JP2011014986A - Indoor transmission system of positioning satellite reception signals utilizing power line - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力線を利用した測位衛星受信信号の屋内への伝送システムに関する。 The present invention relates to an indoor transmission system for positioning satellite reception signals using a power line.
時間・周波数標準分野では、ＧＰＳ衛星を初めとする測位衛星の測位用信号は、それぞれのシステムタイム（ＧＰＳ衛星の場合は、ＧＰＳタイム）に基づいて生成され、衛星より利用者に送信される。これらのシステムタイムは、通常、時刻の国際標準として位置付けられる協定世界時（ＵＴＣ）にある誤差の範囲内に納まるように同期して送信されている。このため、測位衛星の信号を受信することにより、位置情報だけでなく、正確な時刻情報や基準周波数を得ることができ、各種分野で利用、活用がなされている。
また、時間・周波数校正分野においても、これらの測位衛星の信号を仲介用信号として用いることにより、遠隔地におかれた被校正器物の上位機関による校正が可能とされ、利便性の高い活用がなされている。
In the time / frequency standard field, positioning signals for positioning satellites such as GPS satellites are generated based on the respective system times (in the case of GPS satellites, GPS time) and transmitted from the satellite to the user. These system times are usually transmitted synchronously so as to be within an error range in Coordinated Universal Time (UTC), which is positioned as an international standard of time. For this reason, not only position information but also accurate time information and reference frequency can be obtained by receiving signals from positioning satellites, which are used and utilized in various fields.
Also, in the time / frequency calibration field, by using these positioning satellite signals as intermediary signals, it is possible to calibrate the object to be calibrated in a remote place by a host organization, which is highly convenient. Has been made.
しかし、測位衛星の信号を精度よく利用するためには、通常、屋外のアンテナで信号受信を行い、屋外のアンテナから屋内へ新規に同軸ケーブルを敷設しなければならない。
そのため、企業等では、社屋の屋上にアンテナを設置し、信号処理用の屋内本体部へ雑音の少ない信号を供給するために、新たに同軸ケーブル（測位衛星の場合、Ｌバンド（１．５ＧＨｚ帯）の信号が主流であるため、長い距離を伝送するには、低損失同軸ケーブルなど）を敷設する必要がある。特に、自社ビルではない様な高層ビルの低層階で信号処理用屋内機器を使用するような場合は、新たな同軸ケーブルの敷設すら困難なため、測位衛星の利用を断念するような場合も多い。
However, in order to use positioning satellite signals with high accuracy, it is usually necessary to receive signals with an outdoor antenna and lay a new coaxial cable indoors from the outdoor antenna.
For this reason, companies have newly installed coaxial cables (L band (1.5 GHz band in the case of positioning satellites) to install a low-noise signal to the indoor body for signal processing by installing an antenna on the roof of the company building. ) Is the mainstream, it is necessary to lay a low-loss coaxial cable or the like to transmit a long distance. In particular, when using signal processing indoor equipment on the lower floors of high-rise buildings that are not in-house buildings, it is often difficult to lay new coaxial cables, so there are many cases where the use of positioning satellites is abandoned. .
これらに関連する技術としての、信号伝送路を既存の設備で間に合わせる技術としては、例えば、非特許文献１に示すＰＬＣ技術（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：高速電力線通信システム）がある。
また、タイムスタンプを代表とするタイムビジネス分野においては、上位機関との間の時刻同期が重要な技術課題であり、当該分野においても、ＧＰＳ衛星等の測位衛星の利用が行われている。測位衛星を利用した時間周波数標準技術を適用できるＧＰＳ信号伝送システムとしては、例えば、非特許文献２がある。
また、上記ＧＰＳ信号伝送システムは、例えば、特許文献１および特許文献２に示されている。
As a technique related to these, there is a PLC technique (Power Line Communication: high-speed power line communication system) shown in Non-Patent Document 1, for example, as a technique for keeping a signal transmission line in time with existing equipment.
In the time business field represented by time stamps, time synchronization with the host organization is an important technical issue, and in this field, positioning satellites such as GPS satellites are used. Non-patent document 2 is an example of a GPS signal transmission system to which a time-frequency standard technique using a positioning satellite can be applied.
Moreover, the said GPS signal transmission system is shown by patent document 1 and patent document 2, for example.
衛星を初めとする衛星測位システムにおいては、利用者装置で、衛星からの微弱な信号を受信しなければならない。
また、ＧＰＳ衛星を初めとする衛星測位システムは、位置決めのみならず、時間・周波数標準分野において基準信号源として広く活用されている。ＧＰＳ等の受信装置の技術開発は目覚ましく、高感度化が進められ、従来受信が不可能であった微弱な信号下でも受信が可能となりつつある。
In a satellite positioning system such as a satellite, a user apparatus must receive a weak signal from the satellite.
Also, satellite positioning systems such as GPS satellites are widely used as reference signal sources not only for positioning but also in the time / frequency standard field. The technological development of receivers such as GPS has been remarkable, the sensitivity has been increased, and reception is possible even under weak signals that could not be received conventionally.
しかしながら、高層ビル内部や地下街などでは、高感度化した受信機でも受信が困難であり、信号受信ができたとしても、受信信号が微弱であるだけでなく、マルチパスなどの影響により高精度かつ安定な利用は困難である。
このため、通常は図４に示す様に建物１３の屋外に測位衛星２０からの信号を受信するために受信アンテナ２１を設置し、受信信号伝送用の同軸ケーブルを敷設することにより、屋内に設置した受信機などに受信信号を供給している。この際、新たに同軸ケーブルの敷設が必要となり、新規にケーブル敷設が困難な環境（高層ビルや地下街など）では、ＧＰＳ利用の大きな障害となっている。同軸ケーブルを敷設しやすい環境下においても新たなケーブル敷設は、実現を困難にする問題となる。
However, in high-rise buildings and underground malls, even a highly sensitive receiver is difficult to receive, and even if the signal can be received, the received signal is not only weak, but also highly accurate due to the effects of multipath, etc. Stable use is difficult.
