JP2005286406A - Synchronization device between tdma radio stations - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各無線局がTDMA方式に基づいて無線通信をするTDMA無線システムにおける各無線局に個々に設けられ、各無線局間の同期をとるTDMA無線局間同期装置に関するものである。 The present invention relates to an inter-TDMA radio station synchronization apparatus that is provided in each radio station in a TDMA radio system in which each radio station performs radio communication based on a TDMA scheme, and synchronizes the radio stations.
従来、無線通信方式の1つとしてTDMA(時分割多元接続)方式がある。このTDMA方式は、時間的にガードタイムで区切られたスロットに信号を含めてリアルタイムで衝突無く通信をする方法であることから、音声や画像などのやり取りをする携帯電話、PHSなどで使用されている。 Conventionally, there is a TDMA (Time Division Multiple Access) system as one of the wireless communication systems. Since this TDMA system is a method of communicating in real time without collision by including a signal in a slot divided by a guard time in time, it is used in mobile phones and PHS that exchange voice and images. Yes.
ところで、上記TDMA方式に基づいて各無線局が無線通信をするTDMA無線システムにおける各無線局に個々に設けられる従来のTDMA無線局間同期装置には、順次送信同期方式を用いるものがある。この方式では、基準となる周辺基地局に対して他の周辺基地局の1局が同期を確立するよう遅延時間を補正し、さらに補正された周辺基地局を基準として別の周辺基地局の1局が同期を確立するというように1対1で遅延時間の補正が順次行われていく。しかし、そのような順次送信同期方式では、遅延補正完了時間が周辺基地局数に比例して大きくなるという問題がある。 By the way, some conventional TDMA radio station synchronization apparatuses provided individually in each radio station in a TDMA radio system in which each radio station performs radio communication based on the above TDMA scheme, use a sequential transmission synchronization scheme. In this method, the delay time is corrected so that one of the other peripheral base stations establishes synchronization with the reference peripheral base station, and one of the other peripheral base stations is corrected based on the corrected peripheral base station. The delay time is sequentially corrected on a one-to-one basis such that the station establishes synchronization. However, such a sequential transmission synchronization method has a problem that the delay correction completion time increases in proportion to the number of neighboring base stations.
この問題を解決するべく、特許文献1では、GPS衛星を利用して各無線局間の同期をとるTDMA無線局間同期装置が提案されている。この装置によれば、中央基地局から各周辺基地局へ呼出信号が送信される際にまちまちの遅延時間が発生しても、GPS衛星から受信したGPS時刻により生成したGPSクロックの周期に同期して各周辺基地局が一斉に呼出信号を送信できるため、呼出信号の同期を瞬時に確立することができる。
In order to solve this problem,
なお、特許文献2には、複数の送信機からいかなるタイミングで信号を送信しても、受信器が各々の送信機から送信される信号を確実に受け取ることができる非同期の多重無線通信機器が開示されている。
しかしながら、特許文献1のTDMA無線局間同期装置では、例えば温度、湿度、人検知、発報などのセンサ情報を収集するシステムをTDMA無線システムで構成する場合、スペクトラム拡散方式を用いるGPS受信器などの複雑な受信器を各無線局に設ける必要があるため、そのTDMA無線システムの価格が勢い高価となる問題がある。
However, in the TDMA radio station synchronization apparatus of
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、GPS受信器などの複雑な受信器を設けることなく、簡単な構成の受信器を用いて、各無線局間の同期をとることができ、各無線局間の同期をとるための同期基準局を別途設ける必要のないTDMA無線局間同期装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to synchronize radio stations using a simple receiver without providing a complicated receiver such as a GPS receiver. Another object of the present invention is to provide a TDMA wireless station synchronization apparatus that does not require a separate synchronization reference station for synchronization between wireless stations.
