JPH11355236A

JPH11355236A - スタッフ同期多重通信装置

Info

Publication number: JPH11355236A
Application number: JP17396398A
Authority: JP
Inventors: Kazutomo Soma; 一等相馬
Original assignee: NEC Engineering Ltd
Current assignee: NEC Engineering Ltd
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1999-12-24
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: JP3631616B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スリップ頻度を少なくすると共に伝送効率及び
伝送品質を向上するスタッフ同期多重通信装置を提供す
る。【解決手段】伝搬路を介して接続された第１局と第２局
に夫々送信部と受信部とを有する。受信部にはメモリ回
路１０５、２０５を有する。これらメモリ回路１０５、
２０５の書込みアドレスＡｗと読出しアドレスＡｒとを
比較判定回路３０４で監視して、送信部の送信周波数を
可変制御する発振回路１０３、２０３を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各国で基準となる
クロックを有し、国際間デジタル通信を行うデジタル通
信装置、特に衛星通信システムのスタッフ同期通信装置
及びその多段中継方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル衛星通信や国際通信にあって
は、スタッフ同期多重通信が採用されている。スタッフ
同期とは、各装置から発生するデジタル信号を多重化す
る際に、信号を一旦メモリに蓄積し、多重化しようとす
る信号より少し速い共通のクロック信号で読み出すこと
により、同一速度に変換する方式をいう。その差分は無
駄なパルス（スタッフパルス）を必要に応じて挿入する
ことにより埋め合わせる（電気通信協会発行の「最新情
報通信用語集」参照）。

【０００３】図４は、従来のスタッフ同期多重通信装置
の簡単なブロック図である。第１局と第２局がスタッフ
同期多重通信装置により接続されている状態を示す。第
１局では、多重化回路１０１を含み、入力される主信号
ａ1とスタッフ情報ビット（又はスタッフパルス）を含
む付加情報を多重化する。主信号ａ1より付加情報分だ
け高い周波数（無線周波数：ｆt1）を発振する発振回路
４０３の信号ａ2が入力される位相監視回路１０２を有
する。位相監視回路１０２は、両信号ａ1、ａ2の位相差
を監視して信号ａ3を多重化回路１０１に入力する。こ
の多重化回路１０１の出力信号ａ4は、伝搬路を介して
第２局へ送られる。

【０００４】第２局では、伝搬路によりジッタが相加さ
れた信号ａ5に対してフレーム同期を確立し、主信号
（メモリ書込み信号）ａ6を再生する分離回路２０４
と、この主信号ａ6を蓄積するメモリ回路２０５とを有
する。このメモリ回路２０５は、周波数ｆr2の発振回路
２０６の出力信号ａ8で読み出すことによりジッタを除
去し、ａ6の書込み位相（アドレス）と、ａ9の読出し位
相（アドレス）を監視して、書込みと読出しのアドレス
関係が予め定めた関係になったとき、ａ7の送信周波数
制御情報を送出する。

【０００５】一方、第２局の送信部及び第１局の受信部
は夫々第１局の送信部及び第２局の受信部と同様構成で
ある。即ち、第２局の送信部は、多重化回路２０１、位
相監視回路２０２及び発振回路５０３を含む。また、第
１局の受信部は、分離回路１０４、メモリ回路１０５及
び発振回路１０６を含んでいる。

【０００６】デジタル無線伝送では、主信号に様々な付
加情報を多重化して情報伝送を行う。例えば、送信−受
信局間でフレームの同期を確立する為のフレーム同期信
号、デジタルサービス信号、制御信号、警報信号、伝搬
路の誤り訂正の為の符号化冗長信号がある。これらの付
加情報を付加する為、無線装置の送信部に、主信号（ａ
1）より付加情報分だけ高い周波数（無線周波数：ｆt
1）を発振する発振回路を有する。

【０００７】無線周波数と主信号の周波数とが非同期の
関係である場合や複数の主信号が非同期網から接続され
ている場合、スタッフ同期方式を採用する必要がある。
スタッフ同期方式は、スタッフビットを予め定めたビッ
ト数だけ無線フレーム上に割り当てる。主信号と無線周
波数との位相を監視した位相監視結果により、スタッフ
ビットを主信号（生データ）に割り当てたり、無駄ビッ
トにしたりして、位相を進めたり、遅らせたりすること
により、位相を調整して非同期信号を同期化して信号を
伝送する方式である。

