JP2011027459A - Signal receiving apparatus and synchronization signal generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号受信装置及び同期信号生成方法に関し、特に、例えばGPSアンテナとGPS受信機のようなアンテナと信号受信装置の間におけるケーブルによる遅延時間の測定及び測定された遅延時間の設定に好ましく適用される技術に関するものである。 The present invention relates to a signal receiving apparatus and a synchronization signal generating method, and is particularly preferable for measuring a delay time by a cable between an antenna such as a GPS antenna and a GPS receiver and a signal receiving apparatus and setting the measured delay time. It relates to the applied technology.
今日、GPS(Global Positioning System)は、位置情報を取得するほか、移動通信基地局装置における基準信号の生成や、局間同期を行うための時刻情報収集のために利用されることが多い。そして、移動通信基地局装置等に内蔵されるGPS受信機とGPSアンテナをケーブルで接続した場合、ケーブルによる遅延時間はユーザが算出し、その遅延時間をパラメータとしてGPS受信機に設定しなければならないという問題があった。以下にGPS受信機においてケーブルの遅延時間の測定及び設定が必要な理由を示す。 Today, GPS (Global Positioning System) is often used for acquiring position information, generating a reference signal in a mobile communication base station apparatus, and collecting time information for performing inter-station synchronization. When a GPS receiver built in a mobile communication base station apparatus or the like and a GPS antenna are connected by a cable, the delay time by the cable must be calculated by the user, and the delay time must be set as a parameter in the GPS receiver. There was a problem. The reason why it is necessary to measure and set the cable delay time in the GPS receiver is described below.
GPSはGPS衛星を用いた測位システムであり、受信機の測位にはGPS衛星から出力されるGPS信号が使用される。GPS信号には、出力するGPS信号の位置情報と出力時の時刻情報が含まれている。GPS衛星から出力される時刻情報は、GPS受信機で受信した時間との差分より、GPS衛星・GPS受信機間の距離の計算に使用される。このとき、図6に示すように、ケーブルが短い場合のGPS受信機は、ケーブルでの遅延時間を無視できるため、GPS衛星とGPS受信機の基準タイミングのずれであるΔTを求めれば、本来の遅延時間であるTAが算出することができる。したがって、図7のGPS受信機Aのように、受信位置を一意に測定することができる。また、求めたΔTよりGPS衛星が出力したタイミングで変化する基準信号の生成も可能となる。 GPS is a positioning system using GPS satellites, and GPS signals output from the GPS satellites are used for positioning by the receiver. The GPS signal includes position information of the GPS signal to be output and time information at the time of output. The time information output from the GPS satellite is used to calculate the distance between the GPS satellite and the GPS receiver based on the difference from the time received by the GPS receiver. At this time, as shown in FIG. 6, the GPS receiver when the cable is short can ignore the delay time in the cable. Therefore, if ΔT which is a difference between the reference timing of the GPS satellite and the GPS receiver is obtained, TA which is a delay time can be calculated. Therefore, the reception position can be uniquely measured like the GPS receiver A of FIG. It is also possible to generate a reference signal that changes at the timing output by the GPS satellite from the obtained ΔT.