上記課題を解決するための請求項1記載の発明は、TDMA方式に基づいて無線通信をする各無線局が、所定の送信タイミングに合わせて無線送信をする送信手段を備えるTDMA無線システムにおいて、前記各無線局に個々に設けられ、当該無線局の送信タイミングと他の無線局の送信タイミングとの同期をとるTDMA無線局間同期装置であって、前記TDMA無線システム外の他の既存の無線地上局により定期的に送信されるセル情報を含むビーコンの電波またはタイムコードを含む標準電波を受波して受信信号を受信する受信手段と、この受信手段により受信された受信信号を基に同期信号を生成する同期検出手段と、同期信号を基に当該無線局の送信タイミングの調整を行う送信制御手段とを備えることを特徴とする。
The invention according to
この構成では、TDMA無線システム外の他の既存の無線地上局により定期的に送信される電波の受信信号を基に同期信号が生成され、その同期信号を基に当該無線局の送信タイミングの調整が行われるので、GPS受信器などの複雑な受信器を設けることなく、簡単な構成の受信器を用いて、各無線局間の同期をとることができる。また、TDMA無線システム外の他の既存の無線地上局からの電波を利用するので、各無線局間の同期をとるための同期基準局を別途設ける必要がない。 In this configuration, a synchronization signal is generated based on a radio wave reception signal periodically transmitted by another existing wireless ground station outside the TDMA wireless system, and the transmission timing of the wireless station is adjusted based on the synchronization signal. Therefore, it is possible to synchronize each radio station using a receiver having a simple configuration without providing a complicated receiver such as a GPS receiver. Further, since radio waves from other existing radio ground stations outside the TDMA radio system are used, there is no need to separately provide a synchronization reference station for synchronizing the radio stations.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のTDMA無線局間同期装置において、前記同期検出手段により生成される同期信号に対する誤差が許容範囲内に所定期間収まる精度で、同期信号を前記送信制御手段に繰り返し出力する計時手段と、前記所定期間を周期的に用いて、前記所定期間の前または後の期間において、前記受信手段による受信信号を受信する動作を許容するとともに、前記計時手段による同期信号を前記送信制御手段に繰り返し出力する動作を禁止する一方、前記所定期間内において、前記受信手段による受信信号を受信する動作を禁止するとともに、前記計時手段による同期信号を前記送信制御手段に繰り返し出力する動作を許容する制御を繰り返す受信制御手段とを備えることを特徴とする。この構成では、周期的に用いられる所定期間内において、受信手段による受信信号を受信する動作が禁止されるとともに、計時手段による同期信号を送信制御手段に繰り返し出力する動作が許容されるので、各無線局間の同期をとることができるほか、受信手段を間欠動作させることができ、受信に消費される電力を削減することができる。 According to a second aspect of the present invention, in the inter-TDMA radio station synchronization apparatus according to the first aspect, the transmission control of the synchronization signal is performed with an accuracy that an error with respect to the synchronization signal generated by the synchronization detection means is within a predetermined period. A timing means for repeatedly outputting to the means, and an operation for receiving the received signal by the receiving means in a period before or after the predetermined period by using the predetermined period periodically, and synchronization by the time measuring means While the operation of repeatedly outputting a signal to the transmission control unit is prohibited, the operation of receiving the reception signal by the reception unit is prohibited during the predetermined period, and the synchronization signal by the timing unit is repeatedly transmitted to the transmission control unit. Receiving control means for repeating the control to allow the output operation. In this configuration, the operation of receiving the reception signal by the reception unit is prohibited within a predetermined period that is used periodically, and the operation of repeatedly outputting the synchronization signal to the transmission control unit by the timing unit is allowed. In addition to synchronization between radio stations, the receiving means can be operated intermittently, and the power consumed for reception can be reduced.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載のTDMA無線局間同期装置において、前記TDMA無線システムにおける前記各無線局は、複数のグループに区分され、各グループ毎に異なる周波数の信号により無線通信をすることを特徴とする。この構成では、無線局が増えてもTDMA無線システムの応答性の低下度合いを軽減することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the inter-TDMA radio station synchronization apparatus according to the first or second aspect, each of the radio stations in the TDMA radio system is divided into a plurality of groups, and a signal having a different frequency for each group. It is characterized by wireless communication. With this configuration, even if the number of radio stations increases, the degree of decrease in responsiveness of the TDMA radio system can be reduced.
本発明によれば、GPS受信器などの複雑な受信器を設けることなく、簡単な構成の受信器を用いて、各無線局間の同期をとることができ、各無線局間の同期をとるための同期基準局を別途設ける必要がない。 According to the present invention, it is possible to synchronize radio stations using a simple receiver without providing a complicated receiver such as a GPS receiver, and synchronize radio stations. There is no need to provide a separate synchronization reference station.
(実施形態1)
図1は本発明による実施形態1のTDMA無線局間同期装置の構成図、図2は同TDMA無線局間同期装置を含む各無線局により構成されるTDMA無線システムを示す図、図3は同TDMA無線局間同期装置の動作タイミングを示す図である。
(Embodiment 1)
1 is a configuration diagram of a TDMA radio station synchronization apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating a TDMA radio system including radio stations including the TDMA radio station synchronization apparatus, and FIG. It is a figure which shows the operation timing of the synchronization apparatus between TDMA radio stations.
