JP4161830B2 - 通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１対Ｎの通信システムに関し、例えば、同期ＣＤＭ（符号分割多重）方式を用いたアクセスネットワークにおけるＮ側通信装置からの信号の同期に適用し得るものである。
【０００２】
【従来の技術】
光アクセス系の通信方式の一つに、敷設する光ファイバの芯線を節約するために、局側のファイバを光スプリッタで分岐し、複数の加入者で共有するＰＯＮ（パッシブオプティカルネットワーク）という方式がある。
【０００３】
【非特許文献１】
大西洋也他著、「イーサネットＰＯＮシステム」、フジクラ技報、第１０２号、１８〜２１頁、２００２年４月
光アクセス系におけるＰＯＮの方式には、ＳＴＭ−ＰＯＮ、ＡＴＭ−ＰＯＮ、及びイーサネット（登録商標）の方式をＰＯＮに応用したＥｔｈｅｒ−ＰＯＮなどがある（非特許文献１）。
【０００４】
これらの方式では、加入者側から局に向けた方向（上り方向）の信号の多重に、ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）方式を適用している。このＴＤＭＡ方式では、局からそれぞれの加入者装置までの距離が異なることによるタイミングのずれを補正するために、レンジングによるタイミングの調整が必要となる。
【０００５】
しかしながら、レンジングに必要なレンジング窓や、加入者同士のデータが衝突しないために設定するガードタイムなどの影響で、全チャネルに割り当てられている帯域に対する帯域使用効率が減少してしまうという課題がある。
【０００６】
そのため、上り方向の多重をＣＤＭ方式で行う方式が検討されている。特に、同期ＣＤＭ方式を適用すると、ＴＤＭＡ方式と比べ、より帯域使用効率を増加させることが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
同期ＣＤＭ方式においては、上り方向の各加入者の同期を行う手段が必要とされる。また、同期捕捉をした後においても、敷設ファイバの周囲環境の変化などにより、タイミングのずれが発生する可能性があり、同期追従を行うことも必要となる。
【０００８】
しかしながら、上り方向の多重に同期ＣＤＭ方式を適用することが検討され始めたばかりであり、具体的な同期方法が明確に提案されていない。
【０００９】
そのため、同期ＣＤＭ方式を適用した１対Ｎ通信において好適な上り方向の同期方法を実現した通信システムが望まれている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明は、Ｎ（Ｎは２以上）個の第２の通信装置から、１個の第１の通信装置への通信に、同期ＣＤＭ方式を適用している通信システムにおいて、（１）上記第１の通信装置は、同期確立時に機能する、（１−１）送信タイミングの修正量を含まない第１のエコー送信命令又は送信タイミングの修正量を含む第２のエコー送信命令を上記各第２の通信装置に送信するエコー送信命令手段と、（１−２）受信エコーのタイミングと局内タイミングとから、上記各第２の通信装置における送信タイミングの同期の有無を検出すると共に、同期外れ時には上記第２のエコー送信命令に盛り込む送信タイミングの修正量を形成する同期判定手段と、（１−３）上記第２の通信装置に対し、１個ずつ順次、同期確立処理を行う同期確立処理対象制御手段と、（１−４）同期確立処理対象の上記第２の通信装置に対する同期確立処理中に、既に同期確立がなされた他の上記第２の通信装置へ、上記第１のエコー送信命令を送信する同期維持確認エコー送信手段と、（１−５）同期確立している上記第２の通信装置からの受信エコーのタイミングと局内タイミングとから、その第２の通信装置における同期が継続しているか否かを判定する同期継続確認手段とを備え、（２）上記各第２の通信装置はそれぞれ、（２−１）上記第２のエコー送信命令に含まれている送信タイミングの修正量に応じ、自装置の送信タイミングを修正する送信タイミング修正手段と、（２−２）上記第１のエコー送信命令の受信時にはそのとき設定されている送信タイミングでエコーを返信すると共に、上記第２のエコー送信命令の受信時においては、上記送信タイミング修正手段によって修正された送信タイミングでエコーを返信するエコー返信手段とを備え、（３）上記同期確立処理対象制御手段は、同期継続が否定された上記第２の通信装置が生じたときに、それまでの同期確立処理対象の上記第２の通信装置の同期確立処理を保留して、同期継続が否定された上記第２の通信装置を同期確立処理対象とし、同期継続が否定された上記第２の通信装置の同期が再確立されたときに、保留している上記第２の通信装置を同期確立処理対象に再度設定することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による通信システムの第１の実施形態を図面を参照しながら詳述する。
