JP2010177982A

JP2010177982A - Ｇｐｓ１ｐｐｓ信号補正装置

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Publication number: JP2010177982A
Application number: JP2009017588A
Authority: JP
Inventors: Yuji Omagari; 雄二大曲; Yoshinao Suzuki; 義尚鈴木; Hidehiro Sakai; 英弘酒井
Original assignee: East Japan Railway Co; EIRAKU DENKI KK
Current assignee: East Japan Railway Co; EIRAKU DENKI KK
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】デジタル列車無線システムにおいて、同期用アンテナによって受信した基準タイミング信号、または、これに基づいて生成した基準タイミング信号を、長距離の伝送路を介して基地局へ送信する際に、当該伝送路において生じる遅延時間を補正するＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置を提供すること。
【解決手段】制御回路１２は、ＧＰＳ受信機１１から１ＰＰＳが出力されると、これに対応するパルスを電気−光変換器１３へ出力し、タイマ１５により当該パルスが光ファイバケーブル３０および光−電気変換器２１を経て戻ってくるまでの時間ｔを計測する。そして制御回路１２は、ＧＰＳ受信機１１から次の１ＰＰＳが出力されると、これに対応するパルスを出力し、その時点から１−ｔ／２秒が経過したところで、ＧＰＳ受信機１１からさらにその次の１ＰＰＳが出力されるのに先立って、その１ＰＰＳに対応するパルスを受信機２０へ出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル列車無線システムで使用されるタイミング信号の遅延を補正するＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置に関する。

現在、安全かつ円滑な列車運行を行うために、アナログ方式の無線通信により、列車乗務員（運転士・車掌など）同士、列車間、または、列車乗務員と運転司令所との間で、緊急時の連絡、列車の運行状況に関する情報の収集や伝達、ダイヤの乱れなどが生じた場合の業務指示など、様々なやり取りが行われている。また、近年では、列車乗務員と運転司令所との間の交信に使用される列車無線において、デジタル方式の無線通信システム（以下、デジタル列車無線システムという）が導入されつつあり、音声による通信のみならず多様なデータ通信を行い、トラブル発生時の早期対応や乗客に対する案内情報の提供など、さらなるサービスの拡充が図られようとしている。

上述したデジタル列車無線システムは、一般に、線路上を走行する列車に搭載された移動局と、線路に沿って数ｋｍ〜数１０ｋｍおきに設置され、列車と通信を行う複数の基地局と、これら複数の基地局と有線回線で接続され、運転司令所から、走行中の列車の位置に応じた基地局を介して、列車と音声信号や各種データの授受を行う中央局とから構成されている。そして、例えば特許文献１に開示されているデジタル列車無線システムの場合、各基地局は、基準タイミング送信装置から無線によって送信された基準タイミングの信号を、同期用アンテナにより受信し、受信した基準タイミングに同期した同期シンボルクロックを、同期装置によって生成している。そして、中央局（特許文献１においては統括局）から列車へ送信される信号を、上述した同期シンボルクロックに同期させ、同期シンボルクロックとともに所定の遅延を付加した後、通信用アンテナを介して列車の移動局へ送信している。

特開２００１−２５１６６５号公報

ところで、デジタル列車無線システムにおける複数の基地局は、上述したように列車が走行する線路に沿って設置されるが、長いトンネル内や地下などに基地局を設置する場合、基準タイミング送信装置からの信号を受信するために、基地局の同期用アンテナ、さらに場合によっては同期装置も含めて、地上などに設置する必要がある。この場合、同期用アンテナまたは同期装置と、基地局との間に伝送路などを敷設し、同期用アンテナにより受信した基準タイミング信号、または、同期装置によって生成された同期シンボルクロックを、上述した伝送路を介して基地局に送信しなくてはならない。

