発
    生手段におけるクロックの位相を制御する制御手段とを
    有することを特徴とする無線装置。
  3. 【請求項3】 装置内部のクロックを発生させる基準信
    号発振器と、当該クロックとGPS衛星から受信したG
    PS時刻のクロックを入力し、各々分周する分周器と、
    前記分周された両クロックの位相差を検出する位相比較
    器と、前記検出された位相差の時間をカウントするカウ
    ンタと、当該カウント値に応じたアナログ信号を前記基
    準信号発振器における位相制御信号として出力するD/
    Aコンバータとを有し、 前記基準信号発振器は、入力される位相制御信号に従っ
    てGPS時刻のクロックとの位相差がなくなるよう装置
    内部のクロックの位相を補正する基準信号発振器である
    ことを特徴とする無線装置。
  4. 【請求項4】 地上局と、移動局とを備え、GPS衛星
    から受信した同期時刻情報に従って同期確立を行う無線
    通信システムにおいて、 地上局は、前記移動局との無線通信を行う複数の地上局
    側無線装置と、前記地上局側無線装置に前記GPS衛星
    から受信した同期時刻情報を配信する時刻規制装置とを
    備え、 前記基地局側無線装置が、前記GPS衛星から同期時刻
    情報を受信できない場合に同期を維持する請求項2又は
    3記載の無線装置であると共に、前記移動局から同期時
    刻情報送信の要求を受信すると、前記移動局に内部保持
    の同期時刻情報を送信する無線装置であり、 前記移動局は、前記地上局側無線装置に対して同期時刻
    情報の送信を要求し、受信した同期時刻情報に従って同
    期確立を行う移動局であることを特徴とする無線通信シ
    ステム。
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