JPH0378807B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） この発明は、複数の搬送波を用いる大型のネツ
トワークへの拡張を考慮した時分割多元接続
（Time Division Multiple Access：以下TDMA
という）衛星通信システムの基準局交代方式に関
するものである。

（技術の背景） TDMA衛星通信システムは複数の地球局が同
一の周波数の搬送波を使用し、衛星中継器（トラ
ンスポンダ）の対応する周波数帯域を時分割的に
共同利用することにより相互に通信するシステム
である。

第１図はこの様なTDMAシステムの説明図で
ある。このシステムにはＡ、Ｂ、ＣおよびＤの４
つの地球局が参加していると仮定している。それ
ぞれの局は、送信すべきトラヒツクデータを１，
２，３および４で示した様に時間的に圧縮された
バースト（Burst）の形状で送信しTDMAフレー
ムと呼ばれる１つのフレーム構成を作り、これを
周期的に繰り返す。これらのバーストはトランス
ポンダ上で相互に重なり合わぬ様に制御されねば
ならない。このため各バーストには１０，２０，
３０および４０で示された同期信号を含み、各バ
ーストの位置を識別するために用いられ、また、
各バーストに含まれるデータの始点を示すために
も用いられる。

これらの同期信号の１つ、例えば同期信号１０
は、他のバーストの同期信号とは異なるものとし
て識別され、フレーム同期信号として用いられ
る。

フレーム同期信号を含むバーストを送信してい
る局、すなわちＡ局、は基準局と呼ばれる。各局
から送信されたバーストはトランスポンダーを経
由して各局で受信される。各局は先ず受信された
フレーム同期信号を用いてフレーム同期を確立す
る。すなわち、TDMAフレーム内の各バースト
を受信するための時間基準を確立する。更に自局
が送信したバーストを受信し、その同期信号を検
出し、これを上述の受信のための時間基準上で、
前もつて定められた位置と比較して、差異を測定
し、この結果を用いて自局のバーストの送信タイ
ミングを修正し、TDMAフレーム内で自局のバ
ーストを前もつて定められた位置に保持するバー
スト同期を行なう。

この様なTDMAシステムにおいて、各局は１
つの受信機でTDMAフレーム内のすべての信号
を受信出来るため、各局の通信容量は対応するバ
ーストの幅を変えることにより容易に変更出来
る。従つてTDMAシステムは非常にフレキシブ
ルなネツトワークを構築出来ると云う利点があ
り、最近、国際通信分野のみならず、国内通信あ
るいは所謂ビジネス通信の分野でも広く用いられ
ようとしている。

（従来技術と問題点） さて、TDMAシステムを維持する最も重要な
機能の１つは「同期」である。この同期には、先
に述べたフレーム同期とバースト同期が含まれ
る。

第１図に戻つて、この同期の問題について述べ
る。

図においてはＡ局が基準局となりフレーム同期
信号１０を含むバーストを送信し、各局はこれを
受信してフレーム同期を確立する。従つてもしＡ
局に障害が発生し、バーストを送信出来なくなる
とシステム全体が崩壊してしまう。これを救う１
つの方法はＡ局に障害が発生した場合、Ｂ局が代
りに基準局の役割を行なうことが考えられる。こ
れを基準局交代と呼ぶ。たとえばＡ局が障害の場
合Ｂ局は自局の送信するバースト２に含まれる同
期信号２０をフレーム同期信号に変更し、各局は
この新らしいフレーム同期信号に対して同期をと
り直す。この様な技術の１例は1975年４月15日に
公告された米国特許第3878339号（W.G.Maillet
“Reference Station Failure in ａ TDMA
System”）に述べられている。

しかし、この方法では基準局交代の度にフレー
ム同期信号の位置が変つてしまう欠点がある。こ
の欠点を改善するには、基準局が、フレーム同期
信号を含み、ただしトラヒツクデータを含まぬ特
別なバーストを第１図に破線１１で示した様に
TDMAフレームの先頭に送出すれば良い。この
場合、この特別なバーストを基準バーストと呼
び、他のトラヒツクデータを含むバーストをデー
タバーストと呼ぶ。これは1974年９月24日に公告
された米国特許第3838211号（W.G.Schmidt et
al “TDMA Satellite Communication
System having Special Reference Burst”）に
述べられており、INTELSATがTDMA方式の
国際通信への適応の可能性を調べるために計画し
たプロトタイプTDMAシステムの仕様書BG−１
−18E（Rev.2）20March 1974“SYSTEM
SPECIFICATION OF THE INTELSAT
PROTOTYPE TDMA SYSTEM”にも採用さ
れた。この方式で基準局交代を行なう場合には、
あらかじめ決められている予備基準局が、先に基
準局が基準バーストを送出していたと同一の
TDMAフレーム上の位置に、新らたに基準バー
ストを送出することになる。

次にバースト同期について述べる。バースト同
期は前述の様に自局から送信したバーストをトラ
ンスポンダに経由受信し、これをフレーム同期に
より確立された時間基準を用いて、その位置の誤
差を計測し、その結果を用いて自局バーストの送
信タイミングを修正する機能である。

