JP2005269436A

JP2005269436A - セット予備無線装置およびその現用予備切替方法

Info

Publication number: JP2005269436A
Application number: JP2004081339A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Endo; 浩之遠藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】現用／予備系の送信部で発生する遅延時間を送信切替スイッチの入力点相当で観測および時間一致をすることができるようにしたセット予備無線装置およびその現用予備切替方法を提供する
【解決手段】セット予備無線装置において、現用予備送信部各々の送信出力を分岐する方向性結合器１０と、分岐した現用予備送信出力各々の送信周波数を共通の発振器１２で中間周波数まで周波数変換する周波数変換部１１と、変換した現用予備送信周波数各々の中間周波数のクロック周期のＡＭ成分を復調するＡＭ復調器１３と、ＡＭ復調した現用予備中間周波数各々のＡＭ復調成分を比較して両系の遅延時間差を検出する比較器１４と、前記比較手段に基づき現用予備送信出力各々の遅延時間差を補正する遅延補償器１５とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、有限である無線周波数を有効に活用する手段として、同一無線周波数で現用系システムと予備系システムを構成し、送信周波数をスイッチで切替えるセット予備無線装置に係り、特に、装置保守および点検時のシステム切替における無線回線の回線断が生じないようにしたセット予備無線装置およびその現用予備切替方法に関するものである。

近年のモバイル端末の普及・発展により、携帯電話においてもデータ通信が主な利用ニーズとなっている。この為、従来の音声通話が主流なころでは、問題とならなかった伝送路での瞬断が、通信業者においては大きな問題となっており、保守および点検においても、回線が瞬断することのない無線装置が要求されている。

図５は、従来のセット予備無線装置を示す図である。図５において、1 はバイポ−ラ入力信号をユニポ−ラ信号に変換するＢ／Ｕ変換部、２ａ，２ｂは入力されたディジタルデ−タを４ＰＳＫ変調または多値変調する変調部、３ａ，３ｂは変調された周波数を送信周波数に変換する送信部、４は現用／予備のいずれかを選択してアンテナに出力する送信切替スイッチ、５はアンテナからの受信信号を現用／予備に分配する分配部、６ａ，６ｂは受信部、７ａ，７ｂは復調部、８は受信切替スイッチ、９はユニポーラ信号をバイポーラ信号に変換するＵ／Ｂ変換部をそれぞれ示す。

先ず、入力されたディジタル主信号は、Ｂ／Ｕ変換部１でバイポーラ信号からユニポーラ信号ヘ変換された後に２分配されて、現用システムの変調部２ａと予備システムの変調部２ｂに出力される。これらの変調部２ａ、２ｂで中間周波数帯に変調（４ＰＳＫまたは多値変調）される。

変調された中間周波数は、送信部３ａ，３ｂで送信周波数に変換された後、送信切替スイッチ４で現用系または予備系のいずれかが選択される。

送信周波数は、相手受信局において受信周波数となり、分配部５で現用／予備系に分配されて、各々受信部６ａ，６ｂに入力される。受信部６ａ，６ｂでは、受信周波数から中間周波数に変換されて、更に復調部７ａ，７ｂでディジタル復号化して、受信切替スイッチ８で現用系を選択してＵ／Ｂ変換部９から下位装置に出力される。

以上の信号の流れにおいて、送信切替スイッチ４および受信切替スイッチ８で現用系送信、現用系受信を選択することでセット予備方式を構成する。

この送信切替スイッチ４での系選択において、現用系から予備系に切替える際に発生する問題点である回線瞬断への対策としては、無線送信部の切替え指示する信号を付加ビット挿入タイミングに同期して出力し、付加ビットが挿入されてから高周波信号切替器に到達するまでの時間分、該切替信号を遅延し、遅延信号に基づいて無線送信部を切替えて高周波信号を出力するようにした無線装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）また、現用送信回路と予備送信回路の出力を位相比較し、予備送信回路の局発位相を制御して、現用予備切替に伴う瞬断をなくす切替方式が提案されている。（例えば、特許文献２参照）
更に、装置保守時のセット予備システム切替において、無線回線のエラーレス切替を実現するために、送信信号の回線切替時間を早くする、誤り訂正をバースト誤りに対し耐力のある符号を採用する、送信周波数（局発周波数の違い）の現用／予備系での同期を取るなどが提案されている。（例えば、非特許文献１参照）
特開平０８−２６５３０７号公報特開平０５−２２７２３３号公報遠藤他、"セット予備システムにおけるエラーレス切替の実現"、２００１信学総大Ｂ−５−２９２

