JPS594895B2 - 衛星経由のデジタル伝送の同期方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は時分割多重アクセスによる衛星局経由のデジタ
ル伝送方式に関し、特に情報のビツトまたは符号を送信
する地球局のタイミングで受信および再生されたこれら
のビツトまたぱ符号を衛星局側で行われる動作により衛
星局のタイミングに同期させるための方法および装置に
関する。

時分割多重アクセス（以下ＴＤＭＡとする）の原理によ
れば、衛星局に対する各チヤンネルは規則的な時間間隔
でデジタル形式の情報を送出する複数の地球局からの信
号を含んでいることが知られている（「バースト」送信
）。各地球局からそれらに割当てられた時間領域（ウイ
ンド）内で送出される情報は各局自体のタイミング（ク
ロツク）によつて制御される。

このタイミングを衛星局のタイミングに関連させること
もでき（リンクド・タイミング）あるいはこれら二つの
タイミングを同一公称周波数の二つの異なつた発振器に
よつて別個に発生させる（プレジオクロナス・タイミン
グ）こともできる。ここで前記のタイミングをリンクさ
せる方式をとつたとしても、衛星局での受信時にその再
生器から得られる地球局のタイミングでの情報符号の周
波数および位相は通常衛星局のタイミングの周波数およ
び位相とは異なつている。

実際に衛星局側でとり出される地球局のタイミングはド
ツプラ効果、一つのチヤンネルに接続されている種々の
地球局間のタイミングのずれ、送信器動作の許容誤差等
のような多くの干渉要因によつて影響を受ける。したが
つて再生器から受信および抽出される一連のビツトまた
は符号を衛星局の処理装置のタイミングに合わせるため
には受信信号の再生後に衛星局のタイミングによつて行
われるあらゆるその他の信号処理に先立つてこれらのタ
イミングの間で同期を行わなければならない。このよう
な同期を得るために考えられる一つの最も簡単な方法は
再生器から抽出される地球局のタイミングの指令によつ
て書き込むことができそして衛星局のタイミングの指令
によつて読み出すことのできるある一定の数、たとえば
三つのビツトまたは符号を記憶できるようなバツフアメ
モリを使用することである。

ところがこのような衛星通信方式では、送信フレーム中
でのある地球局からの送信バーストとこの局に割当てら
れている時間窓との位相のずれを衛星局側での受信時に
直ちに検出して地球局に通知することが重要である。

しかし、前記のようにバツフア・メモリが設けられてい
るとその書込み／読出し時間のために地球局への通知信
号に遅れが生じ、このような遅れはバツフア・メモリの
全記憶時間に相当することもある。これに対処して隣接
する他のバーストとの間で干渉を生じさせないようにす
るためにはバースト間の保護時間を充分に大きくとらね
ばならず、バツフア・メモリの存在が事実上チヤンネル
容量の利用率を低下させることになる。したがつて、本
発明の目的は地球局から受信される符号のタイミングを
衛星局側のタイミングに同期させるのに必要な位相およ
び周波数の補正を行うことができ、そして前記補正が有
用な情報の損失をもたらさずかつ同期の回復が保護時間
の増加を伴なわずになされ、そして特に情報符号の最小
の時間内で行うζとができるような方法および装置を提
供することにある。

