JP2021057748A - Relay station and radio communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二重化した中継局及び無線通信システムに関する。 The present invention relates to a redundant relay station and a wireless communication system.
従来、防災無線の中継局は、現用機の故障に備えて予備機を備えた二重化構成としている。
二重化構成を備えるシステムとして、例えば、現用機と予備機との両方を動作させ、出力側(送信側)で現用機の出力と予備機の出力とを切り替えるようにしたシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
また、現用機と予備機との両方を動作させる場合、受信信号を二分配して現用機と予備機との両方に供給すると、受信信号レベルが低下する。そのため、システムの受信側にも、切り替え手段を設け、現用機と予備機とを切り替えるようにした方法も提案されている。
Conventionally, the relay station of the disaster prevention radio has a dual configuration equipped with a spare machine in case of failure of the current machine.
As a system having a redundant configuration, for example, a system has been proposed in which both the current machine and the spare machine are operated, and the output of the current machine and the output of the spare machine are switched on the output side (transmission side) ( For example, see
Further, when operating both the current machine and the spare machine, if the received signal is divided into two and supplied to both the current machine and the spare machine, the received signal level is lowered. Therefore, a method has also been proposed in which a switching means is provided on the receiving side of the system to switch between the current machine and the spare machine.
しかしながら、現用機と予備機とを切り替えて受信信号を入力するようにした場合、次のような問題がある。例えば、メンテナンス時に、作業員が手動で現用機から予備機に切り替える場合、現用機が通信を行っている最中に切り替えを行うと、予備機は、受信信号に含まれる通信の確立に必要な同期信号を受信していないため、切り替わった後に受信信号を受信しても同期が取れずに受信データが欠落してしまう。そのため、作業員は、現用機の通信状況を確認し、現用機が通信を行っていないときに、切り替えを行う必要がある。つまり、作業員は、現用機の通信状況を考慮して切り替えを行う必要がある。例えば、防災無線の場合には、作業員は、市役所等、防災無線の送信元に対して、何らかの防災無線情報を現在通信しているか、或いはこれから通信を行う予定があるか等を、電話等で確認し、現在防災無線情報を発表していないこと、或いはこれから発表する予定はないことを確認した後、現用機と予備機とを切り替える必要がある。そして、この確認動作を、メンテナンス対象の中継局毎に行う必要があり、メンテナンス時の作業効率が悪いという問題がある。
そこで、この発明は、以上のような従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、通信状況を考慮することなく、現用機と予備機とを任意のタイミングで切り替えることの可能な中継局及び無線通信システムを提供することを目的としている。
However, when the received signal is input by switching between the current machine and the spare machine, there are the following problems. For example, when a worker manually switches from a working machine to a spare machine during maintenance, if the switching is performed while the working machine is communicating, the spare machine is required to establish the communication included in the received signal. Since the synchronization signal is not received, even if the reception signal is received after switching, synchronization cannot be achieved and the received data is lost. Therefore, the worker needs to check the communication status of the current machine and switch when the current machine is not communicating. That is, the worker needs to switch in consideration of the communication status of the current machine. For example, in the case of disaster prevention radio, the worker calls the city hall or the like to tell the source of the disaster prevention radio whether or not some disaster prevention radio information is currently being communicated or is planned to be communicated in the future. After confirming that the disaster prevention radio information has not been announced at present, or that there is no plan to announce it in the future, it is necessary to switch between the current machine and the spare machine. Then, it is necessary to perform this confirmation operation for each relay station to be maintained, and there is a problem that the work efficiency at the time of maintenance is poor.
Therefore, the present invention has been made by paying attention to the above-mentioned conventional unsolved problems, and it is possible to switch between the current machine and the spare machine at an arbitrary timing without considering the communication situation. It is an object of the present invention to provide a relay station and a wireless communication system.
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、受信用の空中線及び送信用の空中線と、第一の中継機及び第二の中継機と、前記第一の中継機及び前記第二の中継機のうちのいずれか一方と前記受信用の空中線及び前記送信用の空中線とをそれぞれ接続する第一の切替器及び第二の切替器と、同一のクロック信号を前記第一の中継機及び前記第二の中継機に出力すると共に、前記第一の切替器及び前記第二の切替器を制御し、前記第一の中継機及び前記第二の中継機のうちのいずれか一方を前記受信用の空中線及び前記送信用の空中線と接続して現用機として動作させ、他方を予備機として動作させる制御部と、を有し、所定の同期ワードと通信情報とを含む無線フレームを、前記受信用の空中線及び前記送信用の空中線により送受信する中継局であって、前記制御部は、前記無線フレームのうちの前記同期ワードが伝送される同期ワード期間中に、前記第一の切替器及び前記第二の切替器による切り替えを行うことを特徴とする中継局が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、上位局と、配下局と、前記上位局から送信される情報を前記配下局に中継して送信する上記態様の中継局と、を備える無線通信システムが提供される。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a receiving antenna, a transmitting antenna, a first relay and a second relay, the first relay and the first relay. The same clock signal as the first relay and the second switch that connect one of the two relays to the receiving antenna and the transmitting antenna, respectively, is relayed to the first relay. It outputs to the machine and the second relay, controls the first switch and the second switch, and controls one of the first relay and the second relay. A wireless frame having a control unit that connects to the receiving antenna and the transmitting antenna to operate as a working machine and the other as a spare machine, and includes a predetermined synchronization word and communication information. A relay station that transmits and receives by the receiving antenna and the transmitting antenna, and the control unit is the first switching device during the synchronization word period in which the synchronization word in the radio frame is transmitted. And a relay station characterized by switching by the second switch is provided.
Further, according to another aspect of the present invention, a wireless communication system including a higher-level station, a subordinate station, and a relay station of the above-described aspect in which information transmitted from the higher-level station is relayed to the subordinate station for transmission. Is provided.
