JP2008010992A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 受信フレームタイミングを非同期クロックにより受け渡ししても、受信フレームタイミングのずれにのみ的確に追従できることを課題とする。
【解決手段】 受信ＦＰの受信タイミングに対して送信ＦＰの送信タイミングを追従させる通信装置であって、第１のクロック信号により動作し、受信ＦＰの受信タイミングと第１の基準タイミングとの差分情報に基づき追従の方向と大きさを表す所定の追従情報を生成するフレームパルス受信部と、前記生成された追従情報を保持する追従情報保持部と、第２のクロック信号により動作し、第２の基準タイミングに従って送信するデータの基準となる送信ＦＰを生成すると共に、前記追従情報保持部の追従情報に従って第２の基準タイミングを更新するフレームパルス送信部とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は通信装置に関し、更に詳しくは、移動無線システムの移動端末において送信信号のフレームタイミングの位相を受信信号のフレームタイミングの位相に追従させる通信装置に関する。

移動通信システムでは 移動局で下り側データより再生された下りフレームパルス（受信ＦＰ)の受信タイミング（受信周期）を監視し、該タイミングがずれた場合には、移動局で使用するＦＰをそのずれた方向に徐々に追従させると共に、上りフレームパルス（送信ＦＰ)の送信タイミングを追従させることで、様々な無線環境にあっても、適正な通信タイミングの維持を図っている。以下、具体的に説明する。

図４は従来技術を説明する図で、図４（Ａ）に移動局におけるフレームパルス追従装置のブロック図を示す。図において、ＦＰ受信部５０では受信ＦＰの受信タイミング（受信周期）に追従させて移動局内で使用するための追従ＦＰを生成すると共に、ＦＰ送信部６０では追従ＦＰのタイミングに同期した送信ＦＰを生成する。

具体的に言うと、位相差検出部５１では基地局からの受信ＦＰと自己が保持する基準タイミング（ＦＰ周期）を比較して、位相差を検出すると共に、過去の複数フレーム分の位相差が位相差格納部５２に格納される。位相差格納部５２では過去の複数フレーム分の位相差を監視すると共に、これらが連続して一定の方向に所定以上ずれていた場合には、移動局内で使用する受信ＦＰ（即ち、追従ＦＰ）の位相を受信ＦＰに追従させるための追従情報を生成する。タイミング補正部５３では受信ＦＰを追従情報に従って位相補正して追従ＦＰを生成する。こうして、移動局内では様々な無線環境下の受信ＦＰに同期したタイミング（周期）により受信データを適正にサンプリングできる。更に、ＦＰ送信部６０では、必要ならリタイミングＦＦ６１により装置に共通のクロックＣＫ１で追従ＦＰをリタイミングし、得られた送信ＦＰの位相を基準とした上り側のデータを基地局に送信する。

なお、特許文献１にはデータ伝送をバッファ回路を使用して受信クロックから送信クロックに乗り換えるデータ乗換回路の技術が示されている。
特開平０４−３７１０３７

ところで、近年、移動通信システムの機能高度化、複雑化に伴い、下りリンクと上りリンクのクロックレートが異なる場合もあり、係る場合には下りリンクと上りリンクの論理回路を互いに非同期な別系統のクロックＣＫ１，ＣＫ２により動作させる必要がある。

しかし、クロックＣＫ１で生成した追従ＦＰを非同期のクロックＣＫ２で受け渡し（サンプリング）する方式であると、両クロックＣＫ１，ＣＫ２の間には常に位相のずれ（滑り）が生じるため、タイミングの受け渡しが不安定となる問題があった。

図４（Ｂ）にその動作タイミングチャートを示す。図には、受信ＦＰに同期し、クロックＣＫ１でサンプリングされた追従ＦＰが示されており、これを、たまたま位相同期したクロックＣＫ２でサンプリングした場合は、タイミングを適正に受け渡された送信ＦＰが
得られるが、これを位相のずれたクロックＣＫ２’でサンプリングした場合は、図示の如く、最大１クロック分位相のずれた送信ＦＰ’が得られてしまう。

