JP2007228134A - 中央局と複数端末装置間通信システムのレンジング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】CDM方式を採用した1対N通信システムにおいてレンジングを行う。
【解決手段】符号分割多重による1対N通信において、第1から第9ステップによってレンジングを行う。第1ステップ:全端末装置を待機状態とする。第2ステップ:第1及び第2端末装置を送信許可状態とする。第3ステップ:第1及び第2端末装置の可変移相器に移相量を設定する。第4ステップ:中央局で固定信号の受信を試みる。第5ステップ:固定信号が受信できなかった場合には第2ステップに戻り、受信できた場合には、可変移相器の移相量を確定し固定する。第6から第9ステップは、第3から第N端末装置に対して、第1から第5ステップと同様の操作を行う。このステップでは、中央局が、第1から第(n-1)端末装置のうち少なくとも1つの第i（iは1から(n-1)までの整数で、かつi≠nである。）端末装置から送信される第i返答信号を受信しつつ、第3から第N端末装置の可変移相器の移相量を順次確定し固定する。
【選択図】図８

Description

この発明は、中央局と複数の端末装置との間で符号分割多重（CDM: Code Division Multiplexing）方式を利用して通信するためのアクセスネットワークシステムにおいて、中央局からそれぞれの端末装置までの距離の相違に基づく遅延時間に対応して、信号の受信タイミングの調整をするレンジング方法に関する。

中央局と複数の端末装置との間での通信システムの代表例として、中央局と複数の端末装置との間を、PON（Passive Optical Network）を介して接続して構成される光アクセスネットワークシステムが注目されている。中央局は、事業者側に設置される設備でありセンターノードあるいはサービスノード等と呼称されることもある。また端末装置は加入者（ユーザーということもある。）側に設置される設備でありエッジノード等と呼称されることもある。

PONとは、光ファイバ伝送路の途中に光合分岐器を接続して一本の光ファイバ伝送路を複数の光ファイバ伝送路に分岐し、この光合分岐器を中心にしてスター型に複数のエッジノードを接続するネットワークである（例えば、非特許文献1及び2参照）。センターノードとエッジノード間を結ぶネットワークにPONを採用することによって、センターノードと光合分岐器間の光ファイバ伝送路を複数のエッジノードで共有することができ、設備コストを抑制することが可能となる。

以後、センターノードとN個のエッジノード間の通信のことを１対N通信ということもある（ここで、Nは2以上の整数である。）。

PONを利用した従来の光アクセスネットワークシステムとして、時分割多重（TDM: Time Division Multiplexing）方式を採用し、TDM信号の時間スロットを制御することによって、それぞれのユーザーからの送信信号を識別する例が開示されている（例えば、特許文献1及び2参照）。この例によれば、センターノードからそれぞれのエッジノードまでの距離の相違に基づく遅延時間に対応して、信号の受信タイミングの調整をする方法（以後、「レンジング方法」ということもある。）が、既に知られている。すなわち、TDM方式を採用した1対N通信において、レンジング方法は既に開示されている。

一方、PONを利用した光アクセスネットワークシステムに、CDM方式を採用できれば、CDM方式が本来有しているさまざまな利点を享受できる。

CDM方式による通信とは、送信信号を符号化して送信し、受信側では送信側において符号化したときに用いたものと同一の符号で復号化することで通信を行う方法である。CDM方式による通信方法には次のような利点がある。すなわち、CDM方式による通信方法は、送信側と受信側とで同一符号を鍵（符号器及び復号器にセットされる符号を鍵ということもある。）として用いる方法であるので、通信におけるセキュリティーが高いことが特長の一つである。また、CDMによれば、同一時刻に複数の送信信号を多重することが可能であり、波長あるいは時間スロット等の通信資源を節約しつつ、大容量のデータ通信が行えるこという特長もある。

この発明は、PON型の通信網を利用する光アクセスネットワークシステムに限らず、光信号を介在させることなく全ての動作を電気信号のみに基づいて実行されるアクセスネットワークであっても広く適用可能な技術である。しかしながら、便宜上、以後の説明においては、このPONを利用する光アクセスシステムを特定して説明する場合もある。その場合には、中央局、すなわちセンターノードをOLT（Optical Line Terminal）、端末装置、すなわちエッジノードをONU（Optical Network Unit）ということもある。
大西洋也、他、「イーサネットPONシステム」フジクラ技法、第102号、2002年4月、pp．18-21. Yoshio Miyamori, et al., "PON Based All Fiber-Optic Access System", Hitachi Review, Vol. 47, No. 2、1998, pp. 63-66. 特開平10-93607号公報 特表平10-508443号公報

上述したように、PONを利用した１対N通信にCDM方式を採用することができれば、CDM方式が有する優れた特長を生かすことが可能である。CDM方式によって、1対N通信システムを構築する場合においても、センターノードからそれぞれのエッジノードまでの距離の相違に基づく遅延時間を調整するためのレンジングを行う必要がある。しかしながら、1対N通信システムにおいて、CDM方式に対するレンジングを行うための方法が確立さていない。

そこで、この発明の目的は、1対N通信システムにおいて、CDM方式を採用した場合のレンジング方法を提供することにある。

第1発明のレンジング方法は、CDMによる1対N通信を行うアクセスネットワークシステムにおいて、適用される方法である。1対N通信を行うアクセスネットワークシステムは、分配多重器が共通伝送路の一端に設けられこの共通伝送路の他端に結合された中央局と、分配多重器によって分岐されて形成されるN個の分岐伝送路のそれぞれに結合された第1から第N端末装置とを具えて構成される。分配多重器は、1入力信号をN分岐して出力、あるいはN入力信号を合わせて1信号として出力する機能を有する。

上述の課題を解決するため、第1発明のレンジング方法は、以下の第1から第9ステップを含んで構成される。

（1）中央局から、第1から第N端末装置の全てに向けてそれぞれ送信停止命令を送信して、第1から第N端末装置の全てを待機状態とするステップ（第1ステップ）
（2）中央局から、第1及び第2端末装置に向けてそれぞれ第1及び第2送信許可信号を送信するステップ（第2ステップ）
（3）第1及び第2端末装置において、第1及び第2送信許可信号に含まれる第1及び第2端末装置に対する第1及び第2制御信号によって与えられる第1及び第2移相情報をそれぞれ読み取って、第1及び第2端末装置がそれぞれ具える第1及び第2可変移相器に対して、それぞれに対する第1及び第2移相情報に従う第1及び第2移相量を設定し、第1及び第2返答信号を第1及び第2端末装置からそれぞれ中央局に向けて同時に送信するステップ（第3ステップ）
（4）第1及び第2端末装置に対応して中央局が具える第1受信部及び第2受信部において、第1及び第2返答信号に含まれる第1及び第2固定信号の同時受信を試みるステップ（第4ステップ）
（5）第4ステップにおいて、第1及び第2固定信号が受信できなかった場合には、第2ステップに戻り、第1及び第2端末装置のいずれか一方もしくは両方に向けて、中央局から第3ステップで設定した第1及び第2移相量と異なる移相量を設定するよう指示を与え、第1及び第2固定信号が受信できた場合には、中央局から第1及び第2受信同期完了通知信号をそれぞれ第1及び第2端末装置に送信すると共に、第1及び第2移相量を第1及び第2端末装置がそれぞれ具える第1及び第2可変移相器の移相量として確定し固定するステップ（第5ステップ）
（6）中央局から第n（nは3からNまでの整数である。）端末装置に向けて第n送信許可信号を送信するステップ（第6ステップ）
（7）第n端末装置において、第n送信許可信号に含まれる第n制御信号によって与えられる第n移相情報を読み取って、第n端末装置が具える第n可変移相器に対して第n移相情報に従う第n移相量を設定し、第n返答信号を中央局に向けて送信するステップ（第7ステップ）
（8）第n端末装置に対応して中央局が具える、第n受信部において、第n端末装置から送信された第n返答信号に含まれる第n固定信号の受信を試みるステップ（第8ステップ）
（9）第8ステップにおいて、第n固定信号の受信ができなかった場合には、第6ステップに戻り、第n端末装置に向けて中央局から第7ステップで設定した第n移相量と異なる移相量を設定するよう指示を与え、第n固定信号の受信ができた場合には、中央局から第n受信同期完了通知信号を第n端末装置に送信すると共に、第n移相量を第n端末装置が具える第n可変移相器の第n移相量として確定し固定するステップ（第9ステップ）。

ただし、第6ステップから前記第9ステップまでは、中央局が、第1から第(n-1)端末装置のうち少なくとも1つの第i（iは1から(n-1)までの整数で、かつi≠nである。）端末装置から送信される第i返答信号を受信しつつ、かつn＝3の場合からn＝Nの場合まで順次実行し、n＝Nに対する前記第6ステップから前記第9ステップまでが実行された時点で終了する。