For this reason, normally, as shown in FIG. 4, a receiving antenna 21 is installed outside the building 13 to receive a signal from the positioning satellite 20, and a coaxial cable for receiving signal transmission is installed indoors. The received signal is supplied to the receiver. At this time, it is necessary to newly install a coaxial cable, and in environments where it is difficult to newly lay a cable (such as a high-rise building or an underground mall), this is a major obstacle to the use of GPS. Even in an environment where it is easy to lay coaxial cables, new cable laying becomes a problem that makes it difficult to realize.
また、タイムビジネス分野においても、ＧＰＳ衛星等の測位衛星の利用が進められているが、受信信号伝送用の新設の同軸ケーブルの敷設が最大の課題となっている。
また、上記ＧＰＳ信号伝送システムは、例えば、特許文献１および特許文献２に示されているが、これらは
１．目的が屋内測位（屋内での位置測定）であり、屋外測位（屋外での位置測定）でない点、
２．信号伝送用の線路としては、光ファイバケーブルやＴＶフィーダ線を用いているため、光ファイバケーブルは新設して接続しなければならず、ＴＶフィーダ線はノイズの混入が起こりやすい等の問題がある、すなわち、電力線を想定していない点、
３．屋外の受信アンテナの特定にＣＤＭＡ方式を用いていない点、
で問題がある。
Also, in the time business field, positioning satellites such as GPS satellites are being used, but the laying of a new coaxial cable for receiving signal transmission is the biggest issue.
Moreover, although the said GPS signal transmission system is shown by patent document 1 and patent document 2, for example, these are 1. The purpose is indoor positioning (indoor position measurement), not outdoor positioning (outdoor position measurement),
2. As the signal transmission line, an optical fiber cable or a TV feeder line is used. Therefore, the optical fiber cable must be newly installed and connected, and the TV feeder line has a problem that noise is likely to be mixed. That is, the point that does not assume the power line,
3. The point that the CDMA system is not used to specify the outdoor receiving antenna,
There is a problem.
本発明の目的は、上記従来例の問題点に鑑み、屋外で受信する測位衛星受信信号を、一般的に既存の設備として存在する電力線を利用して屋内へ精度良く伝送する伝送システムを提供することにある。 In view of the problems of the conventional example, an object of the present invention is to provide a transmission system for accurately transmitting a positioning satellite reception signal received outdoors using a power line that is generally present as existing equipment. There is.
本発明の電力線を利用した測位衛星受信信号の屋内への伝送システムは、ＰＬＣ技術（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：高速電力線通信システム）並びに測位衛星を利用した時間周波数標準技術を適用できる伝送システムに関する。
基本的には、屋内の測定機器へ電力を供給する電力線が屋外の変電設備（トランス）まで延びている配線部分を利用して、屋外のアンテナで受信した測位衛星からの信号を屋内の測定機器へ伝送する技術に関する。
The indoor transmission system of a positioning satellite reception signal using a power line of the present invention relates to a transmission system to which a PLC technology (Power Line Communication: high speed power line communication system) and a time frequency standard technology using a positioning satellite can be applied.
Basically, the signal from the positioning satellite received by the outdoor antenna is used for the indoor measuring equipment using the wiring part where the power line that supplies power to the indoor measuring equipment extends to the outdoor transformer (transformer). It relates to technology to transmit to.
図１は本発明の測位衛星からの信号を屋外から屋内へ引き込む形態の概念図である。
図１では、既設電力線１４は、少なくとも、建物１３内のコンセント１５ｂから建物１３外のコンセント１５ａまでの配線部分を含む。コンセント１５ｂには、ソケット１６ｂを介して屋内ユニット１２、ＧＰＳ等の受信機２７が接続される。コンセント１５ａには、ソケット１６ａを介して屋外ユニット１１が接続される。屋外ユニット１１には、測位衛星２０からの信号を受信するアンテナ（図示省略）を備える。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a form in which a signal from a positioning satellite according to the present invention is drawn from outdoors to indoors.
In FIG. 1, the existing power line 14 includes at least a wiring portion from the outlet 15 b in the building 13 to the outlet 15 a outside the building 13. An indoor unit 12 and a receiver 27 such as a GPS are connected to the outlet 15b via a socket 16b. The outdoor unit 11 is connected to the outlet 15a via the socket 16a. The outdoor unit 11 includes an antenna (not shown) that receives a signal from the positioning satellite 20.
図１に示す様に、屋外に設置した受信アンテナ（図示省略）で受信した測位衛星２０からの信号を、例えば、低雑音増幅器（図示省略）で増幅後、低周波数帯に周波数変換を行い、更に擬似雑音系列で拡散変調を行った後、信号を建物１３内のコンセント１５ａに注入する。
屋内において、屋内ユニット１２により、コンセント１５ｂより信号を抽出し、拡散変調を行った擬似雑音系列により逆拡散を行い、受信・周波数変換を行った測位衛星２０からの信号に再変換する。同信号を再度周波数変換し受信した信号と同一の周波数帯に戻して受信機２７に入力することにより、安定に受信信号の供給を行う。
As shown in FIG. 1, a signal from a positioning satellite 20 received by a receiving antenna (not shown) installed outdoors is amplified by, for example, a low noise amplifier (not shown), and then converted to a low frequency band. Further, after performing spread modulation with the pseudo-noise sequence, the signal is injected into the outlet 15 a in the building 13.