図1,図2に示すように、本実施形態1のTDMA無線局間同期装置1は、TDMA方式に基づいて無線通信をする各無線局2が、送信アンテナ21を介して、所定の送信タイミング信号に合わせて入力部22からのデータを含む信号の無線送信をする送信部23を備えるTDMA無線システムAにおいて、それら各無線局2に個々に設けられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the TDMA radio
なお、図1では、送信部23に対応する受信部などの他の構成部分の図示は省略してある。また、TDMA無線システムAの形態については、図1,図2の例に示すように、移動体を含まずに各無線局2同士が無線通信をする構成でも、移動体を含み、移動体と各無線局2との間で無線通信をする構成でもよい。要するに、本発明のTDMA無線システムは、TDMA方式に基づいて無線通信をする各無線局が、所定の送信タイミングに合わせて無線送信をする送信手段を備える構成であればよい。
In FIG. 1, illustration of other components such as a reception unit corresponding to the
TDMA無線局間同期装置1は、当該無線局2の送信タイミングと他の無線局2の送信タイミングとの同期をとるものであり、アンテナ11と、受信部12と、同期検出部13と、送信制御部14とを備えている。
The TDMA radio
受信部12は、TDMA無線システムA外の他の既存のTDMA無線システムにおける無線地上局Bにより定期的に送信されるセル情報を含むビーコンの電波を、アンテナ11で受波した後に復調などしてビーコン受信信号を受信し、そのビーコン受信信号を同期検出部13に出力するものである。ここで、無線地上局Bとしては、例えば、携帯電話またはPHSなどのシステムにおける無線局が利用される。このような場合、無線地上局Bにより定期的に送信されるビーコンには、基地局のID、通信品質などのセル情報が含まれる。なお、無線局2のアンテナは共通アンテナでもよい。
The
同期検出部13は、受信部12により受信されたビーコン受信信号を基に同期信号を生成するものである。同期信号は、例えばレベル判定などにより、ビーコン内の所定情報に対応する波形の立ち上がりないし立ち下がり時点に合わせて生成される。
The
送信制御部14は、同期検出部13により生成された同期信号を基に、当該無線局2の送信タイミングの調整を行うものである。例えば、スロットおよびガードタイムからなる1周期を、同期検出部13により生成された同期信号に合わせるとともに、当該無線局2の送信タイミングを自局(当該無線局2)に割り当てられたスロットの開始時点になるように合わせる調整が行われる。
The transmission control unit 14 adjusts the transmission timing of the
次に、本実施形態1の特徴となる動作について説明する。TDMA無線システムA外の他の既存のTDMA無線システムにおける無線地上局Bから、セル情報を含むビーコンの電波が定期的に送信される。そのビーコンの電波がアンテナ11で受波されると、受信部12によりビーコン受信信号が受信される。そのビーコン受信信号が図3に示すように受信部12から同期検出部13に出力されると、同期検出部13によりビーコン受信信号を基に同期信号が生成される。その同期信号が同期検出部13から送信制御部14に出力されると、その同期信号を基に当該無線局2の送信タイミングの調整が行われ、その調整後の送信タイミング信号が送信制御部14から送信部23に出力される。
Next, operations that characterize the first embodiment will be described. A radio wave of a beacon including cell information is periodically transmitted from the radio ground station B in another existing TDMA radio system outside the TDMA radio system A. When the radio wave of the beacon is received by the
このとき、送信部23において、図3では、例えば上述のセンサなどの入力部22からの送信すべきデータが無いので、送信タイミング信号に応じた無線送信は行われない。この状態が3回続いた後、送信すべきデータが入力しているが、送信制御部14からの送信タイミング信号が無いので、そのデータはバッファに一時保持(蓄積)される。そして、送信制御部14から送信タイミング信号が入力した時点で、一時保持している上記データを含む信号の無線送信が送信アンテナ21を介して行われる。
At this time, in FIG. 3, since there is no data to be transmitted from the
以上、本実施形態1によれば、TDMA無線システムA外の他の既存のTDMA無線システムにおける無線地上局Bにより定期的に送信されるビーコンの電波のビーコン受信信号を基に同期信号が生成され、その同期信号を基に当該無線局2の送信タイミングの調整が行われるので、GPS受信器などの複雑な受信器を設けることなく、簡単な構成の受信器を用いて、各無線局2間の同期をとることができる。また、TDMA無線システムA外の他の既存の無線地上局Bからの電波を利用するので、各無線局2間の同期をとるための同期基準局を別途設ける必要がない。
As described above, according to the first embodiment, the synchronization signal is generated based on the beacon reception signal of the radio wave of the beacon periodically transmitted by the radio ground station B in the other existing TDMA radio system outside the TDMA radio system A. Since the transmission timing of the
なお、実施形態1では、無線地上局Bとして、例えば携帯電話またはPHSなどのシステムにおける無線局が利用される構成になっているが、これに限らず、タイムコードを含む標準電波を送波する無線局が利用される構成でもよい。この構成の場合、同期検出部13は、例えばレベル判定などにより、タイムコードの所定情報に対応する波形の立ち上がりないし立ち下がり時点に合わせて同期信号を生成するようにすればよい。具体的には、秒はパルス信号の立ち上がりで規定され、パルスの立ち上がりの55%値が標準時の1秒信号に同期しているので、その1秒信号を基に同期信号を生成することができる。
