(57)【要約】【課題】伝送経路において生じる遅延を等化することによって、同報同期システムを達成することを課題とする。【解決手段】制御局１２はシステム・タイミング信号の送信を始動し、これは衛星１４から再送される。システム・タイミング信号の受信に応答して、制御局１２は次に時間補正係数を生成し、これは多数の送信所１６，１８へ配布される。送信所１６，１８は、制御局１２から配布されたシステム・タイミング信号送信および時間補正係数の受信に応答して、局所送信クロック３６，３６´を補正するために使用される時間調整係数を生成し、これによって送信所１６，１８から生成されるデータ送信の時間同期が達成される。【選択図】　　　　図１
2004007418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御局から中継機を介して多数の送信所へ同報データ信号およびシステム・タイミング信号を送信する同報送信システムおいて、前記制御局は、前記システム・タイミング信号を生成し前記中継機へ送信するとともに、前記中継機によって送信された前記システム・タイミング信号の受信に応答して前記制御局と前記中継機との間の時間遅延を補正するための時間補正係数信号を生成し、かつ前記時間補正係数信号を多数の送信所へ配布し、前記送信所は：
局所タイミング信号を生成するための時間生成手段；
前記局所タイミング信号に応答して前記同報データ信号を送信するための手段；
前記中継機から送信された前記システム・タイミング信号を受信するための手段；
前記中継機から送信された前記時間補正係数信号を受信するための手段；
受信した前記システム・タイミング信号および前記時間補正係数信号を局所タイミング信号と比較して前記中継機と前記送信所との間の時間遅延を調整するための時間調整係数信号を生成するための手段；および
前記時間調整係数信号に応答して、前記時間生成手段で生成される前記局所タイミング信号のタイミングを調整するための手段；
によって構成されることを特徴とする送信所。
【請求項２】
前記時間生成手段は：
周波数基準信号を生成するための周波数基準生成手段；および
周波数基準信号に応答して局所タイミング信号を生成するための局所クロック手段；
によって構成されることを特徴とする請求項５記載の同報送信所。
【請求項３】
時間補正係数信号は、
Ｔｃｆ＝Ｔｒｅｃ−Ｔｘｍｉｔ
を用いて計算される時間補正係数値から生成され、
ここでＴｃｆは時間補正係数値であり、
Ｔｒｅｃはシステム・タイミング信号の受信の時間に対応する時間値であり、
Ｔｘｍｉｔはシステム・タイミング信号の送信の時間に対応する時間値である、
ことを特徴とする請求項１記載の同報送信システム。
【請求項４】
時間調整係数信号が、
Ｔａｄｊ＝（Ｔｘｍｉｔ＋Ｔｃｆ）−Ｔｒｅｃを用いて計算される時間調整係数値から生成され、
ここでＴａｄｊは送信所に対して計算された時間調整係数値であり、
Ｔｘｍｉｔはシステム・タイミング信号の送信の時間に対応する時間値であり、
Ｔｃｆは時間補正係数値であり、
Ｔｒｅｃは送信所におけるシステム・タイミング信号の受信の時間に対応する時間値である、
ことを特徴とする請求項１記載の送信所。
【請求項５】
時間調整係数信号が、
Ｔａｄｊ＝（Ｔｘｍｉｔ＋Ｔｃｆ）＋ＴｄｉｓｔＮ−Ｔｒｅｃ
を用いて計算される時間調整係数値から生成され、
ここでＴａｄｊは前記送信所の時間調整係数値であり、
Ｔｘｍｉｔはシステム・タイミング信号の送信の時間に対応する第１時間値であり、
Ｔｃｆは時間補正係数値であり、
ＴｄｉｓｔＮは前記中継機とＮ番目の送信所との間の距離に対応する距離補正係数値であり、
Ｔｒｅｃは前記送信所におけるシステム・タイミング信号の受信の時間に対応する時間値である、
ことを特徴とする請求項１記載の送信所。
【請求項６】
同報送信システム内で作動する多数の送信所から生起するデータ信号の送信時間同期方法において、前記送信所はデータ信号送信の開始時間を制御するための送信クロックを有し、前記方法は：
制御局から中継機へ送信された前記システム・タイミング信号および前記中継機から受信した前記システム・タイミング信号を比較して、前記制御局で前記制御局と前記中継機との間の時間遅延を補正するための時間補正係数信号を生成する段階；
前記システム・タイミング信号および前記時間補正係数信号を制御局から前記中継機を介して送信所へ配布する段階；
前記システム・タイミング信号および前記時間補正係数信号の受信に応答して、前記送信所で前記中継機と前記送信所との間の時間遅延を調整するための局所時間調整係数信号を生成する段階；および
生成された前記局所時間調整係数信号に応答して、前記送信所で前記送信クロックのタイミングを調整する段階；
によって構成されることを特徴とするデータ信号の送信時間同期方法。
【請求項７】
制御局で時間補正係数信号を生成する前記段階は：
システム・タイミング信号の送信の時間を示す時間マークとなるタイミング・ワードを少なくとも含むシステム・タイミング信号を制御局から送信する段階；タイミング・ワードを含むシステム・タイミング信号を制御局で受信して、システム・タイミング信号の受信の時間を検出する段階；および
システム・タイミング信号の受信の時間をシステム・タイミング信号の送信の時間と比較して、時間補正係数信号の値を決定する段階；
によって構成されることを特徴とする請求項９記載のデータ信号の送信時間同期方法。
【請求項８】
前記比較段階は、式
Ｔｃｆ＝Ｔｒｅｃ−Ｔｘｍｉｔ