本発明の一態様によれば、通信状況を考慮することなく、任意のタイミングで現用機と予備機とを切り替えることができ、メンテナンス時の作業効率の低下を抑制することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to switch between the current machine and the spare machine at an arbitrary timing without considering the communication status, and it is possible to suppress a decrease in work efficiency during maintenance.
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかである。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴的な構成の組み合わせの全てを含むものである。 The following detailed description describes many specific specific configurations to provide a complete understanding of embodiments of the present invention. However, it is clear that other embodiments can be implemented without being limited to such specific specific configurations. In addition, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, but include all combinations of characteristic configurations described in the embodiments.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一部分には同一符号を付している。ただし、図面は模式的なものである。
図1は、本発明の一実施形態に係る二重化構成の中継局を含む無線通信システム1の一例を示す構成図であり、例えば、防災無線システム等である。ここでは、無線通信システム1は、市町村デジタル同報通信システムの標準規格「ARIB STD−T115」に準拠することとして説明するが、これに限るものではなく、他システムまた、他規格に適用されてもよい。
無線通信システム1は、上位局2と、中継局3と、配下局4と、を備え、中継局3は、上位局2から配下局4への通信情報を中継して配下局4に送信する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings below, the same parts are designated by the same reference numerals. However, the drawings are schematic.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a
The
中継局3は、一方が現用機として動作し、他方が予備機として動作する中継局1号(第一の中継機)11及び中継局2号(第二の中継機)12と、上位局2との無線通信を行うための対上位局空中線(受信用の空中線)13と、配下局4との無線通信を行うための対配下局空中線(送信用の空中線)14と、中継局1号11又は中継局2号12のうち現用機として動作する中継局と対上位局空中線13とを接続し他方の中継局を対上位局空中線13から切り離す空中線切替器(第一の切替器)15と、現用機として動作する中継局と対配下局空中線14とを接続し、他方の中継局を対配下局空中線14から切り離す空中線切替器(第二の切替器)16と、中継局3を制御する制御部17と、を備える。
The
空中線切替器15は、可動接点cと固定接点a及び固定接点bとを有し、可動接点cが対上位局空中線13に接続され、固定接点aが中継局1号11に接続され、固定接点bが中継局2号12に接続される。同様に、空中線切替器16は、可動接点cと固定接点a及び固定接点bとを有し、可動接点cが対配下局空中線14に接続され、固定接点aが中継局1号11に接続され、固定接点bが中継局2号12に接続される。空中線切替器15及び空中線切替器16は制御部17により制御され、空中線切替器15及び空中線切替器16を切り替えることによって、中継局1号11及び中継局2号12のいずれか一方と、対上位局空中線13及び対配下局空中線14とが選択的に接続される。空中線切替器15及び空中線切替器16の切替時間は、後述の同期ワードSWの受信時間よりも短い時間に設定される。例えば、後述の図5、図6に示す無線フレームの場合、同期ワードSWの期間は、(96ビット/900ビット)×80ms=8.54msである。空中線切替器15、16としては、例えば、切替時間が5ms以下の高周波リレーを適用する。
The
中継局1号11は、受信装置21と、送信装置22と、を備える。受信装置21は空中線切替器15の固定接点aに接続され、送信装置22は空中線切替器16の固定接点aに接続される。同様に、中継局2号12は、受信装置31と送信装置32とを備え、受信装置31は空中線切替器15の固定接点bに接続され、送信装置32は、空中線切替器16の固定接点bに接続される。
中継局1号11及び中継局2号12は、制御部17から同一のクロック信号CLKが入力され、クロック信号CLKに同期して動作する。また、受信装置21、31及び送信装置22、32は、現用機として動作するのか予備機として動作するのかを指示する現用予備信号が制御部17から入力され、入力された現用予備信号にしたがって現用機、又は予備機として動作する。
The relay station No. 1 11 includes a
The relay station No. 1 11 and the relay station No. 2 12 receive the same clock signal CLK from the
中継局1号11が現用機として動作する場合の受信装置21は、空中線切替器15を介して上位局2からの送信データが入力され、復調及び復号して受信データを取得すると共に、後述のタイミング信号を取得する。また、取得した受信データ及びタイミング信号を送信装置22に出力すると共に、復調データとタイミング信号とを、予備機として動作する中継局2号12の受信装置31に出力し、さらにタイミング信号を制御部17に出力する。
When the relay station No. 1 11 operates as a working machine, the
また、中継局1号11が予備機として動作する場合の受信装置21は、現用機として動作する中継局2号12の受信装置31から復調データとタイミング信号とが入力され、復調データを復号して受信データを取得し、受信データとタイミング信号とを送信装置22に出力する。
一方、中継局1号11が現用機として動作する場合の送信装置22は、受信装置21から入力された受信データを符号化し、符号化した受信データを変調した後、配下局4に送信する。送信装置22は、受信装置21から入力されたタイミング信号とクロック信号とから受信装置21が無線フレームを受信するタイミングと同期したタイミングで受信データを配下局4に送信する。
Further, when the relay station No. 1 11 operates as a spare machine, the receiving
On the other hand, when the relay station No. 1 11 operates as a working machine, the
また、中継局1号11が予備機として動作する場合の送信装置22は、予備機として動作する受信装置21から受信データ及びタイミング信号が入力され、受信データを符号化し、変調して変調データを生成し所定の記憶領域に格納する。このように中継局1号11が予備機として動作する場合の送信装置22においても、逐次変調データを生成し、記憶した前変調データと書き換えられることで、上位局2から現用機の中継局2号12の受信装置31が受信した受信データを、配下局4に送信する準備が行われるようになっている。
Further, when the relay station No. 1 11 operates as a spare device, the transmitting
以上の説明は、中継局1号11が、現用機または予備機とした場合の受信装置21と送信装置22についての動作を説明しているが、中継局2号12が現用機または予備機とした場合の受信装置31と送信装置32についても受信装置21と送信装置22と同様の動作を行う。
