(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側無線通信装置から無線回線を介して受信側無線通信装置に送信信号を送信する無線エントランスシステムにおいて、
前記送信側無線通信装置は、現用系装置と待機系装置とを備え、
前記受信側無線通信装置は、切替予告信号検出手段とキャリア再生回路とＡＧＣ回路と位相差推定回路とゲイン差推定回路とを備え、
前記送信信号は、伝送データと、前記現用系装置から前記待機系装置への切替を前記受信側無線通信装置へ予告するために前記伝送データに挿入される切替予告信号と、前記切替予告信号の挿入後に前記現用系装置から前記待機系装置へ切り替えられたことを前記受信側無線通信装置へ通知するために前記伝送データに挿入される推定信号とを含み、
前記現用系装置は、前記伝送データに前記切替予告信号を挿入し、
前記待機系装置は、前記切替予告信号の挿入後の前記現用系装置から前記待機系装置への切替時に、前記伝送データに前記推定信号を挿入し、
前記切替予告信号検出手段は、検出した前記切替予告信号に基づいて前記受信側無線通信装置で前記推定信号を受信するタイミングを割り出し、割り出した前記タイミングに基づいて前記キャリア再生回路及び前記ＡＧＣ回路をホールドし、
前記位相差推定回路は、前記受信側無線通信装置が前記推定信号を受信したときに、切替前後の前記送信信号の位相オフセットを推定して、推定した前記位相オフセットを前記キャリア再生回路に出力し、
前記ゲイン差推定回路は、前記受信側無線通信装置が前記推定信号を受信したときに、切替前後の前記送信信号のゲインオフセットを推定して、推定した前記ゲインオフセットを前記ＡＧＣ回路に出力し、
前記キャリア再生回路は、入力された前記位相オフセット分だけスキップしてから自己のホールド状態を解除し、
前記ＡＧＣ回路は、入力された前記ゲインオフセット分だけスキップしてから自己のホールド状態を解除する
ことを特徴とする無線エントランスシステム。
【請求項２】
請求項１記載の無線エントランスシステムにおいて、
前記位相差推定回路は、第１位相回転部と第２位相回転部と位相推定部とを有し、
前記第１位相回転部は、コンスタレーション上の第１〜第４象限のうちどの象限に前記推定信号が位置するのかを検出して、前記推定信号のＱｃｈ成分及びＩｃｈ成分を比較することにより、検出した前記象限で設定した所定の基準位相に対する前記推定信号の位相方向を検出し、前記基準位相を中心として前記推定信号を前記位相方向と逆方向に所定の第１角度だけ回転させて前記Ｑｃｈ成分及び前記Ｉｃｈ成分の大小関係を逆転させ、
前記第２位相回転部は、前記第１角度だけ回転させた前記推定信号を該第１角度よりも小さい第２角度毎に前記位相方向に回転させて、前記基準位相で前記Ｑｃｈ成分及び前記Ｉｃｈ成分の大小関係を再度逆転させ、
前記位相推定部は、｛第１角度−第２角度×（第２角度の回転回数）｝で算出される前記基準位相に対する前記推定信号の位相差に基づいて前記位相オフセットを推定し、推定した前記位相オフセットを前記キャリア再生回路に出力する
ことを特徴とする無線エントランスシステム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の無線エントランスシステムにおいて、
前記ゲイン差推定回路は、電力計算部と乗算判定部とを有し、
前記電力計算部は、コンスタレーション上の所定の基準電力と前記推定信号の電力との大小関係を比較し、
前記乗算判定部は、前記推定信号の電力が前記基準電力よりも大きい場合、所定の電力値毎に前記推定信号電力を減少させ、前記推定信号電力と前記基準電力との大小関係が逆転したときに、｛推定信号電力−電力値×（電力値の減少回数）｝で算出される電力差を前記基準電力に対する前記推定信号の電力差とし、一方で、前記推定信号の電力が前記基準電力よりも小さい場合、所定の電力値毎に前記推定信号電力を増加させ、前記推定信号電力と前記基準電力との大小関係が逆転したときに、｛推定信号電力＋電力値×（電力値の増加回数）｝で算出される電力差を前記基準電力に対する前記推定信号の電力差とし、前記電力差に基づいて前記ゲインオフセットを推定して、推定した前記ゲインオフセットを前記ＡＧＣ回路に出力する
