JP2550759B2 - 回線遅延量変化検出システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、通信回線の伝送遅延量の変化を検出するシ
ステムに関するものであり、より詳細には、中央局から
基地局へとデータを伝送する通信回線の伝送遅延量の変
化を検出するシステムに関するものである。本発明は、
特に、サイマルキャスト機能を有する無線送信システム
のうちデータの搬送用に電話回線などの通信回線を使用
するシステムにおいて、通信回線の伝送遅延量変化を検
出するシステムに関するものである。

〔従来の技術および解決すべき課題〕

ページングシステム（無線による呼出システム）のサ
ービスエリアを広域化するためには複数の送信基地局を
置く必要がある。電波の有効利用と、システムの効率ア
ップ（１波当たりの加入者容量の増大）のためには、同
一の周波数の電波を同じ呼出信号で各送信基地局から同
時に発射する必要がある。つまり複局送信またはサイマ
ルキャスティングと呼ばれる方式である。

第１図に例示するように、サイマルキャスト機能を有
するページングシステムは基本的に、中央局12と複数の
送信基地局16〜18、およびそれらを接続する地上回線な
どの送信回線13〜15から成る。中央局12は、システムの
オペレーションの全体を管理し、加入者からのページ受
付を行なう。ページング情報をその制御下にある各送信
基地局に配分するとともに、サイマルキャストを確実に
行なわせるための信号位相同期を管理実行する。中央局
12は、加入者からの発呼要求を受け、その呼の有効性に
ついて確認した後、呼出データを各送信基地局に転送す
るために適当な信号フォーマットに変換し、後述する信
号位相同期に必要な遅延情報とともに各送信基地局へ送
出する。地上回線13〜15は、それぞれ異なる伝送遅延量
を有する。各送信基地局では、中央局からのデータ信号
を解読して呼出信号（ページング符号）に変換し、所定
の遅延時間をもって送信部から発射する。

この場合、複数の送信基地局からの電界強度が近接し
ている電波干渉領域においては、それらの送信基地局か
らの呼出信号をほとんど同レベルで受信するので、回線
遅延量の相違により各受信信号のデータの位相がずれて
いると互いに干渉して、ページング受信識別が正しく行
なわれなくなり、呼出率が低下する。例えば、第２図に
受信信号の位相関係を図示する。第２図（ａ）に示す或
る送信基地局からのデータ信号の受信信号位相を基準と
したとき、他の送信基地局からの受信信号位相が（ｂ）
に示すように同一位相であれば、電波干渉領域において
も問題なく受信識別が可能となる。しかし、（ｃ）に示
すように基準受信信号位相に対して180度位相がずれた
場合には、干渉により受信識別不可能となってしまう。

この対策として、各送信基地局内に可変遅延回路等を
設けて（第１図）、各送信基地局から発射されるデータ
信号の位相のずれを1/4ビット以内に収まるよう補償し
て、同一データを各送信基地局から同時に発射するよう
に位相同期化が行なわれている。

しかしながら、中央局12と各送信基地局16〜18との間
の接続に使用する通信回線がメタリック回線の場合は、
中央局12に固定等化回路を設ければよいが、サービスエ
リアが大きく無線中継回線などの搬送回線を使用する場
合、種々の理由から回線サービス業者による回線切替え
等が起こり、それにより従来の遅延時間に変化が起こる
ので、遅延補償時間を再設定しなければならない。その
ためには、回線の伝送遅延量に変化があったことを直ち
に検出することが必要となる。

この遅延量変化検出のために、従来、各送信基地局内
にそれぞれ高精度の発振器を設けて基準位相を作り、中
央局から伝送されたデータの基準位相に対する位相差を
検出するシステムがあった。しかし、これは高精度の発
振器を必要とするので、コスト高となる欠点がある。

他の従来の解決策として、第３図に示すような折返し
検出システムがあった。この検出システム20は、中央局
21内に位相比較器27を設けるとともに、各送信基地局29
内に折返回路25を設けるものである。中央局21のページ
ング交換器22からの呼出データは、位相比較器27を通し
て送出され、下り電話回線24を経由して各送信基地局29
へと転送される。各送信基地局においては、転送された
データを折返回路25および可変遅延回路36を通して送信
部38に加え、変調、周波数変換、増幅等を行なって、ア
ンテナ39から発射する。転送データはまた、折返回路25
により、一部または全部が折返されて、上り電話回線26
を経由して中央局21へ転送される。この折返データが位
相比較器27において、ページング交換器22からの送出デ
ータと比較されて位相差が検出され、位相差に変化が生
じたときにエラー信号28がページング交換器22へと供給
されるものである。