なお、タイミング信号とは、後述の受信信号に含まれる同期ワードの受信開始のタイミングを表す信号である。制御部17は、タイミング信号をトリガとして空中線の切替を行う。受信装置21、31では、タイミング信号を、同期ワードの一致を検出し、その検出したタイミングから、同期ワードの期間の間で出力する。
The above description describes the operation of the receiving
The timing signal is a signal indicating the timing of starting reception of the synchronization word included in the reception signal described later. The
図2は、受信装置21、受信装置31の一例を示すブロック図である。
受信装置21、受信装置31は、同一の機能と構成を有するため、ここでは、受信装置21について説明する。
受信装置21は、無線受信部41と、A/D変換部42と、復調部43と、同期検出部44と、復号部45と、を備える。
空中線切替器15を介して入力される対上位局空中線13からのRF(Radio Frequency)信号からなる受信信号は、無線受信部41に入力され、中間周波信号(IF信号)または、ベースバンド信号に変換され、変換された受信信号はA/D変換部42で、デジタル信号に変換される。その後、復調部43で復調が行われ復調データが生成される。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the receiving
Since the receiving
The receiving
The reception signal consisting of the RF (Radio Frequency) signal from the
制御部17から入力される後述の現用予備信号により現用機として動作することが指示されている中継局の場合には、同期検出部44では、復調部43で生成された復調データからタイミング信号を生成し、復号部45では、復調データを復号して受信データを取得する。一方、現用予備信号により予備機として動作することが指示されている中継局の場合には、同期検出部44では、現用機として動作する受信装置31から入力されるタイミング信号を送信装置32に出力し、復号部45では、現用機として動作する受信装置31から入力される復調データを復号し受信データを取得する。
In the case of a relay station instructed to operate as a working machine by a working backup signal described later input from the
図3は、送信装置22、32の一例を示すブロック図である。
送信装置22、32は、同一の機能と構成を有するため、ここでは、送信装置22について説明する。
送信装置22は、符号部51と、変調部52と、D/A変換部53と、無線送信部54と、タイミング制御部55と、を備える。
受信装置21から出力される受信データは、符号部51で符号化と同期ワードが付与された後、変調部52で変調され記憶部52aに格納される。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the transmitting
Since the
The
The received data output from the receiving
制御部17から入力される現用予備信号により現用機として動作することが指示されている中継局の場合には、D/A変換部53では、変調された受信データをアナログ信号に変換し、タイミング制御部55から入力されるD/A出力タイミングで指定されるタイミングで、無線送信部54に出力し、無線送信部54では、アナログ信号に変換された受信データを送信信号(RF信号)に変換して送信する。一方、現用予備信号により予備機として動作することが指示されている中継局の場合には、D/A変換部53はアナログ変換処理を行わず、無線送信部54は受信データの送信を行わない。また、タイミング制御部55は、受信装置21から入力されるタイミング信号に基づき、無線送信部54から送信される送信信号の送信タイミングと、現用機として動作する中継局の上位局2からの受信信号の受信タイミングとが一致するように、D/A出力タイミングを調整する。つまり、送信装置22が配下局4に送信する無線フレームの送信開始のタイミングと、受信装置21が上位局2から受信する無線フレームの受信開始のタイミングとが同一となるようにD/A変換部53での出力タイミングを制御することで、現用機から予備機に切り替えたときの無線フレームの通信情報が欠落しない。
In the case of a relay station instructed to operate as a working machine by a working backup signal input from the
図1に戻って、制御部17は、中継局を操作するための操作表示部17aを有する。制御部17は、同一のクロック信号CLKを中継局1号11及び中継局2号12に出力するとともに、現用機として動作する受信装置21(または受信装置31)からタイミング信号が入力される。さらに操作表示部17aから中継局1号11及び中継局2号12のうち、現用機として動作する中継局の切替指示が入力されたときには、タイミング信号に基づき、この時点で現用機として動作している受信装置21(または受信装置31)に対して同期ワードが出力されている間に、現用機の中継局から予備機の中継局に切り替えるための空中線切替器15及び空中線切替器16の切替を行うと共に、中継局1号11及び中継局2号12に対し、予備機が現用機として動作するための切替を指示する現用予備信号を出力する。
Returning to FIG. 1, the
図4は、制御部17の処理手順の一例を示すフローチャートである。
制御部17は、中継局3が中継動作を行っているときには、共通のクロック信号CLKを中継局1号11及び中継局2号12に出力すると共に、現用機として動作する受信装置21(または受信装置31)からタイミング信号が入力される。
中継動作中に、操作表示部17aから切替指示が入力されるまでは入力待ちとなり(ステップS1−N)、切替指示が入力される(ステップS1−Y)と、制御部17はステップS1からステップS2に移行し、現用機の受信装置から入力されるタイミング信号に基づき、現用機から予備機に切り替えが可能な期間であるかを判断する。つまり、現用機の受信装置に同期ワードが入力されている期間であるか否かを判断する。そして、現用機の受信装置に同期ワードが入力されている期間であれば(ステップS2−Y)、ステップS3に移行し、同期ワードが入力されている期間でなければ(ステップS2−N)同期ワードの入力待ちとなる。ステップS3では切替信号を空中線切替器15及び空中線切替器16に出力して、空中線の切替を行うと共に、中継局1号11及び中継局2号12に対して現用予備切替信号を出力して、予備機が現用機として動作する中継局の切替を行う。これにより中継動作が継続される。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the
When the
During the relay operation, the input waits until the switching instruction is input from the
次に、無線通信システム1において、上位局2と、中継局3と、配下局4との間での通信により授受される通信データの無線フレームの構成を説明する。
無線フレームには、同期バースト(SB0:Synchronous Burst0)用フレーム及び通信用チャネル(SC:Service Channel)用フレームが存在する。同期バースト及び通信用チャネルは、互いに異なるフレームフォーマットを有している。同期バースト及び通信用チャネルの無線フレーム長はそれぞれ80msであり、無線フレーム単位でデータ送信が行われる。無線フレーム長は80msに限るものではない。
Next, in the
The wireless frame includes a frame for a synchronization burst (SB0: Synchronous Burst0) and a frame for a communication channel (SC: Service Channel). Synchronous bursts and communication channels have different frame formats from each other. The radio frame lengths of the synchronous burst and the communication channel are 80 ms each, and data transmission is performed in units of radio frames. The radio frame length is not limited to 80 ms.
