JPH05227233A - 現用予備切り替え方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現用予備送信回路間の出力位相差を抑制し、
現用予備切り替えに伴う瞬断をなくす。 【構成】 現用送信回路１０の出力と予備送信回路１２
の出力を位相比較し予備送信回路１２の局発位相を制御
する。現用送信回路１０と予備送信回路１２の出力位相
差がなくなる。現用予備切り替え用のスイッチをＦＴＳ
２８とする。位相衝撃がなくビットエラーのない復調が
可能になる（現用予備ヒットレス切り替え）。ＦＴＳ２
８が、現用予備間の位相同期ループの不完全性を吸収す
る。高速伝送レートに適用可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現用送信回路と予備送
信回路とを切り替える現用予備切り替え方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６には、例えばマイクロ波帯ディジタ
ル無線装置のセットスタンバイ方式に係る装置構成が示
されている。セットスタンバイ方式とは、この図に示さ
れるように、現用送信回路１０と予備送信回路１２出力
をダイオードスイッチ等のスイッチ１４により直接高速
に切り替え無線回線に送出する現用予備切り替え方式で
ある。しかし、この方式では切り替えの瞬間に無線回線
の品質が確保できないことが多かった。

【０００３】このため、切り替えに伴う瞬断を最小限に
止めるよう、セットスタンバイ方式の改良が進められて
いる。これは、ディジタル無線回線によりデータ通信網
を担う場合が多くなったという社会的要請に基づくもの
である。伝送データの瞬断を最小限に止める方法として
よく採用される方法としては、現用予備切り替え動作を
データの１ビット長より十分短くする手法がある。

【０００４】図６に示される回路では、現用送信回路１
０と予備送信回路１２は基本的に同一の構成を有してい
る。従って、同一の送信データを入力することによって
現用送信回路１０及び予備送信回路１２から出力される
送信波は、同じ変調が施されたものとなる。スイッチ１
４は現用送信回路１０が出力する送信波と予備送信回路
１２が出力する送信波とを切り替えて無線回線に送出さ
せる。上でふれた現用予備切り替え手法は、この切り替
えを十分高速で行う手法である。例えば、メガレートで
データを伝送する系では、ｎｓｅｃ程度の時間でスイッ
チ１４を切り替えれば良い。このようなスイッチング
は、スイッチ１４としてダイオードスイッチを用いれば
実現できる。

【０００５】図７には、このような系における現用予備
切り替えの動作が示されている。図７は、多値ＰＳＫを
仮定しているが、以下の説明は多値ＱＡＭ等、位相によ
ってデータを伝送する他の変調方式でも同様となる。こ
の図に示されるように、現用送信回路１０及び予備送信
回路１２に送信データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…が順次
入力されると、現用送信回路１０は、これに対応する位
相θ１，θ２，θ３，θ４…でＰＳＫ変調された送信波
を出力する。同様に、予備送信回路１２も送信データＤ
１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…に対応する位相θ１´，θ２
´，θ３´，θ４´…でＰＳＫ変調された送信波を出力
する。

【０００６】この図の例では、現用予備切り替えは、切
り替え信号に応じ送信データＤ２とＤ３の交換の瞬間に
行われている。このようなタイミングで切り替えを行う
のは、受信側で送信されてくる送信データを識別する際
に、各データの中心をサンプリングすると想定したこと
による。通常、大気中の電波伝搬においてスペクトラム
の拡散を抑えるためには、送信側で帯域制限を加える。
従って、受信側においてデータの真値を得るためには、
データの中心のタイミングでサンプリングを行うのが良
い。従って、上の想定は妥当なものである。

【０００７】このような想定のもと、送信データの交換
タイミングで切り替えを行うと、受信側での識別タイミ
ング（データの中心のタイミング）には、何等影響が及
ばない。すなわち、受信側ではθ２の次にθ３´を得る
ことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現用送信回
路１０及び予備送信回路１２には同一の構成を用いるこ
とから、 θ１−θ２＝θ１´−θ２´ θ２−θ３＝θ２´−θ３´ ： という関係が成り立つ。両者の局部発振（送信局発）信
号も同期しているとすれば、 θｉ＝θｉ´ となるが、一般には同期は確保されず、 θｉ≠θｉ´ となる。このため、例えばθ２からθ３´への切り替え
に当たって、受信側の復調器の状態を遷移させ（acquis
ition ）、θ３´をθ３と読み取れるようにする必要が
ある。この遷移に要する時間を十分短くすることができ
れば、現用送信回路１０と予備送信回路１２の送信局発
の同期を厳密に確保することなしに、受信側における識
別誤りを防止でき、いわゆる現用予備ヒットレス切り替
えを実現できる。