本発明の特定の目的は複数の地球局が各チヤンネルに対
する時分割多重アクセスを有し、再生される情報符号に
地球局のタイミング信号がともなつている非連続デジタ
ル伝送方式において送信を行つた地球局のタイミングで
再生された情報符号を衛星局のタイミングに同期させる
ための方法において、前記方法が前記地球局のタイミン
グにおける信号の位相の非連続または不存在を検出して
情報信号（バースト）の送出開始を検出し、前記衛星局
のタイミングの周波数の２倍の周波数を有する第一の波
形を発生させ、前記第一の波形を反転して前記衛星局の
タイミングの周波数の２倍の周波数を有する第二の波形
を発生させ、最初に受信された情報符号のほぼ中心に対
応して位置されかつ衛星局のタイミングの周波数の２倍
の周波数を有する前記波形の中の一つの波形によつて与
えられた論理値をバーストの全持続期間にわたつて記憶
し、この記憶された論理値に基づいて前記波形の中の一
つの波形を選択し、この選択された波形から前記衛星局
のタイミングの周波数に等しい周波数とその前縁部が前
記最初の情報符号の中心から前記地球局のタイミングの
周期の１／４以下の時間だけはなされた前記選択された
波形の前縁部から符号時間の整数倍だけはなされている
ような位相とを有する第三の波形を抽出し、再生された
情報符号を前記第三の波形の前縁部によつて標本化して
このような情報符号が前記衛星局のタイミングの周波数
に等しい周波数と前記地球局のタイミングの位相にした
がう位相をもつて生じるようなフレームを形成し、前記
第一の波形から周波数および位相が前記衛星局のタイミ
ングの周波数および位相に一致した第四の波形を抽出し
、そして前記第三の波形について行われた標本化の結果
として得られる情報符号を前記第四の波形の前縁部によ
つて標本化して前記情報符号が前記衛星局のタイミング
にしたがつて一つづつ順に生成されるフレームを得るよ
うにする動作を含むことを特徴とする衛星経由のデジタ
ル伝送の同期方法を提供することにある。

本発明の目的はまた前記方法を実施するための装置を提
供することにある。

本発明の前記の特徴ならびにその他の特徴は以下添付の
図面を参照して単に例として挙げられた何等制限的な意
味を有しない好ましい具体例についての下記の記載から
さらに明確となるであろう。

この装置は多数の受信アンテナＡＲｌ・・・・・・ＡＲ
ｍを含み、各アンテナはそれぞれ複数のチヤンネルに対
応しかつ各チヤンネルには時分割の多重アクセス方式に
よつて多数の地球局が対応している。アンテナＡＲｌ・
・・・・・ＡＲｍはそれぞれ多数の受信一復調器ＲＤ／
ａ・゜・・・・ＲＤ／ｎ・・・・・・ＲＤｍａ・・・・
・・ＲＤｍｎに結合されており、各受信一復調器は公知
の通常の形式のものであつてそれぞれ一つのチャンネル
に対応する。受信一復調器からの復調信号は再生器ＲＧ
／ａ・・・・・・ＲＧ／ｎ・・・・・・ＲＧｍａ・・・
・・・ＲＧｍｎに供給され各再生器の出力ライン１には
地球局のタイミングでサンプルされたデータがまたその
出力ライン２にはデータの流れから抽出されたこのよう
なタイミングに関連する信号が存在する。このような信
号は、前記のプレジオクロナス・タイミングおよびリン
クド・タイミングのいずれの場合においても、衛星局中
での信号処理に用いられる衛星局のタイミングの位相ψ
ｓおよび周波数Ｆｓに関して一定の差および／または不
確定性を与える位相ψｔおよび周波数Ｆｔを有している
。このために、再生信号はデータ処理装置ＴＤに送られ
る前に、地球局のタイミングを衛星局の一つのタイミン
グＴｓに合致させるようになされた同期装置ＳＹ／ａ・
・・・・・ＳＹ／ｎ・・・・・・ＳＹｍａ・・・・・・
ＳＹｍｎ中に通過させる必要がある。より具体的に説明
すれば、本発明をなすこれらの同期装置ＳＹは各再生器
ＲＧの出力における信号の周波数Ｆｔを衛星局のタイミ
ング装置ＣＫｓによつて発生される公称動作周波数Ｆｓ
に変換するように周波数変換動作を行ない、そして二つ
の隣接する送信バースト間での移行の位相補正を行つて
データ処理装置ＴＤの入力側に送られるビツ卜列中にお
ける位相の非連続性を除去するように動作しなければな
らない。

このような二つの機能を実施するときには、前記の補正
によつて生じる可能性のあるビツトのずれによつて情報
の損失を生じたり、または隣接する送信バース間の保護
時間を増大させないようにせねばならない。

