JP2003163646A

JP2003163646A - Ｔｄｍａ通信装置

Info

Publication number: JP2003163646A
Application number: JP2001359459A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Hiraoka; 康平岡; Kazuhiko Nobunaga; 一彦信長
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2003-06-06
Anticipated expiration: 2021-11-26
Also published as: US20040146043A1; US7336643B2; JP3877579B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＧＰＳ装置等の外部装置から基準となる正確な
タイミング信号を得られない場合に、他局の信号に基づ
いてスロット同期を行えるようにする。【解決手段】通信のスロットタイミングを発生するスロ
ットタイミング発生カウンタ１２の値をリセットしたり
微調整するための中央処理装置９及び制御回路１３を備
え、中央処理装置９は、他局の信号のＲＳＳＩを検知し
て粗調整モードに移り、一定の期間各フロットでの受信
が正しく行われていることを確認する確認モードを経
て、特定の追尾局に対し追尾できるようスロットタイミ
ング発生カウンタ１２の値を微調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、１フレームに複
数スロットを割当て、各スロットを通信の最小単位とし
てＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access ）通信を
行うＴＤＭＡ通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＤＭＡ通信方式では、通信を行う局間
において、スロットの同期が必要である。そこで、局間
でＴＤＭＡ通信を行う場合には、スロット同期のための
基準時間を与える手段として例えばＧＰＳが用いられ
る。一例として、西暦２００２年度から実施予定のＵＡ
ＩＳ（Universal Shipborne Automatic Identification
System)を採用した船舶間でＴＤＭＡ通信を行う時に
は、各船舶にＧＰＳ装置が搭載され、ＧＰＳ装置から得
られる毎正分信号（ＧＰＳ００秒信号）がＴＤＭＡ通信
装置に入力される。ＴＤＭＡ通信装置では、この信号を
用いて毎正分毎にフレーム同期を行い、これによりスロ
ット同期を保証している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ＧＰＳ機能
を利用できないような状況にある場合、たとえば、ＧＰ
Ｓ装置を搭載していない場合や、ＧＰＳ機能が一時的に
故障等の原因により利用できない場合には、上記の方式
では、正しいスロットタイミングを失ってしまうことに
なり、ＴＤＭＡ通信を行えない事態となる。

【０００４】そこで、この発明は、ＧＰＳ装置等の外部
装置から基準となる正確なタイミング信号を得られない
場合に、他局の信号に基づいてスロット同期を行うこと
のできるＴＤＭＡ通信装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために次のように構成したものである。（１）１フレームに複数スロットを割当て、各スロット
を通信の最小単位としてＴＤＭＡ通信を行うＴＤＭＡ通
信装置において、前記通信のスロットタイミングを発生
するスロットタイミング発生カウンタと、前記スロット
タイミング発生カウンタの値を正しいスロットタイミン
グに調整する制御部と、を備え、前記制御部は、他局の
信号の受信信号強度値が一定以上であるときに、その信
号内のスロット位置関係を判定出来る特定のコードを検
出すると、その信号の概ね正しいスロットタイミングを
求めて前記スロットタイミング発生カウンタにセットす
る粗調整モードと、前記粗調整モードにおいて、一定の
期間だけ、各スロットでの受信が正しく行われているこ
との確認をする確認モードと、前記確認モードにおい
て、前記確認が出来たときに特定の他局を追尾局とし
て、該追尾局を追尾するように前記スロットタイミング
発生カウンタの値を微調整し続ける微調整モードと、か
らなる他局同期モードのいずれかを動作モードとして設
定し、前記確認モードにおいて前記確認が出来なかった
とき、又は、前記微調整モードにおいて前記追尾が出来
なかったときに、前記他局同期モードを前記粗調整モー
ドに遷移させることを特徴とする。

【０００６】この発明では、他局の受信信号強度を利用
してスロットの同期を行う。すなわち、他局の信号の受
信信号強度値が一定以上であれば、その信号から概ね正
しいスロットタイミングを求めて粗調整モードに入る。
このモードでは、他局の電波の存在を確認し、そのデー
タ内容を調べることでビット単位の精度でスロットタイ
ミング発生カウンタを設定する。他局の電波の存在を確
認するには、その信号内のスロット位置関係を判定出来
る特定のコードを検出することが必要である。スロット
位置関係を判定出来る特定のコードとしては、例えば、
先頭フラグを表すコードが適当である。粗調整モード
後、一定の期間（たとえば１フレーム期間）だけ、各ス
ロットでの受信が正しく行われていることの確認とフレ
ームにおけるスロット番号を確定する確認モードに入
り、さらに、この確認ができると、特定の他局を追尾局
として、該追尾局を追尾できるようにスロットタイミン
グ発生カウンタの値を微調整する。このモードを微調整
モードという。微調整モードでは、スロットとフレーム
の同期がとれているため、ＴＤＭＡ通信が可能となる。
確認モードにおいてスロット番号やスロットタイミング
の確認を出来なくなったとき、または、追尾モードにお
いて追尾できなくなった時には再び粗調整モードに状態
遷移して最初からやり直す。

【０００７】このような制御によって、全体のモード遷
移としては、粗調整モード→確認モード→微調整モード
となり、さらに、条件が悪くなれば微調整モード又は確
認モードから粗調整モードに遷移する。各モード間の遷
移は条件に応じて互いにリアルタイムに行われる。

【０００８】この発明では、上記のように、他局の信号
を利用してスロット同期を行うために、ＧＰＳ機能が使
えなくてもＴＤＭＡ通信を行うことができる。また、途
中で同期が取れなくなっても、他局からの信号の受信信
号強度値が一定以上であれば、粗調整モードに遷移する
ために、再同期が可能である。

