JPH0360211B2 - - Google Patents

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JPH0360211B2
JPH0360211B2 JP7126884A JP7126884A JPH0360211B2 JP H0360211 B2 JPH0360211 B2 JP H0360211B2 JP 7126884 A JP7126884 A JP 7126884A JP 7126884 A JP7126884 A JP 7126884A JP H0360211 B2 JPH0360211 B2 JP H0360211B2
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JP
Japan
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metric
metric pattern
burst
pattern
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JP7126884A
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Japanese (ja)
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JPS60214643A (en
Inventor
Toshitsune Hotsuta
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/700,512 priority patent/US4686673A/en
Priority to EP85101558A priority patent/EP0152108B1/en
Priority to DE8585101558T priority patent/DE3577954D1/en
Priority to AU38704/85A priority patent/AU574026B2/en
Priority to CA000474262A priority patent/CA1226082A/en
Publication of JPS60214643A publication Critical patent/JPS60214643A/en
Publication of JPH0360211B2 publication Critical patent/JPH0360211B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/204Multiple access
    • H04B7/2046SS-TDMA, TDMA satellite switching
    • H04B7/2048Frame structure, synchronisation or frame acquisition in SS-TDMA systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は同期バースト送信位相制御方式に関
し、特に通信衛星を介して、SDMA/TDMA
(空間分割多元接続/時間分割多元接続)方式に
よる通信を行う、複数の地球局間のTDMAフレ
ームを確立し、維持するための同期バースト送信
位相制御方式に関する。 最近、大容量の通信衛星を用いて、複数の地球
局間において形成される衛星通信方式の一つとし
て、SDMA/SS−TDMA方式が、衛星通信方式
の将来需要に適応するものとして強く期待されて
いる。第1図に示されるのは、このSDMA/SS
−TDMA方式のシステム概念図で、通信衛星内
の関連主要部と、これに対応する、一例として4
スポツト領域の地球局との相対関係を示してい
る。なお、説明の便宜上、第1図においては、通
信衛星の各スポツト・ビームに対応する地球上の
スポツト領域に、それぞれ1地球局のみを設定し
ているが、このことは、本発明の説明上、その一
般性に何らの障害をも与えるものではない。 第1図において、通信衛星側においては、搭載
受信機1、搭載送信機2、マトリクス・スイツチ
回路3、マトリクス・スイツチ制御回路4よおび
スポツト・ビーム・アンテナ5−1〜4を備えて
おり、地球側においては、4スポツト領域A、
B、CおよびDに対応する地球局6−1〜4を備
えている。 今、スポツト領域Aにおける地球局6−1が、
このSDMA/SS−TDMA方式における所定の基
準局であるものとする。所定のTDMAフレーム
が確立され、正常の運用状態にある時には、各ス
ポツト領域A、B、CおよびD内の地球局6−1
〜4から受信される通信用の電波は、それぞれ対
応するスポツト・ビーム・アンテナ5−1〜4に
より受信され、それぞれ搭載受信機1により周波
数変換され増幅されてマトリクス・スイツチ回路
3に入力される。これらの受信信号は、マトリク
ス・スイツチ制御回路4により、スイツチ切替制
御されるマトリクス・スイツチ回路3を経由し
て、搭載送信機2に入力され、所定の送信電力に
増幅された後、それぞれ対応するスポツト・ビー
ム・アンテナ5−1〜4によるスポツト・ビーム
7−1〜4を介して、対応するスポツト領域A、
B、CおよびDに送出される。 この場合、一例として、第2図に示されるよう
なTDMAフレームに対応して、例えば第3図に
示されるような接続モード、、および
を、アツプ・リンクおよびダウン・リンクのそれ
ぞれに対して設定しておき、通信回路の切替制御
を周期的に時分割制御する方法が用いられる。な
お、第2図に示されるTDMAフレームの一例は、
通信衛星側と基準局側との間の時間同期をとるた
めのタイム・スロツトを形成する同期ウインドウ
105と、参加地球局6−1〜4の所定の局間を
接続するためのタイム・スロツトを形成するデー
タ・ウインドウ106,107,108および1
09より構成されている。また、第3図におい
て、SBAとして示される略記号は、スポツト・
ビーム・アンテナを意味しており、従つて、
SBA(1)、SBA(2)、SBA(3)およびSBA(4)は、それ
ぞれ、第1図におけるスポツト・ビーム・アンテ
ナ5−1,2,3および4に対応している。第3
図に示される接続モードの一例においては、接続
モード、、およびに対応して、通信衛星
を介して時分割にて形成される各スポツト領域間
の通信回線は下記のとおりである。 ……A→A、B→B、C→C、D→D ……A→B、B→C、C→D、D→A ……A→C、B→D、C→A、D→B ……A→D、B→A、C→B、D→C すなわち、第2図のTDMAフレームにおける
各タイム・スロツトをベースとして、上記四つの
接続モードを介して、スポツト領域A、B、Cお
よびD間には、通信衛星を媒体とする、前記
SDMA/SS−TDMA方式が形成される。 上述のように、SDMA/SS−TDMA方式を形
成するための前提条件としては、前記TDMAフ
レームを確立し、且つ維持することが必須要件で
ある。従来から行われているTDMA方式による
衛星通信方式の場合には、参加地球局の内の一局
又は数局が基準局となり、この基準局内に備えら
れる基準時間信号に従つて、基準バースト信号を
TDMAフレームに対応する周期を基準として送
信、この基準バースト信号を通信衛星を介して前
記参加局にて受信することにより、TDMA方式
としてのタイム・スロツト基準を確立している。
しかし、SDMA/SS−TDMA方式の場合には、
所定の接続モードによるマトリクス・スイツチ回
路3の切替制御は、マトリクス・スイツチ制御回
路4に内蔵されている基準時間信号に同期して行
われているため、先ず前記基準局において、自局
の時間基準を、通信衛星内のマトリクス・スイツ
チ制御回路4の基準時間信号に同期する形で生成
する必要がある。言うまでもなく、通信衛星と基
準局との間の距離は、通信衛星として静止衛星を
用いる場合においても、時間的にゆるやかに変動
しており、従つて、前述の同期をとるということ
は、基準局において、自局の時間基準に従つて送
信される信号が、通信衛星内の時間基準に対して
常に同期状態にあるように、通信衛星内の時間基
準を参照して、基準局自体の時間基準を常時制御
調整するとこを意味している。この対応策として
は、SDMA/SS−TDMA方式におけるTDMA
フレームを確立し、維持するための手段として、
同期バースト送信位相制御方式が考えられてい
る。 第4図に示されるのは、前記同期バースト送信
位相制御方式における関連主要部のみを示す概念
的システム・ブロツク図である。第4図におい
て、地球上の基準局には、同期バースト発生手段
8、変調送信系9、受信復調系10、位相誤差検
出手段11およびメトリツク・パターン位相制御
手段12が備えられており、通信衛星13の内部
には、等価ゲート手段14が備えられている。ま
た、図において、アツプ・リンクおよびダウン・
リンクに対応する伝ぱん路に対して、それぞれ等
価遅延線路15および16が示されている。 第4図において、同期バースト発生手段8から
は、基準局内の基準時間信号をベースとして生成
される、所定の同期バースト信号が出力され、変
調送信系9および等価遅延線路15を経由して、
等価ゲート手段14に入力される。等価ゲート手
段14においては、通信衛星内の基準時間信号を
ベースとして生成されて入力される同期ウインド
ウにより、前記同期バースト信号にゲートがかけ
られ、等価遅延線路16を経由して基準局に返送
される。同期バースト信号は、一例として第5図
aに示されるように、通常よく用いられるPSK
(Phase Shift Keying)変調方式等を搬送波に対
する変調方式として適用する場合に対応して、同
期バースト信号の前縁部には、受信側における搬
