(57)【要約】【課題】ユーザによらずに、アンテナと信号受信装置の間で接続されたケーブルに起因する遅延時間の測定及びパラメータ設定を行うことができるようにする。【解決手段】信号増幅手段を備えるアンテナとケーブルを介して接続された信号受信装置であって、信号増幅手段に対して信号増幅を行うための電力供給を行い、信号増幅手段で増幅された信号を受信して、アンテナと該信号受信装置の間のケーブルによる遅延時間を測定する遅延時間測定手段と、遅延時間測定手段により測定された遅延時間を用いて同期信号を生成する信号解析手段と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号増幅手段を備えるアンテナとケーブルを介して接続された信号受信装置であって、
前記信号増幅手段に対して信号増幅を行うための電力供給を行い、前記信号増幅手段で増幅された信号を受信して、前記アンテナと該信号受信装置の間のケーブルによる遅延時間を測定する遅延時間測定手段と、
前記遅延時間測定手段により測定された前記遅延時間を用いて同期信号を生成する信号解析手段と、
を有することを特徴とする信号受信装置。
【請求項２】
前記遅延時間測定手段は、
前記信号増幅手段への電力供給を行う電源を制御する電源制御手段と、
前記ケーブルによる遅延時間をカウントし、カウントした遅延時間を信号解析手段に通知するカウント手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の信号受信装置。
【請求項３】
前記遅延時間測定手段は、前記信号増幅手段への電力供給開始から前記増幅された信号を受信するまでの時間をカウントし、前記ケーブルによる遅延時間を計算することを特徴とする請求項１又は２に記載の信号受信装置。
【請求項４】
前記遅延時間測定手段は、前記信号増幅手段への電力供給開始時刻から前記増幅された信号の受信時刻までの時間から、前記信号受信装置内部における信号送受信にかかる遅延時間と前記アンテナにおける信号出力時間とを差し引き、該差し引いた結果の１／２を前記ケーブルによる遅延時間とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の信号受信装置。
【請求項５】
前記信号解析手段は、前記遅延時間測定手段により測定された前記ケーブルによる遅延時間をパラメータとして設定し、同期信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の信号受信装置。
【請求項６】
ＧＰＳアンテナである前記アンテナを介したＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信装置であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の信号受信装置。
【請求項７】
信号増幅手段を備えるアンテナと信号受信装置とがケーブルを介して接続され、
前記信号増幅手段に対して信号増幅を行うための電力を供給する電力供給ステップと、
前記電力供給ステップで電力が供給された後にカウントを開始するカウントステップと、
前記電力供給ステップで電力供給された前記信号増幅手段で増幅された信号を受信する信号受信ステップと、
前記信号受信ステップで信号が受信された後にカウントを終了し、前記アンテナと該信号受信装置の間のケーブルによる遅延時間を計算する遅延時間計算ステップと、
前記遅延時間計算ステップで計算された前記遅延時間をパラメータとして設定し、同期信号を生成する同期信号生成ステップと、
を有することを特徴とする同期信号生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号受信装置及び同期信号生成方法に関し、特に、例えばＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機のようなアンテナと信号受信装置の間におけるケーブルによる遅延時間の測定及び測定された遅延時間の設定に好ましく適用される技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、ＧＰＳ（Global Positioning System）は、位置情報を取得するほか、移動通信基地局装置における基準信号の生成や、局間同期を行うための時刻情報収集のために利用されることが多い。そして、移動通信基地局装置等に内蔵されるＧＰＳ受信機とＧＰＳアンテナをケーブルで接続した場合、ケーブルによる遅延時間はユーザが算出し、その遅延時間をパラメータとしてＧＰＳ受信機に設定しなければならないという問題があった。以下にＧＰＳ受信機においてケーブルの遅延時間の測定及び設定が必要な理由を示す。