【０００９】また、この発明では、上記の粗調整モード
において、スロット番号が確認出来れば、直ちに微調整
モードに移行するようにしても良い。このようにするこ
とで、確認モードを省略することが出来る。

【００１０】（２）ＧＰＳタイミング信号の受信端子を
備え、前記制御部は、前記ＧＰＳタイミング信号を受信
出来ているときは、動作モードをＧＰＳモードにして前
記スロットタイミング発生カウンタの値を該ＧＰＳタイ
ミング信号に基づいて調整し、前記ＧＰＳタイミング信
号を受信出来なくなったときは動作モードを前記他局同
期モードに遷移させて前記スロットタイミング発生カウ
ンタの値を調整することを特徴とする。

【００１１】この発明では、ＧＰＳタイミング信号を受
信できている時には、ＧＰＳタイミング信号に基づいて
スロット同期を行うが（ＧＰＳ同期）、ＧＰＳタイミン
グ信号が受信できなくなった時には、上記他局同期モー
ドに遷移してスロット同期を行う（他局同期）。このた
め、ＧＰＳ機能を利用できるＴＤＭＡ通信装置において
は、ＧＰＳ機能が一時的に利用できなくなった時でも、
他局同期モードに遷移することによって他局同期を行
い、これにより持続的なＴＤＭＡ通信を保証することが
できる。

【００１２】（３）前記他局の信号の受信信号強度値と
リファレンスレベルとを比較し、受信信号強度値がリフ
ァレンスレベルを超えたときに受信信号強度値が一定以
上である信号を出力するコンパレータを備え、前記制御
部は、前記リファレンスレベルを高い値から徐々に低い
値にシフトしていくことを特徴とする。

【００１３】コンパレータでは、他局信号の受信信号強
度値とリファレンスレベルとを比較するが、フレーム内
に存在している他局との距離によってリファレンスレベ
ルの適正値は著しく異なるといえる。一般に、粗調整レ
ベルの同期を取るためには近接局の電波を利用する方が
正確であるために、始めはリファレンスレベルを高く設
定し、うまくいかない場合にそのリファレンスレベルを
徐々に低い方にシフトしていく。こうすることで、粗調
整モードに必要な受信信号強度値として適切なものを選
ぶことができる。

【００１４】コンパレータの出力を前記制御部への割り
込み信号として用い、該制御部が、該割り込み信号を受
けたときに、動作モードを前記粗調整モードにするよう
にすることで、他局同期可能な信号の存在有無を効率的
にサーチすることが出来る。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態であ
るＴＤＭＡ通信装置のブロック図である。このＴＤＭＡ
通信装置は、ＧＰＳタイミング信号の受信端子を備えて
いる。この受信端子には、ＧＰＳ装置から毎正分毎の信
号（以下、ＧＰＳ００秒信号という）が入力する。ＴＤ
ＭＡ通信は、１フレームを複数スロットに分割し、各ス
ロットを通信の最小単位として移動局と固定局間、また
は移動局と移動局間で通信を行う方式である。図２は、
１フレームを１分として、２２５０個のスロットが割当
てられているＵＡＩＳの規格を示す。ＧＰＳ００秒のタ
イミングでフレーム同期が行われる。すなわち、ＧＰＳ
００秒から、スロット０、スロット１、・・・スロット
２２４９までの各スロットが連続的に割り当てられる
（各スロット番号は１つづつ増えていく）。ここでは、
各スロットの時間幅を２６．７ｍｓとする。スロットの
ビット数は２５６ビットである。

【００１６】１６０ＭＨｚのＧＭＳＫ／ＦＭ変調された
信号は、アンテナ１で受信され、切替器２を介して受信
部３に入力される。さらに、中間周波数キャリアを持つ
信号にダウンコンバードされる。検波アンプ４は、その
信号をベースバンド信号に変換し、検波信号を取り出す
とともに、ＲＳＳＩ（受信信号強度値）を電圧または電
流信号に変換して出力する。コンパレータ５は、ＲＳＳ
Ｉとリファレンスレベルとを比較し、ＲＳＳＩがリファ
レンスレベルを超えた時に「１」を出力する。可変抵抗
回路からなるリファレンスレベル設定部６は、リファレ
ンスレベルを最適な値に調整できるようになっている。
Ａ／Ｄコンバータ７は、ＲＳＳＩをセレクタ８からのス
タート信号のタイミングでＡ／Ｄ変換をして、その結果
を中央処理装置９に出力する。

【００１７】中央処理装置９は、２つの割込み端子Ｉ１
とＩ２とを備え、Ａ／Ｄコンバータ７からのＡ／Ｄ変換
終了信号は割込み端子Ｉ１に入力する。中央処理装置９
は、最初は、セレクタ８によって選択されるＡ／Ｄ変換
スタート信号がコンパレータ５の出力となるように制御
する。また、その後は、セレクト８によって選択される
信号が中央処理装置９からの信号となるように制御す
る。この理由については後述する。

【００１８】検波アンプ４からの検波信号は復調器１０
によって復調され、ベースバンド信号（検波信号）を１
／０のビットストリームに変換し、これを中央処理装置
９に入力する。中央処理装置９は、このビットストリー
ムをメモリ１１に展開する。メモリ１１には、復調した
バイナリデータ（１／０ビットストリーム）や、Ａ／Ｄ
コンバータ７でＡ／Ｄ変換した信号レベルを保存する。
バイナリデータは、スロット同期が正しく行われている
状態で他局の位置データ等を記憶する他局データベース
（図示せず）を作成するために使用されるが、さらに、
このバイナリデータやＡ／Ｄ変換したレベルはスロット
同期を行うための他局同期に使用される。

