JP5408753B2 - 無線通信システム、交換機、交換機間のフレーム信号の同期方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、交換機、交換機間のフレームの同期方法に係わり、特に、第１の基地局と接続される第１の交換機と、第２の基地局と接続される第２の交換機とを有し、第１の基地局の電波到達エリアと第２の基地局との電波到達エリアとが重なる無線通信システム、その無線通信システムに用いられる交換機、及び交換機間のフレームの同期方法に関する。

PHS無線端末とPHS基地局を介して接続される電子交換機において、複数のＰＨＳ基地局を収容する場合、基地局間の電波干渉を防ぐために、電子交換機からPHS基地局に送信するクロック信号及びフレーム信号を、それぞれのPHS基地局に同一位相信号として出力することにより、基地局間のクロックおよびフレームの同期を取っている。

ところが、複数の電子交換機に属するそれぞれのPHS基地局が、電波干渉の可能性がある同一エリア内に存在した場合、それぞれの電子交換機に属するPHS基地局の種類により、フレーム信号の周期が異なり、フレームの同期がとれず、電波干渉が発生する可能性がある。

上記のクロック同期及び異なる周期のフレーム同期信号を、電子交換機間において同期をとることが重要である。

特許文献１には、同期装置を構内交換機間で対向配置させることで、構内交換機間でフレーム同期を図った構内交換機間同期システムの開示がある。また、特許文献２には基本クロックとフレーム同期用信号を送信し、クロック検出回路がフレーム同期用信号を監視して、通常のパルス幅とは異なるパルス幅を検出し、基本クロックに同期した別同期のクロックを作成することの開示がある。

特開２００１−１６９３７２号公報 特開平７−１２３４８９号公報

上記従来技術では、クロック同期及び異なる周期のフレーム同期信号を、電子交換機間において同期させる手段の開示がなく、また、同期させたとしても、クロック信号、フレーム信号、フレームの周期が異なればその種類分の信号線が必要であった。

本発明は、クロック同期と複数の周期の異なるフレームの同期を電子交換機間で少ない信号線で実現することを目的とする。

本発明に係わる無線通信システムは、フレーム周期の異なる複数の基地局がそれぞれ接続された第１及び第２の交換機を有する無線通信システムにおいて、
前記第１の交換機は、クロックを生成するクロック生成手段と、該クロック生成手段からの出力を用いて、基地局用の周期の異なる複数のフレーム信号を生成するフレーム生成手段と、前記周期の異なる複数のフレーム信号を、互いに異なるパルス幅に変更して前記第２の交換機へ送信する出力手段と、を備え、
前記第２の交換機は、受信した信号から異なるパルス幅に応じたタイミングで前記周期の異なる複数のフレーム信号を生成する受信信号抽出手段を備えていることを特徴とする。

本発明に係わる交換機間のフレーム信号の同期方法は、フレーム周期の異なる複数の基地局がそれぞれ接続された第１及び第２の交換機を有する無線通信システムの交換機間のフレーム信号の同期方法において、
前記第１の交換機は、生成したクロックを用いて、基地局用の周期の異なる複数のフレーム信号を生成し、前記周期の異なる複数のフレーム信号を、互いに異なるパルス幅に変更して前記第２の交換機へ送信し、
前記第２の交換機は、受信した信号から異なるパルス幅に応じたタイミングで前記周期の異なる複数のフレーム信号を生成することを特徴とする。

本発明に係わる交換機は、フレーム周期の異なる複数の基地局がそれぞれ接続された第１及び第２の交換機を有する無線通信システムの前記第１の交換機としての交換機において、
クロックを生成するクロック生成手段と、該クロック生成手段からの出力を用いて、基地局用の周期の異なる複数のフレーム信号を生成するフレーム生成手段と、前記周期の異なる複数のフレーム信号を、互いに異なるパルス幅に変更して前記第２の交換機へ送信する出力手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電子交換機の交換機間で複数の周期の異なったフレームを少ない信号線で同期できる。