【００１２】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
第１の実施形態の通信システム１は、図１〜図４に示す概略構成を有する。ここで、図１は、局側装置２から各加入者装置３−１〜３−Ｎへの送信信号の流れに沿って構成（特に局側装置２内の送信構成）を示している。図２は、各加入者装置３−ｎ（ｎは１〜Ｎ）の受信構成を示している。図３は、各加入者装置３−ｎから局側装置２への送信信号の流れに沿って構成を示している。図４は、局側装置２の受信構成を示している。
【００１３】
第１の実施形態の通信システム１は、局側装置２とＮチャネル分の加入者装置３−１〜３−Ｎとが分配多重装置４を介して接続されて構成されている。
【００１４】
局側装置２は、Ｎチャネル分の送信部１０−１〜１０−Ｎと、１つの加算部１１とを有する。各送信部１０−ｎは、各チャネルの送信信号を、それぞれ異なる拡散符号で拡散変調する拡散部１２−ｎと、拡散変調された拡散信号に同期信号を付与する同期信号付与部１３−ｎとを有する。ここで、拡散変調に使用する拡散符号としては、例えば、自己相関特性及び相互相関特性が共に良い、直交ゴールド符号などの符号を使用する。各送信部１０−ｎからの変調信号は、加算部１１によって多重化されて伝送路の共通部分に出力される。
【００１５】
ここで、各送信部１０−ｎからの変調信号は、局側装置２内の上位層の制御部（図示せず）によって同期が取れており、同期信号を含んでいる。上位層制御部は、チャネルによって、異なるタイミングで同期信号を付与することを、各同期信号付与部１３−ｎに指示し、多重信号における所定周期毎の同期期間においては、いずれかのチャネルの同期信号だけが含まれるようになっている（後述する図５参照）。また、図１では省略しているが、伝送路が光ファイバの場合には、局側装置２の出力段には、電気／光変換器が設けられる。
【００１６】
局側装置２からの出力信号（多重信号）は、分配多重器４によってＮ個の信号に分岐され、各加入者装置３−ｎにそれぞれ入力される。
【００１７】
加入者装置３−ｎの受信構成には、対応する局側装置２の送信部１０−ｎに対応する拡散符号（加入者ごとの拡散符号）が割り当てられており、その拡散符号を使用して、受信信号の復調を行う。
【００１８】
加入者装置３−ｎの受信部２０−ｎは、図２に示すように、受信信号（多重信号）と拡散符号の相関演算（逆拡散処理）を行い、自チャネルに対する相関出力信号を発生するマッチドフィルタ２１−ｎと、マッチドフィルタ２１−ｎの出力から通常信号を取り出すデータ抽出部２２−ｎと、マッチドフィルタ２１−ｎの出力から自チャネルの同期信号を取り出す同期抽出部２３−ｎと、同期信号からサンプリングクロックを生成するクロック再生部２４−ｎと、通常信号をサンプリングクロックでラッチするゲート部２５−ｎを有する。なお、伝送路が光ファイバの場合には、入力段に光／電気変換器が設けられる。
【００１９】
同期抽出部２３−ｎが取り出した同期信号及びクロック再生部２４−ｎが得たサンプリングクロックは、自加入者装置３−ｎの送信構成（送信部３０−ｎ）に与えられ、受信構成によって抽出された同期信号及びクロックに同期させて、送信処理を行う。
【００２０】
加入者装置３−ｎの送信部３０−ｎは、図３に示すように、受信構成が抽出した同期信号及びクロックに同期して形成されている送信信号を加入者ごとに定められている拡散符号で拡散変調する拡散変調部３１−ｎと、同期信号を付与する同期信号付与部３２−ｎと、送信タイミングを微調整する遅延回路構成の可変移相部３３−ｎとを有する。伝送路が光ファイバの場合には、送信部３０−ｎの出力段に、電気／光変換器が設けられる。
【００２１】
各加入者装置３−ｎから送信された信号は、分配多重器４によって多重されて局側装置２に入力される。局側装置２においては、受信信号は、分配器４０によって、Ｎ分岐されて、各チャネルの受信部４１−ｎに入力される。伝送路が光ファイバの場合には、分配器４０の前段、又は、受信部４１−ｎの入力段に、光／電気変換器が設けられる。
【００２２】
局側装置２の各受信部４１−ｎは、図４に示すように、受信信号（多重信号）と拡散符号の相関演算（逆拡散処理）を行い、該当チャネルに対する相関出力信号を発生するマッチドフィルタ４２−ｎと、マッチドフィルタ４２−ｎの出力から通常信号を取り出すデータ抽出部４３−ｎと、マッチドフィルタ４２−ｎの出力から該当チャネルの同期信号を取り出す同期抽出部４４−ｎと、同期信号とそのチャネルに係る局内でのタイミングとを比較する同期ずれ量を検出しながらサンプリングクロックを出力する遅延比較検出部４５−ｎと、通常信号をサンプリングクロックでラッチするゲート部４６−ｎを有する。
【００２３】
なお、この第１の実施形態の場合、各加入者装置３−ｎから局側装置２への上り方向の通信は、同期信号を伴うことがなくても良い。
【００２４】
図５は、局側装置２とある加入者回路３−ｎとの同期確立時などのタイミング調整時に機能する各部の概念構成を示したものである。