しかしながら、上述した基準タイミング信号または同期シンボルクロックを、長距離の伝送路を介して基地局へ送信した場合、これらの信号が伝送路において遅延してしまうため、他の基地局または移動局における基準タイミングとずれが生じ、移動局との間で正常な通信ができなくなるおそれがある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、デジタル列車無線システムにおいて、同期用アンテナによって受信した基準タイミング信号、または、これに基づいて生成した基準タイミング信号を、長距離の伝送路を介して基地局へ送信する際に、当該伝送路において生じる遅延時間を補正するＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明に係るＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置は、伝送路を介してデジタル列車無線システムを構成する複数の基地局のうち、対応する基地局に、列車に搭載された移動局とのデジタル通信を行うための基準タイミング信号を供給するとともに、前記伝送路によって生じる前記基準タイミング信号の遅延を補正するＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置であって、前記基準タイミング信号に対応するタイミング信号を前記伝送路へ出力する送信部と、前記伝送路から出力された前記タイミング信号を前記対応する基地局へ出力する受信部とを含み、前記受信部は、前記伝送路から出力された前記タイミング信号の一部を、前記伝送路を介して前記送信部へ送り返すタイミング信号返信手段を有し、前記送信部は、前記基準タイミング信号を一定の時間間隔で生成する基準タイミング信号生成手段と、前記基準タイミング信号に対応した前記タイミング信号を前記伝送路へ出力してから、前記タイミング信号返信手段により送り返された該タイミング信号を受信するまでの時間を計測する計時手段と、前記基準タイミング信号生成手段によって生成される前記基準タイミング信号よりも、前記計時手段によって計測された時間の半分の時間だけ先立って、該基準タイミング信号に対応するタイミング信号として前記伝送路へ出力するタイミング補正手段とを有することを特徴とする。

上述したＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置では、送信部において、基準タイミング信号生成手段によって基準タイミング信号が生成されると、その基準タイミング信号に対応するタイミング信号が伝送路を介して受信部へ出力される。そして、受信部では、受信したタイミング信号を基地局へ出力するとともに、その一部を送信部へ送り返す。また、送信部の計時手段は、受信部へ上記タイミング信号を出力してから、受信部のタイミング信号返信手段によって、送り返されてくるまでの時間を計測する。そして、タイミング補正手段は、基準タイミング信号生成手段によって基準タイミング信号が実際に生成されるタイミングよりも、上記計測された時間の半分の時間だけ早いタイミングで、当該基準タイミング信号に対応するタイミング信号を受信部へ送信する。

すなわち、上記計測された時間の半分の時間は、基準タイミング信号に対応するタイミング信号が、送信部から伝送路を経て受信部に到達するのにかかる時間と同等であることから、基準タイミング信号生成手段で実際に生成される基準タイミング信号よりも、上記の時間の分だけ早く、上記対応するタイミング信号を受信部へ送信することで、基準タイミング信号生成手段で生成される基準タイミング信号と、受信部で受信される対応するタイミング信号とのタイミングを一致させることができる。

また、本発明に係るＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置は、前記計時手段は、前記基準タイミング信号生成手段によって前記基準タイミング信号のパルスが生成されるごとに、各パルスに対応したパルスが前記タイミング信号返信手段により送り返されて来るまでの時間を順次、計測し、前記タイミング補正手段は、前記計時手段によって前記時間が計測されるごとに、該計測された時間に基づいて前記基準タイミング信号に対応するタイミング信号を前記伝送路へ出力することを特徴とする。

本実施態様では、基準タイミング信号生成手段において、基準タイミング信号が生成されるごとに、該基準タイミング信号に対応するタイミング信号が送信部から送信され、受信部から戻ってくるまでの時間が計測される。そして、基準タイミング信号生成手段で基準タイミング信号が生成される都度、その基準タイミング信号よりも上記計測された時間の半分の時間分だけ早いタイミングで、当該基準タイミング信号に対応するタイミング信号が、受信部へ送信される。すなわち、基準タイミング信号生成手段で基準タイミング信号が生成されるごとに計測した時間に基づいて、受信部へ送信するタイミング信号のタイミングが補正されるため、たとえば、伝送路による遅延時間が時間とともに変化する事態が生じたとしても、当該変化に対応したタイミングの補正を行うことができる。

また、本発明に係るＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置は、前記基準タイミング信号生成手段は、ＧＰＳ衛星から送信されたデータを受信し、該受信したデータに基づいて１秒間隔のパルス信号を生成し、該生成したパルス信号を前記基準タイミング信号として出力することを特徴とする。