【０００８】一方、国際間通信を行う衛星通信では、各
国で基準となるクロックを有している。伝送されて来た
信号は、伝搬路やドップラー効果によるジッタを含み、
品質が劣化している為に、各国が有する安定化された基
準クロックで信号を乗せ換える必要がある。このとき、
送信クロックと受信クロックとが非同期である為に、ク
ロック乗せ換え時にスリップ（データ欠落）が生じるの
が一般的である。

【０００９】クロック乗せ換えは、伝送されて来たクロ
ックでメモリ回路へ書込み、受信側の基準クロックで読
出すことで実現される。このメモリ回路は、ドップラー
・プレジオクロスナバッファとよばれ、メモリ容量Ｍ
（ビット）と周波数差（ｆw−ｆr）（Ｈｚ）によってス
リップ頻度が決定される。このスリップにより信号が瞬
断し、音声や画像が乱れることとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、特に図
４内の発振回路４０３、５０３の発振周波数ｆt1、ｆt2
が固定である為に上述した如くスリップが発生する。ま
た、国際間通信では、各国で安定化した基準クロックを
有し、各国ではその安定化したクロックで動作する構成
である（プレジオクロスナ動作）ため、送信国からのデ
ジタル信号の周波数と同期化することなく、受信国で独
立に有する安定化された基準のクロックで再生するた
め、スリップ（データ欠落）が生じるという問題があっ
た。

【００１１】そこで、本発明の目的は、バッファのメモ
リ容量と送信、受信局間の周波数差によって決まるスリ
ップ頻度を少なくすることにより、国際間通信の伝送効
果及び伝送品質を向上するスタッフ同期多重通信装置を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明によるスタッフ同期多重通信装置は、次の
ような特徴的な構成を備えている。

【００１３】（１）伝搬路を介して接続される第１局及
び第２局に夫々送信部及び受信部を有するスタッフ同期
多重通信装置において、受信局でジッタを吸収するメモ
リ手段と、該メモリ手段への書込み及び読み出しアドレ
スを監視し、予め設定したアドレス関係に対して進み又
は遅れを判定する比較判定手段と、無線タイムスロット
を使用し、前記比較判定手段の判定結果に基づく制御信
号を対局へ伝達する伝達手段と、該伝達手段の前記制御
信号を基づき送信周波数を制御する送信周波数可変手段
とを備えるスタッフ同期多重通信装置。

【００１４】（２）受信局の前記メモリ手段は、送信局
のクロックと非同期の安定化した基準クロックを使用
し、プレジオクロスナ動作を行う（１）のスタッフ同期
多重通信装置。

【００１５】（３）送信周波数を可変制御する処理時間
を高速化することで、プレジオクロスナ動作を行う前記
メモリ手段のメモリ容量を低減すると共に伝送遅延時間
を短縮化する（２）のスタッフ同期多重通信装置。

【００１６】（４）前記伝搬路として衛星及び地上の無
線通信回線を多段接続する（１）、（２）又は（３）の
スタッフ同期多重通信装置。

【００１７】（５）前記送信周波数の可変制御は、前記
メモリ手段の書込み及び読み出しアドレスをフレームパ
ルスのタイミングでラッチした値の差の絶対値に基づき
行う（１）、（２）、（３）又は（４）のスタッフ同期
多重通信装置。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のスタッフ同期多重
通信装置の好適実施形態例を添付図を参照して詳細に説
明する。

【００１９】先ず、本発明のスタッフ同期多重通信装置
の一実施形態のブロック図を示す図１を参照して説明す
る。このスタッフ同期多重通信装置は、図４の従来の装
置と同様の素子を使用するので、対応する素子には同様
の参照符号を附す。

【００２０】第１局の送信部は、多重化回路１０１及び
位相監視回路１０２を含む。また、受信部も分離回路１
０４、メモリ回路１０５及び発振回路１０６を含む。他
方、第２局の受信部は、分離回路２０４、メモリ回路２
０５及び発振回路２０６を含み、送信部は多重化回路２
０１、位相監視回路２０２を含んでいる点で、図４の従
来装置と同じである。