また本発明によれば、接続用の信号線が少なくなることで、配線の簡素化、ケーブルのコストダウンを図ることができる。

本発明に係わる無線通信システムの一実施形態の構成を示す図である。 本発明に係わる交換機の一実施形態の構成を示すブロック図である。 送信側の交換機の信号、伝送信号、受信側の交換機の信号を示すタイミングチャートである。 受信信号抽出回路からの8kHzの信号とＶＣＯの出力を分周した8kHzを比較して、クロックの位相を調整する回路を示す回路図である。

以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係わる無線通信システムの一実施形態の構成を示す図である。図１に示すように、電子交換機５１に基地局１１、３１が接続され、電子交換機５２に基地局２１、４１が接続される。図１に示すように、基地局１１と基地局２１との間で、基地局１１、２１のカバーするエリア（電波到達エリア）Ａ１、Ａ２が重なっているとする。また、基地局１３と基地局４１との間で、基地局３１、４１のカバーするエリア（電波到達エリア）Ａ３、Ａ４が重なっているとする。この場合、基地局１１と基地局２１同士、及び基地局３１と基地局４１同士は、干渉を防ぐため同期していることが求められ、そのため電子交換機５１、５２間を同期させることが求められる。無線端末１２、２２、３２、４２はそれぞれ基地局１１、２１、３１、４１のエリアに属しているとする。

電子交換機５１を、同期信号の送信側とし、電子交換機５２を同期信号の受信側とする。電子交換機５１は基本クロック32.768MHzで動作し、基地局用のフレーム信号は、基地局１１の機種Xは1.024秒周期のフレーム信号、基地局３１の機種Yは64msec周期のフレーム信号が必要であったとする。同様に、電子交換機５２は基本クロック32.768MHzで動作し、基地局用のフレーム信号は、基地局２１の機種Xは1.024秒周期のフレーム信号、基地局４１の機種Yは64msec周期のフレーム信号が必要であったとする。

電子交換機５１と電子交換機５２のこれらのクロック・フレーム信号を同期させるために、電子交換機５１と電子交換機５２を１ペアの信号線５３で接続する。

送信側の電子交換機５１、受信側の電子交換機５２ともに同じ構成の交換機であり、内部の回路ブロック構成は図２に示した通りである。図２は本発明に係わる交換機の一実施形態の構成を示すブロック図である。主要な回路ブロックは、並行伝送用のレシーバ１０１、受信検出回路１０２、受信信号抽出回路１０３、ＰＬＬ回路１０４、電圧制御発振器（ＶＯＣ）１０５、分周回路１０６、フレーム生成回路１０７、セレクタ１０８、送信信号生成回路１０９、並行伝送用のドライバ１１０である。ＰＬＬ回路１０４、電圧制御発振器（ＶＯＣ）１０５、分周回路１０６はクロック生成手段を構成する。送信信号生成回路１０９、並行伝送用のドライバ１１０は出力手段を構成する。

送信側の電子交換機５１は、電子交換機５２からの受信信号がないため、並行伝送レシーバ、受信信号抽出回路は必ずしも設けなくともよい。また、受信側の電子交換機５２は電子交換機５１への送信信号がないため、送信信号生成回路、並行伝送ドライバは必ずしも設けなくともよい。しかし、送信側・受信側で交換機の構成を同様にすれば、同じ設計で交換機を構成できるので、ここでは同じ構成の交換機を用いている。

以下、電子交換機５１、５２について説明する。

まず送信側の電子交換機５１について説明する。電子交換機５１は、ＶＣＯ１０５の出力（32.768MHz）からフレーム生成回路１０７で分周若しくはカウンタを利用して16kHzの信号と各フレーム信号（基地局用フレーム信号である、64msec周期のフレーム信号と1.024sec周期のフレーム信号）を生成する。後段のセレクタ１８は、受信検出回路１０２で受信信号が検出できないとき（送信側のとき）は、フレーム生成回路１０７を送信信号生成回路１０９と接続するとともに、フレーム生成回路１０７を自交換機内で使用する信号線と接続する。送信信号生成回路１０９では、３つの信号（16kHzの信号、64msec周期のフレーム信号、1.024sec周期のフレーム信号）を伝送用のフォーマットへ変換する。変換された信号は並行伝送用のドライバ１１０（例えばＬＶＤＳドライバ）に送信され、受信側の電子交換機５２に伝送される。