本実施態様では、基準タイミング信号生成手段は、たとえば、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）衛星から送信されるＣ／Ａコード（現在、地球を周回している２９基のＧＰＳ衛星を個々に識別するための擬似ランダムコード）などのデータに基づいて、１秒間隔のパルス信号（１ＰＰＳ；ＰｕｌｓｅＰｅｒＳｅｃｏｎｄ）を生成する。このため、近年、様々な分野で活用され、入手が容易となったＧＰＳ受信機を利用して、比較的容易かつ安価に、国際協定時刻（ＵＴＣ；ＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｉｍｅ）に同期した極めて高精度の１ＰＰＳを生成することができる。

さらに、本発明に係るＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置は、前記基準タイミング信号生成手段によって前記基準タイミング信号が生成されるごとに、各基準タイミング信号に対応したタイミング信号が前記タイミング信号返信手段により送り返されて来るまでの時間を逐次計測し、該測定した時間が予め定められた時間を超えた回数が、連続して予め定められた数を超えた場合に、異常として報知する異常報知手段を備えたことを特徴とする。

本実施態様では、送信部から出力された各基準タイミング信号に対応したタイミング信号が、受信部のタイミング信号返信手段によって送り返されて来た時間を逐次計測し、各計測した時間が、たとえば、送信部から伝送路を経て受信部に至る経路において、予め測定された、何らかの異常が発生したとみなすことができる時間を超えた回数が、連続して所定回数を上回った場合、異常が発生したことが報知される。すなわち、伝送路における遅延時間が、所定の期間、増大した場合にのみ異常を報知し、ごく短期間のみ遅延時間が増大した場合は異常として報知しないため、タイミング信号の伝達について、より信頼性の高い異常報知を行うことができる。
ことができる。

以上のように、本発明のＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置によれば、デジタル列車無線システムにおいて、同期用アンテナによって受信した基準タイミング信号、または、これに基づいて生成した基準タイミング信号を、長距離の伝送路を介して基地局へ送信する際に、当該伝送路において生じる遅延時間を補正することができる。

本発明の実施の形態に係るＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置の内部構成を示すブロック図である。同ＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置の送信部の外観および内部の構造を示す正面図であり、（ａ）は送信部の外観、（ｂ）は送信部の内部を図示している。同ＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置の制御回路による１ＰＰＳのタイミング補正動作を説明するためのタイミングチャートである。同ＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置の制御回路による伝送異常検出処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明に係るＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置に関する実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本実施形態におけるＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置１の構成を示すブロック図である。ＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置１は、外部の基準タイミング送信装置として、ＧＰＳ衛星を利用するデジタル列車無線システムに適用されるものである。また、ＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置１は、ＧＰＳ衛星から受信したデータに基づいて極めて正確に１秒ごとに出力されるパルス信号（１ＰＰＳ）を生成し、これを基準タイミング信号として、トンネル内や地下など、当該基準タイミング信号を受信できない場所に設置された基地局に対して送信するとともに、その過程で生じる基準タイミング信号の遅延を補正するものである。

図１に示すように、ＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置１は、主に送信部１０および受信部２０によって構成されており、送信部１０は、地上に設置されてＧＰＳ衛星（図示略）から送信されたデータを受信するＧＰＳアンテナ４０の近傍に設置され、受信部２０は、トンネル内や地下など、ＧＰＳ衛星からのデータを受信できない場所に設置された基地局１００の近傍に設置される。また、送信部１０と受信部２０とは、光ファイバケーブル３０（伝送路に対応する）によって接続されており、これにより、送信部１０で生成された１ＰＰＳは、光信号に変換されて受信部２０へ送信される。

［送信部１０の構成の説明］
送信部１０は、主に、ＧＰＳ受信機１１と、制御回路１２と、電気−光変換器１３と、メモリ１４と、タイマ１５と、表示部１６と、電源回路１７とによって構成されている。ＧＰＳ受信機１１は、基準タイミング信号生成手段に相当するものであって、上述したように、ＧＰＳアンテナ４０によって受信されたＧＰＳ衛星からのデータに基づいて１ＰＰＳを生成し、制御回路１２へ出力する。１ＰＰＳは、ＧＰＳ衛星が送信するデータに含まれているＣ／Ａコードに基づいて生成されており、国際協定時刻に高精度で同期している。このように、本実施形態のＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置が適用されるデジタル列車無線システムの各基地局は、各々、ＧＰＳ衛星から受信したＣ／Ａコードに基づいて、国際協定時刻に高精度で同期した１ＰＰＳを生成し、これを基準タイミング信号として用いている。

