KR20190088529A - 시각 동기 시스템 및 송신 장치 - Google Patents

Abstract

GNSS 신호를 수신할 수 없는 위치에 설치된 복수의 장치에 대해 시각 동기를 실현할 수 있는 시스템이 제공된다. 시각 동기 시스템은, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호에 의거하여, 제1의 타이밍 신호 및 당해 제1의 타이밍 신호가 나타내는 타이밍에 대응하는 시각 정보를 취득하는 기준시각 취득부와, 복수로 분기된 배선에 접속됨과 함께, 대응하는 시각 정보를 포함하는 변조 신호를 제1의 타이밍 신호에 동기하여 생성하여 배선상에 송출하는 변조부와, 배선의 어느 하나의 분기에 접속됨과 함께, 배선상을 전반하는 변조 신호를 복조하는 하나 이상의 복조부와, 어느 하나의 복조부에서의 복조에 의해 취득된 제2의 타이밍 신호 및 시각 정보에 의거하여, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호와 호환성을 갖는 제1의 무선 신호를 송신하는 하나 이상의 송신부를 포함한다.

Description

시각 동기 시스템 및 송신 장치

본 기술은, 시각 동기 시스템 및 당해 시각 동기 시스템에 이용되는 송신 장치에 관한 것이다.

복수의 장치 사이에서 시각 동기를 필요로 하는 시스템에서, GPS(Global Positioning System) 등의 측위(測位) 위성 시스템(Global Navigation Satellite System : GNSS)을 이용하는 방법이 일반화하고 있다. 전형적으로는, CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 이동체 통신 기지국(이하, 단지 「기지국」이라고도 칭한다.)에서는, 실용 당초부터, GNSS로부터의 무선 신호(이하, 「GNSS 신호」라고도 칭한다.)를 이용하여, 데이터 송수신 제어에 필요한 시스템 동기를 실현하고 있다.

전형적인 구성으로서는, 각 기지국에 GNSS의 수신기를 설치하고, 그 수신기로부터 출력되는 타이밍 신호(GPS인 경우에는, PPS(Pulse Per Second) 신호 등) 및 시각 메시지에 의거하여, 각 기지국이 시각을 관리함으로써, 복수의 기지국 사이에서의 시각 동기를 실현한다(비특허문헌 1 등도 참조).

증대하는 트래픽에 대응하기 위해, LTE-Advanced라고 칭하여지는 통신 기술이 실용화되어 있고, 또한, 5G라고 칭하여지는 차세대 이동체 통신 시스템에 대해서도 기술적인 검토 및 개발이 진행되어 있다(비특허문헌 2 등도 참조). LTE-Advanced는, 단위 스루풋을 높인 기술로서, MIMO(multiple-input and multiple-output) 및 CoMP(Coordinated Multiple Point transmission/reception) 등을 포함하고 있고, 이와 같은 기술을 실현하기 위해서는, 보다 정밀도가 높은 시각 동기가 필요해진다.

또한, 주파수의 이용 효율을 높여서 통신 용량을 증대시키는 어프로치로서, 셀의 소형화도 진행되어 있고, 펨토셀이라고 칭하여지는 초소형 기지국도 실용화되어 있다. 이와 같은 초소형 기지국에 대해서도, 통상의 기지국과 마찬가지로 시스템 동기를 실현할 필요가 있다.

아라이가오루, 무라카미마코토, 「ITU-T에서의 망 동기 기술의 표준화 동향」, NTT 기술 저널, 2015년 12월 타오카 타, 「LTE-Advanced에서의 MIMO 및 셀 사이 협조 송수신 기술」, NTT DOCOMO 테크니컬·저널 Vol. 18 No. 2, 2010년 7월 「IMES 유저 인터페이스 사양서(IS-IMES)」, 우주항공연구개발기구, 2016년 10월

상술한 바와 같은 초소형 기지국은, 예를 들면, 유저의 자택 등의 옥내에 설치하는 것이 상정된다. 이와 같은 옥내에 설치되는 초소형 기지국은, GNSS 신호를 수신할 수가 없다, 또는, 수신되는 GNSS 신호의 강도가 충분하지 않은 경우도 많고, 종전의 기지국에 채용되고 있는 시각 동기를 실현할 수가 없다는 과제가 있다.

본 기술은, 이와 같은 과제 등을 고려한 것으로서, GNSS 신호를 수신할 수 없는 위치에 설치된 복수의 장치에 대해 시각 동기를 실현할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

본 발명의 어느 국면에 따르는 시각 동기 시스템은, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호에 의거하여, 제1의 타이밍 신호 및 당해 제1의 타이밍 신호가 나타내는 타이밍에 대응하는 시각 정보를 취득하는 기준시각(基準時刻) 취득부와, 복수로 분기된 배선에 접속됨과 함께, 대응하는 시각 정보를 포함하는 변조 신호를 제1의 타이밍 신호에 동기하여 생성하여 배선상에 송출하는 변조부와, 배선의 어느 하나의 분기에 접속됨과 함께, 배선상을 전반하는 변조 신호를 복조하는 하나 이상의 복조부와, 어느 하나의 복조부에서의 복조에 의해 취득된 제2의 타이밍 신호 및 시각 정보에 의거하여, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호와 호환성을 갖는 제1의 무선 신호를 송신하는 하나 이상의 송신부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1의 타이밍 신호는 주기적으로 출력되고, 변조부는, 변조 신호를 제1의 타이밍 신호가 출력된 시점을 기준으로 하여 배선상에 송출하고, 변조 신호는, 시각 정보에 더하여 동기 워드를 포함한다.

바람직하게는, 복조부는, 배선상을 전반하는 변조 신호에 포함되는 동기 워드를 검출하면, 당해 검출된 동기 워드에 계속한 정보를 복조 데이터로서 출력함과 함께, 당해 동기 워드를 검출한 시점보다 미리 정하여진 보정 시간만큼 전의 시점을 기준으로 하여 제2의 타이밍 신호를 출력한다.

바람직하게는, 시각 동기 시스템은, 기준시각 취득부에서 취득되는 제1의 타이밍 신호와 실질적으로 동일한 제3의 타이밍 신호를 취득함과 함께, 제3의 타이밍 신호와 복조부에서 출력되는 제2의 타이밍 신호와의 시간차를 계측함으로써 보정 시간을 결정하는 교정 장치를 또한 포함한다.

바람직하게는, 송신부는, 복조부에서 출력되는 제2의 타이밍의 주기보다 긴 주기로, 제1의 무선 신호를 송신한다.

바람직하게는, 제1의 무선 신호는, 소정의 기준일(基準日)부터의 경과주(經過週)와 주초(週初)부터의 통산초(通算秒)의 정보를 포함하는 제1의 포맷, 및, 서력 년, 월, 일, 시, 분, 초의 정보를 포함하는 제2의 포맷 중, 적어도 일방을 서포트한다.

바람직하게는, 제1의 무선 신호는, 복수의 워드로 이루어지는 프레임으로서 구성되어 있고, 프레임을 구성하는 복수의 워드의 선두는 송신 주기의 시작 시점에 대응시켜져 있고, 프레임 중의 1번째의 워드는, 미리 정하여진 값으로 고정된다.

바람직하게는, 시각 동기 시스템은, 송신부로부터의 제1의 무선 신호를 복조하고, 제4의 타이밍 신호 및 당해 제4의 타이밍 신호가 나타내는 타이밍에 대응하는 시각 정보를 취득하는 수신부를 또한 포함하고, 수신부는, 1번째의 워드에 대해 복수회의 합성곱(convolution) 연산 처리를 실행하는 회로를 포함한다.

바람직하게는, 송신부는, 제1의 무선 신호가 송신되지 않는 기간에서, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호를 대체하는 제2의 무선 신호를 송신한다.

바람직하게는, 배선은, 공동 시청(聽視) 시스템의 신호선, 케이블 텔레비전의 신호선, 및, 통신용의 신호선 중 적어도 어느 하나를 포함한다.

바람직하게는, 제1의 무선 신호는, 기준시각 취득부에 의해 취득되는 시각 정보에 의거하여 산출되는 소정 길이의 메시지를 포함한다.

더욱 바람직하게는, 소정 길이의 메시지는, 시크릿 키 및 시각 정보를 입력으로 하여, 암호학적 해시 함수에 따라 산출된다.

본 발명의 어느 국면에 따르는 시각 동기 시스템은, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호에 의거하여, 제1의 타이밍 신호 및 당해 제1의 타이밍 신호가 나타내는 타이밍에 대응하는 시각 정보를 취득하는 기준시각 취득부와, 복수로 분기된 배선에 접속됨과 함께, 대응하는 시각 정보를 포함하는 변조 신호를 제1의 타이밍 신호에 동기하여 생성하여 배선상에 송출하는 변조부를 포함한다. 배선의 분기에는, 배선상을 전반하는 변조 신호를 복조하는 복조부를 접속하기 위한 하나 이상의 터미널이 마련된다.

본 발명의 어느 국면에 따르는 송신 장치는, 복수로 분기된 배선의 어느 하나의 위치에 접속됨과 함께, 배선상을 전반하는 변조 신호를 복조하는 복조부를 포함하고, 변조 신호는, 기준이 되는 제1의 타이밍 신호 및 당해 제1의 타이밍 신호가 나타내는 타이밍에 대응하는 시각 정보에 의거하여 생성됨과 함께, 제1의 타이밍 신호에 동기하여 배선상에 송출된 것이다. 송신 장치는, 복조부에서의 복조에 의해 취득된 제2의 타이밍 신호 및 시각 정보에 의거하여, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호와 호환성을 갖는 무선 신호를 송신하는 송신부를 포함한다.

본 발명의 어느 국면에 따르는 송신 장치는, 측위 위성 시스템으로부터의 제1의 무선 신호에 의거하여 생성되는 제1의 타이밍 신호를 수신하는 수신부와, 수신부에 의해 수신되는 신호 및 시각 정보에 의거하여, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호와 호환성을 갖는 제2의 무선 신호를 송신하는 송신부를 포함한다. 제2의 무선 신호는, 위치와, 시각과, 타이밍 신호와, 인증 정보를 포함한다.

본 발명의 어느 실시의 형태에 의하면, GNSS 신호를 수신할 수 없는 위치에 설치된 복수의 장치에 대해 시각 동기를 실현할 수 있는 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템의 한 예를 도시하는 모식도.
도 2는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템의 한 예를 도시하는 모식도.
도 3은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템의 한 예를 도시하는 모식도.
도 4는 본 실시의 형태에 따르는 이동체 통신 시스템에 포함되는 기지국의 구성례를 도시하는 모식도.
도 5는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템의 한 예를 도시하는 모식도.
도 6은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템의 한 예를 도시하는 모식도.
도 7은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S2 변조기의 회로 구성례를 도시하는 블록도.
도 8은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S2 변조기에서 생성되는 전송 RF 신호의 구조례를 도시하는 도면.
도 9는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S2 복조기의 회로 구성례를 도시하는 블록도.
도 10은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 송신기의 회로 구성례를 도시하는 블록도.
도 11은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 송신기로부터 송신되는 신호의 메시지 타입(MT)의 한 예를 도시하는 도면.
도 12는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TS 신호로서 이용되는 메시지 포맷의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면.
도 13은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 송신기로부터 송신되는 신호의 메시지 타입(MT)의 다른 한 예를 도시하는 도면.
도 14는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TS 신호로서 이용되는 메시지 포맷의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면.
도 15는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TS 신호로서 이용되는 메시지 포맷의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면.
도 16은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 송신기로부터 송신되는 신호의 메시지 타입(MT)의 또 다른 한 예를 도시하는 도면.
도 17은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TAS 신호로서 이용되는 메시지 포맷의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면.
도 18은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TAS 신호로서 이용되는 메시지 포맷의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면.
도 19는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 송신기로부터 송신되는 신호의 메시지 타입(MT)의 또 다른 한 예를 도시하는 도면.
도 20은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TAS 신호로서 이용되는 메시지 포맷의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면.
도 21은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TAS 신호로서 이용되는 메시지 포맷의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면.
도 22는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TAS 신호로서 송신되는 타이밍 코드의 한 예를 설명하기 위한 도면.
도 23은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 S3 송신기로부터 송신되는 메시지의 한 예를 설명하기 위한 도면.
도 24는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 S3 송신기로부터 송신되는 메시지의 다른 한 예를 설명하기 위한 도면.
도 25는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 송신기로부터 IMES-TAS 신호를 생성 및 송신할 때의 처리 순서를 도시하는 플로우 차트.
도 26은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 수신기의 회로 구성례를 도시하는 블록도.
도 27은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 수신기에서의 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지의 수신 처리를 설명하기 위한 도면.
도 28은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 채용되는 메시지의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 29는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 송신되는 신호에 포함되는 정보의 한 예를 설명하기 위한 도면.
도 30은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 인증 코드의 생성 방법의 한 예를 설명하기 위한 도면.
도 31은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 IMES-TAS 신호의 데이터 출력 포맷의 한 예를 도시하는 도면.
도 32는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 IMES-TAS 신호의 데이터 출력 포맷의 한 예를 도시하는 도면.
도 33은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 IMES-TAS 신호의 데이터 출력 포맷의 한 예를 도시하는 도면.
도 34는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 IMES-TAS 신호의 데이터 출력 포맷의 한 예를 도시하는 도면.
도 35는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 IMES-TAS 신호의 데이터 출력 포맷의 한 예를 도시하는 도면.
도 36은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 IMES-TAS 신호의 데이터 출력 포맷의 한 예를 도시하는 도면.
도 37은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 IMES-TAS 신호의 데이터 출력 포맷의 한 예를 도시하는 도면.
도 38은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 IMES-TAS 신호의 데이터 출력 포맷의 한 예를 도시하는 도면.
도 39는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 IMES-TAS 신호의 데이터 출력 포맷의 한 예를 도시하는 도면.
도 40은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 IMES-TAS 신호의 데이터 출력 포맷의 한 예를 도시하는 도면.
도 41은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 생기는 전송 지연을 설명하기 위한 도면.
도 42는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 타이밍 교정 장치의 적용례를 설명하기 위한 도면.
도 43은 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에 제공되는 타이밍 교정 장치의 회로 구성례를 도시하는 블록도.
도 44는 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 지연 시간의 자동 보정 기능을 설명하기 위한 도면.
도 45는 본 실시의 형태의 변형례 1에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템의 한 예를 도시하는 모식도.
도 46은 도 45에 도시하는 이동체 통신 시스템에 포함되는 기지국의 구성례를 도시하는 모식도.
도 47은 본 실시의 형태의 변형례 2에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템의 한 예를 도시하는 모식도.
도 48은 도 47에 도시하는 이동체 통신 시스템에 포함되는 기지국의 구성례를 도시하는 모식도.
도 49는 본 실시의 형태의 변형례 3에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템의 한 예를 도시하는 모식도.
도 50은 본 실시의 형태의 변형례 4에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템의 한 예를 도시하는 모식도.

본 발명의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 도면 중의 동일 또는 상당 부분에 관해서는, 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.

<A. 시스템 개요>

우선, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템의 개요에 관해 설명한다. 이하에서는, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템의 전형적인 응용례로서, 펨토셀 등의 기지국을 포함하는 이동체 통신 시스템에서의 시각 동기에 적용한 경우의 구성에 관해 설명하지만, 설명하는 구성으로 한하지 않고, 임의의 장치 또는 시스템에 적용할 수 있다.

(a1 : 실장례(實裝例) 1)

도 1∼도 3은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템(1)의 한 예를 도시하는 모식도이다. 도 1∼도 3에 도시하는 이동체 통신 시스템(1)은, 한 예로서, 기설의 건옥(建屋, building)(10) 내에 복수의 기지국(300-1, 300-2, …)(이하, 「기지국(300)」이라고 총칭하는 경우도 있다.)을 새롭게 설치함으로써 구성된다고 한다. 전형적으로는, 기지국(300)은, 건옥(10) 내의 방마다 설치된다.

기지국(300)은, GNSS 신호를 수신하여 시스템 동기(同期)를 실현할 수 있는 수신기를 갖고 있다고 한다. 시각 동기 시스템은, 기지국(300)에 대해, GNSS 신호를 보완하는 의사적인 신호를 제공함으로써, 기지국(300)을 포함하는 이동체 통신 시스템에서의 시스템 동기를 실현한다. 본 실시의 형태에서는, 한 예로서, 공지의 「IMES(Indoor Messaging System) 신호」라고 칭하여지는 GNSS 신호를 보완하기 위한 의사적인 신호를 베이스로 한, 시각 동기에 적합한 대체 신호를 이용하는 것으로 한다(IMES 신호에 관해서는, 비특허문헌 3 등을 참조할 것).

이하의 설명에서는, 기지국(300)에 대해 제공되는, 시스템 동기를 위한 신호를 「IMES-TS(Indoor Messaging System - Timing Sync)」 또는 「IMES-TS 신호」라고도 기재한다.

IMES-TS 신호는, 전형적으로는, 위치(Position), 시각(Clock), 타이밍 신호(Timing)를 포함한다. 이들의 정보의 상세에 관해서는 후술한다. 또한, IMES-TS 신호에는, 인증 코드(Authentication Code) 등을 포함하도록 하여도 좋다. 인증 코드는, 전형적으로는, 수신된 위치나 시각 등의 정보에 관한 완전성 또는 진정성을 확보할 것 같은 목적으로 이용된다. 이와 같은 인증 코드의 상세에 관해서도 후술한다.

인증 코드를 또한 포함하는 IMES-TS 신호를, 「IMES-TAS(Indoor Messaging System - Timing Authentication Sync)」 또는 「IMES-TAS 신호」라고도 기재한다. 이와 같은 IMES-TAS 신호는, 예를 들면, 스마트 폰이나 휴대 전화 등의 이동체 단말에 대해 제공되어도 좋다.

설명의 편의상, IMES-TAS 신호에 관해 설명하지만, IMES-TAS 신호로부터 인증 코드를 제외한 IMES-TS 신호에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있음은 자명하다.

본 실시의 형태에서는, 기존의 IMES에 대해 후방 호환성 및 상위 호환성을 갖는 시각 동기 시스템을 예시하지만, 이와 같은 IMES 베이스의 신호를 채용하는 것은 편의상의 것이고, 임의의 신호 형식을 채용할 수 있다. 즉, 본 발명의 기술적 범위는, 공지의 IMES에 관련되는 기술로 한정되는 것이 아니고, 청구의 범위의 기재에 의거하여 판단되어야 할 것이다.

이동체 통신 시스템(1)에서는, 각각의 기지국(300-1, 300-2, …)이 IMES-TAS 신호를 수신할 수 있는 위치에, IMES-TAS 신호를 공급하기 위한 송신 유닛(200-1, 200-2, …)(이하, 「송신 유닛(200)」이라고 총칭하는 경우도 있다.)이 각각 설치된다. 또한, 각각의 송신 유닛(200)에 대해, IMES-TAS 신호를 생성하기 위한 신호(이하, 「전송 RF(Radio Frequency) 신호」라고도 칭한다.)가 공급되는 기준 유닛(100)이 설치된다. 도 1에 도시하는 이동체 통신 시스템(1)에서는, 기설(旣設)의 건옥(10)마다 하나의 기준 유닛(100)이 설치되는 구성을 상정한다. 기준 유닛(100)으로부터 제공되는 전송 RF 신호에 의거하여 송신 유닛(200-1, 200-2, …)이 IMES-TAS 신호를 각각 생성하고, 기지국(300-1, 300-2, …)은, 각각의 IMES-TAS 신호를 수신함으로써, 현재 시각을 결정할 수 있다.