自局バーストの位置は、第１図で２０，３０，
４０として示した同期信号を検出することにより
識別出来るが、データバーストの幅を時々変更す
るようなシステムでは、変更の度にTDMAフレ
ーム上のバーストの位置、即ち、前記同期信号の
位置が変わつてしまうため、不都合である。

この問題を解決するためには、バースト同期を
維持することを１つの目的とした専用の同期バー
ストを各局がTDMAフレーム上のそれぞれ定ま
つた位置に送信すれば良い。

第２図は前述の基準バースト１１と同期バース
ト２１，３１および４１を含むTDMAフレーム
の構成を示す。この方法により同期に関係する部
分とトラヒツクデータの伝送に関する部分とを分
離することが出来、TDMAシステムのフレキシ
ブルな性質を十分に生かすことが出来る。この方
法は昭和55年（1980）12月２日公告の特公昭55−
47781（渡辺、他「時分割多元接続通信方式」特開
昭51−5914）に述べられている。

また、この場合、予備基準局（例えばＢ局）の
同期バースト２１も送信されているから、基準バ
ースト１１が障害により喪失した場合に他の局は
直ちに予備基準局のバースト内の同期信号をフレ
ーム同期信号として利用し、同期を維持すること
が出来る。この方法が前述の基準局交代方法によ
り優れている点は、先ず予備基準局の同期バース
ト（あるいは予備基準バースト）のフレーム上の
位置があらかじめ決められており、各局は、その
受信装置においてフレーム同期の回路をこのフレ
ーム構成に合わせて設計しておくことが可能であ
ること、すなわち基準バースト、予備基準バース
トのいずれかを用いてもフレーム同期を確立維持
出来る様に構成することが可能であることであ
り、次の利点は、前述の基準バースト１１がフレ
ームの先頭に１つだけ在る方式では正規の基準バ
ーストの喪失後、予備基準局が代りの基準バース
トを送出するのに数秒程度の時間がかかり、その
間他の局は基準バースト無しで動作せねばならぬ
のに対し、この方式はその様な問題が全く存在し
ないことである。

この方式は1975年11月11〜13日に京都で行なわ
れた3rd International Conference on Digital
Satellite Communicationsに渡辺、他により
“Ａ New TDMA System for Domestic
Service and its High Speed PSK Modem”と
して報告されており、現在日本の実用通信衛星
「さくら２号」（CS−２）を用いたTDMAシステ
ムとして、日本電信電話公社の回線に実用されて
いる。

なお、基準バーストと予備基準バーストを同一
フレーム上に並べる方法は1977年10月18日公告さ
れた米国特許第4054753号（P.Kaul et.al“Double
Syne Burst TDMA System）にも述べられて
いる。

しかし、第２図の様に関係する地球局の全てが
毎フレーム同期バーストを送信する方式は局の数
が増えた時にフレーム効率、すなわち、TDMA
フレーム内でトラヒツクデータの伝送に使用出来
る部分の割合が減つてしまう点で難点がある。ま
た最近の傾向として、通信システムの中での基準
局の役割は重要になりつつあり、単にフレーム同
期のための時間基準を与えるにとどまらず各地球
局を遠隔制御するための制御コマンドの伝送や、
各地球局内で用いられる制御用コンピユータのた
めのダウンローデイング用データの伝送なども行
なうため、基準バーストの長さも長くなつて来て
おり、この様な基準バースト及びそれと同形の予
備の基準バーストを同一フレーム上に並べておく
のは不経済である。

（発明の目的） 本発明の目的は、以上の諸問題を解決し、効率
の良いTDMAシステムと信頼性の高い基準局交
代方法を提供しようとするものである。

（発明の構成及び作用） 本発明は上記の目的を達成するために次のよう
な構成を有する。即ち本発明の基準局交代方法
は、 １つの衛星と複数の地球局とを含み、特定の１
つの周波数の搬送波を用いるTDMA通信システ
ムにおいて、基準局として選ばれた地球局は、前
記搬送波を用いて、TDMAフレームの始点と周
期を定め且つ毎ｎフレーム周期（但しｎ≧２）の
マルチフレームを区別できる信号によつて定める
フレーム同期信号を含む基準バーストを送信する
とともに、TDMAフレーム内で基準バーストと
は異なる時間位置を占める同期バースト領域内で
最大ｎ局で共用すべく割り当てられたタイムスロ
ツトにマルチフレーム周期で他の地球局の同期バ
ーストと重ならないように同期バーストを送信
し、更に、TDMAフレーム内で前記基準バース
ト及び同期バースト領域とは異なる時間位置を占
めるデータバースト領域内の割り当てられたタイ
ムスロツトにTDMAフレーム周期でデータバー
ストを送信し、予備基準局として選ばれた地球局
は、前記基準バーストが送信されていない時に、
前記フレーム同期信号を含み且つ前記基準バース
トの機能を代行できる予備基準バーストを
TDMAフレーム内で基準バーストと同じ時間位
置で送信するとともに、前記同期バースト用領域
内に割り当てられたタイムスロツトにマルチフレ
ーム周期で他の地球局の同期バーストと重ならな
いように他の地球局のものと区別できる同期バー
ストを送信し、更に前記データバースト領域内の
割り当てられたタイムスロツトにTDMAフレー
ム周期でデータバーストを送信し、他の地球局
は、基準バーストが送信されている場合には基準
バーストを受信してそれによりフレーム同期およ
びマルチフレーム同期を確立並びに維持し、基準
バーストの送信が停止した場合、予備基準バース
トが送信されるまでの期間は前記予備基準局の同
期バーストを受信してそれによりフレーム同期並
びにマルチフレーム同期を維持し、予備基準バー
ストが送信開始されたならばこれを受信してフレ
ーム同期およびマルチフレーム同期を維持し、前
記同期バースト領域内の割り当てられたタイムス
ロツトにマルチフレーム周期で他の地球局と重な
らないように同期バーストを送信し、更に前記デ
ータバースト領域内の割り当てられたタイムスロ
ツトにTDMAフレーム周期でデータバーストを
送信することを特徴とするTDMA衛星通信シス
テムの基準局交代方式である。