これらの補正は一つのバーストの内部において、再生器
により抽出された地球局のタイミングの周波数Ｆｔと衛
星局のタイミングの周波数Ｆｓとの間の差が情報符号時
間の１／４以下であれば可能である。

この条件は一般に前記プレジオクロナス・タイミスグま
たはリンクド・タイミングの安定性が高くかつ衛星軌道
の離心率および傾斜角の値が正常な範囲内にある場合に
は満足される。一つの同期装置ＳＹｌたとえばＳＹａの
構造を以下第２図によつてさらに詳細に説明する。

出力ライン３に送出される同期装置ＳＹａの信号はデー
タ処理装置ＴＤの内部において衛星局のタイミングＴｓ
で必要な処理動作を受ける。データ処理装置ＴＤの機能
は人工衛星の型式および目的によつて種々であり、たと
えば衛星局がスイツチングを行うものではベースバンド
のスイツチングを、また測量的に用いられる衛星の場合
には原データを受信、処理して地球局に送るためのコン
ピユータとして作用するものもある。次いで処理装置Ｔ
Ｄで処理された信号は多数の変調一増巾器ＭＡ／ａ・・
・・・・ＭＡ／ｎ・・・・・・ＭＡｍａ・・・・・・Ｍ
Ａｍｎに送られ、ここで地球局に対する再伝送に適した
形式に変換され、次いで送信アンテナＡＴｌ・・・・・
ＡＴｍに供給される。第２図中においてＲＤは非連続検
出器を示し、この検出器は再生器ＲＧ／ａ（第１図）の
出力ライン２から地球局のタイミング信号を受けて二つ
の引き続く送信バーストの間の間隔における位相の非連
続性または信号の不存在を検出する。

検出器ＲＤからの出力ライン４，５には二つのバースト
の間の全問隔では１１０１１であり、一つのバーストの
始まりが検知された後では１１１１に転化する二つの信
号が存在する。さらに説明すれば、ライン４に存在する
信号はバーストの開始に引続いて現われる地球局のタイ
ミング信号の最初の前縁に対応して１１１に転化しライ
ン５に存在する信号は前記タイミング信号の最初の後縁
に対応して１１１１に転化する。このような機能を果す
装置は当業者に知られたものであり、したがつてその詳
細については説明しない。ＲＥｌは通常のレジスタを示
し、これは衛星局の一つのタイミングの二倍の周波数で
ある周波数２ｆｓを有する信号の論理値を地球局タイミ
ング信号の前記後縁によつて形成される時点で記憶する
。

前記タイミング信号の後縁は再生器からライン１に送出
される情報符号の中心に対応するものとする。ＲＥｌに
対する制御信号（地球局のタイミング信号）は前記ライ
ン２からインバータ１Ｎ１を介してライン２０により与
えられ、一方周波数２ｆｓの信号（被サンプル信号）は
装置０Ｋｓ（第１図）からライン６により与えられる。

第二のレジスタＲＥ２はあるバーストの開始時にＲＥｌ
が読み取つた信号のサンプル値をこのバーストの全持続
期間にわたつて保持する役割を果す。

レジスタＲＥ２はレジスタＲＥｌからライン７を通して
このサンプル値を受け、前記検出器ＲＤの出力ライン４
からの信号の制御命令を受けた際にそれを出力ライン８
に与える。ＲＥ２はまたライン５からの「クリア」入力
を受け検出器ＲＤによりバースト間の信号の不存在が検
出されるとクリアされる。レジスタＲＥ２の出力ライン
８は２入カー１出力端子形式のプレクサＭＵＸの切換制
御入力端に接続されている。

マルチプレクサＭＵＸの他の二つの入力端はそれぞれラ
イン６７および９に接続されており、ライン６′にはＣ
Ｋｓ周波数２ｆのタイミング信号がライン９にはこの信
号をインバータＩＮ２により１８０９反転して得られた
同一周波数２ｆのタイミング信号が存在する。マルチプ
レクサＭＵＸはライン８から切換制御入力端に与えられ
る信号の論理値が１０１であるか１１１１であるかにし
たがつて６′または９からの入力を出力ライン１０に選
択的に接続する。ライン８に論理値が存在すること、ラ
イン６上の信号が地球局のタイミングの最初の後縁に対
応していること、そしてライン９上の信号はライン６上
に存在する信号の反転信号であることからマルチプレク
サＭＵＸの出力ライン１０には衛星局のタイミング信号
周波数の２倍の周波数を有し、かつこの時点でＯである
信号が存在することになる。マルチプレクサＭＵＸのか
かる動作のためのエネーブル信号はライン４から一つ（
またはそれ以上）のインバータＩＮ３を介してライン１
１より供給される。