송신 유닛(200)으로부터 기지국(300)에의 IMES-TAS 신호는, 무선으로 송신되는 것이 상정되어 있다. 기준 유닛(100)으로부터 송신 유닛(200)에의 전송 RF 신호의 송신은, 무선이라도 좋지만, 기본적으로는, 유선으로 송신되는 것이 상정되어 있다.

한 예로서, 기설의 건옥(10)에 복수의 기지국(300)을 신설(新設)하는 것을 상정하면, 건옥(10)에 새롭게 신호선을 부설(敷設)하여도 좋고, 기설의 건옥(10)에 존재하는 기설 케이블을 이용하도록 하여도 좋다. 이와 같은 기설 케이블로서는, 전화선, 통신선, 전력선, 안테나 배선 등을 이용할 수 있다. 또한, 신호를 전송하기 위한 매체는, 도체(메탈 배선)라도 좋고, 광파이버라도 좋다.

본 실시의 형태에서는, 건옥(10)에 설치되어 있는 공동 시청 시스템을 이용하는 경우를 한 예로서 상정한다. 이 경우, 공동 시청 시스템을 구성하는 안테나 배선(16)이 이용된다. 안테나 배선(16)은, 혼합 증폭기(12)로부터 건옥(10) 내에 둘러쳐져 있고, 안테나 배선(16)의 경로상에는, 텔레비전 장치와 접속하기 위한 하나 또는 복수의 터미널(18)이 설치된다. 예를 들면, 터미널(18)은 방마다 설치되어도 좋다.

상술한 바와 같이, 송신 유닛(200)은, 측위 위성 시스템으로부터의 제1의 무선 신호에 의거하여 생성되는 제1의 타이밍 신호를 수신한다. 그리고, 송신 유닛(200)은, 수신부에 의해 수신되는 신호 및 시각 정보에 의거하여, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호와 호환성을 갖는 제2의 무선 신호(IMES-TS 신호/IMES-TAS 신호)를 송신한다. IMES-TAS 신호는, 위치와, 시각과, 타이밍 신호와, 인증 정보를 포함한다.

기준 유닛(100)은, 혼합 증폭기(12)를 통하여, 안테나 배선(16)과 전기적으로 접속된다. 송신 유닛(200)의 각각은, 어느 하나의 터미널(18)을 통하여, 기준 유닛(100)과 전기적으로 접속된다. 즉, 기준 유닛(100)으로부터 출력된 전송 RF 신호는, 혼합 증폭기(12) 및 안테나 배선(16)을 통하여, 각각의 송신 유닛(200)에 제공되고, 송신 유닛(200)의 각각은, 기준 유닛(100)으로부터의 전송 RF 신호에 의거하여 IMES-TAS 신호를 생성하고, 기지국(300)에 송신한다. 안테나 배선(16)의 분기에는, 안테나 배선(16)상을 전반하는 전송 RF 신호를 복조하는 송신 유닛(200)을 접속하기 위한 하나 이상의 터미널(18)이 마련된다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 기지국(300)을 포함하는 이동체 통신 시스템에서의 시스템 동기를 실현할 수 있다.

본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서는, 처리 및 기능이 계층적으로 구성되어 있고, 처리 및 기능의 각 계층을 「세그먼트」라고도 칭한다. 보다 구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, GNSS 신호 등으로부터 필요한 정보를 취득하는 처리 및 기능을 「세그먼트 1」 또는 「S1」이라고 칭한다. IMES-TAS 신호 또는 IMES-TS 신호의 생성에 필요한 정보를 전송하는 처리 및 기능을 「세그먼트 2」 또는 「S2」라고 칭한다. IMES-TAS 신호 또는 IMES-TS 신호의 생성 및 송신에 관한 처리 및 기능을 「세그먼트 3」 또는 「S3」이라고 칭한다.

이하의 설명에서는, 어느 세그먼트에 속하는 기능인지를 나타내기 위해, 「S1」, 「S2」, 「S3」 등의 기재를 부가하여 설명한다.

기준 유닛(100)은, GNSS 안테나(102)를 통하여 수신되는 GNSS 신호를 처리하기 위한 GNSS 수신기(110)와, IMES-TAS 신호를 생성하기 위한 전송 RF 신호를 생성하는 S2 변조기(120)(S2TX)를 포함한다. GNSS 수신기(110) 및 S2 변조기(120)를 기준 유닛(100) 내에 실장한 구성례를 나타내지만, 각각의 장치를 독립적으로 실장하여도 좋다. GNSS 수신기(110) 및 S2 변조기(120)의 상세에 관해서는 후술한다.

전형적으로는, 기준 유닛(100)은, GNSS 신호에 의거하여 시각 동기의 기준이 되는 정보를 취득하는데, 시각 동기의 기준이 되는 정보에 관해서는, GNSS 신호로 한하지 않고, 다른 정보를 이용하여도 좋다.

기준 유닛(100)이 인증 코드를 생성하기 위한 시크릿 키를 송신 유닛(200)에 제공하도록 하여도 좋다. 이 경우에는, 기준 유닛(100)은, 임의의 인증 서버(108)가 발행하는 시크릿 키를 수신하고, 그 시크릿 키를 포함하는 전송 RF 신호를 송신 유닛(200)에 송신하도록 하여도 좋다. 또한, 시크릿 키는, 복수의 송신 유닛(200)의 사이에서 유니크한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 기준 유닛(100)은, 있는 송신 유닛(200)에 향하여진 시크릿 키와, 당해 시크릿 키의 송신처를 나타내는 식별 정보를 조합하여, 전송 RF 신호에 조립하도록 하여도 좋다.

인증 서버(108)와 기준 유닛(100) 사이는, 인터넷이나 프라이빗 네트워크 등의 네트워크(109)를 통하여 통신 가능하게 구성되어 있어도 좋다.

송신 유닛(200)은, 기준 유닛(100)으로부터 제공되는 시각 정보에 의거하여, 인증 코드를 생성한다. 즉, 인증 코드는, 기준시각 취득부로서 기능하는 GNSS 수신기(110)에 의해 취득되는 시각 정보에 의거하여 산출되는 소정 길이의 메시지에 상당한다. 이와 같은 인증 코드로서는, 예를 들면, 시각의 현재치(現在値) 등에 의존하는 원 타임 패스워드(TOTP : Time-Based One-Time Password)를 이용할 수 있다. 이하, 인증 코드를 「TOTP」라고도 칭한다. 이와 같은 TOTP를 위치 및 시각의 정보와 조합하여 송신함으로써, 위치의 인증 등을 실현할 수 있다.

송신 유닛(200)은, S2 변조기(120)로부터 송신되는 전송 RF 신호를 복조하는 S2 복조기(210)(S2RX)와, S2 복조기(210)의 복조 결과로부터 IMES-TAS 신호를 생성하는 S3 송신기(220)(S3TX)를 포함한다. S2 복조기(210) 및 S3 송신기(220)를 송신 유닛(200) 내에 실장한 구성례를 나타내지만, 각각의 장치를 독립적으로 실장하여도 좋다. S2 복조기(210) 및 S3 송신기(220)의 상세에 관해서는 후술한다.

도 4는, 본 실시의 형태에 따르는 이동체 통신 시스템(1)에 포함되는 기지국(300)의 구성례를 도시하는 모식도이다. 도 4를 참조하면, 기지국(300)은, 셀 에어리어 내의 이동체 단말과의 사이에서 무선 신호를 주고 받는 무선 송수신부(310)와, GNSS 신호 및 IMES-TAS 신호를 수신하는 S3 수신기(320)(S3RX)를 포함한다.

무선 송수신부(310)에는 이동체 단말과의 사이의 무선 신호의 송수신에 이용한 안테나(340)가 접속되어 있고, S3 수신기(320)에는 GNSS 신호 또는 IMES-TAS 신호를 수신하기 위한 안테나(340)가 접속되어 있다. 기지국(300)은 임의의 통신 방식을 서포트하도록 구성되어도 좋다. 한 예로서, 기지국(300)이 TD-LTE(Time Division Long Term Evolution)를 서포트하는 경우에는, 무선 송수신부(310)로서도, 시분할 다중으로 이동체 단말과 데이터를 주고 받기 위한 구성이 채용된다. 또한, 기지국(300)에 관해서는, TD-LTE에 더하여, FDD-LTE(Frequency Division Duplex Long Term Evolution)를 서포트하도록 구성하여도 좋다. 무선 송수신부(310)의 구성에 관해서는 공지이기 때문에, 상세한 설명은 행하지 않는다. S3 수신기(320)의 상세에 관해서는 후술한다.

상술한 바와 같이, 본 실시의 형태에 의하면, 기설의 설비를 최대한 이용하여, 이동체 통신 시스템(1)을 실현할 수 있다. 기설의 설비를 이용하여 기지국(300)을 설치하는 경우에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 기준 유닛(100) 및 하나 또는 복수의 송신 유닛(200)을 새롭게 설치하는 것만으로 끝난다. 또한, 동일한 송신 유닛(200)으로부터 송신되는 IMES-TAS 신호를 복수의 기지국(300)이 이용하도록 하여도 좋다. 그 때문에, 새롭게 마련된 기지국(300)의 수와 동수의 송신 유닛(200)을 새롭게 설치하지 않아도 좋다.

이와 같이, 초소형 기지국 등의 기지국(300)을 새롭게 설치할 필요가 있는 경우 등에 있어서, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 이용함으로써, 보다 저비용으로 실현할 수 있다.

(a2 : 실장례 2)

상술한 도 1 및 도 2에는, 건옥(10)마다 기준 유닛(100)을 설치하는 예를 도시하였지만, 단일의 기준 유닛(100)을 복수의 건옥(10) 사이에서 공유하는 구성을 채용하여도 좋다. 이하, 도 1 및 도 2에 도시하는 이동체 통신 시스템(1)에 비교하여, 기준 유닛(100)의 수를 저감할 수 있는 구성에 관해 예시한다.

도 5 및 도 6은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템(2)의 한 예를 도시하는 모식도이다. 도 5 및 도 6에 도시하는 이동체 통신 시스템(2)은, 도 1∼도 3에 도시하는 이동체 통신 시스템(1)과 마찬가지로, 기설의 건옥(10) 내에 복수의 기지국(300-1, 300-2, …)을 새롭게 설치함으로써 구성된다고 한다.

여기서, 기설의 건옥(10)에는 케이블 텔레비전(CATV)이 도입되어 있다고 한다. 즉, CATV망의 인입선(20)이 혼합 증폭기(12)에 접속되어 있다고 한다. 이와 같은 구성에서는, CATV망의 어느 하나에 기준 유닛(100)을 설치하여, CATV망을 통하여 전송 RF 신호를 송신함으로써, 복수의 건옥(10)에서 IMES-TAS 신호를 이용할 수 있다.

구체적인 구성으로서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, CATV 방송국의 헤드 엔드(30)에는, 복수의 CATV망을 구성하는 전송선(32)이 접속되어 있고, 전송선(32)의 각각에는 수신 분배기(34)가 접속되어 있다. 수신 분배기(34)는, CATV 방송국으로부터의 신호를 복조 및 분배하여, 복수의 인입선(20)을 통하여 복수의 건옥에 신호를 각각 송신한다.

일반적으로는, 전송선(32)은, 동축 케이블 또는 광케이블이 이용된다. 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템은, 전송선(32)의 종류에 제한되는 일 없이 적용이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 실시의 형태에 의하면, 기설의 설비를 최대한 이용하여, 다수의 이동체 통신 시스템(1)을 보다 저비용으로 실현할 수 있다. 기설의 설비를 이용하여 기지국(300)을 설치하는 경우에는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 기설의 건옥(10)에 관해서는, 기설의 CATV망의 인입선(20)을 포함하여 전혀 개조할 필요가 없고, 기설의 CATV망에 기준 유닛(100)을 설치함과 함께, 기설의 안테나 배선(16) 및 터미널(18)을 이용하여, 필요한 장소에, 하나 또는 복수의 송신 유닛(200)을 설치하는 것만으로 끝난다. 또한, 동일한 송신 유닛(200)으로부터 송신되는 IMES-TAS 신호를 복수의 기지국(300)이 이용하도록 하여도 좋다. 그 때문에, 새롭게 설치되는 기지국(300)의 수와 동수의 송신 유닛(200)을 새롭게 설치하지 않아도 좋다.

이와 같이, CATV망 등의 기설의 설비를 이용함으로써, 초소형 기지국 등의 기지국(300)을 새롭게 설치할 필요가 있는 경우라도, 필요한 수의 송신 유닛(200)에 더하여, CATV의 방송국 등에 기준 유닛(100)을 설치하면, 모든 기지국(300)의 사이에서 시스템 동기를 실현할 수 있다. 그 때문에, 다수의 기지국(300)을 설치하는 경우라도, 도입 비용을 억제하여, 보급을 도모할 수 있다.

또한, CATV망로 한하지 않고, 복수의 건옥에 대해 어떠한 신호를 송수신 가능한 전송선이 설치되어 있는 경우에는, 그와 같은 전송선을 이용하여, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 실장할 수도 있다. 예를 들면, 지구(地區)의 방재(防災) 연락망 등을 이용하도록 하여도 좋다.

(a3 : 시스템 동기의 정밀도(情度))

도 1 및 도 5를 참조하면, 시스템 동기는, 기지국(300)이 각각 제공하는 셀 에어리어 사이에서의 타이밍 어긋남을 미리 정하여진 상한치 이하로 억제하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기지국(300-1, 300-2, 300-3, 300-4)이 각각 제공하는 셀 에어리어(350-1, 350-2, 350-3, 350-4)를 상정한다. 도 1 및 도 5에 도시하는 예에서는, 셀 에어리어(350-1)와 셀 에어리어(350-2)가 중복되어 있다. 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 이용함으로써, 이 중복되어 있는 셀 에어리어끼리의 타이밍 어긋남(Terr1-2)을, 예를 들면, ±500나노초 이하로 억제할 수 있다. 마찬가지로, 셀 에어리어(350-1)와 셀 에어리어(350-3)의 타이밍 어긋남(Terr1-3)에 대해서도, 같은 정도의 정밀도로 유지할 수 있다. 또한, 통상의 기지국(도시 생략)이 제공하는 셀 에어리어(400)와 기지국(300-4)이 제공하는 셀 에어리어(350-4) 사이의 타이밍 어긋남(Terr3-out)에 대해서도, 같은 정도의 정밀도로 유지할 수 있다. 이와 같은 정밀도는, 도 1∼도 3에 도시하는 이동체 통신 시스템(1)에서, 기준 유닛(100)과 송신 유닛(200) 사이의 타이밍 어긋남은, ±500나노초 이하로 억제하는 것을 실현할 수 있다.

(a4 : 소괄(小括))

상술한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서는, 기준 유닛(100)이 관리하는 기준시각에 의거한 전송 RF 신호를 전송선에 중첩하여 복수의 터미널(18)에 분배한다. 터미널(18)의 각각에 접속된 송신 유닛(200)은, 분배된 전송 RF 신호를 받아서, GNSS 신호를 수신 가능한 기지국(300)에 대해, GNSS 신호와 호환성이 있는 IMES-TAS 신호를 무선 송신한다. 기지국(300)은, IMES-TAS 신호에 의거하여 시스템 동기를 실현한다.

본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서는, IMES-TAS 신호는 기지국(300)의 근방에 설치되는 송신 유닛(200)에서 생성 및 공급되기 때문에, 기준 유닛(100)으로부터 송신 유닛(200)까지의 전송 경로에 관한 제약이 적어도 된다. 그 때문에, 기설 설비를 이용할 수 있고, 대량의 기지국(300)을 설치하여야 하는 경우라도, 그 비용을 저감할 수 있다.

(a5 : 제공 가능 서비스)

본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템은, 이하와 같은 서비스를 제공할 수 있다.

(1) 옥내에서의 측위 서비스의 제공

GNSS(GPS나 준천정 위성(Quasi-Zenith Satellite System : QZSS) 등)로부터의 GNSS 신호를 수신할 수 없는 옥내라도, GNSS와 호환성을 갖는 측위 서비스 및 계층 정보를 제공할 수 있다.

(2) GNSS에 동기한 시각 정보의 제공

GNSS에 동기한 서력 년, 월, 일, 시, 분, 초의 정보를 제공할 수 있다. 윤년이나 윤초에 대해서도 고려된다.

(3) GNSS에 동기한 타이밍원(源)의 제공

GNSS(GPS나 QZSS 등)에 동기한 타이밍 신호(예를 들면, 1초 펄스 신호/1PPS 신호)를 제공할 수 있다.

(4) GNSS에 동기한 주파수원(周波數源)의 제공

GNSS(GPS나 QZSS 등)와의 비교 교정에 이용할 수 있는 주파수원(클록)을 제공할 수 있다.

(5) 위치 및 시각을 이용한 인증 서비스의 제공

「언제」 및 「어디서」를 증명하기 위한 인증 서비스(예를 들면, 후술하는 TOTP)를 제공할 수 있다. 클라우드 서비스나 E커머스(e-commerce) 서비스 등에 있어서, 「누가」를 증명하기 위한 유저 인증에 더하여, 「언제」 및 「어디서」라는 제약을 제어할 수 있다. 이와 같은 인증 서비스를 이용함으로써, 예를 들면, 클라우드 서비스에 대한 지오펜스(geofence)로서 우위로 기능한다.

(6) 콤플렉스한 ID 정보의 제공

네트워크에 접속된 IMES-S3 송신기로부터 이동체 단말 등에 대해, 메시지 통지나 티켓 발행 등에 이용하는 것이 가능한 콤플렉스한 ID 정보를 방송할 수 있다.

(7) 재해 정보의 옥내 배신 또는 옥내 방송

QZSS 등이 방송하는 재해 정보(Disaster Message)를 수신하여, 옥내에 존재하는 이동체 단말 등에 대해 배신 또는 방송하는 기능을 제공한다. 보다 구체적으로는, QZSS로부터 방송되는 재해 정보를 수신하는 기능, 및, IMES 메시지 포맷에 적합한 메시지를 생성하는 기능을, 기준 유닛(100)에 실장한다. 이와 같은 구성을 채용함에 의해, QZSS로부터의 무선 신호를 수신할 수 없는 위치(예를 들면, 옥내나 댁내)에 존재하고 있는 이동체 단말이라도, 재해 정보를 수신하여, 유저에게 통보할 수 있다. 이와 같은 기능에 의해, 옥내 방재 시스템을 실현할 수 있다.

이하, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템을 구성하는 각 장치의 상세에 관해 설명한다.

<B. 기준 유닛(100)의 기준시각의 취득>

기준 유닛(100)은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 기준이 되는 시각을 취득한다. 이 시각의 취득 방법으로서는, 임의의 방법이 상정된다. 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서는, GNSS 신호 또는 PTP(Precision Time Protocol) 기술을 이용하는 것으로 한다.

GNSS 신호를 이용하는 경우에는, 기준 유닛(100)에는, GNSS 수신기(110)가 실장된다. GNSS 수신기(110)는, GNSS 신호를 수신하여, 적어도 시각 정보를 포함하는 각종 정보를 취득한다.