しかし、呼出データ信号の伝送のためには下り回線24
だけで十分であるのに、この従来技術では上り回線26も
必要とし、コスト高となってしまう。また、本来は中央
局21から各送信基地局29への下り回線24の伝送遅延量変
化のみを検出すべきであるのに、この従来方法では上り
回線26の遅延量をも含めた変化として検出してしまうと
いう欠点がある。

本発明は、上記の問題点を解決し、下り回線のみを使
って伝送遅延量の変化があったことを自動的に検出する
安価なシステムを提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、通信回線を介
して中央局から基地局へとデータを伝送する通信方式に
おいてこの通信回線の伝送遅延量の変化を検出するシス
テムを提供する。本システムでは、中央局において、デ
ータ伝送に実質的な影響を与えない一定の周波数を有す
る参照信号を伝送データに混合して送出する。そして基
地局において、受信したデータから前記参照信号を分離
し、分離した参照信号の位相の変化が所定の範囲を越え
たか否かを検出する。これにより、通信回線の伝送遅延
量の変化を検出するものである。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例について説明する。第４図に本
発明の実施例である、通信回線の伝送遅延量変化検出シ
ステムの概略ブロック図を示す。全図を通して、同一ま
たは類似の部材には同一の符号を付してある。

本発明に従った変化検出システム30は基本的には、中
央局41と各送信基地局32、およびそれらを接続する通信
回線24から成る。通信回線24は、地上回線、有線回線、
無線回線、搬送回線など、データを伝送する回線すべて
を包含するものである。中央局41はページング交換器22
によって、システム30の全体を管理し、実際のページ受
付を行なう。ページング交換器22は、加入者からの発呼
要求を受付け、その呼の有効性について確認した後、各
送信基地局に転送するために適当な信号フォーマットに
変換した呼出データ信号を混合器35に供給する。発振器
34が、例えば300Hzの一定周波数を有する連続正弦波参
照信号を発生し、それを混合器35へと供給する。混合器
35は、ページング交換器22からのデータ信号に300Hzの
参照信号を混合（重畳）し、それを各送信基地局へ向け
て送出する。送出されたデータ信号は、通信回線24を介
して各送信基地局32（１局のみ図示する）に伝送され
る。データ信号は、代表的には、帯域1K〜3.4KHzを搬送
波としたFSKまたはPSK信号である。

各送信基地局32は、遅延量変化検出装置40を備えてい
る。中央局41から伝送されたデータ信号は、先ず変化検
出装置40を通り、次に所要の遅延をもたらす可変遅延回
路36を介して送信部38へと送られる。送信部38は、デー
タ信号を解読して呼出信号（ページング符号）に変換
し、アンテナ39から発射する。

変化検出装置40は、データ信号に混合されている低周
波参照信号を分離して、参照信号の位相を監視する。通
信回線24の回線切替えなどにより伝送遅延量が変化した
ときには、送信基地局により受信された参照信号の位相
に急激な変化が起こるので、それを検出すれば、回線の
遅延量変化を知ることができる。変化検出装置40は、参
照信号の位相を常時監視して、位相に変化があったとき
にそれを検出し、エラー信号を出力する。エラー信号は
ダイヤルアップ、無線通信その他の通信手段により中央
局41へと報告され、それに応答して中央局41が遅延補償
時間の補正手順を開始する。変化検出装置40は、引き続
き参照信号の位相の監視を続ける。

第５図において、変化検出装置40のより具体的な回路
例のブロック図を示す。

通信回線24からの参照信号を含むデータ信号26は、バ
ンドパスフィルタ42により、300Hzが除かれてデータ転
送用搬送信号（1KHz〜3.4KHz）のみが取り出され、従来
通り可変遅延回路36へと供給され、送信部38に伝達され
処理される。一方、信号26は同時に300Hzのバンドパス
フィルタ44にも入力され、ここで逆にデータ転送用搬送
信号が取り除かれ、300Hzの参照信号のみが出力され
る。この出力は増幅器45およびスイッチング回路46によ
り波形整形され、300Hzの矩形波46sに変換される。増幅
器45の出力45sと、スイッチング回路46の出力である矩
形波46sとを、第６図に示す。

信号48は、送信部38に内蔵されている発振器（図示せ
ず）から分周して得られる76.8KHzのクロックパルスで
あり、エンジン検出回路47に供給されている。エッジ検
出回路47は、クロック信号48に従い、300Hz矩形波46sの
立上がり直後の１クロック分だけHIGHの信号47sを出力
する。エッジ検出回路47の回路例およびそのタイミング
を第７および８図に示す。クロック信号48は、Ｄフリッ
プフロップ47A,47Bのクロック入力に供給される。300Hz
の矩形波46sがフリップフロップ47AのＤ入力に入り、そ
のＱ出力48Asがフリップフロップ47BのＤ入力に入る。
フリップフロップ47AのＱ出力とフリップフロップ47Bの
Ｑバー出力とがAND回路47Cにそれぞれ入力され、そこか
らエッジ検出回路の１クロック分出力47sが得られる。