本発明は、一見、先に述べたINTELSATのプ
ロトタイプTDMA方式に採用された方式と似て
いるが、基準バーストが喪失してから予備基準バ
ーストが送信するまでの期間、各地球局は予備基
準局同期バーストに従つて時間基準を維持できる
点で大きく異なる。この結果、各地球局は、高安
定な発振器を内蔵して同期を維持する必要もな
く、一方、システムの運用面でも基準バースト喪
失が基準局の障害による長期的なものか、それと
も何等かの原因による一時的なものか、などの診
断の時間的な余裕が生じ、不要の混乱を避けるこ
とが出来るなど、大きな利点が生じる。以下、詳
細に説明する。

本発明において基準局は周期的に基準バースト
を送信することによりシステムのTDMAフレー
ムを定義し、またｎ（ｎ２）フレーム周期で他
と区別出来る基準バーストを送信することによ
り、システムのマルチフレームを定義する。

システムに参加している地球局は、それぞれ
TDMAフレーム周期でデータバーストを送信し、
更にマルチフレーム周期で同期バーストを送信す
る。

本発明の第１の特徴は予備基準局が他の局のも
のと容易に区別出来る同期バーストを送信するこ
とである。もち論、予備基準局は他の地球局と同
様、通常は基準局に従属してフレーム同期を行な
い、自局の同期バーストを用いてバースト同期を
行なう。

本発明の第２の特徴は基準バーストを送信して
いる基準局も他の局と同様に同期バーストを送信
することである。この同期バーストの目的はあと
で述べる。

本発明の第３の特徴は、予備基準局が、
TDMAフレーム上で基準バーストと同一の時間
位置に基準バーストと同形の予備基準バーストを
送信する機能を有することである。もち論、この
機能は、基準バーストが正常にフレーム上に存在
する間は使用されない。

本発明の第４の特徴は、各地球局が予備基準局
の同期バーストを用いてフレーム同期を維持する
機能を有することである。

以上の特徴により本発明の基準局交代は次の様
にして行なわれる。

先ず基準バーストが正常に受信または利用出来
ぬ事態において、各局は予備基準局の同期バース
トの受信によりフレーム同期を維持し、受信にお
ける時間基準を維持する。

予備基準局は、自局の制御を基準局から独立さ
せ、基準バーストが喪失していることを確認した
後、基準バーストと同一のフレーム上の位置に基
準バーストと同形の予備基準バーストを送信し、
基準局に代つてネツトワークの制御の役割を代行
する。

各地球局は予備基準バーストが受信されれば、
これに従属する。

基準局が障害より回復し、ネツトワークに参加
する場合は他の一般局と同様先ず同期バーストを
用いてバースト同期を確立する。

予備基準局は基準局の同期バーストが正常に送
信されていることを確認すると予備基準バースト
の送信を停止し、基準局は予備基準バーストの送
信停止と共に自局の制御を予備基準局から独立さ
せ、基準バーストの送信を開始する。

（発明の実施例） 第３図は本発明が想定しているネツトワークの
構成図である。図の様に本システムは１つの衛星
１００と、多数の地球局１０２，１０４，１０
６，１０８，…とから成る。それぞれの地球局は
地上回線１５２，１５４，１５６，１５８，…と
インターフエースし、衛星１００を介して相互に
トラヒツクデータを交信している。

各局は基本的には無人局であり、各局の動作状
態、アラーム信号等はあらかじめ定められたチヤ
ネルを用いて衛星経由基準局に送られる。

地球局１０２は基準局、地球局１０４は予備基
準局であり他の局と類似の局構成を有するが、有
人でありネツトワーク制御装置１１２及び１１４
を有し、各局から送られた動作状態やアラーム信
号を監視し表示すると共に必要に応じて各局を遠
隔制御するためのコマンド信号を送る。

大きなシステムに於いては、基準局または、基
準局に近い都市に中央ネツトワーク制御設備１２
０を置き、ネツトワーク制御装置１１２や同１１
４に代つて、またはこれらと並行してネツトワー
クを統合的に監視制御する。

中央ネツトワーク制御設備１２０は基準局、予
備基準局と地上回線１６２，１６４で結ばれてお
り、両局の状態を直接監視することが出来、また
必要に応じてどちらの局を通じてでもネツトワー
ク内の局にコマンドを送ることが出来る。また衛
星回線の立り上りの時期や、障害時には地上の公
衆通信網１７０を用いて任意の局の動作状態を監
視することや制御することも可能である。