【０００３】
ＧＰＳはＧＰＳ衛星を用いた測位システムであり、受信機の測位にはＧＰＳ衛星から出力されるＧＰＳ信号が使用される。ＧＰＳ信号には、出力するＧＰＳ信号の位置情報と出力時の時刻情報が含まれている。ＧＰＳ衛星から出力される時刻情報は、ＧＰＳ受信機で受信した時間との差分より、ＧＰＳ衛星・ＧＰＳ受信機間の距離の計算に使用される。このとき、図６に示すように、ケーブルが短い場合のＧＰＳ受信機は、ケーブルでの遅延時間を無視できるため、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機の基準タイミングのずれであるΔＴを求めれば、本来の遅延時間であるＴＡが算出することができる。したがって、図７のＧＰＳ受信機Ａのように、受信位置を一意に測定することができる。また、求めたΔＴよりＧＰＳ衛星が出力したタイミングで変化する基準信号の生成も可能となる。
【０００４】
しかし、地下や屋内に基地局を設置した場合、屋外のＧＰＳアンテナまでのケーブル長は長くなるため、図６のケーブルが長い場合のＧＰＳ受信機のように、ケーブルでの遅延時間Δｔが発生する。このとき、ＧＰＳ受信機の測位にΔｔとΔＴの和からＴＡを求めると以下の問題が発生する。図８は、ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機Ｂの間のケーブルが長い場合を示している。図８にて本当はＧＰＳ受信機Ｂにて測位を行っているが、ΔtとΔＴの和からＴＡを算出すると、ＧＰＳ受信機Ｂの測位結果によっては、ＧＰＳアンテナからケーブル長を半径とした球面上にあるＧＰＳ受信機Ｂ’の位置となる場合もある。したがって、測位結果は、ＧＰＳアンテナからケーブル長を半径とした球面上全てがＧＰＳ受信機Ｂの位置となる可能性があり、測位結果の精度は悪いものとなる。そのため、基準信号の生成に使用するΔＴの精度も悪くなり、基準信号として使用できないものになってしまう。
【０００５】
例えば特許文献１では、デジタル信号処理部と複数の送信電力増幅部に分けられ、それらの間を光通信にて接続する構成をとる無線通信基地局において、各送信電力増幅部でＧＰＳシステム等の絶対時間を必要とすることなく、ケーブルによる遅延時間の補正を可能とする方法が開示されている。当該方法では、デジタル信号処理部が送信電力増幅部からのタイミング信号をループバックし、送信電力増幅部はループバックにかかった時間を測定してデジタル信号処理部と送信電力増幅部との距離を算出し、算出した距離に基づいて下り送信信号の補正値を遅延制御バッファに設定し、遅延制御バッファは設定された値分の遅延を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８２１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、ＧＰＳアンテナからＧＰＳ受信機までのケーブルによる遅延時間は、ＧＰＳ受信機の測位やＧＰＳ同期を行う上で必要なパラメータである。従来のＧＰＳ受信機やＧＰＳ受信回路は、ユーザ側で、使用するケーブルの材質や長さから遅延時間を算出し、ＧＰＳ受信機への設定を行っていた。このため、ＧＰＳ受信機の新規設置時やケーブルの交換時において常に遅延時間の算出や設定が必要となり、既に設定された遅延時間に合わせるために、ケーブル長や材質に制約を設ける場合も存在した。ゆえに、ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機間のケーブルによる遅延時間の算出や設定は、ユーザ側にとって負担が大きいものであった。
【０００８】
特許文献１の技術は、無線基地局における遅延補正の制御方法で、ＧＰＳシステムを利用しないで遅延補正を行うものである。ＧＰＳシステムを用いない別の方法を採用していることから上記問題の影響を受けることはないが、ＧＰＳシステムに係る上記問題の解決策を示しているわけではない。