つぎに受信側の電子交換機５２について説明する。電子交換機５２では、並行伝送レシーバ１０１で並行伝送信号を受信し、受信信号抽出回路１０３と受信検出回路１０２に送信される。受信検出回路１０２において信号が受信されたことを検出すると、受信信号抽出回路１０３にて各フレーム信号を生成し、ＰＬＬ回路１０４へ8kHzで、セレクタ１０８へ16kHzで、各フレームを送出する。PLL回路１０４は受信信号抽出回路１０３からの8kHzとVCO１０５の出力を分周した8kHzとを比較し、32.768MHzを位相同期させる。セレクタ１０８は、受信検出回路１０２にて受信を検出した際は、受信信号抽出回路１０３を送信信号生成回路１０９と接続し、受信信号抽出回路１０３を自交換機内で使用する信号線と接続する。このとき電子交換機５２は、受信側の電子交換機であるため、送信信号生成回路１０９はＤｉｓａｂｌｅである。

これらにより、電子交換機５２はＰＬＬ回路によるクロック同期と、受信信号抽出回路により各フレームが同期する。

以下、電子交換機５１、５２の具体的な動作を説明する。

送信側交換機である電子交換機５１は、図２のフレーム生成回路１０７において、ＶＣＯ１０５の出力(32.768MHz)から図３のようなクロック（16kHz）と各フレーム信号（64msec周期のフレーム信号と1.024sec周期のフレーム信号）を生成している。このときＶＣＯ１０５が位相調整しないよう、受信検出回路１０２で受信を検出できなかった場合（送信側の場合）は、受信信号抽出回路１０３からＰＬＬ回路１０４へ“Ｈ”もしくは“Ｌ”固定の信号を送出する。

図３の16kHzの信号は電子交換機５２のクロックを同期させるためのフェーズロック用クロックである。基本は、電子交換機５１がこの16kHzのフレーム信号を常時電子交換機５２へ送信する。基地局用フレーム信号である64msec周期のフレーム信号と1.024sec周期のフレーム信号とは、16kHzのフレーム信号のパルス幅を変えることで（16kHzのフレーム信号のパルス幅の整数倍）、電子交換機５２へ送信する。

図３の伝送信号波形（伝送信号）のように64msec周期のフレームの際は、パルス幅を２クロック分とし、1.024sec周期のフレームの際は、パルス幅を３クロック分とする。ここではフレームを２種類としたが、フレームの種類は増やすことができる。但し、フレームの種類を増やす分だけパルス幅が長くなるため、受信側の判定の遅延となる。

受信側の判定の遅延は次のようにして補正することができる。受信側において、どの周期のフレーム信号に対応するかを判定する場合、入射するパルスのパルス幅(HighもしくはLowの幅)を検出して行う。パルス幅が２クロック幅であれば、64msec周期のフレームであることがわかる。送信側と受信側との取り決めにより２クロック幅は64msec周期であることはわかっており、また、パルス幅分、すなわち２クロック分遅延していることもわかっているので、受信側が64msec周期信号を生成する際に２クロック分調整した同期信号を生成する。３クロック幅の場合も同様にして３クロック分調整した同期信号を生成する。このように受信側で周期信号を生成する際にパルス幅分を調整することにより、受信側での判定の遅延を補正することができる。