しかし、地下や屋内に基地局を設置した場合、屋外のGPSアンテナまでのケーブル長は長くなるため、図6のケーブルが長い場合のGPS受信機のように、ケーブルでの遅延時間Δtが発生する。このとき、GPS受信機の測位にΔtとΔTの和からTAを求めると以下の問題が発生する。図8は、GPSアンテナとGPS受信機Bの間のケーブルが長い場合を示している。図8にて本当はGPS受信機Bにて測位を行っているが、ΔtとΔTの和からTAを算出すると、GPS受信機Bの測位結果によっては、GPSアンテナからケーブル長を半径とした球面上にあるGPS受信機B’の位置となる場合もある。したがって、測位結果は、GPSアンテナからケーブル長を半径とした球面上全てがGPS受信機Bの位置となる可能性があり、測位結果の精度は悪いものとなる。そのため、基準信号の生成に使用するΔTの精度も悪くなり、基準信号として使用できないものになってしまう。 However, when the base station is installed underground or indoors, the cable length to the outdoor GPS antenna becomes long, so that a delay time Δt occurs in the cable as in the GPS receiver when the cable in FIG. 6 is long. . At this time, if TA is obtained from the sum of Δt and ΔT for positioning by the GPS receiver, the following problem occurs. FIG. 8 shows a case where the cable between the GPS antenna and the GPS receiver B is long. In FIG. 8, the GPS receiver B actually performs positioning. However, when TA is calculated from the sum of Δt and ΔT, depending on the positioning result of the GPS receiver B, the GPS antenna has a spherical surface with the cable length as the radius. May be the position of the GPS receiver B ′. Therefore, the positioning result may be the position of the GPS receiver B entirely on the spherical surface with the cable length from the GPS antenna as a radius, and the accuracy of the positioning result is poor. For this reason, the accuracy of ΔT used for generating the reference signal is also deteriorated and cannot be used as the reference signal.
例えば特許文献1では、デジタル信号処理部と複数の送信電力増幅部に分けられ、それらの間を光通信にて接続する構成をとる無線通信基地局において、各送信電力増幅部でGPSシステム等の絶対時間を必要とすることなく、ケーブルによる遅延時間の補正を可能とする方法が開示されている。当該方法では、デジタル信号処理部が送信電力増幅部からのタイミング信号をループバックし、送信電力増幅部はループバックにかかった時間を測定してデジタル信号処理部と送信電力増幅部との距離を算出し、算出した距離に基づいて下り送信信号の補正値を遅延制御バッファに設定し、遅延制御バッファは設定された値分の遅延を行う。
For example, in
上述したように、GPSアンテナからGPS受信機までのケーブルによる遅延時間は、GPS受信機の測位やGPS同期を行う上で必要なパラメータである。従来のGPS受信機やGPS受信回路は、ユーザ側で、使用するケーブルの材質や長さから遅延時間を算出し、GPS受信機への設定を行っていた。このため、GPS受信機の新規設置時やケーブルの交換時において常に遅延時間の算出や設定が必要となり、既に設定された遅延時間に合わせるために、ケーブル長や材質に制約を設ける場合も存在した。ゆえに、GPSアンテナとGPS受信機間のケーブルによる遅延時間の算出や設定は、ユーザ側にとって負担が大きいものであった。 As described above, the delay time by the cable from the GPS antenna to the GPS receiver is a parameter necessary for positioning of the GPS receiver and GPS synchronization. In the conventional GPS receiver and GPS receiving circuit, the user calculates the delay time from the material and the length of the cable to be used, and sets the GPS receiver. For this reason, it is always necessary to calculate and set the delay time when a GPS receiver is newly installed or when a cable is replaced, and there are cases where restrictions are imposed on the cable length and material in order to match the already set delay time. . Therefore, the calculation and setting of the delay time by the cable between the GPS antenna and the GPS receiver is a heavy burden on the user side.
特許文献1の技術は、無線基地局における遅延補正の制御方法で、GPSシステムを利用しないで遅延補正を行うものである。GPSシステムを用いない別の方法を採用していることから上記問題の影響を受けることはないが、GPSシステムに係る上記問題の解決策を示しているわけではない。
The technique of
そこで、本発明は、ユーザによらずに、アンテナと信号受信装置の間で接続されたケーブルに起因する遅延時間の測定及びパラメータ設定を行うことができるようにすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to enable measurement of delay time and parameter setting caused by a cable connected between an antenna and a signal receiving device, without depending on a user.
本発明の信号受信装置は、信号増幅手段を備えるアンテナとケーブルを介して接続された信号受信装置であって、信号増幅手段に対して信号増幅を行うための電力供給を行い、信号増幅手段で増幅された信号を受信して、アンテナと該信号受信装置の間のケーブルによる遅延時間を測定する遅延時間測定手段と、遅延時間測定手段により測定された遅延時間を用いて同期信号を生成する信号解析手段と、を有する。 A signal receiving apparatus according to the present invention is a signal receiving apparatus connected to an antenna including a signal amplifying unit via a cable, and supplies power to the signal amplifying unit for signal amplification. A delay time measuring means for receiving the amplified signal and measuring a delay time by a cable between the antenna and the signal receiving device; and a signal for generating a synchronization signal using the delay time measured by the delay time measuring means Analyzing means.