【００２１】しかし、図１及び図４のブロック図を対比
すると明らかな如く、図１に示す本発明のスタッフ同期
多重通信装置は以下の相違点を有する。第１局の受信部
の分離回路１０４は、付加情報中のａ16を分離し、この
ａ16により送信部の発振回路１０３の発振周波数を制御
する。また、第２局の送信部の発振回路２０３は、ａ12
により制御された発振信号ａ11を位相監視回路２０２に
入力する。

【００２２】次に、図１に示す構成のスタッフ同期多重
通信装置において、対向する第１局と第２局とがスタッ
フ同期多重通信装置に接続され、第１局が送信した信号
を第２局の安定化基準クロックで読み替える手順を説明
する。

【００２３】第１局の送信部は、入力された主信号ａ1
にスタッフ情報ビットを含む付加情報を多重化する多重
化回路１０１と、対向局（第２局）からの制御信号によ
って発振周波数ｆｔ１が変えられる発振回路１０３と、
ａ1とａ2との位相差を監視する位相監視回路１０２とを
有する。

【００２４】他方、第２局の受信部は、安定した基準ク
ロック（ｆt2）ａ8を発振する固定発振回路２０６と、
伝搬路によってジッタが相加されたａ5に対してフレー
ム同期を確立し、付加情報を分離した中のスタッフ情報
ビットの“１”又は“０”によってスタッフビットが主
信号が無駄ビットかが認識でき、主信号（メモリ書込み
信号ａ6を再生する分離回路２０４と、ａ8で読出すこと
でジッタを除去し、ａ6の書込み位相（アドレス）と、
ａ9の読出し位相（アドレス）を監視し、書込みと読出
しアドレス関係が予め定めた関係になったときａ7の送
信周波数制御情報を送出するメモリ回路２０５を有す
る。

【００２５】一方、第２局の送信部は、第１局の送信部
と同一の構成である。即ち、多重化回路２０１は、１０
１と同一であり、付加情報として第１局の送信周波数を
変更する制御信号ａ7をも多重化する。位相監視回路２
０２及び発振回路２０３は、夫々１０２、１０３と同様
機能を有し、信号ａ14、ａ15は夫々ａ4、ａ5と同等であ
る。

【００２６】第１局の受信部は、夫々第２局の受信部と
同様であり、分離回路１０４は、付加情報中のａ16を分
離し、送信部の発振回路１０３へ入力して発振回路１０
３の発振周波数を制御する。この分離回路１０４の出力
はメモリ回路１０５に記憶される。

【００２７】次に、図１のスタッフ同期多重通信装置の
動作又は機能を詳細に説明する。先ず、スリップ周期に
ついて説明する。メモリ回路２０５のメモリ容量をＭ、
書込み周波数をｆw、読出し周波数（基準クロック周波
数）をｆrとする。スリツプ周期Ｔslipは次式で表され
る。Ｔslip＝（ｆr×Ｍ／２）÷｜ｆw−ｆr｜従来のよ
うにｆw、ｆrが一定の場合、上式からＭを大きくする
と、Ｔslipを長くすることが分かる。しかし、この場合
は、必ずＴslip周期でスリップが発生する。

【００２８】ここで、従来とＭが同一のシステムでも、
ｆwをスタッフ率変動内で高くしたり、低くしたり変動
させることにより、Ｔslipを従来に比して改善すること
ができる。送信信号に周期するスタッフ同期装置では、
スタッフ率を変動させる場合、受端での信号再生時のス
タッフジッタを考慮する必要がある。しかし、特にプレ
ジオクロスナ動作の場合、受端が独自の安定化された基
準クロックで読出す構成である為に、この考慮は不要で
ある。

【００２９】次に、送信周波数制御信号（ａ7〜ａ16）
の形態につき説明する。この制御形態には周波数を上
げる、周波数を下げる及び周波数を維持するの３形
態がある。少なくとも及びの形態は必ず必要であ
る。動作の具体例としては、及び用に制御信号を各
１ビット割り当て且つ無線伝搬路の誤りを考慮してフレ
ームの基本単位中に各同一制御信号を５タイムスロット
で伝送し、受端で多数決判定で制御値を判定する。ここ
で、用のタイムスロットをｅ1〜ｅ5とし、また用の
タイムスロットをｄ1〜ｄ5とする。受端では、ｅ，ｄ各
々３／５多数決判定する。これは伝搬路誤りによってｅ
1〜ｅ5中の２ケまで誤ったときでも誤制御を起こさせな
いことを意味する。ｅ，ｄの判定結果が“１，０”のと
き、周波数を上げる制御を行い、“０，１”のとき、
周波数を下げる制御を実行する。また、“１，１”又
は“０，０”のときは周波数を維持とする。