また、第2発明のレンジング方法は、上述の第1発明のレンジング方法とは、第5ステップが異なる。第2発明のレンジング方法の第5ステップは、次の内容のステップである。すなわち、第4ステップにおいて、第1及び第2固定信号が受信できなかった場合には、第2ステップに戻り、マスタークロック信号の位相を調整するため中央局が具える可変移相器の移相量を変化させるか、又は第2端末装置に向けて中央局から第3ステップで設定した第2移相量と異なる移相量を設定するよう指示を与えるかのいずれか一方、もしくは両方の動作を実行する。

一方、第1及び第2固定信号が受信できた場合には、中央局から第2受信同期完了通知信号を第2端末装置に送信すると共に、中央局が具える可変移相器の移相量及び第2移相量を、それぞれ中央局が具える可変移相器の移相量及び第2端末装置が具える第2可変移相器の移相量として確定し固定する。

この発明の第1及び第2レンジング方法は、第2ステップから第5ステップにおいて、まず、第1及び第2端末装置に対してレンジングを行う手法であるが、一般に、k個（ここにkは、3からNまでの整数である。）の端末装置に対してレンジングを行っても良い。このような方法でレンジングを行う場合には、第6ステップにおいて、中央局から第(k＋1)（kは3からNまでの整数である。）端末装置に向けて第(k＋1)送信許可信号を送信するステップを実行することになる。しかしながら、このように一般的に第1及び第2レンジング方法を記載したとしても、第1及び第2端末装置に対してまずレンジングを行い、それに続いて第3端末装置に対してレンジングを行うというステップを踏むことに変わりはなく、これは、発明の表現方法の相違に過ぎず、実質的に同一の技術内容である。

第1発明のレンジング方法によれば、第1ステップが実行されることによって、全端末装置が待機状態となる。この状態では、全端末装置が、中央局から送られてくる信号は受信可能であるが、中央局に対して信号を送信することはできない状態となる。この状態で、中央局から、第1及び第2端末装置に向けてそれぞれ第1及び第2送信許可信号が送信される（第2ステップが実行される）ことによって、第1及び第2端末装置の2つの端末装置だけが送信可能状態となる。すなわち、この2つの端末装置だけが、中央局に向けて信号を送信できる状態となる。

第1及び第2送信許可信号には、第1及び第2移相情報が含まれている。第3ステップにおいて、この移相情報にしたがって、第1及び第2端末装置のそれぞれが具える第1及び第2可変移相器に初期値としての第1及び第2移相量が設定される。この状態で、第1及び第2端末装置から中央局に向けて、同時に第1及び第2固定信号が送られるので、これらの固定信号が中央局によって受信されるか否かが判明する（第4ステップ）。

第1及び第2端末装置に対してレンジングが正しく行われれば、これらの固定信号が中央局によって受信される。すなわち、このときに設定された第1及び第2移相量は、受信タイミングが正しく調整されるための適正値であったということになる。これによって、第1及び第2端末装置に対するレンジング操作が終了する。

一方第4ステップで、固定信号が受信されなかった場合は、レンジングが正しく行われていないことを意味する。この場合には、第2ステップに戻り、最終的にレンジングが正しく行われるまで、第4ステップまでの各ステップが繰り返し実行される。この繰り返し実行されることによって、上述の第1及び第2移相量が、レンジングが正しく行えるまで変化されて、最終的に適正値が設定される（第5ステップ）。すなわち、第5ステップにおいて、第1及び第2端末装置に対するレンジング操作が終了する。

第6ステップから第9ステップは、それぞれ上述の第2ステップから第5ステップと同等の内容である。したがって、第6から第9ステップにおいて、第3から第N端末装置に対するレンジング操作が実行される。このように、第1ステップから第9ステップにおいて、全端末装置に対するレンジングが完了する。

第1発明のレンジング方法の第1の特徴は、常に中央局において、複数の端末装置から送信される固定信号を同時に受信しつつレンジングが実行される点にある。すなわち、第3ステップでは、第1及び第2固定信号を含む第1及び第2返答信号が第1及び第2端末装置からそれぞれ中央局に向けて同時に送信され、第4ステップでは、第1及び第2固定信号の同時受信が試みられている。また、第6ステップから第9ステップまでは、第1から第(n-1)端末装置のうち少なくとも1つの端末装置から中央局に向けた返答信号と、第n端末装置からの固定信号との同時受信が試みられている。

この第1の特徴を具えていることによって、詳細は後述するが、受信信号を復号化して得られる自己相関信号の弱ピークが、同時に受信される他の端末装置からの受信信号の相互相関信号によって平坦化されて消滅するために、必ず自己相関信号の強ピークによって信号をラッチすることが可能となる。そのために、固定信号が中央局によって受信されるか否かの判定を着実に行うことが可能となる。

また、第1発明のレンジング方法の第2の特徴は、移相情報が常に中央局から各端末装置に向けて送信される点である。これは、各端末装置の可変移相器に設定する移相量を調整することによってレンジングを実行することを意味しており、中央局において生成されるマスタークロック信号の位相を調整するための可変移相器を、必要としないという利点がある。すなわち、第1発明のレンジング方法では、中央局において生成されるマスタークロック信号が基準とされて、レンジングが実行される方式である。

また、第2発明のレンジング方法によれば、第1発明のレンジング方法とは異なる第5ステップが実行される。すなわち、第5ステップにおいて、マスタークロック信号の位相を調整するための中央局が具える可変移相器の移相量を変化させるという処理が実行される。あるいはまた、第1端末装置に向けてはなんら指示を与えず、第2端末装置に向けて中央局から第3ステップで設定した第2移相量と異なる移相量を設定するよう指示が与えられる。

これは、マスタークロック信号の位相を調整するか、あるいは第2端末装置が具える第2可変移相器に設定する移相量を調整することを意味している。すなわち、第2発明のレンジング方法では、第1端末装置の具える第1可変移相器に設定する移相量が基準とされて、レンジングが実行される方式である。このため、第2発明のレンジング方法によれば、中央局が具える可変移相器の移相量を調整することによって、レンジングのための移相調整が中央局側でできるために、中央局からの遠隔操作によって、第1端末装置の第1可変移相器を設定するのと比較して調整が容易となる。

上述のように第1と第2発明のレンジング方法には、中央局において生成されるマスタークロック信号の位相を調整するための可変移相器を必要としないこと、及び中央局からの遠隔操作によって第1端末装置の第1可変移相器を設定するのと比較して調整が容易となるといった、異なる利点がそれぞれ存在する。

以下、図を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明に係る一構成例を示し、この発明が理解できる程度に各構成要素の配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の素子および条件等を用いることがあるが、これら素子および条件は好適例の一つに過ぎず、したがって、何らこれらに限定されない。また、各図において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。

＜アクセスネットワークシステム＞
第1及び第2発明のレンジング方法を説明するために、まずこの方法が適用されるアクセスネットワークシステムの構成及びその動作について、図1から図4を参照して説明する。以後、第1及び第2発明のレンジング方法の両者を指す場合には、単にこの発明の方法ということもある。

図1は、中央局2から端末装置3に向けた送信信号の流れの説明に供するためのアクセスネットワークシステムの概略的ブロック構成図である。中央局2と端末装置3（3-1から3-N）との間は、共通伝送路6及び分岐伝送路7（図1では分岐伝送路7-1及び7-Nが示してある。）を介してNチャンネル分の通信が可能である。中央局2は、Nチャンネル分の送信部10(10-1から10-N)と1つの加算部11とを具えている。

以後、各チャンネルに係る装置について、どのチャンネルが具える装置であるかを識別する必要のあるときは、主番号の後にチャンネル番号を付して示すこととする。例えば、第1チャンネルから第Nチャンネルに対応する中央局の送信部を、それぞれ第1送信部10-1から第N送信部10-Nと示す。逆に、どのチャンネルが具える装置であるかを識別する必要のないときは、主番号のみを示す。例えば、第1送信部10-1から第N送信部10-Nを総称する場合は、単に送信部10ということもある。

図1に示す中央局2の構成部分は、特に中央局2が具える送信に係る部分のみを示してある。すなわち、中央局2が具える第1送信部10-1及び第N送信部10-Nを代表して示してある。第1から第N送信部の全ては同一の構成である。

この発明の方法は、CDMによる1対N通信を行うアクセスネットワークシステムにおいて、適用される方法である。このシステムは、分配多重器4が共通伝送路6の一端に設けられ、この共通伝送路6の他端に結合された中央局2と、分配多重器4によって分岐されて形成されるN個の分岐伝送路（分岐伝送路7-1から7-N）のそれぞれに結合された第1から第N端末装置とを具えて構成される。

