JPS5855707B2 - 移動局へのダイバ−シチ送信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は地上固定局からフェージングを伴う伝搬路を含
む広い地域内にある移動局との間に印刷電信やディジタ
ルデータ伝送を行うダイバーシチ送信装置に関する。

従来は地上固定局から比較的遠距離にある移動局へのデ
ィジタル符号伝送には周波数分割方式を用い複数チャネ
ルに同一伝送符号を割当てて１つの送信設備から空間に
放射し受信側すなわち移動局ではこの複数チャネルを同
時受信復調した後合成する周波数ダイバーシチ受信方法
や、電波放射の偏波面を水平と垂直の組合わせで行い移
動局では烏波面毎に受信復調後合成する偏波面ダイバー
シチ受信方法あるいは伝送符号をある一定時間間隔で多
数回繰返して送出し受信側では多数回復調信号の多数決
または誤り検定による取捨選択を行うタイムダイバーシ
チ受信方法が用いられている。

しかしこれらの方法のいずれも伝搬路上の障害の影響を
除去することには無力で、移動体との通信では送受信点
間の距離およびＨＦ帯では季節、時刻管種々な因子によ
って最適運用周波数が変化するためディジタル符号の安
定な伝送が困難であり、特にアンテナに関連する手法で
は実施困難なものが多い。

本発明は上記従来の方法の欠点を除くために行ったもの
で、広範囲に移動する移動局に連続して高品質のディジ
タル符号伝送回線を形成することが可能で、特に広範囲
に亘り移動し移動速度が大きい航空機や船舶に対し任意
時刻に不特定多数の移動体への情報放送を行う場合に本
発明による伝達効果が大きく、また設備費が安価になる
ことが特徴である。

以下実施例によって本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明を実施した通信回線の構成例図で、図中
の１は固定局の中央通信装置（以下中央局という）、２
，３，４は相互に遠隔な地点に設置しである地上送信所
、５は移動局、６，７，８は中央通信装置１と各送信所
間の通信用伝送線、ｄｌ、ｄ２．ｄ３は送信所相互間の
距離であって、これらの値は特定地域内のいずれの地点
においてもそれぞれの送信所よりの送信波による平均電
界強度が一定所要値以上となるように送信電力とも関連
させて決定する。

ディジタル符号は中央局１より伝送線６，７，８を経て
送信所２，３，４に送られ同時同一周波数（ただし詳細
は以下に説明）で放射伝送されるから、この特定地域内
にある任意の移動局５はこれら３送信所からの送信波を
同時に受信することになる。

第２図は第１図の通信回線のさらに詳しい回路構成図で
、記号は第１図と共通である。

なお２１゜３１．４１は端末部を含めた無線送信機、２
２゜３２．４２は送信アンテナで一般には無指向性であ
る。

５１は移動局の受信アンテナ、５２はディジタル符号復
調部を含む無線受信機である。

なおｄｉは外部からのディジタル符号である。

第３図は中央局１の具体的な構成例図である。

６．７，８は第２図同様伝送線路でその人口を示してい
る。

６′、γ′、８′は送信機２１，３１．４１それぞれの
送信制御用信号出力、９は外部からのディジタル符号ｄ
ｉの受信回路、１０は符号記憶回路（メモリ）、１１は
クロック発生器、１２〜１５は計測タイミング制御部で
１２は送出タイミング制御回路、１３はタイミング計測
回路、１４は無線受信機で復調部を含む。

１５は受信アンテナ、１６〜１８は送信制御回路、１０
６〜１０８は線路への出力回路である。

ディジタル符号人力ｄｉは受信回路９に人力しその出力
はクロック回路１１よりのクロック制御によりメモリ１
０に少数ビット（たとえば伝送線路の伝送遅延誤差時間
が最大５００ｍ５では伝送容量（ＢＰＳ）の１／２）を
記憶する。

次に１６〜１８は送出タイミング制御回路１２の出力に
よってメモリ１０の記憶符号を次段１０６〜１０８に出
力する。

１０６〜１０８の線路出力回路では伝送に適したベース
バンドのまままたはこれで適宜の搬送波変調を行って６
゜１．８へ送出する。

６，７，８の伝送路を経たディジタル符号またはその変
調波はそれぞれ各地上送信所１．２，３における送信機
２１．３１．４１の端末部で一旦復調し波形整形した後
送信部に送られて所望の変調（ここでは周波数偏移ＦＳ
Ｋを例にとる）を行いかつ送信無線周波数に変換すると
共に電力増幅したものがアンテナ２２，３２゜４２から
空間に放射される。

ここで各送信所から送信する無線周波数の間には次のよ
うな相互関係を持つものとする。

第４図はＦＳＫ波のマーク周波数ｆｍとスペース周波数
ｆ８の割当例図で、ｆｏは各送信所共通の搬送周波数、
この例では送信所は３個所であるから３対のチャネルを
１〜６で表わしている。