【００１９】スロットタイミング発生カウンタ１２は、
通信のスロットタイミング（具体的には各スロットの先
頭位置タイミング）を発生するカウンタである。このカ
ウンタ１２は、図２の各スロットの先頭位置のタイミン
グで中央処理装置９の割込み端子Ｉ２に対しスロットタ
イミング割込みを行う。このカウンタ１２の１ビットは
復調バイナリデータの１ビットよりも細かい分解能に相
当している。中央処理装置９は、このスロットタイミン
グで、メモリ１１に記憶されているバイナリデータのス
ロット開始位置を知ることが出来る。制御回路１３は、
このスロットタイミング発生カウンタ１２をリセットし
たり、カウンタ値を微調整したりする制御を行う。この
制御は、中央処理装置９からのデータに基づいて行われ
る。スロットタイミング発生カウンタ１２の１ビットは
復調バイナリデータの１ビットよりも細かい分解能を持
つので、微調整の分解能は１ビットレート以下とするこ
とが出来る。

【００２０】中央処理装置９は、ＧＰＳタイミング信号
受信端子１４を備えている。この受信端子１４には、図
外のＧＰＳ装置からＧＰＳ００秒信号を受ける。中央処
理装置９は、この信号を受けている間は、ＧＰＳ００秒
毎に、制御回路１３を介してスロットタイミング発生カ
ウンタ１２をリセットする。すなわち、通常時の運用
（ＧＰＳ機能が正常に動作している時）では、フレーム
同期が正しく行われ、スロットタイミング発生カウンタ
１２は、１スロット毎に（２６．７ｍｓ毎に）中央処理
装置９に対してスロットタイミング割込みを行う。

【００２１】また、中央処理装置９は、ＧＰＳ機能が正
しく機能していない時（ＧＰＳ００秒信号が受信できて
いない時）には、上記ＧＰＳモードから他局同期モード
に移る。この他局同期モードでは、他局のＲＳＳＩが一
定以上である時に、その信号を利用して、スロットタイ
ミング発生カウンタ１２を概ね正しいスロットタイミン
グに設定し（粗調整モード）、さらに、１フレーム間だ
け矛盾がないかどうかを確認し（確認モード）、さら
に、特定の他局を追尾局として、ビットズレが生じない
精度でスロットタイミング発生カウンタ１２を微調整し
続ける（微調整モード）。後述のように、この他局同期
モードでは粗調整モード、確認モード、微調整モードが
リアルタイムで実行され、微調整モードでは、ＧＰＳ機
能がなくても正確なスロット同期を実現できる。また、
確認モードで矛盾が生じた時（１フレーム内の受信スロ
ットのスロット番号が一つでも正しくなかった時）や、
微調整モードで追尾できなくなった時には、再び粗調整
モードに戻って最初からやり直す。これにより、スロッ
トやフレームの同期が外れたままデッドロック状態にな
るということはない。

【００２２】なお、ＴＤＭＡ通信装置は、受信だけでは
なくて送信もできるために、中央処理装置９には送信部
１６が接続されている。このＴＤＭＡ通信装置は、他局
の位置情報や識別情報を受信して表示画面上にプロット
し、且つ、他局に対して自局の位置情報や識別情報を送
信するように構成されている。そこで、中央処理装置９
に接続されるＧＰＳ端子１５には、ＧＰＳ装置で検出さ
れた自局の位置情報が入力し、この情報に識別情報等が
付加されて送信部１４より他局に送信される。

【００２３】したがって、全体のシステムは図３に示す
ようになっている。すなわち、ＴＤＭＡ通信装置５０に
はＧＰＳ装置５１が接続され、このＧＰＳ装置５１から
ＧＰＳ００秒の信号と位置情報が入力する。ＴＤＭＡ通
信装置５０の出力側には表示部５３が接続されている。
この表示部５３には、レーダ５２も接続されている。表
示部５３に対しては、ＴＤＭＡ通信装置５０から他局に
関する情報が入力し、レーダ装置５２からはレーダ情報
が入力する。表示部５３では、これらの入力情報が重ね
て表示される。

【００２４】次に、上記ＴＤＭＡ通信装置のスロット同
期動作について説明する。

【００２５】この装置は、スロット同期動作のモードと
して、ＧＰＳモードと他局同期モードとがある。

【００２６】ＧＰＳモードでは、ＧＰＳタイミング信号
受信端子１４に対し、ＧＰＳ００秒信号が毎正分毎に入
力する。中央処理装置９は、この信号を受けている間
は、割込み端子Ｉ１をマスクし、Ａ／Ｄコンバータ７か
らの入力を受けることがない。制御回路１３は、上記Ｇ
ＰＳ００秒信号を受けた時に、スロットタイミング発生
カウンタ１２をリセットする。ＧＰＳ００秒信号は、１
フレーム（１分）に一度発生するために、スロットタイ
ミング発生カウンタ１２は、この信号でリセットされた
後１スロット毎に中央処理装置９の割込み端子Ｉ２に対
し割込みをかける。これにより、フレーム同期とスロッ
ト同期が正確に行われる。

【００２７】次に他局同期モードについて説明する。こ
のモードは、ＧＰＳ機能が失われた時、すなわち、何ら
かの障害等によってＧＰＳタイミング信号受信端子１４
に、ＧＰＳ００秒信号が連続して所定の回数受信できな
くなった時に実行される。