第1から第N端末装置のN個の端末装置とは、第1端末装置3-1から第N端末装置3-Nを指す。図1では、第2端末装置3-2から第(N-1)端末装置3-(N-1)を省略して示してある。第1から第N端末装置は、全て同一の構造である。したがって、以後、端末装置の説明は、第1から第N端末装置を区別せずに行う。

分配多重器4は、1入力信号をN分岐して出力、あるいはN入力信号を合わせて1信号として出力する機能を有する。

送信部10は、各チャンネルのデータ信号に同期信号を付与する同期信号付与部13と、データ信号を符号化する符号化部12とを具えている。各チャンネルの送信部10から出力される符号化された送信信号（以後「符号化送信信号」ということもある。）は、加算部11で多重化されて共通伝送路6に出力される。以後、符号化送信信号が多重されて生成される信号を符号分割多重信号ということもある。

共通伝送路6を光ファイバで実現するPONシステムを利用する場合には、送信部10から出力される符号化送信信号を光信号に変換してから多重化して共通伝送路6に出力する構成とすればよい。この発明の方法は、中央局2と端末装置3との間で光信号を介して通信するか、あるいは電気信号のままで通信するかにはかかわらず利用することが可能な方法である。したがって、以下、中央局2と端末装置3との間の通信を、光信号を介して行うか否かという観点には触れない事とする。

中央局2から端末装置3に向けて送信される符号分割多重信号は、分配多重器4によってN分割されて第1端末装置3-1から第N端末装置3-Nにそれぞれ入力される。端末装置3には、それぞれ端末装置ごとにチャンネル番号が割り当てられている。例えば、第1端末装置3-1から第N端末装置3-Nに対して、それぞれ第1から第Nチャンネルが割り当てられている。

中央局2には、チャンネルごとに対応する送信部10が設置されている。すなわち、第1から第Nチャンネルのそれぞれに対して、第1送信部10-1から第N送信部10-Nが具えられている。送信部10から送信された符号化送信信号は、端末装置3のそれぞれが具える受信部において、復号化されて受信される。端末装置3が具える受信部の構成については、次に説明する。

図2を参照して、端末装置3が具える受信部20の構成を説明する。図2は、端末装置3の概略的ブロック構成図である。受信部20は、マッチドフィルタ21、クロック信号再生部24、可変移相器23、ゲート部25及び同期信号検出部22を具えている。

マッチドフィルタ21は、符号分割多重信号から相関出力信号を再生し出力する。この相関出力信号は、分岐器60で分岐されて、一方はクロック信号再生部24に入力される。また分岐器60で分岐された他方は、ゲート部25に入力される。クロック信号再生部24は、分岐器60で分岐された相関出力信号から再生クロック信号を生成して出力する。可変移相器23は、再生クロック信号の位相を変化させて出力する。ゲート部25は、マッチドフィルタ21から出力され分岐器60で分岐された相関出力信号を、可変移相器23から出力された再生クロック信号によってラッチ処理して出力する。同期信号検出部22は、ゲート部25から出力される出力信号が分岐器62によって分岐された信号から同期信号を検出して、この同期信号を後述する制御部に向けて出力する。

クロック信号再生部24で生成された再生クロック信号は、上述のラッチ信号として利用される他に、端末装置3の送信部30で実行される送信処理のために利用される。端末装置3の送信部30の構成については、図3を参照して後述する。

ここで、送信処理とは、端末装置3から中央局2に向けて送信される信号に同期信号を付与し、送信信号を符号化する処理を指す。同期符号付与及び符号化処理は、中央演算装置（CPU: Central Processing Unit）等の周知の装置を利用して行われる。これらの処理を統括するCPU（図示を省略）を駆動させるためのクロック信号として、クロック信号再生部24で生成された再生クロック信号が利用される。

図3を参照して、端末装置3の構成について説明する。図3は、端末装置3から中央局2に向けた送信信号の流れの説明に供するためのアクセスネットワークシステムの概略的ブロック構成図であり、特に端末装置3の構成の説明に供するための図である。図3に示す端末装置3の構成部分は、煩瑣を避けるために、端末装置3が具える送信部30のみを示してある。すなわち、第1端末装置3-1が具える第1送信部30-1及び第N端末装置3-Nが具える第N送信部30-Nを代表して示してある。第1から第N送信部の全ては同一の構成である。

送信部30は、符号化部31と、同期信号付与部32及び可変移相器33を具えている。符号化部31は、再生クロック信号に同期して形成されるデータ信号を、チャンネルごとに割り当てられている符号で符号化し、符号化送信信号を生成して出力する。符号化部31には、各チャンネルに割り当てられた拡散符号が入力される。例えば、第1チャンネルの符号化部31-1には第1拡散符号が入力される。ここで、データ信号とは、送信すべき情報が載せられている信号を指し、送信されるときには、後述する同期信号が付加されて送信信号として生成されて送信される。同期信号付与部32は、同期信号をデータ信号に付加して送信信号を生成して出力する。可変移相器33は、送信信号の送信タイミングを調整する。すなわち、可変移相器33には符号化送信信号が入力され、入力された符号化送信信号に送信タイミングを調整するために必要な遅延が付加されて出力される。

図3には、後述するように、可変移相器33に対して中央局2から送信タイミングの修正情報が送信されることを、概念的に示すために、第1チャンネルを例にして中央局2の第1受信部40-1から送信タイミング修正情報が、第1端末装置30-1の可変移相器33-1に送信される様子を破線によって示してある。

端末装置3から送信される符号化送信信号は、分配多重器4によって多重化されて符号分割多重信号として共通伝送路6を伝播して中央局2に伝送される。符号分割多重信号は、中央局2において、分配器49によってN分割されて、中央局2がそなえる受信部40に入力される。受信部40は、第1受信部40-1から第N受信部40-NのN個の受信部を指し、それぞれの受信部に第1から第Nチャンネルが割り当てられている。

図4を参照して、受信部40の構成を説明する。図4は、中央局2が具える受信部40の概略的構成図である。受信部40は、マッチドフィルタ41、ゲート部45及び同期信号検出部42を具えている。マッチドフィルタ41は、符号分割多重信号を復号化して相関出力信号を生成して出力する。クロック信号生成部44は、マスタークロック信号を生成して出力する。可変移相器43は、マスタークロック信号の位相を調整して出力する。

ゲート部45は、マッチドフィルタ41から出力される相関出力信号を、可変移相器43から位相が調整されて出力されたマスタークロック信号でラッチ処理して出力する。同期信号検出部42は、ゲート部45から出力された信号から同期信号を検出する。

図5を参照して、レンジングを実行する際に中心的役割を果たす制御系統について説明する。図5は、レンジングの説明に供するためのアクセスネットワークシステムの概略的ブロック構成図である。図5では、レンジングのために必要となる受信タイミングの調整を行う機能部分のみを抽出して系統的に示してある。すなわち、端末装置3については、可変移相器33、受信部20及び制御部52が示されている。また、中央局2については、受信部40、送信部10及び修正情報生成部51が示されている。

中央局2は、端末装置3に対する送信タイミングの修正情報を生成し出力する修正情報生成部51を具えており、修正情報生成部51から出力された修正情報は、中央局2が具える送信部10に入力されて、送信部10から端末措置3が具える受信部20に向けて送信される。

端末装置3が具える受信部20において抽出された送信タイミング修正情報は、制御部52に入力されて、この送信タイミング修正情報によって通知された位相遅延量を算出して、この位相遅延量分の位相遅延を、符号化送信信号に付加するよう可変移相器33に指示する。この符号化送信信号は、端末装置3から中央局2に向けた送信信号である。

端末装置3が具える可変移相器33によって受信タイミングが調整された符号化送信信号は、中央局2が具える受信部40に入力される。符号化送信信号が受信部40に入力されると、受信部40が具える同期信号検出部42（図4を参照、図5では図示を省略してある。）によって、同期信号検出結果を反映する信号が生成されて出力される。この同期信号検出結果を反映する信号は、局側装置が具える修正情報生成部51に入力されてフィードバックループが完成される。

＜通常の通信動作＞
レンジング方法の説明を行う前に、通常の受信動作について説明する。ここでは、レンジングが既に終了しており、中央局2と端末装置3との間で受信タイミングの調整がなされているものとする。

まず、中央局2から端末装置3に向けた送信（下り通信ということもある。）について説明する。下り送信では、送信すべきデータ信号に同期信号が付与された後、同期信号と共に符号化されて符号化送信信号に変換される。同期信号の付与は同期信号付与部13によって行われ、符号化は符号化部12によって行われる。符号化送信信号は加算部11で加算されて符号分割多重信号として生成されて端末装置3に送信される。符号化部12には、各チャンネルに割り当てられた拡散符号が入力される。例えば、第1チャンネルの符号化部12-1には、第1チャンネルに割り当てられた第1拡散符号が入力される（図1を参照）。

