(57)【要約】【課題】全体の設備コストを低くする。【解決手段】時刻同期システム１０Ａのローカル装置２０Ａは、各リモート装置４０Ａ１〜４０Ａｎを個別の光ファイバ６０ａ〜６０ｎで接続し、各光ファイバ６０ａ〜６０ｎを巡回順序で順次切り替える経路切替部３３と、カウンタ部３１と、位相差メモリ部３０と、テーブル部３２とを備える。カウンタ部３１は、ＰＰＳ復調部２３で復調されたパルス信号Ｐ１ｄをカウントしてカウント値Ｔ１を得る。位相差メモリ部３０は、カウント値Ｔ１を経路情報として、位相検出部２２で検出した位相差φ１に対応付けて記憶し、この経路情報に対応付けられた位相差φ１を、同じ経路情報を示すカウント値Ｔ１の入力時に可変遅延部２４へ出力する。テーブル部３２は、カウント値Ｔ１の入力時に、巡回順序の次の光ファイバ６０ｎに切り替える経路切替信号Ｋを経路切替部３３へ出力して、経路切替部３３が次の光ファイバ６０ｎに切り替える。【選択図】図１
2020020768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が０又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムであって、
前記ローカル装置は、
複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を予め定められた巡回順序で順次切り替える経路切替部と、
前記復調部で復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するカウンタ部と、
前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力する位相差メモリ部と、
前記カウント値の入力時に、前記巡回順序の次の経路に切り替える経路切替信号を前記経路切替部へ出力するスイッチングテーブル部と
を備えることを特徴とする時刻同期システム。
【請求項２】
搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が０又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムであって、
前記ローカル装置は、
複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を介して全てのリモート装置へ、前記光パルス信号を分配して送信する分配部と、
前記経路からの光パルス信号が電気変換されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するカウンタ部と、
前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力する位相差メモリ部と
を備え、
前記リモート装置は、
前記経路から光パルス信号を受信後に電気変換したパルス信号を復調して前記搬送信号を得る第２復調部と、
前記復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力する第２カウンタ部と、
自リモート装置が受信するパルス信号の配列順番であるパルス番号を記憶し、記憶されたパルス番号と同じ数のカウント値が前記第２カウンタ部から入力された際に、開指示信号を出力するスイッチングテーブル部と、
通常閉状態であり、前記開指示信号が入力された際に一定時間開状態となって前記電気変換後のパルス信号を通過させる開閉スイッチと
を備え、
前記開閉スイッチを通過したパルス信号を、前記ローカル装置からの送信時と同経路を介して当該ローカル装置へ返信する
ことを特徴とする時刻同期システム。
【請求項３】
前記搬送信号を変調する前記パルス信号の周波数を逓倍する逓倍部を、前記ローカル装置に更に備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の時刻同期システム。
【請求項４】
所定周波数の搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が０又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムの時刻同期方法であって、
前記ローカル装置は、
複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を予め定められた巡回順序で順次切り替えるステップと、
前記復調部で復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するステップと、
前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力するステップと、
前記カウント値の入力時に、前記巡回順序の次の経路に切り替えるステップと
を実行することを特徴とする時刻同期方法。
【請求項５】
搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が０又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムの時刻同期方法であって、
前記ローカル装置は、
複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を介して全てのリモート装置へ、前記光パルス信号を同時に送信するステップと、
前記復調部で復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するステップと、
前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力するステップとを実行し、
前記リモート装置は、
前記経路から光パルス信号を受信後に電気変換したパルス信号を復調して前記搬送信号を得るステップと、
前記経路からの光パルス信号が電気変換されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するステップと、
自リモート装置が受信するパルス信号の配列順番であるパルス番号を記憶し、記憶されたパルス番号と同じ数のカウント値が入力された際に、開指示信号を出力するステップと、
通常閉状態であり、前記開指示信号が入力された際に一定時間開状態となって前記電気変換後のパルス信号を開閉スイッチを通過させるステップと、
前記通過したパルス信号を、前記ローカル装置からの送信時と同経路を介して当該ローカル装置へ返信するステップとを実行する
ことを特徴とすることを特徴とする時刻同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信システムの上位制御装置と遠隔地に点在する無線基地局間等において高精度に時刻を同期する時刻同期システム及び時刻同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光ファイバを伝送する光パルスの到達タイミングを用いた時刻伝送方式としてＯＴＴ（Optical Time Transfer）がある。ＯＴＴを用いた時刻同期システムでは、温度変化による光ファイバの長さや屈折率の変化に起因する光パルスの到達タイミング（伝搬遅延）の時間変動を送受信パルスで相殺して補償することで、時刻誤差が数十ｐｓ程度の非常に高精度な時刻同期を実現している。
【０００３】
図１１は従来の時刻同期システムの構成を示すブロック図である。図１１に示す時刻同期システム１０は、ローカル装置２０とリモート装置４０とを光ファイバ６０で接続して構成されている。
【０００４】
ローカル装置２０は、１０ＭＨｚの搬送信号Ｃ０を、１秒毎にパルスを刻む１ＰＰＳ（One Pulse Per Second：１秒パルス）信号で変調し、光ファイバ６０を介してリモート装置４０へ送信する。なお、搬送信号Ｃ０及び１ＰＰＳ信号Ｐ０は、図示せぬ発振機から送信されてくる。