同期バーストは、通信時に通信用チャネルの前に送信され、中継局3が同期できるように同期ワード及び制御チャネルを含む。通信用チャネルは、ユーザが通信のために使用するチャネルであり、トラヒックチャネル及び高速付随制御チャネルを含む。
図5は同期バースト71の無線フレーム構成を示す図である。同期バースト71は、同期ワード(SW:Synchronous Word)71aと、制御チャネル(CCH:Control Channel)71bと、プリアンブル(Pa)71cと、プリアンブル(Pb)71dと、を含み、同期ワード71aは、無線フレームの中央の領域に配置され、同期ワード71aの前及び後に制御チャネルが配置され、無線フレームの先端及び後端に、プリアンブル(Pa)71cとプリアンブル(Pb)71dとが配置される。
The synchronization burst is transmitted in front of the communication channel during communication and includes a synchronization word and a control channel so that the
FIG. 5 is a diagram showing a radio frame configuration of the
同期ワード71aは、同期をとるための固定の符号パターンである。中継局3及び配下局4は、同期バーストの無線フレーム中の、同期ワード71aと同一の参照パターンを保持しており、この参照パターンと受信信号とが一致すると同期ワード71aが検出され、同期ワード71aのタイミングで同期することで、中継局3及び配下局4は、同期バースト71中に含まれる制御チャネル71b等の情報が取得でき、その後の無線フレームを検出することができる。
制御チャネル71bは、様々な制御情報を伝送するチャネルである。例えば、制御チャネル71bは、呼出信号として通報開始指示等を伝送する。
プリアンブル(Pa)71c及びプリアンブル(Pb)71dは、無線フレームの送信を通知するものである。
The
The
The preamble (Pa) 71c and the preamble (Pb) 71d notify the transmission of the radio frame.
図6は、通信用チャネル72の無線フレーム構成を示す図である。通信用チャネル72は、同期ワード(SW)72aと、高速付随制御チャネル(FACCH:Fast Associated Control Channel)又はトラヒックチャネル(TCH:Traffic Channel)72bと、を含み、同期ワード72aは、無線フレームの中央の領域に配置され、同期ワード72aの前及び後ろに高速付随制御チャネル又はトラヒックチャネル72bが配置されている。
同期ワード72aは、同期バースト71に含まれる同期ワード71aと同様に中継局3の受信装置と同期をとるための符号パターンで、同期ワード71aの符号パターンとは異なる。
FIG. 6 is a diagram showing a radio frame configuration of the
The
高速付随制御チャネルは、音声データなどの通信情報の転送を一時的に中断して制御情報を転送する場合、中断時間を短くするために制御情報を高速転送するチャネルである。例えば、高速付随制御チャネルは、配下局4を呼び出す際に配下局識別番号を複数指定する信号、終了信号、アイドル信号等を伝送する。
トラヒックチャネルは、音声データなどの通信情報を伝送するチャネルである。
同期バースト71及び通信用チャネル72の無線フレームにおいて、制御チャネル71b、高速付随制御チャネル又はトラヒックチャネル72b等として無線フレームに含まれる情報が通信情報である。
The high-speed accompanying control channel is a channel for high-speed transfer of control information in order to shorten the interruption time when the transfer of communication information such as voice data is temporarily interrupted and the control information is transferred. For example, the high-speed accompanying control channel transmits a signal for designating a plurality of subordinate station identification numbers, an end signal, an idle signal, and the like when calling the
The traffic channel is a channel for transmitting communication information such as voice data.
In the wireless frame of the
次に、中継局3の切り替え時の動作を、図7を用いて説明する。
図7は、中継局1号11が現用機として動作し、中継局2号12が予備機として動作する状態から、中継局1号11を予備機に切り替え、中継局2号12を現用機として動作させる場合の信号の流れを示す。
図7において、上段は、中継局1号11での信号の流れを示し、下段は、中継局2号12での信号の流れを示す。
上位局2は、同期バースト71に続いて、通信用チャネル72を送信する。
上位局2から送信された無線フレームは、中継局3の対上位局空中線13で受信され、空中線切替器15を介して、中継局1号11に入力される。中継局1号11の受信装置21は、無線フレームを受信すると、同期ワードSWを検出してタイミング信号を制御部17及び送信装置22に出力する。また、無線フレームに含まれるデータを、同期ワードSWよりも前の領域に配置されたデータからなる前部(前部情報)と、同期ワードSWよりも後の領域に配置されたデータからなる後部(後部情報)とに分けて復調し、復調したタイミングで、復調データを予備機である中継局2号12に出力する。
Next, the operation at the time of switching the
In FIG. 7, from the state where the relay station No. 1 11 operates as the working machine and the relay station No. 2 12 operates as the spare machine, the relay station No. 1 11 is switched to the spare machine and the relay station No. 2 12 is used as the working machine. The signal flow when operating is shown.
In FIG. 7, the upper row shows the signal flow at the relay station No. 1 11 and the lower row shows the signal flow at the relay station No. 2 12.