送波抽出用として作用する無変調の搬送波部分
(Continuous Wave:CWと略記)と、クロツ
ク・パルス抽出用として作用する所定の符号時系
列信号(Bit Timing Recovery:BTRと略記)
により変調されている部分とより成るプレアンブ
ルを備えており、次いで、所定の同期信号
(Unique Word:UWと略記)により変調されて
いる部分と、通信衛星内の時間基準に対する時間
位相誤差計測用として用いられる。所定の符号時
系列信号より成るメトリツク・パターン(Me−
tric Pattern:METRICと略記)とによる変調部
分が続いている。 前記同期バースト送信位相制御方式が正常な動
作状態にある場合には、前述のように、等価遅延
伝送路16を経由して所定の基準局に返送されて
くる同期バースト信号は、第5図bに示される、
通信衛星内の時間基準をベースとして生成される
同期ウインドウの後縁部100を境界として、前
記メトリツク・パターンの後半部をゲート・オフ
された形で受信復調系10に入力される、この同
期バースト信号は、受信復調系10において、2
相または4層、もしくは多相のPSK位相復調作
用を介して復調され、第5図cに実線にて示され
る、ユニーク・ワード(UW)と、後半部を時間
位置102においてゲート・オフされたメトリツ
ク・パターン(METRIC)とにより形成される
同期バースト信号が生成されて、位相誤差検出手
段11に送られる。位相誤差検出手段11におい
ては、第5図bにおける同期ウインドウの後縁部
100と、この後縁部100に対応する、第5図
cに示される同期バースト信号のメトリツク・パ
ターン(METRIC)の、ゲート・オフされた後
縁部の時間位置102を検出して、メトリツク・
パターン(METRIC)の中心時間位置に設定さ
れる基準時間位置との時間差異を抽出し、同期バ
ースト送信位相制御方式における位相誤差信号と
して出力する。この位相誤差信号は、メトリツ
ク・パターン位相制御手段12を介して同期バー
スト発生手段8に送られ、同期バースト発生手段
8において生成される同期バースト信号の位相を
制御する。以後の動作については、既に前述した
とおりで、第4図に示される閉ループにより形成
される同期バースト送信位相制御方式により、位
相誤差検出手段11から出力される前記位相誤差
信号が零となるように、同期バースト信号の位相
が制御調整されて、通信衛星内の同期ウインドウ
に同期したTDMAフレームが確立され、且つ維
持される。なお、同期バースト発生手段8におけ
る位相制御方法としては、例えば電圧制御発振器
を用いてもよく、または、分周器を用いること考
えられる。 上述の同期バースト送信位相制御方式の具体的
な内容については、文献R.A.RAPUANO,
AND N.SHIMASAKI,
“SYNCHRONIZATION OF EARTH
STATIONS TO SATELLITE−SWITCHED
SEQUENCES,”AIAA4TH
COMMUNICATIONS SATELLITE
SYSTEMS CONFERENCE,APRIL1972.に詳
記されているが、前記計測用のメトリツク・パタ
ーン(METRIC)におけるゲート・オフ後縁部
の時間位置102を検出する場合には、アツプ・
リンクおよびダウン・リンクを含む伝送系におけ
る信号対雑音比および同期ウインドウ後縁部10
0(第5図b)における波形特性等に起因する誤
差要因により、検出されるメトリツク・パターン
(METRIC)後縁部の時間位置に、不確定な時間
領域を生じる。 この不確定性をとり除くため、同期バースト信
号の一部を構成する所定のメトリツク・パターン
を、所定のn(1より大きい整数)計測回数分メ
トリツク・パターン記憶手段に蓄積し、続いて、
メトリツク・パターン記憶手段からメトリツク・
パターンを読み出し、シンボルごとに所定の基準
メトリツク・パターンと比較照合し、この比較照
合結果をシンボルごとに単純に積算、或は伝送路
の誤り発生の特性を補正するため所定の重み係数
に変換した後積算し、このシンボルごとの積算値
を所定の基準レベル値と比較照合することにより
正しく受信されたメトリツク・パターンのシンボ
ル長を求める方法がとられている。 この同期バーストは、通常、1μs程度の長さに、
メトリツク・パターンは16シンボル程度に、同
期ウインドウの長さは5μs程度の長さに選ばれる。 正しく同期バーストが同期ウインドウに同期し
ている場合は、上述の様に第5図に示されるよう
に制御される。 ところが、初めて地球局が、同期バーストを衛
星に送信する場合、通常低電力信号を用いて、同
期ウインドウの位置を探し、送信タイミングの概
略の位置を低電力信号を用いて求めた後同期バー
ストを送信する。 この低電力信号により概略の送信タイミングを
決定する方法は、特公昭56−1817に開示されてい
るのでここでは特に詳述しない。 ところで、この低電力信号による送信タイミン
グの決定は、信号対雑音比を向上させるため、狭
帯域信号を用い帯域制限をして信号を受信するた
め、相当(例えば±1μs程度)の誤差がある。 従つて、低電力により送信タイミングを決定し
た後、初めて同期バーストを送出する場合は、第
6図bに示すように同期ウインドウの中央付近に
くるように制御され、送信したバーストのユニー
ク・ワード(UW)が検出された後に、第6図c
の正常の同期状態になるまで、一定シンボルづつ
同期バーストを後方に移動する。但し第6図aは
同期ウインドウのタイミングを示す。メトリツ
ク・パターン検出はニユーク・ワード(UW)受
信タイミングをもとに行うため、同期バーストの
移動は常にユニーク・ワード(UW)が同期ウイ
ンドウ内にあるように行わねばならない。 また、正常の同期状態に入る前は、衛星上にあ
るマトリクス・スイツチを制御するクロツク周波
数、地上の同期装置のクロツク周波数とは正確に
合わせることができないため、同期ウインドウと
同期バーストとは何も制御を行わなくてもクロツ
ク周波数の差により若干のドリフトがある。 従つて、このクロツク周波数の差によるドリフ
トのため、ユニーク・ワードが同期ウインドウの
外に出てしまうのを避けるため、第6図のbの状
態からcの状態まで同期バーストを移動するに
は、メトリツク・パターンの長さの1/2づつ後方
に移動して行つている。 この同期バーストの移動には、多数回の測定と
制御が必要であり、制御は、地球局−衛星間の往
復遅延時間(約0.3秒)に送信タインミング誤差
検出時間を加えたもの(以下送信制御周期とよ
ぶ)を周期として行うため、第6図cの状態に達
するまで長い時間を要するという欠点があつた。 また、従来の方式では、クロツク周波数差が大
きい場合には一坦同期ウインドウ後端をメトリツ
クの中央に位置するように制御した後も、ユニー
ク・ワードが同期ウインドウの外に出て同期バー
ストが検出できなくなるか、同期ウインドウの後
端がメトリツク・パターンから外れてしまう状態
が生じるという欠点があつた。 更に衛星のクロツク周波数と地上の同期装置の
クロツク周波数差は、修正した送信タイミング量
と、測定した送信タイミング誤差との差を積算
し、これを周波数差に換算して衛星のクロツク発
振器又は地上の同期装置のクロツク派振器の発振
波数を補正してとり除き2つのクロツクを同期さ
せている。 ところが、上記のように、同期ウインドウがメ
トリツク・パターンの外に出た場合と、ニユー
ク・ワードが同期ウインドウの外に出た場合は、
送信タイミング誤差を測定できないため、衛星の
クロツク周波数と、地上の同期装置のクロツク周
波数差極めて小さな値にしておかなければならな
かつた。 以下の説明では、同期ウインドウの後端をメト
リツク・パターンの中で検出でき、かつ上記の制
御を行なつて衛星のクロツク周波数と地上の同期
装置のクロツク周波数とを同期させた状態を正常
同期状態とよぶ。 本発明の目的は、上記の欠点をなくし、速かに
同期バーストを同期ウインドウに同期させること
を可能にすると共に、衛星のクロツク周波数と地
上の同期装置の間に比較的大きな周波数差がある
場合も安定に正常同期状態に達する事を可能とす
る、同期バースト送信位相制御方式を提供するこ
とにある。 本発明は、第7図および第8bに示すように十
分長いメトリツク・パターンを用いてメトリツ
ク・パターンが同期ウインドウ後端にかかるまで
に要する送信制御の回数を減らすと共に、第7図
に示すように、メトリツク・パターンを2つの領
域(MET1およびMET2)に分け、同期バースト
と同期ウインドウの同期状態が不安定な場合は、
メトリツク・パターンの2つの領域両方のパター
ンの受信状態を監視して、送信制御を行うことに
より、正常同期状態に達する時間を短かくするこ
とを第1の特徴とする。 但し第8図aは同期ウインドウのタイミングを
示す。 また正常同期後は、第8図cに示すように、同
期ウインドウを後端がメトリツク・パターン後方
の領域(MET2)の中央に位置するように送信タ
イミングを制御して、同期ウインドウの外に出る
バースト長を短かく保ち、メトリツク・パターン
検出をメトリツク・パターン後方の領域
(MET2)に限る事により、メトリツク・パター
ン検出に必要な時間を短かくすることを第2の特
徴とする。 即ち、MET1およびMET2の合計のシンボル長
を十分長くとつておくことにより、1回あるいは
数回の測定で、同期ウインドウの後端をメトリツ
ク・パターン(MET1又はMET2)の中で検出す
ることができる。 また、衛星のクロツク周波数と、地上の同期装
置のクロツク周波数に差があつても、ユニーク・
ワードが同期ウインドウの外に出たり、同期ウイ
ンドウの後端がメトリツク・パターンの外に外れ
たりしないようにすることができる。 衛星のクロツクと、地上の同期装置のクロツク
周波数差は、従来から行われているように、修正