【０００９】
そこで、本発明は、ユーザによらずに、アンテナと信号受信装置の間で接続されたケーブルに起因する遅延時間の測定及びパラメータ設定を行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の信号受信装置は、信号増幅手段を備えるアンテナとケーブルを介して接続された信号受信装置であって、信号増幅手段に対して信号増幅を行うための電力供給を行い、信号増幅手段で増幅された信号を受信して、アンテナと該信号受信装置の間のケーブルによる遅延時間を測定する遅延時間測定手段と、遅延時間測定手段により測定された遅延時間を用いて同期信号を生成する信号解析手段と、を有する。
【００１１】
本発明の同期信号生成方法は、信号増幅手段を備えるアンテナと信号受信装置とがケーブルを介して接続され、信号増幅手段に対して信号増幅を行うための電力を供給する電力供給ステップと、電力供給ステップで電力が供給された後にカウントを開始するカウントステップと、電力供給ステップで電力供給された信号増幅手段で増幅された信号を受信する信号受信ステップと、信号受信ステップで信号が受信された後にカウントを終了し、アンテナと該信号受信装置の間のケーブルによる遅延時間を計算する遅延時間計算ステップと、遅延時間計算ステップで計算された遅延時間をパラメータとして設定し、同期信号を生成する同期信号生成ステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ユーザによらずに、アンテナと信号受信装置の間で接続されたケーブルに起因する遅延時間の測定及びパラメータ設定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るＧＰＳ受信機の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＧＰＳ受信機の機能ブロック（遅延時間測定部）の構成を示した図である。
【図３】本発明の実施形態における各種信号の受信タイミングを示したチャート図である。
【図４】本発明の実施形態における遅延時間計算を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係る信号受信回路の概略構成を示した図である。
【図６】ＧＰＳ信号の出力タイミングと遅延時間の関係を示した図である。
【図７】ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機の接続例（短いケーブルでの接続例）を示した図である。
【図８】ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機の接続例（長いケーブルでの接続例）を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、アンテナと信号受信装置の間のケーブルによる遅延時間を測定する機能を信号受信装置に追加することで、ケーブルの遅延時間の測定と測定された遅延時間の設定の自動化を行うものである。また、アンテナから継続的に信号が出力されていること、アンテナでの信号増幅には電源供給が不可欠で信号が増幅されないと信号受信装置が信号受信できないことを利用して、信号受信装置にアンテナへの電源供給を制御する機能を追加する。
【００１５】
例えばＧＰＳシステムにおいて、図１に示すように、ケーブル４の遅延時間を測定する機能を持つ内部機能である遅延時間測定部５１をＧＰＳ受信機５に追加する。遅延時間測定部５１では、遅延時間通知信号５１７を使用して測定した遅延時間をＧＰＳ信号解析部５２に送信する。これにより、ＧＰＳ受信機の測位処理に必要な遅延時間の測定とパラメータ設定を自動化する。このようにして、本発明では、ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機間のケーブルでの遅延時間の測定機能をＧＰＳ受信機に追加したことにより、従来行っていたユーザによる遅延時間を算出とＧＰＳ受信機へのパラメータ設定を自動的することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
［実施形態１］