【００２５】
局側装置２は、加入者回路３−ｎに対する送信タイミングの修正情報（送信信号）を生成する修正情報生成部５１を備え、生成された修正情報は、送信部１０−ｎによって、加入者回路３−ｎに送信される。
【００２６】
加入者回路３−ｎの受信部２０−ｎが取り出したタイミングの修正情報は、制御部５２に与えられ、制御部５２は、その修正情報に応じ、可変移相器３３−ｎの移相量（遅延量）を制御する。
【００２７】
この可変移相器３３−ｎを介してタイミング調整された加入者装置３−ｎからの送信信号は、局側装置２の受信部４１−ｎに入力され、その遅延比較検出部４５−ｎが該当するタイミング検出部５３で同期ずれ量が求められ、修正情報生成部５１にフィードバックされる。
【００２８】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
以下、第１の実施形態の通信システム１の動作を、通常の通信動作及び同期確立動作に分けて説明する。
【００２９】
まず、局側装置２から各加入者装置３−ｎへの通常の送信動作について説明する。この通常の送信動作では、既に、各加入者装置３−ｎに対するシステムとしての同期が確立している。
【００３０】
局側装置２において、各チャネルの送信部１０−ｎはそれぞれ、送信信号を自チャネルの拡散符号により拡散変調した後、上位層の制御により、自チャネルについて指示された期間（タイミング）に自チャネルの同期信号を付与し、これにより得られた各チャネルの変調信号が加算部１１によって多重されて送出される。
【００３１】
図６は、局側装置２からの出力信号（多重信号）の構成を示すタイミングチャートである。信号構成上、所定周期毎に、１ビット〜５ビット期間でなる同期信号期間が存在し、各同期信号期間には、いずれか１チャネルに係る同期信号が挿入されている。例えば、ある同期信号期間にチャネルＣＨ１の同期信号が挿入されていると、次の同期信号期間にはチャネルＣＨ２の同期信号が挿入され、さらに次の同期信号期間にはチャネルＣＨ３の同期信号が挿入され、以下、同様な同期信号の挿入が実行される。なお、同期信号は、自チャネルの拡散符号で逆拡散されたときに、浮き出るデータになっている。
【００３２】
このような同期信号の挿入が行われるように、上位層の制御部（図示せず）は、各チャネルの同期信号付与部１３−ｎを制御する。
【００３３】
局側装置２からの出力信号（多重信号）は、分配多重装置４を介してＮ分岐され、各加入者装置３−ｎに入力される。
【００３４】
各加入者装置３−ｎは、受信信号（多重信号；図７（Ａ））に対して自チャネルに割り当てられている拡散符号を用いて逆拡散処理し、自チャネルに対する相関出力信号（ＭＦ出力信号；図７（Ｂ））を発生する。このＭＦ出力信号から、自チャネルの同期信号が抽出され、この同期信号からサンプリングクロックを形成する（例えば、同期信号周波数をＰＬＬ回路で逓倍することでサンプリングクロックを形成する）。また、ＭＦ出力信号から信号本体（同期信号以外）が抽出され、これをサンプリングクロックでラッチすることにより、受信データを確定する。
【００３５】
抽出された同期信号は、当該加入者装置３−ｎの上位層の制御部に与えられ、同期確立時などで利用される。
【００３６】
各加入者装置３−ｎも、送信信号を自チャネルの拡散符号により拡散変調した後、上位層の制御により、自チャネルについて指示された期間（タイミング）に自チャネルの同期信号を付与して送出する。同期信号の付与タイミングは、例えば、受信した同期信号から所定時間だけ遅れたタイミングであり、これにより、各チャネルの同期信号のタイミングが重なり合わないようにしている。
【００３７】
各加入者装置３−ｎからの変調信号は、分配多重装置４によって多重された後、局側装置２に入力される。
【００３８】
局側装置２においては、受信信号は分配器４０によってＮ分岐され、各チャネルの受信部４１−ｎに入力される。
【００３９】
各受信部４１−ｎは、受信信号に対して当該チャネルに割り当てられている拡散符号を用いて逆拡散処理し、当該チャネルに対する相関出力信号（ＭＦ出力信号）を発生する。このＭＦ出力信号から、自チャネルの同期信号が抽出され、この同期信号の位相が局内位相に合致していることを確認しつつらサンプリングクロックを出力する。また、ＭＦ出力信号から信号本体（同期信号以外）が抽出され、これをサンプリングクロックでラッチすることにより、受信データを確定する。
【００４０】
同期信号の位相と局内位相との位相ずれ情報などは、上位層の制御部に与えられ、後述するレンジングなどで利用される。
【００４１】
次に、第１の実施形態の通信システム１における同期確立動作（レンジング）を説明する。
【００４２】
ここで、レンジングとは、全加入者装置３−１〜３−Ｎからの送信信号の位相を同期させることを言う。レンジングは、局装置２から各加入者装置３−ｎまでの伝送路距離が各加入者装置３−ｎごとに異なるため、データ（送信信号）の伝送時間に差が発生するのを補正するための処理である。