かくして従来の如く、追従ＦＰを互いに非同期のクロックＣＫ１，２間で直接に受け渡しする方式では、追従ＦＰの位相に変化が無くても、送信ＦＰでは最大で送信ＦＰ２’にまで位相がずれてしまい、受信側ではこのずれが正規の追従動作で生じたものなのか、非同期クロックの乗換えにより生じたものなのか、区別が付かないという問題があった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、受信フレームタイミングを非同期クロックにより受け渡ししても、受信フレームタイミングのずれにのみ的確に追従できる通信装置を提供することにある。

本発明の第１の態様による通信装置は、下りフレームパルス（受信ＦＰ)の受信タイミングに対して上りフレームパルス（送信ＦＰ)の送信タイミングを追従させる通信装置であって、第１のクロック信号により動作し、下りフレームパルス（受信ＦＰ)の受信タイミングと第１の基準タイミングとの差分情報に基づき追従の方向と大きさを表す所定の追従情報を生成するフレームパルス受信部と、前記生成された追従情報を保持する追従情報保持部と、第２のクロック信号により動作し、第２の基準タイミングに従って送信するデータの基準となる上りフレームパルス（送信ＦＰ)を生成すると共に、前記追従情報保持部の追従情報に従って第２の基準タイミングを更新するフレームパルス送信部とを備えるものである。

本発明によれば、フレームパルス送信部は、フレームパルス受信部からの追従情報のみに従ってフレームパルスの送信タイミングを変更することになるため、動作安定で信頼性の高い通信装置を提供できる。

本発明の第２の態様では、連続する複数フレーム分の追従情報が同一であることにより当該追従情報の生成を有効とする保護手段を備える。従って、安定な追従情報を生成できる。

本発明の第３の態様では、前記フレームパルス受信部は前記生成された追従情報に従って第１の基準タイミングを更新する。従って、第１の基準タイミングも受信タイミングのずれに従って適正に更新できる。

本発明の第４の態様では、第１及び第２の基準イミングを外部より設定可能である。従って、本装置を様々なフレーム周期のシステムに容易に適用できる。

本発明の第５の態様では、前記追従情報保持部を介する追従情報の受け渡しを該追従情報の内容をパルス幅で表した信号により行うものである。

以上述べた如く本発明によれば、受信フレームタイミングを非同期クロックにより受け渡しても、受信フレームタイミングのずれにのみ的確に追従できるため、移動通信システムの機能向上及び安定な運用に寄与するところが極めて大きい。

以下、添付図面に従って本発明に好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。図１は実施の形態による通信装置の要部構成図、図２はフレームタイミング追従動作のタイミングチャートである。図１に
おいて、この通信装置は、受信ＦＰ（Frame Pulse）の受信周期と自己が管理する現時点の基準周期とを比較し、その位相差に基づく所定の追従情報を生成すると共に、該追従情報によってタイミング補正された追従ＦＰを生成するＦＰ受信部１０と、前記追従情報を保持し、該情報を互いに非同期なクロックＣＫ１，ＣＫ２間で受け渡すする追従情報保持部２０と、前記受け渡された追従情報に基づき送信ＦＰのタイミング補正を行うＦＰ送信部３０とを備える。

ＦＰ受信部１０においては、図２（Ａ）に示す如く、カウンタＣＴＲ１はクロックＣＫ１によりカウントしており、そのカウント出力ＱはデコーダＤＥＣ１の入力端子Ｉと、比較器ＣＭＰ１の入力端子Ａとに入力している。一方、アップダウンカウンタＵＤＣ１には、最初は基準フレーム周期を表すデフォルト値ＤＥＦ１（＝ｎ）がセットされており、そのカウント出力Ｑは比較器ＣＭＰ１の入力端子Ｂに入力している。