しかしながら、従来のセット予備方式の無線装置では、現用／予備系の遅延時間を合わせる機能については、具体的な機能としての提案がなく、送信系の変調部２ａ，２ｂおよび送信部３ａ，３ｂを各部毎に合せるにとどまっている。

そこで本発明は、現用／予備系の送信部で発生する遅延時間を送信切替スイッチ４の入力点相当で観測および時間一致をとることができるようにすることを課題とする。

上記課題を解決するための第１の発明は、同一周波数を現用送信回路と予備送信回路で共用するセット予備無線装置において、現用送信回路および予備送信回路各々の送信出力を分岐する分岐手段と、分岐した現用送信出力および予備送信出力各々の送信周波数を共通の発振器で中間周波数まで周波数変換する変換手段と、変換した現用送信周波数および予備送信周波数各々の中間周波数のクロック周期のＡＭ成分を復調するＡＭ復調手段と、ＡＭ復調した現用中間周波数および予備中間周波数各々のＡＭ復調成分を比較して両系の遅延時間差を検出する比較手段と、前記比較手段に基づき現用送信出力および予備送信出力との遅延時間差を補正する遅延補償手段とを有する。

この第１の発明によれば、多値化変調方式を用いる無線回線のＡＭ情報を取り出し、比較することにより、現用送信回路と予備送信回路の遅延時間差を容易に確認、調整できるセット予備無線装置を提供できる。

第２の発明は、同一周波数を現用送信回路と予備送信回路で共用するセット予備無線装置の現用予備切替方法であって、現用送信回路および予備送信回路各々の送信出力の一部を分岐するステップと、分岐した現用送信出力および予備送信出力各々の送信周波数を共通の発振器で中間周波数まで周波数変換するステップと、変換した現用送信周波数および予備送信周波数各々の中間周波数のクロック周期のＡＭ成分を復調するＡＭ復調ステップと、ＡＭ復調した現用中間周波数および予備中間周波数各々のＡＭ復調成分を比較して両系の遅延時間差を検出するステップと、両系の遅延時間差の検出結果に基づき現用送信出力および予備送信出力との遅延を補正するステップとを含んでいる。

この第２の発明によれば、多値化変調方式を用いる無線回線のＡＭ情報を取り出し、比較することにより、現用送信回路と予備送信回路の遅延時間差を容易に確認、調整できるため、エラーレス現用予備切替方法を提供できる。

第３の発明は、同一周波数を現用送信回路と予備送信回路で共用するセット予備無線装置において、前記現用送信回路を構成する現用変調部と予備変調部間のフレーム同期をとるフレーム同期手段と、前記現用送信回路を構成する現用送信部および予備送信部それぞれの局部発振器のローカル同期をとるローカル同期手段と、前記現用送信回路および前記予備送信回路各々の送信出力を分岐する分岐手段と、分岐した現用送信出力および予備送信出力各々の送信周波数を共通の発振器で中間周波数まで周波数変換する変換手段と、変換した現用送信周波数および予備送信周波数各々の中間周波数のクロック周期のＡＭ成分を復調するＡＭ復調手段と、ＡＭ復調した現用中間周波数および予備中間周波数各々のＡＭ復調成分を比較して両系の遅延時間差を検出する比較手段と、前記比較手段に基づき現用送信出力および予備送信出力との遅延時間差を補正する遅延補償手段とを有する。

この第３の発明によれば、現用系から予備系への送信切替、または予備系から現用系への送信切替において、同一フレーム内の同一ビットに切替えることができるセット予備無線装置を提供できる。

以上説明したように、本発明のセット予備無線装置および現用予備切替方法によれば、多値化変調された無線装置の伝送路においては、ＡＭ情報と位相情報が組み合わされていることに着目し、現用／予備系でＡＭ情報を検出し、両系のＡＭ成分を比較することにより、現用系と予備系の遅延時間差を容易に確認・調整できるセット予備無線装置を実現する。

その結果、セット予備無線装置におけるエラーレス切替ができ、保守および点検において、回線が瞬断することがなくなり、ネットワークの運用保守管理の性能向上およびサービス性の向上に貢献するところが大きい。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。