【０００５】
ローカル装置２０は、ＰＰＳ変調部２１と、位相検出部２２と、ＰＰＳ復調部（復調部）２３と、可変遅延部２４，２５と、Ｅ／Ｏ（電気／光）変換部２６と、Ｏ／Ｅ（光／電気）変換部２７と、サーキュレータ２８とを備えて構成されている。
【０００６】
リモート装置４０は、サーキュレータ４１と、Ｏ／Ｅ変換部４２と、Ｅ／Ｏ変換部４３と、ＰＰＳ復調部４４とを備えて構成されている。
【０００７】
ローカル装置２０において、ＰＰＳ変調部２１は、１０ＭＨｚの搬送信号Ｃ０を１ＰＰＳ信号Ｐ０で変調し、この変調されたパルス信号Ｐ１を可変遅延部２４へ出力する。可変遅延部２４は、後述のようにパルス信号Ｐ１を遅延し、Ｅ／Ｏ変換部２６へ出力する。Ｅ／Ｏ変換部２６は、遅延後のパルス信号Ｐ１を光パルス信号Ｐ２に変換する。この変換された光パルス信号Ｐ２は、サーキュレータ２８を介して光ファイバ６０へ送信される。
【０００８】
リモート装置４０において、サーキュレータ４１は、光ファイバ６０を伝送してきた光パルス信号Ｐ２ａをＯ／Ｅ変換部４２へ出力する。Ｏ／Ｅ変換部４２は、光パルス信号Ｐ２ａを電気のパルス信号Ｐ１ａに変換し、ＰＰＳ復調部４４とＥ／Ｏ変換部４３へ出力する。ＰＰＳ復調部４４は、パルス信号Ｐ１ａを復調して１ＰＰＳ信号Ｐ０ａと搬送信号Ｃ０ａを後段の図示せぬ通信装置へ出力する。Ｅ／Ｏ変換部４３は、パルス信号Ｐ１ａを光パルス信号Ｐ２ｂに変換する。この変換された光パルス信号Ｐ２ｂは、サーキュレータ４１を介して光ファイバ６０へ送信される。
【０００９】
つまり、ローカル装置２０から光ファイバ６０を介してリモート装置４０へ送信された光パルス信号Ｐ２が、リモート装置４０から光ファイバ６０を介してローカル装置２０へ返信される。この返信される光パルス信号Ｐ２ｂは、サーキュレータ２８を介してＯ／Ｅ変換部２７で電気のパルス信号Ｐ１ｂに変換され、可変遅延部２５で後述のように遅延後、ＰＰＳ復調部２３で１ＰＰＳ信号と搬送信号Ｃ０ｂに復調され、搬送信号Ｃ０ｂのみが位相検出部２２へ出力される。
【００１０】
ここで、搬送信号Ｃ０ｂは、光ファイバ６０を往復しているので、光ファイバ６０での往復伝搬遅延が生じている。
【００１１】
位相検出部２２は、光ファイバ６０へ送信される搬送信号Ｃ０と、光ファイバ６０から返信されてきた搬送信号Ｃ０ｂとの位相差φ１を検出し、送受信側の可変遅延部２４，２５へ出力する。送信側の可変遅延部２４は、その位相差φ１が０（又は一定）となるように、光ファイバ６０へ送信される変調パルス信号Ｐ１を遅延し、受信側の可変遅延部２５は、位相差φ１が０となるように、光ファイバ６０から返信されてきた変調パルス信号Ｐ１ｂを遅延する。なお、０とは略０も含む。
【００１２】
この遅延によって、ローカル装置２０から送信され、リモート装置４０で返信される光ファイバ６０を往復する光パルス信号Ｐ２の位相差が０となるので、ローカル装置２０とリモート装置４０間での時刻伝送において時刻同期を取ることができる。この種の時刻同期システムとして非特許文献１に記載の技術がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】L.Sliwczynski,et al.,“Fiber-Optic Time Transfer for UTC-Traceable Synchronization for Telecom Networks”IEEE Comm. Standards Mag.,vol.1,no.1,pp. 66-73,2017.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、上述した時刻同期システム１０においては、ローカル装置２０から複数地点のリモート装置４０へ時刻伝送を行う場合、図１２に示すように、複数地点のリモート装置４０に１対１でローカル装置２０を光ファイバ６０で接続し、分配装置６２で１ＰＰＳ信号及び搬送信号の組を各ローカル装置２０へ分配し、光ファイバ６０を介して複数のリモート装置４０へ送信する必要がある。このため、ローカル装置２０がリモート装置４０と同数必要となるので、時刻同期システム１０全体の設備コストが大幅に高くなる問題があった。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、全体の設備コストを低くすることができる時刻同期システム及び時刻同期方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が０又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムであって、前記ローカル装置は、複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を予め定められた巡回順序で順次切り替える経路切替部と、前記復調部で復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するカウンタ部と、前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力する位相差メモリ部と、前記カウント値の入力時に、前記巡回順序の次の経路に切り替える経路切替信号を前記経路切替部へ出力するスイッチングテーブル部とを備えることを特徴とする時刻同期システムである。
【００１７】
請求項４に係る発明は、所定周波数の搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が０又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムの時刻同期方法であって、前記ローカル装置は、複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を予め定められた巡回順序で順次切り替えるステップと、前記復調部で復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するステップと、前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力するステップと、前記カウント値の入力時に、前記巡回順序の次の経路に切り替えるステップとを実行することを特徴とする時刻同期方法である。
【００１８】
請求項１の構成及び請求項４の方法によれば、例えば第１経路で返信されたパルス信号のカウント値を経路情報として、位相差に対応付けて記憶する。この際、そのカウント値により、巡回順序の次の第２経路に切り替える経路切替信号が経路切替部へ出力され、経路切替部で第２経路に切り替えられる。このような経路切り替えが順次行われ、再度、第１経路に切り替わった際に、前回記憶された第１経路の位相差に応じて、送信パルス信が遅延され、今回検出された位相差が０又は一定値に近づく。この処理を複数回実行することにより、位相検出部で検出される位相差が０又は一定となり、ローカル装置と全リモート装置間の時刻同期を取ることができる。
【００１９】
この時刻同期を、１つのローカル装置に、個別の経路で複数のリモート装置を接続して行えるので、従来のように複数のリモート装置と同数のローカル装置を用いることが不要となる。このため、時刻同期システム全体の設備コストを低くすることができる。
【００２０】