【００４３】
最初に、局側装置２は、全ての加入者装置３−１〜３−Ｎに、通信の停止命令（送信信号）を送信して全ての加入者装置３−１〜３−Ｎを待機状態にさせる。通信の停止命令は、レンジングの開始命令であっても良い。
【００４４】
この第１の実施形態の場合、その後、局側装置２の制御下で、チャネルＣＨ１からチャネルＣＨＮに向けて、１チャネルずつ位相を確定する処理を行う。
【００４５】
各チャネルの位相確定処理（レンジング処理）は同様であり、以下では、チャネルＣＨ１について、図８〜図１０を参照しながら説明する。なお、チャネルＣＨ１についてのレンジング処理中においては、局側装置２と他のチャネルの加入者装置３−２〜３−Ｎが通信を実行することはない。
【００４６】
局側装置２は、加入者装置３−１に向け、同期信号に合わせたエコーの送信命令（送信信号）を送信する。加入者装置３−１は、このエコー送信命令の受信タイミングに合わせて、エコーを送信する。
【００４７】
局側装置２（の上位層の制御部）では、図１０に示すように、加入者装置３−１からのエコーの応答タイミングと局内タイミングとの差（応答時間と予定している応答時間からの差；局装置と加入者装置との距離などに応じている）が許容できる差であるか否かを判別し、許容できない場合であれば、その差に基づいて、タイミング修正命令を形成して、加入者装置３−１に送信する。
【００４８】
加入者装置３−１は、このタイミング修正命令を受信したときには、その修正分だけ、可変移相器３３−ｎによって、送信位相を移相させてエコーを送信する。
【００４９】
このようなエコーを受信してタイミング修正命令の形成、送信や、その受信に基づく位相調整は、局側装置２（の上位層の制御部）が、加入者装置３−１からのエコーの応答タイミングと局内タイミングとの差が許容できる差（一致とみなせる差）になったと判断されるまで繰り返される。
【００５０】
なお、タイミングの一致検出は、受信信号から同期信号を抽出して行う他、抽出することなく、ＭＦ出力信号における相関ピークのパワーレベルを検出することにより行うことができる（図１０参照）。このようにした場合には、例えば、各加入者装置３−ｎから局側装置２への上り方向の通信に、同期信号を挿入されていない場合であってもタイミングの一致検出を行うことができる。
【００５１】
チャネルＣＨ１の加入者装置３−１について、エコーの応答タイミングと局内タイミングとが一致したら、局側装置２は、加入者装置３−１に対して、レンジング完了通知（送信信号）を送信し、加入者装置３−１の送信位相を確立（固定）させる。
【００５２】
その後、局側装置２は、チャネルＣＨ２の加入者装置３−２に対するレンジング処理に移行する。
【００５３】
１対ＮのＰＯＮの構成においては、例えば、局側装置２から加入者装置３−ｎまでの距離が最大２０ｋｍであるため、データの往復に要する時間は約２００μｓとなり、レンジングに要する最大時間は、下記の式で表すことができる。
【００５４】
レンジング所要時間
＝｛（全調整回数）×（全ユーザ数）×２００μｓ＋（信号処理時間）｝
ここで、信号処理時間は、タイミング修正命令の書き込みと読み取りに要する処理であるため、伝送時間に対して十分に小さく（１μｓ以下）、無視することができる。例えば、タイミングの修正回数が１加入者装置に対して４回、加入者装置数が１６であった場合、レンジングに必要な時間は１２ｍｓ程度となる。リアルタイム通信において許容される遅延変動は、音声で５０ｍｓ以下、画像通信で数百ｍｓ以下程度であり、レンジング期間中の本来の送信信号（音声データ）をバッファなどの記憶素子にバッファリングし、レンジング終了後に、本来の送信信号の送信を再開しても、システム上問題となることはなく、上記レンジング方法を実際の通信システムに適用することは可能である。
【００５５】
なお、局側装置２の上位層の制御部は、各受信部４１−ｎの遅延比較検出部４５−ｎの出力を、通常の通信動作においても監視しており、位相ずれが所定の閾値以上になると、そのチャネルが同期外れになったと判断する。
【００５６】
このときには、全チャネル又はその同期外れを起こしたチャネルについてのレンジング処理を行う。
【００５７】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
上記第１の実施形態によれば、同期ＣＤＭ方式を適用した１対Ｎ通信において、各加入者装置の送信位相を共通の局側装置内の位相に合わせることにより、各加入者装置から局側装置への送信信号を、各加入者装置間で適切に同期させることができる。
【００５８】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による通信システムの第２の実施形態を図面を参照しながら詳述する。
【００５９】
第２の実施形態は、第１の実施形態に比較すると、局側装置２の各受信部４１−ｎの内部構成が異なっており、また、レンジング処理が異なっている。
