JP2979905B2

JP2979905B2 - ディジタル移動体通信方式

Info

Publication number: JP2979905B2
Application number: JP16279593A
Authority: JP
Inventors: 昌庸増田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: JPH0779190A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基地局を介して移動局
と制御局との間で通信を行うディジタル移動体通信方
式、さらに詳しくは移動局と無線基地局間あるいは移動
基地局と制御局間等のように距離が一定でない局間にお
ける通信の同期方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来のディジタル移動体通信シス
テムの構成を示すブロック図である。図において、１は
制御局、２は基地局、３は移動局、４は制御局１と基地
局２とを結ぶ通信回線である。また、２１は基準クロッ
クから基地局内部の同期クロックを作り出すクロック同
期回路、２２は送信用変調モデム、２３は受信用復調モ
デム、２４，２５は各モデムへ入力される変復調用クロ
ック、２６は復調用モデム２３へ入力するクロック２５
の位相を調整する位相調整器、４１は基準クロック、４
２は制御局１から基地局２への送信データ線、４３は基
地局２から制御局１への受信データ線を示す。

【０００３】ＴＤＭＡ(Time Division Multiple Acces
s) 方式を採用するディジタル移動体通信システムで
は、各移動局３から基地局２に向けて送信するバースト
信号が基地局２で衝突しないようにするため各移動局３
の送信時刻同期をとる必要がある。また、基地局２から
の信号も移動局３からの信号と衝突しないように送信時
刻を制御する必要がある。このため、システム全体で共
通の時刻基準を持ち、送受信時刻を制御する。この時刻
基準は、基地局２からの同期基準バースト信号の伝送に
より設定されるが、移動体通信においては基地局２と移
動局３との間の距離（伝播路長）が刻々と変化すること
と、ゾーン中心とゾーン周辺とで基地局２と移動局３の
間の平均距離が変わること等により、同期制御が難しく
なる。ＴＤＭＡ方式を採用しないディジタル移動体通信
システムでもビット同期制御については同じ難しさが伴
う。

【０００４】図２は、本願発明を説明するためのタイム
チャート図であるが、図２を用いて従来の方式を説明す
る。従来の基地局２における入力信号の待受位相は、以
下の３つの場合が考えられる。（ィ）．待受位相が固定位置にある場合。すなわち、基
地局２のサービス範囲から割り出した中心位置に待受位
相を固定する待受位相固定方式により待受位相が固定位
置にある場合（図２の(3) に示す場合で、例えば距離１
０ｋｍを想定して固定される）。この待受位相の固定
は、図７に示す基地局２において、クロック同期回路２
１で基準クロック４１に同期した周波数のクロックを発
生させ、送信用基準クロック２４として送信用変調モデ
ム２２に供給すると共に位相調整器２６へ送り、位相調
整器２６で所定位相だけ遅らせて受信用基準クロック２
５として受信用復調モデム２３に供給することにより行
われる。（ロ）．待受位相が制御されない場合。すなわち、図２
の(4) に示すように１つ前の着信時の位相が待受位相と
なるもので、いわゆる浮動式と呼ばれるものであり、こ
の場合、図７に示す基地局２において、位相調整器２６
を省略した構成となる。（ハ）．上記（イ）または（ロ）の場合において妨害波
（ノイズ）に対するガードがない場合。この場合、図２
の(5) に示すように、入力したノイズに同期しようとす
るため、モデム２３内のＰＬＬの周波数が変動し、その
ため待受位相はランダムに変動する。ひどい場合には、
モデム２３内のＰＬＬの周波数がＶＣＯの上限または下
限まで引っ張られ、そこが待受位相になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のディジタル移動
体通信方式は以上のようにして移動局に対する基地局の
待受位相が決定されるため、移動局と基地局との間の距
離の相違により引き込みに時間がかかるという問題があ
る。