GNSS 수신기(110)가 기준시각을 취득하기 위한 GNSS 신호는, 임의의 것을 채용할 수 있다. GNSS로서는, 대표적인 것으로서, GPS, GLONASS(Global Navigation Satellite System), SBAS(Satellite-based augmentation system), 북두 측위 위성 시스템(BeiDou Navigation Satellite System), Galileo, 준천정 위성(Quasi-Zenith Satellite System : QZSS) 등이 알려져 있다. 기준 유닛(100)이 설치되는 위치에서 수신 가능한 임의의 GNSS 신호를 이용할 수 있다.

GNSS 신호를 수신하기 위한 GNSS 수신기(110)로서는, 범용적인 장치를 채용할 수 있다. GNSS 수신기(110)는, 수신한 GNSS 신호에 의거하여, PVT(위치·시간·속도) 연산을 행한다. GNSS 수신기(110)는, 이들의 PVT 연산에 의해 얻어진, 위치 정보, 시각 정보, 주파수 신호 등의 정보, 및, 타이밍 신호(GPS인 경우에는, 1PPS 신호)를 출력한다.

이와 같이, GNSS 수신기(110)는, GNSS로부터의 무선 신호(GNSS 신호)에 의거하여, 타이밍 신호(예를 들면, 1PPS 신호) 및 타이밍 신호가 나타내는 타이밍에 대응하는 시각 정보를 취득하는 기준시각 취득부로서 기능한다.

GNSS 신호에 대신하여, 또는, GNSS 신호에 더하여, PTP 기술을 이용하여 시각 동기의 기준을 취득하여도 좋다. PTP 기술의 전형례로서, IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)1588(PTP) 또는 IEEE1588v2(PTPv2)에 규정되는 프로토콜에 따르는 슬레이브 클록(104)을 채용하여도 좋다(도 2 및 도 3 참조). 슬레이브 클록(104)은, 도시하지 않는 그라운드 마스터 클록과의 사이에서 시각 동기하고 있고, S2 변조기(120)에 대해, 시각 동기의 기준이 되는 정보를 제공한다. 슬레이브 클록(104)에 동기하는 클록을 또한 접속하는 경우에는, 슬레이브 클록(104)을 그라운드 슬레이브 클록으로서 실장하여도 좋다. 또한, 슬레이브 클록(104)은, GNSS 수신기(110)에서 GNSS 신호를 수신할 수 없는 경우의 백업으로서 설치하고 있어서도 좋다.

GNSS 신호에 대신하여, 또는, GNSS 신호에 더하여, 이동체 통신 시스템의 기지국으로부터 송신되는 시스템 동기 신호로부터 시각 동기의 기준을 취득하여도 좋다. 이 구성을 채용하는 경우에는, 예를 들면, 시스템 동기 신호를 수신하기 위한 수신기(106)를 이용하여도 좋다. 수신기(106)는, 이동체 단말 등에 실장되는 것과 같은 무선 신호의 수신 회로 및 복조 회로에 더하여, 복호되는 시스템 동기 신호로부터 시각을 산출하는 회로를 갖고 있어도 좋다. 이와 같은 수신기(106)를 채용함으로써, S2 변조기(120)에 대해, 시각 동기의 기준이 되는 정보를 제공할 수 있다.

기준 유닛(100)은, 슬레이브 클록(104)로부터, 시각 정보, 타이밍 신호 등을 취득할 수 있다. 즉, PTP 기술을 이용하는 경우에는, 위치 정보 등을 취득할 수 없지만, 시스템 동기를 실현하는 한에 있어서는, 위치 정보를 취득할 수 없어도 운용상의 문제는 없다.

도 5 및 도 6에 도시하는 이동체 통신 시스템(2)을 실현하는 경우에는, 기준 유닛(100)로부터의 전송 RF 신호를 다수의 송신 유닛(200)이 이용하게 되기 때문에, 용장성(冗長性, redundancy)을 높여서 높은 신뢰성을 실현하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 기준 유닛(100)에 복수의 GNSS 수신기(110)를 실장하는, 또는, 기준 유닛(100)에 GNSS 수신기(110) 및 슬레이브 클록(104)을 아울러서 설치하도록 하여도 좋다.

<C. 기준 유닛(100)의 S2 변조기(120) 및 전송 RF 신호>

다음에, 기준 유닛(100)의 S2 변조기(120)에서의 전송 RF 신호의 생성 처리에 관해 설명한다.

S2 변조기(120)는, GNSS 수신기(110)가 수신한 GNSS 신호에 포함되는 시각 정보 등의 각종 정보를 변조하여 전송 RF 신호를 생성한다. S2 변조기(120)는, 타이밍 신호(1PPS 신호)에 동기하여 전송 RF 신호를 생성한다. 전송 RF 신호는, 기설의 공동 시청 시스템 및/또는 기설의 CATV망에 중첩된다. 상술한 바와 같이, 공동 시청 시스템 또는 CATV망에 중첩된 전송 RF 신호는, 공동 시청 시스템에 접속된 모든 댁내에 전송된다.

이와 같이, S2 변조기(120)는, 복수로 분기된 배선에 접속됨과 함께, 대응하는 시각 정보를 포함하는 변조 신호(전송 RF 신호)를 타이밍 신호(1PPS 신호)에 동기하여 생성하여 배선상에 송출하는 변조부로서 기능한다. 여기서, 전송 RF 신호가 송출되는 배선은, 도체(메탈 배선) 및 광파이버의 어느 것이라도 좋다. 이와 같은 배선은, 예를 들면, 공동 시청 시스템의 신호선, CATV의 신호선, 및, 통신용(전화, DSL(Digital Subscriber Line), FTTH(Fiber To The Home))의 신호선 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다.

기설의 공동 시청 시스템 및 기설의 CATV망에는, 하나 또는 복수의 주파수 채널로 영상 음성 신호가 전송되고 있는 것이 일반적이다. 그 때문에, 전송 RF 신호를 중첩할 때에는, 충분한 전송 대역을 갖는 빈 채널(idle channel)을 이용하는 것이 필요해진다. 이와 같은 사정을 고려하면, S2 변조기(120)로서는, 생성되는 전송 RF 신호의 RF 주파수를 빈 채널에 응하여 가변으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 전송 RF 신호의 점유 주파수폭도 빈 채널에 응한 것으로 하는 것이 바람직하다.

본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서는, 한 예로서, GNSS 수신기(110)로부터 출력되는 입력 신호를 위상 편이 변조(PSK : phase-shift keying)를 이용하여 디지털 신호로 변환한다. 위상 편이 변조의 한 예로서, BPSK(binary phase-shift keying) 변조를 채용하여도 좋다.

도 7은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S2 변조기(120)의 회로 구성례를 도시하는 블록도이다. 도 7을 참조하면, S2 변조기(120)는, IF(Intermediate Frequency) 신호 생성 회로(121)와, 캐리어 발진기(125)와, 업 컨버트 회로(126)를 포함한다.

IF 신호 생성 회로(121)는, GNSS 수신기(110)로부터의 입력 신호를 가공한 다음, BPSK 변조한 IF 신호를 출력한다. 입력 신호는, 시각 정보 및 텔레메트리 신호를 포함한다. 시각 정보 및 텔레메트리 신호(telemetry signal)의 각 조(組)에 대해, 동기 워드(이하, 「SYNC 워드」라고도 칭한다.)가 부가되어 있고, 후술하는 바와 같이, 송신 유닛(200)의 S2 복조기(210)에서의 복조 처리를 용이화하도록 되어 있다.

보다 구체적으로는, IF 신호 생성 회로(121)는, 변조 회로(122)와, 로우 패스 필터(LPF : Low Pass Filter)(123)와, 디지털 아날로그 변환기(DAC : Digital Analog Converter)(124)를 포함한다.

변조 회로(122)는, GNSS 수신기(110)로부터의 타이밍 신호에 의거하여, GNSS 수신기(110)로부터의 입력 신호에 포함되는 정보 중 시각 정보 및 텔레메트리 신호를 추출함과 함께, SYNC 워드를 부가한 다음, NRZ-BPSK 변조를 행하여 변조 신호를 생성한다. IMES-TAS 신호에 인증 코드가 포함되는 경우에는, 변조 회로(122)에는 인증 코드가 입력되고, 인증 코드를 포함하는 변조 신호가 생성된다.

NRZ-BPSK 변조 후의 신호는 FIR(Finite Impulse Response) 필터에 의해 대역이 제한된다. 예를 들면, 변조 회로(122)는, 전송 RF 신호가 중첩되는 전송 경로상의 빈 채널에 응한 주파수(TBD)[㎒]의 입력을 받아서, 중심 주파수를 TBD로 하는 변조 신호를 출력한다. 본 실시의 형태에서는, 변조 신호의 비트 레이트는 1Mbps라고 한다. 단, 변조 신호의 변조 방식 및 비트 레이트 등에 관해서는, 상술한 구성으로 특히 한정되는 일 없이, 요구 사양이나 시스템 구성 등에 응하여, 적절히 최적의 것을 선택할 수 있다. 예를 들면, BPSK(2위상 편이 변조) 변조에 대신하여, QPSK(4위상 편이 변조) 변조 등을 이용하도록 하여도 좋고, NRZ(Non Return to Zero) 방식에 대신하여, NRZI(Non Return to Zero Inversion) 방식 등을 이용하도록 하여도 좋다. 이와 같은 변조 방식의 변경에 수반하여, 비트 레이트 등도 적절히 변경할 수 있다.

변조 회로(122)로부터 출력되는 변조 신호는, 로우 패스 필터(123)에서 대역이 제한된 다음, 디지털 아날로그 변환기(124)에서 아날로그 변환되어, IF 신호로서 출력된다.

또한, 변조 회로(122) 또는 변조 회로(122) 및 그 주변 회로에 관해서는, FPGA(field-programmable gate array)를 이용하여 디지털 처리하도록 하여도 좋다.

업 컨버트 회로(126)는, 변조 회로(122)로부터의 IF 신호를 캐리어 발진기(125)로부터의 캐리어파(예를 들면, 10㎒)로 업 컨버트하여 전송 RF 신호로서 출력한다. 구체적으로는, 업 컨버트 회로(126)는, 믹서(127)와, 가변 증폭기(128)와, 로우 패스 필터(129)를 포함한다. 믹서(127)는, 변조 회로(122)로부터의 IF 신호에 캐리어 발진기(125)로부터의 캐리어파를 곱한다. 믹서(127)로부터 출력되는 신호는, 가변 증폭기(128) 및 로우 패스 필터(129)를 경유하여, 전송 RF 신호로서 출력된다.

도 8은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S2 변조기(120)에서 생성되는 전송 RF 신호의 구조례를 도시하는 도면이다. 도 8을 참조하면, S2 변조기(120)에서는, 주기적으로 출력되는 타이밍 신호(1PPS 신호)에 동기하여 전송 RF 신호가 생성된다. 전형적으로는, 전송 RF 신호의 각각에 포함되는 SYNC 워드의 시작 위치와 타이밍 신호 상승(또는, 하강)을 일치시킨다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 송신 유닛(200)의 S2 복조기(210)에서, 시각 정보에 더하여, 타이밍 신호를 재현할 수 있다. 즉, 전송 RF 신호는, 시각 정보에 더하여 SYNC 워드를 포함하고 있고, 이 SYNC 워드를 포함하는 전송 RF 신호는, 타이밍 신호가 출력된 시점을 기준으로 하여 배선상에 송출된다.

이상과 같은 회로 구성을 채용함으로써, GNSS 수신기(110)로부터의 입력 신호를 포함하는 전송 RF 신호를 생성할 수 있다.

<D. 송신 유닛(200)의 S2 복조기(210)>

다음에, 송신 유닛(200)의 S2 복조기(210)에서의 전송 RF 신호의 복조 처리에 관해 설명한다.

S2 복조기(210)는, 공동 시청 시스템 및/또는 CATV망을 통하여 송신되는 전송 RF 신호를 복조하여, 전송 RF 신호에 포함되는 데이터를 추출한다.

본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서는, 기준 유닛(100)의 S2 변조기(120)로부터 송신 유닛(200)의 S2 복조기(210)까지의 전송 경로에 의존하는, 전송 RF 신호의 전송 지연을 보정하는 기능(지연 보정 기능)을 갖고 있다. 전송 지연의 보정량(보정 시간)은, 미리 계측한 고정치로 하여도 좋고, 전송 경로의 상태에 응하여 동적으로 변화하는 가변치로 하여도 좋다.

현실의 공동 시청 시스템 및 CATV망을 전송 경로로서 상정한 경우에는, 전송 RF 신호의 전송 방향이 일방향이고, 또한, 전송 RF 신호가 특정한 빈 채널의 주파수를 점유하기 때문에, 미리 계측한 일정한 전송 지연을 이용하면 충분하다. 단, 후술하는 바와 같은, 지연 시간의 자동 보정 기능을 실장하여도 좋다.

도 9는, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S2 복조기(210)의 회로 구성례를 도시하는 블록도이다. 도 9를 참조하면, S2 복조기(210)는, S2 변조기(120)로부터 수신한 전송 RF 신호를 IF 신호로 변화한 다음, 디지털 신호로 복조하고, 복조된 디지털 신호에 포함되는 SYNC 워드를 검출함으로써, 타이밍 신호(1PPS 신호)에 동기한 복조 데이터를 출력한다. 구체적으로는, S2 복조기(210)는, 다운 컨버트 회로(212)와, 복조 회로(214)와, 캐리어 발진기(217)와, 시스템 발진기(218)를 포함한다.

다운 컨버트 회로(212)는, 수신한 전송 RF 신호를 캐리어 발진기(217)로부터의 캐리어파로 다운 컨버트하여 IF 신호(I성분 및 Q성분)로서 출력한다. 캐리어 발진기(217)는, 시스템 발진기(218)로부터의 루프 제어된 시스템 클록을 분주하여 얻어지는 클록에 따라, 캐리어파를 발생한다. 구체적으로는, 다운 컨버트 회로(212)는, 가변 증폭기(2121)와, 믹서(2122)와, 증폭기(2123, 2125)와, 로우 패스 필터(2141, 2142)를 포함한다.

전송 RF 신호는, 가변 증폭기(2121)에서 진폭이 조정된 후, 믹서(2122)에서 캐리어 발진기(125)로부터의 캐리어파가 실려짐으로써, IF 신호로서의 I성분 및 Q성분이 출력된다. 믹서(2122)로부터 출력되는 전송 RF 신호의 I성분은, 증폭기(2123) 및 로우 패스 필터(2124)를 경유하여, 복조 회로(214)에 출력된다. 마찬가지로, 믹서(2122)로부터 출력된 전송 RF 신호의 Q성분은, 증폭기(2125) 및 로우 패스 필터(2126)를 경유하여, 복조 회로(214)에 출력된다.

복조 회로(214)는, 다운 컨버트 회로(212)로부터 출력되는 IF 신호를 복조하여, 복조 데이터를 출력한다. 구체적으로는, 복조 회로(214)는, 디지털 아날로그 변환기(2141, 2142)와, 위상 회전기(2143)와, 로우 패스 필터(2144, 2145)와, 믹서(2146)와, 비트 동기부(2147)와, SYNC 검지부(2148)와, 데이터 추출부(2149)와, 시리얼/패럴렐 변환부(2150)와, 지연 보정량 유지부(2151)와, 동기 조정부(2152)와, 위상 비교부(2153)와, 분주기(2154, 2159)와, 루프 필터(2156, 2157)와, 디지털 아날로그 변환기(2158)와, 증폭기(2160)를 포함한다. 또한, 복조 회로(214)의 전부 또는 일부에 관해서는, FPGA를 이용하여 디지털 처리하도록 하여도 좋다.

다운 컨버트 회로(212)로부터의 I성분 및 Q성분은, 각각 디지털 아날로그 변환기(2141 및 2142)에서 디지털 신호로 변환된 다음, 위상 회전기(2143)에 출력된다. I성분 및 Q성분은, 위상 회전기(2143)에서 BPSK 복조되어, 각각의 복조 결과는 믹서(2146)에 출력된다. 또한, I성분의 복조 결과는 비트 동기부(2147)에 입력되어 비트열로 복조된다. SYNC 검지부(2148)는, 비트 동기부(2147)로부터 출력되는 비트열에 포함되는 SYNC 워드를 검지함으로써, 타이밍 신호(1PPS 신호)를 생성한다. SYNC 검지부(2148)로부터의 타이밍 신호는 동기 조정부(2152)에 출력된다. 또한, 데이터 추출부(2149)는, SYNC 검지부(2148)가 검지한 SYNC 워드에 계속되는 데이터를 추출한다. 최종적으로, 데이터 추출부(2149)에 의해 추출된 데이터는, 시리얼/패럴렐 변환부(2150)에서 소정의 데이터 포맷으로 정형되어, 복조 데이터로서 출력된다. 복조 데이터는 S3 송신기(220)에 주어진다. 또한, 시리얼/패럴렐 변환부(2150)는, 예를 들면, UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 등의 회로를 이용하여 실현할 수 있다.

IMES-TAS 신호에 시크릿 코드가 포함되는 경우에는, 전송 RF 신호의 복조 결과에 포함되는 시크릿 코드를 시큐어하게 출력하기 위한 인터페이스를 또한 실장하도록 하여도 좋다.

믹서(2146)는, 코스타스 루프라고 칭하여지는 루프의 일부를 구성하고, 믹서(2146)로부터의 출력은, 루프 필터(2157) 및 디지털 아날로그 변환기(2158)를 경유하여 시스템 발진기(218)에 피드백된다. 시스템 발진기(218)는, 복조 회로(214)의 시스템 클록을 제공하는 발진기이고, 예를 들면, 전송 RF 신호의 캐리어파(예를 들면, 10㎒)를 10배한 주파수인 100㎒의 클록을 발생한다고 한다. 시스템 발진기(218)는, 디지털 아날로그 변환기(2158)로부터의 피드백 신호에 응하여 발신 주파수를 변화시킨다. 시스템 발진기(218)로서는, 전압 제어 수정 발진기(VCXO : Voltage Controlled Crystal Oscillator) 또는 온도 보상형 수정 발진기(TCXO : Temperature Compensated Crystal Oscillator)가 채용되어도 좋다.

시스템 발진기(218)로부터의 시스템 클록은, 분주기(2159)에서 1/10로 분주되어, 수신한 전송 RF 신호의 캐리어파로서 재생된다. 이와 같이, 전송 RF 신호의 캐리어파(10㎒)는, BPSK 변조된 신호를 코스타스 루프로 복조하고, 캐리어 재생 루프로 재생함으로써 출력된다.

SYNC 검지부(2148)는, 전송 RF 신호에 포함되는 SYNC 워드를 검지함으로써, 타이밍 신호(1PPS 신호)를 재생한다. SYNC 검지부(2148)로부터의 타이밍 신호는, 동기 조정부(2152)에서 전송 지연이 보정된 다음, 시스템 발진기(218)에 의해 복조 회로(214)의 내부에서 생성되는 타이밍 신호(1H)와 위상 비교된다. 즉, 위상 비교부(2153)에는, 동기 조정부(2152)로부터의 타이밍 신호와, 분주기(2154)에서 시스템 클록을 분주하여 얻어지는 타이밍 신호가 입력된다. 위상 비교부(2153)에서 검출된 위상차는, 루프 필터(2156)를 통하여, 위상 회전기(2143)에 피드백된다. 즉, 이들의 루프 동작에 의해, 코스타스 루프에 입력되는 위상이 적절하게 회전되게 되고, 타이밍 신호(1PPS 신호)와 시스템 클록 사이에서 동기를 취할 수 있다. 그리고, 예를 들면, 분주기(2154)에서 시스템 클록을 분주하여 얻어지는 타이밍 신호가 1PPS 신호로서 출력된다. 이때, 타이밍 신호(1PPS 신호)는 전송 지연을 고려하여, 전송 RF 신호에 포함되는 SYNC 워드가 검지되는 타이밍보다 전에 출력되게 된다. 즉, 타이밍 신호(1PPS 신호)의 출력은, SYNC 워드에 계속되는 데이터의 추출보다 우선 행하여지게 된다.