Indoor, the indoor unit 12 extracts a signal from the outlet 15b, performs despreading with a pseudo-noise sequence subjected to spread modulation, and reconverts the signal from the positioning satellite 20 that has undergone reception and frequency conversion. The same signal is frequency-converted again and returned to the same frequency band as the received signal and input to the receiver 27, so that the received signal is stably supplied.
この際、屋外で低周波数帯に周波数変換するためのローカル信号源の基準信号も同時に拡散変調し、屋内へ供給し、受信端で基準信号を再生することにより、周波数変換する際の基準信号の周波数が異なることによる影響を排除することも可能となる。
なお、屋内の受信機２７側では、周波数変換されたＩＦ帯信号を直接取り込むことができれば、再度高周波数帯に変換する必要は無い。
既設電力線１４は、これらコンセント１５ａとコンセント１５ｂの間以外の電気信号が流れる限りにおいて信号を伝送できる。
また、既設電力線１４の代わりに光ファイバが既設されている配線領域では、電流の代わりに光信号を伝送できる。
At this time, the reference signal of the local signal source for frequency conversion to the low frequency band outdoors is also spread-modulated and supplied indoors, and the reference signal is reproduced at the receiving end, so that the reference signal for frequency conversion is converted. It is also possible to eliminate the influence of different frequencies.
It is not necessary to convert the frequency-converted IF band signal directly into the high frequency band on the indoor receiver 27 side.
The existing power line 14 can transmit signals as long as electrical signals other than those between the outlets 15a and 15b flow.
Further, in the wiring area where the optical fiber is already installed instead of the existing power line 14, an optical signal can be transmitted instead of the current.
本発明は、上記目的を達成するために、具体的には以下のように構成する。
（１） 伝送システムは、建物の内外に連通する既設電力線と、既設電力線と接続されて建物外に配置され、測位衛星からの信号を増幅し、周波数変換し、拡散変調した受信信号を既設電力線を介して伝送させる屋外ユニットと、既設電力線と接続されて建物内に配置され、受信信号を受信し復調して受信機へ入力する屋内ユニットと、受信機とからなる。
（２） 既設電力線と、屋内ユニットおよび屋外ユニットは、相互に着脱可能な接続機器により接続する。
In order to achieve the above object, the present invention is specifically configured as follows.
(1) The transmission system consists of an existing power line that communicates with the inside and outside of the building, and an external power line that is connected to the existing power line and placed outside the building, amplifies the signal from the positioning satellite, converts the frequency, and spread-modulates the received signal. It consists of an outdoor unit to be transmitted via a receiver, an indoor unit connected to an existing power line and arranged in a building, receiving a received signal, demodulating it, and inputting it to a receiver, and a receiver.
(2) Connect the existing power line to the indoor unit and the outdoor unit with connecting devices that can be attached to and detached from each other.
（３） 伝送システムは、屋外ユニットを、受信アンテナと、低雑音増幅器と、周波数変換部と、周波数変換部ローカル信号合成部と、基準信号源と、ＣＤＭＡ変換部からなり、
受信アンテナで受信された測位衛星の信号を前記低雑音増幅器で必要なレベルまで増幅し、
低雑音増幅器で増幅された受信信号を周波数変換部で電力線伝送可能な周波数帯に周波数変換を行い、
周波数変換部で必要な周波数変換用ローカル信号を周波数変換用ローカル信号合成部で生成し、
周波数変換用ローカル信号合成部で周波数変換用ローカル信号を生成するために必要な基準信号を基準信号源で発生し、
周波数変換部で周波数変換された測位衛星からの受信信号を基準信号源５からの基準信号を用いて生成されるクロック信号を駆動信号としてＣＤＭＡ変調部で駆動される擬似雑音系列発生器からの擬似雑音符号で周波数拡散変調を行うように構成し、
屋内ユニットを、
ＣＤＭＡ復調部と、基準信号再生部と、周波数変換用ローカル信号合成部と、周波数変換部とからなり、
ＣＤＭＡ復調部により前記電力線を介して伝送された信号を内蔵している擬似雑音系列発生器で拡散変調する際に用いたものと同一の擬似雑音系列で復調して測位衛星の信号並びに屋外ユニットの基準信号源に関する情報を復調し、
基準信号再生部により、ＣＤＭＡ復調部で復調された屋外ユニットの基準信号に関する情報を用いて、屋外ユニットの基準信号と同一の周波数の基準信号を再生し、
周波数変換用ローカル信号合成部により、基準信号再生部で再生された基準信号を用いて、周波数変換部で使用するローカル信号を生成し、
周波数変換部により、ＣＤＭＡ復調部で復調された測位信号からの信号を周波数変換用ローカル信号合成部で生成されたローカル信号で周波数変換を行い、屋外ユニットの受信アンテナで受信したものと同一の周波数を有する測位衛星の信号に変換するように構成し、
受信機をＧＰＳ受信機とする。
(3) The transmission system includes an outdoor unit, a receiving antenna, a low noise amplifier, a frequency conversion unit, a frequency conversion unit local signal synthesis unit, a reference signal source, and a CDMA conversion unit.