The host station 2 transmits the
The radio frame transmitted from the higher station 2 is received by the
また、受信装置21では、無線フレームの前部及び後部の復調が終了するとこれらを復号し、復号した受信データを、送信装置22に出力する。送信装置22では、復号した受信データを符号化し、変調した後、無線フレームの前部に相当するデータと、同期ワードSWの参照パターンとして保持している固定の符号パターンと、後部に相当するデータとからなる無線フレームを空中線切替器16を介して対配下局空中線14から送信する。
予備機である中継局2号12の受信装置31では、中継局1号11から無線フレームが入力されると、無線フレームの同期ワードSWを挟んで前部のデータと後部のデータをそれぞれ復号して受信データを取得し、送信装置32では、受信データを符号化し、これを変調して変調データを取得する。
Further, when the demodulation of the front part and the rear part of the wireless frame is completed, the receiving
When the radio frame is input from the relay station No. 1 11 in the receiving
この操作をフレーム毎に繰り返すことによって、上位局2からの送信データは、順に中継局1号11に入力され、復調及び変調された後、入力された順に、配下局4に送信されると共に、中継局2号12で、復調及び変調される。
ここで、現用機では、受信した無線フレームを一旦復調した後、再度変調して送信している。一般に、デジタル信号を送信する際、通信路にはノイズが生じ、そのため、受信側では送信側と完全に同じ信号を受け取ることは困難である。ノイズによって、多少データに誤りが生じていても、受け取った側でその情報を訂正する技術が誤り訂正符号である。誤り訂正をするためには、送りたいデータに冗長性を持たせる。この冗長性により、誤りを含んだデータを復元することができる。通常、中継局では誤り訂正中継を行うことが必須となっている。上位局2から送信されたデータは、中継局3で受信したときにデータを複号化することで、上位局2と中継局3との間で発生した誤りを訂正することができる。そして、中継局3から配下局4に送信するときには、再度誤り符号化して送信することで、配下局4では、中継局3と配下局4との間で生じた誤りを訂正することができる。
By repeating this operation frame by frame, the transmission data from the upper station 2 is input to the relay station No. 1 11 in order, demodulated and modulated, and then transmitted to the
Here, in the current machine, the received wireless frame is demodulated once, then modulated again and transmitted. Generally, when transmitting a digital signal, noise is generated in the communication path, so that it is difficult for the receiving side to receive the exact same signal as the transmitting side. Even if some errors occur in the data due to noise, the technique of correcting the information on the receiving side is an error correction code. In order to correct errors, make the data you want to send redundant. This redundancy makes it possible to recover erroneous data. Normally, it is essential for a relay station to perform error correction relay. The data transmitted from the higher station 2 can be corrected for an error occurring between the higher station 2 and the
また、予備機としての中継局2号12の受信装置31では、現用機としての中継局1号11が受信して得た復調データが入力され、この復調データを復号し、復号した受信データを送信装置32で符号化して変調データを生成している。そして、中継局1号11では、受信装置21が取得した復調データを復号し、復号した受信データを送信装置32で符号化して変調データを生成している。そのため、中継局2号12で得られる変調データは、中継局1号11で生成した変調データと同一である。したがって、中継局1号11で復調データを取得することができれば、中継局2号12が現用機に切り替わった場合でも、継続して配下局4への通信データの送信を行うことができ、配下局4では、中継局3での現用機と予備機との切り替わりに関係なく、上位局2からの通信データを受信することができる。
Further, in the receiving
上記の現用機から予備機への切り替わるタイミングを図7に示す。図7の同期バーストSB0、通信用チャネルSC1、通信用チャネルSC2、通信用チャネルSC3、通信用チャネルSC4の順に上位局2から無線フレームが送信され、中継局1号11の受信装置21に通信用チャネルSC3が入力され始めた時点t5で、使用者が、操作表示部17aにおいて現用機の切替を指示する操作を行うと、制御部17では、受信装置21からのタイミング信号に基づき、同期ワードSWを受信している期間(同期ワード期間)であるか否かを判定する。そして、制御部17は、通信用チャネルSC3の同期ワードSWを受信中の時点t8で、空中線切替器15、空中線切替器16を切り替えると共に、中継局2号12を予備機から現用機に切り替える現用予備信号を中継局1号11及び中継局2号12に出力する。
FIG. 7 shows the timing of switching from the above-mentioned working machine to the spare machine. Radio frames are transmitted from the higher-level station 2 in the order of the synchronous burst SB0, the communication channel SC1, the communication channel SC2, the communication channel SC3, and the communication channel SC4 in FIG. 7, and are used for communication to the receiving
ここで、時点t8では、同期バーストSB0は中継局1号11により配下局4に送信し終えているが、送信装置22から配下局4に通信用チャネル(無線フレームに対応)SC1を送信している途中で現用機から予備機への切り替えが行われる。そのため、送信装置22では、無線送信部54が、通信用チャネルSC1の無線フレームのうち前部を配下局4に送信した後、時点t8で切り替えが行われ、配下局4に対して通信用チャネルSC1の無線フレームの後部の送信は行わない。
Here, at the time point t8, the synchronous burst SB0 has been transmitted to the
一方、中継局2号12では、中継局1号11が通信用チャネルSC1の前部及び後部の復調データを取得したタイミングで中継局1号11から復調データを受信しており、すなわち、時点t1で、通信用チャネルSC1の前部の復調データを中継局1号11から受信し、さらに時点t2で通信用チャネルSC1の後部の復調データを中継局1号11から受信している。そのため、中継局2号12では、中継局1号11から、通信用チャネルSC1の無線フレームのうちの前部及び後部を受信した後、無線フレームの前部及び後部を復号して通信用チャネルSC1の受信データを取得し、取得した受信データを符号化し、時点t4で変調データを取得している。そして、中継局2号12では、通信用チャネルSC1の無線フレームの同期ワードSWが配下局4に送信されるべき期間、つまり時点t8のタイミングで、予備機から現用機に切り替わることから、時点t4で取得していた変調データのうち、通信用チャネルSC1の無線フレームの後部に相当するデータを、通信用チャネルSC1のフレームの後部が送信されるべきタイミング(時点t9)で、配下局4に送信する。このとき、中継局2号12では、中継局1号11及び中継局2号12間で共通のクロック信号CLKとタイミング信号とをもとに、中継局1号11で通信用チャネルSC1の前部のデータの送信終了タイミングから、同期ワードSWの期間相当だけ経過したタイミングで通信用チャネルSC1の後部のデータを配下局4に送信する。なお、このとき、通信用チャネルSC1の無線フレーム中の同期ワードSWは送信しない。