【００２８】他局同期モードでは、中央処理装置９の割
込み端子Ｉ１のマスクがなくなり、Ａ／Ｄコンバータ７
からの割込みを受けることができるようになる。他局同
期モードでは、モードの遷移は図４に示すようになる。
ＧＰＳ００秒信号が失われると、他局同期モードとな
り、最初は粗調整モードが設定される。この後、確認モ
ードとなり、さらに微調整モードに移る。微調整モード
では、スロット同期が特定局の１ビット分解能で正確に
行われている。また、確認モード及び微調整モードが外
れると粗調整モードに遷移し、再び粗調整モードからや
り直される。ＧＰＳ機能が回復すると他局同期モードは
中止され、ＧＰＳモードに復帰する。

【００２９】上記の他局同期モードにおいて、粗調整モ
ードとは、概ね正しいスロットタイミングを求めるモー
ドであり、確認モードは、その概ね正しいスロットタイ
ミングで１フレーム内の各スロットでの受信が矛盾なく
正しく行われているかを確認するモードである。また、
微調整モードは、特定の他局を追尾局として、１ビット
分解能でその追尾局を追尾するモードである。微調整モ
ードに入ると、他局とのＴＤＭＡ通信が可能になる。

【００３０】以下、図１に示す回路の各モードにおける
動作を説明する。

【００３１】（ａ）粗調整モードこのモードは他局同期モードに入った時に最初に通過す
るモードである。粗調整モードでは、中央処理装置９の
割込み端子Ｉ１が解放され、Ａ／Ｄコンバータ７から出
力信号（ＲＳＳＩ）の割込みを待つ。いま、検波アンプ
４の出力信号であるＲＳＳＩがリファレンスレベル設定
部６によって設定されるリファレンスレベルを超えてい
る時は、その信号はＡ／Ｄコンバータ７によってＡ／Ｄ
変換され、中央処理装置９の割込み端子Ｉ１に割込み信
号として入力する。なお、中央処理装置９は、最初はセ
レクタ８によって、コンパレータ５の出力をＡ／Ｄ変換
スタート信号として選択しているため、ＲＳＳＩがリフ
ァレンスレベルを超えている時には、その信号によって
Ａ／Ｄ変換が行われる。ＲＳＳＩがリファレンスレベル
を超えているということは、受信し得る他局信号が存在
することを意味する。そこで、この割込みがあった時に
は粗調整モードに移る。

【００３２】なお、図５（Ａ）に示すようなスパイキー
なノイズ信号が入力した時に粗調整モードになるのは好
ましくない。そこで、中央処理装置９は、最初の割込み
後、適当な間隔で複数回のＡ／Ｄサンプリングを行う。
各サンプリングタイミングで連続して一定以上のレベル
が得られた時にだけ他局信号が存在していると認識す
る。これを実現するために、セレクタ８は、初回のサン
プリングは信号自身のタイミングで行うが（図５（Ａ）
のようにサンプリングタイミングは、信号立ち上がりか
ら若干の遅延がある）、２回目以降のサンプリングタイ
ミングを中央処理装置９から得る。図５（Ｂ）は複数回
のサンプリングで連続して一定以上のレベル（変換値）
があった例を示している。これにより、図５（Ａ）に示
すようなノイズ信号によって粗調整モードに入るのを防
止する。

【００３３】粗調整モードでは、中央処理装置９は、制
御回路１３を介してスロットタイミング発生カウンタ１
２に概ね正しいスロットタイミングを設定する。この動
作は次のようにして行う。

【００３４】今、図６又は図７に示すように、１フレー
ムの任意のスロット部分で他局のＲＳＳＩ信号による割
込みがかかったとする。メモリ１１には、バイナリデー
タが時間順にストアされている。図７にこの状態を示し
ている。今、時間ｔ１で割込みがかかると、スロット先
頭フラグがサーチされる。スロット先頭フラグは、各ス
ロットの先頭に配置されているフラグ（この例では、
「７ＥＨ」）であり、図７に示すように、データ領域と
プリアンブルの間に配置されている。メモリ１１には、
スロットのバイナリデータが、割込みの有無に無関係に
常時時間順に、循環バッファ方式で記憶されているため
に、割込みがあった時に、そのタイミングから前後一定
の期間をサーチすれば先頭フラグが見つかるはずであ
る。期待する通りに、先頭フラグを検出すれば次の段階
に進む。先頭フラグを見つけることができなければ、ノ
イズ等による割込みであったと見なして他局同期モード
の最初に戻る。

【００３５】上記先頭フラグを検出できれば、誤動作を
防ぐために割込み端子Ｉ１をマスクして、それ以降の割
込みを禁止する。そして、スロットタイミング発生カウ
ンタ１２をリセットする。または、割込みタイミングｔ
１から先頭フラグが検出されたタイミングまでの相対的
時間差を計算し、これを基づく値をスロットタイミング
発生カウンタ１２にプリセットする。これによって、ス
ロットタイミング発生カウンタ１２には、概ね正しいス
ロットタイミングがセットされることになる。中央処理
装置９は、スロットタイミング発生カウンタ１２に、概
ね正しいスロットタイミングがセットされることによ
り、メモリ１１に順次記憶されているバイナリデータの
中から、スロット番号や他の情報を抽出出来るようにな
る。