In the first embodiment, a wireless station in a system such as a mobile phone or a PHS is used as the wireless ground station B. However, the present invention is not limited to this, and a standard radio wave including a time code is transmitted. A configuration in which a radio station is used may be used. In the case of this configuration, the
また、送信部23は、TDMA無線局間同期装置1に含めても含めなくてもよいことはいうまでもない。要するに、本発明は、TDMA無線システム外の他の既存の無線地上局により定期的に送信されるセル情報を含むビーコンの電波またはタイムコードを含む標準電波を受波して受信信号を受信する受信手段と、この受信手段により受信された受信信号を基に同期信号を生成する同期検出手段と、同期信号を基に当該無線局の送信タイミングの調整を行う送信制御手段とを備える構成であればよい。
Needless to say, the
(実施形態2)
図4は本発明による実施形態2のTDMA無線局間同期装置の構成図、図5は同TDMA無線局間同期装置の動作タイミングを示す図である。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a configuration diagram of the TDMA radio station synchronization apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating operation timing of the TDMA radio station synchronization apparatus.
図4に示すように、本実施形態2のTDMA無線局間同期装置1は、実施形態1との相違点として、同期検出部13により生成される同期信号に対する誤差が許容範囲内に所定期間(図5のT2参照)収まる精度で、つまり所定時間内において同期検出部13により生成される同期信号と実質的に等しい同期信号を送信制御部14に繰り返し出力する内部タイマ15と、受信部12および内部タイマ15の動作を制御する受信制御部16とをさらに備えている。
As shown in FIG. 4, the TDMA radio
次に、受信制御部16の具体構成について、本実施形態2の特徴となる動作とともに説明する。受信制御部16は、図4,図5に示すように、上記所定期間T2を周期的に用いて、所定期間T2の前または後の期間(図5では前の期間T1)において、受信部12へのビーコン受信制御信号を例えばHighレベルにして、受信部12による受信信号を受信する動作を許容するとともに、内部タイマ15へのタイマ制御信号を例えばLowレベルにして、内部タイマ15による同期信号を送信制御部14に繰り返し出力する動作を禁止する。これにより、受信部12は、例えばHighレベルに変化したビーコン受信制御信号に応じて、受信信号を受信する動作をする。内部タイマ15は、例えばLowレベルに変化したタイマ制御信号に応じて、同期信号を送信制御部14に繰り返し出力する動作を停止する。なお、内部タイマ15は、その動作を停止している期間T1において、自己が同期信号を出力するタイミングを、同期検出部13から出力される同期信号のタイミングに合わせるようにしてもよい。
Next, a specific configuration of the
また、受信制御部16は、上記期間T1後の所定期間T2内において、受信部12へのビーコン受信制御信号を例えばLowレベルにして、受信部12による受信信号を受信する動作を禁止するとともに、内部タイマ15へのタイマ制御信号を例えばHighレベルにして、内部タイマ15による同期信号を送信制御部14に繰り返し出力する動作を許容する。これにより、受信部12は、例えばLowレベルに変化したビーコン受信制御信号に応じて、受信信号を受信する動作を停止する。内部タイマ15は、例えばHighレベルに変化したタイマ制御信号に応じて、同期信号を送信制御部14に繰り返し出力する動作をする。さらに、上記一連の制御は繰り返し実行される。
The
以上、本実施形態2によれば、周期的に用いられる所定期間T2内において、受信部12による受信信号を受信する動作が禁止されるとともに、内部タイマ15による同期信号を送信制御部14に繰り返し出力する動作が許容されるので、各無線局2間の同期をとることができるほか、受信部12を間欠動作させることができ、受信に消費される電力を削減することができる。
As described above, according to the second embodiment, the operation of receiving the reception signal by the
また、内部タイマ15が、同期信号を送信制御部14に繰り返し出力する動作を停止している期間T1において、自己が同期信号を出力するタイミングを、同期検出部13から出力される同期信号のタイミングに合わせるように構成すれば、各期間T2において、同期検出部13により生成される同期信号に対する誤差が許容範囲内に所定期間T2収まる精度で、同期信号を送信制御部14に繰り返し出力することができる。
In addition, in the period T1 in which the internal timer 15 stops the operation of repeatedly outputting the synchronization signal to the transmission control unit 14, the timing at which the internal timer 15 outputs the synchronization signal is the timing of the synchronization signal output from the
なお、上記実施形態1,2では、同期信号は、送信制御部14で利用される構成になっているが、図示省略した受信制御部で利用され、その受信制御部が、TDMA無線システムA内の無線局2または移動体からの無線電波を受波して受信信号を受信する受信部に対して、上記同期信号を基に受信タイミングの調整を行う構成にしてもよい。