Amplifying the positioning satellite signal received by the receiving antenna to the required level with the low noise amplifier,
The frequency conversion of the received signal amplified by the low noise amplifier to the frequency band where power line transmission is possible in the frequency converter,
Generate the local signal for frequency conversion required by the frequency converter in the local signal synthesizer for frequency conversion,
The reference signal source generates the reference signal necessary for generating the frequency conversion local signal in the frequency conversion local signal synthesis unit,
The received signal from the positioning satellite frequency-converted by the frequency converter is a pseudo signal from a pseudo-noise sequence generator driven by the CDMA modulator using a clock signal generated using the reference signal from the reference signal source 5 as a drive signal. Configure to perform spread spectrum modulation with noise code,
Indoor unit,
A CDMA demodulation unit, a reference signal reproduction unit, a frequency conversion local signal synthesis unit, and a frequency conversion unit;
The signal transmitted from the CDMA demodulator through the power line is demodulated with the same pseudo-noise sequence as that used when the pseudo-noise sequence generator incorporates the signal, and the positioning satellite signal and the outdoor unit Demodulate information about the reference signal source,
A reference signal reproducing unit reproduces a reference signal having the same frequency as the reference signal of the outdoor unit using information on the reference signal of the outdoor unit demodulated by the CDMA demodulation unit,
By using the reference signal reproduced by the reference signal reproduction unit, the local signal used for the frequency conversion unit is generated by the local signal synthesis unit for frequency conversion,
The frequency conversion unit performs frequency conversion on the signal from the positioning signal demodulated by the CDMA demodulation unit using the local signal generated by the frequency conversion local signal synthesis unit, and the same frequency as that received by the receiving antenna of the outdoor unit Configured to convert to a positioning satellite signal having
The receiver is a GPS receiver.
本発明により、既存の屋外および屋内電力線を利用して、測位衛星の信号を屋外の受信アンテナから屋内の受信機へ供給することができるようになり、測位衛星の屋内での利用において従来問題であった専用の同軸ケーブルの敷設が不要になり、屋内での測位衛星からの受信信号の利用を容易にすることができる。 According to the present invention, a positioning satellite signal can be supplied from an outdoor receiving antenna to an indoor receiver using existing outdoor and indoor power lines. There is no need to install a dedicated coaxial cable, and it is possible to easily use the received signal from the positioning satellite indoors.
本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図２は本発明の電力線を利用した測位衛星受信信号の屋内への伝送システムの構成図である。
伝送システムは、建物の内外に連通する既設電力線と、前記既設電力線と接続されて建物外に配置され、測位衛星からの信号を増幅し、周波数変換し、拡散変調した受信信号を前記既設電力線を介して伝送させる屋外ユニットと、前記既設電力線と接続されて建物内に配置され、前記受信信号を受信し復調して受信機へ入力する屋内ユニットと、前記受信機とからなる。
前記既設電力線と、前記屋内ユニットおよび前記屋外ユニットは、相互に着脱可能な接続機器、例えばコンセントやソケットにより接続する。
FIG. 2 is a block diagram of an indoor transmission system for positioning satellite reception signals using the power line of the present invention.
The transmission system includes an existing power line that communicates with the inside and outside of a building, and is connected to the existing power line and disposed outside the building, amplifies a signal from a positioning satellite, converts the frequency, and spreads and modulates the received signal to the existing power line. An outdoor unit that is transmitted through the indoor power unit, an indoor unit that is connected to the existing power line and disposed in the building, receives the received signal, demodulates it, and inputs it to the receiver, and the receiver.
The existing power line, the indoor unit, and the outdoor unit are connected to each other by a connecting device that is detachable from each other, for example, an outlet or a socket.
図２の伝送システムは、建物１３の内外を電気的に接続する既設電力線１４と、この既設電力線１４の一端のコンセント１５ａにソケット１６ａを介して接続する屋外ユニット１１と、この既設電力線１４の他端のコンセント１５ｂにソケット１６ｂを介して接続する屋内ユニット１２と、ＧＰＳ受信機１７からなる。
建物は、その内部で電磁波を受信することができない構成、たとえば電磁波を遮蔽するように金属体でシールドされている構成や、建物の内外に連通する開口を有するがその内部での電磁波の受信感度が極端に劣化する構成となっている。
屋外ユニット１１は、受信アンテナ１と、低雑音増幅器２と、周波数変換部３と、周波数変換部ローカル信号合成部４と、基準信号源５と、ＣＤＭＡ変換部６からなる。
屋内ユニット１２は、ＣＤＭＡ復調部７と、基準信号再生部８と、周波数変換用ローカル信号合成部９と、周波数変換部１０とからなる。
The transmission system of FIG. 2 includes an existing power line 14 that electrically connects the inside and outside of a building 13, an outdoor unit 11 that is connected to an outlet 15 a at one end of the existing power line 14 via a socket 16 a, and other existing power lines 14. The indoor unit 12 is connected to the outlet 15b at the end via a socket 16b, and the GPS receiver 17 is included.
The building cannot receive electromagnetic waves inside it, for example, it is shielded by a metal body to shield the electromagnetic waves, or has an opening communicating with the inside and outside of the building, but the electromagnetic wave reception sensitivity inside it. Is extremely deteriorated.
The outdoor unit 11 includes a reception antenna 1, a low noise amplifier 2, a frequency conversion unit 3, a frequency conversion unit local signal synthesis unit 4, a reference signal source 5, and a CDMA conversion unit 6.
The indoor unit 12 includes a CDMA demodulation unit 7, a reference signal reproduction unit 8, a frequency conversion local signal synthesis unit 9, and a frequency conversion unit 10.