【００３０】次に、送信周波数制御情報のａ7の送出動
作を説明する。図１において、制御信号ａ7の送出は、
メモリ回路２０５へのａ6の書込み位相（アドレス）
と、ａ9の読出し位相（アドレス）を監視し、書込みと
読出しのアドレス関係がスリップを抑制するように定め
た関係になったとき制御信号ａ7を送出する。

【００３１】この動作を、以下図２及び図３を参照しな
がら詳細に説明する。図２は、図１のメモリ回路２０５
の詳細ブロック図である。受信され、再生された無線フ
レームの多重化データ（メモリ書込みデータ）ａ6が入
力されるメモリ３０１を有する。多重化データａ6のク
ロックａ6’から生成するメモリ書込みクロックｂ3を生
成するゲート３０３を有し、このメモリ書込みクロック
ｂ3でメモリ容量Ｍのメモリ３０１へ書込む。また、メ
モリ３０１は、基準クロックａ8で生データａ9を読出し
出力する。また、メモリ３０１は、書込みアドレスＡｗ
と読出しアドレスＡrを生成し、比較判定回路（ＣＯＭ
Ｐ）３０４で両アドレスＡw、Ａrを比較する。

【００３２】図３は、図２に示したメモリ回路２０５の
各部の動作説明用タイミングチャートを示す。図３は生
データ２ビットに対して付加情報を１ビットとする無線
フレームの例である。クロックａ6’はタイミング発生
回路３０２とゲート３０３に入力される。タイミング回
路（ＴＩＭＧＥＮ）３０２は、多重化データａ6中の付
加情報（ａ6中の斜線で示す部分の情報）の多重化タイ
ムスロットを示すゲート信号ｂ1と、無線フレームの多
重化周期を示すフレームパルスｂ2を出力する。ゲート
３０３は、ゲート信号ｂ1によりクロックａ6’を歯抜け
にし、生データをメモリ３０１に書込む為の書込みクロ
ックｂ3を生成する。

【００３３】一方、メモリ３０１は、書込みクロックｂ
3とａ8を各々計数するカウンタ（図示せず）を有し、書
込みアドレスＡwと読出しアドレスＡrを生成する。これ
らアドレスＡw、Ａr及びフレームパルスｂ2は比較判定
回路３０４に入力される。この比較判定回路３０４は、
アドレスＡw、Ａrをフレームパルスｂ2のタイミングで
ラッチし、ラッチした値Ａw’、Ａr’により｜Ａw’−
Ａr’｜＝Ｎを演算する。この演算結果がＮ＝Ｍ／２の
例（Case 1）と、Ｎ＝Ｍ／２＋１＝Ｎmaxの例（Case
2）と、Ｎ＝Ｍ／２−１＝Ｎminの例（Case 3）とに応じ
て、次のように動作する。Case 1のときは、送信周波数
を維持する制御値を出力する。Case 2のときは、送信周
波数を下げる制御値を出力する。また、Case 3のとき
は、送信周波数を上げる制御値を出力する。この出力信
号が周波数制御信号ａ7である。

【００３４】この周波数制御信号ａ7は、無線フレーム
多重化周期の整数倍で多重化される必要がある。これは
前述のとおり、受信側に伝搬路誤りを抑制する為の多数
決回路を有するためである。

【００３５】最後に送信周波数（ｆradio）の制御量
（ｆstep）について説明する。メモリ容量をＭ、書込み
周波数をｆw、読出し周波数（基準クロック周波数）を
ｆr、スリップ周期をＴslip、周波数制御信号ａ7により
周波数変更を指示してから制御された周波数で信号を受
信できるまでの有効時間をＴwaitとする。この場合、１
回の制御での周波数制御量ｆstepは下記の関係とすれば
よい。Ｔslip≒（ｆr×Ｍ／２）÷｜ｆw−ｆr｜（１）ｆstep＞｜ｆw−ｆr｜×Ｋ（２）Ｋ≒Ｔslip／Ｔwait（整数）上の式中の｜ｆw−ｆr｜は、メモリ３０１への書込み周
波数と読出し周波数の周波数差であったが、ｆradioは
そもそもスタッフ同期を確立可能な変動範囲内で制御さ
れなければならない。