【０００６】すなわち、待受位相を固定する方式でノイ
ズがない場合でも、移動局が基地局の至近距離に位置す
る場合や遠端に位置する場合などでは、ビット同期を取
るための待受位相と入力位相との差が大きく異なり（最
大で１８０度）、引き込みに時間がかかる。また、ノイ
ズにより待受位相が上限または下限まで引っ張られてい
ると、一般的に固定値の場合以上に引き込みに時間がか
かることになる。従って従来の方式では同期引込用ビッ
トストリームを長く取る必要があり、通信効率が悪く、
且つエラーレートが高くなり、誤受信による再送の機会
が増加したり、通信不可能領域が拡大したりする等の問
題点があった。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、移動局と基地局との間の距離の
相違やノイズが原因による待受位相と入力位相との差異
を小さくして有意信号のない同期引込用ビットストリー
ムを短くし、通信効率を向上させ、エラーレートを低減
できるディジタル移動体通信方式を提供することを目的
としている。

【０００８】なお、ディジタル通信において同期を取る
先行技術としては、制御局と各基地局間の同期を取るた
めに、制御局から送出される同期パルスを遅延する特開
平３−２２４３２５号公報「ＴＤＭＡディジタル移動通
信システム」、交換機と基地局間の回線遅延量を、各基
地局で調整する特開平２−２３８７３２号公報「ディジ
タル移動通信方式」、衛星からのディジタル信号を基準
にして、中央局とか基地局から送出する送信信号データ
の位相を補正する特開昭５９−６６４２号公報「移動体
通信衛星同期方式」がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるディジ
タル移動体通信方式は、基地局において移動局からの受
信入力レベルロスから、基地局と移動局との距離を近似
し、伝搬遅延時間すなわち位相遅れ分を計算し、待受ク
ロックの位相を整合させる。

【００１０】また、移動局が基地局からの信号の入力レ
ベルにより出力パワーが制御されるシステムの場合に
は、移動局の出力レベルが位相差２πの整数倍分ごとに
変化するように制御する。

【００１１】また、移動局において基地局からの受信入
力レベルロスから、基地局と移動局との距離を近似し、
伝搬遅延時間すなわち位相遅れ分を計算し、この遅延分
だけ移動局で出力する出力変調信号の位相を制御する。
この場合、移動局の出力パワーを変化させる場合には、
この出力パワーの変化による出力位相の変化が補正され
るように制御する。

【００１２】また、移動局が基地局からの信号の入力レ
ベルにより出力パワーが制御されるシステムで、移動局
が出力パワーの制御を行うときは、この出力パワーの変
化による出力位相の変化の補正も含め、移動局で位相を
制御することとし、移動局が出力パワーの制御を行わな
いときは、基地局で位相を制御する。

【００１３】また、基地局あるいは移動局で位相制御を
行う場合、基地局において入力信号の位相と待受クロッ
クの位相との位相差がπの整数倍近くにある場合にのみ
位相差有りと判断し、どちらかの位相をπ分シフトさせ
て行う。

【００１４】さらに、基地局待受周波数、位相が妨害波
により変動しないように受信有効レベルを決定し、それ
以下では待受位相を変えないよう制御することとした。

【００１５】

【作用】この発明のディジタル移動体通信方式は上述の
ような構成とすることにより、移動局からの発呼信号な
どバースト的に基地局に入力する信号（バースト信号）
に対し、待受位相と受信信号の位相差をなくし、ビット
同期が早く、かつ確実にでき、エラーレートを低減させ
ると共に、有意信号の前につける同期引込用ビットスト
リームの送出時間を短くできる。

【００１６】

【実施例】

実施例１．以下この発明の実施例を図面について説明す
る。図１はこの発明の一実施例を示すブロック図であ
り、図において、図７と同一符号は同一又は相当部分を
示す。基地局２において、２７は入力レベル検出器、２
８は入力信号／クロック制御部、２９は復調用基準クロ
ックである。また、移動局３において、３１は入力信号
からクロック信号を再生するクロック再生回路、３２は
受信用復調モデム、３３は送信用変調モデム、３４は制
御部、３５はパワーアンプ、３６は入力レベル検出器で
あり、パワーアンプ３５からの出力は入力レベル検出器
３６の検出出力により、出力位相がちょうど２π分ごと
に変化するように出力レベルが制御される。