に従って時間補正係数信号の値を計算する段階によって構成され、
ここでＴｃｆは時間補正係数信号の値であり、
Ｔｒｅｃはシステム・タイミング信号の受信の時間に対応する時間値であり、
Ｔｘｍｉｔはシステム・タイミング信号の送信の時間に対応する時間値である、
ことを特徴とする請求項７記載のデータ信号の送信時間同期方法。
【請求項９】
時間調整係数信号を生成する前記段階は：
タイミング・ワードを含むシステム・タイミング信号を送信所で受信して、タイミング・ワードの受信の局所時間を決定する段階；および
受信の局所時間をシステム・タイミング信号の送信および時間補正係数と比較して、時間調整係数信号の値を決定する段階；
によって構成されることを特徴とする請求項７記載のデータ信号の送信時間同期方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に同報送信システムの分野に関し、より詳細には、システム・クロックの同期化および搬送周波数の等化を行う同報システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
同報ページング・システムに使用されているような同報送信システムの有効動作の主要要件は、２つの異なる送信所から生起した信号がページング受信機で受信されるときの音声位相遅延の差を最小にすることである。音声位相遅延は、異なる送信所から同一ページング情報を正確に同時に送信することを要求することによって、最小にすることができる。先行技術のページング・システムは一般に、ページング端末を送信所に接続するために使用される電話回線，マイクロ波リンクまたはＲＦリンクなどの要素を始めとする伝送経路遅延を等化することに重点を置いてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
伝送経路遅延のこのような等化を達成するために、これらの送信所の伝送経路の発信源に最も近接した位置，または信号発信源に遅延要素を挿入し、それによってシステム全体の全ての送信所の実質的に均等な伝送経路遅延を達成した。残念ながら、こうした同報送信システムがいったん等化された後、伝送要素の幾つか，特に専用ではない電話回線は送信時間中に変動しやすいので、等化が特定の送信時間中一定に維持されるという保証は無かった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の欠点を克服するために、幾つかの先行技術の同報送信システムは、「蓄積再送」方式として知られるようになった送信技術を利用してきた。これは、送信データをシステム内の個々の送信所に蓄積した後、予め決められた時間に全ての送信所から同時に放送あるいは再送するものである。このようなシステムの等化は、システム全体の送信のタイミングを制御するために必要な正確なタイミング制御を行う、地球測位衛星システムの使用に依存してきた。地球測位衛星を利用するこうしたシステムは、送信タイミング要件を制御する上で有効であることが証明されているが、この利点は、従来の同報送信等化システムに比べてかなりのコスト差をかけて達成される。
【０００５】
地球測位衛星システムを使用せずに、同報システムの等化機能を達成する必要がある。
【０００６】
本発明の一態様における同報送信システムは、１つの制御局および多数の送信所によって構成される。制御局は、システム・タイミング信号を生成する第１時間生成手段，システム・タイミング信号を送信する手段，時間補正係数を生成する手段，および時間補正係数を多数の送信所に配布する手段によって構成される。多数の送信所は、局所タイミング信号を生成する第２時間生成手段，局所タイミング信号に応答してデータを送信する手段，送信されたシステム・タイミング信号を受信する手段，受信したシステム・タイミング信号と時間補正係数を局所タイミング信号と比較して時間調整係数信号を生成する手段，および時間調整係数信号に応答して第２時間生成手段のタイミングを調整する手段によって構成される。
【０００７】
本発明の別の態様では、送信所に送信されたシステム・ダイミング信号の受信に応答して時間補正係数を生成および配布する制御局を有する複数送信所通信システムで、同報データ送信を行うことのできる送信所を設ける。この送信所は、局所タイミング信号を生成する時間生成手段，局所タイミング信号に応答してデータを送信する手段，送信されたシステム・タイミング信号を受信する手段，時間補正係数を受信する手段，受信したシステム・タイミング信号および時間補正係数を局所タイミング信号を比較して時間調整係数を生成する手段，および時間調整係数信号に応答して前記時間生成手段を調整する手段によって構成される。
【０００８】
【実施例】