各チャネルの間隔ｄｆはディジタル符号伝送速度（ボー
で表わす）を周波数に置換えた値の２〜３倍に設定し、
ｆｍとｆ、の偏移幅は（ｎ＋１）ｄｆ以上にとる。

ここでｎはダイバーシチ次数（送信所数）で第４図の例
では（ｎ＋１）ｄｆ二４ｄｆにとっている。

従ってたとえば送信機２１にはｆｍｌとｆ８□、送信機
３１にはｆ ｍ２と／８２、送信機４１には１ｍ３とｆ
５ｓをそれぞれ一対のマーク波とスペース波として割当
てる。

また他の組合わせとしてｆｍｌとｆｓ３ ｊ １ｍ２と
ｆ８２．ｆｒｒ１３とｆＳｌをそれぞれ割当てる方法も
ある。

さてこのように１対のｆｍ、ｆ８を割当てたため移動局
の受信復調側で３送信所からの放射波を同時に同一の受
信機と復調回路で受信復調することが可能である。

すなわちｄｆはディジタル符号伝送速度の周波数より大
きいから、受信機内の周波数弁別器からは符号の復調出
力とｆｍとｆｓの差周波数が出力されるが符号出力を抽
出する低域ｐ波器をその出力に設ければ差周波数や和周
波数成分は除去できる。

さて上記の周波数割当にて各送信所から放射された空間
波は移動局５のアンテナ５１で受信され受信機５２に人
力する。

この受信機５２では所要の無線周波帯を選択増幅して周
波数弁別器により符号復調を行い、さらに上記のように
ディジタル符号伝送速度の周波数に対する低域ろ波器を
用いて差周波数成分等を除去し符号出力のみ通過させた
後方形波に変換して復調出力ｄｏを得る。

このとき重要なことは各送信所から送出される電波が符
号同期されていることである。

第３図に示した１５．１４，１３，１２はこのための計
測タイミング制御部で、アンテナ１５よりの受信人力か
ら各送信所の送出符号の位相をある一定時間繰返して測
定し伝送線路６，７，８の遅延時間の差による誤差を修
正する。

この修正は伝送線路の径路や構成機器に変更がなければ
一度計測設定後の誤差変化値は微小であるから頻繁に行
う必要はない。

しかし長距離伝送を行うときは多区間の中継を伴うこと
が多く径路や中継器、線路などの構成機器の変化による
遅延時間誤差の発生回数が大きくなる。

なお空間波の伝搬、特にＨＦ帯では地上波と電離層反射
波との複合伝搬であるから伝搬路による変動が常に不安
定である。

このため伝送線路の遅延誤差の補正を微細に行う必要は
なく１符号素子時間の１１５〜１／１０の範囲であれば
よい。

従って送出タイミングは次のような計測によって設定さ
れる。

まずディジタル符号の情報送出が休止しているときまた
は情報の間隔部に短時間の符号同期位相補正時間を設定
する。

第３図においてテストのため送出タイミング制御回路１
２から送信所２，３，４のいずれかのみを送信状態にす
る送出制御出力をたとえば送信所２に対して中央局１と
送信所２を結ぶ制御出力伝送線６′に出力し、また送信
所３と４を送信停止とする制御出力を制御出力伝送線７
′および８′に出力する（ ７’、 ８’はそれぞれ中
央局１と送信所３および４の制御部間を結ぶ線路である
）ものとすればこれらの制御によって送信所２からのみ
電波が放射される。

このとき同時に送出タイミング制御回路１２からテスト
符号送出の制御出力（Ｔｅｘ）およびテスト符号ａが受
信回路９に人力しテスト符号はメモリ１０に入力する。

従って送信所２からテスト符号変調波が放射されるが、
この送信波を中央局のアンテナ１５および受信機１４で
受信復調しタイミング計測回路１３でこの受信復調符号
とタイミング制御回路１２からのテスト符号すとを照合
する。

この照合は位相差検出とテスト符号の一致検出の２項目
について行う。

まず受信機１４から人力する受信ディジタル符号のレベ
ル変換（Ｈ：Ｌ ）点毎にタイミング制御回路１２に予
め設定しであるテスト符号の基準位相と比較しかつ複数
の変換時点を観測してバラツキの中央位置が基準位相に
一致するようにこの例では送出制御回路１６への送出制
御タイミング出力を自動補正する。

なお変換時点の理想時間間隔に対するバラツキは伝送線
路、伝搬路および受信Ｃ／Ｎ（Ｃはキャリア、Ｎは雑音
）に関連して発生する。

次に基準遅延時間とは予め計算および調査された３つの
伝送系（伝送線路および伝送路設備よりなる）の最大遅
延時間よりやや大きい値であるが、この値に一致させる
ために受信機１４からの受信符号と回路１２からのテス
ト符号を基準遅延時間遅らせたものとの照合を行ってそ
の偏差をタイミング計測回路１３から送出タイミング制
御回路１２に出力し送出制御回路１６の送出制御を自動
的に修正設定する。