このインバータＩＮ３によつてマルチプレクサＭＵＸに
対するエネーブル信号は制御信号よりもやや遅れて到来
することになり、それによつてライン８から選択制御入
力端に与えられる論理電圧値がＭＵＸのスイツチ動作時
に安定化される。ＭＵＸの出力ライン１０はＪ−Ｋフリ
ツプフロツプからなる分周器Ｄ１の入力側に接続されて
おり、そのフリツプフロツプ動作はライン１０上に存在
する信号のそれぞれの後縁で制御され、かつライン５上
に存在する信号が保護時間にあることを示している間は
その動作を禁示される。

この分周期Ｄ１の出力ライン１２はレジスタＲＥ３の選
択入力端に結合されておりこのレジスタにはライン１を
介して再生器から種々のバーストの情報符号が与えられ
ライン１２上に存在する分周器Ｄ１からの信号の前縁に
より形成される時点で読込まれる。したがつてレジスタ
ＲＥ３の出力側には衛星局のタイミングの周波数および
地球局のタイミングによる位相を有する情報符号が存在
する。レジスタＲＥ３の出力側には同様な別のレジスタ
ＲＥ４がカスケードに接続されており、ライン１３上の
情報符号を衛星局のタイミングの周波数で供給される。
このレジスタＲＥ４の制御ライン１４にはライン６上の
衛星局タイミング信号の周波数２ｆをｆに分周する同様
な分周器Ｄ２からの制御タイミング信号が加えられ、こ
のタイミングでライン１３の情報符号がライン３側に読
出される。前記分周器Ｄ２の出力は位相の点でも実際の
衛星局のタイミング信号である。したがつてこのレジス
タＲＥ４によつてレジスタＲＥ３の出力ライン１３に存
在する信号の位相が衛星局のタイミングの位相に合致さ
れ、これら信号はＭＵＸが選択した信号が何であつたか
にしたがつて１／４周期だけ進相または遅相される。次
に本発明装置の動作をバーストの開始から開始される同
期装置ＳＹの種々のライン上に存在する信号の挙動を示
す第３図についてさらに説明する。

ここでは理解し易くするために衛星局のタイミングおよ
び地球局タイミングの間の周波数の差を強調して示して
ある。図中、点線は地球局タイミングの信号に関してこ
こで問題とするバーストを先行するバーストから分離す
る不確定または非連続帯域を示し、これはすでに述べた
ようにバーストの最初のビツトに割当てられた時間に部
分的に関連する。しかし、こＱ形式の伝送について知ら
れているように、最初のビツトには一般に情報内容が含
まれておらず、このために前記の不確定性によつては情
報の損失は生じない。これらのビツトの数とは関係なく
、この不確定性は最初の情報を伴なうビツトの至昧の直
前にある地球局のタイミングの後縁が来る前に終了する
ことが重要であり、もしそうでないと同期装置の正常な
動作が妨げられることになる。

これは公知の再生装置によつて容易に行うことができる
。ここで説明を簡単にするために、バーストの中の最初
のビツトだけが情報ビツトの到来に先行するものとする
。すなわちここで、時点ＴＯは新しいバーストが理論的
に開始される時点である。

この時点では検出器ＲＤ（第２図）がすでに二つのバー
スト間の非連続性を検知しており、したがつてその出力
信号はいずれもＯである。これはレジスタＲＥ２および
分周器Ｄ１の動作が禁止されていることを意味する。再
生器から至昧し情報符号の中心に一致するものとみなさ
れている地球局のタイミングの最初の後縁がライン２に
生じると（時点ｔ１、第３図）、検出器ＲＤのライン５
の出力が１１１１に転化してレジスタＲＥ２および分周
器Ｄ１に対する動作の禁止が解除される。