なお、ＧＰＳアンテナ４０と送信部１０との間、および、受信部２０と基地局１００との間を接続する各ケーブルは、これらのケーブルを、ＧＰＳ衛星から受信した各種データ、および、１ＰＰＳがそれぞれ通過する際に生じる遅延が、地上局１００と列車に搭載された移動局との通信に影響しない程度となるような長さに定められている。すなわち、最終的に基地局１００に受信される１ＰＰＳの国際協定時刻に対するずれが、地上局１００と、列車に搭載された移動局との通信に影響しない範囲内に収まる遅延量となるような長さに定められている。

制御回路１２は、ＧＰＳ受信機１１から出力された１ＰＰＳを受信部２０へ送信する。このとき制御部１２は、送信した１ＰＰＳが受信部２０に受信されるまでに生じる遅延時間を測定し、当該遅延時間が解消されるタイミングで１ＰＰＳを送信する。電気−光変換器１３は、制御回路１２から出力された１ＰＰＳを光信号に変換し、光ファイバケーブル３０を介して受信部２０へ送信する。また、電気−光変換器１３は、受信部２０から光ファイバケーブル３０を介して送り返されてくる１ＰＰＳを、電気信号に変換して制御回路２０へ出力する（後述する）。メモリ１４は、制御回路１２によって測定された１ＰＰＳの遅延時間の値を記憶する。タイマ１５は、制御回路１２による制御に従って、上述した１ＰＰＳの遅延時間と、当該遅延時間に基づいて光ファイバケーブル３０による遅延を補正した１ＰＰＳを送信するためのタイミングを計るための時間とを計時する（詳しくは後述する）。このタイマ１５およびタイマ１５の計時を制御する制御回路１２は、計時手段に相当する。

表示部１６は、複数のＬＥＤおよび７セグメント表示器によって構成され、制御回路１２によって計測された遅延時間の表示や、送信部１０に異常が発生した場合にその内容を表示する。ここで、表示部１６の表示内容について図２を参照して説明する。図２は、送信部１０の筐体外観および筐体内部を示す正面図であり、（ａ）は蓋部１０ａを閉じた状態を示し、（ｂ）は蓋部１０ａを開けた状態を示している。図２（ａ）に示すように、送信部１０の筐体は、直方体の箱状になっており、その開口部は、ヒンジなどによって開閉自在に取り付けられた蓋部１０ａによって閉じられている。そして、通常は、ロック機構１０ｂによって、蓋部１０ａが閉じられた状態でロックされるようになっている。ロック機構１０ｂのロックを解除して蓋部１０ａを開けると、図２（ｂ）に示すように、本体部１０ｃの内部には、制御モジュール１０ｄおよび端子台１０ｅが設置されている。

制御モジュール１０ｄは、正面が略正方形の直方体であり、その内部には、図１に示した送信部１０の各部が収容されている。上述した表示部１６は、制御モジュール１０ｄの正面板（この正面板は制御モジュール１０ｄの蓋部になっている）に設けられており、異常が発生したときに点灯する３つの異常表示ＬＥＤ１６ａ，１６ｂ，１６ｃと、制御回路１２によって計測された遅延時間を表示する２つの７セグメント表示器１６ｄ，１６ｅと、制御モジュール１０ｄの電源がオンになっているときに点灯する電源ＬＥＤ１６ｆとからなっている。３つの異常表示ＬＥＤは、制御回路１２において、ＧＰＳ受信機１１から１ＰＰＳが出力されていないと判断されたときに点灯する受信異常表示ＬＥＤ１６ａと、制御回路１２において、送信部１０から受信部２０への１ＰＰＳの伝送に異常が生じたと判断されたときに点灯する伝送異常表示ＬＥＤ１６ｂと、制御回路１２で実施されるセルフチェックによって異常が検出された場合に点灯する制御異常表示ＬＥＤ１６ｃとによって構成されている。なお、１ＰＰＳの伝送に関する異常の詳しい検出方法については後述する。