【００１７】次に動作について説明する。基地局２と移
動局３との一般的な送受信動作については従来の方式と
同様であり、ここではその説明は省略するが、本実施例
においては、基地局２において、移動局３との間の距離
の相違およびノイズが原因による入力位相と待受位相と
の差異を自動的に小さくするように動作させる。すなわ
ち基地局２では、受信した信号の入力レベルを入力レベ
ル検出器２７で検出し、入力レベルが一定のしきい値を
越えている場合には入力信号、しきい値以下の場合には
ノイズと判断し、ノイズの場合には入力信号／クロック
制御部２８でモデム２３への入力信号を遮断する。この
動作によりモデム２３内のＰＬＬの周波数がノイズによ
り引っ張られて待受位相が入力位相と大きく相違してし
まう現象を防止できる。

【００１８】また、入力信号／クロック制御部２８では
入力信号レベルの強さにより、移動局３との間の距離を
近似し、この距離から入力信号の位相遅延量を計算し、
この遅延分だけ復調用基準クロック２９を遅らせる。こ
の動作により、移動局２との距離に係わらずモデム２３
へは入力信号とほぼ位相が一致する復調用基準クロック
２９を復調用モデム２３に供給でき、入力信号の位相と
待受位相とを整合させることができ、引き込み時間の短
縮が図れる。

【００１９】以上の動作を図２を用いて説明する。図２
は４ｋＨｚの変調クロックの位相を示す図で、図２の
(1) は基地局出力位相、図２の(2) は基地局入力位相で
あり、この基地局入力位相は基地局と移動局との距離に
より位相遅れが生じ、図に示すように距離２０ｋｍの所
では１８０度の位相差が生じる。従って、図２の(3) に
示す待受位相を距離１０ｋｍに固定した場合、移動局と
の間の距離が１０ｋｍ以外では位相差が生じることにな
り、図２の(4) に示すいわゆる浮動式の場合でも、１つ
前の着信時から移動局２が移動してない場合か、偶然の
一致以外では位相差が生じる。さらに、図２の(5) に示
すようにノイズに追随して待受位相がランダムに変化す
る場合、入力信号位相と待受位相とが一致することは先
ずない。従って、図２の(3) 〜(5) に示すような場合、
何れも引き込みに不必要な時間がかかる。この発明では
上述のように、入力レベルが所定のしいき値以下であれ
ばノイズと断定して追随を防止し、図２の(5) 示す現象
を防止し、さらに入力レベルにより距離の相違による位
相遅れを計算し、図２の(2) に示すように待受位相を変
化させることにより、入力信号位相と待受位相とを整合
させることとしている。

【００２０】実施例２．なお移動局３が、基地局２から
の入力レベルによって出力レベルを制御して通信品質を
向上させる方式の装置では、移動局３の出力レベルが勝
手に変化すると位相差が生じ、待受位相と一致しなくな
るので、入力レベル検出器３６で入力レベルを検出し、
出力レベルを位相差２π（４ｋＨｚの変調クロックを用
いる場合には、３７．５ｋｍの伝搬時のロス分）の整数
倍分ごとに出力レベルが変化するようにパワーアンプ３
５を制御する。また、図３に示すように移動局３内に位
相調整器３７を設け、出力レベルを変化させる場合、出
力レベルの変化分だけ出力位相を調整するように構成す
ることにより、基地局２では移動局３のパワーの切替と
無関係に待受位相の制御が行えるようになる。

【００２１】実施例３．上記実施例２では移動局３で位
相調整器３７により出力パワー分の位相制御を行うと共
に、基地局２でも入力信号／クロック制御部２８により
受信信号の位相制御を行っているが、移動局３だけの制
御で同様の動作を行わせることもできる。すなわち、図
３のように移動局３の入力レベル検出回路３６で基地局
２からの入力信号レベルを検出し、この入力信号レベル
の強さにより基地局２との間の距離を近似し、近似した
距離から基地局２−移動局３間の往復の位相遅延量を計
算し、この遅延分だけ位相調整器３７で位相を進めたク
ロックを送信用モデム３３へ供給する構成とすることに
より、基地局２では移動局３からいつも同じ位相の入力
信号を受信でき、これにより基地局２では出力パワーを
切替える場合を含み何も制御せずに待受位相と入力位相
を整合させることができる。