【００６０】
図１１は、第２の実施形態の局側装置２の各受信部４１−ｎの内部構成を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図４との同一、対応部分には、同一符号を付して示している。
【００６１】
第２の実施形態の各受信部４１−ｎは、第１の実施形態の構成に加え、レンジング処理で機能するキャンセル信号生成部４７−ｎ及び加算部４８−ｎを有する。
【００６２】
キャンセル信号生成部４７−ｎは、レンジング処理中に返信されてくるエコー（エコーデータ）の期待される受信タイミングから、そのエコーが有する波形の逆波形（論理「０」及び「１」が反転している）を有するキャンセル信号を生成するものであり、レンジング動作期間以外ではキャンセル信号を出力しないものである。
【００６３】
加算部４８−ｎは、マッチドフィルタ４２−ｎの前段に設けられているものであり、レンジング動作期間以外では、受信信号をそのまま通過させてマッチドフィルタ４２−ｎに与え、レンジング動作期間では、制御部の制御下で、受信信号（エコー）にキャンセル信号生成部４７−ｎが生成したキャンセル信号を加算してマッチドフィルタ４２−ｎに与える。
【００６４】
なお、キャンセル信号生成部４７−ｎがエコーと同じキャンセル信号（タイミングは局側装置が期待するタイミング）を生成し、加算部に代えて、減算部を設けて、受信信号（エコー）からキャンセル信号を減算するようにしても良い。
【００６５】
次に、第２の実施形態のレンジング処理を説明する。まず、キャンセル信号生成部４７−ｎ及び加算部４８−ｎを設けたことの意味合いを、図１２及び図１３を参照しながら説明する。
【００６６】
図１２（Ａ）又は図１３（Ａ）に示すエコー（受信信号）だけをマッチドフィルタ４２−ｎに通すと、図１２（Ｂ）又は図１３（Ｂ）に示すようなプラスのピークだけを含むＭＦ出力信号が得られる。また、図１２（Ｃ）又は図１３（Ｃ）に示すキャンセル信号だけをマッチドフィルタ４２−ｎに通すと、図１２（Ｄ）又は図１３（Ｄ）に示すようなマイナスのピークだけを含むＭＦ出力信号が得られる。
【００６７】
これらエコー（受信信号）とキャンセル信号とが合成された信号がマッチドフィルタ４２−ｎを通過する。
【００６８】
受信信号が、図１２（Ｅ）に示す局内タイミング（局内同期信号）に一致していると、合成信号がマッチドフィルタ４２−ｎを通過した後のＭＦ出力信号は、図１２（Ｆ）に示すように、キャンセル信号を用いた相殺機能によりほぼ０レベルのフラットな信号となる。
【００６９】
これに対して、受信信号が、図１３（Ｅ）に示す局内タイミング（局内同期信号）からずれていると、合成信号がマッチドフィルタ４２−ｎを通過した後のＭＦ出力信号は、図１３（Ｆ）に示すように、マイナスのピークが残ったものとなる。位相ずれ量によっては、プラスのピークは明確でなくなるが、キャンセル信号は局内タイミング（局内同期信号）に一致しているので、マイナスのピークは位相ずれ量にほぼよらずに弁別できる程度に生じる。
【００７０】
すなわち、キャンセル信号生成部４７−ｎ及び加算部４８−ｎを設けたことにより、エコーを相殺することができ、マイナスのピークが生じていると、エコーが相殺されずに、位相ずれが発生したことを識別できる。第２の実施形態の場合、後述するように、レンジング処理中において、複数のチャネルのエコーが多重されてあるチャネルの受信部４１−ｎに入力されることがあるが、そのチャネル以外のチャネルのエコーに対するキャンセル信号を発生させることにより、そのチャネルのエコー成分だけを含むＭＦ出力信号を出力させることができる。
【００７１】
なお、マイナスピークの検出は、同期信号抽出部４５−ｎ又は遅延比較検出部４６−ｎが行う。
【００７２】
次に、第２の実施形態のレンジング処理を、図１４及び図１５を参照しながら説明する。
【００７３】
第２の実施形態においても、全チャネルＣＨ１〜ＣＨＮのうち、チャネルＣＨ１〜ＣＨ（ｍ−１）（なお、ｍは２以上Ｎ以下の数）までは、１チャネルずつ、第１の実施形態と同様なレンジング処理を行う。なお、１チャネルずつのレンジング処理において、第２の実施形態の場合、ＭＦ出力信号におけるマイナスピークの情報をも、タイミング修正命令の形成に利用するようにしても良い。
【００７４】
第２の実施形態の局側装置２の上位層の制御部は、チャネルＣＨ（ｍ−１）の位相確定が終了し、加入者装置３−（ｍ−１）にレンジング完了通知を送出した後では、上り方向の位相が既に確定したチャネルＣＨ１〜ＣＨ（ｍ−１）と、新たなレンジング対象のチャネルＣＨｍの計ｍチャネルの加入者装置３−１〜３−ｍに対して、エコー送信命令を送信する。
【００７５】
チャネルＣＨ１〜ＣＨｍに係る各加入者装置３−１〜３−ｍは、エコー送信命令を受信するとエコーを局側装置２に送信する。加入者装置３−１〜３−（ｍ−１）は、レンジング処理で確定しているタイミングでエコーを送信する。加入者装置３−ｍは、エコー送信命令を受信すると直ちにエコーを送信する（図９参照）。