【０００９】しかし、最近のディジタル無線回線におい
ては、周波数使用効率を向上させるために変調方式の多
値化が進んでいる。これに伴い、変復調器の動作精度も
桁外れな向上が求められてきている。従って、同期型の
復調器では再生搬送波のＣ／Ｎを大きくとらねばならな
ず、この結果、復調器の同期系ＰＬＬ（Phase LockedLo
op ）のループ応答は遅くせざるを得ない。すなわち、
上記遷移に要する時間（遷移時間）を短くするには限度
があり、遷移時間の短縮のみによって受信側での識別誤
りを防止するのは困難である。

【００１０】逆に、遷移時間の短縮に限界があることを
考慮した上で、現用予備切り替えに要する時間（スイッ
チ１４の切り替えに要する時間）を短くし、現用予備ヒ
ットレス切り替えを実現しようとした場合、スイッチ１
４として十分高速なものを用いなければならない。しか
し、データ伝送レートが高い場合には、そのような高速
動作は困難となる。

【００１１】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、現用送信回路と予
備送信回路の出力位相差を抑制し、さらにスイッチの切
り替えに伴う瞬断をなくして現用予備ヒットレス切り替
えを確実に行い、高い伝送レートにも適する現用予備切
り替え方式を実現することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の請求項１に係る現用予備切り替え方
式は、２個の送信回路のうち１個を回線に送信波を出力
する現用送信回路として用い、他の送信回路を予備送信
回路として用い、回線出力に係る送信波をスイッチによ
り現用送信回路の送信出力から予備送信回路の送信出力
に切り替えるセットスタンバイ方式において、現用送信
回路及び予備送信回路それぞれの送信出力を抽出して両
者を位相比較し、位相比較結果に基づき予備送信回路を
現用送信回路に位相同期させ、前記スイッチによる現用
送信回路から予備送信回路への切り替え過程において、
現用送信回路の送信出力と予備送信回路の送信出力とを
出力振幅が低下しないよう合成し、回線へ出力すること
を特徴とする。

【００１３】また、本発明の請求項２に係る現用予備切
り替え方式は、３個の送信回路のうち２個の送信回路を
それぞれ異なる回線に送信波を出力する現用送信回路と
して用い、他の１個を２個の現用送信回路の予備送信回
路として用い、一の回線出力に係る送信波を対応する現
用送信回路の送信出力から予備送信回路の送信出力にス
イッチにより切り替える２＋１セットスタンバイ方式に
おいて、前記切り替えの対象となる現用送信回路及び予
備送信回路それぞれの送信出力を抽出して両者を位相比
較し、位相比較結果に基づき予備送信回路を当該切り替
えの対象となる現用送信回路に位相同期させ、前記切り
替えの過程において、切り替えの対象となる現用送信回
路の送信出力と予備送信回路の送信出力とを出力振幅が
低下しないよう合成し、回線へ出力することを特徴とす
る。

【００１４】そして、本発明の請求項３に係る現用予備
切り替え方式は、請求項１又は２記載の現用予備切り替
え方式において、現用送信回路及び予備送信回路の送信
出力の抽出を当該現用送信回路及び予備送信回路の出力
側にそれぞれ設けた複数の方向性結合器により行い、位
相比較を方向性結合器により抽出された送信出力を入力
する位相比較器により行い、位相比較器の出力に応じ移
相器により予備送信回路の局部発振信号を移相させて、
前記位相同期を行うことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明の請求項１においては、セットスタンバ
イ方式において現用送信回路と予備送信回路とを位相同
期させる位相同期ループが構成される。このループは、
例えば請求項３に示されるごとく、方向性結合器、位相
比較器、移相器等により構成する。この位相同期ループ
では、まず、現用送信回路及び予備送信回路それぞれの
送信出力が抽出され、抽出結果が位相比較される。位相
比較結果は現用送信回路と予備送信回路の送信出力の位
相差を示しており、本発明においては、この位相差がな
くなるよう、すなわち予備送信回路が現用送信回路に位
相同期するよう、予備送信回路が制御される。これによ
り、現用送信回路と予備送信回路の出力位相差が抑制さ
れ、同期が確保される。