クロック信号48は、プリロード可能な８ビットカウン
タ49のカウント入力にも供給されている。クロック信号
48の周波数は76.8KHzであり、これはちょうど300Hz×25
6である。従ってこのカウンタ49は１周カウントすると
ちょうど300Hzを数えることになる。カウンタ49の出力
８ビットは、８ビットデコーダ50に並列に接続される。
デコーダ50は、16進“EF"をデコードした出力53と、16
進“FO"から“FF"までの16クロック分だけHIGHとなるゲ
イト信号（窓信号）54を出力する（第９図参照）。ゲイ
ト信号または窓信号54は16クロック分となるので、16/7
6800秒（約208μｓ）のパルス幅（窓幅）となる。

この54のゲイト信号がHIGHの間に300Hz矩形波47sの立
ち上がり検出信号がきたとき（第９図参照）、AND−OR
回路52からプリロード信号52sがカウンタ49へと出力さ
れ、カウンタ49には16進“F8"がプリロードされる。F8
は窓幅であるFOからFFまでの中心の値であり、その中心
値からまたカウントを開始するので、次の来る正常な矩
形波47sの立ち上がりは次の窓の中に入るはずである。
従って、このプリロードにより、カウンタ49は300Hzの
参照信号と毎回同期することになる。すなわち、300Hz
の参照信号の位相が変化せず連続している限り、信号47
sの０度の位相（波形整形後の立ち上がりエッジ）はカ
ウンタ49のカウント値F8と同期し、１周期（約3.3ms）
毎にカウンタ49は参照信号に同期する。

一方、デコーダ出力53は４ビットエラーカウンタ51の
カウント入力に接続されており、カウンタ49が16進“E
F"をカウントしたときに、デコーダ50からの出力53によ
ってエラーカウンタ51のカウント値が０から１になる。
ところで、プリロード信号52sは、エラーカウンタ51の
クリア入力にも接続されている。従って第９図に示すよ
うに、300Hzの矩形波信号47sがゲイト信号54のHIGHの期
間中に入力される場合には、エラーカウンタ51は信号53
によりカウント値１にカウントアップされるものの、信
号52sによりすぐに０にリセットされてしまう。すなわ
ち、300Hzの参照信号の位相が変化せず連続している限
り、エラーカウンタ51は毎回クリアされるので、“1"よ
り大きな値をとらない。

ゲイト信号54は、300Hzの参照信号とカウンタ49との
同期をとるための引込範囲時間を決定していることにな
る。すなわち本実施例では約±104μｓのジッタは許容
されることになる。

次に、回線の切替えなどにより伝送遅延量が変化する
と、参照信号の300Hzは不連続となる。この場合、今ま
でゲイト幅に含まれていた300Hz矩形波信号47sは、ゲイ
ト幅にはいらなくなる。すると、AND−OR回路52から何
も出力されなくなり、カウンタ49はそのまま自走し毎周
期ゲイトを開いても参照信号がその中に来ずに、エラー
カウンタ51のカウント値は3.3ms毎に＋１されていく。
その結果、エラーカウンタ51のカウント値が“15"（16
進でＦ）になると、キャリー出力51sがHIGHになる。こ
の信号51sは、300Hz参照信号が連続して15回、本装置内
のカウンタ49と同期がとれなかったことを示し、何らか
の入力参照信号の不連続があったことを意味している。
すなわち、これが通信回線の伝送遅延量の変化を検出し
たエラー出力となる。エラー出力51sは、例えば送信部3
8を介して、あるいは直接に中央局へと報告され、これ
を認識した中央局の制御系は遅延補償時間の補正手順を
開始する。それとともに、新しい回線遅延量に従った参
照信号にカウンタ49を同期させるために、強制ロック信
号57をHIGHにする。これにより、次にきた300Hz信号47s
の立上がりでAND−OR回路52の出力52sがHIGHになり、カ
ウンタ49が強制的にF8にプリロードされ、さらにエラー
カウンタ51もクリアされて、正常モードに戻る。その後
制御系は信号57をLOWに戻し、再び次の遅延量変化検出
が可能となる。

本実施例は論理回路にて構成したが、これをマイクロ
プロセッサによって置き換えてプログラムによって制御
することももちろん可能である。

以上のように、本実施例によれば、±100μｓを越え
る遅延量変化を確実に検出することができ、遅延量変化
の検出可能幅は、約0.1〜3.2msである。しかも本実施例
は3.4ms以上の遅延量変化があった場合でも、300Hzの周
期性からこれも検出できる。結果として、3.3ms×ｎ±1
00μｓ（ｎ＝０、１、２……）の遅延量変化のみが検出
できないだけで、それ以外はすべて検出できることにな
る。通常の電話回線の遅延量は１〜2msであるため本発
明は十分に所期の機能を果たす。また、デコーダ50の設
定を変え、ゲイト信号54の窓幅を変えることにより、遅
延量変化検出の閾値を自由に設定することができる。