【００３６】（ｂ）確認モードこのモードでは、粗調整モードで設定したスロットタイ
ミングが１フレームを通して正しいものであることと、
各スロットタイミングがフレーム中の何番目のものであ
るかを決定する。まず、スロット番号を確認する。図７
に示すようにデータ領域にはスロット番号が格納されて
いるために、このスロット番号を抽出してシステム内部
にセットする。これ以降、システム内部のスロット番号
をスロットタイミング発生カウンタ１２が１スロットを
計時するごとに１つずつ増やしていきシステム内部のス
ロット番号とする。１フレーム間において、あるスロッ
トにデータが存在すれば、そのスロット番号を確認し、
システム内部に記憶されているスロット一致するかどう
か、すなわち矛盾がないかどうかを調べる。データの存
在有無は、Ａ／Ｄコンバータ７の出力から得られるＲＳ
ＳＩのレベルの読み取り値を使う。１フレーム期間、デ
ータが存在する全てのスロットについて、スロット番号
の矛盾がないかを調べ、全てのスロット番号に矛盾がな
ければ正常であるとして、確認モードを終了する。な
お、この確認モードの期間は、１フレームに限定される
ものではなく、それより少なくても多くてもよい。ま
た、この確認モードの後に遷移する微調整モードでは、
追尾局を設定する必要があるが、この確認モードにおい
て追尾局を設定する。この追尾局は、データが存在する
スロットのうちのどれかのスロットに対応する局であ
る。追尾局は、予め決めても良いし、データが存在する
スロットの中から任意のものを選んで、その選ばれたス
ロットに対応する局とすることも出来る。たとえば、こ
れらの他局に基地局が存在する場合には、その基地局が
追尾局となりうる。また、ＲＳＳＩレベルの最も高い他
局をサーチし、これを追尾局とすることも出来る。な
お、ＡＩＳの規格においては、追尾局をどのように決め
るかが指定されている。

【００３７】（ｃ）微調整モード上記確認モードでフレーム同期が確定すると微調整モー
ドに移る。この微調整モードでは、追尾局を追尾するよ
うにスロットタイミング発生カウンタ１２の値を微調整
し続ける。すなわち、１フレームの間において予定して
いる追尾局の受信を待つ。この間に追尾局を受信できな
ければ粗調整モードに遷移する。追尾局を受信できれ
ば、そのスロット番号を確認することによってフレーム
同期がとれていることを知る。スロット番号が不一致で
あればフレーム同期がとれてないから粗調整モードに移
る。追尾は、スロットタイミング発生カウンタ１２のカ
ウンタ値を微調整することで行う。すなわち、メモリ１
１に順次記憶されている復調したバイナリデータを利用
して、今回の追尾局の受信タイミング（割込みタイミン
グ）がその追尾局のスロットタイミング（スロットタイ
ミング発生カウンタ１２からの信号）とどれだけずれて
いるかを計算する。具体的な計算法は次の通りである。

【００３８】図８において、バイナリデータが記憶され
ているメモリ１１において、先頭フラグ「７ＥＨ」の位
置は、先頭からＮビット目に決まっているため、割り込
み端子Ｉ２への割り込みタイミングのときに復調した１
０１・・・コードと「７ＥＨ」との距離（Ｎ′ｂｉｔ）
を調べる。そして、その距離（差分）でもってスロット
タイミング発生カウンタ１２のカウント値を制御回路１
２を通して微調整する。制御回路１３は、中央処理装置
９から、「遅らせる」「進ませる」の方向性と、その程
度を示す数値を受取り、これに従ってスロットタイミン
グ発生カウンタ１２のカウント値を調整する。スロット
タイミング発生カウンタ１２の分解能は復調バイナリデ
ータの１ビットよりも細かいため、この時の調整能力
は、１ビットレート以上の分解能にすることが可能であ
る。

【００３９】なお、上記確認モードにおいて矛盾が発生
した時、及び微調整モードにおいて追尾できなくなった
時には、粗調整モードに戻って最初からやり直す。

【００４０】このようにして、他局同期モードにおいて
は、ＧＰＳ機能が使えなくても、リアルタイムで正確な
フレーム同期をとることができる。

【００４１】図９〜図１１は、上記の他局同期モードに
おいての中央処理装置９の動作を示すフローチャートで
ある。

【００４２】中央処理装置９での受信処理動作は、スロ
ットタイミング発生カウンタ１２からのスロットタイミ
ング割込み毎に行われる。すなわち、図８のステップＳ
Ｔ１において、スロットタイミング割込みがあると、デ
フォルトモード、粗調整モード、確認モード、微調整モ
ードのいずれかのモードが動作モードとして設定され
る。

【００４３】デフォルトモードは、デフォルトとして設
定されるモードであって、このモードでは粗調整モー
ド、確認モード、微調整モードのいずれのモードも動作
することはない。したがって、ＧＰＳ００秒信号が受信
できている限り、装置はＧＰＳモードとして動作する。
デフォルトモードにおいて、ＧＰＳ機能が使えなくなっ
た時には（ＳＴ２）、粗調整モードに遷移する（ＳＴ
３）。

【００４４】粗調整モードでは、ＧＰＳ機能が使えるか
どうかの判定を行い（ＳＴ４）、ＧＰＳ機能が使える場
合にはＳＴ７でデフォルトモードに戻り、ＧＰＳ機能が
使えない場合には、ＳＴ５で粗調整モードの処理を行う
とともに、ＳＴ６で確認モードに遷移する。

【００４５】確認モードでは、ＧＰＳ機能が使えるかど
うかの判定を行い（ＳＴ８）、ＧＰＳ機能が使える場合
にはＳＴ１１でデフォルトモードに戻り、ＧＰＳ機能が
使えない場合には、ＳＴ９で確認モードの処理を行うと
ともに、ＳＴ０で微調整モードに遷移する。

【００４６】微調整モードでは、ＧＰＳ機能が使えるか
どうかの判定を行い（ＳＴ１２）、ＧＰＳ機能が使える
時にはＳＴ１４でデフォルトモードに戻り、ＧＰＳ機能
が使えない時には、ＳＴ１３で微調整モードの処理を行
ってリターンする。