請求項２に係る発明は、搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が０又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムであって、前記ローカル装置は、複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を介して全てのリモート装置へ、前記光パルス信号を分配して送信する分配部と、前記経路からの光パルス信号が電気変換されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するカウンタ部と、前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力する位相差メモリ部とを備え、前記リモート装置は、前記経路から光パルス信号を受信後に電気変換したパルス信号を復調して前記搬送信号を得る第２復調部と、前記復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力する第２カウンタ部と、自リモート装置が受信するパルス信号の配列順番であるパルス番号を記憶し、記憶されたパルス番号と同じ数のカウント値が前記第２カウンタ部から入力された際に、開指示信号を出力するスイッチングテーブル部と、通常閉状態であり、前記開指示信号が入力された際に一定時間開状態となって前記電気変換後のパルス信号を通過させる開閉スイッチとを備え、前記開閉スイッチを通過したパルス信号を、前記ローカル装置からの送信時と同経路を介して当該ローカル装置へ返信することを特徴とする時刻同期システムである。
【００２１】
請求項５に係る発明は、搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が０又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムの時刻同期方法であって、前記ローカル装置は、複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を介して全てのリモート装置へ、前記光パルス信号を同時に送信するステップと、前記復調部で復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するステップと、前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力するステップとを実行し、前記リモート装置は、前記経路から光パルス信号を受信後に電気変換したパルス信号を復調して前記搬送信号を得るステップと、前記経路からの光パルス信号が電気変換されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するステップと、自リモート装置が受信するパルス信号の配列順番であるパルス番号を記憶し、記憶されたパルス番号と同じ数のカウント値が入力された際に、開指示信号を出力するステップと、通常閉状態であり、前記開指示信号が入力された際に一定時間開状態となって前記電気変換後のパルス信号を開閉スイッチを通過させるステップと、前記通過したパルス信号を、前記ローカル装置からの送信時と同経路を介して当該ローカル装置へ返信するステップとを実行することを特徴とすることを特徴とする時刻同期方法である。
【００２２】
請求項２の構成及び請求項５の方法によれば、リモート装置において、受信パルス信号のカウント値がテーブル部に記憶されたパルス番号と同じ場合にのみ、開指示信号で開となった開閉スイッチを受信パルス信号が通過してローカル装置へ返信される。この際、他のリモート装置では上記カウント値と同じパルス番号がテーブル部に記憶されていないので上記返信は行われない。つまり、１つのパルス信号の全リモート装置への送信時に、そのパルス信号に対応したリモート装置のみでパルス信号の返信が行われる。
【００２３】
ローカル装置では次の動作が行われる。例えば全経路へパルス信号が送信され、第１リモート装置のみからパルス信号が第１経路を介してローカル装置へ返信されたとする。ローカル装置は、返信されたパルス信号のカウント値を経路情報として、位相差に対応付けて位相差メモリ部に記憶する。この後、再度、第１リモート装置から第１経路を介してパルス信号が返信された場合、前回記憶された第１経路の位相差に応じて、送信パルス信号が遅延され、今回検出された位相差が０又は一定値に近づく。この処理を複数回実行することにより、位相検出部で検出される位相差が０又は一定となり、ローカル装置と全リモート装置間の時刻同期を取ることができる。
【００２４】
この時刻同期を、１つのローカル装置に、個別の経路で複数のリモート装置を接続して行えるので、従来のように複数のリモート装置と同数のローカル装置を用いることが不要となる。このため、時刻同期システム全体の設備コストを低くすることができる。
【００２５】
請求項３に係る発明は、前記搬送信号を変調する前記パルス信号の周波数を逓倍する逓倍部を、前記ローカル装置に更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の時刻同期システムである。
【００２６】
この構成によれば、パルス信号を遅延するタイミングは、遅延のための位相差を求めた今回の次の経路切替において反映される。ここで経路である光ファイバの温度変化による長さや屈折率の変動は、時間経過で変わる。このため、パルス信号の周波数が低ければ、経路を切り替えて次に自経路となるまでに時間が掛かり、光ファイバの長さや屈折率の変動が前回と変わってしまう。そこで、本発明のように、パルス信号の周波数を逓倍して高くすれば、各経路の切り替え時間が短くなるので、短時間で自経路に切り替わるようになる。これによって、送信されるパルス信号を位相差が０又は一定となるように遅延する際の効果をより適正に反映させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、全体の設備コストを低くする時刻同期システム及び時刻同期方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る時刻同期システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の時刻同期システムにおいてローカル装置と３つのリモート装置とが光ファイバで接続された構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の時刻同期システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る時刻同期システムの構成を示すブロック図である。
【図５】第２実施形態の時刻同期システムにおいてローカル装置と３つのリモート装置とが光ファイバで接続された構成を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態の時刻同期システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】第１実施形態の時刻同期システムを適用した移動通信システムの構成を示す図である。
【図８】上記移動通信システムにおいて、無線基地局とモバイルの端末機との上り下り無線通信を示す図である。
【図９】上記移動通信システムにおいて、端末機が複数の無線基地局のセル重複部分に存在する状態を示す図である。
【図１０】上記移動通信システムにおいて、複数の無線基地局からの電波受信により端末機が自端末機の位置を測位する際の構成を示す図である。
【図１１】従来の時刻同期システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の時刻同期システムにおいて複数のリモート装置毎に光ファイバでローカル装置が接続された構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書の全図において機能が対応する構成部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略する。
＜第１実施形態の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る時刻同期システムの構成を示すブロック図である。