ＧＰＳ等の測位衛星２０からの信号は、アンテナ１で受信される。通常はオムニディレクショナルなアンテナを用い、視野に入る衛星の信号は全て受信される。
低雑音増幅器２において、アンテナ１で受信された測位衛星２０の信号が必要なレベルまで増幅される。
周波数変換部３では、低雑音増幅器２で増幅された受信信号を電力線伝送可能な周波数帯に周波数変換を行う。
周波数変換用ローカル信号合成部４は、周波数変換部３で必要な周波数変換用ローカル信号を生成する。
基準信号源５は、周波数変換用ローカル信号合成部４で周波数変換用ローカル信号を生成するために必要な基準信号を発生する。
A signal from a positioning satellite 20 such as GPS is received by the antenna 1. Normally, an omnidirectional antenna is used and all satellite signals entering the field of view are received.
In the low noise amplifier 2, the signal of the positioning satellite 20 received by the antenna 1 is amplified to a necessary level.
The frequency converter 3 performs frequency conversion of the reception signal amplified by the low noise amplifier 2 into a frequency band in which power line transmission is possible.
The frequency conversion local signal synthesis unit 4 generates a frequency conversion local signal required by the frequency conversion unit 3.
The reference signal source 5 generates a reference signal necessary for generating a frequency conversion local signal in the frequency conversion local signal synthesis unit 4.
ＣＤＭＡ変調部６では、周波数変換部３で周波数変換された測位衛星２０からの受信信号を基準信号源５からの基準信号を用いて生成されるクロック信号を駆動信号として駆動される擬似雑音系列発生器（図示省略）からの擬似雑音符号で周波数拡散変調を行う。この際、測位衛星２０からの受信信号に重畳して基準信号源５からの基準信号の１部も周波数拡散変調されて屋内へ電力線１４を用いて伝送される。
屋内ユニット１２では、ＣＤＭＡ復調部７は、電力線１４により伝送された信号を内蔵している擬似雑音系列発生器（図示省略）で拡散変調する際に用いたものと同一の擬似雑音系列で復調して測位衛星２０の信号並びに屋外ユニット１１の基準信号源５に関する情報を復調する。
The CDMA modulation unit 6 generates a pseudo noise sequence that is driven by using a received signal from the positioning satellite 20 frequency-converted by the frequency conversion unit 3 as a drive signal using a clock signal generated using the reference signal from the reference signal source 5. Frequency spread modulation is performed with a pseudo-noise code from a detector (not shown). At this time, a part of the reference signal from the reference signal source 5 superimposed on the received signal from the positioning satellite 20 is also frequency-spread modulated and transmitted indoors using the power line 14.
In the indoor unit 12, the CDMA demodulator 7 demodulates the signal transmitted through the power line 14 with the same pseudo noise sequence used when the signal is spread and modulated by a pseudo noise sequence generator (not shown). Thus, the signal of the positioning satellite 20 and the information on the reference signal source 5 of the outdoor unit 11 are demodulated.
基準信号再生部８は、ＣＤＭＡ復調部７で復調された屋外ユニットの基準信号に関する情報を用いて、屋外の基準信号と同一の周波数の基準信号を再生する。
周波数変換用ローカル信号合成部９では、基準信号再生部８で再生された基準信号を用いて、周波数変換部１０で使用するローカル信号を生成する。
周波数変換部１０は、ＣＤＭＡ復調部７で復調された測位信号からの信号を周波数変換用ローカル信号合成部９で生成されたローカル信号で周波数変換を行い、屋外の受信アンテナ１で受信したものと同一の周波数を有する測位衛星２０の信号に変換する。
The reference signal reproduction unit 8 reproduces a reference signal having the same frequency as that of the outdoor reference signal, using information regarding the reference signal of the outdoor unit demodulated by the CDMA demodulation unit 7.
The frequency conversion local signal synthesis unit 9 generates a local signal to be used by the frequency conversion unit 10 by using the reference signal reproduced by the reference signal reproduction unit 8.
The frequency conversion unit 10 performs frequency conversion on the signal from the positioning signal demodulated by the CDMA demodulation unit 7 with the local signal generated by the frequency conversion local signal synthesis unit 9 and is received by the outdoor receiving antenna 1. It converts into the signal of the positioning satellite 20 which has the same frequency.
図３は、図２のＣＤＭＡ変頂部、ＣＤＭＡ復調部の構成図である。
図３（ａ）は図２のＣＤＭＡ変調部６の構成図であり、図３（ｂ）は図２のＣＤＭＡ復調部７の構成図である。
図３（ａ）のＣＤＭＡ変調部６は、信号加算器６ａと、拡散変調器６ｂと、擬似雑音系列発生器６ｃと、駆動用クロック発生器６ｄとからなり、基準信号源５からの基準信号を
駆動用クロック発生器６ｄと信号加算器６ａに取り込み、基準信号に基づき駆動用クロック発生器６ｄから駆動用クロックを発生し、駆動用クロックに基づいて擬似雑音系列発生器６ｃで擬似雑音を発生する。信号加算器６ａは、周波数変換部３からの測位衛星の信号と基準信号源５からの基準信号を取り込んで加算信号を出力する。拡散変調器６ｂは、信号加算器６ａからの加算信号を拡散変調した拡散変調信号を電力線１４へ出力する。
FIG. 3 is a configuration diagram of the CDMA transition section and the CDMA demodulation section in FIG.
3A is a configuration diagram of the CDMA modulation unit 6 in FIG. 2, and FIG. 3B is a configuration diagram of the CDMA demodulation unit 7 in FIG.