図１は、本発明の好適な実施例に係る同報送信システム１０の電気ブロック線図である。このシステム１０は、送信所のクロック同期およびメッセージ送信タイミングに使用されるシステム・タイミング信号の配布を制御する制御局１２，通信衛星１４，および多数の送信所によって構成される。多数の送信所のうち、送信所１６，１８は単に例として示されている。制御局は、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）を介して受信したメッセージ情報を処理し、かつそうした情報またはデータを、システムで作動しているディスプレイ・ページャ１９などの選択呼出し受信機へ伝送するために、多数の送信所１６，１８へ配布するのに使用されるページング端末２０を有する。メッセージ情報を収集し、処理し、配布するページング端末２０の動作は、技術上周知である。マスタ・タイミング手段またはクロック２２がページング端末２０に結合されており、後で説明するように、メッセージ情報またはデータの配布および同期化惰報の配布を制御するために使用されるシステム・タイミング信号を生成する。ページング端末２０は衛星アップリンク送信機２４に結合される。これは、システム・タイミング信号を衛星１４に送信し、その後、システム・タイミング信号の受信に応答して同報送信システム１０全体にシステム・タイミング信号を送信する。制御局１２はまた、衛星によって送信されたシステム・タイミング信号を受信するために使用される衛星受信機２６をも有する。システム・タイミング信号は、衛星受信機２６によって受信されると、比較手段または比較器２８に結合される。比較器２８は、後で説明するように、システム全体で使用される送信クロックの同期を取るために使用される時間調整係数を確立するために、システム・タイミング信号の到着の時間を信号の送信の時間と比較する。
【０００９】
ページング端末２０はまた、公衆交換電話網を介して、またはＲＦリンクまたはマイクロ波リンクを介して提供されるような通信リンク３０を介して、送信所１６，１８に結合される。通信リンク３０は、技術上周知の方法で、制御局と送信所１６，１８との間のメッセージ・データの伝送を可能にする。以下の説明からいっそう明白になるように、ＧＰＳ衛星をタイミング制御に使用する先行技術の同報送信システムとは異なり、通信リンク３０は、本発明の別の実施例で衛星１４を介して提供することもできる。
【００１０】
送信所１６，１８は、技術上周知の方法で同報送信システム全体にメッセージ・データを送信するために用いられるページング基地局を有する。周波数基準３４、３４´が設けられ、これはページング基地局に結合され、メッセージ・データの送信の搬送周波数を設定または制御するために利用される。周波数基準３４，３４´にはクロック３６，３６´も結合されており、これは、後でさらに詳しく説明するように、制御局から受信したデータの送信を制御するために用いられる局所タイミング信号を生成する。衛星受信機３８，３８´は、衛星１４から再送されたシステム・タイミング信号を受信するために使用される。衛星受信機３８，３８´によって受信されたシステム・タイミング信号は、比較器４０，４０´などの比較手段に結合される。比較手段は、制御局で確立された時間調整係数を、各送信所のクロック３６，３６´によって示された現在の時間と比較する。時間調整係数の情報により、送信所は、制御局と個々の送信所の送信クロック３６，３６´との間のクロック時間差を補正することが可能になる。
【００１１】
本発明の好適な実施例に係る同報送信システムの動作は、次のように要約することができる。ページング端末２０は、マスタ・クロック２２によって生成されたクロック同期情報を、専用衛星通信路を用いて送信所１６，１８へ送信する。システム制御局では、衛星１４によってシステム・タイミング信号として送信されたクロック同期情報を受信すると、それに応答して、時間補正係数を生成する。制御局１２で決定された時間補正係数は、各送信所の局所クロック３６，３６´を制御局１２のマスタ・クロック２２に同期させるために必要な時間補正を計算するために、送信所１６，１８で測定されたシステム・タイミング信号の到着情報と一緒に、送信所１６，１８７で使用される。局所クロックとマスタ・クロックの同期を定期的に取り直すことによって、本発明に係る同報送信システムは、先行技術のシステムの音声信号の等化に伴う複雑さや問題を生じることなく、メッセージ送信時間の制御を大きく改善する。さらに、以下で説明するように、送信周波数の等化も達成される。
【００１２】
図２は、本発明の好適な実施例に係る同報送信システムを示す絵画図である。図２に示すように、このシステムは制御局（ＣＳ），および例えばＴＳＡ，ＴＳＢ，ＴＳＣおよびＴＳＮと表示された多数の送信所を含む。制御局および送信所の位置および配置は、同報送信システムによって提供されるカバレージの領域によって異なり、個々の町や市にカバレージを提供することが要求される場合のように比較的小さい地理的領域から、国あるいは大陸送信システムなどのように非常に大規模な地理的領域までを包含することができる。先に述べたように、制御局（ＣＳ）によって生成されたシステム・タイミング信号は衛星へ送信され、次に衛星からこの信号が再送される。制御局は、送信の実際の時間とシステム・タイミング信号の受信時間を監視し、これによって、時間補正係数を次式の通り計算することが可能になる。
【００１３】
Ｔｃｆ＝Ｔｒｅｃ−Ｔｘｍｉｔ
ここで、
Ｔｃｆは、計算された時間補正係数の値である。
【００１４】
Ｔｒｅｃは、制御局（ＣＳ）におけるシステム・タイミング信号の受信の時間に対応する第２時間値である。
【００１５】
Ｔｘｍｉｔは、制御局（ＣＳ）からのシステム・タイミング信号の送信の時間に対応する第１時間値である。
【００１６】
上記の説明から、送信の時間と受信の時間との間の差は、衛星アップリンク送信機における遅延Ｔｔ，アップリンク送信遅延Ｔｕｐ，衛星遅延Ｔｓａｔ，ダウンリンク送信遅延Ｔｄｎ，および衛星受信機における遅延ＴｒＭなど、全ての経路損失パラメータの完全な測定に使用できることは明らかである。
【００１７】