図１に示す時刻同期システム１０Ａが、従来の時刻同期システム１０（図１１）と異なる点は、１つのローカル装置２０Ａに複数のリモート装置４０Ａ１〜４０Ａｎを光ファイバ６０ａ〜６０ｎで接続して送受信間で時刻同期可能としたことにある。ローカル装置２０Ａは、従来のローカル装置２０（図１１）の構成要素に加え、逓倍部２９と、位相差メモリ部３０と、パルスカウンタ部３１と、スイッチングテーブル部３２と、経路切替部３３とを備えている。
【００３０】
ローカル装置２０Ａのサーキュレータ２８に接続された経路切替部３３には、個別の光ファイバ６０ａ〜６０ｎを介して同一構成の複数のリモート装置４０Ａ１〜Ａ１ｎが接続されている。各リモート装置４０Ａ１〜４０Ａｎは、前述したリモート装置４０（図１１）と同一構成である。
【００３１】
経路切替部３３は、経路としての光ファイバ６０ａ〜６０ｎを順次切り替えて、ローカル装置２０Ａを順次異なるリモート装置４０Ａ１〜４０Ａｎに接続する。この際、経路切替部３３は、後述のスイッチングテーブル部（テーブル部ともいう）３２から出力される経路切替信号Ｋに応じて経路を切り替える。また、経路切替部３３は、光ファイバ６０ａ〜６０ｎから光パルス信号Ｐ２ｂが返信されてきた際は、サーキュレータ２８へ出力するようになっている。
【００３２】
逓倍部２９は、入力される１ＰＰＳ信号Ｐ０の周波数を逓倍し、この逓倍パルス信号Ｐ１ｃをＰＰＳ変調部２１へ出力する。例えば、逓倍部２９は、１ＰＰＳ信号Ｐ０の１Ｈｚの周波数を１０Ｈｚ秒に逓倍する。
【００３３】
パルスカウンタ部（カウンタ部ともいう）３１は、ＰＰＳ復調部２３で復調された１０ＭＨｚの搬送信号Ｃ０ｂに応じてカウント動作を行い、同復調されたパルス信号Ｐ１ｄをカウントし、このカウント値Ｔ１を位相差メモリ部３０及びテーブル部３２へ出力する。つまり、カウンタ部３１は、経路切替部３３で切り替えられる経路毎（光ファイバ６０ａ〜６０ｎ毎）に返信されてくるパルス信号Ｐ１ｄをカウントし、経路毎にカウント値Ｔ１を得る。
【００３４】
位相差メモリ部３０は、経路毎のカウント値Ｔ１と、経路毎に位相検出部２２で検出された位相差φ１とを対応付けて記憶する。例えば、図２に示すように、３つのリモート装置４０Ａ１，４０Ａ２，４０Ａ３に繋がった３つの経路としての光ファイバ６０ａ〜６０ｃがあるとする。
【００３５】
この場合、カウント値Ｔ１＝「１」は第１光ファイバ６０ａを示し、「２」は第２光ファイバ６０ｂ、「３」は第３光ファイバ６０ｃを示し、この次の「４」は第１光ファイバ６０ａ、「５」は第２光ファイバ６０ｂ、「６」は第３光ファイバ６０ｃのように、３カウント毎に同じ経路を示す。つまり、カウント値Ｔ１が、経路固有の経路情報となる。例えば、第１光ファイバ６０ａのカウント値Ｔ１は、「１」、「４」、「７」のように、「１」から３ずつ増える数値（第１経路６０ａの経路情報）となり、この各数値に、このカウント時に検知される位相差φ１が対応付けられる。
【００３６】
位相差メモリ部３０は、経路切替部３３で経路（例えば第１光ファイバ６０ａ）が切り替えられた際に、切替経路と同じ前回記憶された第１光ファイバ６０ａを示すカウント値Ｔ１に対応付けられた位相差φ１を、送受信側及び可変遅延部２４，２５へ出力する。これによって、第１光ファイバ６０ａへ送信されるパルス信号Ｐ１が、送信側の可変遅延部２４で位相差φ１に応じて遅延される。これによってパルス信号Ｐ１の送信タイミングが調整される。一方、第１光ファイバ６０ａから返信されてきたパルス信号Ｐ１ｂが、受信側の可変遅延部２５で位相差φ１に応じて遅延される。
【００３７】
この遅延は、位相検出部２２から出力される位相差φ１が０（又は一定）となるように、３カウント毎に順次繰り返して行われる。例えば、第１光ファイバ６０ａに係るパルス信号Ｐ１の遅延であれば、カウント値Ｔ１が「１」、「４」、「７」のように３カウント毎に行われる。
【００３８】
但し、送信側の可変遅延部２４のみで位相差φ１に応じて、第１光ファイバ６０ａへ送信されるパルス信号Ｐ１を遅延して送信タイミングを調整してもよい。
【００３９】
上記遅延の結果、ローカル装置２０Ａから第１光ファイバ６０ａを介して送信され、リモート装置４０Ａ１で受信される光パルス信号Ｐ２の位相差が０（又は一定）となるので、ローカル装置２０Ａとリモート装置４０Ａ１間で時刻同期を取ることが可能となる。
【００４０】
テーブル部３２は、経路毎のカウント値Ｔ１に経路切替信号Ｋが対応付けられている。例えば上述した３経路の場合、第１光ファイバ６０ａを示すカウント値「１」、「４」、「７」、…には、第２光ファイバ６０ｂへの切替を示す経路切替信号Ｋ２が対応付けられており、カウント値Ｔ１が例えば「１」となった際に経路切替信号Ｋ２が経路切替部３３へ出力される。これにより経路切替部３３が第２光ファイバ６０ｂに切り替えを行うようになっている。
【００４１】
同様に、テーブル部３２において、第２光ファイバ６０ｂを示すカウント値「２」、「５」、「８」、…に、第３光ファイバ６０ｃへの切替を示す経路切替信号Ｋ３が対応付けられており、カウント値Ｔ１が例えば「２」となった際に経路切替信号Ｋ３が経路切替部３３へ出力され、第３光ファイバ６０ｃに切り替えが行われるようになっている。
【００４２】
テーブル部３２において、第３光ファイバ６０ｃを示すカウント値「３」、「６」、「９」、…に、第１光ファイバ６０ａへの切替を示す経路切替信号Ｋ１が対応付けられており、カウント値Ｔ１が例えば「３」となった際に経路切替信号Ｋ１が経路切替部３３へ出力され、第１光ファイバ６０ａに切り替えが行われるようになっている。
【００４３】
この他の例として、テーブル部３２に、カウンタ部３１からカウント値Ｔ１が入力される度に、予め定められた切替順番において次の経路に切り替える経路切替信号Ｋを送信するようにしてもよい。
【００４４】
＜第１実施形態の動作＞
次に、第１実施形態に係る時刻同期システム１０Ａの動作を、図３のタイミングチャートを参照して説明する。但し、図２に示すローカル装置２０Ａと各リモート装置４０Ａ１〜４０Ａ３間の送受信に係るパルス信号を、単にパルスと称す。ローカル装置２０Ａからは、パルスが第１光ファイバ６０ａ、第２光ファイバ６０ｂ、第３光ファイバ６０ｃの巡回順序で送信されるとする。
【００４５】
図３（ｂ）に示すパルス波形の立ち上り時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７の間隔は、位相検出部２２の位相差検出を行う際のリファレンス時刻の間隔ｔａである。この時間間隔ｔａは、１ＰＰＳ信号Ｐ０のパルス間隔と同じ１秒間隔であるとする。但し、時間間隔ｔａは、逓倍部２９（図１）での１ＰＰＳ信号Ｐ０の逓倍動作により可変できるようになっている。
【００４６】
図３（ａ）に示す時刻ｔ１において、ローカル装置２０Ａが１つ目のパルス１を第１光ファイバ６０ａを介して第１リモート装置４０Ａ１へ送信したとする。この１つ目の送信パルス１が第１リモート装置４０Ａ１で受信（図２参照）後に返信され、第１光ファイバ６０ａを介してローカル装置２０Ａにおいて図３（ｃ）に示す時刻ｔ２で受信されたとする。この受信時刻ｔ２は、送信時刻ｔ１から第１光ファイバ６０ａの往復伝搬遅延時間ｔｂ１だけ遅延した時刻となっている。
【００４７】
但し、往復伝搬遅延時間ｔｂ１は、一定でなく、第１光ファイバ６０ａの光ファイバの温度変化による長さや屈折率の変化に起因する伝搬遅延時間に応じて変化する。また、往復伝搬遅延時間ｔｂ１は、第１光ファイバ６０ａの長さが１０ｋｍの場合、１×１０−４秒程度となる。
【００４８】
返信パルス１を受信後に、位相検出部２２（図１）で検出される、リファレンス時刻の搬送信号Ｃ０と、返信パルス１から復調された搬送信号Ｃ０ｂとの位相差φ１は、往復伝搬遅延時間ｔｂ１に応じて変化している。
【００４９】
