JP2733345B2 - 基準信号発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はタイム・ディヴィジョン・マルチプル・アク
セス（Time Division Multiple Access、；以下、TDMA
と称する）方式を用いた自動車電話移動機で使用する、
基準信号発生装置に関するものである。

従来の技術 自動車電話システムは一般に第２図に示すように、基
地局21a（21b）と移動局22で構成され、基地局−移動局
通信には、移動局送信用電波（基地局受信用電波）23、
移動局受信用電波（基地局送信用電波）24の２波を使用
する。さらに、TDMA方式無線回線では、１つの周波数電
波を複数の局で時分割使用するが、自動車電話へTDMAを
応用した例として、プロシーディングス オブ ディジ
タル セルラー レディオ コンェレンス、（オクトー
バー1988）、（Proceedings of Digital Cellular Radi
o Conference（October 1988））3a/3頁に示されている
ものがある。第３図はこれに掲載されている電波の時分
割使用を簡単に示したものである。図に示すように送受
信用電波は、TDMAフレーム31と呼ばれ4.615mSの長さを
もつ単位で分割される。そしてさらにTDMAフレームは、
スロット32と呼ばれ0.577mSの長さをもつ単位で８分割
される。そして基地局−移動局間の通信は、各移動局が
基地局から使用を指定されたスロットで、送信、受信動
作を行うことで実現される。例えば、スロット１で受
信、スロット４で送信を指定された移動局は第４図に示
すように、1TDMAフレームを周期とし、毎スロット１で
受信を、毎スロット４で送信動作を行う。

しかし、このような基地局−移動局間通信を実現する
には、基地局、移動局双方が、同じ時を刻む基準信号発
生装置を持ち、これにより基地局、移動局双方の送受信
動作を同期させる必要がある。第４図に基準信号と示し
たものがこの基準信号発生装置の出力である。例えば基
準信号発生装置出力の分解能を5,000とすれば、第４図
に示すように、基準信号が625〜1,249で移動局受信動作
（基地局送信動作）を、2,500〜3,124で移動局送信動作
（基地局受信動作）を行うことで、基地局−移動局間の
同期通信が実現される。

TDMA方式の基本は上述の通りであるが実際には、基地
局−移動局間に電波伝播遅延が存在することは注意する
必要がある。すなわち、基地局−移動局間距離がＬであ
った場合、スロット１で受信、スロット４で送信を割り
当てられた場合にでも、第５図に示すように、実際の移
動局受信動作は、Ｔ＝L/電波伝播速度、だけ遅く、移動
局送信動作はＴだけ早く行う必要がある。しかもＬは基
地局−移動局間距離であるので、移動局の移動ΔＬに応
じて、遅延時間もΔＴ＝ΔL/電波伝播速度で刻々と変化
して行く。従って、移動局側の基準信号発生装置は、こ
の刻々と変化する遅延時間の変化ΔＴに対応できるもの
でなければならない。

また、ハンドオーバーと呼ばれる処理への対応も考慮
しておく必要がある。ハンドオーバーとは、移動局が移
動した結果、第２図に示すように現在通信を行っている
基地局A21aの電界強度が弱くなったため、移動先にある
基地局B21bへ通信先を切り換える動作を言う。しかし基
地局A21aと基地局B21bのスロット位置は第６図に示すよ
うに一致していないため、ハンドオーバー前後で同じス
ロットを使用する場合でも第６図示すように、実際の送
受信位置は変更しなければならない。従って基準信号発
生装置は、このハンドオーバー処理にも対応できるもの
でなければならない。

以上述べたように、TDMA方式自動車電話移動機に使用
する基準信号発生装置は、電波伝播遅延やハンドオーバ
ーに対応できる必要があり、従来からある単純なカウン
タ（例えば、テキサスインスツルメント社製 SN7416
1）だけではこれに対応することは不可能である。

発明が解決しようとする課題 上述のように、TDMA方式自動車電話移動機に使用する
基準信号発生装置は、従来の単純なカウンタのみでは対
応できないという問題点を有している。