【００１６】また、これと併せ、現用予備切り替えが、
現用送信回路の送信出力が回線出力される状態から、緩
やかに、予備送信回路の送信出力が回線出力される状態
へと移行するように（Fade Transition ）、行われる。
すなわち、回線出力の振幅が低下せず復調側が位相衝撃
を受けないよう、現用予備切り替えの際に、現用送信回
路の送信出力と予備送信回路の送信出力との合成出力が
回線へ出力される状態が生じるように切り替える。これ
により、位相衝撃がなく識別誤りも生じないいわゆるヒ
ットレス切り替えが確実に実現される。また、上述の位
相同期ループの不完全性も吸収される。

【００１７】また、請求項２においては、２個の現用送
信回路を１個の予備送信回路で予備する２＋１セットス
タンバイ方式において上記作用が実現される。また、こ
の請求項における位相同期ループも、請求項３の構成で
実現できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図６及び図７に示される従来例
と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。

【００１９】図１には、本発明の第１実施例に係る送信
側装置構成が示されている。この実施例の第１の特徴
は、現用送信回路１０と予備送信回路１２の位相同期ル
ープを設けたことである。

【００２０】この図に示される構成では、図６に示され
るセットスタンバイ方式の構成に、方向性結合器１６−
１及び１６−２を付加している。方向性結合器１６−１
は現用送信回路１０の出力を抽出し、方向性結合器１６
−２は予備送信回路１２の出力を抽出する。現用送信回
路１０及び予備送信回路１２が同一の構成といいうるほ
どに調整されていれば、方向性結合器１６−１及び１６
−２の出力は、ほぼ等しいレベルで安定して得られる。

【００２１】方向性結合器１６−１及び１６−２の出力
は、位相比較器２０に入力され位相比較される。この実
施例では、方向性結合器１６−１の出力は直接、方向性
結合器１６−２の出力はπ／２固定移相器１８を介し
て、それぞれ位相比較器２０に入力される。π／２固定
移相器１８を用いるのは、現用送信回路１０の出力位相
と予備送信回路１２の出力位相とが一致している場合に
位相比較器２０の出力がゼロクロスとなるようにするた
めである。これにより、位相比較器２０の出力に極性情
報が保存されることになる。

【００２２】位相比較器２０の出力は、ＬＰＦ２２を介
して予備送信回路１２内部の移相器２４に入力される。
移相器２４は予備送信回路１２の送信局発２６の発振出
力を移相させる。すなわち、この実施例では現用・予備
送信局発間の位相同期ループが構成されている。ここ
で、ＬＰＦ２２は当該位相同期ループの応答速度を決定
するものである。この実施例の装置は位相変調を行って
いるので、ＬＰＦ２２の応答特性は位相変調動作に影響
を与えないよう十分低速に設定されている。移相器２４
は、ＬＰＦ２２を介して入力される位相比較器２０の出
力が零となるよう、すなわち現用送信回路１０の出力と
予備送信回路１２の出力の位相差がなくなるよう、送信
局発２６の発振出力を移相させる。これにより、現用・
予備送信局発間の位相同期ループの制御論理が閉じる。

【００２３】なお、図１では、この実施例の第２の特徴
であるフェードトランジションスイッチ（Fade Transit
ion Switch; 以下ＦＴＳ）２８が現用・予備切り替え用
のスイッチとして用いられているが、これについては後
に説明する。

【００２４】図２には、移相器２４の具体的構成が示さ
れている。この実施例では、無限移相器ではなく直線移
相器が用いられている。すなわち、現用予備間の位相差
は無限に変化していくことがないと考えられるため、本
実施例では直線移相器で足りる。

【００２５】図に示した例では、移相器２４は局発安定
化ＰＬＬ回路の一部として構成されている。すなわち、
高安定クリスタル発振器３０の出力（参照信号）は分周
回路３２の出力と位相比較回路３４により位相比較され
る。高安定クリスタル発振器３０を参照信号発振源とし
て用いるのは送信局発２６の周波数安定度と局発出力の
純度を向上させるためである。本実施例において、位相
比較回路３４の出力はループフィルタであるＬＰＦ３６
を介してループアンプ３８に入力され、ＲＦＶＣＯたる
送信局発２６はループアンプ３８の出力電圧に応じた周
波数で発振する。送信局発２６の出力は、予備送信回路
１２の局部発振周波数となる一方、分周回路３２により
分周され位相比較回路３４に入力される。

【００２６】この実施例において用いられるループアン
プ３８は、ＤＣオフセット入力付きのアンプである。す
なわち、ＬＰＦ２２を介して供給される位相比較器２０
の出力は、移相器制御入力として移相器２４のループア
ンプ３８に入力されており、この移相器制御入力はルー
プアンプ３８の出力をＤＣオフセットさせる。これによ
り、ＰＬＬ回路はこのオフセット分を相殺する方向に位
相比較器２０出力を制御するので、結果的に、移相器制
御入力により送信局発２６の出力位相を制御でき、かつ
移相器２４を簡単に構成できる。