本発明の同期信号生成方法は、信号増幅手段を備えるアンテナと信号受信装置とがケーブルを介して接続され、信号増幅手段に対して信号増幅を行うための電力を供給する電力供給ステップと、電力供給ステップで電力が供給された後にカウントを開始するカウントステップと、電力供給ステップで電力供給された信号増幅手段で増幅された信号を受信する信号受信ステップと、信号受信ステップで信号が受信された後にカウントを終了し、アンテナと該信号受信装置の間のケーブルによる遅延時間を計算する遅延時間計算ステップと、遅延時間計算ステップで計算された遅延時間をパラメータとして設定し、同期信号を生成する同期信号生成ステップと、を有する。 The synchronization signal generation method according to the present invention includes a power supply step in which an antenna including a signal amplifying unit and a signal receiving device are connected via a cable, and power for supplying signal amplifying to the signal amplifying unit A counting step for starting counting after power is supplied in the supplying step, a signal receiving step for receiving a signal amplified by the signal amplifying means supplied with power in the power supplying step, and a signal received in the signal receiving step A delay time calculating step for calculating the delay time due to the cable between the antenna and the signal receiving apparatus after completion of the counting and the delay time calculated in the delay time calculating step is set as a parameter, and the synchronization signal is generated. And a signal generation step.
本発明によれば、ユーザによらずに、アンテナと信号受信装置の間で接続されたケーブルに起因する遅延時間の測定及びパラメータ設定を行うことが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to measure the delay time resulting from the cable connected between the antenna and the signal receiving apparatus, and to set parameters without depending on the user.
本発明は、アンテナと信号受信装置の間のケーブルによる遅延時間を測定する機能を信号受信装置に追加することで、ケーブルの遅延時間の測定と測定された遅延時間の設定の自動化を行うものである。また、アンテナから継続的に信号が出力されていること、アンテナでの信号増幅には電源供給が不可欠で信号が増幅されないと信号受信装置が信号受信できないことを利用して、信号受信装置にアンテナへの電源供給を制御する機能を追加する。 The present invention automates the measurement of the delay time of the cable and the setting of the measured delay time by adding a function for measuring the delay time by the cable between the antenna and the signal receiving device to the signal receiving device. is there. In addition, using the fact that the signal is continuously output from the antenna, the power supply is indispensable for the signal amplification at the antenna, and the signal receiving device cannot receive the signal unless the signal is amplified. Add a function to control the power supply to the.
