JPH098759A

JPH098759A - 双方向通信装置

Info

Publication number: JPH098759A
Application number: JP7151730A
Authority: JP
Inventors: Akira Kariyado; 晃假宿
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、端末の台数に無関係に遅延時間の
計測に要する時間を短縮することができるとともに、通
信に障害を及ぼすことなく温度ドリフトに対する補正も
行なうことができる双方向通信装置を提供することを目
的としている。【構成】センターと端末との間でＴＤＭＡと遅延制御と
を組み合わせた双方向通信を行なう双方向通信装置にお
いて、端末に設けられ、遅延制御情報と呼制御情報とを
一体化した制御データと、同期パターンが付加された通
信タイムスロットとをセンターに送信する送信手段と、
センターに設けられ、制御データに基づいて粗遅延調整
を行ない、通信タイムスロットに付加された同期パター
ンに基づいて微遅延調整を行なう調整手段とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば同軸ケーブル
や光ファイバーケーブル等を伝送線路として使用する双
方向通信装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、近年における首記の如き
双方向通信装置においては、遅延制御とＴＤＭＡ（Time
Division Multiple Access ；時分割多重接続）方式と
を組み合わせた、双方向通信サービスを行なうことが検
討されている。図３は、このような双方向通信サービス
の一例として、ＣＡＴＶ（Cable Television）放送シス
テムのネットワークを利用した電話サービスを行なう双
方向通信装置の概略的な構成を示している。

【０００３】図３において、符号１１は、外部ネットワ
ークと電話サービスのための交換制御を行なうＰＢＸ
（Private Branch Exchange ；構内交換機）装置であ
り、センター内に設置されている。また、同図中符号１
２は、端末に対する遅延制御機能と、ＰＢＸ装置１１に
対するインターフェース機能とを備えた遅延制御ＰＢＸ
インターフェース装置である。

【０００４】この遅延制御ＰＢＸインターフェース装置
１２は、そのＰＢＸ装置１１に対するインターフェース
機能を実現するために、ＰＢＸ装置１１にＰＣＭ（Puls
e Code Modulation ；パルス符号変調）ハイウェイ等で
接続されている。なお、この遅延制御ＰＢＸインターフ
ェース装置１２における遅延制御部分については、後述
する。

【０００５】また、図３において、符号１３は、遅延制
御ＰＢＸインターフェース装置１２から出力される２値
の下りデータに、デジタル変調処理及び周波数変換処理
等を施すデジタル変調回路である。このデジタル変調回
路１３は、例えば低速のＦＳＫ（Frequency Shift Keyi
ng；周波数偏移変調）方式、中速のＱＰＳＫ（Quadratu
re Phase Shift Keying ；４相位相変調）方式、高速の
多値ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation ；直交
振幅変調）方式等のように、伝送線路やシステムに応じ
た変調方式を採用している。

【０００６】そして、このデジタル変調回路１３から出
力される下り変調データは、混合分岐回路１４を経由し
た後、ネットワークに送出される。このネットワークと
しては、現在、同軸ケーブルでなる伝送線路１５を介し
て複数（図示の場合は２つ）の端末Ａ，Ｂが接続される
形式と、途中まで光モデムＭと光ファイバーケーブルを
使用しその先で同軸ケーブルを使用するという、伝送距
離が長い場合に利用される光同軸ハイブリッド形式の伝
送線路１６を介して複数（図示の場合は１つ）の端末Ｃ
が接続される形式との、２種類がある。

【０００７】この場合、下り変調データは、その伝送帯
域として図４（ａ）に示すように、７０ＭＨｚ〜１ＧＨ
ｚが利用されており、ＣＡＴＶ放送システムの場合、下
り映像信号と混在して伝送される。図４（ａ）に示す下
りデジタル変調波は、アナログ映像信号の１チャンネル
の帯域幅である６ＭＨｚにはいる変調方式で変調された
ものである。なお、ネットワークの途中には、データの
減衰を補正する増幅器が挿入されて、端末Ａ，Ｂ，Ｃま
でのデータレベルを補償している。また、伝送線路１
５，１６上のデータは、分岐器によって端末Ａ，Ｂ，Ｃ
に分配される。

【０００８】一方、各端末Ａ，Ｂ，Ｃから送出される上
り信号は、伝送線路１５，１６及び混合分岐回路１４を
経由した後、デジタル復調回路１７に供給されて復調処
理が施されることにより２値の上りデータに変換され、
以後、遅延制御ＰＢＸインターフェース装置１２及びＰ
ＢＸ装置１１を介して外部ネットワークに送出可能とな
っている。