On the other hand, in the relay station No. 2-12, the demodulation data is received from the relay station No. 111 at the timing when the relay station No. 111 acquires the demodulation data of the front part and the rear part of the communication channel SC1, that is, the time point t1 Therefore, the demodulation data of the front part of the communication channel SC1 is received from the relay station No. 111, and the demodulation data of the rear part of the communication channel SC1 is received from the relay station No. 111 at the time point t2. Therefore, the relay station No. 2-12 receives the front part and the rear part of the radio frame of the communication channel SC1 from the relay station No. 111, and then decodes the front part and the rear part of the radio frame to decode the communication channel SC1. The received data of the above is acquired, the acquired received data is encoded, and the modulation data is acquired at the time point t4. Then, at the relay station No. 2-12, the synchronization word SW of the radio frame of the communication channel SC1 is switched from the spare machine to the current machine at the time when the synchronization word SW of the radio frame of the communication channel SC1 should be transmitted to the
そのため、配下局4には、図6の無線フレーム構成において、中継局1号11から送信した通信用チャネルSC1の前部と、中継局2号12から送信した通信用チャネルSC1の後部とが、それぞれ高速付随制御チャネル(FACCH)又はトラヒックチャネル(TCH)72bとして配置され、所定のフレーム長(この場合80ms)の無線フレームが送信されることと同等となる。この場合、配下局4では、通信用チャネルSC1の無線フレームとして、同期ワードSWを含まない無線フレームを受信することと同等となるが、配下局4では、一旦、同期ワードSWを受信し、同期状態として処理を開始すると、所定の保護期間の間は、正常な同期ワードSWを受信することができなくても同期状態として処理を継続するようになっている。そのため、現用機と予備機との切替に伴い、一つの無線フレームに同期ワードSWが含まれなくとも、同期状態と判定し引き続き無線フレームを受信することができる。
Therefore, in the wireless frame configuration of FIG. 6, the
次に、通信用チャネルSC2は、中継局1号11において、時点t6で復調され、通信用チャネルSC2の受信データが復号され、受信データが送信装置22に出力される。そして、受信データが送信装置22に出力された後の時点t8で、中継局1号11は現用機から予備機に切り替えられる。送信装置22では、現用機、予備機に関係なく、通信用チャネルSC2の受信データを符号化し変調するが、時点t8で送信装置22は予備機となっているため、通信用チャネルSC2の受信データを、配下局4には送信しない。
Next, the communication channel SC2 is demodulated at the time point t6 at the relay station No. 111, the received data of the communication channel SC2 is decoded, and the received data is output to the
一方、中継局2号12では、時点t3、時点t6で中継局1号11から入力した、通信用チャネルSC2の復調データを復号して受信データとしてから受信データを符号化し、変調する。変調データを取得した時点t10では中継局2号12は現用機に切り換えられているから、通信用チャネルSC2の受信データからなる無線フレームが、中継局2号12から配下局4に送信される。
次に、通信用チャネルSC3は、時点t8で空中線切替器15、空中線切替器16が現用機から予備機に切り替えられるため、通信用チャネルSC3の前部は中継局1号11に入力されるが、後部は中継局2号12に入力される。
On the other hand, the relay station No. 2 12 decodes the demodulated data of the communication channel SC2 input from the relay station No. 1 11 at the time point t3 and the time point t6 to obtain the received data, and then encodes and modulates the received data. Since the relay station No. 2 12 is switched to the current machine at the time t10 when the modulation data is acquired, the radio frame composed of the received data of the communication channel SC2 is transmitted from the relay station No. 2 12 to the
Next, in the communication channel SC3, since the
中継局1号11では、通信用チャネルSC3の前部を復調し、時点t7で復調データを中継局2号12に出力するが、以後復調データに対する処理は行わない。
中継局2号12では、時点t8で現用機に切り替わることから、上位局2からの無線フレームの受信を開始し、時点t9で通信用チャネルSC3の後部を受信する。
そして、時点t11で、通信用チャネルSC3の後部を復調した復調データを予備機である中継局1号11に出力すると共に、時点t7で中継局1号11から入力した通信用チャネルSC3の前部の復調データと、空中線切替器15を介して対上位局空中線13から入力した通信用チャネルSC3の後部を復調した復調データ(時点t11)とを復号して、通信用チャネルSC3の受信データを取得し、これを符号化し、変調し、通信用チャネルSC3の無線フレームを生成して、配下局4に送信する(時点t12)。
The relay station No. 1 11 demodulates the front part of the communication channel SC3 and outputs the demodulated data to the relay station No. 2 12 at the time point t7, but the demodulated data is not processed thereafter.
Since the relay station No. 2-12 switches to the current machine at the time point t8, the reception of the radio frame from the higher station 2 is started, and the rear part of the communication channel SC3 is received at the time point t9.
Then, at the time point t11, the demodulated data obtained by demodulating the rear part of the communication channel SC3 is output to the relay station No. 111 which is a spare machine, and at the time point t7, the front part of the communication channel SC3 input from the relay station No. 111. The demodulated data of the above and the demodulated data (time point t11) obtained by demodulating the rear part of the communication channel SC3 input from the
次に、通信用チャネルSC4は、この時点で現用機である中継局2号12で受信され、前部の復調データ及び後部の復調データが、中継局1号11に出力される。中継局1号11では、入力した通信用チャネルSC4の前部及び後部の復調データから通信用チャネルSC4の受信データを復号し、符号化した後変調するが、配下局4への送信は行わない。
中継局2号12は、前部の復調データ及び後部の復調データから、通信用チャネルSC4の受信データを復号し、符号化した後変調し、配下局4へ送信する(時点t13)。
Next, the communication channel SC4 is received by the relay station No. 2 12 which is the current machine at this time, and the demodulation data of the front portion and the demodulation data of the rear portion are output to the relay station No. 1 11. Relay station No. 1 11 decodes the received data of the communication channel SC4 from the input demodulated data of the front and rear of the communication channel SC4, encodes it, and then modulates it, but does not transmit it to the
The relay station No. 2 12 decodes the received data of the communication channel SC4 from the demodulated data in the front portion and the demodulated data in the rear portion, encodes the data, modulates the data, and transmits the data to the subordinate station 4 (time point t13).