端末装置3では、符号分割多重信号を受信して、マッチドフィルタ21（図2を参照）によって復号化処理が行われる。復号化処理とは、符号分割多重信号をあらかじめ自チャンネルに割り当てられた符号を用いて逆拡散処理して、この符号に対する相関出力信号を生成する処理を指す。

相関出力信号は、クロック信号再生部24（図2を参照）に入力されて再生クロック信号が生成されて出力される。この再生クロック信号の生成には、図2には図示が省略されているが、例えば、PLL（Phase Lock Loop）回路を用いた周知の方法が利用できる。また、相関出力信号は、上述の再生クロック信号でラッチ処理することによって、受信データとして生成されて確定される。

次に、端末装置3から中央局2に向けた送信（上り通信ということもある。）について説明する。上り信号は、分配器49によってN分岐されて各チャンネルの受信部40に入力される（図3参照）。受信部40では、上り信号（符号分割多重信号）は自チャンネルに対して割り当てられている符号を用いて逆拡散処理が施され、自チャンネルに対する相関出力信号が生成される。すなわち、受信部40では、上り信号に対して復号化処理が施される。この相関出力信号は、位相が調整されたマスタークロック信号でラッチ処理されて、受信データとして生成されて確定される。

図6を参照して、中央局2と端末装置3との間で送受信される信号の形式について説明する。図6は、中央局2と端末装置3との間で送受信される信号の概略的構成図である。同期信号とデータ信号とが組み合わされて1フレーム分が構成され、この信号はこのフレームの繰り返しによって構成される。

同期信号は、固定信号と制御信号とで構成される。固定信号は、あらかじめ決められたパターンを持つビット列であり、受信側がフレームの先頭位置を検出し、あるいは後述するレンジングのために利用される。

図7(A)から(D)を参照して符号化及び復号化の原理を説明する。図7(A)は、送信信号の時間波形の一部（2ビット分）を切り出して示してある。図7(B)は、信号を符号化あるいは復号化するために利用される符号（拡散信号）の時間波形である。図7(C)は、相関出力信号の自己相関の時間波形である。図7(D)は、相関出力信号の相互相関の時間波形である。図7(A)から(D)において、横軸は時間軸を、縦軸は省略してあるが縦軸の方向に信号強度をそれぞれ任意スケールで示してある。

符号化及び復号化は、拡散変調とも呼ばれ、送信すべきデジタル信号を構成する各ビットを、そのビット間隔よりも狭い間隔を持つビットパターンに変換する処理を指す。このビットバーターンを構成するビット列が符号であり、各チャンネルに異なる符号が割り当てられている。符号の相違とは、このビットパターンの相違に相当する。図7(B)に示す例は、（1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0）で与えられる16ビットのビット列で与えられる符号の一例である。

符号化とは、図7(A)に示す信号と図7(B)に示す信号との積信号を生成することに相当する。この積信号を生成する方法は、例えば、図7(A)に示す信号と図7(B)に示す信号のバイアス電圧を調整して、これらの信号の振幅の中心を0レベルに設定し、「0」及び「1」の2値によって形成される信号形式を、「＋1」及び「-1」の2値によって形成される信号形式に変更して、両者の積を求める。この積を求めるには、例えば、排他的論理和演算EXOR（エクスクルシーブ・オア）ゲートの出力にインバータを接続したゲート回路であるEXNOR（エクスクルシーブ・ノア）回路を用いる。もちろん、この他の周知の方法によっても、上述の処理と等価の処理が可能である。

図7(C)及び図7(D)に示す相関出力信号は、符号化された信号を再度符号化した符号と同一の符号との積信号を求めること（復号化すること）によって生成される。すなわち、符号化送信信号が多重された符号分割多重信号と、符号信号との積信号を求める。復号化に用いられた符号と同一の符号で符号化された符号化送信信号成分は、自己相関信号として復号化される。また、復号化に用いられた符号と異なる符号で符号化された符号化送信信号成分は、相互相関信号として生成される。

自己相関信号の時間波形が図7(C)に示されており、相互相関信号の時間波形が図7(D)に示されている。図7(C)に示すように、自己相関信号の時間波形には、送信信号の1ビット間隔ごとに強い正負のピーク（以後、「強ピーク」ということもある。）が現れる。図7(C)では、強ピークを実線の矢印によって示してある。自己相関信号に対して、この強ピークのみを取り出す閾値処理を施せば、送信信号を取り出せることを意味している。

一方、符号化送信信号を生成する際に用いられた符号と異なる符号で復号化されて生成される相互相関信号には、図7(D)に示すように、自己相関信号のようなピークは現れない。特に送信信号を直交符号系列の符号によって拡散変調を行って符号化送信信号を生成した場合には、自己相関信号の強ピークの現れる時間軸上の位置において、相互相関信号は無音状態（0レベルに等しい信号強度の状態）となる。

したがって、直交符号系列の符号によって拡散変調を行った場合には、多重化して得られる符号分割多重信号を復号化処理して得られる相関出力信号において、強ピークが他チャンネルの信号成分の干渉を受けにくいので、閾値処理によって送信信号を復元することが一層容易であり確実に行えることとなる。

自己相関信号の時間波形には、強ピーク以外にも小さな複数のピーク（以後、「弱ピーク」ということもある。）が現れている。多重化が行われていない符号化送信信号を復号化して得られる自己相関信号に対しては、この弱ピークが現れる時間軸上の位置で閾値処理を施しても、送信信号を取り出すことは可能である。しかしながら、多重化されて生成された符号分割多重信号を復号化処理して得られる相関出力信号においては、複数の他チャンネルの同種の弱ピーク同士が干渉して弱ピークの強度は一層弱くなり、弱ピークを閾値処理することによっては送信信号を取り出すことはできない。

従って、複数の端末装置から送信される固定信号を同時に受信しつつレンジングを実行することによって、受信信号を復号化して得られる自己相関信号の弱ピークが、同時に受信される他の端末装置からの受信信号の相互相関信号によって平坦化されて消滅するために、着実に自己相関信号の強ピークによって信号をラッチすることが可能となる。そのために、常に正確に受信信号を復号化して受信できる。

復元された送信信号には、図6を参照して説明したように、同期信号が含まれる。すなわち、端末装置3が具える受信部20において復号化されて生成された同期信号は、制御部52に入力されて後述するレンジング処理に利用される。

＜第1実施例＞
レンジングとは一般に、全端末装置からの上り信号の位相を中央局2において同期させることをいう。中央局2から各端末装置までのそれぞれの伝送距離が異なるため、各端末装置から中央局2に向けて送信される送信信号が中央局2に到達するまでの時間に差が生じる。レンジングは、この時間差が存在しても、各送信信号の位相を調整することによって、中央局2において同期して受信できるようにする処理である。

一方、中央局2において、受信した信号を復号化して生成される相関出力信号をラッチするためのマスタークロック信号の位相についても調整する必要がある。この理由は、図7(C)に示すように、送信信号を復元するために閾値処理して抽出される強ピークの時間幅は、送信信号の1ビットの時間間隔に比べて狭いからである。すなわち、マスタークロック信号の時間軸上での立ち上がり位置が、強ピークの時間幅内に存在するように、相関出力信号とマスタークロック信号との時間軸上での位置関係を調整する必要がある。相関出力信号とマスタークロック信号との時間軸上での位置関係を調整することは、マスタークロック信号の位相を調整することに相当する。

ここでは、マスタークロック信号の位相を調整する処理についても、レンジング処理に含める。すなわち、レンジングとは、全端末装置3からの上り信号の周波数とマスタークロック信号の周波数とを合わせて両者を同期させると共に、全チャンネルの相関出力信号の強ピークの現れる時間軸上の位置に対して、ラッチするタイミングを合わせる動作である。ラッチするタイミングを合わせる動作は、可変移相器33あるいは可変移相器43の位相遅延量を調整することによって行うことが可能である。相関出力信号の強ピークの現れる時間軸上の位置と、ラッチするタイミングとは相対的な関係であるので、なんらかの1つの信号の位相を基準として設定してレンジングを行う必要がある。

第1実施例は、中央局2が具えるクロック信号生成部44が生成するマスタークロック信号の位相を基準としてレンジングを行う方法（第1発明のレンジング方法）である。また、後述する第2実施例は、任意の端末装置が中央局2に向けて送信する上り信号の位相を基準として採用してレンジングを行う方法（第2発明のレンジング方法）である。第1発明のレンジング方法では、クロック信号生成部44が生成するマスタークロック信号の位相が基準とされるので、マスタークロック信号の位相を調整して出力する可変移相器43に設定される位相遅延量は、レンジングの全ステップにおいて固定される。