本発明はかかる点に鑑み、TDMA方式自動車電話移動機
に適した基準信号発生装置を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段 本発明は、外部から入力されるクロック信号をカウン
トし、０〜ｎ−１のカウント結果を繰り返し出力する第
１のカウンタと、外部からの書き込み信号により０〜ｎ
−１のデータを書き込まれるレジスタと、前記第１のカ
ウンタ出力が前記レジスタ内容と一致した時に第１の一
致信号を出力する一致検出部と、前記クロック信号をカ
ウントし０〜ｎ−１のカウント結果を繰り返し出力する
と共に、カウント結果がｎ−１になった時は第２の一致
信号を出力し、後述の制御部から与えられるリセット信
号が能動になった時にはカウント内容を０にする第２の
カウンタと、前記書き込み信号、前記第１の一致信号、
前記第２の一致信号を入力とし、前記書き込み信号発生
後に、前記第１の一致信号の方が前記第２の一致信号よ
りも先に出力された場合には前記第２のカウンタを一旦
リセットするリセット信号、前記第２の一致信号の方が
前記第１の一致信号よりも先に出力された場合にはその
時点から前記第１の一致信号が出力されるまでの間前記
第２のカウンタをリセット状態にしておくリセット信
号、前記第１の一致信号が出力されて更に前記第２の一
致信号が出力された時点から次の前記第１の一致信号が
再び出力されるまでの間前記第２のカウンタをリセット
状態にしておくリセット信号、と言う３種類のリセット
信号を前記第２のカウンタへ出力する制御部とを備えた
基準信号発生装置である。

作用 本発明は前記した構成により、前記制御部が、前記第
１のカウンタ出力が前記レジスタ内容と一致したこと、
及び前記第２のカウンタ出力がｎ−１になったこと、前
記レジスタにデータを書き込んだことを情報とし、前記
第２のカウンタのリセット動作を制御することで、前記
第２のカウンタから、電波伝播遅延やハンドオーバーに
対応した基準信号を発生することができるものである。

実 施 例 第１図に一実施例のブロック図を示す。

第１図において、101、102は、外部から与えられるク
ロック信号であり、互いの関係を第７図に示す。103
は、クロック信号101を０〜4,999の範囲で繰り返しカウ
ントするアップカウンタであり、カウント結果は後述の
一致検出部106に出力する。104は、レジスタであり、外
部から０〜4,999の値が、ライト信号105により書き込ま
れる。106は、一致検出部であり、カウンタ103とレジス
タ104出力が一致すると一致信号107を出力する。108
は、クロック101を０〜4,999の範囲で繰り返しカウント
するアップカウンタであり、基準信号109として０〜4,9
99のカウント結果を出力し、さらにカウント結果が4,99
9と一致した時これを知らせる一致信号110も出力する。
またカウンタ108は、リセット信号111が能動状態でクロ
ック信号101に同期してリセットされる。112は、ライト
信号105、一致信号107、一致信号110をもとに、クロッ
ク信号102に同期してリセット信号111を出力する制御部
である。制御部112は、第８図に示す状態マシンで構成
される。

第８図で801はライト信号105の立ち下がりエッジを検
出出力するフリップフロップ、802はフリップフロップ8
01出力、一致信号107、一致信号110、及び次状態信号80
3、804、805をクロック102でサンプルし、ライト検出信
号806、一致信号807、一致信号808、及び状態信号809、
810、811を出力するレジスタである。またフリップフロ
ップ801、レジスタ802は外部から与えられる外部リセッ
ト信号812によりリセットされる。813は、組合せ回路で
あり、レジスタ802出力から、次状態信号803、804、80
5、及びリセット信号111を生成する。

第９図に組合せ回路813の入出力関係を示す。また第1
0図にレジスタ802、組合せ回路813からなる状態マシン
の状態遷移図を示す。

以上のように構成した基準信号発生装置の動作を、遷
移関係を中心に第９図、第10図を用いて説明する。

（1a） 外部リセット信号812能動状態 この状態では、フリップフロップ801及びレジスタ802
はリセットされたままになるので、第８図の状態マシン
は、第９図、第10図に示す状態０となる。状態０ではリ
セット信号111を常に出力するので、カウンタ108はリセ
ットされたままとなり、０である基準信号109が出力さ
れる。