【００７６】
局側装置２の上位層の制御部は、チャネルＣＨ１〜ＣＨ（ｍ−１）の受信部４１−１〜４１−ｍに対してはキャンセル信号を生成した位相ずれの検出を実行させ、エコー（受信信号）が、確定した位相を継続しているかを確認する。チャネルＣＨ１〜ＣＨ（ｍ−１）のエコーが全て確定した位相を継続しているときには、局側装置２の上位層の制御部は、チャネルＣＨｍのエコーの応答タイミングと局内タイミングとの差が許容できる差であるか否かを判別し、許容できない場合であれば、その差に基づいて、タイミング修正命令を形成して、加入者装置３−ｍに送信する。また、この送信に並行して、チャネルＣＨ１〜ＣＨ（ｍ−１）の加入者装置３−１〜３−（ｍ−１）に対して、エコー送信命令を送信する。
【００７７】
加入者装置３−ｍは、タイミングを修正した上でエコーを送信し、加入者装置３−１〜３−（ｍ−１）は、レンジング処理で確定しているタイミングでエコーを送信する。
【００７８】
レンジングが既に終了しているチャネルＣＨ１〜ＣＨ（ｍ−１）のエコーが全て確定した位相を継続している状態では、図１４に示すように、上述した処理を繰り返し、レンジング対象のチャネルＣＨｍのタイミング修正処理を継続して行い、チャネルＣＨｍからのエコーのタイミングが局内タイミングに一致したときに、チャネルＣＨｍの加入者装置３−ｍにレンジング完了通知を送信し、レンジング対象を次のチャネルＣＨ（ｍ＋１）にする。
【００７９】
一方、以上のようなレンジング対象のチャネルＣＨｍのレンジング処理（タイミング修正処理）中において、レンジングが既に終了しているあるチャネルの位相ずれを検出すると（ＭＦ出力信号のマイナスピークに基づく）、図１５に示すように、レンジング対象のチャネルＣＨｍのレンジング処理を中断し、位相ずれ（同期外れ）を検出したチャネル（図１５の場合チャネルＣＨ２）のレンジング処理を行い、このチャネルのレンジング処理が終了すると、レンジング対象のチャネルＣＨｍのレンジング処理を再開する。
【００８０】
なお、レンジングが既に終了しているチャネルＣＨ１〜ＣＨ（ｍ−１）の加入者装置３−１〜３−（ｍ−１）からもエコーを送信させるので、局側装置２の受信部４１−１〜４１−（ｍ−１）には、多重されたエコーが受信信号として入力されるが、キャンセル信号を生成して、ＭＦ出力信号のマイナスピークを監視しているので、位相ずれが発生している場合に容易にそのことを検出できる。
【００８１】
また、位相ずれ（同期外れ）が検出されたチャネル（図１５の場合チャネルＣＨ２）については、その位相ずれのため、他のチャネルに受信処理に悪影響を与えるので、位相ずれ（同期外れ）が検出されたチャネルのレンジング中においては、他のチャネルの受信部は、位相ずれ（同期外れ）が検出されたチャネルのエコーに対するキャンセル信号の形成は実行しない。
【００８２】
以上のように、第２の実施形態によっても、同期ＣＤＭ方式を適用した１対Ｎ通信において、各加入者装置の送信位相を共通の局側装置内の位相に合わせることにより、各加入者装置から局側装置への送信信号を、各加入者装置間で適切に同期させることができる。
【００８３】
また、第２の実施形態によれば、レンジングが終了しているチャネルについても、レンジング処理の途中から、その同期状態を確認し、必要ならば、再度、レンジング処理を行うので、全てのチャネルのレンジング処理が終了したときには、確実に、全チャネルの同期が確立されている。
【００８４】
（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明による通信システムの第３の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００８５】
第１及び第２の実施形態では、同期ＣＤＭ方式での上り方向での同期捕捉確立後においては、同期外れを監視するものであったが、この第３の実施形態は、同期捕捉確立後においては、同期追従（タイミングの微調整）を行うものである。すなわち、同期ＣＤＭ方式に従う通信において、周囲環境の変化による光ファイバ長の変化などの影響で、レンジングにより修正したタイミングが少しずつずれて行く可能性があり、これに対応すべく、第３の実施形態では、各加入者装置３−ｎからの上り方向での信号送出のタイミングを微調整する。
【００８６】
この微調整においては、局側装置２が、予め各チャネルの同期信号の受信位置（ゲーティング位置）を知っていることにより可能になる。
【００８７】
各加入者装置３−ｎは、初期レンジングの終了後に、同期信号付与部３１−ｎの機能により、一定周期で順番に同期信号を送信する。このとき、ある加入者装置が同期信号を出しているタイミングでは、他の加入者装置は同期信号の出力を止める。言い換えると、ゲーティング位置において、各チャネルごとに同期信号の送信スロットが決定されている。
【００８８】