以下、第1発明のレンジング方法について、図1から図8を参照して説明する。図8は、第1発明のレンジング方法のフローチャートである。第1発明のレンジング方法は、第1から第9ステップを含んで構成されるので、第1ステップから順にステップごとにその処理内容を説明する。

なお、レンジングを行うには上り信号及び下り信号のいずれにも、送信すべきデータ信号を含ませる必要はない。そこで、レンジングにおいて利用される送信信号は、図6で示した1フレームが、固定信号と制御信号とで構成される同期信号のみによって構成された信号である。

レンジングは、例えば、中央局2の電源が入れられた時、あるいは中央局2が上り信号の受信エラーを検知した時に開始される。また、中央局2にレンジングを開始する開始命令を出すタイマー装置を設けて、一定の時間間隔でレンジングを行うようにしても良い。

第1ステップS10は、中央局2から、端末装置3の全てに向けてそれぞれ送信停止命令を送信して、端末装置3の全てを待機状態とするステップである。端末装置3が送信停止命令を受信することによって、端末装置3は下り信号を受信することは可能であるが、上り信号の送信は行えない状態となる。送信停止命令の信号の具体的な一例については、後述の＜同期信号の構成＞の説明中において記述する。

第1発明のレンジング方法では、第1チャンネルから第Nチャンネルまで順次レンジングが実行される。ただし、第1チャンネルと第2チャンネルとは同時にレンジングが行われる。

第2ステップS20は、中央局2から、第1端末装置3-1及び第2端末装置3-2に向けてそれぞれ第1及び第2送信許可信号を送信するステップである。第1及び第2送信許可信号は、それぞれ1つ以上の同期信号から構成されている。その同期信号に含まれる制御信号には、第1可変移相器33-1及び第2可変移相器33-2に設定すべき移相量を指示する移相量情報が載せられている。第1可変移相器33-1及び第2可変移相器33-2に設定すべき移相量は、｛0, Δt, 2Δt, 3Δt, ...,(M-1) Δt｝のM種類のうちのどれかである。移相量情報は、これらM種類の移相量のいずれかを設定すべき移相量として指示する内容である。同期信号に含まれる制御信号によって指示される移相量の具体的な設定方法については、後述の＜同期信号の構成＞及び＜端末装置における信号処理＞の説明中において記載する。

第1可変移相器33-1及び第2可変移相器33-2に送信される移相量情報は、それぞれMとおりであるので、組み合わせはM×Mとおりとなる。ここでMは2以上の整数である。この組み合わせとは、例えば、第1可変移相器33-1に設定すべき移相量を0とし、第2可変移相器33-2に設定すべき移相量をΔtとする等の組み合わせである。

また、M×Δtは、送信信号の1ビットの間隔に等しい。したがって、M×Δt＝(送信信号の1ビットの間隔)の関係を満たす限り、M及びΔtの値の組み合わせは複数存在する。Mの値として大きな整数を選択すると、移相量の最小調整量Δtを小さくすることができるので、第1及び第2可変移相器に設定すべき移相量を細かく精密に決定することが可能となる。しかしながら、レンジングに要する時間はMに比例するので、それだけ多くの時間をレンジングのために要することとなる。

一方、Mの値として小さな整数を選択すると、移相量の最小調整量Δtを大きくすることになるので、第1及び第2可変移相器に設定すべき移相量を細かく精密に決定することはできない。しかしながら、レンジングに要する時間はそれだけ短縮される。したがって、MとΔtとをどのように選択するかは、データ信号の伝送レート等のアクセスネットワークの使用形態、あるいは中央局と端末装置との平均距離等の使用環境等で決められる設計的な事項に属する。

第3ステップS30では、まず、第1端末装置3-1及び第2端末装置3-2において、第1及び第2送信許可信号に含まれる第1及び第2制御信号によって与えられる第1及び第2移相情報がそれぞれ読み取られる。次に、第1端末装置3-1及び第2端末装置3-2がそれぞれ具える第1可変移相器33-1及び第2可変移相器33-2に対して、それぞれに第1及び第2移相量を設定する。最後に、第1及び第2返答信号を、第1端末装置3-1及び第2端末装置3-2から、それぞれ中央局2に向けて同時に送信する。この第1及び第2返答信号は、1つ以上の同期信号から構成されている。

第4ステップS40は、第1端末装置3-1及び第2端末装置3-2に対応して中央局2が具える第1受信部40-1及び第2受信部40-2において、第1及び第2返答信号に含まれる第1及び第2固定信号の同時受信を試みるステップである。

第4ステップでは、第1及び第2固定信号の同時受信を試みるために、第1及び第2返答信号は多重化されて符号分割多重信号として中央局2に向けて送信される。第1及び第2返答信号が多重化されて送信されることによって、固定信号が着実に受信できるか否かの判定が着実に行える。

第1チャンネル（第1端末装置3-1に割り当てられたチャンネル）を例にとって説明すると、既述したように、復号化されて生成される相関出力信号の第1チャンネルの自己相関信号の弱ピークが、同時に受信される第2チャンネルの相互相関信号によって平坦化されて消滅するために、強ピークに対する閾値処理が着実に行える。その結果、強ピークの時間幅内にラッチするための再生クロック信号の立ち上がり時間が含まれていれば、すなわち、再生クロック信号の遅延時間がラッチ可能な条件に調整されていれば、必ず自己相関信号の強ピーク信号をラッチすることが可能となる。このため、再生クロック信号の遅延時間がラッチ可能な条件に調整されているか否かの判定、つまり、固定信号が受信できるか否かの受信判定が着実に行える。この判定は、固定信号を構成するビットパターンが再生されるか否かを確認することで実行できる。再生クロック信号の遅延時間がラッチ可能な条件に設定されていなければ、このビットパターンは再生されない。

第5ステップは、図8においてS50及びS55として示されたステップを含む。第5ステップS50及びS55では、上述の第4ステップにおいて、第1及び第2固定信号が受信できた場合と、できなかった場合とに分けて処理が行われる。第1及び第2固定信号に対する受信判定は、ステップS40で行われる。第1及び第2固定信号が受信できなかった場合には、ステップS50に進み、第1及び第2固定信号が受信できた場合には、ステップS55に進む。

ステップS50は、第1及び第2端末装置のいずれか一方もしくは両方に向けて、中央局から第3ステップで設定した第1及び第2移相量と異なる移相量を設定するよう指示を与えるステップである。このときの、中央局から第1及び第2端末装置のいずれか一方もしくは両方に向けて与えられる指示が、上述した送信タイミング修正情報である。この送信タイミング修正情報は、中央局2に具えられる修正情報生成部51によって生成されて送信される。このステップS50が実行されることによって、上述の第2ステップから再度第4ステップまでが、第1及び第2固定信号が受信できるまで繰り返される。

ステップS55は、中央局2から第1及び第2受信同期完了通知信号をそれぞれ第1端末装置3-1及び第2端末装置3-2に送信すると共に、第1及び第2移相量をそれぞれ第1可変移相器33-1及び第2可変移相器33-2の移相量として確定し固定するステップである。中央局2から第1端末装置3-1及び第2端末装置3-2に向けて、受信できた第1及び第2固定信号を送信し続けることによって、この固定された状態が維持される。

第1及び第2固定信号が受信できた時点で、第6ステップに進む。図8では、このことをn＝3と示してある。

第6ステップS60は、中央局3から第n（nは3からNまでの整数である。）端末装置3-nに向けて、第n送信許可信号を送信するステップである。図8に示すステップS60からステップS97で構成される閉ループは、第3端末装置3-3から第N端末装置3-Nまでの各端末装置の全ての可変移相器の移相量が、再生クロック信号の遅延時間がラッチ可能な条件に設定されるまで繰り返される。第3端末装置3-3の送信部30-3が具える第3可変移相器33-3の移相量がラッチ可能な条件に設定されたら、nの値を1つ増やしてn＝4として第4端末装置3-4の送信部30-4が具える第4可変移相器33-4の移相量をラッチ可能な条件に設定するという順でn＝Nとなるまで繰り返される。このようなルーティング処理は、周知の手法で行える。

図8に示すステップS60からステップS97で構成される閉ループの、第n順目（n＝3からNで与えられる。）の処理は、第3端末装置3-3に対して行われる上述の第2ステップS20から第5ステップS50と同様の内容のステップである。

第n送信許可信号は、それぞれ1つ以上の同期信号から構成されている。その同期信号に含まれる制御信号には、第n可変移相器33-nに設定すべき移相量を指示する移相量情報が載せられている。第n可変移相器33-nに設定すべき移相量は、上述の第2ステップの場合と同様に、｛0, Δt, 2Δt, 3Δt, ...,(M-1) Δt｝のM種類のうちのどれかである。移相量情報は、これらM種類の移相量のいずれかを設定すべき移相量として指示する内容である。