例えばGPSシステムにおいて、図1に示すように、ケーブル4の遅延時間を測定する機能を持つ内部機能である遅延時間測定部51をGPS受信機5に追加する。遅延時間測定部51では、遅延時間通知信号517を使用して測定した遅延時間をGPS信号解析部52に送信する。これにより、GPS受信機の測位処理に必要な遅延時間の測定とパラメータ設定を自動化する。このようにして、本発明では、GPSアンテナとGPS受信機間のケーブルでの遅延時間の測定機能をGPS受信機に追加したことにより、従来行っていたユーザによる遅延時間を算出とGPS受信機へのパラメータ設定を自動的することができる。
For example, in the GPS system, as shown in FIG. 1, a delay
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[実施形態1]
本発明の第1の実施形態は、本発明をGPSに適用したものである。図1は、本実施形態のGPS受信機5の概略構成を示すとともに、GPS衛星1、GPS信号2、GPSアンテナ3、ケーブル4、GPS受信機5の関係を示している。GPS衛星1は、GPS信号2を地上に向けて出力する。GPSアンテナ3ではGPS信号2を受信し、GPSアンテナ3内部のアンプ部31で増幅してケーブル4に出力する。GPS受信機5では、ケーブル4を経由したGPS信号を内部の遅延時間測定部51とGPS信号解析部52で受信する。
[Embodiment 1]
In the first embodiment of the present invention, the present invention is applied to GPS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a GPS receiver 5 according to the present embodiment, and also shows a relationship among a
遅延時間測定部51では、GPS受信機5の起動時にGPSアンテナ2の内部にあるアンプ部31へ電源供給を開始してからGPS受信機5にてGPS信号2を受信するまでの時間をカウントしてケーブル4の遅延時間測定を行う。GPS信号解析部52には遅延時間測定部51にて測定した遅延時間が遅延時間通知信号517を経由して設定され、受信したGPS信号2と測定した遅延時間から、GPSアンテナ3の位置を算出し、GPSアンテナ3の位置を基準としてUTC(Universal Time Coordinated:協定世界時)に同期した信号の生成を行う。
The delay
図2に遅延時間測定部51の内部構成を示す。遅延時間測定部51は、アンテナ供給電源制御部511、遅延時間カウント部512、アンテナ供給電源513、電源制御用FET514の4ブロックで構成される。本実施形態では、GPS衛星1からは常にGPS信号2が出力されていること、またGPSアンテナ3内部のアンプ部31はGPS受信機5から電源供給をされないとGPS信号2の増幅ができず、GPS受信機5ではGPS信号2を受信できないことを利用して、GPS受信機5の内部機能である遅延時間測定部51でアンプ部31へ供給する電源の制御を行う機能、アンプ部31への電源供給開始からGPS信号2をGPS受信機5で受信するまでの時間を測定する機能を追加する。これにより、遅延時間測定部51にて求めたアンプ部31への電源供給開始からGPS信号2を受信するまでの時間からケーブル4の遅延時間を算出し、遅延時間通知信号517を経由してGPS信号解析部52へ設定することを自動化できる。
FIG. 2 shows an internal configuration of the delay
各機能ブロックについて説明する。アンテナ供給電源制御部511は、遅延時間カウント部512から出力される状態通知信号516にて遅延時間カウント部512の状態を監視している。GPS受信機5に電源が供給されて状態通知信号516より遅延時間カウント部512が動作可能状態であることを通知されたアンテナ供給電源制御部511は、アンテナ電源制御信号515を出力する。アンテナ電源制御信号515は、電源制御用FET514と遅延時間カウント部512の入力信号となり、電源制御用FET514はON状態となる。電源制御用FET514がONとなるため、GPSアンテナ3のアンプ部31に対してアンテナ供給電源513にて生成された電源が供給される。
Each functional block will be described. The antenna power
一方、遅延時間カウント部512では、アンテナ電源制御信号515が入力されたタイミングでカウントを開始する。GPSアンテナ3のアンプ部31への電源供給が開始されることで、GPSアンテナ3で受信したGPS信号2の増幅が可能となる。そのため、GPS受信機5でGPS信号2の受信が可能となる。
On the other hand, the delay
増幅されたGPS信号は、ケーブル4を経由して遅延時間測定部51とGPS信号解析部52へ送信される。遅延時間測定部51内部の遅延時間カウント部512では、増幅されたGPS信号を受信した時点でカウントを停止し、カウントした値からケーブルによる遅延時間の算出を行う。遅延時間カウント部512で算出されたケーブルの遅延時間は、遅延時間通知信号517を使用してGPS信号解析部52へ送信され、GPSアンテナ位置の測位や同期信号生成に使用される。
The amplified GPS signal is transmitted to the delay