制御モジュール１０ｄの正面板には、表示部１６の他に、制御モジュール１０ｄの電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源スイッチＳＷと、制御モジュール１０ｄに供給される交流１００Ｖの電源ラインに接続されている警報ヒューズＡＦ１，ＡＦ２が取り付けられている。なお、警報ヒューズＡＦ１，ＡＦ２の各本体内部には、電源用のヒューズの他に、当該ヒューズが溶断したときに“接”となる警報接点が設けられている。この警報接点は、端子台１０ｅを介して電線などによって、例えば基地局１００内の警報装置などに接続されている。また、制御モジュール１０ｄの側面板には、ＧＰＳ受信機１１と接続するためのコネクタＣＮ１と、光ファイバケーブル３０が接続されるコネクタＣＮ２とが設けられている。

図１に戻り、送信部１０の電源回路１７は、図２（ｂ）に示す端子台１０ｅを介して制御モジュール１０ｄ内に引き込まれた電源ラインによって供給される、交流１００Ｖの電源を整流して直流電圧に変換し、送信部１０の各部が必要とする電圧値を作り出して供給する。

［受信部２０の構成の説明］
受信部２０は、主に、光−電気変換器２１と、電源回路２２によって構成されている。光−電気変換器２１は、光ファイバケーブル３０を介して送信部１０から光信号として送信された１ＰＰＳを電気信号に変換し、基地局１００へ送信する。これにより、基地局１００では、受信部２０から送信された１ＰＰＳを基準タイミング信号として、列車に搭載された移動局と、音声信号および各種データについてデジタル通信を行う。ここで、光−電気変換器２１は、電気信号に変換した１ＰＰＳの送信を、シリアル通信の規格の一つであるＲＳ−４２２に準拠して行うものとする。また、光−電気変換器２１は、電気信号に変換した１ＰＰＳの一部を分岐させて再び光信号に変換し、光ファイバケーブル３０を介して送信部１０へ送り返す。よって、光−電気変換器２１は、タイミング信号返信手段に相当する。電源回路２２は、外部から供給される直流４８Ｖの電源を、光−電気変換器２１が必要とする電圧値に変換して供給する。

［制御回路１２によるタイミング補正動作の説明］
次に、図３に示すタイミングチャートを参照して、送信部１０の制御回路１２による１ＰＰＳの送信タイミングの補正動作について説明する。図３（ア）〜（エ）の各タイミングチャートは、図１に示す（ア）〜（エ）の各位置における１ＰＰＳのタイミングを示すものである。すなわち、送信部１０のＧＰＳ受信機１１の出力（ア）、制御回路１２から電気−光変換器１３への出力（イ）、受信部２０の光−電気変換器２１の出力（ウ）、および、電気−光変換器１３から制御回路１２への出力（エ）の、１ＰＰＳのタイミングを示している。また、図３では、制御回路１２による１ＰＰＳのタイミング補正を、（ア）に示すｐ１（以下、パルスｐ１という）の１ＰＰＳから開始する場合を示している。

まず、制御回路１２は、ＧＰＳ受信機１１から図３に示すパルスｐ１が出力されると、パルスｐ１に同期した電気信号のパルスｐ１’を電気−光変換器１３へ出力するとともに（図３（イ）参照）、タイマ１５に計時を開始させる。制御回路１２から出力されたパルス信号は、電気−光変換器１３で光信号に変換された後、光ファイバケーブル３０へ出力され、受信部２０の光−電気変換器２１で電気信号のパルスｐ１’’に変換されて、基地局１００へ出力される（図３（ウ）参照）。このとき、基地局１００へ出力されたパルス信号の一部は、光−電気変換器２１で再び光信号のパルスに変換され、光ファイバケーブル３０を介して送信部１０へ戻される。そして、この光信号のパルスを受信した電気−光変換器１３は、電気信号のパルスｐ１’’’に変換して制御回路１２へ出力する（図３（エ）参照）。