3A includes a signal adder 6a, a spread modulator 6b, a pseudo noise sequence generator 6c, and a driving clock generator 6d. The CDMA modulation unit 6 in FIG. Is taken into the drive clock generator 6d and the signal adder 6a, the drive clock is generated from the drive clock generator 6d based on the reference signal, and the pseudo noise sequence generator 6c generates pseudo noise based on the drive clock To do. The signal adder 6a takes in the positioning satellite signal from the frequency converter 3 and the reference signal from the reference signal source 5, and outputs an added signal. The spread modulator 6b outputs to the power line 14 a spread modulation signal obtained by spread modulation of the addition signal from the signal adder 6a.
図３（ａ）のＣＤＭＡ復調部７は、逆拡散器７ａと、信号分波器７ｂと、擬似雑音系列発生器７ｃと、駆動用クロック発生器７ｄとからなり、逆拡散器７ａにより電力線１４からの拡散変調信号を逆拡散した逆拡散信号を作成し、その逆拡散信号の一方を駆動用クロック発生器７ｄに入力し、その逆拡散信号の他方を信号分波器７ｂへ入力する。駆動用クロック発生器７ｄは逆拡散信号に基づいて駆動用クロックを発生する。擬似雑音系列発生器７ｃは駆動用クロックに基づいて擬似雑音信号を発生して逆拡散器７ａに入力し逆拡散処理を行う。信号分波器７ｂは逆拡散信号を信号分波し周波数変換部１０と基準信号再生部８へ出力する。 The CDMA demodulator 7 in FIG. 3A includes a despreader 7a, a signal demultiplexer 7b, a pseudo noise sequence generator 7c, and a drive clock generator 7d. A despread signal obtained by despreading the spread modulation signal from is generated, one of the despread signals is input to the driving clock generator 7d, and the other despread signal is input to the signal demultiplexer 7b. The drive clock generator 7d generates a drive clock based on the despread signal. The pseudo noise sequence generator 7c generates a pseudo noise signal based on the driving clock and inputs it to the despreader 7a to perform despreading processing. The signal demultiplexer 7 b demultiplexes the despread signal and outputs it to the frequency converter 10 and the reference signal reproducing unit 8.
以上の構成により、下記の特徴と利点を有する測位衛星信号の伝送系を構築する。
（１）屋外で受信された測位衛星からの信号が既設の屋内電力線を用いて屋内の測位衛星受信機に新たに同軸ケーブルを敷設することなく供給できる。
（２）屋外ユニットで周波数変換を行うことにより、電力線を用いて信号伝送を可能にすると同時に、周波数が測位衛星の信号と異なるため、伝送する信号が他の測位衛星受信機に影響を与えることなく伝送できる。
（３）屋外ユニットから屋内ユニットへ伝送する信号に屋外ユニットにおける基準信号に関する情報を重畳して屋内に伝送し、屋内ユニットでそれを再生することにより、屋外で周波数変換を行った際と全く同一周波数のローカル信号で周波数変換を行い、屋外で受信したものと同じ周波数に測位衛星の受信信号を戻すことを可能にしている。すなわち、屋外と屋内で別の基準信号源を基準として周波数変換を行った場合、受信周波数と異なる周波数になってしまい、屋内の測位衛星受信機に悪影響を及ぼすことを避けることを可能としている。
（４）屋外ユニットと屋内ユニット間の信号伝送にＣＤＭＡ方式を用いることにより、屋内電力線で存在する雑音の影響を軽減することを可能としている。さらに、同様のシステムが複数同じ建物内に存在する場合においても、ＣＤＭＡで用いている擬似雑音系列により、希望の屋外ユニットの信号のみを屋内ユニットで選択することを可能としている。
With the above configuration, a positioning satellite signal transmission system having the following features and advantages is constructed.
(1) A signal from a positioning satellite received outdoors can be supplied to an indoor positioning satellite receiver using an existing indoor power line without newly installing a coaxial cable.
(2) By performing frequency conversion in the outdoor unit, it is possible to transmit a signal using a power line, and at the same time the frequency is different from that of a positioning satellite, so that the transmitted signal affects other positioning satellite receivers. Can be transmitted.
(3) The information regarding the reference signal in the outdoor unit is superimposed on the signal transmitted from the outdoor unit to the indoor unit, transmitted indoors, and reproduced by the indoor unit, which is exactly the same as when performing frequency conversion outdoors. The frequency conversion is performed with the local signal of the frequency, and the received signal of the positioning satellite can be returned to the same frequency as that received outdoors. That is, when frequency conversion is performed with reference to different reference signal sources outdoors and indoors, the frequency becomes different from the reception frequency, and it is possible to avoid adversely affecting the indoor positioning satellite receiver.
(4) By using the CDMA system for signal transmission between the outdoor unit and the indoor unit, it is possible to reduce the influence of noise existing in the indoor power line. Furthermore, even when a plurality of similar systems exist in the same building, only the signal of the desired outdoor unit can be selected by the indoor unit by the pseudo noise sequence used in CDMA.