第４図は本発明を用いる地球局の構成の一例で
ある。

地上回線からのトラヒツク入力１５０は多重制
御回路２０２により時分割多重の形にまとめられ
送信タイミング制御回路２０４から送られるタイ
ミング信号２５４に応じてバーストの形で出力さ
れた変調器２０６に加えられる。TDMA方式で
は変調は通常４相PSK（Quadruture Phase Shift
Keying：QPSK）が用いられる。変調器２０６
の出力は70MHzまたは140MHzの中間周波（IF）
帯の信号であり、アツプコンバータ２１２に供給
される。アツプコンバータ２１２のRF出力は大
電力増幅器２１６に供給される。大電力増幅器２
１６の出力はアンテナ２４２から衛星に向けて周
波数ｆのRF信号として送信される。

衛星から受信される信号は、衛星上で周波数変
換を受けているため周波数ＦのRF信号となつて
いる。

この信号は低雑音増幅器２３６を経てダウンコ
ンバータ２３２に供給され、IF帯の信号に変換
された後復調器２２６に供給される。

復調器２２６の出力は分離制御回路２２２に於
いて受信タイミング制御回路２２４からのタイミ
ング信号２６４の制御により必要な出力信号１５
１を分離し、地上回線へ出力する。

前述の受信タイミング制御回路２２４は通常は
基準局から送られる基準バーストを受信してフレ
ーム同期を行なうことによりTDMAフレームお
よびマルチフレームの時間基準を確立している。
すなわち、TDMAフレーム上に配列された形で
受信される各種信号を識別するためのタイミング
信号を発生することが出来る。

同期制御回路２４０は受信タイミング制御回路
２２４から自局の送信した同期バーストの受信位
置を識別する信号を供給され、これと実際に受信
されたバーストの位置を比較してその差、すなわ
ち送信タイミングの誤差を検出して送信タイミン
グ制御回路２０４の動作を制御し、バースト同期
を確立し維持する。

フレーム同期とバースト同期は公知の技術であ
り、例えば前述の米国特許第3838221号等に詳し
く述べられている。

第５図はTDMAシステムに使用される各種バ
ーストのフレーム上の位置と構成を示す。図のａ
は本発明で使用するフレーム構成の一例を示し、
フレームの先頭に基準局が送出する基準バースト
１１があり、フレーム同期信号１０を含む。

次に、この搬送波を用いて信号を送信している
ｍ個の局が順次送信する同期バーストｍ１があ
る。同期バーストはｎフレームの周期を持つマル
チフレームの周期で送信されるので、もしｍ＞ｎ
ならば、同期バーストは同一フレームに対し２ケ
又はそれ以上送出されることになり第２図の様に
並列に配列される。

次に各局がフレーム毎に送出するデータバース
ト１，２，３…があらかじめ割り当てられたタイ
ムスロツトに配列される。

第５図のｂは基準バースト１１の構成の一例を
拡大して示す図であり、図ｃは同期バーストｍ１
の構成の一例を拡大して示す図であり、図のｄは
データバースト１，２，３…の構成の一例を拡大
して示す図である。

基準バースト１１は先頭に受信復調器の搬送波
とビツトタイミングの再生を容易にするための
Ｃ／BTR（Carrier and Bit Timing Recovery）
パターンを有し、次いでフレーム同期信号があ
る。この同期信号はランダムな符号列の中に在つ
てもユニークに見つけられると云う意味でユニー
クワード（UW）と呼ばれる。

次いで送信局や運用の状況の識別符号（ID）
があり、 次いで基準局から各局を制御するために使用す
る制御データチヤネル（CDC）がある。そのあ
とに場合によつてはオーダーワイヤーチヤネルや
各種のネツトワーク制御用データチヤネルが配置
される。

バーストをTDMAフレーム上に配列する時、
相互の重畳を避けるためバースト間にスペースを
明けておくことが必要であるが、図では各バース
トの前方にガードタイムGTとして確保してあ
る。

同期バーストｍ１は基準バースト１１に類似し
ているが、CDCの代りに局の状態の報告や、基
準局からのコマンドの応答に使用するサービスチ
ヤネル（SC）がある。同期バーストはコマンド
は送らないがID等を用いて自局の状態を表示す
ることにより相手局に期待する動作を行なわせる
ことが出来る。

データバースト１，２，３，…は、前部は他の
バーストと同じだが（これをプレアンブル部と呼
ぶ）そのあとにトラヒツクデータを伝送するため
のサブバーストが必要な長さだけつけ加えられ
る。

図においてフレーム同期信号も、その他の同期
信号もすべてUWとして示してあるが、実際には
幾つかのUWを作り、これを目的に応じて割り振
ることになる。例えば４種類のUWを作り、これ
を、(1)基準バーストの内、ｎフレームに一度送信
されてマルチフレームを定義するUW１（基準局
マルチフレームマーカー）、(2)予備基準局が送信
する同期バーストに用いるUW２、(3)その他のバ
ーストがマルチフレームに同期していることを示
すUW３（一般局マルチフレームマーカー）、(4)
その他の同期信号を示すUW０、と云う様に割り
振ることが出来る。