【０００９】この場合、上りデータの伝送帯域として
は、図４（ｂ）に示すように、１０ＭＨｚ〜５０ＭＨｚ
が利用されている。図４（ｂ）に示す上りデジタル変調
波は、下りと同様に、６ＭＨｚ帯域幅に４つの変調波で
伝送される形式であり、その変調方式も、下りと同様
に、低速はＦＳＫ方式、中速はＱＰＳＫ方式を採用して
いる。また、デジタル復調回路１７の復調方式として
は、ＴＤＭＡであるため、遅延検波方式を採用している
のが一般的である。

【００１０】ここで、図５（ａ）は、上記下りデータの
フォーマットを示している。すなわち、下りのデータ列
には、その先頭にフレームの開始を示すＦＳ（フレーム
ＳＹＮＣ）のビット列があり、各端末Ａ，Ｂ，Ｃは、こ
のＦＳを検出することによって、下りデータとの同期を
とるようにしている。

【００１１】また、下りデータ列には、ＦＳの次に、端
末Ａ，Ｂ，Ｃに遅延時間と送信レベルとを指示するため
の遅延制御データが配置されている。なお、この遅延制
御データの先頭には、図示していないが、各端末Ａ，
Ｂ，Ｃのアドレスが設定されており、このアドレスに対
応する端末Ａ，Ｂ，Ｃのみが、下りデータを受信して処
理を行なうことになる。

【００１２】さらに、下りデータ列には、遅延制御デー
タの次に、呼制御データが配置されている。この呼制御
データは、端末Ａ，Ｂ，Ｃからの通信要求に応じて、通
信スロットの割り当てを行なうデータ（通信周波数の指
定や通信スロットの指定等）で構成されている。

【００１３】そして、下りデータ列の残りの領域は、全
て通信用のタイムスロットに割り当てられており、１フ
レーム（ＦＳ−ＦＳ間）が通信仕様に合ったビットレー
トで分割されている。例えば１フレームがＴ（ｍｓ）、
伝送速度がＨ（ｂｐｓ）、上記した制御情報のビット数
をＫ（ビット）、１通信スロットの通信速度をＬ（ｂｐ
ｓ）、各スロット内の制御情報をＪ（ビット）とする
と、確保することができるタイムスロットの数ｎは、ｎ＝（Ｔ・Ｈ−Ｋ）／（Ｔ・Ｌ−Ｊ）となる。

【００１４】次に、図５（ｂ）は、上記上りデータのフ
ォーマットを示している。この上りのデータ列は、各端
末Ａ，Ｂ，Ｃから連続して送信されるものではなく、各
スロット単位で異なる端末Ａ，Ｂ，Ｃから送信され、セ
ンターに到達した時点で連続したデータ列となるもので
ある。ただし、個々のタイムスロットの変調波は不連続
であるため、同期検波のような復調手段を使うことがで
きず、遅延検波で復調処理を施す必要がある。

【００１５】まず、上りのデータ列には、その先頭に遅
延制御データが配置されている。この遅延制御データ
は、下りの遅延制御データによって指示された端末Ａ，
Ｂ，Ｃから、センターに対して送信される。そして、詳
細は後述するが、センターでは、この上り遅延制御デー
タに含まれる同期パターンに基づいて、遅延計測を行な
っている。

【００１６】また、上りのデータ列には、遅延制御デー
タの次に、センターが遅延計測を行なう範囲を示す遅延
ウィンドウデータが配置されている。さらに、上りのデ
ータ列には、遅延ウィンドウデータの次に、通信スロッ
トの割り当てを行なう呼制御データが配置され、その後
の残りの領域は、全て通信用のタイムスロットに割り当
てられている。

【００１７】図６（ａ）は、上記上り遅延制御データ列
のフォーマットを示している。この上り遅延制御データ
列には、その先頭に無変調のデータが配置され、その後
に、プリアンブルと称される交番パターンが配置されて
いる。そして、センターでは、このプリアンブルを復調
したデータでクロック同期をとり、続いて配置されるＦ
Ｓによって位置の検出を行なっている。このプリアンブ
ル及びＦＳの部分で、センターが遅延計測を行ない、各
端末Ａ，Ｂ，Ｃに遅延時間が通知される。

【００１８】また、上り遅延制御データ列のＦＳの後に
配置される遅延制御データは、センターから指示される
遅延制御が端末Ａ，Ｂ，Ｃに正しく受信されているか否
かの確認を行なうために、端末Ａ，Ｂ，Ｃから下り遅延
制御データを送り返すために利用される。そして、上り
遅延制御データ列の最後には、ＣＲＣ（Cyclic Redunda
ncy Check ；冗長度符号チェック）データと誤り訂正デ
ータとが、通信データの誤り検出と誤り訂正のために配
置されている。