この変化が０（又は一定）となるように、位相差φ１に応じて、送信側の可変遅延部２４で送信パルス１を遅延させると共に、受信側の可変遅延部２５で返信パルス１を遅延させる。この遅延は、例えば第１光ファイバ６０ａに係るパルス１であれば、２つ目のパルス１の送信及び返信時に次のようになる。即ち、図３（ｃ）に示す時刻ｔ７からｔ８間の時間ｔｃが、送受信側の可変遅延部２４，２５による遅延時間となる。但し、送信側の可変遅延部２４のみで、位相差φ１に応じてパルス１を遅延時間ｔｃ遅延してもよい。
【００５０】
１つ目のパルス１の送信で得られる位相差φ１は、カウンタ部３１での１つ目のカウント値Ｔ１＝「１」に対応付けられて位相差メモリ部３０に記憶される。そのカウント値「１」は、テーブル部３２にも入力される。この入力時にテーブル部３２が、予め定められた巡回順序の次の第２光ファイバ６０ｂに切り替える経路切替信号Ｋ２を経路切替部３３に送信する。これによって、経路切替部３３が第２光ファイバ６０ｂに切り替えを行い、ローカル装置２０Ａが第２光ファイバ６０ｂを介して第２リモート装置４０Ａ２に接続される。
【００５１】
この切替後、ローカル装置２０Ａは、時刻ｔ３において、２つ目のパルス２を第２光ファイバ６０ｂへ送信する。第２光ファイバ６０ｂに係る１つ目の送信パルス２は、第２リモート装置４０Ａ２で受信（図２参照）後に第２光ファイバ６０ｂを介して返信され、ローカル装置２０Ａにおいて時刻ｔ４で受信される。この受信時刻ｔ４は、送信時刻ｔ３から第２光ファイバ６０ｂの往復伝搬遅延時間ｔｂ２分、遅延した時刻となっている。
【００５２】
また、時刻ｔ４で受信された返信パルス２が復調後にカウンタ部３１でカウントされて得られるカウント値Ｔ１＝「２」は、位相差メモリ部３０及びテーブル部３２へ入力される。位相差メモリ部３０は、そのカウント値「２」と、位相検出部２２からの位相差φ１とを対応付けて記憶する。テーブル部３２は、カウント値「２」の入力に応じて、巡回順序の次の順番の第３光ファイバ６０ｃに切り替える経路切替信号Ｋ３を経路切替部３３に送信する。これによって、経路切替部３３が、ローカル装置２０Ａを第３光ファイバ６０ｃを介して第３リモート装置４０Ａ３に接続する。
【００５３】
この切替後、ローカル装置２０Ａは、時刻ｔ５において、３つ目のパルス３を第３光ファイバ６０ｃへ送信する。第３光ファイバ６０ｃに係る１つ目の送信パルス３は、第３リモート装置４０Ａ３で受信（図２参照）後に第３光ファイバ６０ｃを介して返信され、ローカル装置２０Ａにおいて時刻ｔ６で受信される。この受信時刻ｔ６は、送信時刻ｔ５から第３光ファイバ６０ｃの往復伝搬遅延時間ｔｂ３分、遅延した時刻となっている。
【００５４】
また、時刻ｔ６で受信された返信パルス３が復調後にカウントされて得られるカウント値Ｔ１＝「３」は、位相差メモリ部３０及びテーブル部３２へ入力される。位相差メモリ部３０は、そのカウント値「３」と位相差φ１とを対応付けて記憶する。テーブル部３２は、カウント値「３」の入力に応じて、巡回順序の次の順番の第１光ファイバ６０ａに切り替える経路切替信号Ｋ１を経路切替部３３に送信する。これによって、経路切替部３３が、ローカル装置２０Ａを第１光ファイバ６０ａを介して第１リモート装置４０Ａ１に接続する。
【００５５】
次に、ローカル装置２０Ａは、時刻ｔ８において、４つ目のパルス４を第１光ファイバ６０ａを介して第１リモート装置４０Ａ１へ、次のように送信する。即ち、４つ目の送信では、テーブル部３２に記憶された１つ目のカウント値「１」に対応付けられた位相差φ１が、送受信側の可変遅延部２４，２５へ出力される。送信側の可変遅延部２４は、送信パルス４を位相差φ１に応じて、本来の送信時刻であるリファレンス時刻ｔ７から時間ｔｃだけ遅延させる。この遅延により調整された時刻ｔ８において、送信パルス４が第１光ファイバ６０ａへ送信される。
【００５６】
なお、本来の送信時刻ｔ７を時刻ｔ８に調整する送信タイミングの調整範囲は、第１光ファイバ６０ａの長さが１０ｋｍの場合、１×１０−８秒程度となる。
【００５７】
第１光ファイバ６０ａに係る４つ目の送信パルス４は、第１リモート装置４０Ａ１で受信（図２参照）後に第１光ファイバ６０ａを介して返信され、ローカル装置２０Ａにおいて、その返信パルス４が時刻ｔ９で受信される。この受信時刻ｔ９は、本来の送信時刻ｔ７から、第１光ファイバ６０ａの往復伝搬遅延時間ｔｂ１を上記送信時遅延時間ｔｃで調整した時間ｔｄだけ遅延した時刻となっている。この調整が継続して行われることで上記位相差φ１が０又は一定となり、ローカル装置２０Ａと第１リモート装置４０Ａ１とが時刻同期する。これは、他のリモート装置４０Ａ２，４０Ａ３においても同様である。
【００５８】
また、時刻ｔ９で受信された返信パルス２が復調後にカウントされて得られるカウント値Ｔ１＝「４」は、位相差メモリ部３０及びテーブル部３２へ入力される。位相差メモリ部３０は、第１光ファイバ６０ａを示すカウント値「４」と位相差φ１とを対応付けて記憶する。テーブル部３２は、カウント値「４」の入力に応じて、巡回順序の次の順番の第２経路６０ｂに切り替える経路切替信号Ｋ２を出力し、これに応じて、経路切替部３３が第２光ファイバ６０ｂに切り替える。以降同様の動作が行われる。
【００５９】
＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態に係る時刻同期システム１０Ａの効果について説明する。この時刻同期システム１０Ａは、所定周波数の搬送信号Ｃ０を１ＰＰＳ信号Ｐ０で変調後に光パルス信号Ｐ２に変換して光ファイバ６０へ送信するローカル装置２０Ａと、光ファイバ６０から光パルス信号Ｐ２を受信後に同光ファイバ６０を介してローカル装置２０Ａへ返信するリモート装置４０Ａとを有する。ローカル装置２０Ａは、返信された光パルス信号Ｐ２を電気変換後にＰＰＳ復調部２３で復調した搬送信号Ｃ０ｂと、変調前の搬送信号Ｃ０との位相差φ１を位相検出部２２で検出した位相差φ１が０又は一定となるように、送信するパルス信号Ｐ１を可変遅延部で遅延させてローカル装置２０Ａとリモート装置４０Ａ１〜４０Ａｎ間の時刻同期を取る。時刻同期システム１０Ａを次の特徴構成とした。
【００６０】
（１）ローカル装置２０Ａは、複数のリモート装置４０Ａ１〜４０Ａｎを個別の光ファイバ６０ａ〜６０ｎで接続し、この接続された各光ファイバ６０ａ〜６０ｎを予め定められた巡回順序で順次切り替える経路切替部３３を備え、更に、カウンタ部３１と、位相差メモリ部３０と、テーブル部３２とを備える構成とした。
【００６１】
カウンタ部３１は、ＰＰＳ復調部２３で復調されたパルス信号Ｐ１ｄをカウントしてカウント値Ｔ１を出力する。位相差メモリ部３０は、カウント値Ｔ１を経路情報として、位相検出部２２で検出した位相差φ１に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差φ１を、同じ経路情報を示すカウント値Ｔ１の入力時に可変遅延部２４へ出力する。テーブル部３２は、カウント値Ｔ１の入力時に、巡回順序の次の光ファイバ（例えば光ファイバ６０ｂ）に切り替える経路切替信号Ｋを経路切替部３３へ出力する。経路切替部３３は、その経路切替信号Ｋに応じて光ファイバ６０ｂに切り替える。
【００６２】
この構成によれば、例えば第１光ファイバ６０ａで返信されたパルス信号Ｐ１ｄのカウント値Ｔ１を経路情報として、位相差φ１に対応付けて位相差メモリ部３０に記憶する。この際、そのカウント値Ｔ１により、巡回順序の次の第２光ファイバ６０に切り替える経路切替信号Ｋが経路切替部３３へ出力され、経路切替部３３で第２光ファイバ６０ｂに切り替えられる。このような経路切り替えが順次行われ、再度、第１光ファイバ６０ａに切り替わった際に、前回記憶された第１光ファイバ６０の位相差φ１に応じて、送信パルス信号Ｐ１が遅延され、今回検出された位相差φ１が０又は一定値に近づく。この処理を複数回実行することにより、位相検出部２２で検出される位相差φ１が０又は一定となり、ローカル装置２０Ａとリモート装置４０Ａ１，４０Ａ２，４０Ａ３間の時刻同期を取ることができる。
【００６３】