従つて、予備基準局の同期バーストを各局がマ
ルチフレームマーカーを送信するフレームすなわ
ちマルチフレームの最初のTDMAフレームに送
信したとすると、この第１フレーム上にはUW
１，UW２，UW３の同期信号が並び、それ以外
のフレームはフレーム同期信号も含めて全てUW
０が用いられることになる。

なおUWの発生をも含め、第５図に示した各種
バーストは第４図の多重制御回路２０２で公知の
方法により発生または形成される。

第６図は本発明を適用したシステムのフレーム
構成より見た基準局交代の過程を示す。

図のａはTDMAフレームとマルチフレームの
構成を示す。

フレーム１はマルチフレームの最初のTDMA
フレームを示し、基準局から送信された基準バー
スト１１がフレームの先初にありマルチフレーム
マーカーUW１を含んでいる。次いで各局の同期
バーストが配置される領域があり、次にデータバ
ースト１，２，３…が配列される。今、マルチフ
レームの周期をｎフレームとし、参加局の数ｍは
2nｍ＞ｎとする。従つて同期バーストは
1TDMAに２ケづつ送信される。

第６図ａでは１２を基準局の同期バースト、２
１を予備基準局の同期バーストと想定する。フレ
ーム１ではすべてのバーストはマルチフレームマ
ーカを含むので基準局同期バーストとデータバー
ストはUW３、予備基準局同期バーストはUW２
を含む。

フレーム２、フレーム３、…はフレーム１と類
似のフオーマツトであるが、同期バースト３１，
４１，５１，６１，…はそれぞれ異つた地球局か
ら送信されたものであり、各バーストに含まれる
同期信号はすべてUW０である。

フレーム（ｎ＋１）はフレーム１と全く同じフ
レーム構成となり、次のマルチフレームの第１フ
レームに相当する。

この様な状況において、全ての局は基準バース
ト１１，１１′…を受信してフレーム同期を行な
い、受信の時間基準を確立している。

図のｂは基準局に障害が発生した場合のフレー
ム１の構成を示し、基準局から送出されていた基
準バースト１１、同期バースト１２、及びデータ
バースト１が消失している。この段階で各局は予
備基準局同期バースト２１を受信してフレーム同
期を維持する。

図のｃは予備基準局が予備基準バースト２２を
送信した状態を示す。予備基準バーストは基準バ
ーストと同様TDMAフレーム毎に送信され、フ
レーム１にはマルチフレームマーカーUW１を含
むから、全ての局は、基準バースト１１の場合と
同様、この予備基準バースト２２に従属してフレ
ーム同期を維持し、また予備基準バースト２２に
含まれる制御コマンドの指示に従う。

第７図は本発明の特徴の１つである予備基準局
同期バースト２１によりフレーム同期を維持する
回路、すなわち第４図の受信タイミング制御回路
２２４の主要部を示す。

TDMAフレーム上に２つの基準バーストが在
る場合の回路は前述の米国特許第4054753号に述
べられている。本発明に使用する回路が公知の方
式と異なる点は、予備基準局同期バーストによる
フレーム同期維持がマルチフレーム毎の制御によ
り行なわれることである。

図に於いて二進Ｋ段カウンタ３０２はシンボル
クロツク３５０を計数し、一方カウンタのＫビツ
トの内容はデコーダ３０４によつて監視され、
或る内容に一致した時リセツト信号３５２が発生
し、カウンタ３０２の内容を“000…000”にリセ
ツトする。この結果、カウンタ３０２はデコーダ
３０４で定まる周期を持つ。この周期は
TDMAフレームの周期に選ばれる。

一方基準バーストが受信されると、その中に含
まれるフレーム同期信号が検出され、検出パルス
３５４としてカウンタ３０２のプリセツト端子に
加えられ、レジスタまたは手動デジタルスイツチ
３０６にあらかじめセツトされているＫビツトの
データ（DATA１）をカウンタ３０２にロード
する。このデータは基準バーストのフレーム上に
位置に対応するものである。フレーム同期信号に
はマルチフレームの第１フレームで表われるUW
１と、それ以外のフレームで表われるUW０とが
あるが、いずれの検出パルスもカウンタ３０２を
プリセツト出来る。すなわち、カウンタ３０２は
TDMAフレーム周期で、且つ受信されたフレー
ム同期信号に同期して動くことになる。これがフ
レーム同期が確立している状態であり、カウンタ
３０２の内容はTDMAフレーム内の位相と１対
１に対比させることが出来る。ここで位相とは、
各TDMAフレームにおける時間軸上の相対的位
置を意味する。すなわちカウンタ３０２は受信の
TDMAフレームに対する時間基準を与えること
が出来る。

受信される各種の記号をTDMAフレーム上で
の位相に応じて処理するために、多数のイベント
に関する情報がランダムアクセスメモリ回路（以
下RAMという）３０８に記録されている。

これらのイベント情報は制御の内容を示す制御
情報と制御すべきフレーム上の位相を示すタイミ
ング情報との２つの要素から成るワードの集りで
あり、タイミングの順に配列され、アドレスカウ
ンタ３１０からの制御により順操りに出力に現わ
れる。