さらに、レジスタＲＥｌはライン６上に存在しこの時点
では１１１である衛星局のタイミング信号の論理値を記
憶してこれをライン７に与える。次いで地球局タイミン
グの前縁が到来すると時点Ｔ２、第３図）に、ライン４
上に存在する信号が′１１１′に転化し、この制御下で
レジスタＲＥ２はライン７上に存在する信号をライン８
に移送することができる。

マルチプレクサはそのライン１０の出力における誤動作
を避けるために線７の切換えよりもやや遅れて作動可能
とされる。

ここでライン８の切換制御入力が゛３１゛１であるので
ライン９の入力を選択してこの入力に存在する信号を分
周器Ｄ１に送出する。分周器Ｄ１はこの信号の周波数２
ｆを１／２に分周してライン９上に存在する信号の一つ
おきの縁毎に生じる前縁を伴ないかつマルチプレクサＭ
ＵＸの制御時点Ｔ２に以降の前記信号の最初の後縁力穆
昧する時点Ｔ３で始まる信号を形成し、この信号をライ
ン１２に対して衛星局のタイミングの周波数で供給する
。この時点でレジスタＲＥ３はライン１上に存在するデ
ータすなわちビツト１を記憶し、これを出力ライン１３
に与えることができる。

引き続くデータ（ビツト２）はライン１２上に存在する
信号の第二の前縁に対応して（時点Ｔ５）記憶され以下
同様に反復される。レジスタＲＥ３によつて記憶された
データは衛星局のタイミングの周波数で逐次ライン１３
上に流出されるが、それらは図かられかるように前記タ
イミングに関してなおずらされている。

時点Ｔ４およびＴ６（ＲＥ３による記憶後のライン１４
上の信号の前縁）でデータはレジスタＲＥ４によつて記
憶され種々の構成部分によつて生じる内部的な遅延は別
にして衛星局のタイミングに合致されて出力端のライン
３に与えられる。

これらの動作はバーストが終るまで引き続く各ビツトに
ついて同じように継続され、引き続くバーストの間にタ
イミングの非連続がなければフレームの終りまで続けら
れる。非連続があつた場合には、前述したようにして標
本化波形を選択する動作が反復される。すでに述べたよ
うに、同期装置の入力ライン１と出力ライン３との間の
時間差は１ビツト時間以下である。

さらに、位相補正においてはビツト０が失なわれる。こ
のビットは前記の不確定性によつて影響を受け非連続性
を生じさせる可能性のある唯一つのビツトである。ある
一つのバースト内において、地球局のタイミングと衛星
局のタイミングとの間の差が１／４周期以下であれば、
サンプリングを制御する波形の縁部の選択（時点ｔ１後
における選択波形の最初の後縁）は全バーストについて
有効であり、方その逆の場合にはサンプリング時点を変
えることが必要となりしたがつて情報の損失が生じるこ
ととなる。