図３に示した例では、１クロック幅（１ＣＬＫ幅）のパルスを62.5μ（16kHz）周期のフレーム信号用の同期信号、２クロック幅（２ＣＬＫ幅）のパルスを64msec周期のフレーム信号用の同期信号、３クロック幅（３ＣＬＫ幅）のパルスを1.024sec 周期のフレーム信号用の同期信号としている。しかし、これらのパルス幅は、フレーム信号用の同期信号どうしが異なるパルス幅に設定できれば、送信側交換機である電子交換機５１と受信側交換機である電子交換機５２との間で、任意に設定してよい。

図３のように伝送波形（伝送信号）は16kHzの周期で常時パルスが送信され、そのパルス幅が可変する波形となる。

受信側交換機である電子交換機５２は、図３の伝送信号を受信して図２の受信信号抽出回路１０３で、16kHzの立ち上がりで反転させて生成した8kHz（duty50%）の信号を生成する。図４のようにこの8kHzの信号とＶＣＯ105の出力を分周した8kHzを比較して、VCO105の電圧調整端子へ接続し、クロックの位相を調整する。他の各フレーム信号については、電子交換機５１から受信した波形のパルス幅を検出し、図３の波形のように、パルス幅が２クロックのときは64msecのフレーム信号を復元し、パルス幅が３クロックのときは1.024sec のフレーム信号を復元し、パルス幅に応じたタイミングで各フレーム信号を生成する。受信側交換機である電子交換機５２のフレーム生成回路107は動作しているが、セレクタ108により受信信号抽出回路103で抽出された信号が交換機内で使用される。

これにより受信側交換機は、クロック同期およびフレーム同期が可能となる。

本実施形態では、電子交換機間を１ペアの信号線で接続し、その信号を利用してクロックと複数の周期の異なるフレームを同期させる。

伝送信号としては、送信側（マスタ側）の交換機からクロックのフェーズロック用の信号として16kHzの基本フレーム信号を常時送信する。さらにＰＨＳ基地局用のフレーム信号を送信する場合は、基本の16kHzのフレーム信号のパルス幅を変更し、複数の異なるフレーム周期を伝送する場合は、フレーム種類毎にパルス幅の長さを決める。

マスタ側で生成された信号を並行伝送回路を介して1ペアの信号線で伝送する。受信側（スレーブ側）の交換機は、フェーズロック用の16kHzのフレーム信号と、そのフレーム信号のパルス幅を解析し、クロック同期とフレーム同期を実現する。

尚、本実施形態では、16kHzのフレーム信号を基本としているため、ＰＨＳ基地局用のフレーム周期は、基本フレーム信号の整数倍としている。また、前提条件としてすべての信号は交換機の基本周波数（例えば32.768MHz）の分周としている。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下の構成には限られない。

（付記１）
フレーム周期の異なる複数の基地局がそれぞれ接続された第１及び第２の交換機を有する無線通信システムにおいて、
前記第１の交換機は、クロックを生成するクロック生成手段と、該クロック生成手段からの出力を用いて、基地局用の周期の異なる複数のフレーム信号を生成するフレーム生成手段と、前記周期の異なる複数のフレーム信号を、互いに異なるパルス幅に変更して前記第２の交換機へ送信する出力手段と、を備え、
前記第２の交換機は、受信した信号から異なるパルス幅に応じたタイミングで前記周期の異なる複数のフレーム信号を生成する受信信号抽出手段を備えていることを特徴とする無線通信システム。

（付記２）
付記１に記載の無線通信システムにおいて、前記フレーム生成手段は、前記第２の交換機のクロックを同期させるための所定の周波数のフレーム信号を生成し、前記出力手段は異なるパルス幅に変更した前記周期の異なる複数のフレーム信号とともに、前記所定の周波数のフレーム信号を出力し、
前記第２の交換機は、クロックを生成するクロック生成手段を備え、受信した前記所定の周波数のフレーム信号を用いて前記クロックを同期させることを特徴とする無線通信システム。

（付記３）
付記２に記載の無線通信システムにおいて、前記出力手段は前記周期の異なる複数のフレーム信号のパルス幅を、前記所定の周波数のフレーム信号のパルス幅の整数倍とすることを特徴とする無線通信システム。