本発明の好適な実施例で利用される衛星は、赤道上に配置され、技術上周知の通り、地球の表面上の位置に対する実質的な固定位置を提供する静止衛星である。したがって、上記の時間補正係数は、後で述べるように、その他の伝送変数，具体的な二三の例を上げるならば衛星位置や局所地理的大気条件の変動などの測定にも使用することができる。
制御局（ＣＳ）で生成されたシステム・タイミング信号は、予め決められた時間（時点）を識別するタイミング・ワードつまり時間マークを含み、これが送信の時間および受信の時間の測定の基準点となる。システム・タイミング信号は、一実施例において、制御局（ＣＳ）のマスタ・クロックに対して相対的な送信の実際の時間，および先に述べた計算された時間補正係数を含めることができ、また第２実施例において、確立された時間補正係数を含む制御局（ＣＳ）のマスタ・クロックに対して相対的な送信の調整された時間を含めることができる。各送信所はその後、次のように時間調整係数を生成することができる。
【００１８】
ＴａｄｊＮ＝（Ｔｘｍｉｔ＋Ｔｃｆ）−ＴｒｅｃＮ
ここで、
ＴａｄｊＮは、Ｎ番目の送信所の時間調整係数の値である。
【００１９】
ＴｒｅｃＮは、Ｎ番目の送信所のシステム・タイミング信号の受信の時間に対応する時間値である。
【００２０】
ＴｘｍｉｔおよびＴｃｆは、先に述べた通りである。ＴｘｍｉｔおよびＴｃｆ　が別個に送信される場合、上記の計算は送信所で行われるが、先に述べたように、係数（Ｔｘｍｉｔ＋Ｔｃｆ）は制御局で計算することもでき、この場合には送信の調整された時間として識別される単独の値だけを送信すればよい。したがって、時間補正係数という用語は、Ｔｃｆだけを指すか、あるいは先に定義したように、送信の時間と時間補正係数の両方を含む（Ｔｘｍｉｔ＋Ｔｃｆ）を指すことができる。前者の場合には、送信の時間Ｔｘｍｉｔをも提供する必要がある。
【００２１】
先に述べた時間調整係数ＴａｄｊＮの計算値は、局所クロックによって示される時間を、マスタ・クロックに対して相対的に表わす。時間調整係数ＴａｄｊＮの計算値が負の場合、局所クロック時間はマスタ・クロック時間より進んでおり、局所クロックが現在この測定時間間隔でマスタ・クロックより早く作動していることを示す・時間調整係数ＴａｄｊＮの計算値が正の場合、局所クロック時間はマスタ・クロック時間より遅れており、局所クロックが現在この測定時間間隔でマスタ・クロックより遅く作動していることを示す。したがって、制御局のマスタ・クロックに対する送信所の局所クロックの補正の量および方向は、容易に求められる。
【００２２】
当業者には理解されることであろうが、衛星と制御局（ＣＳ）および送信所（ＴＳ）との間の距離は変動することがあり、制御局（ＣＳ）と送信所（ＴＳ）との間の距離が大きい場合や、例えば山岳地形に配置されているなど、１つの送信所の別の送信所に対する高度にかなりの差が存在する場合などは、特にその傾向が高い。システム・タイミング信号の遅延における変動の補償もまた、各送信所に保存される距離補正係数を設けることによって、本発明の好適な実施例に取り入れられる。同報送信システムが比較的小規模の地形領域をカバーするだけであり、制限された数の送信所を包含するだけである場合には、衛星と個々の送信所との間の距離の変動はわずかであると考えられ、従って無視することができるということは理解されよう。
【００２３】
衛星と送信所との間の距離がかなり大きくなり場合には、時間調整係数は次のように計算することができる。
【００２４】
ＴａｄｊＮ＝（Ｔｘｍｉｔ＋Ｔｃｆ）＋ＴｄｉｓｔＮ−ＴｒｅｃＮ
ここで、
ＴａｄｊＮは、Ｎ番目の送信所の距離補正係数を含む時間調整係数である。
【００２５】
Ｔｘｍｉｔ，　Ｔｃｆ，およびＴｒｅｃＮは先に示した通りである。
【００２６】
ＴｄｉｓｔＮは、前記衛星と前記Ｎ番目の送信所との間の距離に対応する距離補正係数値である。距離補正係数ＴｄｉｓｔＮは、個々の送信所に保存することが望ましい。
【００２７】
以上、個々の送信所の時間調整係数を計算する方法を、以上に簡単に述べてきた。この方法は、制御局と送信局との間でシステム・タイミング信号を伝送するときに発生する送信遅延の補正を包含し、また、環境条件や衛星位置などによる変動のために必要となる特定の補正をも包含する。先に述べたように、マスタ・クロック時間に対して局所クロック時間を定期的に調整することによって、同報通信時間の等化が達成される。
【００２８】
先に提示した方程式には特に示されていないが、マスタ・クロックに対する局所クロックの調整に影響を及ぼすおそれのある別の送信遅延が存在しうるということは、理解されるであろう。そうした追加の補正可能な遅延の例として、受信アンテナから受信機までの間のケーブル配線の相違などの問題による、送信所間の受信機の遅延差がある。その他の補正可能な遅延として、同じように送信アンテナから送信機までの間のケーブル配線の相違などの問題による、送信所間の送信の時間の差がある。これらの追加の補正可能な遅延は、従来の方法により、各送信所で固定遅延要素を用いて処理することができるが、そうした遅延を識別し、距離の遅延に追加し、それによって様々な送信所で送信の時間の追加調整を行えるようにすることが望ましい。さらに、システム内の送信所の電力の相違を補償するために、送信所間の追加タイミング・オフセツトを設定することができる。
【００２９】