（1b） 外部リセット信号812解除 外部リセット信号812が解除されると、フリップフロ
ップ801及びレジスタ802のリセットは解除されるので、
第９図に従いクロック信号102に同期して状態１とな
る。しかし、状態１もリセット信号111を常に出力する
ので、カウンタ108はリセットされたままとなり、０で
ある基準信号109が出力される。また状態１はライト検
出信号806が能動にならない限り、状態１を保持する。

（1c） レジスタ104への書き込み 状態１において、レジスタ104へ適当な値Ｎを書き込
むと、フリップフロップ801がセットされ、クロック信
号102に同期してライト検出信号806が能動になり、さら
に第９図に従いクロック信号102に同期して状態２とな
る。しかし、状態２もリセット信号111を常に出力する
ので、カウンタ108はリセットされたままとなり、０で
ある基準信号109が出力される。また状態２は一致信号8
07が能動にならない限り、状態２を保持する。

（1d） 一致信号807が能動 状態２において、クロック信号101により常にその内
容をインクレメントされるカウンタ103の出力がＮにな
ると、一致検出部106から一致信号107が出力される。そ
こでクロック信号102に同期し一致信号807も能動にな
り、第８図の状態マシンは第９図に従い状態３となる。
状態３になると、リセット信号111が解除されるのでカ
ウンタ108はクロック信号101により内容を０、１、２と
カウントアップして行き、カウント結果がｎ−１になる
と一致信号110を出力する。

状態３では、ライト検出信号806が能動でない限り、
第９図に示すように一致信号110をクロック102で同期さ
せた一致信号808が能動となる度にリセット信号111を能
動にするので、カウンタ108は０〜ｎ−１の値を基準信
号109として繰り返し出力する。

（1e） レジスタ104への書き込み 状態３において、レジスタ104へ新たに値Ｍを書き込
むと、フリップフロップ801がセットされ、次のクロッ
ク102に同期してライト検出信号806が能動になり、第９
図に従いクロック信号102に同期して状態４に遷移す
る。

（1f） 一致信号807が一致信号808より先に能動 状態４で、一致信号807が一致信号808より先に能動に
なれば、すなわちカウンタ108出力がｎ−１になる前に
カウンタ103出力がＭになれば、リセット信号111を出力
し、状態３に遷移する。すなわち基準信号109はｎ−１
になる前に０にリセットされる。

（1g） 一致信号808が一致信号807より先に能動 状態４で、一致信号808が一致信号807より先に能動に
なれば、すなわちカウンタ103出力がＭになる前にカウ
ンタ108出力がｎ−１になれば、リセット信号111を出力
し、状態２に遷移する。すなわち基準信号109はｎ−１
になった後、カウンタ103出力がＭになるまで０とな
る。

以上述べた動作により出力される基準信号109の一例
を第11図に示す。第11図中に示した状態１、２、３、４
は上で説明した状態に対応している。

状態１でレジスタ104に値Ｎを書き込むと状態２に遷
移する。

状態２でカウンタ103出力Ｎになると、直ちにカウン
タ108のリセットを解除し、状態３に移る。

状態３では、カウンタ108出力がｎ−１になった時出
力される一致信号110に従いリセット信号111が出力され
るので、カウンタ108は０〜ｎ−１のカウントを繰り返
す。状態３でレジスタ104に値Ｍを書き込むと状態４に
遷移する。

状態４でカウンタ103出力Ｍになると、直ちにカウン
タ108がリセットされ、状態３に戻る。そこで第11図中
の1101のような波形が発生される。

一方、状態３でレジスタ104に値Ｌを書き込み状態４
に遷移した後、レジスタ104出力とカウンタ103出力が一
致する前に、カウンタ108出力がｎ−１になると、カウ
ンタ108がリセットされ、状態２に遷移する。そして状
態２では、カウンタ103出力がＬになるまでカウンタ108
がリセットされ続け、カウンタ103出力がＬになると状
態３に遷移する。従って第11図中の1102のような波形が
発生される。

以上の動作で発生された第11図中の基準信号109の波
形は、先に述べた移動局の移動により起こる遅延時間の
変化ΔＴに対応したものになっている。すなわち、移動
局が基地局に近づいた場合は、基準信号109の周期を110
1に示したように過渡的にΔＴ短くし、移動局が基地局
から遠ざかった場合は1102に示したように過渡的にΔＴ
だけ長くしている。