本発明の第１の実施形態は、本発明をＧＰＳに適用したものである。図１は、本実施形態のＧＰＳ受信機５の概略構成を示すとともに、ＧＰＳ衛星１、ＧＰＳ信号２、ＧＰＳアンテナ３、ケーブル４、ＧＰＳ受信機５の関係を示している。ＧＰＳ衛星１は、ＧＰＳ信号２を地上に向けて出力する。ＧＰＳアンテナ３ではＧＰＳ信号２を受信し、ＧＰＳアンテナ３内部のアンプ部３１で増幅してケーブル４に出力する。ＧＰＳ受信機５では、ケーブル４を経由したＧＰＳ信号を内部の遅延時間測定部５１とＧＰＳ信号解析部５２で受信する。
【００１８】
遅延時間測定部５１では、ＧＰＳ受信機５の起動時にＧＰＳアンテナ２の内部にあるアンプ部３１へ電源供給を開始してからＧＰＳ受信機５にてＧＰＳ信号２を受信するまでの時間をカウントしてケーブル４の遅延時間測定を行う。ＧＰＳ信号解析部５２には遅延時間測定部５１にて測定した遅延時間が遅延時間通知信号５１７を経由して設定され、受信したＧＰＳ信号２と測定した遅延時間から、ＧＰＳアンテナ３の位置を算出し、ＧＰＳアンテナ３の位置を基準としてＵＴＣ（Universal Time Coordinated：協定世界時）に同期した信号の生成を行う。
【００１９】
図２に遅延時間測定部５１の内部構成を示す。遅延時間測定部５１は、アンテナ供給電源制御部５１１、遅延時間カウント部５１２、アンテナ供給電源５１３、電源制御用ＦＥＴ５１４の４ブロックで構成される。本実施形態では、ＧＰＳ衛星１からは常にＧＰＳ信号２が出力されていること、またＧＰＳアンテナ３内部のアンプ部３１はＧＰＳ受信機５から電源供給をされないとＧＰＳ信号２の増幅ができず、ＧＰＳ受信機５ではＧＰＳ信号２を受信できないことを利用して、ＧＰＳ受信機５の内部機能である遅延時間測定部５１でアンプ部３１へ供給する電源の制御を行う機能、アンプ部３１への電源供給開始からＧＰＳ信号２をＧＰＳ受信機５で受信するまでの時間を測定する機能を追加する。これにより、遅延時間測定部５１にて求めたアンプ部３１への電源供給開始からＧＰＳ信号２を受信するまでの時間からケーブル４の遅延時間を算出し、遅延時間通知信号５１７を経由してＧＰＳ信号解析部５２へ設定することを自動化できる。
【００２０】
各機能ブロックについて説明する。アンテナ供給電源制御部５１１は、遅延時間カウント部５１２から出力される状態通知信号５１６にて遅延時間カウント部５１２の状態を監視している。ＧＰＳ受信機５に電源が供給されて状態通知信号５１６より遅延時間カウント部５１２が動作可能状態であることを通知されたアンテナ供給電源制御部５１１は、アンテナ電源制御信号５１５を出力する。アンテナ電源制御信号５１５は、電源制御用ＦＥＴ５１４と遅延時間カウント部５１２の入力信号となり、電源制御用ＦＥＴ５１４はＯＮ状態となる。電源制御用ＦＥＴ５１４がＯＮとなるため、ＧＰＳアンテナ３のアンプ部３１に対してアンテナ供給電源５１３にて生成された電源が供給される。
【００２１】
一方、遅延時間カウント部５１２では、アンテナ電源制御信号５１５が入力されたタイミングでカウントを開始する。ＧＰＳアンテナ３のアンプ部３１への電源供給が開始されることで、ＧＰＳアンテナ３で受信したＧＰＳ信号２の増幅が可能となる。そのため、ＧＰＳ受信機５でＧＰＳ信号２の受信が可能となる。
【００２２】
増幅されたＧＰＳ信号は、ケーブル４を経由して遅延時間測定部５１とＧＰＳ信号解析部５２へ送信される。遅延時間測定部５１内部の遅延時間カウント部５１２では、増幅されたＧＰＳ信号を受信した時点でカウントを停止し、カウントした値からケーブルによる遅延時間の算出を行う。遅延時間カウント部５１２で算出されたケーブルの遅延時間は、遅延時間通知信号５１７を使用してＧＰＳ信号解析部５２へ送信され、ＧＰＳアンテナ位置の測位や同期信号生成に使用される。
【００２３】
次に、図１の遅延時間測定部５１で行われるケーブル４の遅延時間測定を図３に示すタイミングチャートを使用して説明する。図３は、状態通知信号５１６、アンテナ電源制御信号５１５、遅延時間通知信号５１７及びＧＰＳ信号５１８の受信タイミングのタイミングチャートを示している。電源投入後、Ｔ１にて状態通知信号５１６がＯＮとなった後にＴ２のタイミングでアンテナ電源制御信号５１５がＯＮとなり、ＧＰＳアンテナ３のアンプ部３１への電源供給が開始される。
【００２４】