次に、図1の遅延時間測定部51で行われるケーブル4の遅延時間測定を図3に示すタイミングチャートを使用して説明する。図3は、状態通知信号516、アンテナ電源制御信号515、遅延時間通知信号517及びGPS信号518の受信タイミングのタイミングチャートを示している。電源投入後、T1にて状態通知信号516がONとなった後にT2のタイミングでアンテナ電源制御信号515がONとなり、GPSアンテナ3のアンプ部31への電源供給が開始される。
Next, the delay time measurement of the cable 4 performed by the delay
その後、GPS信号518を受信したT3のタイミングまで、遅延時間カウント部512は内部のカウンタにてカウントし続ける。遅延時間カウント部512にてカウントされたT2からT3までの時間からケーブルの遅延時間を計算し、遅延時間通知信号517を経由してGPS信号解析部52に設定を行う。
Thereafter, the delay
図4は、図1をベースとして、図3のタイミングチャートでのT2からT3までの間で各経路にて要する時間を示している。図3のT2にてGPSアンテナへの電源がONとなり、遅延時間カウント部512にてカウントが開始される。T2からGPS受信機5内部の遅延時間td1とケーブル4での遅延時間taが経過した後に、GPSアンテナ3のアンプ部31に電源が供給される。そして、アンプ部31の電源ONから信号出力までに掛かる時間tampが経過し、ケーブル4でのGPS信号の遅延時間であるGPS信号送信時間tbとGPS受信機5内部の遅延時間td2が経過した後に、GPS信号が遅延時間カウント部512に入力されてカウントが停止する(T3)。
FIG. 4 shows the time required for each path from T2 to T3 in the timing chart of FIG. 3 based on FIG. At T2 in FIG. 3, the power to the GPS antenna is turned on, and the delay
ここで、taとtbは、ケーブル間にて電気信号が流れる時間差であるため等しい。よって、T3とT2の差分をTallとした場合、ケーブル4での遅延時間Δtは以下の式にて求めることができる。
Δt={Tall−(td1+td2+tamp)}÷2
上記動作により、本実施形態ではケーブル4の遅延時間を算出と設定を行う。
Here, ta and tb are equal because they are the time difference between the electrical signals flowing between the cables. Therefore, when the difference between T3 and T2 is Tall, the delay time Δt in the cable 4 can be obtained by the following equation.
Δt = {Tall− (td1 + td2 + tamp)} / 2
According to the above operation, the delay time of the cable 4 is calculated and set in the present embodiment.
上述した本実施形態によれば、GPS受信機に遅延時間測定機能を追加しているので、ユーザによるケーブルの遅延時間の算出作業を削減することが可能となる。また、測定した遅延時間を設定する機能をGPS受信機に追加しているので、ユーザによる遅延時間の設定作業を削除することが可能となる。 According to the above-described embodiment, since the delay time measurement function is added to the GPS receiver, it is possible to reduce the calculation work of the cable delay time by the user. In addition, since a function for setting the measured delay time is added to the GPS receiver, the delay time setting work by the user can be deleted.
[実施形態2]
本発明は、実施形態1のようなGPSに限定されるものではなく、アンテナとアンテナのアンプ部へ電源供給を行う受信回路間のケーブルについてであれば全て適用することができる。すなわち、本発明の第2の実施形態は、本発明をアンテナとアンテナのアンプ部へ電源供給を行う信号受信回路からなる信号送受信システムに適用したものである。
[Embodiment 2]
The present invention is not limited to the GPS as in the first embodiment, and can be applied to any cable between the antenna and the receiving circuit that supplies power to the amplifier section of the antenna. That is, in the second embodiment of the present invention, the present invention is applied to a signal transmission / reception system including an antenna and a signal reception circuit that supplies power to the amplifier section of the antenna.