した送信タイミング量と測定した送信タイミング
誤差との差を積算しこれを周波数差に換算して、
衛星のクロツク発振器又は、地上の同期装置のク
ロツク発振器の発振周波数を補正すればとり除く
ことができる。 こうして、送信タイミング及び、衛星のクロツ
ク周波数と、地上の同期装置のクロツク周波数差
が十分小さくなつた後は1送信制御周期で、同期
ウインドウの後端が基準の位置からずれる量は、
通常数シンボル以内となる。 このとき、従来通り同期ウインドウをメトリツ
ク・パターンの中央となるように送信タイミング
を制御し続けると、メトリツク・パターンの約1/
2が同期ウインドウの外に出る事になり、この部
分は、他の局が行う実際の通信に用いることがで
きない。 第8図から判るように、メトリツク・パターン
としては、3μs程度必要であり、この1/2として、
1.5μsとするこれは通信に用いるクロツク周波数
を65MHzとする約100シンボルに相当する。 本発明では、正常同期状態に達した後は、同期
ウインドウの後端をメトリツク・パターン後方の
領域(MET2)の中央に位置するように制御す
る。MET2の長さは、16シンボル程度で十分であ
るから、この状態で同期ウインドウ外に出るメト
リツク・パターンは8シンボル程度におさえるこ
とができる。 また、メトリツクパターンのうち正しく受信さ
れた部分の長さの検出には前述のようにシンボル
ごとの複数回の受信状態を処理して行うため、メ
トリツク・パターンの長さが長くなると、この処
理時間も長くなり、これは、送信制御周期が長く
なることになる。送信制御周期が長くなる程、同
期バーストの送信タイミング誤差は大きくなるこ
とになる。 本発明は、正常同期状態では、メトリツク・パ
ターンの検出処理を、MET2だけに限ることによ
り、処理時間を短かくして、同期バーストの送信
制御周期を短かくすることを可能にしている。 以下、本発明について図面を参照して詳細に説
明する。 第9図は、本発明に適用される時間位相誤差検
出手段の一実施例の要部を示すブロツク図であ
り、タイミグ誤差をnフレーム分の計測値の平均
により求める場合を示している。第10図は、第
9図の実施例の各部の動作のタイミング関係を概
念的に示す図である。第9図に示されるように、
本発明に適用される時間位相誤差検出手段は、シ
フト・レジスタ(P)17と、シフト・レジスタ
(Q)18と、UW検出回路19と、タイミング
信号発生回路20と、ANDゲート21と、メモ
リ(P)22およびメモリ(Q)23より成るメ
トリツク・パターン記憶手段29と、基準メトリ
ツク・パターン発生回路24および重み付け回路
25−1〜m2より成るメトリツク・パターン重
み付け手段30と、積算回路26−1〜m2より
成る重み係数積算手段31と、しきい値判定回路
27−1〜m2より成るシンボルしきい値判定手
段32と、シンボル・タイミング判定回路28と
を備えている。なお、この位相誤差検出手段は、
搬送波に対する変調方式としては、4相PSKを
適用する場合に対応しており、また、図におい
て、m1として示されるのはメトリツク・パター
ンの前方の領域(MET1)のシンボル数を表わ
し、m2として示されるのは、メトリツク・パタ
ーン全体(MET1及びMET2)を形成するシンボ
ル数を表わしており、一般に1より大きい整数値
である。 第9図において、端子51および52からは、
受信復調系より送られてくる、PおよびQの各チ
ヤネルに対応する同期バースト信号が入力され
て、それぞれシフト・レジスタ(P)17および
UW検出回路19と、シフト・レジスタ(Q)1
8およびUW検出回路19とに送られる。シフ
ト・レジスタ(P)17およびシフト・レジスタ
(Q)18においては、前記各チヤネルの同期バ
ースト信号におけるメトリツク・パターン
(METRIC)が、一時的に蓄積される。また、
UW検出回路19においては、端子53から入力
される基準クロツク信号を介して、端子51およ
び52から入力される前記P,Q両チヤネルの同
期バースト信号は、第8図に示されるユニーク・
ワード(UW)が、それぞれ検出され、UW検出
信号が出力されて、タイミング信号発生回路20
に送出される。タイミング信号発生回路20にお
いては、前記UW検出信号と端子53から入力さ
れる所定の基準クロツク信号とを入力して、所定
の第1のタイミング信号を生成してANDゲート
21に出力する。なお、タイミング信号発生回路
20からは、同様にして第2、第3および第4の
タイミング信号が、それぞれ、積算回路26−1
〜m2、しきい値判定回路27−1〜m2およびシ
ンボル・タイミング判定回路28に送出されると
ともに、所定のアドレス信号と、書込み/読出し
制御信号とが、それぞれメモリ(P)22および
メモリ(Q)23に送られている。 ここで第10図を参照して、第1〜第4タイミ
ング信号の相互の時間関係を説明する。第10図
においてaはユニークワード(UW)、第1のメ
トリツクパターン(MET1)、第2のメトリツク
パターン(MET2)が供給されるタイミングを示
している。同図bは第9図の各回路の動作、タイ
ミング、もしくは作動開始タイミングを示してお
り、はメトリツクパターン記憶手段29へ
MET1、MET2を書き込む期間を、はメトリツ
クパターン記憶手段から記憶データを読み出す期
間を、はメトリツクパターン重みでけ手段30
の動作期間を、は重み係数積算手段31の動作
期間を、はシンボル閾値判定手段32の動作期
間を、はシンボルタイミング判定回路28の動
作期間を示している。第10図cは、第1のタイ
ミング信号であり、ユニークワード検出回路の出
力を受けてMET1、MET2を入力信号51,52
からぬき出してメトリツクパターン記憶手段2に
書き込む期間を指定している。同図dは第2のタ
イミング信号であり、メトリツクパターン重みづ
け手段の処理が完了した時点に、重み係数積算手
段31が処理を行なうべきタイミングを指示して
いる。nフレーム分の受信メトリツクパターンに
対する積算処理が終了する時点になると、タイミ
ング信号発生回路は第10eに示す第3のタイミ
ング信号を出力してシンボル閾値判定手段32の
処理開始を指示する。さらに、その処理が終了す
るタイミングで、タイミング信号発生回路は第1
0図fに示す第4のタイミング信号を出力し、シ
ンボルタイミング判定回路に動作開始を指示す
る。 ANDゲート21においては、端子53から入
力される前記基準クロツク信号と、タイミング信
号発生回路20から送られてくる前記第1のタイ
ミング信号とを入力して、第1のタイミング信号
に対応する基準クロツク信号を出力して、シヘ
ト・レジスタ(P)17およびシフト・レジスタ
(Q)18に送る。シフト・レジスタ(P)17
およびシフト・レジスタ(Q)18においては、
端子51および52から入力され、一時的に蓄積
されている前記PおよびQの各チヤネルのメトリ
ツク・パターン(METRIC)が、前記基準クロ
ツク信号を介して順次出力され、それぞれメモリ
(P)22およびメモリ(Q)23に送られる。
メモリ(P)22およびメモリ(Q)23におい
ては、タイミング信号発生回路20から送られて
くる、前記アドレス信号および書込み制御信号を
介して、それぞれ、所定のアドレスに、Pおよび
Qの各チヤンネルのメトリツク・パターン
(METRIC)を所定のn回数分格納する。この後
メモリ(P)22およびメモリ(Q)23のそれ
ぞれ所定のアドレスに格納された所定のn回数分
のメトリツク・パターン(METRIC)は、タイ
ミング信号発生回路20から入力される、前記ア
ドレス信号および読出し制御信号を介して、並列
信号の形で順次読出され、シンボルごとに、それ
ぞれ重み付け回路25−1〜m2に送られる。こ
の場合、メトリツク・パターン(MET1及び
MET2)(METRIC)のシンボル数をm2と想定
しているため、重みづけ回路はm2個必要となる。
また、重み付け回路25−1〜mに接続されてゆ
く積算回路26−1〜m2およびしきい値判定回
路27−1〜m2についても同様m2個を必要とす
る。 重みづけ回路25−1〜m2においては、タイ
ミング信号発生回路20から出力される読出し制
御信号を介して、メモリ(P)22およびメモリ
(Q)23から読出される、それぞれのチヤネル
のメトリツク・パターン(METRIC)の並列出
力を、1ビツトずつシンボルの形で入力するとと
もに、基準メトリツク・パターン発生回路24か
ら出力される、所定の基準メトリツク・パターン
(METRIC)を入力して、両者のメトリツク・パ
ターン(METRIC)を1シンボルごとに比較照
合し、この比較照合結果に対応して所定の重み係
数値を設定抽出して、それぞれ対応する積算回路
26−1〜m2に送出する。この重み係数値は、
例えば下記のように設定される。 今、メモリ(P)22およびメモリ(Q)23
から読出される、i番目の測定時における、メト
リツク・パターン(METRIC)のj番目のビツ
トに対応するシンボルを(aij、bij)としaijおよび
bijの、前記基準メトリツク・パターン
(METRIC)との比較照合後におけるシンボルを
ijij)とする。この場合、ijijとにお
ける、1または0の出現率に応じて、下表のよう
に重み付け係数値α0、α1、α2およびα3が設定され
る。
The present invention relates to a synchronous burst transmission phase control system, and in particular, to a synchronous burst transmission phase control system, which is capable of transmitting SDMA/TDMA via communication satellites.