比較器ＣＭＰ１は、ＣＴＲ１のカウント出力ＡとＵＤＣ１のカウント出力Ｂとを比較しており、やがてＡ＝Ｂになると出力端子Ａ＝Ｂに論理１レベルを出力する。このタイミングに現時点の追従ＦＰが出力されると共に、カウンタＣＴＲ１は次のクロックＣＫ１でリセットされ、こうして、当初は基準周期ｎで追従ＦＰを出力する。

更に、デコーダＤＥＣ１は、カウンタ出力ＣＴＲ１−Ｑ＝０になるタイミングを基準として、その前後の各所定時間幅に渡って受信ＦＰを検出するためのゲート信号ＤＥＣ１−Ｌ，ＤＥＣ１−Ｕを生成する。これにより、もし受信ＦＰがゲート信号ＤＥＣ１−Ｌが論理１レベルの期間中に受信された場合には、ＡＮＤゲートＡ２が満足し、これによりＦＦ２をセットする。又は、もし受信ＦＰがゲート信号ＤＥＣ１−Ｕが論理１レベルの期間中に受信された場合には、ＡＮＤゲートＡ１が満足し、これによりＦＦ１をセットする。

保護部１１では各追従ＦＰのタイミングに入力信号の状態を監視しており、例えば連続する２フレームともＦＦ２のダウン出力Ｄが論理１であった場合には自己のダウン出力Ｄを論理１にし、これによりカウンタＵＤＣ１は追従ＦＰのタイミングに−１カウントされる。また、同時にこのダウン出力ＤはＦＦ３にも記憶される。

あるいは、保護部１１の入力で連続する２フレームともＦＦ１のアップ出力Ｕが論理１であった場合には、自己のアップ出力Ｕを論理１にし、これによりカウンタＵＤＣ１は追従ＦＰのタイミングに＋１カウントされる。更に、このアップ出力ＵはＦＦ３にも記憶される。なお、受信ＦＰがＣＴＲ１−Ｑ＝０のタイミングに発生した場合には、ＵＤＣ１の保持するカウント値に変更は無い。こうして、追従ＦＰは受信ＦＰの受信タイミング変動に従って緩やかにかつ安定に追従すると共に、その都度、ＵＤＣ１に加えた変更（±１カウントの追従情報）がＦＦ３にも記憶される。

ＦＰ送信部３０においては、図２（Ｂ）に示す如く、カウンタＣＴＲ２はクロックＣＫ２をカウントしており、そのカウント出力ＱはデコーダＤＥＣ２の入力端子と、比較器ＣＭＰ２の入力端子Ａに入力している。また、アップダウンカウンタＵＤＣ２には、最初は基準フレーム周期を表すデフォルト値ＤＥＦ２（例えばＤＥＦ１と同一のｎ）がセットされており、そのカウント出力Ｑは比較器ＣＭＰ２の入力端子Ｂに入力している。

比較器ＣＭＰ２では、ＣＴＲ２のカウント出力ＡとＵＤＣ１のカウント出力Ｂを比較しており、やがてＡ＝Ｂになるとその出力端子Ａ＝Ｂに論理１レベルを出力する。このタイミングに現時点の送信ＦＰが出力されると共に、カウンタＣＴＲ２は次のクロックＣＫ２でリセットされ、こうして、当初は基準周期ｎで送信ＦＰを出力する。

デコーダＤＥＣ２は、カウンタＣＴＲ２のカウント出力をデコードしており、例えばＣ
ＴＲ２のカウント周期ｎの略中間部のタイミングに転送許可信号ＴＥと、これに続くリセット信号ＲＳとを出力する。これにより、ＦＦ３の出力Ｕ（又はＤ）は、転送許可信号ＴＥのタイミングにＣＫ２によりＦＦ４に転送され、その後ＦＦ３はリセットされる。

更に、カウンタＵＤＣ２は、送信ＦＰのタイミングにＦＦ４の出力Ｕ（又はＤ）に従ってクロックＣＫ２により＋１（又は−１）され、こうして、送信ＦＰ２の送信周期も、受信ＦＰの周期変動が検出された場合にのみ、これに追従して、緩やかに変更される。