【００１９】なお、図６（ｂ）は、上記上りのデータ列
に含まれるタイムスロットデータ列のフォーマットを示
している。すなわち、タイムスロットの先頭と最後に
は、前後のタイムスロットとの干渉を避けるためのガー
ドビットＧがそれぞれ配置されている。そして、タイム
スロットには、制御データ、送信データ及び誤り訂正デ
ータ等が配置されている。

【００２０】ここで、図７は、上記遅延計測の手順を示
すフローチャートである。まず、開始（ステップＳ１）
されると、センターは、ステップＳ２ａで、端末Ａに下
り遅延制御データを送信し、ステップＳ３ａで、端末Ａ
から送出される上り遅延制御データを受信した後、ステ
ップＳ４ａで、そのプリアンブル及びＦＳに基づいて遅
延計測を実行する。以上のステップＳ２ａ〜Ｓ４ａの処
理が、他の全ての端末Ｂ，……，Ｌそれぞれに対して順
次繰り返して行なわれる。

【００２１】その後、センターは、ステップＳ５で、予
め設定された所定回数であるｋ回のポーリングが完了さ
れるのを待ち、ステップＳ６で、遅延計測結果を各端末
Ａ，Ｂ，……，Ｌに通知し、位置合わせを実行する。以
後、センターは、ポーリングを繰り返し、一定時間毎に
遅延時間の補正を行なっている。

【００２２】図８は、遅延計測動作を説明するために示
すタイミング図である。まず、センターから送信された
図８（ａ）に示すような下りデータ列は、同図（ｂ）に
示すように所定時間遅延されたタイミングで端末Ａ，
Ｂ，……，Ｌに受信される。すると、端末Ａ，Ｂ，…
…，Ｌは、受信された下りデータ列に含まれる遅延制御
データをみて、それが自己に対する上り遅延制御データ
の送信を指示している場合には、受信した下りデータ列
の次のＦＳのタイミングで、図８（ｃ）に示すように上
り遅延制御データを送信する。

【００２３】このようにして端末Ａ，Ｂ，……，Ｌから
送信された上り遅延制御データは、図８（ｄ）に示すよ
うに下りデータ列と同等の遅延時間を経た後、センター
に到達される。この場合、センターでは、下りデータ列
のＦＳを発生した時点から、上り遅延制御データが受信
されるまでの時間を計測し、その計測時間の１／２をセ
ンターから端末Ａ，Ｂ，……，Ｌまでの遅延時間と判断
する。そして、センターでは、このような遅延時間の測
定を図７に示したフローチャートの手順にしたがって、
各端末Ａ，Ｂ，……，Ｌ毎にそれぞれ繰り返し実行し、
その結果を積分して平均値を算出し、各端末Ａ，Ｂ，…
…，Ｌにそれぞれ通知する。

【００２４】このため、各端末Ａ，Ｂ，……，Ｌは、通
知されたデータに基づいて、下りデータ列のＦＳが受信
されるどのくらい前に上り遅延制御データを送信すれ
ば、遅延制御することができるかを判断することができ
る。つまり、図８（ｃ）に破線で示した位置が、遅延計
測が終了した後の上り遅延制御データの送信タイミング
となる。このタイミングは、通信スロットに対しても適
用され、センター側から見ると、受信した上りデータは
全て重複することなく復調されることになる。

【００２５】次に、図９を参照して通信タイムスロット
の割り当て制御について説明する。すなわち、遅延制御
が既に終了している状態で、端末Ａ，Ｂ，……，Ｌに通
信タイムスロットを確保する要求が発生された場合、端
末Ａ，Ｂ，……，Ｌは、上り呼制御データをセンターに
対して送信する。すると、この上り呼制御データを受信
したセンターは、空きタイムスロットを検索し、上りま
たは下りの周波数を切り替える必要がない場合には、現
在の周波数のままでタイムスロットの割り当て指示のみ
を端末Ａ，Ｂ，……，Ｌに対して送信する。

【００２６】これにより、端末Ａ，Ｂ，……，Ｌは、セ
ンターからの指示にしたがった通信タイムスロットで通
信を開始することになる。なお、端末Ａ，Ｂ，……，Ｌ
から通信タイムスロットの確保が要求された時点で、現
在使用している周波数のタイムスロットが一杯の場合に
は、センターは、上りまたは下りの周波数切り替え指示
を端末Ａ，Ｂ，……，Ｌに対して出力することになる。