【００４７】後述のように、確認モードの処理ステップ
ＳＴ９では、確認動作が行えないと粗調整モードに遷移
する。また、微調整モードの処理ステップＳＴ１３で
は、追尾ができなくなると粗調整モードに遷移する。

【００４８】上記の動作によって、図４に示すモード間
の遷移が実現される。

【００４９】図１０は、粗調整モードの処理ステップＳ
Ｔ５の動作を示すフローチャートである。

【００５０】ＳＴ２０では、ＲＳＳＩの割込みを待つ。
すなわち、ＲＳＳＩの値がリファレンスレベル設定部６
で設定したリファレンスレベルを超え、且つ、その状態
が複数サンプル回数連続している時には中央処理装置９
は粗調整モードを開始する（ＳＴ２０）。続いて、メモ
リ１１に記憶されている１／０ストリームデータからな
る常時復調バイナリーデータから「７ＥＨ」の先頭フラ
グをサーチする（ＳＴ２１）。サーチは割込みタイミン
グｔ１から開始し、一定の期間だけ前方向及び後ろ方向
に対して行う。そして、先頭フラグを確認できれば（Ｓ
Ｔ２２）、ＲＳＳＩ割込み端子Ｉ１をマスクして（ＳＴ
２３）、スロットタイミング発生カウンタリセット処理
（ＳＴ２４）を行う。この処理では、割込みタイミング
ｔ１でスロットタイミング発生カウンタ１２をリセット
する。

【００５１】なお、上記スロットタイミング発生カウン
タリセット処理では、割込みタイミングｔ１から、検出
した先頭フラグまでの相対的時間差を計算して、これに
対応するカウント値を同カウンタ１２にセットしてもよ
い。この方が、単にリセットするよりは正確であろう。
しかし、どちらの方法であっても問題はない。その理由
は、粗調整モードであるために、同カウンタ１２のカウ
ント値や各スロットのデータを先頭フラグを含めてスロ
ット番号等を正確に確認用にトレースできる程度にタイ
ミングが前後しても良いからである。なお、同様な理由
から、Ａ／Ｄコンバータ７のＡ／Ｄ変換終了時刻とＲＳ
ＳＩの信号検知時点とは時間的にずれがあるが、カウン
タ１２のカウント値がある程度ラフなものでよいため、
特に問題は生じない。

【００５２】ＳＴ２４の処理を終えると図１１の確認モ
ードへ遷移する。確認モードでは、１フレーム期間内に
おいて、データが存在する各スロットの番号が正しいか
どうかの確認を行う（ＳＴ３０）。粗調整モードにおい
て最初に確認できたスロット番号はシステム内部に設定
されるが、この後、スロットタイミング発生カウンタ１
２からスロットタイミング割込みがあることにシステム
内部に設定されているスロット番号が１つずつ増えてい
く。１フレーム期間に、データが存在するスロットがあ
ると、その時のシステム内部に設定されているスロット
番号は該スロットのデータに含まれるスロット番号と一
致していなければならない。図１３はこの様子を示して
いる。粗調整モードで、システム内部に「ａａａａ」の
スロット番号が設定されたとすると、システム内部のス
ロット番号は、その後スロット割込みがあるたびに１つ
ずつ増えていく。一方、メモリ１１に記憶されている復
調バイナリデータから得られるスロット番号は、同様
に、「ａａａａ＋１」→「ａａａａ＋２」のように１ス
ロットの期間に１つ増えていくものでなければならな
い。ＳＴ３０では、この２つスロット番号（システム内
部のスロット番号と復調スロットデータから得られるス
ロット番号）の一致確認を１フレーム期間だけ行う。１
フレーム期間において、データが存在する復調スロット
のスロット番号がシステム内部のスロット番号に全て一
致する時に、１フレームの確認ができたとして（ＳＴ３
１）、微調整モードに遷移する。もし１つでも一致しな
い場合は、矛盾があったとして粗調整モードに遷移す
る。なお、図１３に示す例では、復調バイナリデータか
ら得られるスロット番号は、「ａａａａ＋１」→「デー
タなし」→「ａａａａ＋３」→・・・と進んでいる。

【００５３】図１２は微調整モードの動作を示してい
る。

【００５４】微調整モードでは、ＳＴ４０において現在
のスロット（システム内部で設定されているスロット番
号のスロット）が追尾局スロットであるかどうかの判定
を行う。追尾局スロットであれば、その追尾局の受信を
待ち（ＳＴ４１）、追尾局のデータがなければ追尾でき
なくなったものと見なして粗調整モードに移る（ＳＴ４
２）。追尾局が受信でき、且つそのスロット番号がシス
テム内部のスロット番号と一致していない場合にも粗調
整モードに移る。両方のスロット番号の一致が確認でき
ると（ＳＴ４３）、復調バイナリデータを利用して、今
回の受信タイミングが追尾局のスロットタイミングとど
れだけずれているかを計算し、その計算結果に基づい
て、スロットタイミング発生カウンタ１２の微調整を行
う（ＳＴ４４）。この微調整は、制御回路１３によっ
て、１ビットレート以上の分解能で行われる。これによ
り、微調整モードでは、１ビット分解能でのスロット同
期ができる。なお、中央処理装置９は、制御回路１３に
対して、「遅らせる」「進ませる」の方向性と、その程
度を知らせる。制御回路１３は、この情報に基づいて、
スロットタイミング発生カウンタ１２の微調整を行う。

【００５５】追尾局としては、予め決められた局（たと
えば基準固定局、或いは、規格（ＡＩＳ）で決められた
局）とすることができる。または、受信できたいずれか
の局を追尾局とすることも可能である。