この時刻同期を、１つのローカル装置２０Ａに、個別の光ファイバ６０で複数のリモート装置４０Ａ１，４０Ａ２，４０Ａ３を接続して行えるので、従来のように複数のリモート装置４０Ａ１，４０Ａ２，４０Ａ３と同数のローカル装置２０Ａを用いることが不要となる。このため、時刻同期システム全体の設備コストを低くすることができる。
【００６４】
（２）搬送信号Ｃ０を変調する１ＰＰＳ信号Ｐ０の周波数を逓倍する逓倍部２９を更に備える構成とした。
【００６５】
この構成によれば、パルス信号Ｐ１を遅延するタイミングは、遅延のための位相差φ１を求めた今回の次の経路切替において反映される。ここで経路である光ファイバ６０の温度変化による長さや屈折率の変動は、時間経過で変わる。このため、パルス信号Ｐ１の周波数が低ければ、光ファイバ６０を切り替えて次に自経路である光ファイバ６０となるまでに時間が掛かり、光ファイバ６０の長さや屈折率の変動が前回と変わってしまう。そこで、本実施形態のように、１ＰＰＳ信号Ｐ０の周波数を逓倍して高くすれば、各光ファイバ６０ａ〜６０ｎの切り替え時間が短くなるので、短時間で自経路に切り替わるようになる。これによって、送信されるパルス信号を位相差φ１が０又は一定となるように遅延する際の効果をより適正に反映させることができる。
【００６６】
＜第２実施形態の構成＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る時刻同期システムの構成を示すブロック図である。
図４に示す時刻同期システム１０Ｂは、第１実施形態の時刻同期システム１０Ａ（図１）と同様に、１つのローカル装置２０Ｂに複数のリモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂｎを、光ファイバ６０ａ〜６０ｎで接続して送受信間で時刻同期可能となっている。
【００６７】
時刻同期システム１０Ｂは、従来のローカル装置２０（図１１）の構成要素に加え、逓倍部２９と、位相差メモリ部３０と、パルスカウンタ部３１と、分配部３４とを備える。また、リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂｎは、従来のローカル装置２０（図１１）の構成要素に加え、パルスカウンタ部４５と、スイッチングテーブル部４６と、開閉スイッチ４７とを備える。
【００６８】
ローカル装置２０Ｂのサーキュレータ２８に接続された分配部３４には、個別の光ファイバ６０ａ〜６０ｎを介して同一構成の複数のリモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂ１ｎが接続されている。分配部３４は、光パルス信号Ｐ２を、全ての光ファイバ６０ａ〜６０ｎを介して全てのリモート装置４０Ａ１〜４０Ａｎへ次のように送信する。即ち、光パルス信号Ｐ２としての１秒間隔のパルス１が同時に全リモート装置４０Ａ１〜４０Ａｎへ送信され、次にパルス２が同時に、次にパルス３が同時に全リモート装置４０Ａ１〜４０Ａｎへ送信されるといったように、順次パルスが同時に送信される。
【００６９】
各リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂ１ｎは同一構成なのでリモート装置４０Ｂ１を代表して構成を説明する。
【００７０】
ＰＰＳ復調部４４は、Ｏ／Ｅ変換部４２で電気変換されたパルス信号Ｐ１ａを復調して、１ＰＰＳ信号Ｐ０ａと１０ＭＨｚの搬送信号Ｃ０ａを後段の通信装置（図示せず）へ送信し、また、搬送信号Ｃ０ａをカウンタ部４５へ出力する。
【００７１】
カウンタ部４５は、上記復調された搬送信号Ｃ０ａに応じてカウント動作を行い、Ｏ／Ｅ変換部４２で電気信号に変換されたパルス信号Ｐ１ａをカウントし、このカウント値Ｔ２をテーブル部４６へ出力する。
【００７２】
テーブル部４６は、自リモート装置４０Ｂ１が受信するパルス信号の配列順番である番号（パルス番号という）を記憶しており、この記憶されたパルス番号と同じ数のカウント値Ｔ２が入力された際に、開指示信号Ｊを開閉スイッチ４７に出力する。
【００７３】
例えば、図５に示すように、ローカル装置２０Ｂに第１〜第３リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂ３が光ファイバ６０ａ〜６０ｃで接続されているとする。この場合、第１リモート装置４０Ｂ１のテーブル部４６は、自リモート装置４０Ｂ１が受信するパルス信号の配列順番である例えば「１」から３ずつ増加するパルス番号「１」、「４」、「７」、…を記憶する。
【００７４】
第２リモート装置４０Ｂ２のテーブル部４６は、自リモート装置４０Ｂ２が受信するパルス信号の配列順番である例えば「２」から３ずつ増加するパルス番号「２」、「５」、「８」、…を記憶する。第３リモート装置４０Ｂ３のテーブル部４６は、自リモート装置４０Ｂ３が受信するパルス信号の配列順番である例えば「３」から３ずつ増加するパルス番号「３」、「６」、「９」、…を記憶する。なお、このパルス番号の記憶は初期番号のみを記憶し、初期番号のカウント値Ｔ２が入力される都度、パルス番号を３増加して記憶する等のようにしてもよい。
【００７５】
開閉スイッチ４７は、通常閉状態となっており、開指示信号Ｊが入力された際に、一定時間開状態となってパルス信号Ｐ１ａをＥ／Ｏ変換部４３へ通過させて出力する。つまり、開閉スイッチ４７が開となった際に、ローカル装置２０Ｂから受信されたパルス信号Ｐ１ａが、Ｅ／Ｏ変換部４３で光信号に変換後、光ファイバ６０ａを介してローカル装置２０Ｂへ返信される。この返信された光パルス信号Ｐ２ｂは、分配部３４からサーキュレータ２８へ出力されるようになっている。
【００７６】
＜第２実施形態の動作＞
次に、第２実施形態に係る時刻同期システム１０Ｂの動作を、図６のタイミングチャートを参照して説明する。但し、図５に示すローカル装置２０Ｂと各リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂ３間の送受信に係るパルス信号を、単にパルスと称す。
【００７７】
図６（ｂ）に示すパルス波形の立ち上り時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７の間隔は、位相検出部２２（図４）の位相差検出を行う際のリファレンス時刻の間隔ｔａである。この時間間隔ｔａは、１ＰＰＳ信号Ｐ０のパルス間隔と同じ１秒間隔であるとする。但し、時間間隔ｔａは、逓倍部２９（図１）での１ＰＰＳ信号Ｐ０の逓倍動作により可変できるようになっている。
【００７８】
図６（ａ）に示す時刻ｔ１において、ローカル装置２０Ｂが１つ目のパルス１を全ての光ファイバ６０ａ〜６０ｃを介して、第１、第２、第３の全リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂ３へ送信したとする。
【００７９】
この１つ目の送信パルス１が全リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂ３で受信されて、次の処理が行われる。即ち、第１リモート装置４０Ｂ１では、受信されたパルス１（図５参照）が電気信号に変換後、カウンタ部４５でカウントされる。このカウント値Ｔ２＝「１」が入力されたテーブル部４６は、自リモート装置４０Ｂ１が受信するパルス番号「１」と同じなので、開指示信号Ｊを開閉スイッチ４７に出力する。
【００８０】
この出力によって、閉状態となった開閉スイッチ４７が一定時間開状態となってパルス信号Ｐ１ａを通過させてＥ／Ｏ変換部４３へ出力する。Ｅ／Ｏ変換部４３ではパルス１を光信号に変換後、光ファイバ６０ａを介してローカル装置２０Ｂへ返信する。
【００８１】
一方、他のリモート装置４０Ｂ２，４０Ｂ３では、パルス１のカウント値「１」と同じパルス番号がテーブル部４６に記憶されていないので、パルス１は開閉スイッチ４７を通過できず、パルス１の返信が行われない。
【００８２】