低雑音増幅器で必要なレベルまで信号増幅される。さらに周波数変換器で１０〜２０ＭＨｚの中間周波数帯に周波数変換される。変換された中間周波数帯信号は、ＣＤＭＡ変調部において擬似雑音信号により拡散変調され、屋内電力線に入力される。ＣＤＭＡ変調部では、内部に擬似雑音系列発生器、同発生器のクロック信号発生器等を有しており、同じ電力線に同様のシステムが存在する場合においても、異なる擬似雑音系列を用いることにより、受信システムを特定することを可能としている。
屋内電力線に入力された測位衛星からの信号は、屋内の電力コンセントにおいて屋内ユニットで取り出され、ＣＤＭＡ復調部で拡散変調前の中間周波数が再生される。この際、測位衛星からの信号と共に屋外で周波数変換するために用いられた基準信号も同時に伝送・再生され、中間周波数を再度受信周波数帯に周波数変換する際のローカル信号の周波数同期に用いられる。この結果、屋外で受信された信号と全く同一の周波数で受信信号を再生することが可能となる。再生された受信信号は通常のＧＰＳ等の受信機に供給される。
The signal is amplified to the required level with a low noise amplifier. Further, the frequency is converted into an intermediate frequency band of 10 to 20 MHz by a frequency converter. The converted intermediate frequency band signal is spread-modulated by the pseudo-noise signal in the CDMA modulation unit and input to the indoor power line. The CDMA modulation unit includes a pseudo noise sequence generator, a clock signal generator of the generator, and the like, and even when a similar system exists on the same power line, by using different pseudo noise sequences, It is possible to specify the receiving system.
A signal from a positioning satellite input to the indoor power line is taken out by an indoor unit at an indoor power outlet, and an intermediate frequency before spreading modulation is reproduced by a CDMA demodulator. At this time, the reference signal used for frequency conversion outdoors together with the signal from the positioning satellite is simultaneously transmitted and reproduced, and is used for frequency synchronization of the local signal when the intermediate frequency is converted again into the reception frequency band. As a result, the received signal can be reproduced at the same frequency as the signal received outdoors. The reproduced reception signal is supplied to a normal receiver such as GPS.
低雑音増幅器で必要なレベルまで信号増幅される。さらに周波数変換器で例えば１０〜２０ＭＨｚの中間周波数帯に周波数変換される。変換された中間周波数帯信号は、ＣＤＭＡ変調部において擬似雑音信号により拡散変調され、電力線に入力される。ＣＤＭＡ変調部では、内部に擬似雑音系列発生器、同発生器のクロック信号発生器等を有しており、同じ電力線に同様のシステムが存在する場合においても、異なる擬似雑音系列を用いることにより、受信システムを特定することを可能としている。
電力線に入力された測位衛星からの信号は、屋内の電力コンセントにおいて屋内ユニットで取り出され、ＣＤＭＡ復調部で拡散変調前の中間周波数が再生される。この際、測位衛星からの信号と共に屋外で周波数変換するために用いられた基準信号も同時に伝送・再生され、中間周波数を再度受信周波数帯に周波数変換する際のローカル信号の周波数同期に用いられる。この結果、屋外で受信された信号と全く同一の周波数で受信信号を再生することが可能となる。再生された受信信号は通常のＧＰＳ等の受信機に供給される。
The signal is amplified to the required level with a low noise amplifier. Further, the frequency is converted into an intermediate frequency band of, for example, 10 to 20 MHz by a frequency converter. The converted intermediate frequency band signal is spread-modulated by the pseudo-noise signal in the CDMA modulation unit and input to the power line. The CDMA modulation unit includes a pseudo noise sequence generator, a clock signal generator of the generator, and the like, and even when a similar system exists on the same power line, by using different pseudo noise sequences, It is possible to specify the receiving system.
A signal from a positioning satellite input to the power line is taken out by an indoor unit at an indoor power outlet, and an intermediate frequency before spreading modulation is reproduced by a CDMA demodulator. At this time, the reference signal used for frequency conversion outdoors together with the signal from the positioning satellite is simultaneously transmitted and reproduced, and is used for frequency synchronization of the local signal when the intermediate frequency is converted again into the reception frequency band. As a result, the received signal can be reproduced at the same frequency as the signal received outdoors. The reproduced reception signal is supplied to a normal receiver such as GPS.
ＧＰＳ等の測位衛星を用いた時間・周波数標準分野における最大の課題の１つは、衛星の受信環境が悪いエリア、特に屋内や地下街などにおいて新たに受信信号伝送用の同軸ケーブルを敷設することである。
本発明では、この課題を解決し、どのような環境下でもＧＰＳ等の測位衛星の信号を既存の電力線を用いて伝送することを可能にしており、屋内においては、電源コンセントから電力とともに測位衛星の信号を入手することを可能にしている。
本発明の応用分野は、非常に広く、産業界においては、工場内で安定にＧＰＳ等の利用を可能にし、生産用機器や計測用機器の基準信号を高安定に保つことを可能にするもので、産業界にとってブレークスルーにつながる可能性を有している。産総研においても、従来ｅ−ｔｒａｃｅプロジェクト（計量器校正情報システムの研究開発）において時間周波数の遠隔校正をＧＰＳ衛星の信号を仲介として実現してきたが、本発明と組み合わせることにより、そのサービス提供領域を一挙に拡大する可能性を有しており、非常に有望な技術であると言える。
One of the biggest challenges in the time / frequency standard field using positioning satellites such as GPS is to install a new coaxial cable for receiving signal transmission in areas where the satellite reception environment is poor, especially indoors and underground shopping areas. is there.
In the present invention, this problem is solved and signals of positioning satellites such as GPS can be transmitted using an existing power line under any environment. It is possible to obtain a signal.
The field of application of the present invention is very wide, and in the industry, it is possible to stably use GPS and the like in a factory, and to maintain a highly stable reference signal for production equipment and measuring equipment. This has the potential to lead to a breakthrough for industry. AIST has also realized remote calibration of time frequency using GPS satellite signals as an intermediary in the conventional e-trace project (research and development of measuring instrument calibration information system). This is a very promising technology.