図１６は、局側装置２に到達した全ての加入者装置３−１〜３−Ｎからの多重信号（受信信号）の構成を示している。信号本体の期間では、加入者装置３−１〜３−Ｎからの信号が多重されているが、同期信号期間においては、いずれかの加入者装置３−ｎが送出した同期信号だけが生じている。
【００８９】
図１７は、多重信号（受信信号）を各チャネル成分に分解した場合を示しており（４チャネルの例で示している）、レンジング終了直後は、図１７（Ａ）に示すように、各チャネルの位相は同期しているが、同期追従を行わなければ、図１７（Ｂ）に示すように、光ファイバ長の変化の影響を受けて同期が乱れる。
【００９０】
局側装置２では、ゲーティング位置の中で各加入者の同期信号の受信パワーレベルを検出することにより、受信信号の適正位置とのタイミング差を検出する（例えば、遅延比較検出部４５−ｎがかかる検出を行う）。この検出信号をもとに、各チャネルごとに送出タイミングの修正情報を形成して送信する。この送出タイミングの修正情報は、下り方向の同期信号の所定ビットを利用して行っても良く、信号本体の一部領域（例えばヘッダ量）を利用して行っても良い。
【００９１】
送出タイミングの修正情報を受信した加入者装置３−ｎは、可変移相器３２−ｎの移相量をそれに応じて変化させて、タイミングの修正を行う。
【００９２】
ここで、同期信号の時間幅Ｓｔと、信号本体の時間幅Ｄｔは、任意に設定することができる。また、同期信号の情報は、それぞれの加入者（チャネル）の符号により拡散変調された「１」のデータとするだけでよく、簡易に信号の作成が可能となる。なお、同期信号の前後に１〜２ビット程度のガードタイムを入れ、同期信号と隣接するフレームの誤りを低減するようにしても良い（図１８参照）。その場合、同期信号に要するビット幅は３〜５ビットとなる。
【００９３】
この第３の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、上り方向での同期追従が可能となり、帯域使用効率が改善される。
【００９４】
（Ｄ）他の実施形態
上記各実施形態では、１対Ｎ通信における、１側が局側装置であり、Ｎ側が加入者装置である通信システムを示したが、他の通信装置での同期ＣＤＭ方式に従う１対Ｎ通信システムに対しても本発明を適用することができる。
【００９５】
本発明が適用できる通信システムの伝送路は、光伝送路、電気伝送路のいずれでも良く、無線伝送路であっても良い。
【００９６】
上記第２の実施形態では、レンジング処理が終了しているチャネルの同期確認を行う場合には、レンジング処理が終了している全てのチャネルを確認対象としたものを示したが、レンジング処理の終了時点が古い方の一部に対して、同期確認を行うようにしても良い。例えば、チャネルＣＨ５がレンジング処理対象のときにはチャネルＣＨ１を同期確認対象とし、チャネルＣＨ６がレンジング処理対象のときにはチャネルＣＨ１及びＣＨ２を同期確認対象とし、チャネルＣＨ７がレンジング処理対象のときにはチャネルＣＨ１〜ＣＨ３を同期確認対象とするようにしても良い。
【００９７】
また、上記第２の実施形態は、レンジング処理対象のチャネル番号が所定番号になったことをトリガとして、レンジング処理が終了しているチャネルの同期確認を開始するものを示したが、レンジング処理の開始時点から所定時間を経過したことをトリガとして、レンジング処理が終了しているチャネルの同期確認を開始するようにしても良い。
【００９８】
さらに、第３の実施形態のように、同期追従を行う場合であれば、初期のレンジング処理での同期判定を多少ゆるめで行い、レンジング処理時間の短縮化を計るようにしても良い。
【００９９】
第３の実施形態において、同期確立時に移相操作する手段と、通常動作における同期追従時に移相操作する手段とが別個のものであっても良い。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、同期ＣＤＭ方式を適用した１対Ｎ通信において、Ｎ側の各第２の通信装置の送信位相を共通の第１の通信装置内の位相に合わせることにより、各第２の通信装置から第１の通信装置への送信信号を、各第２の通信装置間で適切に同期させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の局側装置から加入者装置への送信構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の加入者装置の受信構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態の加入者装置から局側装置への送信構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態の局側装置の受信構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態の加入者装置の送信タイミングの調整構成の概略を示すブロック図である。
【図６】第１の実施形態の局側装置から加入者装置への多重信号の構成を示す説明図である。