さらに、通信回線上にノイズが乗った場合でも、その
ノイズがゲイト信号54のLOW期間内にあるときには無視
され、全く悪影響を及ぼさない。もし、ゲイト信号54が
HIGHの期間中にノイズが混入したとしても、次のゲイト
信号期間中にノイズが無ければ、やはり影響しない。そ
の上、通信回線の瞬断があっても、カウンタ51のカウン
ト値が15になる前に復帰すれば自動的に無視される。ま
た、デコーダ50の内容を変えて信号53をもたらす値を変
更し、あるいはカウンタ51のビット数を変えるか、ある
いはデコーダ58を追加して任意のカウント値でエラー信
号を出力したりすることにより、遅延量変化検出の積分
時間を任意に設定することができる。

さらに、ゲイト信号54がLOWの期間中に300Hz信号47s
が発生した時点のカウンタ49のカウント値を読み取る回
路を付加すれば、遅延変化の量そのものも測定可能とな
る。

〔発明の効果〕

本発明に従った検出システムは、上述のとおり構成さ
れているので、下り通信回線だけで動作可能となるため
システムの回線使用量が安くなる。比較的簡単なハード
ウエアにより、通信回路の遅延量変化を自動的に検出で
きるので、サイマルキャスト無線システムをより簡単に
低価格で実現できる。データ伝送に影響しない低周波の
参照信号を使用するので、従来システムに影響を与える
ことなく本装置を追加できる。

また、本システムは、参照信号位相と局部発振器の絶
対位相との差異を検出するのではなく、参照信号自体の
位相の変化を検出しており、各周期で参照位相を引込ん
で装置を同期させているので、精度は発振器に依存せ
ず、高い検出精度が安価かつ容易に得られる。

すべてデジタル回路で構成されているため、温度特性
等が安定しており、さらに変化量検出閾値レベルも自由
に設定できる。

回線ノイズ等の外乱に対しても、積分効果により誤検
出することがない。また、この積分効果の幅（積分時
間）も任意に設定できる。

遅延量変化の検出にとどまらず変化量自体も測定可能
である。

遅延量変化の自動検出、遅延時間自動補償が可能とな
り、システム全体の信頼性およびメインテナンス性を高
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の検出システムを応用しうるサイマル
キャストページングシステムの概略的説明図である。 第２図は、複数送信基地局からのデータ信号の受信位相
の説明図である。 第３図は、回線遅延量の変化を検出する従来の折返し検
出システムを示すブロック図である。 第４図は、本発明の実施例である、回線遅延量変化検出
システムを示すブロック図である。 第５図は、第４図に示した変化検出装置40の回路ブロッ
ク図である。 第６図は、第５図に示した増幅器45およびスイッチング
回路46の出力波形を説明した図である。 第７図は、第５図に示したエッジ検出回路47の回路例の
ブロック図である。 第８図は、第７図のエッジ検出回路47の出力を説明する
図である。 第９および10図は、第５図の回路における各出力波形の
関係を説明したタイミング図である。 〔主要符号の説明〕 24……通信回線 30……回線遅延量変化検出システム 32……送信基地局 34……発振器 35……混合器 36……可変遅延回路 38……送信部 39……アンテナ 40……遅延量変化検出装置 41……中央局 42、44……フイルタ 45……増幅器 46……スイッチング回路 47……エッジ検出回路 47s……参照信号に基づく300Hz矩形波 48……クロック信号 49……８ビットカウンタ 50……デコーダ 51……エラーカウンタ 51s……エラー信号 52……AND−OR回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通信回線を介して中央局から基地局へとデ
   ータを伝送する通信方式において該通信回線の伝送遅延
   量の変化を検出するシステムであって： 該中央局が、データ伝送に実質的な影響を与えない一定
   の周波数を有する参照信号を伝送データに混合して送出
   し； 該基地局が、 受信したデータから前記参照信号を分離する分離手段； 前記の参照信号周波数と所定の関係を有する周波数信号
   を発振する局部発振器； 前記の分離した参照信号の位相の変位が、前記局部発振
   器周波数信号に基づいて設定した所定幅内にあるかどう
   かを周期的に監視する監視手段； 前記参照信号位相の変位が前記所定幅内にある場合に、
   前記参照信号位相が前記所定幅の実質的中央に位置する
   ように、前記所定幅を移動する引込み手段； 前記参照信号位相変位が前記所定幅外にある場合にその
   事象が連続して起こる回数を計数し、その計数値が所定
   値を越えたときにエラー信号を出力する計数手段；を備
   えた ことを特徴とする遅延量変化検出システム。