１ 受信アンテナ
２ 低雑音増幅器
３ 周波数変換部
４ 周波数変換部ローカル信号合成部
５ 基準信号源
６ ＣＤＭＡ変換部
７ ＣＤＭＡ復調部
８ 基準信号再生部
９ 周波数変換用ローカル信号合成部
１０ 周波数変換部
１１ 屋外ユニット
１２ 屋内ユニット
１３ 建物
１４ 既設電力線
１５ａ、１５ｂ コンセント
１６ａ、１６ｂ ソケット
１７ ＧＰＳ受信機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Receiving antenna 2 Low noise amplifier 3 Frequency converter 4 Frequency converter local signal synthesizer 5 Reference signal source 6 CDMA converter 7 CDMA demodulator 8 Reference signal reproduction unit 9 Frequency conversion local signal synthesizer 10 Frequency converter 11 Outdoor Unit 12 Indoor unit 13 Building 14 Existing power lines 15a and 15b Outlets 16a and 16b Socket 17 GPS receiver
Claims (3)
前記既設電力線と接続されて建物外に配置され、測位衛星からの信号を増幅し、周波数変換し、拡散変調した受信信号を前記既設電力線を介して伝送させる屋外ユニットと、
前記既設電力線と接続されて建物内に配置され、前記受信信号を受信し復調して受信機へ入力する屋内ユニットと、
前記受信機とからなることを特徴とする伝送システム。 Existing power lines communicating with the inside and outside of the building,
An outdoor unit connected to the existing power line and arranged outside the building, amplifying a signal from a positioning satellite, frequency-converting, and spreading-modulated received signal via the existing power line;
An indoor unit connected to the existing power line and arranged in a building, receiving and demodulating the received signal and inputting it to a receiver;
A transmission system comprising the receiver.
前記受信アンテナで受信された測位衛星の信号を前記低雑音増幅器で必要なレベルまで増幅し、
前記低雑音増幅器で増幅された受信信号を前記周波数変換部で電力線伝送可能な周波数帯に周波数変換を行い、
前記周波数変換部で必要な周波数変換用ローカル信号を前記周波数変換用ローカル信号合成部で生成し、
前記周波数変換用ローカル信号合成部で周波数変換用ローカル信号を生成するために必要な基準信号を前記基準信号源で発生し、
前記周波数変換部で周波数変換された測位衛星からの受信信号を基準信号源５からの基準信号を用いて生成されるクロック信号を駆動信号としてＣＤＭＡ変調部で駆動される擬似雑音系列発生器からの擬似雑音符号で周波数拡散変調を行うように構成し、
前記屋外ユニットを、ＣＤＭＡ復調部と、基準信号再生部と、周波数変換用ローカル信号合成部と、周波数変換部とからなり、
前記ＣＤＭＡ復調部により前記電力線を介して伝送された信号を内蔵している前記擬似雑音系列発生器で拡散変調する際に用いたものと同一の擬似雑音系列で復調して測位衛星の信号並びに前記屋外ユニットの前記基準信号源に関する情報を復調し、
前記基準信号再生部により、前記ＣＤＭＡ復調部で復調された前記屋外ユニットの基準信号に関する情報を用いて、前記屋外ユニットの基準信号と同一の周波数の基準信号を再生し、
前記周波数変換用ローカル信号合成部により、前記基準信号再生部で再生された基準信号を用いて、前記周波数変換部で使用するローカル信号を生成し、
前記周波数変換部により、前記ＣＤＭＡ復調部で復調された測位信号からの信号を前記周波数変換用ローカル信号合成部で生成されたローカル信号で周波数変換を行い、前記屋外ユニットの前記受信アンテナで受信したものと同一の周波数を有する測位衛星の信号に変換するように構成し、
前記受信機をＧＰＳ受信機とすることを特徴とする請求項１又は２記載の伝送システム。 The indoor unit comprises a receiving antenna, a low noise amplifier, a frequency converter, a frequency converter local signal synthesizer, a reference signal source, and a CDMA converter,
Amplifying a positioning satellite signal received by the receiving antenna to a required level by the low noise amplifier,
Performing frequency conversion to a frequency band in which the received signal amplified by the low noise amplifier can be transmitted through the power line in the frequency converter,
The frequency conversion local signal required by the frequency conversion unit is generated by the frequency conversion local signal synthesis unit,
The reference signal source generates a reference signal necessary for generating the frequency conversion local signal in the frequency conversion local signal synthesis unit,
The received signal from the positioning satellite frequency-converted by the frequency conversion unit is supplied from the pseudo noise sequence generator driven by the CDMA modulation unit using the clock signal generated using the reference signal from the reference signal source 5 as a drive signal. Configure to perform spread spectrum modulation with pseudo-noise code,
The outdoor unit includes a CDMA demodulator, a reference signal regenerator, a frequency conversion local signal synthesizer, and a frequency converter.
The signal transmitted from the positioning satellite is demodulated with the same pseudo-noise sequence as that used when the pseudo-noise sequence generator incorporating the signal transmitted by the CDMA demodulator through the power line is spread and modulated. Demodulate information about the reference signal source of the outdoor unit,
The reference signal reproduction unit reproduces a reference signal having the same frequency as the reference signal of the outdoor unit using information on the reference signal of the outdoor unit demodulated by the CDMA demodulation unit,
By using the reference signal reproduced by the reference signal reproduction unit by the frequency conversion local signal synthesis unit, a local signal to be used by the frequency conversion unit is generated,
The frequency conversion unit frequency-converts the signal from the positioning signal demodulated by the CDMA demodulation unit with the local signal generated by the local signal synthesis unit for frequency conversion, and receives the signal from the receiving antenna of the outdoor unit. Configured to convert to a positioning satellite signal having the same frequency as
The transmission system according to claim 1, wherein the receiver is a GPS receiver.
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