制御回路１２は、電気−光変換器１３からパルスｐ１’’’が出力されると、タイマ１５の計時時間を読み取り、その値を、受信部２０へパルスｐ１を出力してから再び戻ってくるまで要した時間ｔ１として、メモリ１４に記憶する。なお、時間ｔ１を２で割った値は、制御回路１２から出力されたパルス信号が、光ファイバケーブル３０を介して受信部２０の光−電気変換器２１から出力されるまでの時間に相当する。すなわち、ＧＰＳ受信機１１から出力された１ＰＰＳが、光ファイバケーブル３０を通過する際の遅延時間にほぼ一致する。ここで、制御回路１２は、計測された時間ｔ１の半分の値を、光ファイバケーブル３０を通過する際の遅延時間として、図２に示した表示部１６の７セグメント表示器１６ｄ，１６ｅに表示する。

次にＧＰＳ受信機１１からパルスｐ２という１ＰＰＳが出力されると、制御回路１２はパルスｐ２に同期したパルスｐ２’を電気−光変換器１３へ出力するとともに、タイマ１５に計時を開始させる。そして、制御回路１２は、パルスｐ１のときと同様に、出力したパルスが受信部２０から戻ってくるまでの時間ｔ２をメモリ１４に記憶する（図３（エ）参照）。

また、制御回路１２は、タイマ１５により、パルスｐ２’を出力してから１−ｔ１／２秒が経過したと判断すると、電気−光変換器１３へパルスｐ３’を出力する（図３（イ）参照）。このパルスｐ３’は、次にＧＰＳ受信機１１から出力される１ＰＰＳであるｐ３に対応するものであり、光ファイバケーブル３０による遅延時間を補正したパルスとなる（図３（ア）（ウ）参照）。すなわち、光ファイバケーブル３０による遅延時間を考慮して、実際のパルスｐ３に先立って、光−電気変換器１３へ出力される。これにより、受信部２０の光−電気変換器２１から出力されるパルスｐ３’’は、ＧＰＳ受信機１１から出力されるパルスｐ３のタイミングと一致することになる。また、制御回路１２は、パルスｐ３’を出力すると同時に、当該パルスが受信部２０から戻ってくるまでの時間ｔ３を計測すべく、タイマ１５に計時を開始させる。

次いで制御回路１２は、ＧＰＳ受信機１１からパルスｐ３が出力されると、次にＧＰＳ受信機１１から出力されるパルスｐ４に対応するパルスｐ４’を出力するタイミングを計るための計時をタイマ１５に開始させる。なお、この計時は、上述した時間ｔ３の計時と並行して行われる。そして、制御回路１２は、受信部２０からパルスｐ３’に対応したパルス３’’’が戻ってくると、タイマ１５を参照して時間ｔ３をメモリ１４に記憶する。さらに、制御回路１２は、ＧＰＳ受信機１１からパルスｐ３が出力されてから、１−ｔ２／２秒が経過したと判断すると、次にＧＰＳ受信機１１から出力されるパルスｐ４に対応するパルスｐ４’を電気−光変換器１３へ出力する。このパルスｐ４’は、光ファイバケーブル３０を経て、光−電気変換器２１から電気信号（パルスｐ４’’）として出力される時点で、ＧＰＳ受信機１１から出力されるパルスｐ４と同じタイミングとなる。

このように、ＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置１では、制御回路１２から１ＰＰＳに対応したパルスを受信部２０へ出力するごとに、そのパルスが戻ってくるまでの時間を測定し、測定した時間の半分の時間だけ実際の１ＰＰＳよりも早いタイミングで、対応するパルスを受信部２０へ出力することにより、光ファイバケーブル３０を通過することによる遅延を補正している。

なお、上述した実施形態では、受信部２０へ送信するタイミング信号（ｐ１’〜ｐ４’）の送信タイミングを決定付ける遅延時間の計測を、各タイミング信号を出力するごとに行っていたが、予め定めていた時間ごとに、または、制御回路１２から出力されたタイミング信号の数が所定数となるごとに遅延時間を計測し、当該計測した遅延時間に基づいて、上記タイミング信号のタイミングを補正しても良い。また、遅延時間を複数回、計測し、その平均値に基づいて上記タイミング信号のタイミングを補正しても良い。

［伝送異常の検出処理の説明］
次に、図４に示すフローチャートを参照して、制御回路１２によって実行される図２（ｂ）に示した伝送異常表示ＬＥＤ１６ｂの点灯処理、すなわち、送信部１０から受信部２０への１ＰＰＳの伝送異常の検出方法について説明する。なお、以下に説明する処理を行う制御回路１２、および、上述した伝送異常表示ＬＥＤ１６ｂは、異常報知手段に相当する。