次に、図３について説明する。これは、本発明の好適な実施例において、マスタ・クロックに対し局所クロックの定期的同期を取るためのタイミング上の考慮点を決定するために利用される、発振器の安定度の関数としての累積クロック時間誤差を表わすグラフである。３０２で示す四角のデータ点は、１マイクロ秒の最大累積時間誤差を表わし、３０４で示す四角のデータ点は、１０マイクロ秒の最大累積時間誤差を表わす。図３は、発振器の安定度の関数としてのクロック同期サイクルと最大累積システム時間誤差とを比較する、下の表１に示すような例を用いることによって、最もよく理解される。
2004007418.tif 000003
表１に示すように、実行時間は、クロック発振器の絶対安定度，およびシステム内の個々のクロック間で許容される最大累積時間誤差の両方の関数である。同一の絶対精度を持つ２つのクロック発振器を用いて、一方は正の方向にドリフトし、他方は負の方向にドリフトすることができ、相互に対する指定時間誤差を２分の１の時間で累積することができるので、システム同期の周期の実際の時間は、実際には表に示した実行時間の２分の１である。表示された時間は概算であり実際の時間は、以下に示すように、最大累積時間誤差（単位μｓ）をクロック発振器の絶対安定度（単位ｐｐｂ）で割り、秒単位のドリフト時間を出し、次にこれを、技術上周知の方法で時間と分の単位に変換することによって、計算することができる。
【００３０】
同期間隔＝（最大時間誤差）／絶対安定度（秒）
１ｐｐｂのクロック発振器の精度は、高安定炉制御式水晶制御発振器（ｏｖｅｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を用いて、容易に達成することができる。そのような発振器の１つとして、モトローラ社製造のＫＸＮ１１３０ＡＡ　ＯＣＸＯがあり、これは２ｐｐｂの安定度を達成することができる。他の発振器の安定度は、０．０１ｐｐｂ範囲の安定度を達成するルビジウム周波数標準など、他の種類の発振器を利用することによって、達成することができる。
【００３１】
図４は、本発明の好適な実施例で使用するのに適した、送信所の電気ブロック線図である。図４に示すように、送信所は、送信所と制御局からの入メッセージを伝達する通信リンクとの間のインタフェースを提供するデータ伝送相互接続４００を含む。データ伝送相互接続４００は、公衆交換電話網で使用される電話相互接続や電話モデムなど，またＲＦリンクやマイクロ波リンクとインタフェースする場合は直接データ入力など、多数の周知のインタフェース構造のどれでも使用することができる。データ伝送インタフェース４００の出力は、送信所の制御装置４０２の入力に結合される。制御装置４０２は、送信所の全体の動作を制御し、制御局からのデータの受信の制御，衛星からのシステム・タイミング信号の受信の制御，局所クロックの時間同期の制御，および制御局から受信したデータの送信の制御といった制御動作を実行する。制御装置４０２は、モトローラ社によって製造されたＭＣ６８０３０マイクロコンピュータのようなマイクロコンピュータ，同じくモトローラ社によって製造されたＤＳＰ６５０００ディジタル信号処理装置のようなディジタル信号処理装置（ＤＳＰ），またはその他のマイクロプロセッサやディジタル信号処理装置を使用して、実現することができる。マイクロコンピュータまたはディジタル信号処理装置の選択は、制御装置４０２が最終的に処理しなければならない信号処理のレベルによって決まる。また、制御装置４０２には、制御局から受信したデータをデータ送信の前に保存するために使用される記憶装置４０４が結合されている。記憶装置４０４は、二三の例を上げるならば、統合ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ），ハード・ディスク・ドライブ，またはその組合せなど，適切な形態のランダム・アクセス・メモリとすることができる。記憶装置４０４はまた、送信所の動作を制御するためにマイクロプロセッサまたはＤＳＰによって使用されるルーチンを保存するために使用され、かつ、先に述べたように、衛星からの距離の時間補正係数を保存するためにも使用される、電気的消去可能プログラマブル読出し専用記憶装置によって提供されるような、読出し専用記憶セクションを含むこともできる。制御装置４０２の１つの出力は、符号器４０６の入力に結合され、ここで、送信のために復元されたデータは多数の信号プロトコルの中の１つ，例えばＰＯＣＳＡＧ信号フォーマットまたはゴーレイ逐次符号方式信号フォーマットなどに変換されるが、その他の信号プロトコルでも同様に符号化することができることは理解されよう。符号器４０６の出力は、送信機電圧制御発振器（ＶＣＯ）４０８を技術上周知の方法で変調するＶＣＯ４０８の変調入力に結合される。制御装置およびクロックの出力は、直接ディジタル合成変調器など，その他の変調器にも同様に結合できることは理解されよう。ＶＣＯ４０８の出力は、変調された搬送信号を送信機に結合し、送信機はこの信号を送信するために適切な電力レベルに増幅する。
【００３２】
制御装置４０２にはまた、先に述べたように、システム・タイミング信号を受信するのに使用される衛星受信機も結合されている。衛星受信機の出力は、受信したタイミング・ワードを監視して同期時間マークを検出する制御装置４０２の入力に結合される。同期時間マークが検出されると、制御装置は、局所クロック４１４によって生成された現在の時間を復元し、さらに制御局で生成された時間補正係数の情報の受信を制御する。制御装置は、例えば比較器あるいはマイクロコンピュータまたはＤＳＰの算術論理装置など、比較手段を有しており、現在の時間または局所時間値を、受信した時間補正係数と比較し、必要な場合は、記憶装置４０４から距離補正係数を復元して、局所クロックの補正に使用される時間調整係数を導出する。