【００２７】しかしながら、上述したような従来の双方
向通信装置では、センターと各端末Ａ，Ｂ，……，Ｌと
の間の遅延時間をポーリングによって計測しているの
で、端末Ａ，Ｂ，……，Ｌの台数が多くなってくるとポ
ーリング周期が長くなるため、双方向通信システム全体
としての初期の立ち上げに要する時間が長くなるという
問題が生じている。また、伝送線路１５，１６、センタ
ー設備及び端末Ａ，Ｂ，……，Ｌの部品等の温度ドリフ
トによる、遅延時間の補正制御も大きな問題となってく
る。さらに、センターにおいて、タイムスロットの割り
当て、周波数の割り当て及び交換制御等を行なっている
ため、センター設備の規模が大きくなるという不都合も
生じている。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
双方向通信装置では、センターと端末との間の遅延時間
の計測をセンターからのポーリング指示で行なっている
ため、端末の台数が増加するとポーリング周期が長くな
って、双方向通信システム全体の初期の立ち上げに要す
る時間が長くなるという問題を有している。また、温度
ドリフトに対する補正周期も長くなるので、通信に障害
が発生し易くなるという問題も生じることになる。

【００２９】そこで、この発明は上記事情を考慮してな
されたもので、端末の台数に無関係に遅延時間の計測に
要する時間を短縮することができるとともに、通信に障
害を及ぼすことなく温度ドリフトに対する補正も行なう
ことができる極めて良好な双方向通信装置を提供するこ
とを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る双方向通
信装置は、センターと端末との間でＴＤＭＡと遅延制御
とを組み合わせた双方向通信を行なうものを対象として
いる。そして、端末に設けられ、遅延制御情報と呼制御
情報とを一体化した制御データと、同期パターンが付加
された通信タイムスロットとをセンターに送信する送信
手段と、センターに設けられ、制御データに基づいて粗
遅延調整を行ない、通信タイムスロットに付加された同
期パターンに基づいて微遅延調整を行なう調整手段とを
備えるようにしたものである。

【００３１】

【作用】上記のような構成によれば、端末から出力され
る遅延制御情報と呼制御情報とを一体化した制御データ
に基づいて、センターが粗遅延調整を行なうとともに、
端末から出力される通信タイムスロットに付加された同
期パターンに基づいて、センターが微遅延調整を行なう
ようにしたので、端末の台数に無関係に遅延時間の計測
に要する時間を短縮することができるとともに、通信に
障害を及ぼすことなく温度ドリフトに対する補正も行な
うことができるようになる。

【００３２】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図１は、端末Ａ，Ｂ，……，Ｌ
からセンターに送信される、上りデータ列のフォーマッ
トを示している。すなわち、遅延制御データと呼制御デ
ータとは、フレームの先頭に配置され、通信要求発生時
に一体化してセンターに送信される。センターは、この
うちの遅延制御データに基づいて粗調整を実行する。

【００３３】この場合、遅延制御データは、無変調のデ
ータの後にプリアンブルと称される交番パターンが配置
されている。この交番パターンは、図６（ａ）に示した
従来の交番パターンと比較すると、遅延制御を１回で粗
調整しなければならないことから、長いパターン長にす
る必要がある。ただし、この交番パターンの長さは、粗
調整を行なう回路の構成によって変化するので限定され
るものではない。この粗調整によって、±１シンボル程
度の調整が行なわれる。端末Ａ，Ｂ，……，Ｌへの遅延
制御データは、従来と同様に、下りの遅延制御データで
通知される。

【００３４】次に、上りデータ列の各タイムスロットに
は、その先頭と最後とに、前後のタイムスロットとの干
渉を避けるためにガードビットＧが付加されているが、
上記粗調整のために１シンボル広く取ってある。また、
このタイムスロットには、同期パターンが追加されてい
る。そして、センターは、上述した粗調整を実行した
後、この同期パターンに基づいて遅延制御の±１シンボ
ル以内の微調整を実行する。また、この微調整と並列し
て、センターは、通信タイムスロット内にある送信デー
タの交番信号部分で±１シンボル以内の計測を行ない、
計測の精度を高めるようにしている。なお、センター
は、下りのタイムスロットの制御データ内に遅延制御デ
ータを配置して、端末Ａ，Ｂ，……，Ｌに通知してい
る。

【００３５】ここで、図２を参照して、遅延計測動作と
通信タイムスロットの割り当て制御とについて説明す
る。まず、待機状態でセンターからネットワーク上の全
ての端末Ａ，Ｂ，……，Ｌに対して、空き情報が通知さ
れる。この空き情報の内容としては、例えば使用各周波
数の空きタイムスロットの情報等がある。この情報を受
けて、端末Ａ，Ｂ，……，Ｌ側で通信要求が発生した場
合には、端末Ａ，Ｂ，……，Ｌ側は、使用したい周波数
とタイムスロットとを乱数データを用いて選択し、その
データを前述した遅延制御データと呼制御データとに一
体化してセンターに送信する。