第１リモート装置４０Ｂ１から第１光ファイバ６０ａを介して返信されたパルス１が、ローカル装置２０Ｂにおいて図６（ｃ）に示す時刻ｔ２で受信されたとする。この受信時刻ｔ２は、送信時刻ｔ１から第１光ファイバ６０ａの往復伝搬遅延時間ｔｂ１だけ遅延した時刻となっている。このため、返信パルス１の受信後に位相検出部２２（図４）で検出された位相差φ１は、往復伝搬遅延時間ｔｂ１に応じて変化している。
【００８３】
１つ目のパルス１の送信で得られる位相差φ１は、カウンタ部３１での１つ目のカウント値Ｔ１＝「１」に対応付けられて位相差メモリ部３０に記憶される。
【００８４】
次に、図６（ａ）に示す時刻ｔ３において、ローカル装置２０Ｂから２つ目のパルス２が全光ファイバ６０ａ〜６０ｃを介して全リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂ３へ送信されたとする。
【００８５】
この２つ目のパルス２を受信した第１及び第３リモート装置４０Ｂ１，４０Ｂ３では、パルス１のカウント値「２」と同じパルス番号がテーブル部４６に記憶されていないので、パルス２の返信は行われない。
【００８６】
一方、第２リモート装置４０Ｂ２では、受信されたパルス２（図５参照）のカウント値「２」が、テーブル部４６に記憶されたパルス番号「２」と同じなので、開指示信号Ｊが開閉スイッチ４７へ出力される。この出力によって、パルス２が、開閉スイッチ４７を通過してＥ／Ｏ変換部４３で光信号に変換後、光ファイバ６０ｂを介してローカル装置２０Ｂへ返信される。
【００８７】
この返信されたパルス２が、ローカル装置２０Ｂで図６（ｃ）に示す時刻ｔ４で受信される。この受信時刻ｔ４は、送信時刻ｔ３から第２光ファイバ６０ｂの往復伝搬遅延時間ｔｂ２だけ遅延した時刻となっている。このため、返信パルス２の受信後に位相検出部２２で検出された位相差φ１は、往復伝搬遅延時間ｔｂ２に応じて変化している。
【００８８】
２つ目のパルス２の送信後に得られる位相差φ１は、カウンタ部３１での２つ目のカウント値「２」に対応付けられて位相差メモリ部３０に記憶される。
【００８９】
次に、図６（ａ）に示す時刻ｔ５において、ローカル装置２０Ｂから３つ目のパルス３が全光ファイバ６０ａ〜６０ｃを介して全リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂ３へ送信されたとする。
【００９０】
この３つ目のパルス３を受信した第１及び第２リモート装置４０Ｂ１，４０Ｂ２では、パルス３のカウント値「３」と同じパルス番号がテーブル部４６に記憶されていないので、パルス３の返信は行われない。
【００９１】
一方、第３リモート装置４０Ｂ３では、受信されたパルス３（図５参照）のカウント値「３」が、テーブル部４６のパルス番号「３」と同じなので、開指示信号Ｊにより開状態となった開閉スイッチ４７を、パルス２が通過してＥ／Ｏ変換部４３で光信号に変換後、光ファイバ６０ｂを介してローカル装置２０Ｂへ返信される。
【００９２】
この返信されたパルス３が、ローカル装置２０Ｂで図６（ｃ）に示す時刻ｔ６で受信される。この受信時刻ｔ６は、送信時刻ｔ５から第３光ファイバ６０Ｃの往復伝搬遅延時間ｔｂ３だけ遅延した時刻となっている。このため、返信パルス３の受信後に位相検出部２２で検出された位相差φ１は、往復伝搬遅延時間ｔｂ３に応じて変化している。
【００９３】
３つ目のパルス３の送信後に得られる位相差φ１は、カウンタ部３１での３つ目のカウント値Ｔ１「３」に対応付けられて位相差メモリ部３０に記憶される。
【００９４】
次に、ローカル装置２０Ｂは、時刻ｔ８において、４つ目のパルス４を全光ファイバ６０ａ〜６０ｃを介して全リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂ３へ送信する。この４つ目のパルス４の送信では、テーブル部３２に記憶された１つ目のカウント値「１」に対応付けられた位相差φ１が、送受信側の可変遅延部２４，２５へ出力される。送信側の可変遅延部２４は、送信パルス４を位相差φ１に応じて、本来の送信時刻であるリファレンス時刻ｔ７から時間ｔｃだけ遅延させる。この遅延により調整された時刻ｔ８において、送信パルス４が全ての光ファイバ６０ａ〜６０ｎへ送信される。
【００９５】
上記４つ目のパルス４を受信した第２及び第３リモート装置４０Ｂ１，４０Ｂ３では、パルス４のカウント値「４」と同じパルス番号がテーブル部４６に記憶されていないので、パルス４の返信は行われない。
【００９６】
一方、第１リモート装置４０Ｂ１では、受信されたパルス４のカウント値「４」が、テーブル部４６のパルス番号「４」と同じなので、開指示信号Ｊにより開状態となった開閉スイッチ４７を、パルス４が通過して光信号に変換後、光ファイバ６０ｂを介してローカル装置２０Ｂへ返信される。
【００９７】
この返信されたパルス４が、ローカル装置２０Ｂにおいて図６（ｃ）に示す時刻ｔ９で受信されたとする。この受信時刻ｔ９は、本来の送信時刻ｔ７から、第１光ファイバ６０ａの往復伝搬遅延時間ｔｂ１を上記送信時遅延時間ｔｃで調整した時間ｔｄだけ遅延した時刻となっている。この調整が継続して行われることで上記位相差φ１が０又は一定となり、ローカル装置２０Ｂと第１リモート装置４０Ｂ１とが時刻同期する。これは、他のリモート装置４０Ｂ２，４０Ｂ３においても同様である。
【００９８】
また、時刻ｔ９で受信された返信パルス２が復調後にカウントされて得られるカウント値Ｔ１＝「４」は、位相差メモリ部３０へ入力される。位相差メモリ部３０は、第１光ファイバ６０ａを示すカウント値「４」と位相差φ１とを対応付けて記憶する。以降同様の動作が行われる。
【００９９】
＜第２実施形態の効果＞
第２実施形態に係る時刻同期システム１０Ｂの効果について説明する。この時刻同期システム１０Ｂは、所定周波数の搬送信号Ｃ０を１ＰＰＳ信号Ｐ０で変調後に光パルス信号Ｐ２に変換して光ファイバ６０へ送信するローカル装置２０Ｂと、光ファイバ６０から光パルス信号Ｐ２を受信後に同光ファイバ６０を介してローカル装置２０Ｂへ返信するリモート装置４０Ｂとを有する。ローカル装置２０Ｂは、返信された光パルス信号Ｐ２を電気変換後にＰＰＳ復調部２３で復調した搬送信号Ｃ０ｂと、変調前の搬送信号Ｃ０との位相差φ１を位相検出部２２で検出した位相差φ１が０又は一定となるように、送信するパルス信号Ｐ１を可変遅延部で遅延させてローカル装置２０Ｂとリモート装置４０Ｂ１，４０Ｂ２，４０Ｂ３間の時刻同期を取る。時刻同期システム１０Ｂを次の特徴構成とした。
【０１００】
ローカル装置２０Ｂは、分配部３４と、カウンタ部３１と、位相差メモリ部３０と、開閉スイッチ４７とを備える構成とした。
【０１０１】
分配部３４は、複数のリモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂｎを個別の光ファイバ６０ａ〜６０ｎで接続し、この接続された各光ファイバ６０ａ〜６０ｎを介して全てのリモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂｎへ、光パルス信号を同時に送信する。
【０１０２】
カウンタ部３１は、ＰＰＳ復調部２３で復調されたパルス信号Ｐ１ｄをカウントしてカウント値Ｔ１を出力する。
位相差メモリ部３０は、カウント値Ｔ１を光ファイバ６０ａ〜６０ｎ情報として、位相検出部２２で検出された位相差φ１に対応付けて記憶し、この記憶された光ファイバ６０ａ〜６０ｎ情報に対応付けられた位相差φ１を、同じ光ファイバ６０ａ〜６０ｎ情報を示すカウント値Ｔ１の入力時に可変遅延部へ出力する。
【０１０３】
リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂｎは、光ファイバ６０ａ〜６０ｎから光パルス信号Ｐ２を受信後に電気変換したパルス信号Ｐ１ａを復調して搬送信号Ｃ０ａを得る。
カウンタ部４５は、電気変換されたパルス信号Ｐ１ａをカウントしてカウント値を出力する。