タイミング情報はやはりＫビツトであり、比較
器３１２に於いてカウンタ３０２の内容と比較さ
れる。また同じワードの制御情報はデコーダ３
１４に加えられ制御の内容が出力される。

RAM３０８の出力のタイミング情報とカウン
タ３０２の内容が一致した時比較器３１２は一致
パルス３５６を生じアンドゲート３１６，３１
６′…に加えられ、デコーダ３１４の出力と一
致が得られたゲートよりタイミング信号３５８ま
たは３５８′…として必要な回路に供給される。

一致パルス３５６はまたアドレスカウンタ３１
０のクロツク信号としても用いられ、アドレスカ
ウンタ３１０の内容を１つ進めるので、この結果
RAM３０８の出力には次のワードが表われる。
アドレスカウンタ３１０はデコーダ３０４のリ
セツト信号出力３５２により“０”にリセツトさ
れるのでカウンタ３０２の内容が進むにつれて、
アンドゲート３１６，３１６′…の出力には
TDMAフレーム上の受信信号の処理に必要なタ
イミング信号が次々と得られることになる。

基準バーストが受信されなくなつた場合カウン
タ３０２のプリセツト信号が無くなるが、しばら
くの間はリセツト信号３５２によりTDMAフレ
ーム周期で動き続けることが出来、タイミング信
号３５８，３５８′…も正常に出力出来る。しか
し、シンボルクロツク３５０で自走しているだけ
では、位相の誤差が累積し、特にこの回路で作ら
れている時間基準の上で動作しているバースト同
期の誤差のために各局が送信している各種バース
トがTDMAフレーム上で正規位置からずれ始め、
相互に重畳する様になると、もはやTDMAシス
テムとしては成り立たなくなつてしまう。従つて
通常は基準バーストが或る期間受信されない時は
フレーム同期外れと判定し、その局の送信を停止
する必要がある。

すなわち、本発明の目的である基準局交代は、
このフレーム同期外れと判定されぬ内に予備基準
局が基準バーストの代りとなるものを提供するこ
とである。

本発明では、この基準局交代に２つのフエーズ
を置いている。すなわち、第１のフエーズはフレ
ーム同期信号の検出パルス３５４に代つて予備基
準局の同期バーストの同期信号UW２の検出パル
ス３６０を用いるフエーズである。第２のフエー
ズは予備基準局が予備基準バーストを送信し、再
び検出出来る様になつたフレーム同期信号の検出
パルス３５４を用いるフエーズである。

この内、第１のフエーズはフレーム同期信号喪
失表示信号３６２により制御される。すなわち、
フレーム同期信号が喪失し、あらかじめ決められ
た条件、例えば「フレーム同期信号がＰフレーム
以上にわたつて連続して検出出来なかつた」、を
満たした場合フレーム同期信号喪失表示信号３６
２が作られ、切換論理スイツチ３１８とデーター
セレクター３２０を制御し予備基準局同期バース
トの同期信号UW２の検出パルス信号３６０をプ
リセツト信号としてカウンタ３０２に導くと同時
に予備基準局同期バーストの位置に対応するデー
タをセツトしたレジスタまたは手動デジタルスイ
ツチ３２２のＫビツトの内容（DATA２）をカ
ウンタ３０２にロードする。

基準バーストが再現するか、予備基準バースト
の出現により再びフレーム同期信号検出パルス３
５４が得られる様になつた場合、他の条件、例え
ば「フレーム同期信号がＱフレームにわたつて連
続的に検出された」、を満たした場合、フレーム
同期信号喪失表示信号３６２は消滅し、切換論理
スイツチ３１８とデータセレクター３２０は正規
の状態に復帰し、正規の状態またはフエーズ２と
なる。

基準局が障害から回復したため、予備基準局が
予備基準バーストの送信を停止し、基準局が基準
バーストを送出した場合も全く同様に、フエーズ
２から先ずフエーズ１の状態となり、次いで正規
の状態に復帰する。

フレーム同期信号検出パルス３５４を用いる正
常時またはフエーズ２の状態と、予備基準局同期
バーストの同期信号検出パルス３６０を用いるフ
エーズ１の状態との違いは、前者がTDMAフレ
ーム周期の信号であるのに対し、後者がマルチフ
レーム、すなわちｎフレーム周期の信号であるこ
とである。

今、仮にシンボルクロツク３５０の周波数を
30MHz、基準局から衛星経由受信される基準バー
ストから得られる時間基準に対する周波数誤差を
１×10^-7と仮定する。この場合もし、カウンタ３
０２がプリセツト信号なしに自走すると１秒間に
３シンボル分の誤差となる。

プリセツト信号は、この誤差を補正しているこ
とになるが１シンボル以下の誤差は補正出来ない
ためタイミング出力３５８，３５８′には各フレ
ーム間で一種のジツターを生じる。今TDMAフ
レーム周期を2msecから30msecの範囲で考える
と、フレーム同期信号検出パルス３５４を用いた
プリセツト信号の頻度は十分に高く、上述のジツ
ターは最大１シンボルと考えて良い。