This invention relates to a synchronous burst transmission phase control method for establishing and maintaining a TDMA frame between multiple earth stations that perform communication using the (space division multiple access/time division multiple access) method. Recently, the SDMA/SS-TDMA system is one of the satellite communication systems formed between multiple earth stations using large-capacity communication satellites, and there are strong expectations that it will adapt to future demands for satellite communication systems. ing. What is shown in Figure 1 is this SDMA/SS
- A conceptual diagram of the TDMA system, showing the related main parts in the communication satellite and the corresponding 4 as an example.
It shows the relative relationship between the spot area and the earth station. For convenience of explanation, only one earth station is set in each spot area on the earth corresponding to each spot beam of a communication satellite in FIG. , without any impediment to its generality. In FIG. 1, the communication satellite side is equipped with an onboard receiver 1, an onboard transmitter 2, a matrix switch circuit 3, a matrix switch control circuit 4, and spot beam antennas 5-1 to 4. On the earth side, 4 spot area A,
Earth stations 6-1 to 6-4 corresponding to B, C, and D are provided. Now, earth station 6-1 in spot area A is
It is assumed that this station is a predetermined reference station in this SDMA/SS-TDMA system. When a given TDMA frame is established and in normal operation, the earth stations 6-1 in each spot area A, B, C and D
The communication radio waves received from ~4 are received by the corresponding spot beam antennas 5-1~4, frequency converted and amplified by the onboard receiver 1, and input to the matrix switch circuit 3. . These received signals are input to the onboard transmitter 2 via the matrix switch circuit 3 whose switching is controlled by the matrix switch control circuit 4, and after being amplified to a predetermined transmission power, the corresponding signals are transmitted to the onboard transmitter 2. Via the spot beams 7-1 to 4 by the spot beam antennas 5-1 to 4, the corresponding spot areas A,
B, C and D. In this case, as an example, the connection mode, and, as shown in FIG. 3, are set for each of the up link and down link, corresponding to the TDMA frame shown in FIG. 2. In addition, a method is used in which switching control of the communication circuit is periodically controlled in a time-division manner. Note that an example of the TDMA frame shown in FIG.
A synchronization window 105 forms a time slot for time synchronization between the communication satellite side and the reference station side, and a time slot for connecting predetermined stations of participating earth stations 6-1 to 6-4. data windows 106, 107, 108 and 1
It is composed of 09. In addition, in Figure 3, the abbreviation shown as SBA is the spot
means a beam antenna, and therefore:
SBA(1), SBA(2), SBA(3) and SBA(4) correspond to spot beam antennas 5-1, 2, 3 and 4 in FIG. 1, respectively. Third
In an example of the connection mode shown in the figure, communication lines between each spot area formed in a time-division manner via communication satellites are as follows, corresponding to the connection modes and. ...A→A, B→B, C→C, D→D ...A→B, B→C, C→D, D→A ...A→C, B→D, C→A, D→ B...A→D, B→A, C→B, D→C In other words, based on each time slot in the TDMA frame of FIG. 2, spot areas A, B, Between C and D, the above-mentioned communication satellite is used as a medium.
SDMA/SS-TDMA system is formed. As mentioned above, establishing and maintaining the TDMA frame is a prerequisite for forming the SDMA/SS-TDMA system. In the case of the conventional TDMA satellite communication system, one or several of the participating earth stations serves as a reference station, and transmits a reference burst signal according to a reference time signal provided within this reference station.
A time slot standard for the TDMA system is established by transmitting a reference burst signal using a cycle corresponding to a TDMA frame as a reference, and receiving this reference burst signal at the participating station via a communication satellite.
However, in the case of SDMA/SS-TDMA method,
Switching control of the matrix switch circuit 3 according to a predetermined connection mode is performed in synchronization with the reference time signal built into the matrix switch control circuit 4. Therefore, first, the reference station sets the time reference of its own station. , must be generated in synchronization with the reference time signal of the matrix switch control circuit 4 in the communication satellite. Needless to say, the distance between the communication satellite and the reference station varies slowly over time even when a geostationary satellite is used as the communication satellite, so the synchronization described above means that the reference station The time reference of the reference station itself is constantly controlled by referring to the time reference within the communication satellite so that the signal transmitted according to the time reference of the own station is always in synchronization with the time reference within the communication satellite. It means adjusting. As a countermeasure for this, TDMA in SDMA/SS-TDMA system
As a means of establishing and maintaining a frame,
A synchronous burst transmission phase control method is being considered. FIG. 4 is a conceptual system block diagram showing only the relevant main parts in the synchronous burst transmission phase control method. In FIG. 4, the reference station on earth is equipped with a synchronization burst generation means 8, a modulation transmission system 9, a reception demodulation system 10, a phase error detection means 11, and a metric pattern phase control means 12. Equivalent gate means 14 is provided inside. Also, in the diagram, up links and down links are shown.
Equivalent delay lines 15 and 16 are shown for the propagation paths corresponding to the links, respectively. In FIG. 4, the synchronous burst generating means 8 outputs a predetermined synchronous burst signal generated based on the reference time signal in the reference station, and passes through the modulation transmission system 9 and the equivalent delay line 15.
It is input to the equivalent gate means 14. In the equivalent gate means 14, the synchronized burst signal is gated by a synchronization window generated and input based on the reference time signal in the communication satellite, and is sent back to the reference station via the equivalent delay line 16. . As shown in FIG. 5a as an example, the synchronous burst signal is a commonly used PSK signal.
(Phase Shift Keying) Corresponding to the case where a modulation method is applied to a carrier wave, an unmodulated carrier wave portion (Continuous Wave: (abbreviated as CW) and a predetermined code time series signal (abbreviated as Bit Timing Recovery: BTR) that acts for clock pulse extraction.