이상과 같이, S2 복조기(210)는, 복수로 분기된 배선의 어느 하나의 분기에 접속됨과 함께, 배선상을 전반하는 변조 신호(전송 RF 신호)를 복조하는 복조부로서 기능한다. 도 1 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 기본적으로는, 하나의 기준 유닛(100)에 대해 복수의 S2 복조기(210)가 설치된다.

본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 채용되는 전송 RF 신호의 전송 지연을 보정하는 기능(지연 보정 기능)은, 주로, 지연 보정량 유지부(2151) 및 동기 조정부(2152)에 의해 실현된다. 지연 보정량 유지부(2151)에 미리 계측한 일정한 지연 시간을 설정함으로써, 타이밍 신호(1PPS 신호)가 당해 설정된 시간만큼 보정되게 되고, 이에 의해, 전송 RF 신호의 전송 지연을 보정할 수 있다. 보다 구체적으로는, S2 복조기(210)는, 배선상을 전반하는 변조 신호(전송 RF 신호)에 포함되는 SYNC 워드를 검출하면, 당해 검출된 SYNC 워드에 계속한 정보를 복조 데이터로서 출력함과 함께, 당해 SYNC 워드를 검출한 시점보다 미리 정하여진 보정 시간만큼 전의 시점을 기준으로 하여 타이밍 신호(1PPS 신호)를 출력한다. 이와 같은 지연 보정 기능을 적용함으로써, 타이밍 신호(1PPS 신호)의 출력과, 복조 데이터의 출력이 어긋나게 되지만, 1PPS 신호는 주기 정밀도가 높기 때문에, 그 주기성을 이용함으로써, IMES-TAS 신호를 생성 및 송신할 때의 문제로는 되지 않는다.

본 실시의 형태에 따르는 S2 복조기(210)에서의 지연 보정 기능에 의해, 동일한 시각 동기 시스템에 접속되는 송신 유닛(200)에서 처리되는 전송 RF 신호를 ±500ns(목표치)의 정밀도로 동기한 상태로 유지할 수 있다.

이상과 같은 구성을 채용함으로써, 각 댁 내의 터미널(18)에 접속되는 S2 복조기(210)에서는, 전송 RF 신호에 대한 복조 처리 및 동기 추적 처리에 의해, 위치 정보, 시각 정보, 주파수 신호 등의 정보, 및, 타이밍 신호(1PPS 신호)를 출력한다.

<E. 송신 유닛(200)의 S3 송신기(220)>

다음에, 송신 유닛(200)의 S3 송신기(220)에서의 IMES-TAS 신호의 생성 처리 및 송신 처리에 관해 설명한다. S3 송신기(220)는, S2 복조기(210)로부터의 복조 데이터 및 타이밍 신호에 의거하여, IMES-TAS 신호를 생성하여 송신한다. 예를 들면, 기지국(300)의 S3 수신기(320)가 GNSS로서 GPS에 대응하고 있는 경우에는, IMES-TAS 신호의 RF 주파수는 1.57542㎓로 설정된다. 단, 본 시스템을 운용하는 곳에서의 전파 행정상의 제약 등에 응하여, RF 주파수를 적절히 변경하도록 하여도 좋다. 또한, GPS 이외의 다른 측위 위성 시스템과의 호환성을 갖는 시스템으로서 실장하는 경우에는, 대상이 되는 측위 위성 시스템에 응한 하나 또는 복수의 RF 주파수를 채용하도록 하여도 좋다.

(e1 : 회로 구성)

도 10은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 송신기(220)의 회로 구성례를 도시하는 블록도이다. 도 10을 참조하면, S3 송신기(220)는, 디지털 처리 블록(221)과, EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)(222)과, 아날로그 처리 블록(223)과, 안테나(224)와, 디지털 입출력 인터페이스(225)와, 타이밍 인터페이스(226)와, 발진기(227)와, 디지털 처리 블록(221)에 전기적으로 접속되어 있는 아날로그 처리 블록(223)과, 전원(228)을 구비한다.

디지털 처리 블록(221)은, CPU(Central Processing Unit)(2212)와, RAM(Random Access Memory)(2214)을 포함한다. EEPROM(222)과, 디지털 입출력 인터페이스(225)와, 타이밍 인터페이스(226)와, 발진기(227)는, 디지털 처리 블록(221)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 안테나(224)는, 아날로그 처리 블록(223)과 전기적으로 접속되어 있다.

EEPROM(222)은, 디지털 처리 블록(221)의 CPU(2212)가 실행하는 프로그램, IMES 신호 및 IMES-TAS 신호를 생성하기 위해 필요한 데이터를 격납하고 있다. EEPROM(222)에 격납되어 있는 프로그램 및 필요한 데이터는, S3 송신기(220)가 기동할 때에 판독되고, RAM(2214)에 전송된다. EEPROM(222)은, S3 송신기(220)의 외부로부터 입력된 데이터를 또한 격납할 수 있다. 또한, 프로그램 및 필요한 데이터를 격납하기 위한 기억 장치는, EEPROM(222)으로 한정되지 않고, 적어도, 데이터를 불휘발적으로 보존할 수 있는 기억 장치라면 좋다.

디지털 처리 블록(221)은, 디지털 입출력 인터페이스(225)를 통하여, S2 복조기(210)로부터 취득한 복조 데이터(위치 정보, 시각 정보, 주파수 신호 등의 정보)와, 타이밍 인터페이스(226)를 통하여 S2 복조기(210)로부터 취득한 타이밍 신호(1PPS 신호)를 수신하여, IMES 신호 및 IMES-TAS 신호를 생성하기 위한 원천이 되는 데이터를 생성한다. 디지털 처리 블록(221)은, 아날로그 처리 블록(223)에 대해, 생성한 데이터를 비트 스트림으로서 송출한다.

발진기(227)는, CPU(2212)의 동작을 규정하는 클록, 또는 캐리어파를 생성하기 위한 클록을, 디지털 처리 블록(221)에 공급한다.

아날로그 처리 블록(223)은, 디지털 처리 블록(221)으로부터 출력된 비트 스트림을 이용하여, 1.57542㎓의 캐리어파에서 변조하여 송신 신호를 생성하고, 안테나(224)에 송출한다. 그 신호는, 안테나(224)로부터 송출된다. 이와 같이 하여, IMES 신호 및 IMES-TAS 신호가 S3 송신기(220)로부터 송출된다.

전원(228)은, S3 송신기(220)를 구성하는 각 부분에 전력을 공급하다. 또한, 전원(228)은, 도 10에 도시되는 바와 같이, S3 송신기(220)에 내장되어도 좋고, 외부로부터의 전력의 공급을 접수하는 양태라도 좋다.

이상의 설명에서는, 디지털 처리 블록(221)에서의 처리를 실현하기 위한 연산 처리 장치로서 CPU(2212)가 이용되었지만, 그 밖의 연산 처리 장치가 사용되어도 좋다. 또는, 디지털 처리 블록(221)을 FPGA로 구성하여도 좋다.

도 10에서는, 클록(Clk)이 디지털 처리 블록(221)으로부터 아날로그 처리 블록(223)으로 공급되고 있지만, 발진기(227)로부터 아날로그 처리 블록(223)에 직접 공급되어도 좋다.

또한, 설명을 명확히 하기 위해, 본 실시의 형태에서는, 디지털 처리 블록(221)과 아날로그 처리 블록(223)이 별개로 나타나 있지만, 실장상(實裝上)은, 하나의 칩에 혼재되어도 좋다.

(e2 : 메시지 포맷 : IMES-TS 신호의 예(No. 1))

다음에, S3 송신기(220)로부터 발신되는 IMES-TS 신호의 메시지 포맷의 한 예에 관해 설명한다. 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서는, 한 예로서, IMES 베이스의 신호를 채용한다. 그 때문에, IMES-TS 신호로서 채용하는 신호 구성에 대해서도, IMES 신호와 후방 호환성을 실현할 수 있는 것이 바람직하다. 즉, S3 송신기(220)는, 대응하는 S2 복조기(210)에서의 복조에 의해 취득된 타이밍 신호(1PPS 신호) 및 시각 정보에 의거하여, GNSS로부터의 무선 신호(GNSS 신호)와 호환성을 갖는 무선 신호를 송신하는 송신부로서 기능한다.

도 11은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 송신기(220)로부터 송신되는 신호의 메시지 타입(MT)의 한 예를 도시하는 도면이다. 도 11을 참조하고, 공지의 IMES 신호로서 규정되는 4개의 메시지 타입(MT0, MT1, MT3, MT4)에 더하여, IMES-TS 신호용으로, 메시지 포맷(260A)(MT7)이 채용되어도 좋다. 도 11에 도시하는 메시지는 한 예이고, 시각 동기에 필요한 정보를 포함하는 것이면, 어떤 메시지 포맷을 이용하여도 좋다.

한 예로서, 메시지 포맷(260A)은, GPSNav 메시지 호환의 GPSWeek 및 TOW(Time Of Week), 월, 일, 시, 분, 초의 정보를 포함한다. 이 메시지 포맷(260A)의 상세에 관해 설명한다.

도 12는, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TS 신호로서 이용되는 메시지 포맷(260A)의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면이다. 도 12를 참조하고, 도 12에 도시하는 메시지 포맷(260A)은, GPSNav 메시지 호환의 포맷에 준거한 포맷이다.

구체적으로는, 메시지 포맷(260A)은, 4개의 워드(261, 262, 263, 264)로 구성된다. 워드(261, 262, 263, 264)의 각각은, 30비트로 구성된다. 1번째의 워드(261)는, 프리앤블 영역(2611)과, 메시지 타입 영역(2612)과, 텔레메트리 영역(2613)과, 패리티 비트 영역(2614)을 포함한다. 2번째의 워드(262)는, 카운터 영역(2621)과, 윤초 영역(2627)과, GPS주 영역(2628)과, 시각원(時刻源) 영역(2625)과, 패리티 비트 영역(2626)을 포함한다. 3번째의 워드(263)는, 카운터 영역(2631)과, TOW 영역(2637)과, 위성 헬시 영역(2635)과, 패리티 비트 영역(2636)을 포함한다. TOW(Time Of Week)는, 주초(週初)부터의 통산초(通算秒)를 의미한다. 4번째의 워드(264)는, 카운터 영역(2641)과, 시 영역(2642)과, 분 영역(2643)과, 초 영역(2644)과, 위성 헬시 영역(2645)과, 패리티 비트 영역(2646)을 포함한다.

메시지 포맷(260A)에 포함되는, GPS 주(週) 영역(2628)에 격납되는 정보(기준일(1980년 1월 6일)로부터의 경과주(經過週)) 및 TOW 영역(2637)에 격납되는 정보를 이용함으로써, 시각 정보로서, 서력 년, 월, 일, 시, 분, 초를 산출할 수 있다.

도 11에 도시하는 바와 같이, IMES-TS 신호는, 복수의 워드로 이루어지는 프레임으로서 구성된다.

(e3 : 메시지 포맷 : IMES-TS 신호의 예(No. 2))

다음에, S3 송신기(220)로부터 발신되는 IMES-TS 신호의 메시지 포맷의 다른 예에 관해 설명한다. 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서는, 한 예로서, IMES 베이스의 신호를 채용한다. 그 때문에, IMES-TS 신호로서 채용하는 신호 구성에 대해서도, IMES 신호와 후방 호환성을 실현할 수 있는 것이 바람직하다. 즉, S3 송신기(220)는, 대응하는 S2 복조기(210)에서의 복조에 의해 취득된 타이밍 신호(1PPS 신호) 및 시각 정보에 의거하여, GNSS로부터의 무선 신호(GNSS 신호)와 호환성을 갖는 무선 신호를 송신하는 송신부로서 기능한다.

도 13은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 송신기(220)로부터 송신되는 신호의 메시지 타입(MT)의 다른 한 예를 도시하는 도면이다. 도 13을 참조하면, 공지의 IMES 신호로서 규정되는 4개의 메시지 타입에 더하여, IMES-TS 신호로서, 2종류의 메시지 포맷(250 및 260)이 채용되어도 좋다. 또한, 2종류의 메시지 포맷의 양쪽을 실장할 필요는 반드시는 없고, 어느 일방만을 실장하도록 하여도 좋다. 또한, 도 13에 도시하는 메시지는 한 예이고, 시각 동기에 필요한 정보를 포함하는 것이면, 어떤 메시지 포맷을 이용하여도 좋다.

한 예로서, 메시지 포맷(250)은, GPSNav 메시지 호환의 GPSWeek 및 TOW의 정보를 포함한다. 메시지 포맷(260)은, 서력 년, 월, 일, 시, 분, 초의 정보를 포함한다. 메시지 포맷(250) 및 메시지 포맷(260)의 어느 것을 이용하는지에 관해는, S3 수신기(320)의 실장 양태 등에 응하여 적절히 결정된다. 이와 같이, IMES-TS 신호는, 메시지 포맷(250) 및 메시지 포맷(260)의 적어도 일방을 서포트하도록 하여도 좋다. 이하, 각 메시지 포맷의 상세에 관해 설명한다.

도 14는, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TS 신호로서 이용되는 메시지 포맷(250)의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면이다. 도 14에 도시하는 메시지 포맷(250)은, GPSNav 메시지 호환의 포맷이다. S3 수신기(320)가 GPS에 대응하고 있는 경우에는, 메시지 포맷(250)을 처리하는 메시지 디코더를 갖고 있기 때문에, 메시지 디코더를 개조하는 일 없이, 시각 정보로서, 서력 년, 월, 일, 시, 분, 초를 취득할 수 있다.

구체적으로는, 메시지 포맷(250)은, 3개의 워드(251, 252, 253)로 구성된다. 워드(251, 252, 253)의 각각은, 30비트로 구성된다. 1번째의 워드(251)는, 프리앤블 영역(2511)과, 메시지 타입 영역(2512)과, 텔레메트리 영역(2513)과, 패리티 비트 영역(2514)을 포함한다. 2번째의 워드(252)는, 카운터 영역(2521)과, 윤초 영역(2522)과, GPS주 영역(2523)과, 시각원 영역(2524)과, 패리티 비트 영역(2525)을 포함한다. 3번째의 워드(253)는, 카운터 영역(2531)과, TOW 영역(2532)과, 위성 헬시 영역(2533)과, 패리티 비트 영역(2534)을 포함한다.

메시지 포맷(250)에 포함되는, GPS주 영역(2523)에 격납되는 정보(기준일(1980년 1월 6일)로부터의 경과주) 및 TOW 영역(2532)에 격납되는 정보를 이용함으로써, 시각 정보로서, 서력 년, 월, 일, 시, 분, 초를 산출할 수 있다.

도 15는, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TS 신호로서 이용되는 메시지 포맷(260)의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면이다. 도 15를 참조하면, 도 15에 도시하는 메시지 포맷(260)은, 서력 년, 월, 일, 시, 분, 초를 직접 표현한 포맷이다.

구체적으로는, 메시지 포맷(260)은, 3개의 워드(261, 262, 263)로 구성된다. 워드(261, 262, 263)의 각각은, 30비트로 구성된다. 1번째의 워드(261)는, 프리앤블 영역(2611)과, 메시지 타입 영역(2612)과, 텔레메트리 영역(2613)과, 패리티 비트 영역(2614)을 포함한다. 2번째의 워드(262)는, 카운터 영역(2621)과, 년 영역(2622)과, 월 영역(2623)과, 일 영역(2624)과, 시각원 영역(2625)과, 패리티 비트 영역(2626)을 포함한다. 3번째의 워드(263)는, 카운터 영역(2631)과, 시 영역(2632)과, 분 영역(2633)과, 초 영역(2634)과, 위성 헬시 영역(2635)과, 패리티 비트 영역(2636)을 포함한다.

메시지 포맷(260)에 포함되는, 년 영역(2622)과, 월 영역(2623)과, 일 영역(2624)과, 시 영역(2632)과, 분 영역(2633)과, 초 영역(2634)에 각각 격납되는 정보를 그대로 이용함으로써, 시각 정보로서, 서력 년, 월, 일, 시, 분, 초를 취득할 수 있다.

도 14 및 도 15에 도시하는 바와 같이, IMES-TS 신호는, 복수의 워드로 이루어지는 프레임으로서 구성된다.

(e4 : 메시지 포맷 : IMES-TAS 신호의 예(No. 1))

다음에, S3 송신기(220)로부터 발신되는 IMES-TAS 신호의 메시지 포맷의 한 예에 관해 설명한다. 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서는, 한 예로서, IMES 베이스의 신호를 채용한다. 그 때문에, IMES-TAS 신호로서 채용하는 신호 구성에 대해서도, IMES 신호와 후방 호환성을 실현할 수 있는 것이 바람직하다. 즉, S3 송신기(220)는, 대응하는 S2 복조기(210)에서의 복조에 의해 취득된 타이밍 신호(1PPS 신호) 및 시각 정보에 의거하여, GNSS로부터의 무선 신호(GNSS 신호)와 호환성을 갖는 무선 신호를 송신하는 송신부로서 기능한다.

도 16은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 송신기(220)로부터 송신되는 신호의 메시지 타입(MT)의 또 다른 한 예를 도시하는 도면이다. 도 16을 참조하면, 공지의 IMES 신호로서 규정되는 4개의 메시지 타입에 더하여, IMES-TAS 신호로서, 메시지 포맷(270)이 채용되어도 좋다. 도 16에 도시하는 메시지는 한 예이고, 시각 동기에 필요한 정보를 포함하는 것이면, 어떤 메시지 포맷을 이용하여도 좋다.

도 16에 도시하는 IMES-TAS 신호의 메시지 포맷(270)(MT7)에서는, 「페이지」의 개념을 도입함에 의해, 기존의 메시지 포맷과의 호환성을 유지하면서, 보다 많은 정보를 송신할 수 있도록 확장하고 있다. 즉, 메시지 포맷(270)에 관해서는, 메시지 타입의 값과, 페이지의 값을 조합함으로써, 특정한 메시지 타입의 메시지에 관해, 기존의 워드수를 초과한 워드수의 메시지를 송신할 수 있다. 도 16에는, 메시지 포맷(270)은, 4워드의 데이터가 3페이지분 존재할 수 있는 예를 나타내지만, 이것으로 한정되는 일 없이, 페이지수에 관해서는, 필요한 수까지 확장하면 좋다.

도 17 및 도 18은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TAS 신호로서 이용되는 메시지 포맷(270)의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면이다. 메시지 포맷(270)은, 용도 등에 응하여, 페이지수를 가변으로 할 수 있고, 도 17에 도시하는 메시지 포맷(4워드/1페이지분)만의 경우에 더하여, 도 17에 도시하는 메시지 포맷과 도 18에 도시하는 메시지 포맷을 조합한 구성(합계로 8워드/2페이지분)을 채용할 수도 있다. 도 18에 도시하는 메시지 포맷(4워드 부분)을 반복하여 조합한 구성(합계로 4워드×페이지수분)을 채용할 수도 있다. 이와 같은 메시지 포맷의 길이(워드수/페이지수)는, 용도에 응하여 가변으로 할 수 있다.