一方予備基準局同期バーストの同期信号検出パ
ルス３６０を用いるとプリセツトの頻度はｎ分の
一に落ちるが仮りにマルチフレーム周期を
300msecとすればこの間の誤差の累積は約１シン
ボルであるので、上述ジツターは１シンボルをわ
ずかに越えることはあつても２シンボルを越える
ことはない。

このジツターの増加は、バースト同期にも同程
度の影響を与えるが、実際にはバースト間のガー
ドタイムの存在により吸収され、伝送品質に影響
を与えることはない。

本発明を適用する場合、もし第３図に示したネ
ツトワークが中央ネツトワーク制御設備１２０に
より統一的に制御されている場合、中央ネツトワ
ーク制御設備１２０は当然基準局、予備基準局の
状態を直接監視し、制御出来る立場にあるので基
準局障害時の予備基準局からの予備基準バースト
の送出や、基準局回復時の処理等は矛盾なく制御
出来る。

しかし中央ネツトワーク制御設備１２０が無
く、基準局及び予備基準局が独立して機能してい
る場合、基準局交代は慎重に行なう必要がある。
たとえば基準局が正常であるにも拘らず、予備基
準局が間違つて予備基準バーストを送信すると、
かえつてシステムを崩壊させてしまう。

従来の方法では、この基準局交代を慎重に行な
おうとするとシステム全体が基準バースト無しで
動作する時間が長くなり各局装置に、それだけ余
分な機能が要求される等の矛盾があつたが、本発
明では、この制限が取り除かれた。従つて予備基
準局が基準バーストを送出する際には、基準バー
ストの喪失を確認するのに十分時間をかけること
が出来る。以下はその一具体例である。

基準バーストが喪失すると各局は予備基準局の
同期バーストに従属してフレーム同期すなわち受
信の時間基準を維持する。これは予備基準局に於
いても同様である。従つて予備基準局は、基準バ
ーストが喪失してあらかじめ決められた条件、例
えば「基準バーストのUWがＰフレーム以上にわ
たつて検出出来なかつた」、を満たした場合今迄
基準バーストに従属するために行なつていたバー
スト同期を止め、自局のバーストの送信を自局独
自のタイミングで行なう様にする。これは第４図
において送信タイミング制御回路２０４を同期制
御回路２４０からの制御から独立させ、自走させ
ることに相当する。この段階では基準バーストも
ち論、基準局の同期バーストも受信出来ない筈だ
が、もしその他の局の同期バーストも受信出来な
いとすると、これは既にシステムが崩壊してしま
つて自局以外の全局の送信が止つているか、また
は自局がフレーム上の全く異なる位相に誤つて同
期してしまつている可能性がある。従つてこの様
な異常な事態には自動的に予備基準バーストを送
出することは禁止されなければならない。

一方基準局と自局以外の局の同期バーストが１
つでも受信されたとすれば、それは、自局が他局
によつて従属されていると云う客観的な証拠とな
る。

すなわち基準バーストが喪失し、これがあらか
じめ決められた条件を満たしていること、自局の
同期バーストが衛星経由受信されていること、基
準局の同期バーストが喪失していること、基準局
及び自局以外の局の同期バーストが少なくとも１
つは正常に受信されていること、の条件が確認さ
れて始めて予備基準バーストが送信出来る。

予備基準局が予備基準バーストを送信し、「基
準局モード」で動作していることは予備基準局同
期バーストの例えばIDによつて表示することが
出来る。

基準局の障害が回復した場合、基準局は一般局
と同様に同期バーストを用いてバースト同期を確
立する。この過程が完了すれば基準局は自局のト
ラヒツクデータを伝送するデータバーストを送信
すると共に自局が「正常」に動作出来ることにな
つたことを例えば同期バーストのIDによつて表
示することが出来る。

予備基準局は、基準局の同期バーストにより基
準局が「正常」に復したことを知ると予備基準バ
ーストの送信を止め、同期バーストのIDの表示
を「基準局モード」から「予備基準局モード」に
変える。

基準局は予備基準局の同期バーストにより予備
基準局が「予備基準局モード」に戻り、且つ予備
基準バーストが消失したことを確認した上で基準
バーストを送出する。

以上の様な過程により本発明を適用した基準局
の交代は矛盾なく行なうことが出来る。

（発明の効果） 本発明の第１の効果は各局が各種バーストをそ
の目的に応じた頻度で送出し、特に予備基準バー
ストや同期バーストをフレーム上に余分に送出し
ないためフレーム効率が改善されることである。

第２の効果は基準バーストと予備基準バースト
がフレーム上の同一位置で受信されるため、これ
らのバーストにより運ばれる制御データの取扱い
が容易となり装置が簡単化されることである。

第３の効果は基準局以外のシステムが正常であ
る限り、すなわち基準局からの制御を必要としな
い場合、システムは基準バーストなしでも維持出
来るため基準局交代は十分時間をかけて慎重に行
なうことが出来るため基準局交代に関係する誤操
作が防止出来、また各局装置に対する要求も軽減
される。