（付記４）
フレーム周期の異なる複数の基地局がそれぞれ接続された第１及び第２の交換機を有する無線通信システムの交換機間のフレーム信号の同期方法において、
前記第１の交換機は、生成したクロックを用いて、基地局用の周期の異なる複数のフレーム信号を生成し、前記周期の異なる複数のフレーム信号を、互いに異なるパルス幅に変更して前記第２の交換機へ送信し、
前記第２の交換機は、受信した信号から異なるパルス幅に応じたタイミングで前記周期の異なる複数のフレーム信号を生成することを特徴とする、フレーム信号の同期方法。

（付記５）
付記４に記載のフレーム信号の同期方法において、前記第１の交換機は、前記第２の交換機のクロックを同期させるための所定の周波数のフレーム信号を生成し、異なるパルス幅に変更した前記周期の異なる複数のフレーム信号とともに、前記所定の周波数のフレーム信号を出力し、
前記第２の交換機は、受信した前記所定の周波数のフレーム信号を用いて、自身の交換機で用いるクロックを同期させることを特徴とするフレーム信号の同期方法。

（付記６）
付記５に記載のフレーム信号の同期方法において、前記周期の異なる複数のフレーム信号のパルス幅を、前記所定の周波数のフレーム信号のパルス幅の整数倍とすることを特徴とするフレーム信号の同期方法。

（付記７）
フレーム周期の異なる複数の基地局がそれぞれ接続された第１及び第２の交換機を有する無線通信システムの前記第１の交換機としての交換機において、
クロックを生成するクロック生成手段と、該クロック生成手段からの出力を用いて、基地局用の周期の異なる複数のフレーム信号を生成するフレーム生成手段と、前記周期の異なる複数のフレーム信号を、互いに異なるパルス幅に変更して前記第２の交換機へ送信する出力手段と、を備えた交換機。

（付記８）
付記７に記載の交換機において、前記フレーム生成手段は、前記第２の交換機のクロックを同期させるための所定の周波数のフレーム信号を生成し、前記出力手段は異なるパルス幅に変更した前記周期の異なる複数のフレーム信号とともに、前記所定の周波数のフレーム信号を出力する交換機。

（付記９）
付記９に記載の交換機において、前記出力手段は前記周期の異なる複数のフレーム信号のパルス幅を、前記所定の周波数のフレーム信号のパルス幅の整数倍とすることを特徴とする交換機。

（付記１０）
フレーム周期の異なる複数の基地局がそれぞれ接続された第１及び第２の交換機を有する無線通信システムの前記第１の交換機としての交換機のフレーム信号送信方法において、
生成したクロックを用いて、基地局用の周期の異なる複数のフレーム信号を生成し、前記周期の異なる複数のフレーム信号を、互いに異なるパルス幅に変更して前記第２の交換機へ送信する交換機のフレーム信号送信方法。

（付記１１）
付記１０に記載の交換機のフレーム信号送信方法において、前記第２の交換機のクロックを同期させるための所定の周波数のフレーム信号を生成し、前記出力手段は異なるパルス幅に変更した前記周期の異なる複数のフレーム信号とともに、前記所定の周波数のフレーム信号を出力する、交換機のフレーム信号送信方法。

（付記１２）
付記１１に記載の交換機のフレーム信号送信方法において、前記周期の異なる複数のフレーム信号のパルス幅を、前記所定の周波数のフレーム信号のパルス幅の整数倍とすることを特徴とする交換機のフレーム信号送信方法。

本発明は、電子交換機のＰＨＳ基地局のようなフレーム同期を必要とし、且つ複数の周期の異なるフレーム同期が必要な装置に用いられる。

１１、２１、３１、４１ 基地局
１２，２２，３２，４２ 無線端末
５１、５２ 電子交換機
１０１ 並行伝送用のレシーバ
１０２ 受信検出回路
１０３ 受信信号抽出回路
１０４ ＰＬＬ回路
１０５ 電圧制御発振器（ＶＯＣ）
１０６ 分周回路
１０７ フレーム生成回路
１０８ セレクタ
１０９ 送信信号生成回路
１１０ 並行伝送用のドライバ