도 17 및 도 18에 도시하는 메시지 포맷(270)은, GPSNav 메시지 호환의 포맷이다. S3 수신기(320)가 GPS에 대응하고 있는 경우에는, 메시지 포맷(270)을 처리하는 메시지 디코더를 갖고 있기 때문에, 메시지 디코더를 개조하는 일 없이, 시각 정보로서, 서력 년, 월, 일, 시, 분, 초를 취득할 수 있다.

구체적으로는, 메시지 포맷(270)은, 적어도 4개의 워드(271, 272, 273, 274)로 구성된다. 또한, 인증 코드를 부가하는 경우에는, 도 18에 도시하는 워드(275, 276, 277, 278)를 조합하여도 좋다. 워드(271, 272, 273, 274, 275, 276, 277, 278)의 각각은, 30비트로 구성된다.

1번째의 워드(271)는, 프리앤블 영역(2711)과, 메시지 타입을 특정하기 위한 정보가 격납되는 메시지 타입 영역(2712)과, 텔레메트리 정보가 격납되는 텔레메트리 영역(2713)과, 패리티 비트 영역(2714)을 포함한다.

2번째의 워드(272)는, 메시지의 카운트 수가 격납되는 카운터 영역(2721)과, 메시지 페이지 영역(2722)과, 윤초 영역(2723)과, 기준일(예를 들면, 1980년 1월 6일)부터의 경과주가 격납되는 GPS 주 영역(2724)과, 패리티 비트 영역(2725)을 포함한다. 윤초 영역(2723)에는, 삽입 또는 삭제된 윤초의 타이밍을 나타내는 정보, 및, 삽입 또는 삭제의 어느 하나를 나타내는 정보가 격납된다.

메시지 포맷(270)은, 복수의 페이지(1페이지당 4워드)에 걸쳐서 구성되는 것도 있기 때문에, 메시지 페이지 영역(2722)에는, 각 메시지가 몇 페이지째인지를 특정하기 위한 정보가 격납된다.

3번째의 워드(273)는, 카운터 영역(2731)과, TOW 영역(2732)과, LAS 영역(2733)과, 시각원 영역(2734)과, 패리티 비트 영역(2734)을 포함한다. TOW 영역(2732)에는, 일요일의 오전 0시를 기점으로 하여, 1.5초마다 1카운트씩 가산된 카운트값이 격납된다. 메시지 포맷(270)이 3초마다 송신되는 경우에는, 선행의 IMES-TAS 신호와 그것에 계속한 IMES-TAS 신호와의 사이에서는, TOW 영역(2732)에는 2카운트씩 잉크리먼트된 값이 격납되게 된다. LAS 영역(2733)에는, 윤초의 적용이 유효화되는지의 여부의 상태치가 격납된다.

4번째의 워드(274)는, 카운터 영역(2741)과, 윤초 적용 주영역(2742)과, 윤초 적용 일 영역(2743)과, 적용 윤초 영역(2744)과, 송신기 ID(2745)와, 위성 헬시 영역(2746)과, 패리티 비트 영역(2747)을 포함한다. 윤초 적용 주영역(2742)에 격납되는 경과주와 윤초 적용 일 영역(2743)에 격납되는 주내 일에 의해, 윤초가 적용된 타이밍이 스케줄된다. 적용 윤초 영역(2744)에는, 적용되는 윤초의 크기가 규정된다. 예를 들면, 적용 윤초 영역(2744)에는, 윤초로서 「1초」를 적용할 것인지, 또는 「1초」를 적용할 것인지를 나타내는 정보가 격납된다. 송신기 ID(2745)에는, IMES-TAS 신호를 생성한 송신 유닛(200)을 특정하기 위한 식별 정보가 격납된다.

또한, 도 17에 도시하는 메시지 포맷(270)에 격납되는 정보에 관해서는, 상술한 도 12, 도 14, 도 15에 도시하는 메시지 포맷에 관한 설명도 참조하길 바란다.

도 18을 참조하면, 메시지 포맷(270)의 워드(275, 276, 277, 278)는, TOTP를 송신하기 위한 영역을 제공한다. 후술하는 바와 같이, 워드(275, 276, 277, 278)는, 합계로, 64비트의 TOTP를 송신할 수 있다. 워드(275, 276, 277, 278)와 같은 메시지 포맷을 계속해서 송신함으로써, 128비트의 TOTP를 송신할 수 있다.

5번째의 워드(275)는, 카운터 영역(2751)과, 제어 영역(2752)과, TOTP 영역(2753)과, 패리티 비트 영역(2747)을 포함한다. 제어 영역(2752)에는, TOTP를 이용한 인증 처리에 필요한 순서 등을 나타내는 제어 코드가 격납된다. TOTP 영역(2753)에는, TOTP를 구성하는 데이터 중 6비트분이 격납된다.

6번째의 워드(276)는, 카운터 영역(2761)과, 메시지 페이지 영역(2762)과, TOTP 영역(2763)과, 패리티 비트 영역(2764)을 포함한다. TOTP 영역(2763)에는, TOTP를 구성하는 데이터 중 17비트분이 격납된다.

7번째의 워드(277)는, 카운터 영역(2771)과, TOTP 영역(2772)과, 패리티 비트 영역(2773)을 포함한다. TOTP 영역(2772)에는, TOTP를 구성하는 데이터 중 21비트분이 격납된다. 8번째의 워드(278)는, 7번째의 워드(277)와 마찬가지로, 카운터 영역(2781)과, TOTP 영역(2782)과, 패리티 비트 영역(2783)을 포함한다.

(e5 : 메시지 포맷 : IMES-TAS 신호의 예(No. 2))

다음에, S3 송신기(220)로부터 발신되는 IMES-TAS 신호의 메시지 포맷의 다른 한 예에 관해 설명한다. 도 16∼도 18에 규정되는 IMES 베이스의 메시지 포맷에 대신하여, 이하에 나타내는 바와 같은 메시지 포맷을 채용하여도 좋다.

도 19는, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 송신기(220)로부터 송신되는 신호의 메시지 타입(MT)의 또 다른 한 예를 도시하는 도면이다. 도 19를 참조하면, 공지의 IMES 신호로서 규정되는 4개의 메시지 타입에 더하여, IMES-TAS 신호로서, 2종류의 메시지 포맷(250A 및 270A)이 채용되어도 좋다. 도 19에 도시하는 메시지는 한 예이고, 시각 동기에 필요한 정보를 포함하는 것이면, 어떤 메시지 포맷을 이용하여도 좋다.

도 19에 도시하는 IMES-TAS 신호의 메시지 포맷(250A)(MT6) 및 메시지 포맷(270A)(MT7)에서는, 「페이지」의 개념을 도입함에 의해, 기존의 메시지 포맷과의 호환성을 유지하면서, 보다 많은 정보를 송신할 수 있도록 확장하고 있다.

도 20은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TAS 신호로서 이용되는 메시지 포맷(270A)의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면이다. 메시지 포맷(270A)은, 용도 등에 응하여, 페이지수를 가변으로 할 수 있고, 도 20에 도시하는 메시지 포맷(4워드/1페이지분)만의 경우에 더하여, 도 20에 도시하는 메시지 포맷과 상술한 도 18에 도시하는 메시지 포맷을 조합한 구성(합계로 8워드/2페이지분)을 채용할 수도 있다. 도 20에 도시하는 메시지 포맷(4워드 부분)을 반복하여 조합한 구성(합계로 4워드×페이지수분)을 채용할 수도 있다. 이와 같은 메시지 포맷의 길이(워드수/페이지수)는, 용도에 응하여 가변으로 할 수 있다.

도 20에 도시하는 메시지 포맷(270A)은, GPSNav 메시지 호환의 포맷이다. S3 수신기(320)가 GPS에 대응하고 있는 경우에는, 메시지 포맷(270A)을 처리하는 메시지 디코더를 갖고 있기 때문에, 메시지 디코더를 개조하는 일 없이, 시각 정보로서, 서력 년, 월, 일, 시, 분, 초를 취득할 수 있다.

구체적으로는, 메시지 포맷(270A)은, 적어도 4개의 워드(271A, 272A, 273A, 274A)로 구성된다. 워드(271A, 272A, 273A, 274A)의 각각은, 30비트로 구성된다.

1번째의 워드(271A)는, 프리앤블 영역(2711)과, 메시지 타입을 특정하기 위한 정보가 격납되는 메시지 타입 영역(2712)과, 텔레메트리 정보가 격납되는 텔레메트리 영역(2713)과, 패리티 비트 영역(2714)을 포함한다.

2번째의 워드(272A)는, 메시지의 카운트 수가 격납되는 카운터 영역(2721)과, 메시지 페이지 영역(2726)과, 윤초 영역(2723)과, 기준일(예를 들면, 1980년 1월 6일)로부터의 경과주가 격납되는 IMES주 영역(2727)과, DPC 영역(2728)을 포함한다.

3번째의 워드(273A)는, 카운터 영역(2731)과, EOW 롤오버 영역(2736)과, TOW 영역(2732)과, LAS 영역(2733)과, LTF 영역(2734)과, 패리티 비트 영역(2734)을 포함한다.

4번째의 워드(274A)는, 카운터 영역(2741)과, 윤초 적용 초 영역(2748)과, 윤초 적용 일 영역(2743)과, 지연 시간 영역(2749)과, 송신기 ID(2745)와, 위성 헬시 영역(2746)과, 패리티 비트 영역(2747)을 포함한다.

또한, 도 20에 도시하는 메시지 포맷(270A)에 격납되는 정보에 관해서는, 상술한 도 12, 도 14, 도 15, 도 18에 도시하는 메시지 포맷에 관한 설명도 참조하길 바란다.

도 21은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TAS 신호로서 이용되는 메시지 포맷(250A)의 프레임 구조의 한 예를 도시하는 도면이다. 도 21에 도시하는 메시지 포맷(250A)은, 위치 및 시각을 이용한 인증 서비스를 제공하기 위해 이용된다. 도 21을 참조하면, 메시지 포맷(250A)의 워드(251A, 252A, 253A, 254A)는, 인증 서비스에 이용되는 데이터를 격납하기 위해 이용된다.

구체적으로는, 메시지 포맷(250A)은, 4개의 워드(251A, 252A, 253A, 254A)로 구성된다. 워드(251A, 252A, 253A, 254A)의 각각은, 30비트로 구성된다.

1번째의 워드(251A)는, 프리앤블 영역(2511)과, 메시지 타입 영역(2512)과, 텔레메트리 영역(2513)과, 패리티 비트 영역(2514)을 포함한다. 2번째의 워드(252A)는, 카운터 영역(2526)과, 메시지 타입 영역(2527)과, 콘텐츠 영역(2828)과, 패리티 비트 영역(2525)을 포함한다. 3번째의 워드(253A)는, 카운터 영역(2535)과, 콘텐츠 영역(2536)과, 패리티 비트 영역(2534)을 포함한다. 4번째의 워드(254A)는, 카운터 영역(2541)과, 콘텐츠 영역(2542)과, 패리티 비트 영역(2543)을 포함한다.

또한, 도 21에 도시하는 메시지 포맷(250A)에 더하여, 상술한 도 12, 도 14, 도 15, 도 18에 도시하는 메시지 포맷에 관한 설명도 참조하길 바란다.

(e6 : 송신 주기/송신 시퀀스)

다음에, S3 송신기(220)로부터 송신되는 IMES-TAS 신호의 송신 주기 등에 관해 설명한다. 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서는, IMES-TAS 신호의 타이밍 코드로서, 텔레메트리 영역(2513)에 격납되는 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지가 소정의 송신 주기마다 송신된다. 여기서, 텔레메트리 워드로서는, 미리 정하여진 고정된 코드가 이용된다. 이와 같은 고정된 코드를 이용함으로써, 동기를 취하기 위한 SYNC 워드로서 기능시킬 수 있다.

한 예로서, S3 송신기(220)는, 인터벌로서 3초마다 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지를 타이밍 코드로서 반복 송신하는 것으로 한다. 이 경우, 예를 들면, S3 송신기(220)로부터 송신되는 신호의 비트 레이트를 250bps로 설정하면, 3초당 25워드(250bps×3초÷30bit)의 송신이 가능하다.

이하의 설명에서는, S3 송신기(220)로부터 송신되는 신호의 비트 레이트가 250bps인 경우를 한 예로서 설명하지만, 비트 레이트에 관해서는, 이것으로 한정되는 일없이, 시스템에 적합한 값을 이용할 수 있다. 예를 들면, GPS의 위성으로부터 송신된 메시지는 50bps이고, 이 기존의 사양에 적합하도록, S3 송신기(220)로부터 송신되는 신호의 비트 레이트를 50bps로 하여도 좋다. 이 경우, 단위시간당에 송신할 수 있는 데이터량은 1/5(=50/250)이 되기 때문에, 이하에 설명하는 바와 같은, 250bps의 전제로 설정되는 송신 주기 등에 대해서는, 5배로 변경하면 좋다. 또한, 인터벌에 대해서도, 3초로 한하지 않고, 예를 들면, 6초 등의 시간으로 변경하여도 좋다. 이와 같은, 인터벌 및 비트 레이트에 관해서는, 요구 사양이나 시스템 구성 등에 응하여, 적절히 최적의 것을 선택할 수 있다.

도 22는, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 IMES-TAS 신호로서 송신되는 타이밍 코드의 한 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 22를 참조하면, S3 송신기(220)로부터의 IMES-TAS 신호의 송신 주기가 도래하면, 도 17 및 도 18에 도시하는 메시지 포맷(270)(MT7)을 구성하는 각 워드의 송신이 시작된다. 구체적으로는, 메시지 포맷(270)(MT7)을 구성하는 워드(271, 272, 273, 274, 275, 276, 277, 278)가 순차적으로 송신되게 된다. MT7의 메시지의 송신이 완료되면, 다른 메시지의 송신이 실시된다.

최초의 워드(271)의 송신부터 송신 주기(Ts)(이 예에서는, 3초) 경과 후에, 다음의 IMES-TAS 신호의 송신 주기가 도래하기 때문에, 메시지 포맷(270)(MT7)을 구성하는 워드(271, 272, 273, 274, 275, 276, 277, 278)의 송신이 반복된다. 이하 마찬가지로, 송신 주기(Ts)마다, 메시지 포맷(270)(MT7) 및 다른 메시지 포맷에 관한 데이터가 반복 송신된다. 즉, IMES-TAS 신호의 프레임을 구성하는 복수의 워드의 선두(1번째의 워드)는, S3 송신기(220)의 송신 주기의 시작 시점에 대응시켜져 있다. IMES-TAS 신호에는, 고정치의 텔레메트리 워드가 이용되기 때문에, 선두의 워드는 미리 정하여진 값으로 고정된다. 그 때문에, 선두의 워드 전체를 SYNC 워드 또는 복조시의 레플리카로서 이용할 수도 있다. S3 수신기(320)에서는, 이 주기적으로 반복 송신되는 타이밍 코드에 의거하여, 시각 동기를 실현한다.

현실에서는, IMES-TAS 신호인 메시지 포맷(270)은, 8개의 워드로 구성되기 때문에, 3초의 송신 주기에서 송신 가능한 메시지(25워드) 중, IMES-TAS 신호에서 8워드가 점유된다. 그 이외의 17워드에 관해서는, 공지의 IMES 신호(도 11, 도 13, 도 16에 도시하는 MT0, MT1, MT3, MT4)의 메시지를 자유롭게 할당할 수 있다.

즉, 송신 주기(Ts)마다 반드시 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지(MT7 또는 MT6)가 송신된다는 조건만 만족되면, 그 이외의 시간에서 송신되는 메시지의 종류에 관해서는, 임의로 결정할 수 있다. 또한, 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지의 송신 타이밍 전에, 몇 개의 여분의 워드가 존재하여 버리는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, MT3 등의 1워드로 완결되는 메시지를 삽입하여, 패딩(padding)할 필요가 있다.

S3 송신기(220)는, S2 복조기(210)로부터 출력되는 타이밍(1PPS)의 주기(1초)보다 긴 주기(3초)로, IMES-TAS 신호를 송신한다. 이와 같이, IMES-TAS 신호의 송신 주기를 길게 함으로써, 간극 시간에 IMES 신호를 송신할 수도 있고, 기지국(300)측에 대한 정보 제공의 방법을 다양화할 수 있다. 즉, S3 송신기(220)는, IMES-TAS 신호가 송신되지 않는 기간에서, GNSS로부터의 무선 신호(GNSS 신호)를 대체하는 무선 신호(IMES 신호)를 송신할 수도 있다.

도 23은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 S3 송신기(220)로부터 송신되는 메시지의 한 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 23에 도시하는 바와 같이, 송신 주기(Ts)(이 예에서는, 3초)마다, 메시지 포맷(270)을 구성하는 8개의 워드가 반드시 송신되고 있음을 알 수 있다. 그 이외의 시간에 관해서는, 임의의 메시지가 송신된다.

상술한 바와 같이, S3 송신기(220)로부터 송신되는 IMES-TAS 신호는, GNSS 신호 및 IMES 신호와 후방 호환성이 있기 때문에, 동시 운용이 가능하다. 즉, S3 수신기(320)는, GNSS 신호를 수신 및 디코드 가능함과 함께, IMES 신호 및 IMES-TAS 신호에 대해서도 수신 및 디코드 가능하다.

또한, S3 송신기(220)의 서비스 에어리어(S3 송신기(220)와 S3 수신기(320)와의 거리)는 수m∼십수m가 상정되어 있고, IMES-TAS 신호의 전송에 필요로 하는 지연 시간은 10m마다 약 33나노초이기 때문에, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템의 시스템 스펙상, IMES-TAS 신호의 전송에 관한 지연 시간에 관해서는 무시할 수 있다.

상술한 도 23에는, IMES-TAS 신호인 메시지 포맷(270)을 3초 주기로 송신하는 예를 도시하였지만, 보다 긴 송신 주기를 채용하여도 좋다. 예를 들면, S3 송신기(220)는, 인터벌로서 6초마다 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지(메시지 포맷(250)에 따르는 메시지)을 타이밍 코드로서 반복 송신하는 것으로 한다. 이 경우, 예를 들면, S3 송신기(220)로부터 송신되는 신호의 비트 레이트를 250bps로 설정하면, 6초당 50워드(250bps×6초÷30bit)의 송신이 가능하다.

도 24는, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 S3 송신기(220)로부터 송신되는 메시지의 다른 한 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 24에 도시하는 바와 같이, 송신 주기(Ts)(이 예에서는, 6초)마다, 메시지 포맷(250)을 구성하는 3개의 워드가 반드시 송신되고 있음을 알 수 있다. 그 이외의 시간에 관해서는, 임의의 메시지가 송신된다.

상술한 바와 같이, S3 송신기(220)로부터 송신되는 IMES-TS 신호는, GNSS 신호 및 IMES 신호와 후방 호환성이 있기 때문에, 동시 운용이 가능하다. 즉, S3 수신기(320)는, GNSS 신호를 수신 및 디코드 가능함과 함께, IMES 신호 및 IMES-TS 신호에 대해서도 수신 및 디코드 가능하다.

(e7 : IMES-TAS 신호의 생성/송신의 처리 순서)

다음에, S3 송신기(220)에서의 IMES-TAS 신호의 생성 및 송신에 관한 처리 순서의 한 예에 관해 설명한다.