It is equipped with a preamble consisting of a part modulated by a preamble, a part modulated by a predetermined synchronization signal (Unique Word: UW), and a part modulated by a predetermined synchronization signal (Unique Word: abbreviated as UW). used. A metric pattern (Me-
The modulation part by tric pattern (abbreviated as METRIC) continues. When the synchronous burst transmission phase control system is in a normal operating state, the synchronous burst signal returned to the predetermined reference station via the equivalent delay transmission line 16 is as shown in FIG. 5b, as described above. shown,
This synchronization burst is input to the reception demodulation system 10 in a gated-off form with the latter half of the metric pattern bounded by the trailing edge 100 of the synchronization window generated based on the time reference within the communication satellite. In the reception demodulation system 10, the signal is
The unique word (UW), shown in solid line in FIG. A synchronous burst signal formed by the metric pattern (METRIC) is generated and sent to the phase error detection means 11. The phase error detection means 11 detects the trailing edge 100 of the synchronization window in FIG. 5b and the metric pattern (METRIC) of the synchronization burst signal shown in FIG. 5c, which corresponds to this trailing edge 100. The gated trailing edge time position 102 is detected and the metric
The time difference from the reference time position set at the center time position of the pattern (METRIC) is extracted and output as a phase error signal in the synchronous burst transmission phase control method. This phase error signal is sent to the synchronization burst generation means 8 via the metric pattern phase control means 12, and controls the phase of the synchronization burst signal generated in the synchronization burst generation means 8. The subsequent operation is as described above, and the phase error signal output from the phase error detection means 11 is made to be zero by the synchronous burst transmission phase control method formed by the closed loop shown in FIG. , the phase of the synchronization burst signal is controlled and adjusted to establish and maintain a TDMA frame synchronized to a synchronization window within the communications satellite. Note that as a phase control method in the synchronous burst generating means 8, for example, a voltage controlled oscillator may be used, or a frequency divider may be used. For the specific details of the above-mentioned synchronous burst transmission phase control method, please refer to the literature RARAPUANO,
AND N.SHIMASAKI,
“SYNCHRONIZATION OF EARTH
STATIONS TO SATELLITE−SWITCHED
SEQUENCES,”AIAA4TH
COMMUNICATIONS SATELLITE
As detailed in SYSTEMS CONFERENCE, APRIL 1972, when detecting the time position 102 of the trailing edge of gate off in the measurement metric pattern (METRIC),
Signal-to-noise ratio and synchronization window trailing edge 10 in transmission systems including link and downlink
0 (FIG. 5b), an uncertain time region occurs at the time position of the trailing edge of the detected metric pattern (METRIC). In order to remove this uncertainty, a predetermined metric pattern constituting a part of the synchronous burst signal is stored in a metric pattern storage means for a predetermined number of measurements n (an integer greater than 1), and then,
Metric pattern storage means
The pattern is read out and compared for each symbol with a predetermined reference metric pattern, and the comparison result is simply integrated for each symbol or converted into a predetermined weighting coefficient to correct the characteristics of error occurrence in the transmission path. A method is used in which the symbol length of a correctly received metric pattern is determined by performing subsequent integration and comparing and checking the integrated value for each symbol with a predetermined reference level value. This synchronous burst is typically around 1 μs long,
The metric pattern is selected to be approximately 16 symbols, and the synchronization window length is selected to be approximately 5 μs. If the synchronization burst is correctly synchronized with the synchronization window, control is performed as shown in FIG. 5 as described above. However, when an earth station transmits a synchronization burst to a satellite for the first time, it usually uses a low-power signal to find the synchronization window position, uses the low-power signal to determine the approximate position of the transmission timing, and then transmits the synchronization burst. Send. The method of determining the approximate transmission timing using this low power signal is disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-1817, so it will not be described in detail here. By the way, in determining the transmission timing using this low power signal, in order to improve the signal-to-noise ratio, the signal is received by using a narrow band signal and limiting the band, so there is a considerable error (for example, about ±1 μs). Therefore, when transmitting a synchronization burst for the first time after determining the transmission timing using low power, it is controlled to be near the center of the synchronization window as shown in FIG. 6b, and the unique word ( After UW) is detected, Figure 6c
The synchronization burst is moved backward by a fixed number of symbols until the normal synchronization state is reached. However, FIG. 6a shows the timing of the synchronization window. Since metric pattern detection is performed based on the new word (UW) reception timing, synchronization bursts must be moved so that the unique word (UW) is always within the synchronization window. Also, before entering the normal synchronization state, the clock frequency that controls the matrix switch on the satellite and the clock frequency of the synchronizer on the ground cannot be precisely matched, so the synchronization window and synchronization burst have nothing to do with each other. Even without control, there will be some drift due to differences in clock frequencies. Therefore, to avoid the unique word falling outside the synchronization window due to drift due to this clock frequency difference, moving the synchronization burst from state b to state c in Figure 6 requires: This is done by moving backward by 1/2 the length of the metric pattern. The movement of this synchronous burst requires multiple measurements and control, and control is determined by adding the transmission timing error detection time to the round trip delay time (approximately 0.3 seconds) between the earth station and the satellite (hereinafter referred to as transmission control). Since the process is carried out in cycles (referred to as "periods"), it has the disadvantage that it takes a long time to reach the state shown in FIG. 6c. In addition, in the conventional method, when the clock frequency difference is large, even after controlling the rear end of the flat synchronization window to be located in the center of the metric, the unique word moves outside the synchronization window and a synchronization burst is detected. This has the disadvantage that there is a situation where the synchronization window becomes impossible or the rear end of the synchronization window deviates from the metric pattern. Furthermore, the clock frequency difference between the satellite's clock frequency and the ground synchronizer is determined by integrating the difference between the corrected transmission timing amount and the measured transmission timing error, and converting this into a frequency difference. The two clocks are synchronized by correcting and removing the oscillation wave number of the clock oscillator of the synchronizer. However, as mentioned above, if the synchronization window goes outside the metric pattern, and if the new word goes outside the synchronization window,
Since transmission timing errors could not be measured, the difference between the satellite's clock frequency and the clock frequency of the synchronizer on the ground had to be kept extremely small. In the following explanation, the normal synchronization state is the state in which the trailing edge of the synchronization window can be detected in the metric pattern and the above control is performed to synchronize the clock frequency of the satellite and the clock frequency of the synchronizer on the ground. It's called. The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to make it possible to quickly synchronize a synchronization burst to a synchronization window, even when there is a relatively large frequency difference between the satellite clock frequency and the ground synchronizer. Another object of the present invention is to provide a synchronous burst transmission phase control method that enables stable normal synchronous state to be reached. The present invention uses a sufficiently long metric pattern to reduce the number of transmission controls required until the metric pattern reaches the rear end of the synchronization window, as shown in FIGS. , divide the metric pattern into two areas (MET1 and MET2), and if the synchronization state of the synchronization burst and the synchronization window is unstable,
The first feature is that the time required to reach a normal synchronization state is shortened by monitoring the reception status of both patterns in the two areas of the metric pattern and controlling transmission. However, FIG. 8a shows the timing of the synchronization window. After normal synchronization, as shown in Figure 8c, the transmission timing is controlled so that the rear end of the synchronization window is located in the center of the area behind the metric pattern (MET2), and the window exits the synchronization window. The second feature is that the time required for metric pattern detection is shortened by keeping the burst length short and limiting metric pattern detection to the area behind the metric pattern (MET2). In other words, by making the total symbol length of MET1 and MET2 sufficiently long, it is possible to detect the rear end of the synchronization window in the metric pattern (MET1 or MET2) with one or several measurements. . Also, even if there is a difference between the clock frequency of the satellite and the clock frequency of the synchronizer on the ground, the unique
Words can be prevented from falling outside the sync window, and the trailing edge of the sync window can be prevented from falling outside the metric pattern. The difference in frequency between the satellite's clock and the synchronizer on the ground can be determined by integrating the difference between the corrected transmission timing amount and the measured transmission timing error and converting this into a frequency difference, as has been conventionally done.
This can be eliminated by correcting the oscillation frequency of the satellite's clock oscillator or the ground synchronizer's clock oscillator. In this way, after the transmission timing and the difference between the satellite's clock frequency and the ground synchronizer's clock frequency become sufficiently small, the amount by which the rear end of the synchronization window deviates from the reference position in one transmission control cycle is:
Usually within a few symbols. At this time, if we continue to control the transmission timing so that the synchronization window is in the center of the metric pattern, the synchronization window will be approximately 1/1/2 of the metric pattern.
2 will be outside the synchronization window, and this portion cannot be used for actual communication performed by other stations. As can be seen from Figure 8, the metric pattern requires about 3 μs, and as 1/2 of this,
This is 1.5 μs, which corresponds to approximately 100 symbols when the clock frequency used for communication is 65 MHz. In the present invention, after a normal synchronization state is reached, the rear end of the synchronization window is controlled to be located at the center of the area behind the metric pattern (MET2). Since the length of MET2 is approximately 16 symbols, the number of metric patterns that go outside the synchronization window in this state can be kept to approximately 8 symbols. In addition, the length of the correctly received part of the metric pattern is detected by processing the reception status multiple times for each symbol as described above, so if the length of the metric pattern becomes long, this processing The time also becomes longer, which means that the transmission control period becomes longer. As the transmission control period becomes longer, the transmission timing error of the synchronous burst becomes larger. In the normal synchronization state, the present invention limits the metric pattern detection processing to only MET2, thereby shortening the processing time and making it possible to shorten the synchronization burst transmission control period. Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 9 is a block diagram showing a main part of an embodiment of the time phase error detection means applied to the present invention, and shows a case where the timing error is determined by averaging measurement values for n frames. FIG. 10 is a diagram conceptually showing the timing relationship of the operations of each part in the embodiment of FIG. 9. As shown in Figure 9,
The time phase error detection means applied to the present invention includes a shift register (P) 17, a shift register (Q) 18, a UW detection circuit 19, a timing signal generation circuit 20, an AND gate 21, and a memory. (P) 22 and memory (Q) 23, metric pattern weighting means 30 consisting of a reference metric pattern generation circuit 24 and weighting circuits 25-1 to m2 , and an integration circuit 26- 27-1 to m2 , symbol threshold value determining means 32 comprising threshold value determining circuits 27-1 to m2 , and a symbol timing determining circuit 27-1. Note that this phase error detection means is
The modulation method for the carrier wave corresponds to the case where 4-phase PSK is applied. In the figure, m 1 represents the number of symbols in the area in front of the metric pattern (MET1), and m 2 denotes the number of symbols forming the entire metric pattern (MET1 and MET2), which is generally an integer value greater than one. In FIG. 9, from terminals 51 and 52,
Synchronous burst signals corresponding to the P and Q channels sent from the reception demodulation system are input to the shift registers (P) 17 and 17, respectively.