【００３３】
局所クロック４１４は、カウント・アキュムレータ４１８によって構成される実時間クロックとすることが望まく、カウント・アキュムレータは、周波数基準４２２のクロック発振器出力を分割する分周器とすることが望ましいが、基準から非整数の周波数レートを生成するために、その他の周知の技術も必要であることは理解されよう。カウント・アキュムレータの出力はクロック回路４２０によって復号化され、局所タイミング信号を生成する。より詳細には、クロック同期サイクル間の予め決定された時間間隔，および送信所の動作を制御するために使用される特定のクロック・タイミング信号を生成する。実時間クロックの出力もまた生成され、以下で説明する予め設定されたバッチ送信開始時間に、データ伝送の開始をトリガするために使用される。別の例として、局所クロックは、先に述べたように必要なタイミング信号を生成するために分周器を使用した非実時間クロックとして実現し、分周器の一部分をカウント・アキュムレータ４１８として形成し、クロック同期サイクル間の最大時間間隔を表わす間隔タイマとして機能させることもできる。いずれの例でも、カウント・アキュムレータ４１８によって表わされる時間は、カウント・アキュムレータ４１８の調整入力に結合されたクロック調整出力４１６を介して生成された時間調整信号によって進むか、遅れる。
【００３４】
制御装置４０２の第２出力は、クロック調整情報を基準周波数補正手段４２６の入カへ結合し、発振器のエージングを補正することによってクロック精度を保持するために使用される。ＫＸＮ１１３０ＡＡのような炉制御式水晶制御発振器の場合、それは年間±３０ｐｐｂである。基準周波数補正手段は、クロック周期イベント間のクロック調整情報を保存するために使用される周波数制御ラッチ４２８を含む。周波数制御ラッチの出力は、ディジタル周波数調整情報をアナログ調整信号に変換するディジタル・アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）の入力に結合され、変換されたアナログ調整信号は周波数基準４２２の調整入力に結合される。本発明の好適な実施例では、Ｄ／Ａ変換器４３０は１２ビットの分解能を持ち、基準周波数の補正に必要な分解能を提供する。クロック発振器および送信機の周波数基準４２２は、先に述べたように８．５分程度のクロック同期間隔を提供する、送信所用の炉電圧制御水晶発振器（ＯＶＸＣＯ）とすることが望ましい。炉電圧制御水晶発振器（ＯＶＸＣＯ）は周波数基準出力をも提供し、これは図に示すように、ＶＣＯ４０８の第２入力に結合される。
【００３５】
エージングの率は、累積される時間誤差よりかなり小さいので、エージングを補償するための周波数補償イベント時間間隔は、クロック誤差を補正するために必要な時間間隔よりかなり長くすることができる。その結果、クロック誤差補償は、比較的短い時間間隔で定期的に行うことが必要であるが、周波数補償は、必要に応じて毎日，週１回，または月１回のように、かなり長い補償イベント時間間隔で行うことができる。
【００３６】
次に、図５について説明する。これは、制御局１２の電気ブロック線図である。制御局１２は、公衆交換電話網に結合された電話インタフェース５００を含み、メッセージ情報はこれを介して１つ以上の入力装置，例えば電話機５０２またはデータ入力装置から受信される。待ち行列伝送通信システムで利用されているようなページング制御装置またはその他の制御装置が、電話インタフェース５００に結合され、メッセージ情報を受信すると、その情報の処理を制御する。また、加入者リスト記憶装置５０６を設け、システムに所属する活動加入者，ページャ・アドレス，および加入者の受信機または受信機の動作を識別するために必要なその他の情報を識別する情報を記憶する。メッセージ情報を受信すると、ページング制御装置５０４はメッセージ情報を活動ページ・ファイル記憶装置５０８のメッセージ待ち行列に送り、メッセージ情報は送信所へ配布される前に、一時的にここに保存される。活動ページ・ファイル内に保存されたメッセージ情報は、以下で説明する定期的な時間間隔で、ページング制御装置５０４によって復元され、メッセージ情報を送信に適したフォーマットに符号化するプロトコル符号器５１０によって処理される。プロトコル符号器５１０の出力は送信機インタフェース５１２に結合され、このインタフェースは、符号化されたメッセージ情報を送信所へ配布するために、それぞれの通信リンクへ結合する。以上に述べたように、ページングに使用されるようなメッセージ情報を受信し、処理し、配布するための制御局の動作は、技術上周知である。
【００３７】
クロック発振器５１４はタイミング情報を生成し、これはカウント・アキュムレータ５１６に結合される。カウント・アキュムレータはクロック５１８と共に、システム・タイミング信号を生成するために利用される。本発明の好適な実施例では、カウント・アキュムレータ５１６は、先に述べたように間隔タイマとして機能し、次の同期サイクルの発生を示す。次の同期サイクルがカウント・アキュムレータ５１６によって示されると、ページング制御装置は同期パケットをフォーマット化する。これは、タイミング・ワード，およびマスタ・クロック５１８から検索された送信の現在の時間を含む。タイミング・ワードおよび送信の時間情報は、ページング制御装置５０４によって送信機インタフェース５１２へ結合され、情報はここからアップリンク送信機へ結合される。衛星通信機に存在する情報は衛星受信機５２２によって監視され、この衛星受信機は情報を、受信機インタフェース５２４を介してページング制御装置５０４へ結合する。タイミング符号語を受信し、同期時間マークを示す遷移を検出すると、受信の時間がマスタ・クロックから検索され、送信の時間と比較されて時間補正係数が決定され、これはその後、先に述べたように送信所へ配布される。