도 25는, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 송신기(220)로부터 IMES-TAS 신호를 생성 및 송신할 때의 처리 순서를 도시하는 플로우 차트이다. 도 25에 도시하는 각 스텝은, 기본적으로는, S3 송신기(220)의 디지털 처리 블록(221)에 의해 실행된다.

도 25를 참조하면, S3 송신기(220)는, IMES-TAS 신호의 생성 및 송신 준비가 완료되어 있는지의 여부를 판단한다(스텝 S200). S2 복조기(210)로부터 복조 데이터 및 타이밍 신호를 수신할 수 있는지의 여부에 의거하여, 송신 준비의 완료의 유무를 판단하여도 좋다. IMES-TAS 신호의 생성 및 송신 준비가 완료되지 않았으면(스텝 S200에서 NO), 스텝 S200의 처리가 반복된다.

IMES-TAS 신호의 생성 및 송신 준비가 완료되면(스텝 S200에서 YES), S3 송신기(220)는, S2 복조기(210)로부터의 다음의 타이밍 신호의 수신을 대기한다(스텝 S202). 그리고, S2 복조기(210)로부터 다음의 타이밍 신호를 수신하면, S3 송신기(220)는, 그때의 S2 복조기(210)로부터의 복조 데이터에 의거하여, IMES-TAS 신호의 메시지 포맷(270)(또는, 메시지 포맷(250 또는 260))을 구성하는 1번째의 워드를 생성하여 송신한다(스텝 S204). 즉, MT7 또는 MT6의 메시지가 생성 및 송신된다. 계속해서, S3 송신기(220)는, S2 복조기(210)로부터의 동일한 복조 데이터에 의거하여, IMES-TAS 신호의 메시지 포맷(270)(또는, 메시지 포맷(250 또는 260))을 구성하는 후속의 워드를 생성하여 순차적으로 송신한다(스텝 S206).

계속해서, S3 송신기(220)는, S2 복조기(210)로부터 타이밍 신호를 수신하였는지의 여부를 판단한다(스텝 S208). S2 복조기(210)로부터 타이밍 신호를 수신하면(스텝 S208에서 YES), S3 송신기(220)는, 최근의 IMES-TAS 신호의 송신 후부터의 타이밍 신호의 수신 누적수(累積數)가 송신 주기(Ts)에 대응하는 횟수에 도달하였는지의 여부를 판단한다(스텝 S210). 송신 주기(Ts)가 3초인 경우에는, 최근의 IMES-TAS 신호의 송신 후로부터 3회째의 타이밍 신호의 수신인지의 여부가 판단된다.

최근의 IMES-TAS 신호의 송신 후부터의 타이밍 신호의 수신 누적수가 송신 주기(Ts)에 대응하는 횟수에 도달하여 있으면(스텝 S210에서 YES), 스텝 S206 이하의 처리가 반복된다.

이에 대해, S2 복조기(210)로부터 타이밍 신호를 수신하지 않았으면(스텝 S208에서 NO), 또는, 최근의 IMES-TAS 신호의 송신 후부터의 타이밍 신호의 수신 누적수가 송신 주기(Ts)에 대응하는 횟수에 도달하지 않았으면(스텝 S210에서 NO), S3 송신기(220)는, 미리 정하여진 규칙에 따라, IMES 신호를 생성하여 송신한다(스텝 S212). 즉, MT0, MT1, MT3, MT4의 어느 하나의 메시지가 생성 및 송신된다. 그리고, 스텝 S208 이하의 처리가 반복된다.

이상과 같은 처리 순서에 의해, S3 송신기(220)로부터 S3 수신기(320)에 대해, IMES-TAS 신호가 송신된다.

<F. 기지국(300)의 S3 수신기(320)>

다음에, 기지국(300)의 S3 수신기(320)에서의 IMES-TAS 신호의 수신 처리 및 복조 처리에 관해 설명한다.

도 26은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 수신기(320)의 회로 구성례를 도시하는 블록도이다. 도 26을 참조하면, S3 수신기(320)는, 복수의 채널 블록(321)과, 내비게이션 처리부(322)와, 선택 제어부(323)와, 동기 검출부(324)와, 분주기(325, 327)와, 안정화 루프부(326)를 포함한다.

복수의 채널 블록(321)의 각각은, 수신 신호(RF 신호)를 복조하여, 그 중에 포함되는 메시지를 출력한다. 복수의 채널 블록(321)이 각각 수신 신호의 복조 및 메시지 출력을 병렬적으로 실행하고, 각각의 채널 블록(321)으로부터의 출력을 선택 제어부(323)가 선택적으로 후단에 출력한다.

구체적으로는, 채널 블록(321)의 각각은, 상관기(相關器)(3211, 3212)와, 메시지 추출부(3213)와, C/A(coarse/access) 코드 생성부(3214)와, 합성곱 연산부(convolution operation portion)(3215)와, 적분 회로(3216)를 포함한다.

상관기(3211)는, 수신 신호와 C/A 코드 생성부(3214)로부터 출력되는 확산 부호인 C/A 코드와의 사이의 상관을 산출한다.

메시지 추출부(3213)는, 상관기(3211)로부터의 출력에 포함되는 메시지(프레임)를 추출한다. 메시지 추출부(3213)는, 추출한 메시지를 나타내는 비트 스트림(bit stream)을 출력한다. 아울러서, 메시지 추출부(3213)는, 루프 제어에 의해 발생하는 클록(Clock)의 위상을 조정함으로써, 채널 블록(321)에서의 동기 검출 타이밍을 관리한다.

적분 회로(3216)는, 메시지 추출부(3213)로부터의 클록에 따라 위상을 동기시킴과 함께, 그 출력을 합성곱 연산부(3215)에 출력한다. 합성곱 연산부(3215)는, 수신 신호와 적분 회로(3216)로부터의 동기 신호의 사이에서 합성곱 연산을 행하고, 그 결과를 상관기(3212)에 출력한다. 상관기(3212)는, 합성곱 연산부(3215)로부터의 합성곱 연산의 결과와 C/A 코드 생성부(3214)로부터 출력된 C/A 코드 사이의 상관을 산출한다. 즉, 상관기(3212) 및 합성곱 연산부(3215)를 이용하여, C/A 코드 코히어런트 적분 처리가 실시된다. 상관기(3212)로부터의 출력은 메시지 추출부(3213)에 주어진다. 메시지 추출부(3213)는, 상관기(3211) 및 상관기(3212)로부터의 각각의 출력에 의거하여, 클록의 위상을 조정한다. 이와 같은 루프 제어에 의해, 수신 신호에 포함되는 메시지를 높은 정밀도로 검출할 수 있다.

적분 회로(3216)에서의 메시지에 대한 루프 처리 횟수(합성곱 연산 처리)는, 메시지의 종류에 응하여 다르게 할 수 있어도 좋다. 예를 들면, IMES-TAS 신호(MT6 및 MT7)에 대해서는 120회의 합성곱 연산 처리를 실시하고, IMES 신호(MT0, MT1, MT3, MT4)에 대해서는 4회의 합성곱 연산 처리를 실시하고, GNSS 신호에 대해서는 20회의 합성곱 연산 처리를 실시하도록 하여도 좋다. IMES-TAS 신호에 대한 합성곱 연산 처리에 관해서는 후술한다.

내비게이션 처리부(322)는, 어느 하나의 채널 블록(321)로부터 GNSS 신호 또는 IMES 신호에 포함되는 메시지가 출력되면, 그 메시지에 대해 PVT 연산을 행한다. 내비게이션 처리부(322)는, PVT 연산의 결과 얻어지는, 위치(GNSS Position), 시각(GNSS time), 타이밍 신호(GNSS 1PPS), 및 IMES 데이터(인증용 데이터를 포함한다)를 출력한다.

선택 제어부(323)는, 채널 블록(321)에 IMES-TAS 신호가 입력됨으로써 출력되는 메시지를 검출하고, 검출한 메시지를 동기 검출부(324) 및 안정화 루프부(326)에 출력한다.

동기 검출부(324)는, 주기적으로 송신되는 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지를 검출하여, IMES-TAS 신호의 타이밍 신호로서 출력한다. 상술한 바와 같이, 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지가 3초 주기로 송신되기 때문에, 동기 검출부(324)는, 3초마다 1회의 펄스 신호(IMES-TAS 1pulse/3second)를 출력한다.

또한, 동기 검출부(324)는, 입력되는 각 비트의 타이밍을 클록(CLK)으로서 출력한다. 상술한 바와 같이, S3 송신기(220)로부터 송신되는 신호의 비트 레이트를 250bps로 하면, 동기 검출부(324)는, 250㎐의 클록을 출력하는 것으로 된다. 분주기(325)는, 일종의 카운터이고, 250회의 클록에 대해 1회의 펄스를 출력한다. 즉, 분주기(325)로부터 출력되는 타이밍 신호(IMES-TAS 1PPS(Real))는, 1PPS 신호에 상당한다. 또한, S3 송신기(220)로부터 송신되는 신호의 비트 레이트를 50bps로 하면, 50회의 클록에 대해 1회의 펄스를 출력하는 분주기를 채용하면 좋다.

안정화 루프부(326)는, 메시지 추출부(3213)로부터의 클록과, 내비게이션 처리부(322)로부터의 비트열을 받아서, 국부 발진기를 포함하는 PLL(Phase Locked Loop) 루프를 이용하여 위상 로크함으로써, IMES-TAS 신호 및 GNSS 신호의 클록을 출력한다(IMTS-TAS/GNSS Clock(Stable)). 안정화 루프부(326)에 의한 PLL 루프에 의해, 출력되는 클록은 보다 안정된다.

분주기(327)는, 분주기(325)와 마찬가지로, 일종의 카운터이고, 250회의 클록에 대해 1회의 펄스를 출력한다. 즉, 분주기(327)로부터 출력되는 타이밍 신호(IMES-TAS 1PPS(Stable))는, 1PPS 신호에 상당하는 보다 안정된 신호가 된다.

안정화 루프부(326) 및 분주기(327)는 옵셔널한 구성이고, 기지국(300)의 이용처인 무선 송수신부(310)에서 요구되는 시각 동기의 정밀도에 응하여, 적절히 설치된다.

이상과 같이, S3 수신기(320)는, S3 송신기(220)로부터의 IMES-TAS 신호를 복조하여, 타이밍 신호(1PPS) 및 당해 타이밍 신호가 나타내는 타이밍에 대응하는 시각 정보를 취득하는 수신부로서 기능한다. MT7의 IMES-TAS 신호가 수신되면, GPSNav 메시지 호환의 GPSWeek 및 TOW를 취득할 수 있다(도 17 참조). 또한, MT8의 IMES-TAS 신호가 수신되면, 서력 년, 월, 일, 시, 분, 초를 직접 취득할 수 있다(도 18 참조).

IMES-TAS 신호(MT7 또는 MT8)는 송신 주기(Ts)(이 예에서는, 3초)마다 반복 송신되고, 또한, 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지(도 22에 도시하는 1번째의 워드(271), 또는, 도 23에 도시하는 1번째의 워드(271))에서는, 프리앤블 영역부터 패리티 비트 영역까지의 30비트 전부가 고정치가 되기 때문에, 상관기(3212)의 C/A 코드 코히어런트 적분 처리에 의해, 보다 높은 C/N(Carrier to Noise)비를 얻는 것이 가능해진다. 이 결과, 동기 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 27은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성하는 S3 수신기(320)에서의 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지의 수신 처리를 설명하기 위한 도면이다. 도 27을 참조하면, S3 수신기(320)는, 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지(워드(251) 또는 워드(261))의 선두 비트의 상승이 송신 주기(Ts)(이 예에서는, 3초)의 어느 하나의 정수배라고 판단할 수 있다. 그리고, 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지에 계속해서 송신되는 2개의 메시지(워드(252 및 253), 또는, 워드(262 및 263))를 수신함으로써, 시각에 관한 필요한 모든 정보를 취득할 수 있다.

예를 들면, S3 수신기(320)가 IMES-TAS 신호로서 MT7을 수신하고, 그 시각이 「2016년 6월 30일 10시 23분 30초」라고 디코드되었다고 한다. 그 후, 송신 주기(Ts)(3초) 후에 새로운 MT7을 수신하면, 그 새롭게 수신한 MT7의 프레임의 선두 비트를 수신한 시각이 「2016년 6월 30일 10시 23분 33초」라고 해석할 수 있다. 이와 같은 처리가 송신 주기(Ts)(3초)마다 반복된다.

또한, S3 송신기(220)로부터 송신되는 신호의 비트 레이트가 250bps이기 때문에, 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지를 수신하여 나서, 카운터에서 250카운트(1비트 1카운트)를 검출하면, 타이밍 신호로서의 1PPS 신호를 출력할 수 있다. 즉, 도 26에 도시하는 동기 검출부(324) 및 분주기(325)는, S3 송신기(220)로부터 송신되는 IMES-TAS 신호에 의거하여 1PPS 신호를 재생한다. S3 송신기(220)로부터 송신되는 250bps의 변조 신호의 정밀도는, 시각 동기에 필요한 정밀도를 항상 유지하고 있기 때문에, 특별한 안정도가 요구되지 않는 한, 도 26에 도시하는 동기 검출부(324) 및 분주기(325)로부터 출력되는 1PPS 신호는 실용상 충분한 정밀도를 갖고 있다.

S3 송신기(220)로부터 송신되는 신호의 비트 레이트가 50bps인 경우에는, 5배의 시간을 들여서 동기 검지함으로써, 비트 레이트가 250bps인 경우와 같은 정밀도를 실현할 수 있다.

또한, 특별한 안정도가 요구되는 경우에는, 도 26에 도시하는 안정화 루프부(326) 및 분주기(327)가 이용된다. 안정화 루프부(326)는, 텔레메트리 워드를 이용한 적분 처리에 의한 C/N비 개선과 상관 처리를 실시함으로써, 보다 명확한 신호의 추출 및 타이밍 신호의 위상 잡음(雜音)을 저감한다. 안정화 루프부(326)에서는, 메시지를 구성하는 비트를 단지 카운트하는 것이 아니라, PLL을 이용한 텔레메트리 워드에 대한 위상 동기 기구를 갖고 있다. 또한, 안정화 루프부(326)에는, 3초라는 비교적 긴 송신 주기에 대해서도 안정적인 루프를 실현하기 위해, 고정밀도 수정 발진기(OCXO : Oven Controlled Crystal Oscillator)나 온도 보상형 수정 발진기(TCXO)라는 고정밀도면서 고안정도를 갖는 발진기가 이용된다.

이와 같이, IMES-TAS 신호로서 이용되는 MT7 및 MT8에 관해서는, 확장성을 갖고 있고, 보다 높은 안정도에 대한 요구에 대해서도 충분히 대응할 수 있다.

또한, S3 수신기(320)는, GNSS 신호 및 IMES-TAS 신호를 동시에 수신하는 경우가 있을 수 있다. 그렇지만, IMES-TAS 신호를 수신할 수 있는 환경하에서는, GNSS 신호로부터 취득되는 시각 정보 및 타이밍 신호의 신뢰성은 상당히 낮을 가능성이 있다. 이것은, S3 송신기(220)는, 일반적으로는, GNSS 신호를 수신할 수 없는 환경, 또는, 수신된 GNSS 신호의 신뢰성이 현저하게 낮은 환경(예를 들면, 옥내) 등에 설치되는 것이기 때문이다.

이와 같은 이유를 고려하면, GNSS 신호 및 IMES-TAS 신호를 동시에 수신한 경우에 있어서, GNSS 신호로부터 취득되는 시각 정보 및 타이밍 신호는 이용하지 않는 것이 바람직하다고 말할 수 있다. 또는, IMES-TAS 신호가 수신된 경우에는, GNSS 신호를 일체 수신하지 않은 것 같은 구성을 채용하여도 좋다. 또한 또는, S3 수신기(320)에 대해 GNSS 신호를 수신하는 것을 미리 설정하여도 좋다. 예를 들면, S3 수신기(320)에서, MT3에 대한 BD(Binary Decoder)를 「0」으로 설정함으로써 옥내 수신기인 것을 나타내게 된다. 즉, GNSS 신호에 의거한 측위의 신뢰성이 낮은, 또는, GNSS 신호가 수신 불가능한 것을 나타내고 있다. GNSS 신호의 처리를 차단함으로써, S3 수신기(320)에서의 소비 전력을 저감할 수 있고, 또한, 안정된 동기 신호를 얻는 것이 가능해진다.

또한, 근접하여 설치된 복수의 S3 송신기(220)로부터 각각 송신되는 IMES-TAS 신호를 S3 수신기(320)에 수신한 경우에는, 가장 빠른 타이밍에서 수신되는 IMES-TAS 신호를 선택하도록 하여도 좋다. 이 타이밍 차(差)는 나노초 오더에 지나지 않기 때문에, 상관기 등을 이용하여 보다 빠른 타이밍의 신호를 검출하는 것이 바람직하다.

다음에, S3 수신기(320)에서의 C/N비 개선의 수법에 관해 설명한다.

도 28은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 채용되는 메시지의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 24에는, C/A 코드와 IMES-TAS 신호(MT7의 메시지 포맷(270))과의 관계를 도시한다. IMES-TAS 신호에서는, 확산 부호인 C/A 코드의 반복 4회로 메시지의 1비트분을 표현하다. 또한, 통상의 GNSS 신호에서는, C/A 코드의 반복 20회로 메시지의 1비트분을 표현한다.

그 때문에, 일반적인 GNSS 수신기는, C/A 코드를 포착하면 신호 추적 루프를 구성하여, 수신 신호에 대해 C/A 코드의 타이밍에 코히어런트 적분 처리(합성곱 연산 처리)를 실시한다. 이에 의해 C/N비를 개선하고, 신호 추적 루프의 안정성을 향상시킨다.

이에 대해, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 이용되는 IMES-TAS 신호에서는, C/A 코드의 반복 4회로 1비트를 표현하고 있다. 그 때문에, 일반적인 GNSS 수신기와 같은 합성곱 연산에서는, C/N비의 개선 효과는 작다.

그래서, IMES-TAS 신호에서는, 신호 추적 및 적분 처리를 위한 메시지가 준비된다. 즉, IMES-TAS 신호(MT7의 메시지 포맷(270))의 1번째의 워드(271)는, 동기 워드로서 기능시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 1번째의 워드(271)는, 30비트 전부가 고정치이기 때문에, S3 수신기(320)에서는, C/A 코드와 마찬가지로 레플리카로서 이용할 수 있다. 이와 같은 텔레메트리 워드를 포함하는 메시지를 이용함으로써, 최대 120회의 코히어런트 적분 처리(합성곱 연산 처리)를 실시할 수 있다. 즉, S3 수신기(320)는, IMES-TAS 신호를 구성하는 1번째의 워드에 대해 복수회의 합성곱 연산 처리를 실행하는 회로가 실장된다. 이와 같은 복수회의 합성곱 연산 처리를 이용하여 C/N비를 개선함으로써, 신호 추적 루프의 안정성을 향상시킴으로써, IMES-TAS 신호의 요소인 주파수 및 타이밍 성능을 높일 수 있다.

이상과 같이, S3 수신기(320)에서는, S3 송신기(220)로부터 송신되는 IMES-TAS 신호의 특징을 이용하여, C/N비를 개선시켜서, 고정밀도의 시각 정보 및 타이밍 신호를 출력할 수 있다.