【００２７】このように、現用送信回路１０と予備送信
回路１２の位相同期ループを設けたことにより、本実施
例ではＦＴＳ２８への入力がほぼ同相となる。

【００２８】次に、本実施例の第２の特徴に係るＦＴＳ
２８について説明する。図３にはこの実施例におけるＦ
ＴＳ２８の構成が、図４にはその動作が示されている。

【００２９】今、説明のため現用送信回路１０からＦＴ
Ｓ２８への送信波入力を入力１、予備送信回路１２から
のそれを入力２と表すことにする。ＦＴＳ２８は、それ
ぞれ入力１又は２を取り込む可変ＡＴＴ４０−１及び４
０−２を備えている。可変ＡＴＴ４０−１及び４０−２
は共にＡＴＴ駆動回路４２により駆動される。ＡＴＴ駆
動回路４２は、切り替え信号に応じて次のように動作す
る。

【００３０】例えば現用から予備への切り替えが行われ
る場合、図４に示されるように切り替え信号が立ち上が
る。これに応じ、ＡＴＴ駆動回路４２は可変ＡＴＴ４０
−２を駆動してその減衰率を小さくし、入力２に対する
ＦＴＳ２８の出力応答をフェードオンさせる。この後
に、ＡＴＴ駆動回路４２は可変ＡＴＴ４０−１を駆動し
てその減衰率を大きくし、入力１に対するＦＴＳ２８の
出力応答をフェードオフさせる。すると、ＦＴＳ２８の
出力は、切り替え信号の立ち上がりの後所定時間だけ入
力１及び２の合成状態となる。

【００３１】一般に、ＦＴＳは、位相差が逆相とならな
い範囲内で残留している２個の入力について切り替えを
行う際、切り替え時の位相衝撃を緩和して緩やかに切り
替えを実行させる。図３のＦＴＳ２８は、切り替え時に
入力１及び２の合成状態を確保するため、振幅の低下を
伴わずに安定に切り替えを実行する。従って、高いレー
トでデータ伝送しようとする場合にも、この実施例で
は、切り替え時間の影響を受信側の復調系にほとんど影
響を及ぼさない。すなわち、この実施例によれば、現用
予備のヒットレス切り替え（ビットエラーのない切り替
え）を確実に行うことができる（なお、ＦＴＳの詳細に
関しては、本願出願人が先に提案した特願平２−６８１
８８号を参照）。

【００３２】また、ＦＴＳ２８によれば、位相差が残留
する２個の入力についても、位相衝撃を発生させないで
切り替えることができる。従って、図１に示される現用
予備局発間の位相同期ループにおいて、制御残差が生じ
ていても問題にならない。従って、位相同期ループのル
ープゲインを下げても構わないことになる。位相同期ル
ープのループゲインを下げた場合、当該ループ自身が発
生させる位相制御振動を十分小さく抑圧することができ
好ましい。また、現用予備局発間の位相同期ループの調
整に精密さが要求されないことになり、この面からも、
比較的容易に現用予備のヒットレス切り替えを実現でき
る。

【００３３】図５には、本発明の第２実施例の構成が示
されている。この実施例は、本発明を２＋１セットスタ
ンバイ方式に適用した例である。２＋１セットスタンバ
イ方式は、２個の（例えば異偏波併用の）現用送信回路
１０−１及び１０−２と１個の予備送信回路１２を用
い、予備送信回路１２をいずれの現用送信回路の予備に
も用いることができるようにした方式である。予備送信
回路１２を現用送信回路１０−１の予備にするか現用送
信回路１０−２の予備にするかを切り替えるべく、予備
送信回路１２に供給する送信データを現用送信回路１０
−１と同じ送信データ１にするか現用送信回路１０−２
と同じ送信データ２にするかを切り替えるスイッチ４４
と、予備送信回路１２の出力に係る送信波を現用送信回
路１０−１側のＦＴＳ２８−１に出力するか現用送信回
路１０−２側のＦＴＳ２８−２に出力するかを切り替え
るスイッチ４６と、が設けられている。

【００３４】この実施例において、現用予備送信局発間
の位相同期ループは、スイッチ４８を含む構成となって
いる。このスイッチ４８は、予備送信回路１２を現用送
信回路１０−１の予備にする場合には、現用送信回路１
０−１の出力を抽出する方向性結合器１６−１側に接続
される。逆に、予備送信回路１２を現用送信回路１０−
２の予備にする場合には、現用送信回路１０−２の出力
を抽出する方向性結合器１６−３側に接続される。これ
により、予備送信回路１２の位相は、切り替えを実行し
ようとしている相手の現用送信回路（１０−２又は１０
−２）の位相と同期することになる。