以上のように本発明の実施例によれば、定常状態では
カウンタ108の内容がｎ−１になった時出力される一致
信号110に基づきリセット信号111を生成することで、ｎ
の周期をもつ基準信号109を発生する。さらに基地局−
移動局間距離の変化に対しては、カウンタ108をリセッ
トスタートさせたい値をレジスタ104に再度書き込むこ
とで、カウンタ108出力の周期を過渡的に長くあるいは
短くして調整することができる。

第12図は組合せ回路813の他の入出力関係を示す図で
ある。第12図に示した入出力関係の組合せ回路813を持
つ状態マシンの状態遷移図を、第13図に示す。

次に、組合せ回路813の入出力関係を、第12図に示し
たものに変更した場合の基準信号発生装置の動作を、状
態遷移関係を中心に第12図、第13図を用いて説明する。

（2a） 外部リセット信号812能動状態 この状態では、フリップフロップ801及びレジスタ802
はリセットされたままになるので、第８図の状態マシン
は、第12図、第13図に示す状態０となる。状態０ではリ
セット信号111を常に出力するので、カウンタ108はリセ
ットされたままとなり、０である基準信号109が出力さ
れる。

以上の動作は、先の1a項で述べた動作と同じものであ
る。

（2b） 外部リセット信号812解除 外部リセット信号812が解除されると、フリップフロ
ップ801及びレジスタ802のリセットは解除されるので、
第12図に従い、クロック信号102に同期して状態１とな
る。しかし、状態１もリセット信号111を常に出力する
ので、カウンタ108はリセットされたままとなり、０で
ある基準信号109が出力される。また状態１はライト検
出信号806が能動にならない限り、状態１を保持する。

以上の動作は、先の1b項で述べた動作と同じものであ
る。

（2c） レジスタ104への書き込み 状態１において、レジスタ104へ適当な値Ｎを書き込
むと、フリップフロップ801がセットされ、クロック信
号102に同期してライト検出信号806が能動になり、さら
に第12図に従いクロック信号102に同期して、状態２と
なる。しかし、状態２もリセット信号111を常に出力す
るので、カウンタ108はリセットされたままとなり、０
である基準信号109が出力される。また状態２は一致信
号807が能動にならない限り、状態２を保持する。

以上の動作は、先の1c項で述べた動作と同じものであ
る。

（2d） 一致信号807が能動 状態２において、クロック信号101により常にその内
容をインクレメントされるカウンタ103の出力がＮにな
ると、一致検出部106から一致信号107が出力される。そ
こでクロック信号102に同期し一致信号807も能動にな
り、第８図の状態マシンは第12図に従い状態３となる。
状態３になると、リセット信号111が解除されるのでカ
ウンタ108はクロック信号101により内容を０、１、２と
カウントアップして行き、カウント結果がｎ−１になる
と一致信号110を出力する。

状態３では、ライト検出信号806が能動でない限り、
第12図に示すように一致信号110をクロック102で同期さ
せた一致信号808が能動となる度にリセット信号111を能
動にするので、カウンタ108は０〜ｎ−１の値を基準信
号109として繰り返し出力する。

以上の動作は、先の1d項で述べた動作と同じものであ
る。

（2e） レジスタ104への書き込み 状態３において、レジスタ104へ新たに値Ｍを書き込
むと、フリップフロップ801がセットされ、次のクロッ
ク102に同期してライト検出信号808が能動になり、第12
図に従いクロック信号102に同期して、状態５に遷移す
る。

（2f） 一致信号808が能動 状態５で、一致信号808が能動になれば、すなわちカ
ウンタ108出力がｎ−１になれば、リセット信号111を出
力した後、状態２に遷移する。状態２では先の2d項で述
べたように、一致信号807が能動になるまでリセット信
号111を出力し続ける。すなわちカウンタ108出力がｎ−
１になった後は、カウンタ103の出力がＭになるまでカ
ウンタ108はリセットされ続ける。