UW detection circuit 19 and shift register (Q) 1
8 and the UW detection circuit 19. In the shift register (P) 17 and shift register (Q) 18, the metric pattern (METRIC) in the synchronous burst signal of each channel is temporarily stored. Also,
In the UW detection circuit 19, the synchronized burst signals of both P and Q channels inputted from terminals 51 and 52 via the reference clock signal inputted from terminal 53 are converted into a unique signal as shown in FIG.
Each word (UW) is detected, a UW detection signal is output, and the timing signal generation circuit 20
sent to. The timing signal generation circuit 20 receives the UW detection signal and a predetermined reference clock signal input from the terminal 53, generates a predetermined first timing signal, and outputs it to the AND gate 21. Similarly, second, third, and fourth timing signals are sent from the timing signal generation circuit 20 to the integration circuit 26-1, respectively.
~m 2 , threshold value determination circuits 27-1 to m 2 and symbol timing determination circuit 28, and a predetermined address signal and write/read control signal are sent to memory (P) 22 and memory (P) 22, respectively. (Q) It was sent to 23. Here, with reference to FIG. 10, the mutual time relationship of the first to fourth timing signals will be explained. In FIG. 10, a indicates the timing at which the unique word (UW), the first metric pattern (MET1), and the second metric pattern (MET2) are supplied. 9b shows the operation, timing, or operation start timing of each circuit in FIG.
The period for writing MET1 and MET2 is the period for reading stored data from the metric pattern storage means, and the period for writing MET1 and MET2 is the metric pattern weight determining means 30.
is the operating period of the weighting coefficient accumulating means 31, is the operating period of the symbol threshold determining means 32, and is the operating period of the symbol timing determining circuit 28. FIG. 10c shows the first timing signal, which inputs MET1 and MET2 to the input signals 51 and 52 upon receiving the output of the unique word detection circuit.
The period for extracting the data from the metric pattern storage means 2 and writing it into the metric pattern storage means 2 is specified. A second timing signal d in the figure instructs the timing at which the weighting coefficient accumulating means 31 should perform processing at the time when the processing of the metric pattern weighting means is completed. When the integration process for the reception metric pattern for n frames is completed, the timing signal generation circuit outputs a third timing signal shown at 10e to instruct the symbol threshold value determining means 32 to start processing. Furthermore, at the timing when the processing ends, the timing signal generation circuit
A fourth timing signal shown in FIG. 0f is output to instruct the symbol timing determination circuit to start operation. The AND gate 21 inputs the reference clock signal input from the terminal 53 and the first timing signal sent from the timing signal generation circuit 20, and generates a reference clock signal corresponding to the first timing signal. A signal is output and sent to shift register (P) 17 and shift register (Q) 18. Shift register (P) 17
and in shift register (Q) 18,
The metric patterns (METRIC) of the P and Q channels input from the terminals 51 and 52 and temporarily stored are sequentially outputted via the reference clock signal to the memory (P) 22 and the memory, respectively. (Q) Sent to 23.
In the memory (P) 22 and memory (Q) 23, each channel of P and Q is sent to a predetermined address via the address signal and write control signal sent from the timing signal generation circuit 20, respectively. A metric pattern (METRIC) is stored a predetermined number of times. Thereafter, the metric pattern (METRIC) for a predetermined n number of times stored at predetermined addresses in the memory (P) 22 and memory (Q) 23 is stored in the address signal and The signals are sequentially read out in the form of parallel signals via the readout control signal and sent symbol by symbol to the weighting circuits 25-1 to m2, respectively. In this case, the metric pattern (MET1 and
Since the number of symbols of MET2) (METRIC) is assumed to be m2 , m2 weighting circuits are required.
Similarly, m2 integration circuits 26-1 to m2 and threshold determination circuits 27-1 to m2 connected to the weighting circuits 25-1 to m are required. In the weighting circuits 25-1 to m2 , the metrics of the respective channels read out from the memory (P) 22 and the memory (Q) 23 via the readout control signal output from the timing signal generation circuit 20 are used. Parallel outputs of the pattern (METRIC) are inputted one bit at a time in the form of symbols, and a predetermined reference metric pattern (METRIC) output from the reference metric pattern generation circuit 24 is inputted to generate both metric patterns. The pattern (METRIC) is compared and verified symbol by symbol, and predetermined weighting coefficient values are set and extracted in accordance with the comparison and verification results, and sent to the corresponding integration circuits 26-1 to m2 . This weighting factor value is
For example, the settings are as follows. Now, memory (P) 22 and memory (Q) 23
Let the symbol corresponding to the j-th bit of the metric pattern (METRIC) read from the i-th measurement time be (a ij , b ij ), and a ij and
Let the symbol of b ij after comparison with the reference metric pattern (METRIC) be ( ij , ij ). In this case, weighting coefficient values α 0 , α 1 , α 2 and α 3 are set as shown in the table below according to the appearance rate of 1 or 0 in ij and ij .