本発明の第４の効果は、本発明により構築され
たシステムが別途出願されている複数搬送波を用
いた大型のネツトワークへ漸近的に拡張出来るこ
とである。

以上詳述した様に本発明は単一の搬送波を用い
るTDMA衛星システムにおいて、基準局交代に
関連する従来の問題点を全て解決し、信頼性の高
いネツトワークを提供するものであり、国内通信
網あるいはビジネス通信網に適用して効果が大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は単一搬送波を用いたTDMAシステム
の説明図、第２図は基準バーストと同期バースト
を有するTDMAフレームの構成を示す図、第３
図は本発明が想定しているネツトワークの構成を
示す図、第４図は地球局構成の一例を示す図、第
５図はTDMAシステムに使用する各種バースト
のフレーム上の位置と構成を示す図、第６図は本
発明を適用したシステムのフレーム構成より見た
基準局交代の過程を示す図、第７図は予備基準局
同期バーストによりフレーム同期を維持する回路
の要部を示す図である。 １……Ａ局からのデータバースト、２……Ｂ局
からのデータバースト、３……Ｃ局からのデータ
バースト、４……Ｄ局からのデータバースト、１
０……Ａ局の同期信号（フレーム同期信号）、１
１，１１′……基準バースト、１２……基準局の
同期バースト、２０……Ｂ局の同期信号、２１…
…Ｂ局の同期バースト、２２……予備基準バース
ト、３０……Ｃ局の同期信号、３１……Ｃ局の同
期バースト、４０……Ｄ局の同期信号、４１……
Ｄ局の同期バースト、５１，６１……他の地球局
の同期バースト、１００……衛星、１０２，１０
４，１０６，１０８……地球局、１１２，１１４
……ネツトワーク制御装置、１２０……中央ネツ
トワーク制御設備、１５０……トラヒツク入力、
１５１……出力信号、１５２，１５４，１５６，
１５８，１６２，１６４……地上回線、２０２…
…多重制御回路、２０４……送信タイミング制御
回路、２０６……変調器、２１２……アツプコン
バータ、２１６……大電力増幅器、２２２……分
離制御回路、２２４……受信タイミング制御回
路、２２６……復調器、２３２……ダウンコンバ
ータ、２３６……低雑音増幅器、２４０……同期
制御回路、２４２……アンテナ、２５４，２６４
……タイミング信号、３０２……カウンタ、３０
４……デコーダ、３０６……レジスタ又は手動
デジタルスイツチ、３０８……RAM、３１０…
…アドレスカウンタ、３１２……比較器、３１４
……デコーダ、３１６，３１６′……アンドゲ
ート、３１８……切換論理スイツチ、３２０……
データセレクタ、３２２……レジスタ又は手動デ
ジタルスイツチ、３５０……シンボルクロツク、
３５２……リセツト信号、３５４……フレーム同
期信号検出パルス、３５６……一致パルス、３５
８，３５８′……タイミング信号、３６０……予
備基準局同期バーストの同期信号検出パルス、３
６２……フレーム同期信号喪失表示信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ １つの衛星と複数の地球局とを含み、特定の
   １つの周波数の搬送波を用いるTDMA通信シス
   テムにおいて、基準局として選ばれた地球局は、
   前期搬送波を用いて、TDMAフレームの始点と
   周期を定め且つ毎ｎフレーム周期（但しｎ≧２）
   のマルチフレームを区別できる信号によつて定め
   るフレーム同期信号を含む基準バーストを送信す
   るとともに、TDMAフレーム内で基準バースト
   とは異なる時間位置を占める同期バースト領域内
   で最大ｎ局で共用すべく割り当てられたタイムス
   ロツトにマルチフレーム周期で他の地球局の同期
   バーストと重ならないように同期バーストを送信
   し、更に、TDMAフレーム内で前記基準バース
   ト及び同期バースト領域とは異なる時間位置を占
   めるデータバースト領域内の割り当てられたタイ
   ムスロツトにTDMAフレーム周期でデータバー
   ストを送信し、予備基準局として選ばれた地球局
   は、前記基準バーストが送信されていない時に、
   前記フレーム同期信号を含み且つ前記基準バース
   トの機能を代行できる予備基準バーストを
   TDMAフレーム内で基準バーストと同じ時間位
   置で送信するとともに、前記同期バースト用領域
   内に割り当てられたタイムスロツトにマルチフレ
   ーム周期で他の地球局の同期バーストと重ならな
   いように他の地球局のものと区別できる同期バー
   ストを送信し、更に前記データバースト領域内の
   割り当てられたタイムスロツトにTDMAフレー
   ム周期でデータバーストを送信し、他の地球局
   は、基準バーストが送信されている場合には基準
   バーストを受信してそれによりフレーム同期およ
   びマルチフレーム同期を確立並びに維持し、基準
   バーストの送信が停止した場合、予備基準バース
   トが送信されるまでの期間は前記予備基準局の同
   期バーストを受信してそれによりフレーム同期並
   びにマルチフレーム同期を維持し、予備基準バー
   ストが送信開始されたならばこれを受信してフレ
   ーム同期およびマルチフレーム同期を維持し、前
   記同期バースト領域内の割り当てられたタイムス
   ロツトにマルチフレーム周期で他の地球局と重な
   らないように同期バーストを送信し、更に前記デ
   ータバースト領域内の割り当てられたタイムスロ
   ツトにTDMAフレーム周期でデータバーストを
   送信することを特徴とするTDMA衛星通信シス
   テムの基準局交代方式。