第7ステップS70では、まず、第n端末装置において、第n送信許可信号に含まれる第n制御信号によって与えられる第n移相量情報を読み取る。次に第n端末装置が具える第n可変移相器に対して第n移相量情報に従う第n移相量を設定する。最後に、第n返答信号を中央局に向けて送信するステップである。この第n返答信号は、1つ以上の同期信号から構成されている。

第8ステップS80は、第n端末装置3-nに対応して中央局2が具える、第n受信部40-nにおいて、第n端末装置3-nから送信された第n返答信号に含まれる第n固定信号の受信を試みるステップである。第8ステップS80は、上述の第4ステップS40と同様の内容である。

第8ステップS80では、第n固定信号の同時受信を試みるために、第n返答信号は、これまでにレンジングが完了したチャンネルの返答信号を少なくとも1つ含めて多重化されて符号分割多重信号として中央局2に向けて送信される。これまでにレンジングが完了したチャンネルの返答信号と、第n返答信号が多重化されて送信されることによって、固定信号が着実に受信できるか否かの判定が着実に行えることは、第4ステップS40の場合と同様である。

第9ステップは、図8においてS90及びS95として示されたステップを含む。第9ステップS90及びS95では、上述の第8ステップS80において、第n固定信号が受信できた場合と、できなかった場合とに分けて処理が行われる。第n固定信号に対する受信判定は、ステップS80で行われる。第n固定信号が受信できなかった場合には、ステップS90に進み、第n固定信号が受信できた場合には、ステップS95に進む。

第9ステップは、第8ステップS80において、第n固定信号の受信ができなかった場合には、第6ステップS60に戻り、第n端末装置3-nに向けて中央局2から第7ステップS70で設定した第n移相量と異なる移相量を設定するよう指示を与え、第n固定信号の受信ができた場合には、中央局2から第n受信同期完了通知信号を第n端末装置3-nに送信すると共に、第n移相量を第n端末装置3-nの送信部30が具える第n可変移相器33-nの第n移相量として確定し固定するステップである。第9ステップは、上述の第5ステップS50と同様の内容である。

受信判定に利用される第1から第n固定信号は、第1から第n端末装置に対して全て同一の信号を用いてもよく、また全て異なる信号を固定信号として用いても良い。また、第1から第n固定信号は、あらかじめ中央局2及び端末装置3に記憶装置（図示を省略してある。）を設置しておき、この記憶装置に記憶させておく。そして、再生された固定信号と記憶装置に記憶されてある固定信号とのパターンマッチングを行い、一致した場合には固定信号が受信できたものとして扱うという手法が一例として採用できる。再生された固定信号と記憶装置に記憶されてある固定信号とのパターンマッチングは、周知の手法によって実現可能である。

または、中央局2から、端末装置3に向けて送信許可信号を送信する際に、この送信許可信号にあらかじめ返送すべき固定信号を指示しておき、再生された固定信号とこの送信許可信号にあらかじめ返送すべき固定信号として指示した固定信号とのパターンマッチングを行い、一致した場合には固定信号が受信できたものとして扱うという手法が一例として採用できる。このパターンマッチングも周知の手法によって実現可能である。いずれの手法を採用するかは、設計的事項に属する。

ステップS90は、第n端末装置3-nに向けて、中央局2から第7ステップS70で設定した第n移相量と異なる移相量を設定するよう指示を与えるステップである。このステップS90が実行されることによって、上述の第6ステップS60から第8ステップS80までが、第n固定信号が受信できるまで繰り返される。

ステップS95は、中央局2から第n受信同期完了通知信号をそれぞれ第n端末装置3-nに送信すると共に、第n移相量をそれぞれ第n可変移相器33-nの移相量として確定し固定するステップである。第n固定信号が受信できた時点で、図8に示すように、ステップS96でnの値がNに等しいか判断されて、等しくなければステップS97に進みnの値が1つ増やされてステップS60に進む。nの値がNに等しいと判断されれば、ステップS100に進みレンジングを終了する。このnの値についての判断は、CPUによって通常の方法で行える。

第6ステップから第9ステップまでは、第1から第(n-1)端末装置のうち少なくとも1つの第i（iは1から(n-1)までの整数である。）端末装置から中央局に向けて第i返答信号を送信しつつ、かつn＝3の場合からn＝Nの場合まで順次実行される。これは、第4ステップにおいて説明したように、複数の固定信号の同時受信を試みることによって、目的とするチャンネルの固定信号が着実に受信できるか否かの判定が着実に行えるからである。このように、目的とするチャンネルの固定信号に加えてその他の複数の固定信号を常に多重して送信することによってレンジングすることがこの発明の方法の特徴である。

＜第2実施例＞
第2実施例のレンジング方法は第2発明のレンジング方法であり、上述したように、任意の端末装置が中央局2に向けて送信する上り信号の位相を基準として採用して行うレンジング方法である。ここでは、第1端末装置3-1が中央局2に向けて送信する上り信号、すなわち第1チャンネルの上り信号の位相を基準とする場合について説明するが、どのチャンネルの上り信号の位相を基準としても、同様である。

第2発明のレンジング方法では、第1端末装置3-1から送信される送信信号の位相が基準とされるので、第1クロック信号生成部24−1によって再生される再生クロック信号の位相を調整する第1可変移相器23-1に設定される位相遅延量は、レンジングの全ステップにおいて固定される。

以下、第2発明のレンジング方法について、主に図9を参照して説明する。図9は、第2発明のレンジング方法のフローチャートである。第2発明のレンジング方法は、上述の第1発明のレンジング方法と第5ステップが異なるだけで他のステップは同一である。したがって、ここでは、第2発明のレンジング方法の第5ステップの処理内容について説明し、その他のステップについてはその説明を省略する。

第2発明のレンジング方法の第5ステップは、図9においてS50'及びS55'として示されたステップを含む。第5ステップS50'及びS55'では、第4ステップS40において、第1及び第2固定信号が受信できた場合と、できなかった場合とに分けて処理が行われる。第1及び第2固定信号に対する受信判定は、ステップS40で行われる。第1及び第2固定信号が受信できなかった場合には、ステップS50'に進み、第1及び第2固定信号が受信できた場合には、ステップS55'に進む。

ステップS50'は、マスタークロック信号の位相を調整するため中央局2が具える可変移相器43の移相量を変化させるか、又は第2端末装置3-2に向けて中央局2から第3ステップで設定した第2移相量と異なる移相量を設定するよう指示を与えるかのいずれか一方、もしくは両方の動作を実行するステップである。このステップS50'によって、上述の第2ステップS20から第4ステップS40までのループが、第1及び第2固定信号が受信できるまで繰り返される。

ステップS55'は、中央局2から第2受信同期完了通知信号を第2端末装置3-2に送信すると共に、中央局2が具える可変移相器43の移相量及び第2移相量を、それぞれ中央局2が具える可変移相器43の移相量及び第2端末装置3-2の送信部20−2が具える第2可変移相器23-2の移相量として確定し固定するステップである。第1及び第2固定信号が受信できた時点で、第6ステップS60に進むことについては、第1発明のレンジング方法と同様である。

図10(A)及び(B)を参照して、上述の第1発明と第2発明のレンジング方法の両者を比較し、その相違点を説明する。図10(A)及び(B)は、それぞれ第1及び第2発明のレンジング方法におけるレンジングの開始から終了までの端末装置3及び中央局2の動作状態の説明に供する図である。両図共に上から順に、第1端末装置（ONU-1）から第N端末装置（ONU-N）の送信信号、及び中央局（OLT）が具えるクロック信号生成部44で生成されるマスタークロック信号の状態を並列させて示してある。

図10(A)に示す第1発明のレンジング方法によれば、レンジング開始（ステップS10）からステップS20を経て、ステップS30からS55において、ONU-1及びONU-2の固定信号を用いたレンジングが行われる。このときレンジングの基準はマスタークロック信号の位相であるので、図10(A)の一番下に示してあるようにマスタークロック信号の位相は固定されたままである。ONU-1及びONU-2のレンジングが終了した後も、ONU-1及びONU-2からOLTに向けて固定信号が送り続けられているように示されているのは、上述したように、複数の固定信号の同時受信を試みることによって、目的とするチャンネルの固定信号が着実に受信できるか否かの判定が着実に行えるからである。

ONU-1及びONU-2のレンジングが終了した後、ONU-3からONU-Nのレンジングが実行される。このことが図10(A)では、ONU-1及びONU-2のレンジングが終了した後、ステップS60を経てステップS70からS95において、ONU-3の固定信号を用いたレンジングが行われる。同様に図10(A)では省略してあるが、ONU-4からONU-(N-1)のレンジングが行われ、最後にONU-Nのレンジングが行われる。