前記の記載は例としてなされたものであつて限定的な意
味を有するものではなく本発明の範囲内では種々の改変
および変更を行うことが可能である。

たとえば時点ｔ１においてレベル０の代りに１を有する
波形を選ぶことができならびに／または選択波形の後縁
の代りに前縁を用いることもできる。

一般的にみて波形を選択すればサンプリングは到来する
符号の中心からビツト時間の１／４以下の距離にある縁
部によつて制御されるものといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を適用した衛星経由の伝送方式の
概要を示す図、第２図は本発明の装置の回路の概要図、
第３図は本発明装置の動作を説明するためのタイミング
信号の波形図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の地球局が各チャンネルに対する時分割多重ア
   クセスを有し、再生される情報符号に地球局のタイミン
   グ信号がともなつている非連続デジタル伝送方式におい
   て送信を行つた地球局のタイミングで再生された情報符
   号を衛星局のタイミングに同期させるための方法におい
   て、前記方法が前記地球局のタイミングにおける信号の
   位相の非連続または不存在を検出して情報信号（バース
   ト）の送出開始を検出し、前記衛星局のタイミングの周
   波数の２倍の周波数を有する第一の波形を発生させ、前
   記第一の波形を反転して前記衛星局のタイミングの周波
   数の２倍の周波数を有する第二の波形を発生させ、最初
   に受信された情報符号のほぼ中心に対応して位置されか
   つ衛星局のタイミングの周波数の２倍の周波数を有する
   前記波形の中の一つの波形によつて与えられた論理値を
   バーストの全持続期間にわたつて記憶し、この記憶され
   た論理値に基づいて前記波形の中の一つの波形を選択し
   、この選択された波形から前記衛星局のタイミングの周
   波数に等しい周波数とその前縁部が前記最初の情報符号
   の中心から前記地球局のタイミングの周期の１／４以下
   の時間だけはなされた前記選択された波形の前縁部から
   符号時間の整数倍だけはなされているような位相とを有
   する第三の波形を抽出し、再生された情報符号を前記第
   三の波形の前縁部によつて標本化してこのような情報符
   号が前記衛星局のタイミングの周波数に等しい周波数と
   前記地球局のタイミングの位相にしたがう位相をもつて
   生じるようなフレームを形成し、前記第一の波形から周
   波数および位相が前記衛星局のタイミングの周波数およ
   び位相に一致した第四の波形を抽出し、そして前記第三
   の波形について行われた標本化の結果として得られる情
   報符号を前記第四の波形の前縁部によつて標本化して前
   記情報符号が前記衛星局のタイミングにしたがつて一つ
   づつ順に生成されるフレームを得るようにする動作を含
   むことを特徴とする衛星経由のデジタル伝送の同期方法
   。 ２ 複数の地球局が各チャンネルに対する時分割多重ア
   クセスを有し、再生された情報符号に地球局のタイミン
   グ信号がともなつている非連続デジタル伝送方式におい
   て送信を行つた地球局のタイミングで再生される情報符
   号を衛星局のタイミングに同期させるための方法を実施
   するための装置において、前記再生された情報符号の引
   き続くフレームについての二つのバーストの間に生じ得
   る非連続を検知することができ、かつ前記非連続の間に
   は０となりそしてバーストの開始に引き続く前記地球局
   のタイミングの最初の前縁または最初の後縁への各対応
   時に１となる第一および第二の出力信号を発生すること
   のできる非連続検出器ＲＤと、前記受信された情報符号
   のほぼ中心時点に対応して存在しかつ前記衛星局のタイ
   ミングの周波数の２倍の周波数を有する第一の波形の論
   理値をバーストまたはフレームの全持続期間にわたつて
   協同して記憶することのできる第一および第二のレジス
   タＲＥ１、ＲＥ２と、前記レジスタＲＥ１、ＲＥ２によ
   り記憶された論理値にしたがつて制御されかつその出力
   側に前記衛星局のタイミングの周波数の２倍の周波数を
   有する前記第一の波形またはこれと同一の周波数を有し
   前記第一の波形から前記衛星局のタイミングの周期の１
   ／４だけ移相されている第二の波形を移送することので
   きる２入力−１出力端子を備えたマルチプレクサＭＵＸ
   と、このマルチプレクサから送出される信号の周波数を
   １／２に分周することのできる第一の分周器Ｄ１と、こ
   の分周期Ｄ１から得られる信号の命令により入力側に存
   在する前記再生された情報符号を出力側に生じさせるこ
   とのできる第三のレジスタＲＥ３と、前記第一の波形の
   周波数を１／２に分周してその出力に前記衛星局のタイ
   ミングを形成する信号を供給する第二の分周器Ｄ２と、
   この第二の分周期Ｄ２から送出される信号の命令により
   前記第三のレジスタから送出される信号を標本化してそ
   の出力に前記衛星局のタイミングに適合したタイミング
   で再生された信号を供給することができる第四のレジス
   タＲＥ４とを含むことを特徴とする衛星経由のデジタル
   伝送の同期装置。