【００２２】実施例４．上記実施例１〜実施例３では、
入力信号位相と待受位相とに位相差が生じると想定され
る場合、少しの差でも制御を行うこととしているが、位
相差が±π前後ある場合にのみ、待受位相（入力信号位
相でも良い）をπ分シフトする簡易な制御を行わせるこ
ととしても良い。すなわち、図４（Ａ）に示すように、
制御を行う範囲（斜線で示す）を定め、入力信号位相が
この斜線の範囲にある場合に制御を行う。例えば、基地
局２の待受位相が図４（Ｂ）の(1) に示す位置にあった
場合に、入力信号の位相が図４（Ｂ）の(2) に示すよう
な場合、位相差がπ前後となる。従って、このような場
合にのみ図４（Ｂ）の(3) に示すように待受位相をπ分
シフトする制御を行い、ノイズがない場合に一番引き込
みに時間がかかる位相差±π前後を制御し、引き込み時
間を短縮する構成としている。

【００２３】実施例５．また、上記実施例１では、ノイ
ズ（妨害波）の検出を入力レベル検出回路２７により、
入力レベルが所定のしきい値を越えているか否かで判断
する構成としているが、このしきい値を越える妨害波の
場合には有効な処理ができなくなる。この実施例５で
は、図５に示すように、入力レベル以外の、例えばモデ
ム２３出力後のユニークワードやフレームを検出し、妨
害波の検出を行う回路、あるいはモデム２３におけるＰ
ＬＬのロックはずれ時間により妨害波の検出を行う回路
等で構成された妨害波検出回路５０を別に設け、しきい
値を越えるレベルの妨害波に対しても有効な処理が行え
るようにしている。

【００２４】実施例６．なお、上記実施例は、固定基地局２と移動局３との間の
通信について説明しているが、この発明はこれに限定さ
れるものではなく、例えば移動基地局２ａと移動局３と
の間（図６（Ａ））、移動基地局２ａと制御局１との間
（図６（Ｂ））、移動基地局２ａと固定基地局２との間
（図６（Ｃ））、移動基地局２ａ間同士（図６
（Ｄ））、移動局３間同士（図６（Ｅ））であっても同
様に実施できることは言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、入力レ
ベルにより待受位相を制御する構成としたので、以下に
記載されるような効果を奏する。

【００２６】入力レベルにより移動局との距離を近似し
て入力信号位相と待受位相との位相差を計算し、待受位
相と入力信号位相とを整合させることにより、引き込み
時間の短縮が図れる。

【００２７】また、入力レベルがしきい値以下の場合に
ノイズと判定して、ノイズによりＰＬＬの周波数が上限
または下限に引っ張られることを防止でき、引き込み時
間の短縮が図れる。

【００２８】さらに、引き込み時間の短縮が図れること
により、同期引込用ビットストリームを短くでき、通信
エラーを減少させ、誤受信による再送の機会を少なくす
ると共に通信不可能領域の拡大を防止でき、通信効率の
良いディジタル移動体通信方式が得られる等の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１および実施例２を説明する
ためのブロック図である。