【００５６】以上によって、ＧＰＳ機能が利用できない
時には、ＧＰＳモードから他局同期モードに移って、他
局の信号を利用してスロット同期を取ることができる。

【００５７】上記粗調整モードにおいて、コンパレータ
５に与えるリファレンスレベルは固定でない方が望まし
い。フレームのトラフィックや存在している他局との距
離によって、その適正値が一定でないからである。そこ
で、一般には粗調整レベルでの同期を取るには近接局の
電波を利用するほうが正確であると考えられるために、
最初はリファレンスレベルを高く設定し、それによって
割込みが得られない時にそのレベルを徐々に低くしてい
く。

【００５８】図１４は上記アルゴリズムを実現するため
の中央処理装置９の動作を示すフローチャートである。
また、図１５は、図１において、コンパレータ５に接続
されるリファレンスレベル設定部をＤＡコンバータ２０
にしている。したがって、リファレンスレベルは、中央
処理装置９からの信号に基づいて制御することができ
る。

【００５９】図１４において、一定の時間待ちを行うた
めのカウンタを使用し、ＳＴ５０において、このカウン
タをインクリメントしながら一定値に達するまでの時間
待ちを行う。次に、ＳＴ５１で１フレーム経過していな
ければ、ＲＳＳＩによる割込み検知を行う。割込みがあ
れば、ＳＴ５５においてカウンタをクリアして元に戻
る。割込みがなければ再びＳＴ５０で一定時間を待って
ＳＴ５１に進む。すなわち、カウンタによって計数され
る一定時間ごとに１フレーム内で割込みの有無を検知す
る。割込みを検出する前に１フレームを経過すると、Ｓ
Ｔ５２に進んでリファレンスレベルを下げる。そしてＳ
Ｔ５３でカウンタをクリアして再び１フレーム期間内で
の割込みの有無を判定する。なお、粗調整モードの最初
で、「ＲＳＳＩリファレンスレベル初期化」処理がコー
ルされる。ここでは、ＳＴ６０においてリファレンスレ
ベルのデフォルト値が設定される。このデフォルト値
は、近接局の電波だけを検出できるように高い値に設定
されている。

【００６０】以上により、ＲＳＳＩリファレンスレベル
は、最初は高い値に設定されており、他局信号が検出で
きるまで、そのレベルが自動的に低下していく。

【００６１】図１６は、他局同期モードにおいて、同期
精度を向上するための実施例を示している。同図（Ａ）
はこの処理を行うためのハードウェアの構成図であり、
同図（Ｂ）はソフトウェアの構成図を示している。

【００６２】ＩＦ信号を検波アンプ４で検波した信号
を、ビットレートの整数倍（たとえば１０倍）でＡ／Ｄ
コンバータ３０でサンプリングしてメモリ３２に記憶す
る。

【００６３】このデータは、図１６（Ｂ）に示す構造の
ソフトウェアによってＤＳＰを使用しながら処理され
る。すなわち、バンドパスフィルタ４０によって、メモ
リ３２に記憶されているデータに対し帯域フィルタリン
グを行い、ＩＱ分離部４１によってＩＱ分離する。分離
したＩＱデータは、復調判定部４２に送られて復調さ
れ、一方、ビット位相同期ずれ検出部４３にも送られ
る。ビット位相同期ずれ検出部４３は、ＩＱ信号から位
相情報を取り出し、復調出力に対する位相ずれを検出す
る。ビット位相同期ずれ検出部４３においては、復調判
定部４２から得られる復調出力は過去のデータとなるた
め、この過去のデータの周波数スペクトルのプロファイ
ル（ＩＱデータをフーリエ変換することによって得られ
る）と、現在のデータのプロファイルとを比較すること
により両者の位相同期ずれを検出する。この位相同期ず
れを追尾情報として用いることによって、同期分解能
（同期精度）を１ビット未満に向上させることができ
る。

【００６４】以上の実施形態のＴＤＭＡ通信装置は、図
３に示すようにＧＰＳ装置５１と接続されるものとして
説明したが、ＴＤＭＡ通信装置５０単独で使用すること
も可能である。すなわち、常時、他局同期モードで動作
させておくことも可能である。これにより、たとえば、
ＧＰＳ装置５１を搭載していない海上浮標物体（ブイ）
等に搭載することができる。

【００６５】また、図３のレーダ装置５２は、ＴＤＭＡ
通信装置５０に対し、必ずしも一体的に設ける必要がな
い。

【００６６】また、図１の回路では、ＲＳＳＩを検知し
たコンパレータ５の出力はＡ／Ｄコンバータ７に入力さ
れるようになっている。このため、中央処理装置９に
は、割込みとサンプリングレベルとが同時に入力し、割
込みとサンプリングレベルを一挙に得ることになるが、
その他の変形例として、コンパレータ５の出力が割込み
端子Ｉ１に入力し、Ａ／Ｄコンバータ７でのＡ／Ｄ変換
タイミングをソフトウェアで決定することも可能であ
る。

【００６７】また、上記実施形態では、粗調整モードの
次に確認モードに遷移するようにしているが、確認モー
ドを省略することも可能である。この場合には、粗調整
モードから直ぐに微調整モードに遷移する。図１７は、
この場合のモード遷移図である。図１８は、粗調整モー
ド時の動作を示している。図１８において、ステップＳ
Ｔ２２では、先頭フラグの確認が行われ、確認が出来れ
ば、ＳＴ２３，ＳＴ２４を経て、さらにＳＴ２５でその
信号内にスロット番号を確認出来たことを条件に微調整
モードへと移る。