【００３６】また、無線周波数をｆradio、送信部の基
準周波数（生データの周波数）をｆ、無線フレーム多重
化周期内の生データ数をＮraw、スタッフビットを除く
付加情報生データ数をＮadd、スタッフビットを１ビッ
トとすると、ｆ×（Ｎraw＋Ｎadd＋１）／（Ｎraw＋１）≦ｆradio≦ ｆ×（Ｎraw＋Ｎadd＋１）／Ｎraw ｆ＝ｆw ｆradio＝ｆw＋ｆstep ｆw×（ｍ／ｎ−１）≦ｆstep≦ｆw×（ｍ／（ｔ−１）−１（３）Ｎraw＋Ｎadd＋１＝ｍ、Ｎraw＋１＝ｎ上記式（１）乃至（３）を考慮して設定されることとな
る。

【００３７】

【発明の効果】上述の説明から理解される如く、本発明
のスタッフ同期多重通信装置によると、次の効果が得ら
れる。送信周波数の可変制御機能を有し、特に付加情報
のタイムスロットを用いて対局の送信周波数を可変制御
するので、プレジオクロスナ動作において周期的スリッ
プが抑圧できる。また、安定化された基準クロックでメ
モリの読出し動作を行う為にジッタを後続へ出力しない
ので、スタッフ同期通信で発生するデスタッフジッタが
抑圧できる。更に、安定化された基準クロックでもメモ
リ読出しを行いジッタを後続へ出力しない為に、伝送信
号のジッタ伝送特性を伝送区間毎に向上でき、多段接続
した場合でも出力ジッタの特性劣化が阻止できる等の実
用上の顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスタッフ同期多重通信装置の好適実施
形態のブロック図である。

【図２】図１のスタッフ同期多重通信装置のメモリ回路
の詳細ブロック図である。

【図３】図２のメモリ回路の動作を説明する為のタイミ
ングチャートである。

【図４】従来のスタッフ同期多重通信装置のブロック図
である。

【符号の説明】

１０１、２０１多重化回路１０２、２０２位相監視回路１０３、２０３発振回路１０４、２０４分離回路１０５、２０５メモリ回路１０６、２０６発振回路３０１メモリ３０２タイミング発生回路３０３ゲート３０４比較判定回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伝搬路を介して接続される第１局及び第２
局に夫々送信部及び受信部を有するスタッフ同期多重通
信装置において、受信局でジッタを吸収するメモリ手段と、該メモリ手段への書込み及び読み出しアドレスを監視
し、予め設定したアドレス関係に対して進み又は遅れを
判定する比較判定手段と、無線タイムスロットを使用し、前記比較判定手段の判定
結果に基づく制御信号を対局へ伝達する伝達手段と、該伝達手段の前記制御信号を基づき送信周波数を制御す
る送信周波数可変手段とを備えることを特徴とするスタ
ッフ同期多重通信装置。
【請求項２】受信局の前記メモリ手段は、送信局のクロ
ックと非同期の安定化した基準クロックを使用し、プレ
ジオクロスナ動作を行うことを特徴とする請求項１に記
載のスタッフ同期多重通信装置。
【請求項３】送信周波数を可変制御する処理時間を高速
化することで、プレジオクロスナ動作を行う前記メモリ
手段のメモリ容量を低減すると共に伝送遅延時間を短縮
化することを特徴とする請求項２に記載のスタッフ同期
多重通信装置。
【請求項４】前記伝搬路として衛星及び地上の無線通信
回線を多段接続することを特徴とする請求項１、２又は
３に記載のスタッフ同期多重通信装置。
【請求項５】前記送信周波数の可変制御は、前記メモリ
手段の書込み及び読み出しアドレスをフレームパルスの
タイミングでラッチした値の差の絶対値に基づき行うこ
とを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のスタッ
フ同期多重通信装置。