なお、全図を通じて理解を容易にするために同様箇所には、同一符号を付して示すものとする。

図１は、本発明の一実施形態におけるセット予備無線装置の構成図である。同図において、１０ａ，１０ｂは方向性結合器であり、それぞれに送信部３ａ，３ｂの送信出力の一部を分岐して取出す。具体的には送信出力の１／１００程度を取出すことにより、０．２ｄＢ程度のロスが生じる。

１１ａ，１１ｂは周波数変換部であり、各々の方向性結合器１０ａ，１０ｂにて分岐された送信出力信号をローカル発振器１２により、各々中間周波数に変換する。

１２はローカル発振器であり、現用／予備にて共通に有する。

１３ａ，１３ｂはＡＭ復調器であり、各々の送信出力信号の中間周波数からクロック周期のＡＭ成分を復調する。

１４は比較器であり、ＡＭ復調した現用／予備系のＡＭ成分を比較して、現用系／予備系の遅延時間差を検出する。

以上にて説明した、方向性結合器１０ａ，１０ｂ、周波数変換機１１ａ，１１ｂ，発振器１２、ＡＭ復調器１３ａ，１３ｂ、および１４比較器にて遅延時間検出部を構成する。

図２は、本発明による第２の一実施形態におけるエラーレス現用予備切替方法のフローチャートであり、図１の各部間の信号の流れを示す。以下に図１のセット予備無線装置の現用系から予備系へ系切替する動作フローを図２を用いて説明する。

Ｓ１．送信部３ａ，３ｂからの送信出力を、方向性結合器１０ａ，１０ｂにて、それぞれに送信出力の一部を分岐して取り出し、周波数変換部１１ａ，１１ｂに送信する。

Ｓ２．周波数変換器１１ａ，１１ｂでは、ローカル発振器１２のもと、それぞれに受信周波数をＡＭ復調し易い中間周波数に変換する。

Ｓ３．ＡＭ復調器１３ａ，１３ｂにて、それぞれに中間周波数からクロック周期のＡＭ成分を復調する。

Ｓ４．比較器１４にて、現用／予備の遅延時間を比較する。

Ｓ５. 現用系と予備系の遅延時間が一致するように，遅延補償器１５ａ，１５ｂで補正する。

Ｓ６．遅延補償器１５ａ，１５ｂの補正操作の結果、両系の遅延時間が一致すれば、現用系から予備系への切替が実施される。

尚、本実施例での比較器としては、以下の構成がある。

（１）現用／予備系をオシロスコープにより２チャネル観測する。

（２）現用／予備系を差動増幅して差分を電圧出力し、メータまたはテスターで測定する。

（３）遅延時間差の閾値を設けて閾値以上となるタイミング一致をサンプリングにより確認表示する。

（４）上記（３）を任意の時間または回数をモニタし、現用／予備系一致を確認表示する。

（５）比較器１４を含む１１〜１４を無線装置の外付け（必要時のみ接続）でも対応可能である。

図３は、本発明第３の一実施例におけるセット予備無線装置の構成図である。同図において、１６は送信サーキュレータ（ＣＩＲ）であり、アンテナへの送信出力方路と、アンテナからの受信入力方路を循環させる。

１７は監視制御部であり、変調部２ａ，２ｂ、送信部３ａ，３ｂ、受信部６ａ，６ｂ、復調部７ａ，７ｂを常時監視して故障の発生などを監視制御するとともに、送信切替スイッチ（Ｔ−ＳＷ）４、受信切替スイッチ（Ｒ−ＳＷ）８の切替制御を行う。

１８はスイッチ駆動部（ＳＷ駆動部）であり、監視制御部１７からの制御信号に基づき、送信切替スイッチ（Ｔ−ＳＷ）４または受信切替スイッチ（Ｒ−ＳＷ）８の切替駆動を行う。

１９は無線フレーム同期の機能部であり、送信切替スイッチ４の切替え時に、受信部の無線フレームの同期はずれを防ぐために、変調部２ａ，２ｂ間で現用／予備変調波のフレーム同期をとる。

２０は局部発振器同期の機能部であり、送信切替スイッチ４の切替え時に、受信部の無線周波数の変動を抑圧するために、送信部３ａ，３ｂ間で現用／予備送信局部発振器のローカル周波数同期をとる。