好ましくは、デコーダＤＥＣ１，２のデコード内容や、保護部１１の保護段数は外部から任意に設定可能である。 また、本追従装置をフレーム周期が０.５ｍｓや０.３ｍｓのシステムに適用する場合でも当初より容易に対応できるように、カウンタＵＤＣ１，２の各初期値ＤＥＦ１，２も任意に設定可能である。また、必要ならクロックＣＫ２のクロックレートを変えても良い。

なお、上記追従情報の受け渡しについての一例を具体的に示したがこれに限らない。図３に他のいくつかの実施の形態による追従情報の受け渡し方法を示す。図３（Ａ）は追従情報をシリアルビット情報で受け渡す場合を示している。一例の追従情報は制御ビットａと方向ビットｂの組み合わせからなっており、制御ビットａ＝０は追従無し、ａ＝１は追従ありを表し、方向ビットｂ＝０は−方向、ｂ＝１は＋方向を表す。好ましくは、この追従情報は受信ＦＰ周期の実質略中間部で受け渡され、ＦＰ送信部３０では受け渡された追従情報に従う追従制御を次の送信フレームで実現する。図３（Ａ）の例では、過去複数の受信フレームについて−１クロックの受信周期短縮が検出されたことにより、追従情報が「ａ，ｂ」＝「１，０」となっており、これにより続く送信フレームのＦＰ送信周期は現時点における基準間隔−１クロックとなっている。

図３（Ｂ）は追従情報の受け渡しに受信ゲートを設ける場合を示している。受信ゲートは受信ＦＰを受信後の所定位置から一定の時間幅で設けられ、受信ゲートの区間に発生した追従情報はＦＰ送信部側に受け取られるが、それ以外の区間で発生した追従情報は無視される。図３（Ｂ）の１フレーム目では受信ゲート以外の区間に追従情報が発生しているため、ＦＰ送信部ではこの情報を受け取れず、よって基準間隔の変更も無い。

図３（Ｃ）は追従情報の内容をパルス幅で表して受け渡す場合を示しており、非同期のクロック間で受け渡しても情報が失われ難い。一例の追従情報を示すと、パルス幅が３〜５クロック分ある時は周期を−１クロック分短縮、またパルス幅が７〜９クロック分ある時は周期に変更無し、そして、パルス幅が１１〜１３クロック分ある時は周期を＋１クロック分延長をそれぞれ表す。

また、図１に本発明に好適なる一例の回路図を示したが、これに限らない。本発明による通信装置は他にも様々に構成できることは明らかである。

また、上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。

実施の形態による通信装置の要部構成図である。 実施の形態によるフレームタイミング追従動作のタイミングチャートである。 他の実施の形態による追従情報の受け渡し方法を説明する図である。 従来技術を説明する図である。

符号の説明

１０ ＦＰ（フレームパルス）受信部
１１ 保護部
２０ 追従情報保持部
３０ ＦＰ送信部

Claims (5)

1. 下りフレームパルスの受信タイミングに対して上りフレームパルスの送信タイミングを追従させる通信装置であって、
   第１のクロック信号により動作し、下りフレームパルスの受信タイミングと第１の基準タイミングとの差分情報に基づき追従の方向と大きさを表す所定の追従情報を生成するフレームパルス受信部と、
   前記生成された追従情報を保持する追従情報保持部と、
   第２のクロック信号により動作し、第２の基準タイミングに従って送信するデータの基準となる上りフレームパルスを生成すると共に、前記追従情報保持部の追従情報に従って第２の基準タイミングを更新するフレームパルス送信部とを備えることを特徴とする通信装置。
2. 連続する複数フレーム分の追従情報が同一であることにより当該追従情報の生成を有効とする保護手段を備えることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 前記フレームパルス受信部は前記生成された追従情報に従って第１の基準タイミングを更新することを特徴とする請求項１又は２記載の通信装置。
4. 第１及び第２の基準イミングを外部より設定可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の通信装置。
5. 前記追従情報保持部を介する追従情報の受け渡しを該追従情報の内容をパルス幅で表した信号により行うことを特徴とする請求項２記載の通信装置。

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