【表】 一例として、上表のように示される重み係数値
α0、α1、α2およびα3は、前記シンボル(aij、bij
に対応して、それぞれ積算回路26−1〜mに送
られ、タイミング信号発生回路20から入力され
る制御信号を介して、各シンボルごとに、測定回
数にわたり加算される。測定回数がnである場合
には、n回分の重み係数値が加算されることにな
る。一般に、積算回路26−1〜m2から出力さ
れる重み係数加算値は、上記の例の場合には、次
式で表わされる。 oi=1 αk{(aij、bij)}(k=0〜3) i=1、2、…、n j=1、2、…、n しきい値判定回路27−1〜m2においては、
積算回路26−1〜m2から、それぞれ各シンボ
ルごとに出力される重み係数加算値を入力して、
タイミング信号発生回路20から入力される制御
信号を介して、所定の基準レベル値との比較照合
により、例えば3値識別値を、それぞれのしきい
値判定回路27−1〜m2から出力する。第8図
cにおける、メトリツク・パターン(METRIC)
の時間位置103および104は、しきい値判定
回路27−1〜m2の出力が3値識別値である場
合の、メトリツク・パターン(METRIC)上の
時間位置と3値識別値との対応関係の一例を示
し、例えば、3値識別基準レベルをL1およびL2
とすると、一般式としては、次式が成立つ。 oi=1 αk{(aij、bij)}<L1 (k=0〜3) (j=1、2、…、l) L1oi=1 αk{(aij、bij)}<L2 (k=0〜3) (j=l+1、l+2、…、l+p) L2oi=1 αk{(aij、bij)} (k=0〜3) (j=l+p+1、l+p+2、…、m2) すなわち、第8図bおよびcにおける時間位置
103および104は、上式を参照して明かなよ
うに、メトリツク・パターン(METRIC)にお
けるl番目のシンボル(l+1)番目のシンボル
との境界位置および、(l+p)番目のシンボル
と(l+p+1)番目のシンボルとの境界位置に
対応している。 同期バーストが正常同期状態に達した後は外部
の制御回路から正常同期表示信号55が、メトリ
ツク・パターン前方の領域(MET1)に相当する
しきい値判定回路27−1〜27m1に入力され、
このしきい値判定回路27−1〜27m1の出力
は、それぞれ積算回路26−1〜26m1の入力
にかかわらずL1を超えないもの、即ち全シンボ
ルが正しく受信された状態にヒツトされる。 上述のように、各シンボルごとに、それぞれ対
応するしきい値判定回路27−1〜m2から出力
されるm2個の3値識別値は、シンボル・タイミ
ング判定回路28に入力されて、これらのm2
の3値識別値を参照する演算処理により、メトリ
ツク・パターン(METRIC)における、同期ウ
インドウによりゲート・オフされた時間位置(第
8bおよびcにおける102)を検出し、第8図
cにおける時間位置101と102とに対応する
シンボル長を計測して、所定の基準シンボル長と
時間変位量を抽出し、この時間変位量に相当する
誤差電圧を、同期バースト送信位相制御方式にお
ける位相誤差電圧として出力する。この位相誤差
電圧が、第4図に示されるメトリツク・パターン
位相制御手段12に送られて、同期バースト発生
手段8において生成される同期バースト信号の位
相を制御調整し、前記位相誤差電圧が零となるよ
うに同期バースト送信位相制御方式が作動して、
メトリツク・パターン(METRIC)の基準シン
ボル長に対応する時間位置が、常時同期ウインド
ウのゲート・オフ後縁部の時間位置102(第8
図bおよびc参照)に追従する形で、同期バース
ト信号の送信位相が所定の位相に保持され、
SDMA/SS−TDMA方式におけるTDMAフレ
ームが確立され、且つ維持されることは前述のと
おりである。 なお、メトリツク・パターンの基準シンボル長
は、同期バーストが正常同期状態に入る前は、メ
トリツク・パターン全体(MET1およびMET2)
の中央までのシンボル長が選ばれ、同期バースト
が正常同期状態に入つた後はメトリツク・パター
ン後方の領域(MET2)の中央までのシンボル長
が選ばれる。 また正常同期状態に入つた後も、衛星のクロツ
ク周波数と、地上の同期装置のクロツク周波数が
ずれた場合など送信タイミングを大きく修正する
必要が生じた場合は、正常同期状態に入る前の動
作を行えば短時間に正常同期状態にもどることが
できる。 なお、上記の説明においては、変調方式とし
て、4相PSK変調方式を用いるSDMA/SS−
TDMA方式に本発明を適用する場合につき説明
したが、一般的には4相以上の多相PSK変調方
式等を用いる場合においても、本発明を有効に適
用できることは言うまでもない。 また、本発明はメトリツク・パターンを一旦メ
モリに蓄積した後順次論理処理を行なうため、メ
トリツク・パターンを読出し処理する過程は
TDMフレーム、TDMAのシンボルレートとは独
立に処理する事ができ、この部分の処理はマイク
ロプロセツサの速度でも十分処理することができ
る。 本発明にマイクロプロセツサを応用した場合に
は前述のm個の重みづけ回路、m個のしきい値判
定回路シンボル・タイミング判定回路全てを1ケ
のマイクロプロセツサを用い、ソフトウエアで実
現することもできる。 この場合、同期バーストが正常同期状態に入つ
た後は、前述のm個の重みづけ回路、m個のしき
い値判定回路に相当する処理をメトリツク・パタ
ーン後方の領域(MET2)に相当する部分に限る
ことにより処理時間を大幅に短かくすることがで
きる。 また本発明は、同期バーストが正常同期状態に
達した後は第8図dの様に、メトリツク・パター
ンをMET2のシンボル長だけを持つ短い同期バー
ストを送信する方式実施することもできる。 以上詳細に説明した様に、本発明は、
SDMA/SS−TDMA方式により衛星通信方式に
適用されて、低電力信号により、概略の送信タイ
ミングを決定した後同期バーストを同期ウインド
ウに精密に同期させるまでの時間を大幅に短くす
ることを可能とする。 即ちシステムの同期回復の時間を大幅に短くす
る効果があり、システムの信頼性を著しく向上さ
せる効果がある。 また、本発明は、マイクロプロセツサを応用し
た方式にも適用することができるため、装置を小
形化することができ、パラメータの変更も経済的
に行えるという効果がある。
[Table] As an example, the weighting coefficient values α 0 , α 1 , α 2 and α 3 shown in the above table correspond to the symbols (a ij , b ij )
Correspondingly, the signals are sent to the integration circuits 26-1 to 26-m, respectively, and are added up for each symbol over the number of measurements via the control signal input from the timing signal generation circuit 20. When the number of measurements is n, weighting coefficient values for n times are added. In general, the weighting coefficient addition values output from the integration circuits 26-1 to m2 are expressed by the following equation in the above example. oi=1 α k {(a i , j , b i , j )} (k=0 to 3) i=1, 2,..., n j=1, 2,..., n Threshold judgment circuit In 27-1~ m2 ,
By inputting the weighting coefficient addition values output for each symbol from the integrating circuits 26-1 to m2 ,
Through a control signal input from the timing signal generation circuit 20, for example, a three-value identification value is outputted from each of the threshold determination circuits 27-1 to m2 by comparison with a predetermined reference level value. Metric pattern (METRIC) in Figure 8c
The time positions 103 and 104 are the correspondence relationship between the time position on the metric pattern (METRIC) and the ternary identification value when the outputs of the threshold determination circuits 27-1 to m2 are ternary identification values. For example, the three-value discrimination reference level is L 1 and L 2
Then, the following formula holds true as a general formula. oi=1 α k {(a i , j , b i , j )}<L 1 (k=0 to 3) (j=1, 2,..., l) L 1oi=1 α k {(a i , j , b i , j )}<L 2 (k=0~3) (j=l+1, l+2,..., l+p) L 2oi=1 α k {(a i , j , bi , j )} (k=0~3) (j=l+p+1, l+p+2,..., m2 ) That is, the time positions 103 and 104 in FIG. As shown in FIG. After the synchronization burst reaches a normal synchronization state, a normal synchronization display signal 55 is inputted from an external control circuit to the threshold judgment circuits 27-1 to 27m1 corresponding to the area in front of the metric pattern (MET1).
The outputs of the threshold judgment circuits 27-1 to 27m1 are hit so that they do not exceed L1 regardless of the inputs of the integration circuits 26-1 to 26m1 , that is, all symbols are correctly received. . As mentioned above, for each symbol, the m 2 three-value identification values output from the corresponding threshold judgment circuits 27-1 to m 2 are input to the symbol timing judgment circuit 28, and these The time position gated off by the synchronization window (102 in 8b and c) in the metric pattern (METRIC) is detected by arithmetic processing that refers to the m 2 ternary identification values, and The symbol lengths corresponding to time positions 101 and 102 are measured, a predetermined reference symbol length and time displacement amount are extracted, and the error voltage corresponding to this time displacement amount is calculated as the phase error in the synchronous burst transmission phase control method. Output as voltage. This phase error voltage is sent to the metric pattern phase control means 12 shown in FIG. 4, which controls and adjusts the phase of the synchronous burst signal generated by the synchronous burst generating means 8, so that the phase error voltage becomes zero. The synchronous burst transmission phase control method operates so that
The time position corresponding to the reference symbol length of the metric pattern (METRIC) is the time position 102 (8th
(see Figures b and c), the transmission phase of the synchronized burst signal is maintained at a predetermined phase,
As described above, the TDMA frame in the SDMA/SS-TDMA system is established and maintained. Note that the standard symbol length of the metric pattern is the entire metric pattern (MET1 and MET2) before the synchronization burst enters the normal synchronization state.
After the synchronization burst enters a normal synchronization state, the symbol length up to the center of the area behind the metric pattern (MET2) is selected. In addition, even after entering normal synchronization state, if it becomes necessary to make a major correction to the transmission timing, such as when the clock frequency of the satellite and the clock frequency of the synchronizer on the ground deviate, the operation before entering normal synchronization state will be repeated. If you do this, you can return to normal synchronization in a short time. In addition, in the above explanation, the modulation method is SDMA/SS-1, which uses 4-phase PSK modulation method.