【図２】図１に示す実施例の動作と従来の方式における
動作の相違を説明するためのタイムチャート図である。

【図３】この発明の実施例２の別の構成例およびこの発
明の実施例３を説明するためのブロック図である。

【図４】この発明の実施例４を説明するための図であ
る。

【図５】この発明の実施例５を説明するためのブロック
図である。

【図６】この発明の実施例６を説明するための図であ
る。

【図７】従来の方式を説明するためのブロック図であ
る。

【符号の説明】

１制御局２，２ａ基地局３移動局４通信回線２１クロック同期回路２２送信用変調モデム２３受信用復調モデム２４，２５変復調用クロック２６位相調整器２７入力レベル検出器２８入力信号／クロック制御部２９復調用基準クロック３１クロック再生回路３２受信用復調モデム３３送信用変調モデム３４制御部３５パワーアンプ３６入力レベル検出器３７位相調整器４１基準クロック４２制御局１から基地局２への送信データ４３基地局２から制御局１への受信データ５０妨害波検出回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】移動局や移動基地局など移動する局（以
下、これを総称して移動局という）と固定基地局や制御
局あるいは上記移動局以外の移動局（以下、これを総称
して基地局という）の間で同期制御を行うディジタル移
動体通信方式において、基地局において入力信号レベルを監視し、入力信号レベ
ルの強さにより移動局との間の距離を近似し、近似した
距離から入力信号の位相遅延量を計算し、この遅延分ビ
ット同期用ＰＬＬ回路の待受クロックの位相を制御し、
入力信号の位相と待受クロックの位相を自動的に整合さ
せる手段、を備えたことを特徴とするディジタル移動体通信方式。
【請求項２】移動局と基地局の間で同期制御を行うデ
ィジタル移動体通信方式において、移動局において入力信号レベルを監視し、入力信号レベ
ルの強さにより基地局と移動局との間の距離を近似し、
近似した距離から基地局へ入力される入力信号の位相遅
延量を計算し、この遅延分移動局で出力する出力変調信
号の位相を制御し、基地局におけるビット同期用ＰＬＬ
回路の待受クロックの位相と移動局からの入力信号の位
相を自動的に整合させる手段、を備えたことを特徴とするディジタル移動体通信方式。
【請求項３】移動局で基地局からの入力レベルによっ
て出力レベルを変化させる制御が行われるディジタル移
動体通信システムが採用される場合、移動局の出力レベルの変化が位相差２πの整数倍分ごと
になるように移動局の出力制御を行う手段、を備えたことを特徴とする請求項第１項または第２項記
載のディジタル移動体通信方式。
【請求項４】移動局と基地局の間で同期制御を行うデ
ィジタル移動体通信方式において、移動局で基地局からの入力レベルによって出力レベルを
変化させる制御が行われるディジタル移動体通信システ
ムが採用される場合、移動局で出力レベルを変化させるときは、移動局におい
て入力信号レベルを監視し、入力信号レベルの強さによ
り基地局と移動局との間の距離を近似し、近似した距離
から基地局へ入力される入力信号の位相遅延量を計算
し、この遅延分および移動局の出力レベルの変化が位相
差２πの整数倍分ごとになるように移動局で出力する出
力変調信号の位相を制御して、基地局におけるビット同
期用ＰＬＬ回路の待受クロックの位相と移動局からの入
力信号の位相を自動的に整合させることとし、また、移動局で出力レベルを変化させないときは、基地
局において入力信号レベルを監視し、入力信号レベルの
強さにより移動局との間の距離を近似し、近似した距離
から入力信号の位相遅延量を計算し、この遅延分ビット
同期用ＰＬＬ回路の待受クロックの位相を制御し、入力
信号の位相と待受クロックの位相を自動的に整合させる
手段、を備えたことを特徴とするディジタル移動体通信方式。
【請求項５】上記入力信号レベルの強さによりビット
同期用ＰＬＬ回路の待受クロックの位相と移動局からの
入力信号の位相との位相差を計算して両位相を整合させ
る手段は、位相差がπの整数倍近くある場合にのみ位相差有りと判
断し、どちらかの位相をπ分シフトさせて行うことを特
徴とする請求項第１項，第２項または第４項記載のディ
ジタル移動体通信方式。
【請求項６】ノイズ（妨害波）を検出する妨害波検出
手段を備え、ノイズが入力された場合に復調モデムへの入力を遮断
し、このモデム内のＰＬＬの周波数がノイズにより引っ
張られる現象を防止する構成としたことを特徴とする請
求項第１項，第２項，第４項または第５項記載のディジ
タル移動体通信方式。