図5に本実施形態の構成を示す。図5において、テスト信号送信機101は、ケーブル105の遅延時間の測定が完了するまでテスト信号102を送信している。また、受信アンテナ103のアンプ部104は、信号受信回路106から供給される電源で動作する。このとき、信号受信回路106は、実施形態1での遅延時間測定部51に相当する遅延時間測定部107、実施形態1でのGPS信号解析部52に相当する信号復調部108を有する。そして、信号受信回路106では、実施形態1でのケーブルによる遅延時間測定と同じ方法で、ケーブル105での遅延時間の測定とパラメータ設定を行う。つまり、遅延時間測定部107で遅延時間の測定を行い、測定した遅延時間が遅延時間通知信号109を経由して信号復調部108でパラメータ設定される。図5での遅延時間測定部105の具体的動作については、実施形態1と同様であるため省略する。
FIG. 5 shows the configuration of this embodiment. In FIG. 5, the test signal transmitter 101 transmits the test signal 102 until the measurement of the delay time of the cable 105 is completed. In addition, the amplifier unit 104 of the receiving antenna 103 operates with power supplied from the
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。すなわち、実施形態1として示したGPS、実施形態2として示した信号送受信システムのほか、GPS信号を利用して局間同期を行う移動通信基地局に適用する実施形態が考えられる。 The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment alone, and various modifications are made without departing from the gist of the present invention. Implementation is possible. That is, in addition to the GPS shown as the first embodiment and the signal transmission / reception system shown as the second embodiment, embodiments applicable to mobile communication base stations that perform inter-station synchronization using GPS signals are conceivable.
1 GPS衛星
2 GPS信号
3 GPSアンテナ
4 ケーブル
5 GPS受信機
31 アンプ部
51,107 遅延時間測定部
52 GPS信号解析部
101 テスト信号送信機
102 テスト信号
103 受信アンテナ
104 アンプ部
105 ケーブル
106 信号受信回路
108 信号復調部
511 アンテナ供給電源制御部
512 遅延時間カウント部
513 アンテナ供給電源
514 電源制御用FET
515 アンテナ電源制御信号
516 状態通知信号
517,109 遅延時間通知信号
518 GPS信号
DESCRIPTION OF
515 Antenna power control signal 516
Claims (7)
前記信号増幅手段に対して信号増幅を行うための電力供給を行い、前記信号増幅手段で増幅された信号を受信して、前記アンテナと該信号受信装置の間のケーブルによる遅延時間を測定する遅延時間測定手段と、
前記遅延時間測定手段により測定された前記遅延時間を用いて同期信号を生成する信号解析手段と、
を有することを特徴とする信号受信装置。 A signal receiving device connected via a cable to an antenna having signal amplification means,
A delay for supplying power for performing signal amplification to the signal amplifying unit, receiving a signal amplified by the signal amplifying unit, and measuring a delay time by a cable between the antenna and the signal receiving device Time measuring means;
Signal analysis means for generating a synchronization signal using the delay time measured by the delay time measurement means;
A signal receiving device comprising:
前記信号増幅手段への電力供給を行う電源を制御する電源制御手段と、
前記ケーブルによる遅延時間をカウントし、カウントした遅延時間を信号解析手段に通知するカウント手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の信号受信装置。 The delay time measuring means includes
Power control means for controlling a power supply for supplying power to the signal amplification means;
Counting means for counting the delay time by the cable, and notifying the counted delay time to the signal analysis means,
The signal receiving apparatus according to claim 1, comprising:
前記信号増幅手段に対して信号増幅を行うための電力を供給する電力供給ステップと、
前記電力供給ステップで電力が供給された後にカウントを開始するカウントステップと、
前記電力供給ステップで電力供給された前記信号増幅手段で増幅された信号を受信する信号受信ステップと、
前記信号受信ステップで信号が受信された後にカウントを終了し、前記アンテナと該信号受信装置の間のケーブルによる遅延時間を計算する遅延時間計算ステップと、
前記遅延時間計算ステップで計算された前記遅延時間をパラメータとして設定し、同期信号を生成する同期信号生成ステップと、
を有することを特徴とする同期信号生成方法。 An antenna including a signal amplifying means and a signal receiving device are connected via a cable,
A power supply step of supplying power for signal amplification to the signal amplification means;
A counting step of starting counting after power is supplied in the power supply step;
A signal receiving step of receiving the signal amplified by the signal amplifying means supplied with power in the power supply step;
A delay time calculating step of ending counting after a signal is received in the signal receiving step and calculating a delay time by a cable between the antenna and the signal receiving device;
Setting the delay time calculated in the delay time calculating step as a parameter, and generating a synchronization signal; and
A method of generating a synchronization signal, comprising:
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