<G. 인증 코드의 생성 및 이용>

다음에, 인증 코드의 생성 및 이용에 관해 설명한다.

도 29는, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 송신되는 신호에 포함되는 정보의 한 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 29를 참조하면, 기준 유닛(100)에 수신되는 GNSS 신호(103)는, 전형적으로는, 타이밍 신호(1031)와, 클록(1032)과, 위치 정보(1033)와, 시각 정보(1034)와, 윤초 정보(1035)를 포함한다.

타이밍 신호(1031)는, 예를 들면, GNSS에 동기한 타이밍 신호를 제공하기 위한 정보이고, 예를 들면, 1초 펄스 신호(1PPS 신호)를 포함한다.

클록(1032)은, 예를 들면, GNSS에 동기한 주파수원을 제공하기 위한 정보이고, 예를 들면, 10㎒의 펄스 신호를 포함한다.

위치 정보(1033)는, 측위 서비스를 제공하기 위한 정보이고, 예를 들면, 위도, 경도, 높이, 플로어 정보 등을 포함한다.

시각 정보(1034)는, GNSS에 동기한 시각 정보를 제공하기 위한 정보이고, 예를 들면, 서력 년, 월, 일, 시, 분, 초의 정보 등을 포함한다. 마찬가지로, 윤초 정보(1035)에 대해서도, GNSS에 동기한 시각 정보를 제공하기 위한 정보이고, 윤초를 보정하기 위한 정보를 포함한다.

또한, 송신 유닛(200)의 S3 송신기(220)로부터 송신되는 IMES-TAS 신호(203)는, 전형적으로는, 타이밍 신호(2031)와, 클록(2032)과, 위치 정보(2033)와, 시각 정보(2034)와, 윤초 정보(2035)와, 인증 코드(2036)를 포함한다.

타이밍 신호(2031)와, 클록(2032)과, 위치 정보(2033)와, 시각 정보(2034)와, 윤초 정보(2035)에 대해서는, GNSS 신호(103)에 포함되는 대응하는 정보와 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.

인증 코드(2036)는, 예를 들면, 위치 및 시각의 현재치에 의존하는 원 타임 패스워드로서 TOTP의 값을 포함한다.

송신 유닛(200)의 S3 송신기(220)로부터 IMES-TAS 신호(203)를 수신한 기지국(300) 또는 이동체 단말 등은, IMES-TAS 신호(203)를 수신함으로써, 위치 및 시각에 더하여, 위치 및 시각의 완전성 또는 진정성을 보증하기 위한 인증 처리 등을 실현할 수도 있다.

도 30은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 인증 코드의 생성 방법의 한 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 30을 참조하면, 송신 유닛(200)의 S3 송신기(220)는, TOTP를 생성하기 위한 부호화기(280)와, 부호화기(280)에 생성되는 TOTP를 포함하는 IMES-TAS 신호(메시지)를 생성하는 IMES-TAS 생성기(282)를 포함한다.

부호화기(280)는, 전송 RF 신호를 복조함으로써 취득되는 시각 정보와 임의의 시드 코드에 대해, 소정의 불가역 연산을 실행함으로써, 소정 비트수의 TOTP를 생성한다. 전형적으로는, TOTP는, 64비트 또는 128비트로 할 수 있다. 물론, 보다 많은 비트수로 이루어지는 TOTP를 채용하여도 좋고, 보다 적은 비트수로 이루어지는 TOTP를 채용하여도 좋다.

TOTP를 생성하기 위한 불가역 연산으로서는, 전형적으로는, 암호학적 해시 함수를 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 암호학적 해시 함수로서는, SHA(Secure Hash Algorithm) 시리즈의 함수를 이용할 수 있다. 이와 같은, 암호학적 해시 함수로부터 출력되는 메시지 다이제스트가 TOTP에 상당한다. 또는, RFC6238으로서 규정되는 생성 알고리즘에 따라 생성되는 TOTP를 채용하여도 좋다.

부호화기(280)에서는, 시각 정보 및 송신 유닛(200)마다 설정되는 시크릿 키가 암호학적 해시 함수에 주어진다. 이와 같이, 소정 길이의 메시지인 TOTP는, 시크릿 키 및 시각 정보를 입력으로 하여, 암호학적 해시 함수에 따라 산출된다.

시크릿 키는, 메시지 다이제스트(TOTP)를 생성하기 위한 시드 코드로서 이용된다. 이와 같은 구성을 채용한 경우, 기준 유닛(100)에 대한 공격에 대해 높은 내(耐)댐퍼성을 갖는 하드웨어를 채용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 키 페어의 생성이나 메시지 다이제스트의 계산 등을 단일 칩 내에서 실현하는 구성을 채용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성의 한 예로서, TPM(Trusted Platform Module) 등이 알려져 있다. TPM에서는, 물리적 리버스 엔지니어링이 시도되면, 내장하는 메모리를 파손시켜서, 격납되어 있던 값을 판독할 수 없도록 하는 궁리도 이루어져 있다. 이와 같은 높은 내댐퍼성을 갖는 하드웨어를 채용함으로써, 네트워크상에서의 공격이나 물리적 리버스 엔지니어링 등에 대해 시큐어하게 유지할 수 있다.

또는, 송신 유닛(200)에 미리 시크릿 키를 설정하는 것이 아니라, 인증 서버(108)가 생성하는 시크릿 키를 이용하도록 하여도 좋다. 인증 서버(108)는, 랜덤하게 시크릿 키를 생성한다. 인증 서버(108)가 생성한 시크릿 키는, 기준 유닛(100)으로부터 송신 유닛(200)에 송신되는 전송 RF 신호에 포함되어도 좋다. 인증 서버(108)로부터의 시크릿 키를 이용함으로써, 기준 유닛(100) 자체에 정적(靜的)인 시크릿 키를 유지할 필요가 없기 때문에, 시큐리티 강도를 높일 수 있다.

IMES-TAS 생성기(282)는, 위치 정보, 시각 정보, IMES 메시지, 식별 정보에 더하여, 부호화기(280)에서 생성되는 TOTP로부터, 상술한 바와 같은 IMES-TAS 신호를 생성한다.

도 30에 도시하는 바와 같은 구성을 기준 유닛(100)에 실장함으로써, TOTP를 포함하는 IMES-TAS 신호를 방송할 수 있다.

<H. 복조 데이터 출력 포맷>

송신 유닛(200)으로부터 송신되는 IMES-TAS 신호를 수신하고, 그 수신한 IMES-TAS 신호를 복호함으로써 얻어지는 정보는, 예를 들면, 일반적인 GPS 수신 모듈로부터 수신 데이터가 출력될 때에 이용되는 NMEA 포맷에 준한 형태로 출력되어도 좋다.

도 31∼도 40은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 IMES-TAS 신호의 데이터 출력 포맷의 한 예를 도시하는 도면이다.

도 31에는, 위치 및 시각의 서비스를 받기 위한 정보를 출력하는 포맷(IMTCS)의 한 예를 도시한다. 도 31에 도시하는 포맷에서는, 현재 시각 등을 포함하는, 기본적인 정보가 격납된다.

도 32에는, 위치 및 시각의 서비스를 받기 위한 보다 프리미티브한 정보를 출력하는 포맷(IMTCR)의 한 예를 도시한다. 도 32에 도시하는 포맷에서는, 수신되는 IMES-TAS 신호에 포함되는 정보가 그대로 격납된다.

도 33에는, 인증 코드를 이용한 서비스를 받기 위한 정보를 출력하는 포맷(IMASC)의 한 예를 도시한다. 도 33에 도시하는 포맷에서는, 위치의 정보에 더하여, 당해 위치의 정보에 대응시켜지는 인증 코드(TOTP)가 격납된다.

도 34에는, IMES-TAS 신호의 수신 처리 등에 관한 정보를 출력하는 포맷(IMMSG)의 한 예를 도시한다. 도 34에 도시하는 포맷에서는, 수신되는 IMES-TAS 신호의 종류나 수신된 비트 스트림 그 자체가 격납된다.

도 35에는, 단체(單體)의 위치 정보를 출력하는 포맷(IMIPI)의 한 예를 도시한다. 도 35에 도시하는 포맷에서는, 특정한 송신 유닛(200)으로부터 수신한 IMES-TAS 신호에 포함되는 현재 위치의 정보가 격납된다.

도 36에는, 합성된 위치 정보를 출력하는 포맷(IMSPI)의 한 예를 도시한다. 도 36에 도시하는 포맷에서는, 복수의 정보에 의거하여 합성된 현재 위치의 정보가 격납된다.

도 37에는, 송신되는 메시지에 포함되는 쇼트 ID 등을 출력하는 포맷(IMSID)의 한 예를 도시한다. 도 37에 도시하는 포맷에서는, 수신한 메시지로부터 얻어지는 쇼트 ID나 및 경계(境界) 비트 등의 정보가 격납된다.

도 38에는, 송신되는 메시지에 포함되는 미디엄 ID 등을 출력하는 포맷(IMMID)의 한 예를 도시한다. 도 38에 도시하는 포맷에서는, 수신한 메시지로부터 얻어지는 메디엄 ID나 및 경계 비트 등의 정보가 격납된다.

도 39에는, QZSS 등이 방송하는 재해 정보(Disaster Message)를 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 이용하여 전송하는 경우의 포맷(IMDSA)의 한 예를 도시한다. 도 39에 도시하는 포맷에서는, 재해 정보를 알리기 위한 정보가 격납된다.

도 40에는, 방송되는 IMES-TAS 신호의 내용을 출력하는 포맷(GPGGA)의 한 예를 도시한다. 도 40에는, 디버그 등을 위해, IMES-TAS 신호에 포함되는 내용 그 자체가 출력된다.

도 31∼도 40에 도시하는 포맷은 어디까지나 한 예이고, 임의의 NMEA 포맷을 채용할 수 있다.

<I. 지연 보정 기능 및 지연 시간의 계측 및 설정>

다음에, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 지연 보정 기능을 기능시키기 위한 지연 시간을 계측 및 설정하는 처리에 관해 설명한다.

도 41은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 생기는 전송 지연을 설명하기 위한 도면이다. 도 41을 참조하면, 예를 들면, 어느 시각(T1)에서 기준 유닛(100)의 S2 변조기(120)로부터 메시지가 송신되었다고 한다. 송신 유닛(200)의 S2 복조기(210)에서, 동일한 메시지가 시각(T2)에서 수신되었다고 한다. 이때, 시각(T1)과 시각(T2)과의 차가 지연 시간에 상당한다. 특히, 도 5 및 도 6에 도시하는 이동체 통신 시스템(2)에서는, 기준 유닛(100)의 S2 변조기(120)로부터 송신 유닛(200)의 S2 복조기(210)까지의 전송 경로가 상대적으로 길기 때문에, 지연 시간을 무시할 수가 없고, 보정할 필요가 있다. 이와 같은 지연 보정 기능을 유효하게 기능시키기 위해, S2 복조기(210)의 각각에 대해 전송 지연의 보정량(보정 시간)을 설정할 필요가 있다.

이와 같은 지연 시간의 계측 및 설정을 용이화하기 위해, 타이밍 교정 장치를 채용하여도 좋다.

도 42는, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 타이밍 교정 장치(500)의 적용례를 설명하기 위한 도면이다. 도 42를 참조하면, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템을 구성한 후에, 송신 유닛(200)의 S2 복조기(210)에 접속함으로써, 지연 시간을 자동적으로 계측하고, 그 계측 결과에 의거하여, 전송 지연의 보정량(보정 시간)을 S2 복조기(210)에 설정할 수 있다. 타이밍 교정 장치(500)는, 전형적으로는, 지연 시간의 계측 및 보정 시간의 설정을 행한다.

도 43은, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에 제공되는 타이밍 교정 장치(500)의 회로 구성례를 도시하는 블록도이다. 도 43을 참조하면, 타이밍 교정 장치(500)는, 내부에서 생성한 타이밍 신호(1PPS 신호)와, S2 복조기(210)가 전송 RF 신호로부터 재생한 타이밍 신호(1PPS 신호)를 비교함으로써, 지연 시간을 계측한다.

즉, 타이밍 교정 장치(500)는, 기준 유닛(100)의 GNSS 수신기(110)에서 취득되는 타이밍 신호(1PPS)와 실질적으로 동일한 내부에서 생성되는 타이밍 신호(1PPS)를 취득함과 함께, 그 내부에서 생성되는 타이밍 신호(1PPS)와 S2 복조기(210)로부터 출력되는 타이밍 신호(1PPS)와의 시간차를 계측함으로써 전송 지연의 보정량(보정 시간)을 결정한다.

구체적으로는, 타이밍 교정 장치(500)는, CPU(502)와, 시간차 검출기(504)와, 기준 타이밍 발생부(506)와, 믹서(510)와, 하이 패스 필터(512)와, 아날로그 디지털 변환기(514)와, 디스플레이(516)와, 배터리(518)를 포함한다.

CPU(502)는, 각 부분에 대해 지시를 줌과 함께, 처리 결과에 의거하여, 보정 시간을 S2 복조기(210)에 설정한다. 또한, CPU(502)는, 캐리어파에 관한 편차, 각종 설정치, 스테터스 정보 등을 S2 복조기(210)에 설정할 수도 있다.

시간차 검출기(504)는, CPU(502)로부터의 지령에 응답하여, 기준 타이밍 발생부(506)로부터의 타이밍 신호(1PPS)와 S2 복조기(210)로부터의 타이밍 신호(1PPS)와의 지연 시간(위상차)을 검출하고, 검출한 지연 시간을 CPU(502)에 출력한다. 이 지연 시간이 S2 복조기(210)에서 설정하여야 할 보정량이 된다.

기준 타이밍 발생부(506)는, 칩 스케일 원자시계(CSAC : Chip Scale Atomic Clock)를 갖고 있고, 안테나(508)를 통하여 수신된 GNSS 신호를 디코드하여 얻어지는 정보를 기준으로 하여, 고정밀도의 기준 타이밍 신호를 출력한다. 구체적으로는, 기준 타이밍 발생부(506)는, 타이밍 신호(1PPS 신호) 및 캐리어파에 상당하는 RF 신호(10㎒)를 출력한다.

믹서(510)는, 기준 타이밍 발생부(506)로부터의 RF 신호와, S2 복조기(210)로부터의 캐리어파를 곱한다. 믹서(510)에서의 승산 결과는, 하이 패스 필터(512)를 경유하여, 아날로그 디지털 변환기(514)에서 디지털 신호로 변환된다. 아날로그 디지털 변환기(514)로부터 출력되는 값이 캐리어파의 주파수 편이(偏移)를 나타낸다.

이와 같이, 믹서(510)와, 하이 패스 필터(512)와, 아날로그 디지털 변환기(514)는, 주파수 편차를 검출하기 위한 주파수 편차 검출부(509)를 구성한다. 주파수 편차 검출부(509)로부터 출력되는 신호가 CPU(502)에 의해 카운트된다. 단, 주파수 편차 검출부(509)를 외부의 카운터를 이용하여 실장하여도 좋다.

디스플레이(516)에는, 타이밍 교정 장치(500)의 동작 상태(예를 들면, 계측 중이나 설정 중) 등의 정보에 더하여, 계측된 지연 시간이나 보정 시간, 기준 타이밍 발생부(506)에서의 타이밍 신호의 출력 상태 등이 표시되어도 좋다.

타이밍 교정 장치(500)에 의한 지연 시간의 계측 및 보정 시간의 설정 등을 포함하는 일련의 작업은 자동적으로 행하여지도록 할 수 있다. 이와 같은 일련의 작업을 자동화함으로써, 송신 유닛(200)(S2 복조기(210) 및 S3 송신기(220))가 다수 설치된 경우라도, 필요한 보정 시간을 간단한 순서로 설정할 수 있다.

본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서 채용되는 지연 보정 기능에서는, S2 복조기(210)의 각각에 대해, 보정 시간을 설정할 필요가 있지만, 타이밍 교정 장치(500)를 이용함으로써, 그 작업시간의 단축화를 실현할 수 있다.

<J. 지연 시간의 자동 보정 기능>

다음에, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 지연 시간의 자동 보정 기능에 관해 설명한다.

도 44는, 본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서의 지연 시간의 자동 보정 기능을 설명하기 위한 도면이다. 도 44를 참조하면, 예를 들면, CATV 방송국의 헤드 엔드(30)의 하류측에 TAS 트랜시버 마스터(TASTRX-M)(520)를 설치함과 함께, S2 복조기(210)에 접속하여 TAS 트랜시버 슬레이브(530)를 설치한다. 그리고, TAS 트랜시버 마스터(520)와 TAS 트랜시버 슬레이브(530) 사이에서, 쌍방향 동기 기구를 구성한다. 또한, CATV망을 이용하는 경우에는, 쌍방향 동기 기구는, BS/CS 대역에서 구성하여도 좋다.

이 경우, TASTRX-M 브로드캐스트 패킷에 내포되는 TASTRX-SID에 대해 메저먼트 요구를 발행함으로써, TAS 트랜시버 마스터(520)와 TAS 트랜시버 슬레이브(530) 사이의 지연 시간을 계측한다. 계측된 지연 시간을 이용하여 FLL(Frequency Locked Loop) 보정 루프를 구성함으로써, 자동적으로 지연 시간을 보정할 수 있는 루프를 확립할 수 있다. 이와 같은 FLL 보정 루프의 결과를, S2 복조기(210)에서의 지연 시간의 자동 보정 기능에 적용함으로써, 전송 경로의 상태가 빈번하게 변화하는 환경이라도, 동적으로 보정 시간을 최적화할 수 있다. 그 때문에, 전송 경로의 상황에 관계없이, 정밀도가 높은 시각 동기를 항상 유지할 수 있다.

<K. 변형례>

(k1 : 전송 RF 신호의 발생 및 전송)

상술한 실시의 형태에서는, 하나의 기준 유닛(100)으로부터 송신되는 전송 RF 신호를 복수의 송신 유닛(200)에서 각각 수신하는 구성에 관해 예시하였지만, 용장성을 높이기 위해, 복수의 기준 유닛(100)을 설치하여도 좋다. 이 경우, 복수의 기준 유닛(100)이 각각 다른 주파수(채널)로 전송 RF 신호를 송신하도록 하여도 좋다. 송신 유닛(200)에서는, 복수의 채널로 전송 RF 신호를 수신 가능하고, 이들의 수신 가능한 전송 RF 신호 중 미리 정하여진 것을 선택적으로 수신하도록 하여도 좋다.

또는, 복수의 기준 유닛(100)의 사이에서 상호 감시를 행함으로써, 어느 하나의 기준 유닛(100)만이 전송 RF 신호를 송신하도록 하고, 그 밖의 기준 유닛(100)은, 전송 RF 신호의 송신을 담당하는 기준 유닛(100)에 어떠한 부적합함이 있는 경우에, 즉석에서 교체하는 형태로 스탠바이하게 하여도 좋다.

본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서는, 전송 RF 신호를 이용하여 타이밍 신호(1PPS) 및 시각 정보를 송신하기 때문에, 기준 유닛(100)부터 송신 유닛(200)까지의 전송 경로의 품질은 그다지 요구되지 않는다. 그 때문에, 복수의 전송 경로, 예를 들면, 동축 케이블과 광케이블과의 조합이나, CATV망과 전화선과의 조합이라는 임의의 전송 경로를 이용할 수 있고, 적용 범위를 넓힐 수 있다.