まず、送信部１０の電源スイッチＳＷ（図２（ｂ）参照）がオンにされると、制御回路１２は、メモリ１４の所定記憶領域に記憶されている変数ＰｃｔおよびＤｃｔの値をクリアする（ステップＳ１）。ここで、Ｐｃｔは、１ＰＰＳの伝送異常についての判定を開始するまでの１ＰＰＳの数をカウントするための変数である。また、Ｄｃｔは、伝送異常が発生したと判断するパルスの数（後述する）をカウントするための変数である。次に、制御回路１２は、ＧＰＳ受信機１１から１ＰＰＳが出力されたか、すなわち、１ＰＰＳが入力されたか否かを判断する（ステップＳ２）。１ＰＰＳが入力されない（ＮＯ）と判断した場合は、ステップＳ２に戻って、ＧＰＳ受信機１１から１ＰＰＳが出力されるまでステップＳ２の処理を繰り返す。そして、ＧＰＳ受信機１１から１ＰＰＳが出力されると、ステップＳ２の判断結果がＹＥＳとなり、Ｐｃｔの値が定数ｎの値を超えたか否かを判断する（ステップＳ３）。このｎの値は、メモリ１４の所定記憶領域に記憶されている定数であり、電源投入直後からいくつの１ＰＰＳが入力されてから伝送異常の判断を行うのかを定めるための値が設定されている。

そして、制御回路１２は、Ｐｃｔの値がｎの値を超えていない（ＮＯ）と判断した場合は、Ｐｃｔの値に１を加え（ステップＳ４）、ステップＳ２に戻る。これにより、電源投入直後は、ｎ個の１ＰＰＳが入力されるまでは、伝送異常の判定が行われない。そして、ＧＰＳ受信機１１から制御回路１２へｎ個の１ＰＰＳが入力されると、ステップＳ３の判断結果がＹＥＳとなり、制御回路１２は、受信部２０に対してパルス信号を出力し、当該パルス信号の出力後、受信部２０から戻ってくるまでの時間Ｔを計測すべく、タイマ１５に計時を開始させる（ステップＳ６）。次に制御回路１２は、出力したパルス信号が受信部２０から戻ってきたか否かを判断し（ステップＳ７）、戻ってきていない（ＮＯ）と判断した場合は、タイマ１５における現在の計時時間Ｔが、Ｔｏｕｔの値を超えたか否かを判断する（ステップＳ８）。このＴｏｕｔは、メモリ１４の所定記憶領域に記憶されている定数であり、たとえば回線工事などにより、光ファイバケーブル３０が断線しているか否かを判定するための値が予め定められている。

現在の計時時間ＴがＴｏｕｔの値を超えなかった（ＮＯ）と制御回路１２が判断した場合は、ステップＳ７の判断処理に戻り、出力したパルス信号が受信部２０から戻って来るか（ステップＳ７，ＹＥＳ）、現在の計時時間Ｔが上述したＰｃｔの値をＴｏｕｔの値を超えるまで、ステップＳ７とＳ８の処理を繰り返し行う。そして、計時時間ＴがＴｏｕｔの値を超えた場合は（ステップＳ８，ＹＥＳ）、制御回路１２は、再びステップＳ５の処理へ戻り、改めて受信部２０にパルスを出力し、ステップＳ６の処理により、再度タイマ１５に計時を開始させる。

一方、出力したパルスが受信部２０から戻ってきた（ステップＳ７，ＹＥＳ）と判断したときは、制御回路１２は、タイマ１５に計時を終了させ（ステップＳ９）、計時時間Ｔが、Ｔｅｒｒの値を超えたか否かを判断する（ステップＳ１０）。このＴｅｒｒの値は、メモリ１４の所定記憶領域に記憶されている定数であり、制御回路１２から電気−光変換器１３、光ファイバケーブル３０、および、光−電気変換器２１の経路において、何らかの異常が発生したとみなすことができる、事前の測定によって適宜決定された時間の値を示している。制御回路１２は、計時時間ＴがＴｅｒｒの値を超えなかった（ＮＯ）と判断した場合は、Ｄｃｔの値を０にし（ステップＳ１１）、再びステップＳ５の処理に戻る。これに対し、計時時間ＴがＴｅｒｒの値を超えた（ＹＥＳ）と判断した場合は、Ｄｃｔの値に１を加算する（ステップＳ１２）。