【００３８】
次に、図６について説明する。これは、本発明の好適な実施例に係る同報送信システムの動作を示すタイミング図である。図６（Ａ）に示すように、制御局の活動ページ・ファイル記憶装置に保存されたメッセージ情報を、送信所の「蓄積再送」記憶装置へ定期的に配布するために、データ・チャネルが設けられる。データ・チャネルを通して送られる情報は、時間間隔６０２中のバッチ送信時間，および時間制御中６０４のバッチ・データ送信を含むことが望ましい。時間間隔６０６は、制御局と送信所との間に存在する距離の差のために生じる非送信時間間隔を表わしており、また、例えばページング・チャネルの１２００ｂｐｓ（１秒当たりのビット数）対データ・チャネルの６０００ｂｐｓのように、ページング・チヤネルに対するデータ・チャネルのデータ伝送速度の差をも表わす。
【００３９】
図６（Ｂ）に示すページング・チャネルは、時間間隔６１０中のバッチ・データの定期的送信を行う。送信開始時間ワードが送信されないため、また次のバッチ送信の開始前に必要なシステム遅延を設けるためにも、非送信時間間隔６１２が生じる。送信所が「蓄積再送」モードで作動する場合、時間間隔６０４中のバッチ・データ送信のようなバッチ・データは、送信の開始前に送信所に到着し、保存されることに注意すべきである。ページング・チャネルにおける時間間隔６１４中のバッチ送信は、時間間隔６０４中に受信したバッチなど，予め蓄積されたバッチの送信を表わす。同期イベント間の全送信時間は、先に述べたように送信所のクロックの安定度によって決定される。
【００４０】
データがページング・チャネルで送信され、メッセージ情報がデータ・チャネルで送信所へ配布される間に、図６（Ｃ）に示す同期パケットは衛星チャネル６１２で送信される。これは、先に述べたように、時間間隔６１４中に送信されるタイミング・ワード，時間間隔６１６中に送信されるマスタ・クロック時間，および時間間隔６１８中に送信される時間補正係数を含む。また、別の例では、同じく先に述べたように時間間隔６２６中の調整されたマスタ・クロックの送信時間を含む。
【００４１】
図６（Ｄ）に示すように、時間間隔で送信される情報を含む同期パケットは送信所で受信されるが、衛星アップリンクおよびダウンリンク伝送時間のために時間的に遅延する。同期パケットが送信所で受信され、受信時間マーク６２０が時間間隔６１４´中のタイミング・ワード内で検出されると、先に述べたように局所クロック値が検索される。復元された局所クロック値は次に、局所クロック時間調整係数を決定するために、受信した時間間隔６１６´中のマスタ・クロックの送信時間値および時間間隔６１８´中の時間補正係数と比較され、また別の例では、時間間隔６２６中の調整されたマスタ・クロックの送信時間と比較される。さらに図６（Ｄ）に示すように、主として衛星と送信所との間の距離の変動のために、各送信所で時間間隔６２２によって示される同期パケットの最終受信時間には一般に変動がある。各送信所における同期パケットの受信の後、局所クロックは調整されるが、図に示すように、最も早い送信所はタイミング線６２８によって示される時間にクロック調整を開始し、最も遅い送信所はタイミング線６３０によって示される時間にクロック調整を開始する。本発明の好適な実施例では、制御局および送信所のクロックの安定度が類似している場合には、クロック間の時間の偏差は、システムの最大累積時間誤差以内にとどまる。実際のクロック再調整の発生時間は重要ではなく、以下でさらに詳しく説明するように時間アキュムレータの値を増分的に遅らせるかまたは進ませて、クロック同期をデータの送信と同時に実行することができる。制御局で使用するクロックが送信所のクロックに比べて安定度が低い場合には、たとえ送信所間の累積時間誤差が最大許容累積時間誤差の範囲内であっても、制御局と送信所との間の累積時間誤差は最大許容時間誤差を越えてしまう。これは、送信所がクロックの時間をクロックの許容誤差の範囲外で再調整するように指示されたときに発生する。第２実施例では、クロックは２段階で調整される。衛星チャネル７０６で指定できる時間（図示せず；到着の時間６２２の分散が充分に小さい場合、この時間は到着時間マークから離してゲートすることができる）から次のデータ標本出力までの時間は、時間補正係数によって調整される。次のデータ標本で、時間は瞬時に調整マスタ時間に切り替えられる。時間調整係数は、データ標本速度より小さいものと想定される。
【００４２】
制御局で正確な時間を維持するという利点により、送信を開始する前に送信所に常にデータがあることを確実にするために、送信所で保存しなければならないデータの量を最小にすることができる。制御局で時間補正係数を測定し、制御局をマスタ・クロックとして使用することにより、制御クロックが最小可能な相対誤差を持つことを確実にする手段が得られる。しかし、システム内の他の全てのクロックに通信することができる限り、どの送信所でもマスタとして使用することができ、送信される衛星はそのサイトに配置される。さらに、時間補正係数の測定を省略し、それに代わる近似固定数を、固定数の誤差および先に説明したように測定に考慮される変動による、制御局から送信所に到着するデータ到着時間の不確かさに追加するだけとすることができる。