【０１０４】
スイッチングテーブル部４６は、自リモート装置（例えば第１リモート装置４０Ｂ１）が受信するパルス信号の配列順番であるパルス番号（例えば「１」）を記憶し、記憶されたパルス番号「１」と同じ数のカウント値「１」がカウンタ部４５から入力された際に、開指示信号Ｊを出力する。
開閉スイッチ４７は、通常閉状態であり、開指示信号Ｊが入力された際に一定時間開状態となって電気変換後のパルス信号Ｐ１ａを通過させる。この通過したパルス信号Ｐ１ａが、ローカル装置２０Ｂからの送信時と同光ファイバ６０ａを介してローカル装置２０Ｂへ返信される。
【０１０５】
この構成によれば、リモート装置（例えばリモート装置４０Ｂ１）において、受信パルス信号Ｐ１ａのカウント値「１」がテーブル部４６に記憶されたパルス番号「１」と同じ場合にのみ、開指示信号Ｊで開となった開閉スイッチ４７を受信パルス信号Ｐ１ａが通過してローカル装置２０Ｂへ返信される。この際、他のリモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂｎでは上記カウント値「１」と同じパルス番号がテーブル部４６に記憶されていないので上記返信は行われない。つまり、１つのパルス信号Ｐ１の全リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂｎへの送信時に、そのパルス信号Ｐ１に対応したリモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂｎのみでパルス信号Ｐ１ａの返信が行われる。
【０１０６】
ローカル装置２０Ｂでは次の動作が行われる。例えば全光ファイバ６０ａ〜６０ｎへパルス信号Ｐ１が送信され、第１リモート装置４０Ｂ１のみからパルス信号Ｐ１ａが第１光ファイバ６０ａを介してローカル装置２０Ｂへ返信されたとする。ローカル装置２０Ｂは、返信されたパルス信号Ｐ１ａのカウント値「１」を光ファイバ６０ａ〜６０ｎ情報として、位相差φ１に対応付けて位相差メモリ部３０に記憶する。
【０１０７】
この後、再度、第１リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂｎから第１光ファイバ６０ａ〜６０ｎを介してパルス信号Ｐ１ａが返信された場合、前回記憶された第１光ファイバ６０ａの位相差φ１に応じて、送信パルス信号Ｐ１が遅延され、今回検出された位相差φ１が０又は一定値に近づく。この処理を複数回実行することにより、位相検出部２２で検出される位相差φ１が０又は一定となり、ローカル装置２０Ｂと第１リモート装置４０Ｂ1間の時刻同期を取ることができる。これと同様に全リモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂｎ間の時刻同期を取ることができる。
【０１０８】
この時刻同期を、１つのローカル装置２０Ｂに、個別の光ファイバ６０ａ〜６０ｎで複数のリモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂｎを接続して行えるので、従来のように複数のリモート装置４０Ｂ１〜４０Ｂｎと同数のローカル装置２０Ｂを用いることが不要となる。このため、時刻同期システム全体の設備コストを低くすることができる。
【０１０９】
＜適用例＞
次に、上述した第１実施形態の時刻同期システム１０Ａ又は第２実施形態の時刻同期システム１０Ｂを、移動通信システムに適用した例について説明する。但し、本適用例では、時刻同期システム１０Ａを移動通信システムに適用した例について説明する。
【０１１０】
図７は時刻同期システム１０Ａを適用した移動通信システム７０の構成を示す図である。
移動通信システム７０は、１つの制御基地局８０に、複数の無線基地局９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，…，９０ｎが、個別の光ファイバ６０ａ〜６０ｎを介して接続されている。
【０１１１】
制御基地局８０は、時刻同期システム１０Ａのローカル装置２０Ａ（図１）を備える。各無線基地局９０ａ〜９０ｎは、リモート装置４０Ａ１〜４０Ａｎ（図１）を備える。例えば、無線基地局９０ａがリモート装置４０Ａ１を備え、無線基地局９０ｂがリモート装置４０Ａ２、…、無線基地局９０ｎがリモート装置４０Ａｎを備えているとする。
【０１１２】
制御基地局８０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）から電波を受信して時刻情報を抽出する時刻源としてのＧＰＳレシーバ８１を備える。このＧＰＳレシーバ８１から制御基地局８０に搭載されたローカル装置２０Ａへ、１ＰＰＳ信号Ｐ０（図１）及び搬送信号Ｃ０が出力されている。
【０１１３】
制御基地局８０からパルス信号が光ファイバ６０ａ〜６０ｎを介して送信され、各無線基地局９０ａ〜９０ｎで受信後に同一光ファイバ６０ａ〜６０ｎを介して制御基地局８０へ返信されることで、上述したように制御基地局８０と各無線基地局９０ａ〜９０ｎ間の時刻同期が取られる。
【０１１４】
図８に示すように、上記の無線基地局９０ａ〜９０ｎと、携帯電話機やスマートフォン等のモバイルの端末機９２とが、上り下りの無線通信を行っている。この無線通信として現状では、上りの電波と下りの電波が干渉しないように別々の周波数を使用して無線通信を行う時分割複信方式が適用されている。時刻同期システム１０Ａの適用により、上り（ＵＰ）下り（ＤＯＷＮ）に同周波数を使い、上りを第１時間、下りを第２時間とする時分割で通信を行うことができる。
【０１１５】
図９は、端末機９２が、無線基地局９０ａと無線基地局９０ｎとの電波によるセルが重複する部分（セル重複部分）９４に存在する状態を示す図である。この場合、セル重複部分９４では、電波干渉等で端末機９２のスループットが低下する。そこで、基地局間協調制御によって、無線基地局９０ａ，９０ｎ同士で送信タイミングを協調することにより、端末機９２の受信パワーが高まるようにする。無線基地局９０ａ，９０ｎ間は、制御基地局８０の時刻同期制御によって時刻同期が取られている。このため、各無線基地局９０ａ，９０ｎは、セル重複部分９４で電波が強くなるような送信タイミングで電波を送信することが可能となる。
【０１１６】
図１０は、複数の無線基地局９０ａ〜９０ｃからの電波受信により、端末機９２が自端末機９２の位置９６を測位する際の構成を示す図である。
上位の制御基地局８０で同期された複数の無線基地局９０ａ〜９０ｃから同タイミングで信号を無線送信し、端末機９２で各信号の到達時間を検出して当該端末機９２の位置を測定する。例えば、端末機９２は、無線基地局９０ａからの信号を受信し、また、無線基地局９０ｂからの信号を受信し、更に、無線基地局９０ｃからの信号を受信することで、３つの時間関係から距離の関係が分かるので、自端末機９２の位置が計測できる。なお、２つの時間関係からでも距離の関係が分かるので、自端末機９２の位置が計測できる。
【０１１７】
その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０Ａ，１０Ｂ  時刻同期システム
２０Ａ，２０Ｂ  ローカル装置
２１  ＰＰＳ変調部
２２  位相検出部
２３，４４  ＰＰＳ復調部（復調部）
２４，２５  可変遅延部
２６，４３  Ｅ／Ｏ変換部
２７，４２  Ｏ／Ｅ変換部
２８，４１  サーキュレータ
２９  逓倍部
３０  位相差メモリ部
３１，４５  パルスカウンタ部
３２，４６  スイッチングテーブル部
３３  経路切替部
３４  分配部
４０Ａ１〜４０Ａｎ，４０Ｂ１〜４０Ｂｎ  リモート装置
４７  開閉スイッチ
６０ａ〜６０ｎ  光ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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