ONU-1からONU-(N-1)のレンジングが終了した後も、OLTに向けて固定信号が送り続けられているように示されているが、ONU-1からONU-(N-1)の全てからOLTに向けて固定信号を送り続ける必要はない。少なくともOLTにおいて複数の固定信号の同時受信が可能となるように、ONU-1からONU-(N-1)のうちのどれかから固定信号を送り続ければよい。

図10(B)に示す第2発明のレンジング方法によれば、レンジング開始（ステップS10）からステップS20を経て、ステップS30からS55'において、ONU-1及びONU-2の固定信号を用いたレンジングが行われる。このときレンジングの基準はONU-1の固定信号の位相であるので、図10(B)の一番上に示してあるようにONU-1の固定信号の位相は固定されたままである。その代わりに、マスタークロック信号の位相はステップS30からS55'において調整される。ONU-1及びONU-2のレンジングが終了した後も、ONU-1及びONU-2からOLTに向けて固定信号が送り続けられているように示されているのは、上述した理由と同じである。

ONU-2のレンジングが終了した後、ONU-3からONU-Nのレンジングが実行される。このことが図10(B)では、図10(A)と同様に、ONU-1及びONU-2のレンジングが終了した後、ステップS60を経てステップS70からS95において、ONU-3の固定信号を用いたレンジングが行われる。同様に図10(B)では省略してあるが、ONU-4からONU-(N-1)のレンジングが行われ、最後にONU-Nのレンジングが行われる。

ONU-1からONU-(N-1)のレンジングが終了した後も、OLTに向けて固定信号が送り続けられているように示されているが、第1発明のレンジング方法と同様に、ONU-1からONU-(N-1)の全てからOLTに向けて固定信号を送り続ける必要はない。少なくともOLTにおいて複数の固定信号の同時受信が可能となるように、ONU-1からONU-(N-1)のうちのどれかから固定信号を送り続ければよい。

＜同期信号の構成＞
上述したこの発明の方法において中心的な役割を果たすのが同期信号である。上述したように同期信号は固定信号と制御信号とから構成されるが、固定信号と制御信号とについて、その一例を図11及び図12を参照して詳細に説明する。

端末装置3から中央局2に向けて送信される固定信号が受信されるためには、マスタークロック信号の周波数と、固定信号から抽出されるクロック信号の周波数とが一致するだけでは不十分であり、両者の位相も一致するように同期させなくてはならない。これは、図7(C)を参照して上述したように、マスタークロック信号の時間軸上での立ち上がり位置が、強ピークの時間幅内に存在するように、相関出力信号とマスタークロック信号との時間軸上での位置関係を調整する必要があることに相当する。

図11は、同期信号の概略的構成図である。ここでは同期信号を構成する固定信号の一例として（0, 1, 0, 1, 0）という5ビットの信号を想定してある。この5ビットの信号が中央局において再現できれば、固定信号が受信できたことになる。

一方制御信号は、端末装置3に対して送信停止命令あるいは送信許可の命令を与えるための送信許可ビット（図11ではENと示してある。以後、ENビットということもある。）を具えている。例えば、送信許可ビットが「0」であれば送信停止命令であり、「1」であれば送信許可命令であると約束しておく。

この発明の方法の第1ステップにおいて、第1から第N端末装置の全てを待機状態とするために、中央局から、第1から第N端末装置の全てに向けてそれぞれ送信停止命令が送信されるが、具体的には、制御信号のENビットを「0」として同期信号を送信することに対応する。また、第2ステップにおいて、第1及び第2端末装置に向けてそれぞれ送信される第1及び第2送信許可信号は、その制御信号のENビットを「1」として構成される制御信号を含む送信信号に対応する。

また、この送信許可ビットに続いてD7からD0までの8ビットからなる移相量情報信号を具えている。例えば端末装置が具える可変移相器に対して設定すべき移相量を0 ps（ピコ秒）である場合には、D7からD0までの8ビット（D7, D6, D5, D4, D3, D2, D1, D0）を（0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0）とする。以下0 psから255 psまでを、8ビットの2進数値によって与えることが可能である。255 ps（ピコ秒）である場合には、（1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1）となる。

図12は、端末装置3から中央局2に向けて送り返すべき固定信号を指示する送信許可信号（同期信号）の一例を示す概略的構成図である。この発明の方法の第2ステップにおいて、中央局2から第1及び第2端末装置（3-1及び3-2）に向けて送信される第1及び第2固定信号、あるいは第7ステップにおいて、中央局2から第n端末装置3-nに向けて、中央局2に向けて送り返すべき固定信号として指示する第n固定信号は、図12に示すように、D7からD0までの8ビットからなる移相量情報信号と直列させて、F4からF0までの5ビット（F4, F3, F2, F1, F0）の信号によって構成できる。

＜端末装置における信号処理＞
図13を参照して端末装置3における、中央局2からの送信許可信号を受信してから中央局2に返答信号を送信するまでのステップについて説明する。図13は、端末装置3における、送信許可信号を受信してから返答信号を送信する信号処理のステップの説明に必要な部分のみを示す概略的ブロック構成図である。図13を参照して行う以下の説明においては、どのチャンネルが具える装置であるかを識別して行う必要がないので、各構成部品に対して主番号のみを示してある。

中央局2から送信された固定信号は、マッチドフィルタ21によって相関出力信号として生成されて出力され、ゲート部25によって相関出力信号はマスタークロック信号でラッチ処理されて出力される。この出力信号は分岐器64で分岐されて、同期信号検出部22に入力されて同期信号が検出される。

この検出された同期信号に含まれる制御信号は、図11に示すように、送信停止あるいは送信許可に関する情報（上述のENビットに示されている。）及び移相量がデジタルデータの形式で表された信号である。制御信号は、図13に示すように制御部52に入力される。ここで、制御信号とは、この発明の方法が適用されるアクセスネットワークシステムの構成を説明する際に記述した、端末装置3が具える受信部20において抽出された送信タイミング修正情報を指す。この送信タイミング修正情報によって通知された位相遅延量を算出して、この位相遅延量分の位相遅延を、符号化送信信号に付加するよう可変移相器33に指示するとは、具体的な一例を挙げると、次の内容である。

可変移相器33は、例えば、Maxim社製のDS1023等を適宜利用することが可能である。この可変移相器33は、入力端子（図13ではINと示してある。）から入力された信号に、任意の遅延量を付加して出力端子（図13ではOUTと示してある。）から出力する機能を有している。遅延量は、制御部52の具える出力端子（P0, ..., P7）から出力される2値の電圧信号によって制御される。制御部52の具えるV_CC端子は、この可変移相器33を動作させるための電源を供給するための端子である。このV_CC端子から電源が供給されないと可変移相器33の出力端子からは何も信号が出力されない。

制御信号のENビットが「0」（送信停止）の場合は、V_CC端子から電圧の供給が止まるようにセットすることによって送信を停止することが可能となる。逆に、ENビットが「1」（送信許可）の場合には、V_CC端子から電圧が供給されるようにセットすることによって可変移相器33の出力端子から信号が出力される、送信許可状態とすることが可能となる。可変移相器33に移相量を設定するには、出力端子（P0, ..., P7）から出力される2値の電圧信号を、上述の可変移相器33に対して設定すべき移相量を表す8ビット（D7, D6, D5, D4, D3, D2, D1, D0）と1対1に対応させて、設定すればよい。

同期信号検出部22に入力されて検出される同期信号に含まれる制御信号には、可変移相器33に設定すべき移相量を指示する移相量情報が載せられている。33-2に設定すべき移相量は、｛0, Δt, 2Δt, 3Δt, ...,(M-1) Δt｝のM種類のうちのどれかであり、この制御信号は制御部52の出力端子（P0, ..., P7）から2値のデジタル電圧信号（ここでは、8ビット）として出力される。

Mの値を大きくとる場合には、出力端子（P0, ..., P7）のビット数を大きくすれば良い。例えば、制御部52の出力端子を拡張して16ビットの2値のデジタル電圧信号として扱えるようにすれば良い。もちろん、これに対応して16ビットの2値のデジタル電圧信号として移相量を設定できる可変移相器を利用する必要がある。

固定信号が受信できた場合には、制御信号のENビットが「1」である信号を中央局から送信し、制御部52の具えるV_CC端子から電源が可変移相器33に対して供給される状態に設定される。このようにして、固定信号が受信できた場合には、端末装置3が具える可変移相器33の移相量として確定し固定するという第5ステップが実行される。