【００３６】センターでは、端末Ａ，Ｂ，……，Ｌから
送信されたデータに基づいて粗調整を行ない、その計測
データを端末Ａ，Ｂ，……，Ｌに通知するとともに、要
求のあった周波数とタイムスロットとがあいている場合
には、承認通知を送信する。すると、端末Ａ，Ｂ，…
…，Ｌでは、タイムスロットを切り替えて微調整と通信
とを実行する。

【００３７】したがって、上記実施例のような構成によ
れば、端末Ａ，Ｂ，……，Ｌに対して通信要求が発生し
た場合に、上りの遅延制御データと呼制御データとを一
体化してセンターに送信し、遅延制御においては、セン
ターでこのデータに基づいて粗調整を行なった後、タイ
ムスロットに付加された同期パターンに基づいて微調整
を行なうようにしたので、従来のようにセンターからの
ポーリングによる遅延時間の計測が不要となり、端末の
台数に無関係に遅延時間の計測に要する時間を短縮する
ことができ、ひいては通信に障害を及ぼすことなく温度
ドリフトに対する補正も行なうことができるようにな
る。

【００３８】また、通信タイムスロットの割り当てにつ
いても、センターで割り当てを行なうことなく、空き情
報のみを事前に放送するだけで、端末Ａ，Ｂ，……，Ｌ
側で使用したい周波数とタイムスロットとを選択するの
で、センター設備の簡易化を図ることもできる。なお、
この発明は上記実施例に限定されるものではなく、この
外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施するこ
とができる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
端末の台数に無関係に遅延時間の計測に要する時間を短
縮することができるとともに、通信に障害を及ぼすこと
なく温度ドリフトに対する補正も行なうことができる極
めて良好な双方向通信装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る双方向通信装置の一実施例を説
明するために示す図。

【図２】同実施例の動作を説明するために示す図。

【図３】従来の双方向通信装置の概略を示すブロック構
成図。

【図４】同従来装置の下り及び上りデータの周波数配置
を説明するために示す図。

【図５】同下り及び上りデータのフォーマットを説明す
るために示す図。

【図６】同上りデータの詳細を説明するために示す図。

【図７】同従来装置の遅延制御手順を説明するために示
すフローチャート。

【図８】同従来装置の遅延計測動作を説明するために示
す図。

【図９】同従来装置のタイムスロットの割り当て動作を
説明するために示す図。

【符号の説明】

１１…ＰＢＸ装置、１２…遅延制御ＰＢＸインターフェース装置、１３…デジタル変調回路、１４…混合分岐回路、１５，１６…伝送線路、１７…デジタル復調回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 7/16 Ｈ０４Ｎ 7/16 Ｚ 7/173 7/173

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センターと端末との間でＴＤＭＡと遅延
制御とを組み合わせた双方向通信を行なう双方向通信装
置において、前記端末に設けられ、遅延制御情報と呼制
御情報とを一体化した制御データと、同期パターンが付
加された通信タイムスロットとを前記センターに送信す
る送信手段と、前記センターに設けられ、前記制御デー
タに基づいて粗遅延調整を行ない、前記通信タイムスロ
ットに付加された同期パターンに基づいて微遅延調整を
行なう調整手段とを具備していることを特徴とする双方
向通信装置。
【請求項２】前記調整手段は、前記通信タイムスロッ
トに付加された同期パターンと、前記通信タイムスロッ
ト内の通信データ列に含まれる交番部分とに基づいて、
微遅延調整を行なうことを特徴とする請求項１記載の双
方向通信装置。
【請求項３】前記通信タイムスロットの先頭と最後に
配置されるガードビットを、粗遅延調整用に１シンボル
以上増加させることを特徴とする請求項１記載の双方向
通信装置。
【請求項４】前記ＴＤＭＡの通信タイムスロットを切
り替える際に、前記センターから使用している通信タイ
ムスロットの空き情報を送信し、前記端末で、使用する
通信タイムスロットを選択して前記センターに通知する
ことを特徴とする請求項１記載の双方向通信装置。
【請求項５】前記ＴＤＭＡの周波数を切り替える際
に、前記センターから使用している周波数の空き情報を
送信し、前記端末で、使用する周波数を選択して前記セ
ンターに通知することを特徴とする請求項１記載の双方
向通信装置。