【００３５】また、この実施例でも、ＦＴＳが用いられ
ているため、現用予備ヒットレス切り替えを実現でき、
かつＦＴＳが現用２セットに対応し２８−１及び２８−
２の２個設けられているため、かかる効果は送信出力１
及び２のいずれについても得ることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る現用予備切り替え方式によれば、セットスタンバ
イ方式において現用送信回路と予備送信回路とを位相同
期させる位相同期ループを設け、現用予備切り替えをＦ
ＴＳにより行うようにしたため、現用送信回路と予備送
信回路の同期が確保され、また、高い伝送レートでも現
用予備ヒットレス切り替えが確実に実現される。また、
ＦＴＳが２個の入力に係る位相制御残差をある範囲内で
許容するため、位相同期ループの応答速度を位相制御振
動が抑制されるよう遅く設定することが可能となり、位
相同期ループの調整にも精密な調整が要求されないた
め、現用予備ヒットレス切り替えを比較的簡単に実現で
きる。

【００３７】また、請求項２によれば、請求項１と同様
の効果が２＋１セットスタンバイ方式において得られ
る。

【００３８】そして、請求項３によれば、位相同期ルー
プを簡素かつ好適に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るセットスタンバイ方
式の送信側装置構成を示す図である。

【図２】この実施例における局発出力移相器の構成を示
す図である。

【図３】この実施例におけるＦＴＳの構成を示す図であ
る。

【図４】この実施例におけるＦＴＳの動作を示す図であ
る。

【図５】本発明の第２実施例に係る２＋１セットスタン
バイ方式の送信側装置構成を示す図である。

【図６】一従来例に係るセットスタンバイ方式の送信側
装置構成を示す図である。

【図７】従来例におけるＰＳＫ送信波の切り替えイメー
ジを示す図である。

【符号の説明】

１０，１０−１，１０−２ 現用送信回路 １２ 予備送信回路 １６−１，１６−２，１６−３ 方向性結合器 ２０ 位相比較器 ２４ 移相器 ２８ フェードトランジションスイッチ（ＦＴＳ） ４４，４６，４８ スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 清仁 東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号 日本 無線株式会社内 (72)発明者 北村 忠幸 東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号 日本 無線株式会社内 (72)発明者 星野 博文 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２個の送信回路のうち１個を回線に送信
   波を出力する現用送信回路として用い、他の送信回路を
   予備送信回路として用い、回線出力に係る送信波をスイ
   ッチにより現用送信回路の送信出力から予備送信回路の
   送信出力に切り替えるセットスタンバイ方式において、 現用送信回路及び予備送信回路それぞれの送信出力を抽
   出して両者を位相比較し、位相比較結果に基づき予備送
   信回路を現用送信回路に位相同期させ、 前記スイッチによる現用送信回路から予備送信回路への
   切り替え過程において、現用送信回路の送信出力と予備
   送信回路の送信出力とを出力振幅が低下しないよう合成
   し、回線へ出力することを特徴とする現用予備切り替え
   方式。
2. 【請求項２】 ３個の送信回路のうち２個の送信回路を
   それぞれ異なる回線に送信波を出力する現用送信回路と
   して用い、他の１個を２個の現用送信回路の予備送信回
   路として用い、一の回線出力に係る送信波を対応する現
   用送信回路の送信出力から予備送信回路の送信出力にス
   イッチにより切り替える２＋１セットスタンバイ方式に
   おいて、 前記切り替えの対象となる現用送信回路及び予備送信回
   路それぞれの送信出力を抽出して両者を位相比較し、位
   相比較結果に基づき予備送信回路を当該切り替えの対象
   となる現用送信回路に位相同期させ、 前記切り替えの過程において、切り替えの対象となる現
   用送信回路の送信出力と予備送信回路の送信出力とを出
   力振幅が低下しないよう合成し、回線へ出力することを
   特徴とする現用予備切り替え方式。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の現用予備切り替え
   方式において、 現用送信回路及び予備送信回路の送信出力の抽出を当該
   現用送信回路及び予備送信回路の出力側にそれぞれ設け
   た複数の方向性結合器により行い、 位相比較を方向性結合器により抽出された送信出力を入
   力する位相比較器により行い、 位相比較器の出力に応じ移相器により予備送信回路の局
   部発振信号を移相させて、 前記位相同期を行うことを特徴とする現用予備切り替え
   方式。