図１にて図示した本発明第１の一実施形態におけるセット予備無線装置では、送信部のみの構成であるのに対して、図３に示す本発明第３の一実施例におけるセット予備無線装置の構成は、アンテナ経由で相手送信局からの無線信号を受信する受信部をも含めたセット予備無線装置を構成としている。

また、図３では、図１にて説明した現用予備系の遅延時間検出および遅延時間差合わせを行う前段にて、現用変調部２ａと予備変調部２ｂ間の無線フレーム同期をとることにより両系間の時間調整を行うと共に、現用送信部３ａと予備送信部３ｂ各々の局部発振器のローカル同期をとることで、現用予備系切替時に送信部のキャリア周波数が飛んでしまうことを防ぐ機能を有している。その上で、図１で説明したと同様な現用予備系の遅延時間検出および遅延時間差合わせを行う構成である。

本構成によれば、現用系から予備系への送信切替、または予備系から現用系への送信切替では、同一フレーム内の同一ビットに切り替えることができるため、セット予備切替におけるエラーレス切替を実現できる。

図４は、本発明による送信出力波形およびＡＭ復調後の波形図であり、（ａ）に示す変調波の波形では、無線装置において、伝送容量の拡大から多値化変調された変調波であり、クロック周期のＡＭ情報と搬送波の位相情報が、組み合わされた波形を形成している。

多値化変調波は、ＡＭ復調により、（ｂ）に示すＡＭ復調の波形（現用系）および（ｃ）に示すＡＭ復調の波形 (予備系）となり、両系の波形の遅延時間差が生じている状態を示す。

この現用系と予備系との遅延時間差は伝送路での瞬断を発生させることになり、データ通信が主流の携帯電話網では大問題となるため、本発明は両系の遅延時間の一致を実現させるものである。

以上述べた本発明の実施の態様には、以下の付記のものがある。

（付記１）同一周波数を現用送信回路と予備送信回路で共用するセット予備無線装置において、現用送信回路および予備送信回路各々の送信出力を分岐する分岐手段と、分岐した現用送信出力および予備送信出力各々の送信周波数を共通の発振器で中間周波数まで周波数変換する変換手段と、変換した現用送信周波数および予備送信周波数各々の中間周波数のクロック周期のＡＭ成分を復調するＡＭ復調手段と、ＡＭ復調した現用中間周波数および予備中間周波数各々のＡＭ復調成分を比較して両系の遅延時間差を検出する比較手段と、前記比較手段に基づき現用送信出力および予備送信出力との遅延時間差を補正する遅延補償手段とを有することを特徴とするセット予備無線装置。
（付記２）同一周波数を現用送信回路と予備送信回路で共用するセット予備無線装置の現用予備切替方法であって、現用送信回路および予備送信回路各々の送信出力の一部を分岐するステップと、分岐した現用送信出力および予備送信出力各々の送信周波数を共通の発振器で中間周波数まで周波数変換するステップと、変換した現用送信周波数および予備送信周波数各々の中間周波数のクロック周期のＡＭ成分を復調するＡＭ復調ステップと、ＡＭ復調した現用中間周波数および予備中間周波数各々のＡＭ復調成分を比較して両系の遅延時間差を検出する検出ステップと、両系の遅延時間差の検出結果に基づき現用送信出力および予備送信出力との遅延を補正するステップとを含むことを特徴とする現用予備切替方法。
（付記３）付記２に記載の現用予備切替方法において、前記検出ステップは、クロック周期をＡＭ復調した現用系の波形と予備系の波形をオシロスコープの表示部に表示させることを特徴とする現用予備切替方法。

（付記４）付記２に記載の現用予備切替方法において、前記検出ステップは、クロック周期をＡＭ復調した現用系の波形と予備系の波形を差動増幅して差分を電圧出力し電圧測定器に表示させることを特徴とする現用予備切替方法。

(付記５）付記２に記載の現用予備切替方法において、前記検出ステップは、波形の遅延時間差の閾値を設けて閾値以上となるタイミング一致をサンプリングして遅延時間差を測定することを特徴とする現用予備切替方法。