Although the case where the present invention is applied to the TDMA system has been described, it goes without saying that the present invention can also be effectively applied to cases where a polyphase PSK modulation system of four or more phases is generally used. Furthermore, in the present invention, the metric pattern is stored in memory and then sequentially subjected to logical processing, so the process of reading out the metric pattern is
It can be processed independently of the TDM frame and TDMA symbol rate, and this part can be processed at the speed of a microprocessor. When a microprocessor is applied to the present invention, all of the aforementioned m weighting circuits, m threshold judgment circuits, symbol timing judgment circuits are realized by software using one microprocessor. You can also do that. In this case, after the synchronization burst enters the normal synchronization state, processing corresponding to the m weighting circuits and m threshold determination circuits described above is performed on the region corresponding to the area behind the metric pattern (MET2). By limiting the processing time to the following, the processing time can be significantly shortened. The present invention can also be implemented in such a manner that after the synchronization burst reaches a normal synchronization state, a short synchronization burst having a metric pattern of only the symbol length of MET2 is transmitted as shown in FIG. 8d. As explained in detail above, the present invention
The SDMA/SS-TDMA method is applied to satellite communication systems, and uses low-power signals to significantly shorten the time it takes to precisely synchronize the synchronization burst to the synchronization window after determining the approximate transmission timing. do. That is, this has the effect of significantly shortening the time required to recover synchronization of the system, and has the effect of significantly improving the reliability of the system. Further, since the present invention can be applied to a system using a microprocessor, it is possible to downsize the device, and parameters can be changed economically.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はSDMA/SS−TDMA方式のシステム
概念図、第2図はTDMAフレームの一例を示す
図、第3図は接続モードの一例を示す図、第4図
は同期バースト送信位相制御方式の概念的システ
ム・ブロツク図、第5a,bおよびcは、それぞ
れ送信時のメトリツク・パターン、同期ウインド
ウおよび受信復調時のメトリツク・パターンの波
形概念図、第6図a,b,cはそれぞれ同期ウイ
ンドウ、低電力信号により概略の送信タイミング
を決定した直後に送出される同期バーストおよび
正常同期状態にある同期バーストを示す概念図、
第7図は、本発明に用いる同期バーストの概念
図、第8図a,b,cは、それぞれ、a同期ウイ
ンドウ、b低電力信号により概略の送信タイミン
グを決定した直後に送出される本発明の同期バー
スト、c正常同期状態にある本発明の同期バース
ト、d正常同期状態にある本発明の異つた実施例
における同期バーストを示す。第9図は本発明に
適用される位相誤差検出手段の一実施例の要部を
示すブロツク図、第10図は第9図の回路の各部
の動作タイミングの一例を示す図である。 図において、1……搭載受信機、2……搭載送
信機、3……マトリクス・スイツチ回路、4……
マトリクス・スイツチ回路制御回路、5−1〜4
……スポツト・ビーム・アンテナ、6−1〜4…
…地球局、7−1〜4……スポツト・ビーム、8
……同期バースト発生手段、9……変調送信系、
10……受信復調系、11……位相誤差検出手
段、12……メトリツク・パターン位相制御手
段、13……通信衛星、14……等価ゲート手
段、15,16……等価遅延線路、17……シフ
ト・レジスタ(P)、18……シフト・レジスタ
(Q)、19……UW検出回路、20……タイミン
グ信号発生回路、21……ANDゲート、22…
…メモリ(P)、23……メモリ(Q)、24……
基準メトリツク・パターン発生回路、25−1〜
m……重み付け回路、26−1〜m……積算回
路、27−1〜m……しきい値判定回路、28…
…シンボル・タイミング判定回路、29……メト
リツク・パターン記憶手段、30……メトリツ
ク・パターン重み付け手段、31……重み係数積
算手段、32……シンボルしきい値判定手段。
Figure 1 is a system conceptual diagram of the SDMA/SS-TDMA system, Figure 2 is a diagram showing an example of a TDMA frame, Figure 3 is a diagram showing an example of a connection mode, and Figure 4 is a diagram of the synchronous burst transmission phase control system. Conceptual system block diagram; Figures 5a, b, and c are waveform conceptual diagrams of the metric pattern during transmission, the synchronization window, and the metric pattern during reception demodulation, respectively; Figures 6a, b, and c are respectively the synchronization window. , a conceptual diagram showing a synchronization burst sent out immediately after determining the approximate transmission timing using a low-power signal, and a synchronization burst in a normal synchronization state;
FIG. 7 is a conceptual diagram of a synchronization burst used in the present invention, and FIGS. 8a, b, and c are a synchronization window and b a low-power signal sent immediately after the rough transmission timing is determined, respectively. 3 shows a synchronization burst of the present invention in a normal synchronization state, c a synchronization burst of the present invention in a normal synchronization state, and d a synchronization burst in different embodiments of the present invention in a normal synchronization state. FIG. 9 is a block diagram showing a main part of an embodiment of the phase error detection means applied to the present invention, and FIG. 10 is a diagram showing an example of the operation timing of each part of the circuit of FIG. 9. In the figure, 1...onboard receiver, 2...onboard transmitter, 3...matrix switch circuit, 4...
Matrix switch circuit control circuit, 5-1 to 4
...Spot beam antenna, 6-1 to 4...
...Earth station, 7-1~4...Spot beam, 8
...Synchronized burst generating means, 9...Modulation transmission system,
10... Reception demodulation system, 11... Phase error detection means, 12... Metric pattern phase control means, 13... Communication satellite, 14... Equivalent gate means, 15, 16... Equivalent delay line, 17... Shift register (P), 18...Shift register (Q), 19...UW detection circuit, 20...Timing signal generation circuit, 21...AND gate, 22...
...Memory (P), 23...Memory (Q), 24...
Reference metric pattern generation circuit, 25-1~
m... Weighting circuit, 26-1~m... Integration circuit, 27-1~m... Threshold determination circuit, 28...
...Symbol timing judgment circuit, 29...Metric pattern storage means, 30...Metric pattern weighting means, 31...Weighting coefficient accumulation means, 32...Symbol threshold judgment means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アツプ・リンクとダウン・リンクに対応する
複数のスポツト・ビームを備え、前記アツプ・リ
ングとダウン・リンクとの間の回線接続を、所定
の接続モードを介して切替制御する機能を有する
通信衛星と、この通信衛星を介して時分割多元接
続方式による通信を行う複数の地球局とにより形
成されるSMDA/SS−TDMA(Space Division
Multiple Access/Satellite Switching−Time
Division Multiple Access)方式による衛星通信
方式において、複数の異なるスポツト領域に対応
する地球局のTDMAフレームを確立し、維持す
る所定の衛星通信基準局において前記通信衛星に
対し前記TDMAフレームに対応する周期を基準
として、前半部が第1のメトリツク・パターンで
あり後半部が第2のメトリツク・パターンである
メトリツクパターンを含む同期バーストを送信
し、この同期バーストが前記衛星通信内の所定の
基準時間をベースとして生成される、TDMAフ
レーム規制用の同期ウインドウによりゲートオフ
されて返送されてくる信号を受信し、前記同期ウ
インドウによりゲートオフされることなく受信さ
れたメトリツク・パターンのシンボル長を計測
し、所定の基準シンボル長と比較して送信タイミ
ング誤差を測定する第1の手段と、前記第1の手
段の出力に応答して同期バーストの送信タイミン
グを制御する第2の手段と、前記送信タイミング
誤差が所定の範囲内である場合には、前記第2の
メトリツク・パターンのみを計測の対象とするよ
う前記第1の手段を制御する第3の手段を備えた
ことを特徴とする同期バースト送信位相制御方
式。
1 A communication satellite equipped with a plurality of spot beams corresponding to up links and down links, and having a function of switching and controlling line connections between the up rings and down links via a predetermined connection mode. SMDA/SS-TDMA (Space Division
Multiple Access/Satellite Switching-Time
In a satellite communication system based on the division multiple access system, a predetermined satellite communication reference station establishes and maintains a TDMA frame for an earth station corresponding to a plurality of different spot areas. , a synchronization burst including a metric pattern in which the first half is a first metric pattern and the second half is a second metric pattern, and this synchronization burst is based on a predetermined reference time in the satellite communication. The received signal is gated off by a synchronization window for regulating TDMA frames and sent back, and the symbol length of the metric pattern received without being gated off by the synchronization window is measured, and the symbol length of the metric pattern is measured according to a predetermined standard. first means for measuring a transmission timing error by comparison with a symbol length; second means for controlling the transmission timing of a synchronization burst in response to the output of said first means; A synchronous burst transmission phase control system comprising: third means for controlling said first means so that only said second metric pattern is subject to measurement when the metric pattern is within the range.
JP7126884A 1984-02-15 1984-04-10 Control system for synchronizing burst transmission phase Granted JPS60214643A (en)

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EP85101558A EP0152108B1 (en) 1984-02-15 1985-02-13 Synchronizing burst transmission phase control system
DE8585101558T DE3577954D1 (en) 1984-02-15 1985-02-13 SYSTEM FOR CONTROLLING THE SENDING PHASE OF A SYNCHRONIZATION BURST.
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