中央局から端末装置に向けた送信信号の流れの説明に供するためのアクセスネットワークシステムの概略的ブロック構成図である。 端末装置の概略的ブロック構成図である。 端末装置から中央局に向けた送信信号の流れの説明に供するためのアクセスネットワークシステムの概略的ブロック構成図である。 中央局が具える受信部の概略的構成図である。 レンジングの説明に供するためのアクセスネットワークシステムの概略的ブロック構成図である。 中央局と端末装置との間で送受信される信号の概略的構成図である。 送信信号、拡散信号、自己相関及び相互相関の時間波形を示す図である。 第1発明のレンジング方法のフローチャートである。 第2発明のレンジング方法のフローチャートである。 レンジングの開始から終了までの端末装置及び中央局の動作状態の説明に供する図である。 同期信号の概略的構成図である。 端末装置から中央局に向けて送り返すべき固定信号を指示する同期信号の一例を示す概略的構成図である。 端末装置における信号処理のステップの説明に供する図である。

符号の説明

2：中央局
3：端末装置
4：分配多重器
6：共通伝送路
7：分岐伝送路
10、30：送信部
11：加算部
12、31：符号化部
13、32：同期信号付与部
20、40：受信部
21、41：マッチドフィルタ
22、42：同期信号検出部
23、33、43：可変移相器
24：クロック信号再生部
25、45：ゲート部
44：クロック信号生成部
49：分配器
51：修正情報生成部
52：制御部
60、62、64：分岐器

Claims (2)

1入力信号をN（Nは2以上の整数である。）分岐して出力、あるいはN入力信号を合わせて1信号として出力する分配多重器を、共通伝送路の一端に設け、
該共通伝送路の他端に結合された中央局と、前記分配多重器によって分岐されて形成されるN個の分岐伝送路のそれぞれに結合された第1から第N端末装置との間で、符号分割多重による1対N通信を行うアクセスネットワークシステムにおいて、
前記中央局から、前記第1から第N端末装置の全てに向けてそれぞれ送信停止命令を送信して、前記第1から第N端末装置の全てを待機状態とする第1ステップと、
前記中央局から、前記第1及び第2端末装置に向けてそれぞれ第1及び第2送信許可信号を送信する第2ステップと、
前記第1及び第2端末装置において、前記第1及び第2送信許可信号に含まれる前記第1及び第2端末装置に対する第1及び第2制御信号によって与えられる第1及び第2移相情報をそれぞれ読み取って、前記第1及び第2端末装置がそれぞれ具える第1及び第2可変移相器に対して、それぞれに対する前記第1及び第2移相情報に従う第1及び第2移相量を設定し、第1及び第2返答信号を前記第1及び第2端末装置からそれぞれ前記中央局に向けて同時に送信する第3ステップと、
前記第1及び第2端末装置に対応して前記中央局が具える第1受信部及び第2受信部において、前記第1及び第2返答信号に含まれる第1及び第2固定信号の同時受信を試みる第4ステップと、
前記第4ステップにおいて、前記第1及び第2固定信号が受信できなかった場合には、前記第2ステップに戻り、前記第1及び第2端末装置のいずれか一方もしくは両方に向けて、前記中央局から前記第3ステップで設定した前記第1及び第2移相量と異なる移相量を設定するよう指示を与え、前記第1及び第2固定信号が受信できた場合には、前記中央局から第1及び第2受信同期完了通知信号をそれぞれ前記第1及び第2端末装置に送信すると共に、前記第1及び第2移相量を前記第1及び第2端末装置がそれぞれ具える前記第1及び第2可変移相器の移相量として確定し固定する第5ステップと、
前記中央局から第n（nは3からNまでの整数である。）端末装置に向けて第n送信許可信号を送信する第6ステップと、
前記第n端末装置において、前記第n送信許可信号に含まれる第n制御信号によって与えられる第n移相情報を読み取って、前記第n端末装置が具える第n可変移相器に対して前記第n移相情報に従う第n移相量を設定し、第n返答信号を前記中央局に向けて送信する第7ステップと、
前記第n端末装置に対応して前記中央局が具える、第n受信部において、それぞれ第n端末装置から送信された前記第n返答信号に含まれる第n固定信号の受信を試みる第8ステップと、
前記第8ステップにおいて、前記第n固定信号の受信ができなかった場合には、前記第6ステップに戻り、前記第n端末装置に向けて前記中央局から前記第7ステップで設定した前記第n移相量と異なる移相量を設定するよう指示を与え、第n固定信号の受信ができた場合には、前記中央局から第n受信同期完了通知信号を前記第n端末装置に送信すると共に、前記第n移相量を前記第n端末装置が具える第n可変移相器の第n移相量として確定し固定する第9ステップとを含み、
前記第6ステップから前記第9ステップまでは、前記中央局が、前記第1から第(n-1)端末装置のうち少なくとも1つの第i（iは1から(n-1)までの整数で、かつi≠nである。）端末装置から送信される第i返答信号を受信しつつ、かつn＝3の場合からn＝Nの場合まで順次実行し、n＝Nに対する前記第6ステップから前記第9ステップまでが実行された時点で終了する
ことを特徴とするレンジング方法。

1入力信号をN（Nは2以上の整数である。）分岐して出力、あるいはN入力信号を合わせて1信号として出力する分配多重器を、共通伝送路の一端に設け、
該共通伝送路の他端に結合された中央局と、前記分配多重器によって分岐されて形成されるN個の分岐伝送路のそれぞれに結合された第1から第N端末装置との間で、符号分割多重による1対N通信を行うアクセスネットワークシステムにおいて、
前記中央局から、前記第1から第N端末装置の全てに向けてそれぞれ送信停止命令を送信して、前記第1から第N端末装置の全てを待機状態とする第1ステップと、
前記中央局から、前記第1及び第2端末装置に向けてそれぞれ第1及び第2送信許可信号を送信する第2ステップと、
前記第1及び第2端末装置において、前記第1及び第2送信許可信号に含まれる前記第1及び第2端末装置に対する第1及び第2制御信号によって与えられる第1及び第2移相情報をそれぞれ読み取って、前記第1及び第2端末装置がそれぞれ具える第1及び第2可変移相器に対して、それぞれに対する前記第1及び第2移相情報に従う第1及び第2移相量を設定し、第1及び第2返答信号を前記第1及び第2端末装置からそれぞれ前記中央局に向けて同時に送信する第3ステップと、
前記第1及び第2端末装置に対応して前記中央局が具える第1受信部及び第2受信部において、前記第1及び第2返答信号に含まれる第1及び第2固定信号の同時受信を試みる第4ステップと、
前記第4ステップにおいて、前記第1及び第2固定信号が受信できなかった場合には、前記第2ステップに戻り、マスタークロック信号の位相を調整するための前記中央局が具える可変移相器の移相量を変化させるか、又は前記第2端末装置に向けて前記中央局から前記第3ステップで設定した前記第2移相量と異なる移相量を設定するよう指示を与えるかのいずれか一方、もしくは両方の動作を実行し、前記第1及び第2固定信号が受信できた場合には、前記中央局から第2受信同期完了通知信号を第2端末装置に送信すると共に、前記中央局が具える可変移相器の移相量及び前記第2移相量を、それぞれ前記中央局が具える可変移相器の移相量及び前記第2端末装置が具える前記第2可変移相器の移相量として確定し固定する第5ステップと、
前記中央局から第n（nは3からNまでの整数である。）端末装置に向けて第n送信許可信号を送信する第6ステップと、
前記第n端末装置において、前記第n送信許可信号に含まれる第n制御信号によって与えられる第n移相情報を読み取って、前記第n端末装置が具える第n可変移相器に対して前記第n移相情報に従う第n移相量を設定し、第n返答信号を前記中央局に向けて送信する第7ステップと、
前記第n端末装置に対応して前記中央局が具える、第n受信部において、それぞれ第n端末装置から送信された前記第n返答信号に含まれる第n固定信号の受信を試みる第8ステップと、
前記第8ステップにおいて、前記第n固定信号の受信ができなかった場合には、前記第6ステップに戻り、前記第n端末装置に向けて前記中央局から前記第7ステップで設定した前記第n移相量と異なる移相量を設定するよう指示を与え、第n固定信号の受信ができた場合には、前記中央局から第n受信同期完了通知信号を前記第n端末装置に送信すると共に、前記第n移相量を前記第n端末装置が具える第n可変移相器の第n移相量として確定し固定する第9ステップとを含み、
前記第6ステップから前記第9ステップまでは、前記中央局が、前記第1から第(n-1)端末装置のうち少なくとも1つの第i（iは1から(n-1)までの整数で、かつi≠nである。）端末装置から送信される第i返答信号を受信しつつ、かつn＝3の場合からn＝Nの場合まで順次実行し、n＝Nに対する前記第6ステップから前記第9ステップまでが実行された時点で終了する
ことを特徴とするレンジング方法。

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