その後、ＧＰＳ信号５１８を受信したＴ３のタイミングまで、遅延時間カウント部５１２は内部のカウンタにてカウントし続ける。遅延時間カウント部５１２にてカウントされたＴ２からＴ３までの時間からケーブルの遅延時間を計算し、遅延時間通知信号５１７を経由してＧＰＳ信号解析部５２に設定を行う。
【００２５】
図４は、図１をベースとして、図３のタイミングチャートでのＴ２からＴ３までの間で各経路にて要する時間を示している。図３のＴ２にてＧＰＳアンテナへの電源がＯＮとなり、遅延時間カウント部５１２にてカウントが開始される。Ｔ２からＧＰＳ受信機５内部の遅延時間ｔｄ１とケーブル４での遅延時間ｔａが経過した後に、ＧＰＳアンテナ３のアンプ部３１に電源が供給される。そして、アンプ部３１の電源ＯＮから信号出力までに掛かる時間ｔａｍｐが経過し、ケーブル４でのＧＰＳ信号の遅延時間であるＧＰＳ信号送信時間ｔｂとＧＰＳ受信機５内部の遅延時間ｔｄ２が経過した後に、ＧＰＳ信号が遅延時間カウント部５１２に入力されてカウントが停止する（Ｔ３）。
【００２６】
ここで、ｔａとｔｂは、ケーブル間にて電気信号が流れる時間差であるため等しい。よって、Ｔ３とＴ２の差分をＴａｌｌとした場合、ケーブル４での遅延時間Δｔは以下の式にて求めることができる。
Δｔ＝｛Ｔａｌｌ−（ｔｄ１＋ｔｄ２＋ｔａｍｐ）｝÷２
上記動作により、本実施形態ではケーブル４の遅延時間を算出と設定を行う。
【００２７】
上述した本実施形態によれば、ＧＰＳ受信機に遅延時間測定機能を追加しているので、ユーザによるケーブルの遅延時間の算出作業を削減することが可能となる。また、測定した遅延時間を設定する機能をＧＰＳ受信機に追加しているので、ユーザによる遅延時間の設定作業を削除することが可能となる。
【００２８】
［実施形態２］
本発明は、実施形態１のようなＧＰＳに限定されるものではなく、アンテナとアンテナのアンプ部へ電源供給を行う受信回路間のケーブルについてであれば全て適用することができる。すなわち、本発明の第２の実施形態は、本発明をアンテナとアンテナのアンプ部へ電源供給を行う信号受信回路からなる信号送受信システムに適用したものである。
【００２９】
図５に本実施形態の構成を示す。図５において、テスト信号送信機１０１は、ケーブル１０５の遅延時間の測定が完了するまでテスト信号１０２を送信している。また、受信アンテナ１０３のアンプ部１０４は、信号受信回路１０６から供給される電源で動作する。このとき、信号受信回路１０６は、実施形態１での遅延時間測定部５１に相当する遅延時間測定部１０７、実施形態１でのＧＰＳ信号解析部５２に相当する信号復調部１０８を有する。そして、信号受信回路１０６では、実施形態１でのケーブルによる遅延時間測定と同じ方法で、ケーブル１０５での遅延時間の測定とパラメータ設定を行う。つまり、遅延時間測定部１０７で遅延時間の測定を行い、測定した遅延時間が遅延時間通知信号１０９を経由して信号復調部１０８でパラメータ設定される。図５での遅延時間測定部１０５の具体的動作については、実施形態１と同様であるため省略する。
【００３０】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。すなわち、実施形態１として示したＧＰＳ、実施形態２として示した信号送受信システムのほか、ＧＰＳ信号を利用して局間同期を行う移動通信基地局に適用する実施形態が考えられる。
【符号の説明】
【００３１】
１    ＧＰＳ衛星
２    ＧＰＳ信号
３    ＧＰＳアンテナ
４    ケーブル
５    ＧＰＳ受信機
３１    アンプ部
５１，１０７    遅延時間測定部
５２    ＧＰＳ信号解析部
１０１    テスト信号送信機
１０２    テスト信号
１０３    受信アンテナ
１０４    アンプ部
１０５    ケーブル
１０６    信号受信回路
１０８    信号復調部
５１１    アンテナ供給電源制御部
５１２    遅延時間カウント部
５１３    アンテナ供給電源
５１４    電源制御用ＦＥＴ
５１５    アンテナ電源制御信号
５１６    状態通知信号
５１７，１０９    遅延時間通知信号
５１８    ＧＰＳ信号
【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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