以上述べた動作により出力される基準信号109の一例
を第14図に示す。第14図中に示した状態１、２、３、５
は上で説明した状態に対応している。

第14図で状態１から状態２、状態３へは、第11図に示
したものと同様に遷移する。

状態３では、カウンタ108出力がｎ−１になった時出
力される一致信号110に従い、カウンタ108は０〜ｎ−１
のカウントを繰り返すが、ここでレジスタ104に新たな
値Ｍを書き込むと状態５に遷移する。

状態５で、カウンタ108出力がｎ−１になるとカウン
タ108をリセットして状態２に遷移する。

状態２では、カウンタ103出力がＭになるまでカウン
タ108をリセットし続ける。従って第14図中の1401のよ
うな波形が発生される。

以上の動作で発生された第14図中の基準信号109の波
形は、先に述べたハンドオーバーに対応したものになっ
ている。すなわち、既に第６図を使用して説明したよう
に、ハンドオーバー前後では同じスロットを使用する場
合でも実際の送受信位置は変更する必要があり、従って
基準信号発生スタート位置を変更する必要がある。そし
て第14図に示した基準信号109の波形は、基準信号発生
スタート位置が、カウンタ103出力を基準にＮからＭに
滑らかに変更されたものになっている。以上のように本
発明の実施例によれば、定常状態ではカウンタ108の内
容がｎ−１になった時出力される一致信号110に基づき
リセット信号111を生成することで、ｎの周期をもつ基
準信号109を発生する。さらにハンドオーバーに対して
は、カウンタ108をリセットスタートさせたい値をレジ
スタ104に再度書き込むことで、ハンドオーバー区間で
はその出力が０となり、その前後ではｎの周期をもつ基
準信号をカウンタ108から発生させることが出来る。

第15図に別の一実施例のブロック図を示す。

第15図は、第１図に示した実施例のブロック図におい
て、モードレジスタ1501の付加、この付加にともなう制
御部112から制御部1502への変更を行ったものであり、
その他の構成は第１図に示したものと全く同じである。
制御部1502は、第16図に示す状態マシンで構成される
が、第16図は、第８図にモードレジスタ出力であるモー
ド信号1503を付加したものであり、これに対応する組合
せ回路1601の入出力関係を第17図に示す。

以上のように構成した基準信号発生装置の動作を次に
説明する。

3a） モード信号1601が０の場合 この場合、第17図に示した組合せ回路1602入出力関係
は、第９図に示した組合せ回路813の入出力関係と全く
同じになる。従ってこのモードでの動作は先に1a項から
1g項で説明したものと全く同じになり、第11図に示した
伝播遅延時間の変化を補正した基準信号109を出力する
ことが出来る。

3b） モード信号1601が１の場合 この場合、第17図に示した組合せ回路1602の入出力関
係は、第12図に示した組合せ回路813の入出力関係と全
く同じになる。従ってこのモードでの動作は先に2a項か
ら2e項で説明したものと全く同じになり、第14図に示し
たハンドオーバーに対応した基準信号109を出力するこ
とが出来る。

以上のように本発明の実施例によれば、モードレジス
タ1501の内容を変更するだけで、基地局−移動局間距離
変化に伴うカウンタ108の周期変更とハンドオーバーに
伴うカウンタ108出力制御の両者を処理することが出来
る。