以上のように、現用機を、中継局1号11から中継局2号12に切り替えた場合でも、上位局2から送信される同期バーストSB0及び通信用チャネルSC1〜SC4は、欠落が生じることなく、配下局4に送信することができる。
このように、制御部17では、切替指示が入力されるタイミングに関係なく、同期ワードSWを受信しているときに、現用機と予備機との切り替えを行うようにしているため、上位局2からの送信データである通信用チャネルのトラヒックチャネル(TCH)72bのデータを欠落することなく配下局4に送信することができる。そのため、使用者は、上位局2のデータの送信タイミングを考慮することなく、任意のタイミングで、現用機と予備機との切り替えを行うことができる。その結果、例えば、メンテナンス等で、現用機と予備機との切り替えを行う場合に、作業員は、上位局2のデータの送信タイミング等を考慮することなく、任意のタイミングで、切り替えを行うことができる。そのため、メンテナンス時の作業効率を向上させることができる。
As described above, even when the current machine is switched from the relay station No. 1 11 to the relay station No. 2 12, the synchronous burst SB0 and the communication channels SC1 to SC4 transmitted from the upper station 2 are not missing. , Can be transmitted to the
In this way, the
なお、上記実施形態においては、操作表示部17aにおいて切替指示が行われたとき、次に同期ワードSWを受信するタイミングで、切替を行う場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、操作表示部17aにおいて切替指示が行われたタイミングと、次に同期ワードSWを受信するタイミングとの間隔が短い場合には、切替指示が行われた後、2つ目の同期ワードSWを受信するタイミングで切り替えを行うようにしてもよく、同期ワードSWの期間に切り替えを行えば切替指示が行われた後、直後に同期ワードSWを受信するタイミングで切り替えてもよく、切替指示が行われた後、2又はそれ以上の同期ワードSWを受信したタイミングで切り替えを行うようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the switching is performed at the timing when the
また、上記実施形態においては、通信用チャネルSC3を受信しているときに切替指示が行われる場合について説明したが、他の通信用チャネルを受信しているときに切替指示が行われた場合も同様の動作となる。
また、同期バーストSB0を受信しているときに切替指示が行われた場合、同期ワードSWが一度も送信されていないため、現用機及び予備機では、タイミング信号を取得することができていない。したがって、この場合には、タイミング信号を受信することができた後、つまり、現用機と予備機とで同期をとることができる状態となった時点で、切り替えを行うようにしてもよい。通信規格「ARIB STD−T115」では、同期バーストSB0の無線フレームを複数回送信するようになっているため、同期バーストSB0を受信しているときに切り替え指示が行われた場合には、複数回同期バーストSB0を受信した後に、同期ワードSWの期間で切り替えを行うようにすればよい。
Further, in the above embodiment, the case where the switching instruction is given while receiving the communication channel SC3 has been described, but there is also the case where the switching instruction is given while receiving another communication channel. The operation is the same.
Further, when the switching instruction is given while receiving the synchronization burst SB0, the synchronization word SW has never been transmitted, so that the current machine and the spare machine cannot acquire the timing signal. Therefore, in this case, the switching may be performed after the timing signal can be received, that is, when the current machine and the spare machine can be synchronized with each other. According to the communication standard "ARIB STD-T115", the radio frame of the synchronous burst SB0 is transmitted multiple times. Therefore, if a switching instruction is given while receiving the synchronous burst SB0, the wireless frame is transmitted multiple times. After receiving the synchronization burst SB0, switching may be performed during the period of the synchronization word SW.
また、上記実施形態においては、メンテナンス時に作業員が現用機と予備機とを切り替える場合について説明したが、メンテナンス時に限るものではなく、例えば、現用機において、無線フレームに対する処理に影響を及ぼすことのない軽微な異常が生じたとき等に現用機を切り替える場合に、適用することも可能である。
また、上記実施形態においては、同期ワードSWが無線フレームの中央にある場合について説明したが、これに限るものではなく、同期ワードSWが無線フレームの中央よりの部分にある場合であっても適用することができ、同期ワードSWを境として、無線フレームの情報を、前部と後部とに分けることができれば適用することができる。
Further, in the above embodiment, the case where the worker switches between the current machine and the spare machine at the time of maintenance has been described, but it is not limited to the time of maintenance, and for example, in the current machine, it may affect the processing for the wireless frame. It can also be applied when switching the current machine when a minor abnormality occurs.
Further, in the above embodiment, the case where the synchronization word SW is located in the center of the wireless frame has been described, but the present invention is not limited to this, and the application is applied even when the synchronization word SW is located in the portion from the center of the wireless frame. It can be applied if the information of the wireless frame can be divided into a front part and a rear part with the synchronization word SW as a boundary.
また、上記実施形態においては、タイミング信号が出力される、同期ワードの受信開始が検出されたタイミングで空中線切替器15及び空中線切替器16の切り替えを行う場合について説明したが、これに限るものではない。同期ワードの受信開始から受信終了までの同期ワード期間内に、空中線切替器15及び空中線切替器16の切り替えが終了すれば、同期ワード期間内のどのタイミングで切り替えてもよい。
Further, in the above embodiment, the case where the
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment illustrates an apparatus or method for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is a component component. It does not specify the material, shape, structure, arrangement, etc. of The technical idea of the present invention may be modified in various ways within the technical scope specified by the claims stated in the claims.