（付記６）同一周波数を現用送信回路と予備送信回路で共用するセット予備無線装置において、前記現用送信回路を構成する現用変調部と予備変調部間のフレーム同期をとるフレーム同期手段と、前記現用送信回路を構成する現用送信部および予備送信部それぞれの局部発振器のローカル同期をとるローカル同期手段と、前記現用送信回路および前記予備送信回路各々の送信出力を分岐する分岐手段と、分岐した現用送信出力および予備送信出力各々の送信周波数を共通の発振器で中間周波数まで周波数変換する変換手段と、変換した現用送信周波数および予備送信周波数各々の中間周波数のクロック周期のＡＭ成分を復調するＡＭ復調手段と、ＡＭ復調した現用中間周波数および予備中間周波数各々のＡＭ復調成分を比較して両系の遅延時間差を検出する比較手段と、前記比較手段に基づき現用送信出力および予備送信出力との遅延時間差を補正する遅延補償手段とを有することを特徴とするセット予備無線装置。

一つの無線周波数を現用システムと予備システムで共用する比較的小容量のセット予備無線装置及びその保守および点検に利用できる。

本発明第１の一実施形態におけるセット予備無線装置の構成図である。本発明第２の一実施形態におけるエラーレス現用予備切替方法のフローチャートである。本発明第３の一実施形態におけるセット予備無線装置の構成図である。本発明による送信出力波形およびＡＭ復調後の波形を示す図である。従来技術によるセット予備無線システムの構成図である。

符号の説明

１バイポーラ／ユニポーラ変換部（Ｂ／Ｕ変換部）
２変調部
３送信部
４送信切替スイッチ（Ｔ−ＳＷ）
５分配部
６受信部
７復調部
８受信切替スイッチ（Ｒ−ＳＷ）
９ユニポーラ／バイポーラ変換部（Ｕ／Ｂ変換部）
１０方向性結合器
１１周波数変換部
１２ローカル発振器
１３ＡＭ復調器（ＡＭ−ＤＥＭ）
１４比較器
１５遅延補償器
１６サーキュレータ（ＣＩＲ）
１７監視制御部
１８スイッチ駆動部（ＳＷ駆動部）

Claims

同一周波数を現用送信回路と予備送信回路で共用するセット予備無線装置において、
現用送信回路および予備送信回路各々の送信出力を分岐する分岐手段と、
分岐した現用送信出力および予備送信出力各々の送信周波数を共通の発振器で中間周波数まで周波数変換する変換手段と、
変換した現用送信周波数および予備送信周波数各々の中間周波数のクロック周期のＡＭ成分を復調するＡＭ復調手段と、
ＡＭ復調した現用中間周波数および予備中間周波数各々のＡＭ復調成分を比較して両系の遅延時間差を検出する比較手段と、
前記比較手段に基づき現用送信出力および予備送信出力との遅延時間差を補正する遅延補償手段とを有することを特徴とするセット予備無線装置。
同一周波数を現用送信回路と予備送信回路で共用するセット予備無線装置の現用予備切替方法であって、
現用送信回路および予備送信回路各々の送信出力の一部を分岐するステップと、
分岐した現用送信出力および予備送信出力各々の送信周波数を共通の発振器で中間周波数まで周波数変換するステップと、
変換した現用送信周波数および予備送信周波数各々の中間周波数のクロック周期のＡＭ成分を復調するＡＭ復調ステップと、
ＡＭ復調した現用中間周波数および予備中間周波数各々のＡＭ復調成分を比較して両系の遅延時間差を検出する検出ステップと、
両系の遅延時間差の検出結果に基づき現用送信出力および予備送信出力との遅延を補正するステップとを含むことを特徴とする現用予備切替方法。
同一周波数を現用送信回路と予備送信回路で共用するセット予備無線装置において、
前記現用送信回路を構成する現用変調部と予備変調部間のフレーム同期をとるフレーム同期手段と、
前記現用送信回路を構成する現用送信部および予備送信部それぞれの局部発振器のローカル同期をとるローカル同期手段と、
前記現用送信回路および前記予備送信回路各々の送信出力を分岐する分岐手段と、
分岐した現用送信出力および予備送信出力各々の送信周波数を共通の発振器で中間周波数まで周波数変換する変換手段と、
変換した現用送信周波数および予備送信周波数各々の中間周波数のクロック周期のＡＭ成分を復調するＡＭ復調手段と、
ＡＭ復調した現用中間周波数および予備中間周波数各々のＡＭ復調成分を比較して両系の遅延時間差を検出する比較手段と、
前記比較手段に基づき現用送信出力および予備送信出力との遅延時間差を補正する遅延補償手段とを有することを特徴とするセット予備無線装置。