Claims (9)

1. フレーム周期の異なる複数の基地局がそれぞれ接続された第１及び第２の交換機を有する無線通信システムにおいて、
   前記第１の交換機は、クロックを生成するクロック生成手段と、該クロック生成手段からの出力を用いて、基地局用の周期の異なる複数のフレーム信号を生成するフレーム生成手段と、前記周期の異なる複数のフレーム信号を、互いに異なるパルス幅に変更して前記第２の交換機へ送信する出力手段と、を備え、
   前記第２の交換機は、受信した信号から異なるパルス幅に応じたタイミングで前記周期の異なる複数のフレーム信号を生成する受信信号抽出手段を備えていることを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、前記フレーム生成手段は、前記第２の交換機のクロックを同期させるための所定の周波数のフレーム信号を生成し、前記出力手段は異なるパルス幅に変更した前記周期の異なる複数のフレーム信号とともに、前記所定の周波数のフレーム信号を出力し、
   前記第２の交換機は、クロックを生成するクロック生成手段を備え、受信した前記所定の周波数のフレーム信号を用いて前記クロックを同期させることを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項２に記載の無線通信システムにおいて、前記出力手段は前記周期の異なる複数のフレーム信号のパルス幅を、前記所定の周波数のフレーム信号のパルス幅の整数倍とすることを特徴とする無線通信システム。
4. フレーム周期の異なる複数の基地局がそれぞれ接続された第１及び第２の交換機を有する無線通信システムの交換機間のフレーム信号の同期方法において、
   前記第１の交換機は、生成したクロックを用いて、基地局用の周期の異なる複数のフレーム信号を生成し、前記周期の異なる複数のフレーム信号を、互いに異なるパルス幅に変更して前記第２の交換機へ送信し、
   前記第２の交換機は、受信した信号から異なるパルス幅に応じたタイミングで前記周期の異なる複数のフレーム信号を生成することを特徴とする、フレーム信号の同期方法。
5. 請求項４に記載のフレーム信号の同期方法において、前記第１の交換機は、前記第２の交換機のクロックを同期させるための所定の周波数のフレーム信号を生成し、異なるパルス幅に変更した前記周期の異なる複数のフレーム信号とともに、前記所定の周波数のフレーム信号を出力し、
   前記第２の交換機は、受信した前記所定の周波数のフレーム信号を用いて、自身の交換機で用いるクロックを同期させることを特徴とするフレーム信号の同期方法。
6. 請求項５に記載のフレーム信号の同期方法において、前記周期の異なる複数のフレーム信号のパルス幅を、前記所定の周波数のフレーム信号のパルス幅の整数倍とすることを特徴とするフレーム信号の同期方法。
7. フレーム周期の異なる複数の基地局がそれぞれ接続された第１及び第２の交換機を有する無線通信システムの前記第１の交換機としての交換機において、
   クロックを生成するクロック生成手段と、該クロック生成手段からの出力を用いて、基地局用の周期の異なる複数のフレーム信号を生成するフレーム生成手段と、前記周期の異なる複数のフレーム信号を、互いに異なるパルス幅に変更して前記第２の交換機へ送信する出力手段と、を備えた交換機。
8. 請求項７に記載の交換機において、前記フレーム生成手段は、前記第２の交換機のクロックを同期させるための所定の周波数のフレーム信号を生成し、前記出力手段は異なるパルス幅に変更した前記周期の異なる複数のフレーム信号とともに、前記所定の周波数のフレーム信号を出力する交換機。
9. 請求項８に記載の交換機において、前記出力手段は前記周期の異なる複数のフレーム信号のパルス幅を、前記所定の周波数のフレーム信号のパルス幅の整数倍とすることを特徴とする交換機。

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