発明の効果 以上説明したように本発明によれば、同じ周期をもつ
２つのカウンタを設けそれぞれのカウンタから出力され
る一致信号の前後関係を利用することで、TDMA方式自動
車電話移動機の送受信制御に必要な、電波伝播遅延時間
の変化やハンドオーバーに対応した基準信号を容易に発
生することができ、その実用的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の一実施例における基準信
号発生装置のブロック図、第２図は自動車電話システム
を示す図、第３図はTDMA方式による電波時分割を示す
図、第４図はTDMA方式による送受信動作タイミングを示
す図、第５図は送受信動作タイミングの遅延を示す図、
第６図はハンドオーバー時の送受信動作タイミングを示
す図、第７図は本発明で使用するクロック信号を示す
図、第８図は第１図内に記した制御部の詳細構造を示す
図、第９図、第12図は第８図内に記した組合せ回路の入
出力関係を示す図、第10図、第13図は第１図内に記した
制御部の状態遷移を示す図、第11図、第14図は本願発明
の基準時間発生装置で発生する信号の一例を示す図、第
15図は請求項２記載の発明の一実施例における基準信号
発生装置のブロック図、第16図は第15図内に記した制御
部の詳細構造を示す図、第17図は第16図内に記した組合
せ回路の入出力関係を示す図である。 101、102……クロック信号、103、108……カウンタ、10
4……レジスタ、105……ライト信号、106……一致検出
部、107、110……一致信号、109……基準信号、111……
リセット信号、112、1502……制御部、813、1601……組
合せ回路、1501……モードレジスタ、1503……モード信
号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−229928（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−305631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−143528（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−212237（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部から入力されるクロック信号をカウン
   トし、０〜ｎ−１のカウント結果を繰り返し出力する第
   １のカウンタと、外部からの書き込み信号により０〜ｎ
   −１のデータを書き込まれるレジスタと、前記第１のカ
   ウンタ出力が前記レジスタ内容と一致した時に第１の一
   致信号を出力する一致検出部と、前記クロック信号をカ
   ウントし０〜ｎ−１のカウント結果を繰り返し出力する
   と共に、カウント結果がｎ−１になった時は第２の一致
   信号を出力し、後述の制御部から与えられるリセット信
   号が能動になった時にはカウント内容を０にする第２の
   カウンタと、前記書き込み信号、前記第１の一致信号、
   前記第２の一致信号を入力とし、前記書き込み信号発生
   後に、前記第１の一致信号の方が前記第２の一致信号よ
   りも先に出力された場合には前記第２のカウンタを一旦
   リセットするリセット信号、前記第２の一致信号の方が
   前記第１の一致信号よりも先に出力された場合にはその
   時点から前記第１の一致信号が出力されるまでの間前記
   第２のカウンタをリセット状態にしておくリセット信
   号、前記第１の一致信号が出力されて更に前記第２の一
   致信号が出力された時点から次の前記第１の一致信号が
   再び出力されるまでの間前記第２のカウンタをリセット
   状態にしておくリセット信号、と言う３種類のリセット
   信号を前記第２のカウンタへ出力する制御部とを備えた
   ことを特徴とする基準信号発生装置。
2. 【請求項２】外部から入力されるクロック信号をカウン
   トし、1TDMAフレームに対応する０〜ｎ−１のカウント
   結果を繰り返し出力する第１のカウンタと、外部からの
   書き込み信号により1TDMAフレーム内のある時点を示す
   ０〜ｎ−１のデータを書き込まれるレジスタと、前記第
   １のカウンタ出力が前記レジスタ内容と一致した時に第
   １の一致信号を出力する一致検出部と、前記クロック信
   号をカウントし1TDMAフレームに対応しTDMA制御の基準
   信号とする０〜ｎ−１のカウント結果を繰り返し出力す
   ると共に、カウンタ結果がｎ−１になった時は第２の一
   致信号を出力し、後述の制御部から与えられるリセット
   信号が能動になった時にはカウント内容を０にする第２
   のカウンタと、前記書き込み信号、前記第１の一致信
   号、前記第２の一致信号を入力とし、前記書き込み信号
   発生後に、前記第１の一致信号の方が前記第２の一致信
   号よりも先に出力された場合には前記第２のカウンタを
   一旦リセットする第１のリセット信号、前記第２の一致
   信号の方が前記第１の一致信号よりも先に出力された場
   合にはその時点から前記第１の一致信号が出力されるま
   での間前記第２のカウンタをリセット状態にしておく第
   ２のリセット信号、前記第１の一致信号が出力されて更
   に前記第２の一致信号が出力された時点から次の前記第
   １の一致信号が再び出力されるまでの間前記第２のカウ
   ンタをリセット状態にしておく第３のリセット信号、と
   言う３種類にリセット信号を前記第２のカウンタへ出力
   し、第１及び第２のリセット信号により1TDMAフレーム
   内の基準信号のズレを補正し、第３のリセット信号によ
   りハンドオーバにより発生するTDMA基準信号のズレを補
   正する制御部とを備えたことを特徴とする基準信号発生
   装置。