1 無線通信システム
2 上位局
3 中継局
4 配下局
11 中継局1号(第一の中継機)
12 中継局2号(第二の中継機)
13 対上位局空中線
14 対配下局空中線
15 空中線切替器(第一の切替器)
16 空中線切替器(第二の切替器)
17 制御部
17a 操作表示部
21、31 受信装置
22、32 送信装置
41 無線受信部
42 A/D変換部
43 復調部
44 同期検出部
45 復号部
51 符号部
52 変調部
53 D/A変換部
54 無線送信部
55 タイミング制御部
1 Wireless communication system 2
12 Relay station No. 2 (second relay)
13 vs.
16 Antenna switch (second switch)
17
Claims (6)
第一の中継機及び第二の中継機と、
前記第一の中継機及び前記第二の中継機のうちのいずれか一方と前記受信用の空中線及び前記送信用の空中線とをそれぞれ接続する第一の切替器及び第二の切替器と、
同一のクロック信号を前記第一の中継機及び前記第二の中継機に出力すると共に、前記第一の切替器及び前記第二の切替器を制御し、前記第一の中継機及び前記第二の中継機のうちいずれか一方を前記受信用の空中線及び前記送信用の空中線と接続して現用機として動作させ、他方を予備機として動作させる制御部と、
を有し、
所定の同期ワードと通信情報とを含む無線フレームを、前記受信用の空中線及び前記送信用の空中線により送受信する中継局であって、
前記制御部は、前記無線フレームのうちの前記同期ワードが伝送される同期ワード期間中に、前記第一の切替器及び前記第二の切替器による切り替えを行うことを特徴とする中継局。 The antenna for reception and the antenna for transmission,
The first repeater and the second repeater,
A first switch and a second switch that connect any one of the first repeater and the second repeater to the receiving antenna and the transmitting antenna, respectively.
The same clock signal is output to the first repeater and the second repeater, and the first switch and the second switch are controlled to control the first repeater and the second repeater. A control unit that connects one of the repeaters to the receiving antenna and the transmitting antenna to operate as a working machine and the other as a spare machine.
Have,
A relay station that transmits and receives a wireless frame containing a predetermined synchronization word and communication information by the receiving antenna and the transmitting antenna.
The control unit is a relay station characterized in that switching is performed by the first switch and the second switch during the synchronization word period in which the synchronization word in the radio frame is transmitted.
前記第一の中継機及び前記第二の中継機の何れか一方を前記現用機として動作させるとき、
前記現用機の前記受信装置は、前記クロック信号に同期して前記受信用の空中線から前記無線フレームを受信し、当該無線フレームに含まれる前記通信情報を、前記無線フレームを受信するタイミングに同期して前記現用機の前記送信装置を介して前記送信用の空中線に出力すると共に、
前記現用機の受信装置は、受信した前記無線フレームに含まれる前記通信情報を、前記予備機に出力することを特徴とする請求項1に記載の中継局。 The first repeater and the second repeater each include a receiving device and a transmitting device.
When operating either one of the first repeater and the second repeater as the working machine,
The receiving device of the working machine receives the wireless frame from the receiving antenna in synchronization with the clock signal, and synchronizes the communication information included in the wireless frame with the timing of receiving the wireless frame. To output to the transmitting antenna via the transmitting device of the working machine, and
The relay station according to claim 1, wherein the receiving device of the working machine outputs the communication information included in the received wireless frame to the spare machine.
前記現用機の受信装置は、前記無線フレームのうちの前記同期ワードよりも前の領域にある前部情報と、前記同期ワードよりも後の領域にある後部情報とがそれぞれ入力される毎に、前記前部情報及び前記後部情報を前記予備機に出力することを特徴とする請求項2に記載の中継局。 In the wireless frame, the communication information is arranged in the regions before and after the synchronization word.
The receiving device of the working machine receives each time the front information in the area before the synchronization word and the rear information in the area after the synchronization word in the radio frame are input. The relay station according to claim 2, wherein the front information and the rear information are output to the spare machine.
前記予備機は、前記現用機の受信装置から入力した前記通信情報を、当該通信情報が含まれていた前記無線フレームと対応付けて格納する記憶部を備え、
前記制御部により前記現用機から前記予備機へ切り替えが行われたとき、新たに前記現用機となった前記第一の中継機及び前記第二の中継機の何れか他方の中継機は、切り替え前に前記送信用の空中線に出力されていた無線フレームに含まれる通信情報のうちの前記後部情報を前記記憶部から抽出し、切り替え前に前記送信用の空中線に出力されていた前記無線フレームの前記同期ワード期間が終了したとみなされるタイミングで、抽出した前記後部情報を前記送信用の空中線に出力することを特徴とする請求項3に記載の中継局。 When operating any one of the first repeater and the second repeater as the spare machine,
The spare machine includes a storage unit that stores the communication information input from the receiving device of the working machine in association with the wireless frame containing the communication information.
When the control unit switches from the current machine to the spare machine, the other relay of the first relay and the second relay, which are newly used as the current machine, is switched. The rear information of the communication information included in the radio frame previously output to the transmission antenna is extracted from the storage unit, and the radio frame output to the transmission antenna before switching is performed. The relay station according to claim 3, wherein the extracted rear information is output to the transmission antenna at a timing when the synchronization word period is considered to have ended.
前記現用機として動作させる前記第一の中継機または前記第二の中継機は、前記同期ワードの開始タイミングを検出してタイミング信号を出力し、前記制御部は、前記タイミング信号を基に前記現用機から予備機に切り替えることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の中継局。 When operating either one of the first repeater and the second repeater as the working machine,
The first relay or the second relay operated as the working machine detects the start timing of the synchronization word and outputs a timing signal, and the control unit outputs the timing signal based on the timing signal. The relay station according to any one of claims 1 to 4, wherein the machine is switched to a spare machine.
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