In the first and second embodiments, the synchronization signal is configured to be used in the transmission control unit 14, but is used in a reception control unit (not shown), and the reception control unit is included in the TDMA radio system A. A receiving unit that receives a radio wave from the
また、上記実施形態1,2の変形例として、図6に示すように、TDMA無線システムAにおける各無線局2が、複数のグループG1,…,Gnに区分され、各グループ毎に異なる周波数f1,…,fnの信号により無線通信をする構成にしてもよい。この構成によれば、無線局2が増えてもTDMA無線システムAの応答性の低下度合いを軽減することができる。
As a modification of the first and second embodiments, as shown in FIG. 6, each
1 TDMA無線局間同期装置
11 アンテナ
12 受信部
13 同期検出部
14 送信制御部
15 内部タイマ
16 受信制御部
2 無線局
21 送信アンテナ
22 入力部
23 送信部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記TDMA無線システム外の他の既存の無線地上局により定期的に送信されるセル情報を含むビーコンの電波またはタイムコードを含む標準電波を受波して受信信号を受信する受信手段と、
この受信手段により受信された受信信号を基に同期信号を生成する同期検出手段と、
同期信号を基に当該無線局の送信タイミングの調整を行う送信制御手段と
を備えることを特徴とするTDMA無線局間同期装置。 In a TDMA radio system in which each radio station that performs radio communication based on the TDMA system includes a transmission unit that performs radio transmission in accordance with a predetermined transmission timing, each radio station is individually provided with a transmission timing of the radio station. And a TDMA radio station synchronization device that synchronizes with the transmission timing of other radio stations,
Receiving means for receiving a reception signal by receiving a radio wave of a beacon including cell information periodically transmitted by another existing radio ground station outside the TDMA radio system or a standard radio wave including a time code;
Synchronization detecting means for generating a synchronization signal based on the received signal received by the receiving means;
And a transmission control means for adjusting the transmission timing of the radio station based on the synchronization signal.
前記所定期間を周期的に用いて、前記所定期間の前または後の期間において、前記受信手段による受信信号を受信する動作を許容するとともに、前記計時手段による同期信号を前記送信制御手段に繰り返し出力する動作を禁止する一方、前記所定期間内において、前記受信手段による受信信号を受信する動作を禁止するとともに、前記計時手段による同期信号を前記送信制御手段に繰り返し出力する動作を許容する制御を繰り返す受信制御手段と
を備えることを特徴とする請求項1記載のTDMA無線局間同期装置。 A timing unit that repeatedly outputs a synchronization signal to the transmission control unit with an accuracy that an error with respect to the synchronization signal generated by the synchronization detection unit is within a predetermined period within an allowable range;
Periodically using the predetermined period, an operation of receiving a reception signal by the reception unit is permitted in a period before or after the predetermined period, and a synchronization signal by the time measurement unit is repeatedly output to the transmission control unit On the other hand, during the predetermined period, the operation of receiving the reception signal by the reception unit is prohibited, and the control for allowing the operation of repeatedly outputting the synchronization signal to the transmission control unit is repeated. The TDMA radio station synchronization apparatus according to claim 1, further comprising: a reception control unit.
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