(k2 : 송신 유닛부터의 신호 전송)

상술한 설명에서는, GPS 신호를 보완하는 의사적인 신호의 한 예인 IMES 신호를 베이스로 한 IMES-TAS 신호를 이용하는 경우에 관해 예시하였지만, 베이스가 되는 신호로서는 이것으로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, GPS 이외의 GLONASS, SBAS, 북두 측위 위성 시스템, Galileo라는 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호와 호환성을 갖는 포맷에 따라, 위치 정보, 시스템 클록, 시각 정보 등의 정보를 무선 송신하도록 하여도 좋다.

또는, 기지국(300)의 수신 회로가 대응하는 것이면, 공지 또는 독자적인 프로토콜에 따르는 무선 신호를 이용하여, 시스템 클록, 시각 정보 등의 정보를 무선 송신하도록 하여도 좋다. 예를 들면, 이른바 전파 시계에 유사한 프로토콜을 채용하면서, 보다 정밀도를 높인 방법으로 무선 신호를 송신하도록 하여도 좋다.

또한, 이하에 예시하는 바와 같이, 송신 유닛과 기지국을 유선 접속하여도 좋다. 이 경우에는, 임의의 형식의 신호를 채용할 수 있다.

(k3 : 송신 유닛과 기지국과의 유선 접속례 1)

도 45는, 본 실시의 형태의 변형례 1에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템(1A)의 한 예를 도시하는 모식도이다. 도 46은, 도 45에 도시하는 이동체 통신 시스템(1A)에 포함되는 기지국(300A)의 구성례를 도시하는 모식도이다.

도 45에 도시하는 이동체 통신 시스템(1A)에서의 송신 유닛(200A-1, 200A-2, …)(이하, 「송신 유닛(200A)」이라고 총칭하는 경우도 있다.)은, S2 변조기(120)로부터 송신되는 전송 RF 신호를 복조하는 S2 복조기(210)와, S2 복조기(210)의 복조 결과를 기지국(300A)에 전송하기 위한 전송 인터페이스(230)를 포함한다. 송신 유닛(200A)의 각각은, 기지국(300A-1, 300A-2, …)(이하, 「기지국(300A)」이라고 총칭하는 경우도 있다.)의 어느 하나와 신호선(232)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.

송신 유닛(200A)부터 송신 유닛(200A)에는, 신호선(232)을 통하여, S2 복조기(210)의 복조 결과에 포함되는, 시각 정보, 타이밍 신호, 각종 데이터가 전송된다. 신호의 전송 형식은, 어떤 방식 및 순서라도 좋다. 도 46을 참조하면, 기지국(300A)에서는, S3 수신기(320)(도 4 참조)에 대신하여, 전송 인터페이스(330)가 배치된다. 즉, 송신 유닛(200A)의 전송 인터페이스(230)와 기지국(300A)의 전송 인터페이스(330)는, 신호선(232)을 통하여 필요한 정보를 전송하기 위한 구성이다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, IMES-TAS 신호 등의 무선 신호의 송신이 제약되는 장소라도, 기지국(300A)을 배치할 수 있다.

(k4 : 송신 유닛과 기지국과의 유선 접속례 2)

도 47은, 본 실시의 형태의 변형례 2에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템(1B)의 한 예를 도시하는 모식도이다. 도 48은, 도 47에 도시하는 이동체 통신 시스템(1B)에 포함되는 기지국(300B)의 구성례를 도시하는 모식도이다.

도 47에 도시하는 이동체 통신 시스템(1B)에서는, 송신 유닛(200B-1, 200B-2, …)(이하, 「송신 유닛(200B)」이라고 총칭하는 경우도 있다.)은, 네트워크 케이블(242)을 이용하여, 기지국(300B-1, 300B-2, …)(이하, 「기지국(300B)」이라고 총칭하는 경우도 있다.)의 하나 또는 복수와 접속된다. 예를 들면, 네트워크 케이블(242)로서, 이서넷(등록상표)에 준거한 것을 채용함으로써, 일종의 네트워크를 구성할 수 있다. 이와 같은 네트워크를 구성한 경우에는, 하나의 송신 유닛(200B)에 대해, 복수의 기지국(300B)을 접속하도록 하여도 좋다.

도 47에 도시하는 이동체 통신 시스템(1B)에서, 송신 유닛(200B)의 각각은, S2 변조기(120)로부터 송신되는 전송 RF 신호를 복조하는 S2 복조기(210)와, S2 복조기(210)의 복조 결과에 의거하여 기준시각을 발생하는 마스터 클록(240)을 포함한다. 마스터 클록(240)은, 예를 들면, PTP 기술을 이용하여 시각 동기를 행하기 위한 기준시각 발생 장치이고, 예를 들면, IEEE1588(PTP) 또는 IEEE1588v2(PTPv2)에 규정되는 프로토콜에 따르는 마스터 클록을 채용하여도 좋다. 도 48을 참조하면, 기지국(300B)에서는, S3 수신기(320)(도 4 참조)에 대신하여, 슬레이브 클록(360)이 배치된다. 슬레이브 클록(360)은, 네트워크 케이블(242)를 통하여 마스터 클록(240)과 시각 동기함과 함께, 그 동기된 시각 정보를 무선 송수신부(310)에 제공한다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, IMES-TAS 신호 등의 무선 신호의 송신이 제약되는 장소라도, 기지국(300B)을 배치할 수 있다. 또한, 단일한 송신 유닛(200B)에 대해, 복수의 기지국(300B)을 접속할 수도 있기 때문에, 기지국(300B)을 유연하게 배치할 수 있다.

(k5 : 송신 유닛으로부터 송신되는 신호의 이용례)

상술한 설명에서는, 전형례로서, 시각 동기 시스템을, 기지국(300)이 다른 기지국(300)과의 사이에서 시각 동기한다는 용도에 적용한 경우에 관해 예시하였지만, 이것으로 한하지 않고, 다른 장치가, 위치 정보, 시스템 클록, 시각 정보 등의 정보를 이용하도록 하여도 좋다.

도 49는, 본 실시의 형태의 변형례 3에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템(1C)의 한 예를 도시하는 모식도이다. 도 49에 도시하는 이동체 통신 시스템(1C)에서는, 어느 하나의 기지국(도 49에 도시하는 예에서는, 기지국(300-2))이 제공하는 셀 에어리어 내에 존재한 이동체 단말(370)은, 당해 기지국(300-2)으로부터 필요한 정보를 취득할 수 있는데, 그와 함께, 송신 유닛(200-2)으로부터의 무선 신호를 수신하여, 그 무선 신호에 의해 송신되는, 위치 정보, 시스템 클록, 시각 정보 등을 취득하여도 좋다. 도 49에 도시하는 바와 같은 상황에서, 이동체 단말(370)은, GNSS 신호를 이용할 수 없을 가능성이 높기 때문에, 송신 유닛(200-2)으로부터의 무선 신호에 의해 위치 정보를 취득하고, 필요한 서비스를 유저에게 제공할 수 있다.

또한, 임의의 통신 디바이스(380)에 대해서도, 송신 유닛(200)으로부터의 무선 신호에 의해 송신되는 각종 정보를 제공하도록 하여도 좋다. 예를 들면, 임의의 통신 디바이스(380)는, 송신 유닛(200)으로부터의 무선 신호에 의해 자신의 위치 정보 및 시각 정보 등을 취득하여, 수집하고 있는 다른 정보와 함께, 상위의 서버 장치 등에 보고할 수 있다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 통신 디바이스(380)에, 무선 전송 회로 및 GNSS 신호의 수신 회로를 실장하여 두는 것만으로, 옥외 및 옥내의 어느 곳에서도, 위치 정보 및 시각 정보를 수집할 수 있고, 또한, 그들의 위치 정보 및 시각 정보에 관련시켜서, 수집한 필드 정보 등을 보고할 수 있기 때문에, IoT(Internet of Things) 기술을 응용한 다양한 시스템을 염가로 제공할 수 있다.

(k6 : 송신 유닛으로부터 송신되는 신호의 이용례)

도 50은, 본 실시의 형태의 변형례 4에 따르는 시각 동기 시스템을 포함하는 이동체 통신 시스템(1D)의 한 예를 도시하는 모식도이다. 도 50에 도시하는 이동체 통신 시스템(1D)에서, 기준 유닛(100D)은, 전송 RF 신호를 생성하기 위한 인터페이스가 아니라, 이서넷 등의 네트워크 접속하기 위한 인터페이스를 갖는 S2 변조기(120D)를 갖고 있다. S2 변조기(120D)는, 또한, IEEE1588(PTP) 또는 IEEE1588v2(PTPv2)에 규정되는 프로토콜에 따르는 (그라운드) 마스터 클록을 내장하고 있다.

한편, 송신 유닛(200D)의 각각은, 전송 RF 신호를 수신하기 위한 인터페이스가 아니라, 이서넷 등의 네트워크 접속하기 위한 인터페이스를 갖는 S2 복조기(210D)를 갖고 있다. S2 복조기(210D)는, IEEE1588(PTP) 또는 IEEE1588v2(PTPv2)에 규정되는 프로토콜에 따르는 슬레이브 클록을 내장하고 있다. S2 복조기(210D)는, S2 변조기(120D)에 내장되는 마스터 클록에 동기하여, 시각을 관리한다.

상술한 구성과 마찬가지로, 기준 유닛(100D)으로부터 송신 유닛(200D)에는, IMES-TAS 신호를 생성하기 위한 정보가 네트워크를 통하여 제공된다. 그리고, 송신 유닛(200D)은, 기지국에 대해, IMES-TS 신호 또는 IMES-TAS 신호를 제공한다. IMES-TS 신호는, 전형적으로는, 위치(Position), 시각(Clock), 타이밍 신호(Timing)를 포함한다. IMES-TAS 신호는, IMES-TS 신호에 포함되는 정보에 더하여, 인증 코드(Authentication Code) 등을 포함한다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, 기준 유닛(100D)으로부터 송신 유닛(200D)으로의 정보 전송에 필요한 설비 요건을 완화할 수 있고, 본 실시의 형태에 따르는 이동체 통신 시스템의 보급을 보다 촉진할 수 있다.

<L. 이점>

본 실시의 형태에 따르는 시각 동기 시스템에서는, 시각 동기에 필요한 타이밍 신호 및 시각 정보를 전송 RF 신호의 형태로 S2 복조기(210)까지 송신하고, S2 복조기(210)에서 복조된 데이터를 이용하여 S3 송신기(220)로부터 임의의 신호(전형적으로는, 상술한 바와 같은 IMES-TAS 신호)의 형으로 무선 송신 또는 유선 송신한다. 이와 같은 신호 전송 형태를 채용함으로써, 공동 시청 시스템이나 CATV망이라는 기설의 설비를 이용할 수 있고, 또한, 각 댁 내에 설치된 터미널(TV 배선용 커넥터) 등의 접속이 용이한 설비도 이용할 수 있기 때문에, 펨토셀 등의 초소형 기지국을 대량으로 실내에 설치하는 경우 등에 있어서, 설치에 필요로 하는 비용을 저감시키면서, 복수의 초소형 기지국을 포함하는 시스템 전체에서의 시각 동기를 용이하게 실현할 수 있다.

이번 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는, 상기한 설명이 아니라, 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1, 1A, 1B, 1C, 2 : 이동체 통신 시스템
10 : 건옥
12 : 혼합 증폭기
16 : 안테나 배선
18 : 터미널
20 : 인입선
30 : 헤드 엔드
32 : 전송선
34 : 수신 분배기
100 : 기준 유닛
102 : GNSS 안테나
103 : GNSS 신호
104, 360 : 슬레이브 클록
106 : 수신기
108 : 인증 서버
109 : 네트워크
110 : GNSS 수신기
120 : S2 변조기
121 : IF 신호 생성 회로
122 : 변조 회로
123, 129 : 로우 패스 필터
124, 2141, 2142, 2158 : 디지털 아날로그 변환기
125, 217 : 캐리어 발진기
126 : 업 컨버트 회로
127, 510, 2122, 2146 : 믹서
128, 2121 : 가변 증폭기
200, 200A, 200B, 200D : 송신 유닛
203 : IMES-TAS 신호
210 : S2 복조기
212 : 다운 컨버트 회로
214 : 복조 회로
218 : 시스템 발진기
220 : S3 송신기
221 : 디지털 처리 블록
222 : EEPROM
223 : 아날로그 처리 블록
224, 340, 508 : 안테나
225 : 디지털 입출력 인터페이스
226 : 타이밍 인터페이스
227 : 발진기
228 : 전원
230, 330 : 전송 인터페이스
232 : 신호선
240 : 마스터 클록
242 : 네트워크 케이블
280 : 부호화기
282 : IMES-TAS 생성기
300, 300A, 300B : 기지국
310 : 무선 송수신부
320 : S3 수신기
321 : 채널 블록
322 : 내비게이션 처리부
323 : 선택 제어부
324 : 동기 검출부
325, 327, 2154, 2159 : 분주기
326 : 안정화 루프부
350, 400 : 셀 에어리어
370 : 이동체 단말
380 : 통신 디바이스
500 : 타이밍 교정 장치
502, 2212 : CPU
504 : 시간차 검출기
506 : 기준 타이밍 발생부
509 : 주파수 편차 검출부
512 : 하이 패스 필터
514 : 아날로그 디지털 변환기
516 : 디스플레이
518 : 배터리
520 : 트랜시버 마스터
530 : 트랜시버 슬레이브
1031, 2031 : 타이밍 신호
1032, 2032 : 클록
1033, 2033 : 위치 정보
1034, 2034 : 시각 정보
1035, 2035 : 윤초 정보
2036 : 인증 코드
2123, 2125, 2160 : 증폭기
2124, 2126, 2144, 2145 : 로우 패스 필터
2143 : 위상 회전기
2147 : 비트 동기부
2148 : SYNC 검지부
2149 : 데이터 추출부
2150 : 패럴렐 변환부
2151 : 지연 보정량 유지부
2152 : 동기 조정부
2153 : 위상 비교부
2156, 2157 : 루프 필터
2214 : RAM
3211, 3212 : 상관기
3213 : 메시지 추출부
3214 : 코드 생성부
3215 : 합성곱 연산부
3216 : 적분 회로

Claims (15)

1. 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호에 의거하여, 제1의 타이밍 신호 및 당해 제1의 타이밍 신호가 나타내는 타이밍에 대응하는 시각 정보를 취득하는 기준시각 취득부와,
   복수로 분기된 배선에 접속됨과 함께, 대응하는 시각 정보를 포함하는 변조 신호를 상기 제1의 타이밍 신호에 동기하여 생성하여 상기 배선상에 송출하는 변조부와,
   상기 배선의 어느 하나의 분기에 접속됨과 함께, 상기 배선상을 전반하는 상기 변조 신호를 복조하는 하나 이상의 복조부와,
   어느 하나의 상기 복조부에서의 복조에 의해 취득된 제2의 타이밍 신호 및 시각 정보에 의거하여, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호와 호환성을 갖는 제1의 무선 신호를 송신하는 하나 이상의 송신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1의 타이밍 신호는 주기적으로 출력되고,
   상기 변조부는, 상기 변조 신호를 상기 제1의 타이밍 신호가 출력된 시점을 기준으로 하여 상기 배선상에 송출하고,
   상기 변조 신호는, 상기 시각 정보에 더하여 동기 워드를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 복조부는, 상기 배선상을 전반하는 상기 변조 신호에 포함되는 상기 동기 워드를 검출하면, 당해 검출된 동기 워드에 계속하는 정보를 복조 데이터로서 출력함과 함께, 당해 동기 워드를 검출한 시점보다 미리 정하여진 보정 시간만큼 전의 시점을 기준으로 하여 제2의 타이밍 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 기준시각 취득부에서 취득되는 상기 제1의 타이밍 신호와 실질적으로 동일한 제3의 타이밍 신호를 취득함과 함께, 상기 제3의 타이밍 신호와 상기 복조부로부터 출력되는 상기 제2의 타이밍 신호와의 시간차를 계측함으로써 상기 보정 시간을 결정하는 교정 장치를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 송신부는, 상기 복조부에서 출력되는 제2의 타이밍의 주기보다 긴 주기로, 상기 제1의 무선 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1의 무선 신호는,
   소정의 기준일부터의 경과주와 주초부터의 통산초의 정보를 포함하는 제1의 포맷, 및,
   서력 년, 월, 일, 시, 분, 초의 정보를 포함하는 제2의 포맷 중, 적어도 일방을 서포트하는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1의 무선 신호는, 복수의 워드로 이루어지는 프레임으로서 구성되어 있고,
   상기 프레임을 구성하는 상기 복수의 워드의 선두는 송신 주기의 시작 시점에 대응시켜져 있고,
   상기 프레임 중의 1번째의 워드는, 미리 정하여진 값으로 고정되는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 송신부로부터의 상기 제1의 무선 신호를 복조하여, 제4의 타이밍 신호 및 당해 제4의 타이밍 신호가 나타내는 타이밍에 대응하는 시각 정보를 취득하는 수신부를 또한 구비하고,
   상기 수신부는, 상기 1번째의 워드에 대해 복수회의 합성곱 연산 처리를 실행하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 송신부는, 상기 제1의 무선 신호가 송신되지 않는 기간에서, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호를 대체하는 제2의 무선 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배선은, 공동 시청 시스템의 신호선, 케이블 텔레비전의 신호선, 및, 통신용의 신호선 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1의 무선 신호는, 상기 기준시각 취득부에 의해 취득되는 시각 정보에 의거하여 산출되는 소정 길이의 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 소정 길이의 메시지는, 시크릿 키 및 상기 시각 정보를 입력으로 하여, 암호학적 해시 함수에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
13. 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호에 의거하여, 제1의 타이밍 신호 및 당해 제1의 타이밍 신호가 나타내는 타이밍에 대응하는 시각 정보를 취득하는 기준시각 취득부와,
    복수로 분기된 배선에 접속됨과 함께, 대응하는 시각 정보를 포함하는 변조 신호를 상기 제1의 타이밍 신호에 동기하여 생성하여 상기 배선상에 송출하는 변조부를 구비하고,
    상기 배선의 분기에는, 상기 배선상을 전반하는 상기 변조 신호를 복조하는 복조부를 접속하기 위한 하나 이상의 터미널이 마련되는 것을 특징으로 하는 시각 동기 시스템.
14. 복수로 분기된 배선의 어느 하나의 위치에 접속됨과 함께, 상기 배선상을 전반하는 변조 신호를 복조하는 복조부를 구비하고, 상기 변조 신호는, 기준이 되는 제1의 타이밍 신호 및 당해 제1의 타이밍 신호가 나타내는 타이밍에 대응하는 시각 정보에 의거하여 생성됨과 함께, 상기 제1의 타이밍 신호에 동기하여 상기 배선상에 송출된 것이고,
    상기 복조부에서의 복조에 의해 취득된 제2의 타이밍 신호 및 시각 정보에 의거하여, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호와 호환성을 갖는 무선 신호를 송신하는 송신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
15. 측위 위성 시스템으로부터의 제1의 무선 신호에 의거하여 생성되는 제1의 타이밍 신호를 수신하는 수신부와,
    상기 수신부에 의해 수신되는 신호 및 시각 정보에 의거하여, 측위 위성 시스템으로부터의 무선 신호와 호환성을 갖는 제2의 무선 신호를 송신하는 송신부를 구비하고,
    상기 제2의 무선 신호는, 위치와, 시각과, 타이밍 신호와, 인증 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.

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