【００４３】
第３実施例では、時間間隔６１２は実際の非送信時間間隔を表わし、この期間中に、全ての送信所のクロックが次のバッチ送信開始時間の前に突然新しい時間値に再調整される。要するに、クロックをデータ送信と同時に調整するか、あるいはデータ標本速度を越える時間を必要とするクロック調整サイクルを可能にするために、ページング・チャネルが使用できない時間間隔を割り当てることは、当業者にとって容易なことである。
【００４４】
図７は、送信所におけるクロック同期動作を説明する流れ図である。この図に示すように、段階７０２で、タイミング・ワードによって示される時間マークにより、受信の時間Ｔｒｅｃが局所クロックから検索される。次に、段階７０４でタイミング・ワードの送信の時間Ｔｘｍｉｔが受信され、それに続いて、段階７０６で時間補正係数値Ｔｃｆが受信される。先に述べたように、調整マスタ・クロック送信時間が送信される場合は、段階７０４，７０６を結合して単独の段階とすることができる。段階７０８で距離補正が必要な場合には、段階７１０で距離補正の値を記憶装置から復元し、段階７１２に示すようにクロック誤差を計算する。特定の送信所の衛星からの距離が制御局と同一である場合や、地形領域における全ての送信所が実質的に同一距離である場合などのように、段階７０８で距離補正が必要でない場合は、段階７１４に示すようにクロック誤差を計算する。クロック誤差の計算の後、局所クロックは段階７１６で、データ送信のバックグラウンドで増分調整される。この増分調整の後、送信所は再び段階７２４で次のデータ標本のバッチ送信を続行するか、あるいは段階７２４で次のデータ・バッチ送信を開始する。段階７２６でクロック調整が完了しなければ、段階７１６ないし７２４が繰り返される。段階７２６でクロック調整が完了すると、送信所は段階７２４で次のデータ標本を送信し続ける。
【００４５】
要するに、制御局で生成された同期タイミング情報は定期的に送信所へ送信され、それにより、送信所は制御局のマスタ・クロックに対して局所クロックを定期的に更新することが可能になる。各送信所に送信された同期タイミング情報は、同期時間マークにより復元されたマスタ・クロック時間（実時間における時刻、またはマスタ・クロックおよび局所クロックに間隔タイマなどを使用している場合のように、時間差を決定する上で有意のビット）を含む。また、同期タイミング情報には、制御局で確立された時間補正係数も含まれる。時間補正係数は、衛星へ送られ、地上へ送り返されてくる往復時間遅延の変化を補正するために必要であり、これにより、送信所の局所クロックはマスタ・クロックと正確に同期を取ることができる。同期時間マークは、受信したタイミング・ワードのビット・ストリーム内の予め決められた位置にあり、制御局における受信の時間の復元および送信所における現在の時間をトリガするために使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る、クロック同期を取る同報送信システムの電気ブロック線図である。
【図２】本発明の好適な実施例に係る同報送信システムのクロック同期を取るために必要なタイミング上の考慮点を示すタイミング図である。
【図３】発振器の安定度の関数としての累積クロック時間誤差を示すグラフである。
【図４】本発明の好適な実施例で使用するのに適した送信所の電気ブロック線図である。
【図５】本発明の好適な実施例で使用するのに適した制御局の電気ブロック線図である。
【図６】本発明の好適な実施例に係るシステム送信を示す絵画図である。
【図７】本発明の好適な実施例に係る、クロック同期を行う同報送信システムの動作を説明する流れ図である。
【符号の説明】
１０　同報送信システム
１２　制御局
１４　通信衛星
１６　送信所
１８　送信所
２０　ページング端末
２２　マスタ・クロック
２４　衛星アップリンク送信機
２６　衛星受信機
２８　比較器
３０　通信リンク
３２　ページング基地局
３２´　ページング基地局
３４　周波数基準Ａ
３４´　周波数基準Ｂ
３６　クロックＡ
３６´　クロックＢ
３８　衛星受信機
３８´　衛星受信機
４０　比較器
４０´　比較器
４００　データ伝送相互接続
４０２　制御装置
４０４　記憶装置
４０６　符号器
４０８　送信機電圧制御発振器（ＶＣＯ）
４１０　制御局
４１４　局所クロック
４１６　クロック調整出力
４１８　カウント・アキュムレータ
４２０　クロック回路
４２２　周波数基準
４２６　基準周波数補正手段
４２８　周波数制御ラッチ
４３０　Ｄ／Ａ変換器
５００　電話インタフェース
５０２　電話機
５０４　ページング制御装置
５０６　加入者リスト記憶装置
５０８　活動ページ・ファイル記憶装置
５１０　プロトコル符号器
５１２　送信機インタフェース
５１４　クロック発振器
５１６　カウント・アキュムレータ
５１８　クロック
５２０　比較器
５２２　衛星受信機
５２４　受信機インタフェース
【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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