そして、制御回路１２は、Ｄｃｔの値がｍの値を超えたか否かを判断する（ステップＳ１３）。このｍの値は、メモリ１４の所定記憶領域に記憶されている定数であり、制御回路１２から出力されたパルスが、受信部２０の光−電気変換器２１に到達するまでの間に、何らかの異常が生じたか否かを判定するための値が、事前の測定などによって適宜定められている。制御回路１２は、パルスを出力するごとに計測した時間Ｔが、連続してｍ回、Ｔｅｒｒの値を超えたときに、上記の異常が発生したと判断する。Ｄｃｔの値がｍの値を超えていない（ステップＳ１３，ＮＯ）と判断したときは、ステップＳ５の処理に戻り、制御回路１２は電気−光変換器１３へパルスを出力する。これに対して、Ｄｃｔの値がｍの値を超えた（ステップＳ１３，ＹＥＳ）と判断したときは、図２に示した伝送異常表示ＬＥＤ１６ｂを点灯させて、伝送異常が発生したことを報知する（ステップＳ１４）。

なお、上述した伝送異常の検出処理においては、伝送異常の報知をＬＥＤの点灯によって行っていたが、これに代えて、例えば警報の発生など音による報知を行っても良いし、電気信号などにより、基地局１００を経由して図示せぬ中央局へ伝達異常を報知してもよい。また、これらの態様による報知を適宜組み合わせて行っても良い。

１ＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置
１０送信部
１１ＧＰＳ受信機
１２制御回路
１３電気−光変換器
１４メモリ
１５タイマ
１６表示部
１７，２２電源回路
２０送信部
３０光ファイバケーブル
４０ＧＰＳアンテナ
１００基地局

Claims

伝送路を介してデジタル列車無線システムを構成する複数の基地局のうち、対応する基地局に、列車に搭載された移動局とのデジタル通信を行うための基準タイミング信号を供給するとともに、前記伝送路によって生じる前記基準タイミング信号の遅延を補正するＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置であって、
前記基準タイミング信号に対応するタイミング信号を前記伝送路へ出力する送信部と、
前記伝送路から出力された前記タイミング信号を前記対応する基地局へ出力する受信部とを含み、
前記受信部は、
前記伝送路から出力された前記タイミング信号の一部を、前記伝送路を介して前記送信部へ送り返すタイミング信号返信手段を有し、
前記送信部は、
前記基準タイミング信号を一定の時間間隔で生成する基準タイミング信号生成手段と、
前記基準タイミング信号に対応した前記タイミング信号を前記伝送路へ出力してから、前記タイミング信号返信手段により送り返された該タイミング信号を受信するまでの時間を計測する計時手段と、
前記基準タイミング信号生成手段によって生成される前記基準タイミング信号よりも、前記計時手段によって計測された時間の半分の時間だけ先立って、該基準タイミング信号に対応するタイミング信号として前記伝送路へ出力するタイミング補正手段と
を有することを特徴とするＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置。
前記計時手段は、前記基準タイミング信号生成手段によって前記基準タイミング信号のパルスが生成されるごとに、各パルスに対応したパルスが前記タイミング信号返信手段により送り返されて来るまでの時間を逐次計測し、
前記タイミング補正手段は、前記計時手段によって前記時間が計測されるごとに、該計測された時間に基づいて前記基準タイミング信号に対応するタイミング信号を前記伝送路へ出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置。
前記基準タイミング信号生成手段は、
ＧＰＳ衛星から送信されたデータを受信し、該受信したデータに基づいて１秒間隔のパルス信号を生成し、該生成したパルス信号を前記基準タイミング信号として出力する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置。
前記基準タイミング信号生成手段によって前記基準タイミング信号が生成されるごとに、各基準タイミング信号に対応したタイミング信号が、前記タイミング信号返信手段により送り返されて来るまでの時間を順次計測し、該測定した時間が予め定められた時間を超えた回数が、連続して予め定められた数を超えた場合に、異常として報知する異常報知手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載のＧＰＳ１ＰＰＳ信号補正装置。