【図７】第１の実施形態の加入者装置の受信信号及びＭＦ出力信号を示す信号波形図である。
【図８】第１の実施形態のレンジング処理の説明図（１）である。
【図９】第１の実施形態のレンジング処理の説明図（２）である。
【図１０】第１の実施形態のレンジング処理の説明図（３）である。
【図１１】第２の実施形態の局側装置の受信構成を示すブロック図である。
【図１２】第２の実施形態の多重エコーから所望のエコー成分の抽出方法の説明図（１）である。
【図１３】第２の実施形態の多重エコーから所望のエコー成分の抽出方法の説明図（２）である。
【図１４】第２の実施形態のレンジング処理の説明図（１）である。
【図１５】第２の実施形態のレンジング処理の説明図（２）である。
【図１６】第３の実施形態の加入者装置から局側装置への多重信号の構成を示す説明図である。
【図１７】図１６の多重信号を各チャネルの信号成分に分解した説明図（１）である。
【図１８】図１６の多重信号を各チャネルの信号成分に分解した説明図（２）である。
【符号の説明】
１…通信システム、２…局側装置（第１の通信装置）、３−１〜３−Ｎ…加入者装置（第２の通信装置）、４…分配多重器、１０−１〜１０−Ｎ…局側装置の送信部、１１…加算部、１２−１〜１２−Ｎ…拡散部、１３−１〜１３−Ｎ…同期信号付与部、２０−ｎ…加入者装置の受信部、２１−ｎ…マッチドフィルタ、２２−ｎ…データ抽出部、２３−ｎ…同期信号抽出部、２４−ｎ…クロック再生部、２５−ｎ…ゲート部、３１−１〜３１−Ｎ…加入者装置の送信部、３２−１〜３２−Ｎ…同期信号付与部、３３−１〜３３−Ｎ…可変移相器、４０…分配器、４１−１〜４１−Ｎ、４１−ｎ…局側装置の受信部、４２−ｎ…マッチドフィルタ、４３−ｎ…データ抽出部、４４−ｎ…同期信号抽出部、４５−ｎ…遅延比較検出部、４６−ｎ…ゲート部、４７−ｎ…キャンセル信号生成部、４９−ｎ…加算部、５１…修正情報生成部、５２…加入者装置の制御部、５３…タイミング検出部。

Claims (2)

1. Ｎ（Ｎは２以上）個の第２の通信装置から、１個の第１の通信装置への通信に、同期ＣＤＭ方式を適用している通信システムにおいて、
   上記第１の通信装置は、同期確立時に機能する、
   送信タイミングの修正量を含まない第１のエコー送信命令又は送信タイミングの修正量を含む第２のエコー送信命令を上記各第２の通信装置に送信するエコー送信命令手段と、
   受信エコーのタイミングと局内タイミングとから、上記各第２の通信装置における送信タイミングの同期の有無を検出すると共に、同期外れ時には上記第２のエコー送信命令に盛り込む送信タイミングの修正量を形成する同期判定手段と、
   上記第２の通信装置に対し、１個ずつ順次、同期確立処理を行う同期確立処理対象制御手段と、
   同期確立処理対象の上記第２の通信装置に対する同期確立処理中に、既に同期確立がなされた他の上記第２の通信装置へ、上記第１のエコー送信命令を送信する同期維持確認エコー送信手段と、
   同期確立している上記第２の通信装置からの受信エコーのタイミングと局内タイミングとから、その第２の通信装置における同期が継続しているか否かを判定する同期継続確認手段とを備え、
   上記各第２の通信装置はそれぞれ、
   上記第２のエコー送信命令に含まれている送信タイミングの修正量に応じ、自装置の送信タイミングを修正する送信タイミング修正手段と、
   上記第１のエコー送信命令の受信時にはそのとき設定されている送信タイミングでエコーを返信すると共に、上記第２のエコー送信命令の受信時においては、上記送信タイミング修正手段によって修正された送信タイミングでエコーを返信するエコー返信手段とを備え、
   上記同期確立処理対象制御手段は、同期継続が否定された上記第２の通信装置が生じたときに、それまでの同期確立処理対象の上記第２の通信装置の同期確立処理を保留して、同期継続が否定された上記第２の通信装置を同期確立処理対象とし、同期継続が否定された上記第２の通信装置の同期が再確立されたときに、保留している上記第２の通信装置を同期確立処理対象に再度設定する
   ことを特徴とする通信システム。
2. 上記各第２の通信装置は、
   通常の通信動作時に、所定周期毎に、しかも、他の第２の通信装置からの同期信号と重ならない期間に同期信号を送信する同期信号送信手段と、
   送信タイミングの微調整量の受信時に、それに応じ、送信タイミングを微調整する送信タイミング微調整手段とを有し、
   上記第１の通信装置は、
   上記各第２の通信装置からの同期信号の受信タイミングと局内タイミングとから、上記各第２の通信装置における送信タイミングの微調整量を形成して、上記各第２の通信装置に送信する追従制御手段を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。

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