これらの修正は数秒の間に完結する。

次には全く同様の手順によって送信所３のみの、次に送
信所４のみの送出制御の修正をそれぞれ行って送出タイ
ミングを設定する。

このようにしてすべての送信波（第１図〜第３図の例で
は３つの送信波）は基準遅延時間に符号同期が行われる
。

第５図は第３図の各部波形図で、ａはメモリ１０の人力
となるテスト符号、ｂは基準遅延時間ｔｄ遅らせてタイ
ミング制御回路１２からタイミング計測回路１３に入力
するテスト符号（遅延ｔｄは回路１３内で与えてもよい
）、Ｃは伝送線路６の遅延時間をｔｅ２としタイミング
制御回路１２で遅延時間ｔｄ２をｔｅ２＋ｔｄ２二ｔｄ
となるように設定された送信所２からの送信波を受信し
受信機１４からタイミング計測回路１３に人力する受信
符号、ｄは伝送線路７の遅延時間がｔｅ３の場合タイミ
ング制御回路１２で遅延時間ｔｄ３を（ｔｅ３十ｔｄ３
二ｔｄ）となるように加算設定された送信所３からの送
信波を受信してタイミング計測回路１３に人力する受信
符号である。

このように各送信所系固有の遅延時間ｔｅ２．ｔｅ３等
にそれぞれ送信遅延時間ｊｄ２．Ｔｄ３等を加えてそれ
らの和がすべて基準遅延時間ｔｄに等しくなるようにタ
イミング制御回路１２から各送出制御回路１６，１７゜
１８への送出タイミング制御が決定され符号同期位相補
正が終了する。

そしてタイミング制御回路１２からのテスト符号送出制
御は完了し回路１２は復旧して６’、 ７’、 ８’は
いずれも送出制御に復旧すると共にｄｉの情報が各送信
所から送出される。

以上の説明のように各送信所よりの放射波は符号同期さ
れているから、移動局と複数の送信所間の距離には長短
があるがディジタル符号１素子の時間長に対して距離差
から発生する遅延誤差は微小で受信復調に影響を与える
ことはない。

また複数の地点にある送信所と１つの移動局間で生じる
フェージングは無相関であり、ＨＦ帯の通信では太陽活
動、季節、距離、時刻等によって最適周波数が変化する
が複数地点の送信所のどれかが所要電界を満足するもの
である。

すなわち通信範囲が与えられた場合に従来は地上局の送
信所を１箇所のみとし通信範囲内でい（搬送波／雑音比
）または情報品質を一定値以上に保つため放射電力の増
加を行ってもフェージングによって所望の値を満足させ
ることが困難であった。

これに対し本発明ではこの通信範囲内に適当な間隔で複
数の送信所を分散設置し各送信所より放射される電波の
符号同期を行っているので送信所の電力を小電力にして
も全通信範囲において移動局に良品質のディジタル符号
伝送が確保できると共に、各送信所より放射される電波
の符号同期制御を固定局のみで行うので、周辺局毎に行
う場合よりもその設備費、運用費の何れにおいても経済
的になるという実用上着しい効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による通信回線の構成例図、第２図は第
１図のさらに詳しい回路構成図、第３図は地上中央通信
装置（中央局）の構成例図、第４図はＦＳＫ波のマーク
・スペース周波数のチャネル別割当例図、第５図は第３
図の各部波形図である。 １・・・・・・中央局、２，３，４・・・・・・送信所
、５・・・・・・移動局、６，７，８・・・・・・符号
伝送線路、６２７２８′−・・・・・制御信号伝送線、
９・・・・・・符号受信回路、１０・・・・・・メモリ
、１１・・・・・・クロック発生器、１２・・・・・・
送出タイミング制御回路、１３・・・・・・タイミング
計測回路、１４・・・・・・無線受信機、１５，２２，
３２゜４２．５１・・・・・・アンテナ、１６〜１８・
・・・・送出制御回路、２１．３１．４１・・・・・・
無線送信機、５２・・・・・・受信機、１９６〜１０８
・・・・・・出力回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 伝送地域内に互に遠距離にある複数個所の地点にそ
   れぞれ同一のディジタル符号による周波数偏移変調（Ｆ
   ＳＫ）方式の電波を放射する地上送信所と、これらの送
   信所に同一のディジタル符号をそれぞれ符号伝送線路を
   介して伝送し、ディジタル符号の電波放射を制御する中
   央通信装置を具備した地上固定局または中央局とより成
   り、上記中央通信装置には上記それぞれの地上送信所か
   ら放射されたテスト符号電波を受信復調する受信機１４
   と、その受信復調したテスト符号と基準時間遅延させた
   テスト符号との、符号の一致と符号位相の面差を計測す
   るタイミング計測回路１３と、ディジタル情報（ｄｌ）
   入力およびテスト符号ａのいずれかの送出を制御する符
   号受信回路９と、上記ディジタル情報および送出テスト
   符号を一時記憶するメモリ１０と、メモリ１０の記憶符
   号を線路６〜８に出力する送信制御回路１６〜１８と、
   上記タイミング計測回路１３からのテスト符号位相の端
   蓋値によって上記送信制御回路１６〜１８の送出制御の
   タイミングを補正して基準遅延時間（ｔｄ）となるよう
   にそれぞれ各地上送信所の送信タイミングを設定する送
   出タイミング制御回路１２とを具備して、各地上送信所
   から放射される空間波の符号同期を行うことを特徴とす
   る移動体へのダイバーシチ送信装置。