【００６８】また、確認モードを設ける場合に、スロッ
ト確認を行う一定の期間を１フレーム以内の１〜複数ス
ロットの期間とすることも可能である。

【００６９】

【発明の効果】この発明によれば、ＧＰＳ機能を使えな
い状態の時にもスロット同期が可能となる。また、他局
同期モードにおいて、途中で同期が取れなくなっても再
び同期させることが可能である。また、フレーム内にた
だ１つの他局しかなくても、その他局を追尾局とするこ
とによって同期を取ることができる。また、少なくとも
ビット単位での分解能による微調整が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態であるＴＤＭＡ通信装置の
ブロック構成図

【図２】ＵＡＩＳにおけるフレーム構成図

【図３】ＴＤＭＡ通信装置を使用したシステム全体構成
図

【図４】モード遷移図

【図５】ノイズ信号と他局受信信号のＲＳＳＩ

【図６】スロット先頭フラグの確認方法を示す図

【図７】メモリに記憶された復調バイナリデータを示す
図

【図８】微調整モード時の追尾方法を説明する図

【図９】他局同期モードでの動作を示すフローチャート

【図１０】粗調整モードの動作を示すフローチャート

【図１１】確認モードの動作を示すフローチャート

【図１２】微調整モードの動作を示すフローチャート

【図１３】確認モードでのスロット番号確認動作を説明
するための図

【図１４】リファレンスレベル設定部の他の実施例のソ
フト処理を示すフローチャート

【図１５】上記他の実施例の回路構成図

【図１６】同期精度を向上する実施例のハードウェア構
成図及びソフトウェア構成図

【図１７】この発明の他の実施形態のモード遷移図

【図１８】他の実施形態の粗調整モード時の動作を示す
フローチャート

フロントページの続きＦターム(参考） 5K028 BB06 CC02 HH00 KK01 KK12 LL12 MM05 MM08 NN01 RR02 SS23 SS24 5K067 AA21 BB02 BB21 CC04 DD44 DD51 EE02 EE10 EE23 EE72 GG03 HH22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１フレームに複数スロットを割当て、各ス
ロットを通信の最小単位としてＴＤＭＡ通信を行うＴＤ
ＭＡ通信装置において、前記通信のスロットタイミングを発生するスロットタイ
ミング発生カウンタと、前記スロットタイミング発生カウンタの値を正しいスロ
ットタイミングに調整する制御部と、を備え、前記制御部は、他局の信号の受信信号強度値が一定以上であるときに、
その信号内のスロット位置関係を判定出来る特定のコー
ドを検出すると、その信号の概ね正しいスロットタイミ
ングを求めて前記スロットタイミング発生カウンタにセ
ットする粗調整モードと、前記粗調整モードにおいて、一定の期間だけ、各スロッ
トでの受信が正しく行われていることの確認をする確認
モードと、前記確認モードにおいて、前記確認が出来たときに特定
の他局を追尾局として、該追尾局を追尾するように前記
スロットタイミング発生カウンタの値を微調整し続ける
微調整モードと、からなる他局同期モードのいずれかを
動作モードとして設定し、前記確認モードにおいて前記確認が出来なかったとき、
又は、前記微調整モードにおいて前記追尾が出来なくな
ったときに、前記他局同期モードを前記粗調整モードに
遷移させることを特徴とする、ＴＤＭＡ通信装置。
【請求項２】１フレームに複数スロットを割当て、各ス
ロットを通信の最小単位としてＴＤＭＡ通信を行うＴＤ
ＭＡ通信装置において、前記通信のスロットタイミングを発生するスロットタイ
ミング発生カウンタと、前記スロットタイミング発生カウンタの値を正しいスロ
ットタイミングに調整する制御部と、を備え、前記制御部は、他局の信号の受信信号強度値が一定以上であるときに、
その信号内のスロット位置関係を判定出来る特定のコー
ドを検出すると、その信号の概ね正しいスロットタイミ
ングを求めて前記スロットタイミング発生カウンタにセ
ットするとともに、該スロットの番号を確認する粗調整
モードと、前記粗調整モードにおいて、前記スロットの番号確認が
出来たときに特定の他局を追尾局として、該追尾局を追
尾するように前記スロットタイミング発生カウンタの値
を微調整し続ける微調整モードと、からなる他局同期モ
ードのいずれかを動作モードとして設定し、前記微調整モードにおいて前記追尾が出来なくなったと
きに、前記他局同期モードを前記粗調整モードに遷移さ
せることを特徴とする、ＴＤＭＡ通信装置。
【請求項３】ＧＰＳタイミング信号の受信端子を備え、前記制御部は、前記ＧＰＳタイミング信号を受信出来て
いるときは、動作モードをＧＰＳモードにして前記スロ
ットタイミング発生カウンタの値を該ＧＰＳタイミング
信号に基づいて調整し、前記ＧＰＳタイミング信号を受
信出来なくなったときは動作モードを前記他局同期モー
ドに遷移させて前記スロットタイミング発生カウンタの
値を調整することを特徴とする、請求項１または２記載
のＴＤＭＡ通信装置。
【請求項４】前記他局の信号の受信信号強度値とリフ
ァレンスレベルとを比較し、受信信号強度値がリファレ
ンスレベルを超えたときに受信信号強度値が一定以上で
ある信号を出力するコンパレータを備え、前記制御部
は、前記リファレンスレベルを高い値から徐々に低い値
にシフトしていくことを特徴とする、請求項１〜３のい
ずれかに記載のＴＤＭＡ通信装置。
【請求項５】前記コンパレータの出力を前記制御部へ
の割り込み信号として用い、該制御部は、該割り込み信
号を受けたときに、動作モードを前記粗調整モードにす
ることを特徴とする、請求項４記載のＴＤＭＡ通信装
置。