ことを特徴とする無線エントランスシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線エントランスシステムにおいて、
前記受信側無線通信装置は、推定信号受信回路をさらに有し、
前記切替予告信号検出手段は、前記タイミングを前記推定信号受信回路に出力し、
前記推定信号受信回路は、入力された前記タイミングに基づいて前記推定信号を受信したときに、前記推定信号のＱｃｈ成分及びＩｃｈ成分を各々平均化して、前記Ｑｃｈ成分及び前記Ｉｃｈ成分の各平均値を前記位相差推定回路及び前記ゲイン差推定回路に各々出力し、
前記位相差推定回路は、入力された前記各平均値に基づいて前記位相オフセットを推定し、
前記ゲイン差推定回路は、入力された前記各平均値に基づいて前記ゲインオフセットを推定する
ことを特徴とする無線エントランスシステム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線エントランスシステムにおいて、
前記送信側無線通信装置は、前記現用系装置及び前記待機系装置に切替制御信号を各々出力する切替制御部をさらに備え、
前記現用系装置は、入力された前記切替制御信号に基づいて前記切替予告信号を前記伝送データに挿入し、
前記待機系装置は、入力された前記切替制御信号に基づいて前記推定信号を前記伝送データに挿入する
ことを特徴とする無線エントランスシステム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線エントランスシステムにおいて、
前記送信側無線通信装置は、前記送信信号として無線フレームを前記受信側無線通信装置に送信する場合、前記切替予告信号及び前記推定信号は、フレーム同期信号を挿入するタイミングで前記伝送データに挿入される
ことを特徴とする無線エントランスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信側無線通信装置から無線回線を介して受信側無線通信装置に送信信号を送信する無線エントランスシステムに関し、前記送信側無線通信装置での現用系装置から待機系装置への切替時に発生する受信側への衝撃を前記受信側無線通信装置で吸収する無線エントランスシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、送信側及び受信側に無線通信装置を配置した無線エントランスシステムでは、送信側無線通信装置に現用系装置及び待機系装置の２つの装置を具備した冗長構成とすることにより、該送信側無線通信装置の保守に必要な前記現用系装置から前記待機系装置への切替時に回線断とならないような信頼性の高いシステムを実現している。
【０００３】
この場合、前記受信側無線通信装置は、前記送信側無線通信装置と同様に、現用系装置及び待機系装置を配置した冗長構成となっているので、送信側及び受信側のどちらかで前記切替を行うことが可能であるが、本明細書では、前記送信側での切替について説明する。
【０００４】
特許文献１では、送信側無線通信装置から無線回線を介して受信側無線通信装置に送信信号を送信する際に、前記送信側無線通信装置内の現用系装置から待機系装置への切替時に発生するビットエラーレートの劣化（いわゆる位相ギャップあるいはローカル位相ジャンプ）等の受信側への衝撃を前記受信側無線通信装置で吸収するために、該受信側無線通信装置を図１５に示す構成としている。
【０００５】
すなわち、受信側無線通信装置２では、図１５に示すように、図示しない送信側無線通信装置から無線回線を介してＱＰＳＫ変調波の送信信号をキャリア同期回路４で受信し、該キャリア同期回路４は、受信した前記ＱＰＳＫ変調波に基づいて、再生クロック信号とＩｃｈ成分及びＱｃｈ成分のベースバンド信号とをＱＰＳＫ変調波識別回路６に出力する。
【０００６】
ＱＰＳＫ変調波識別回路６のＡ／Ｄコンバータ８ａ、８ｂは、前記各ベースバンド信号をディジタル信号に変換して識別テーブル回路１０及び位相差検出回路１２とに各々出力する。識別テーブル回路１０は、前記各ベースバンド信号に対応する識別回路のパターンを識別出力選択回路１４に出力する。位相差検出回路１２は、入力された前記各ベースバンド信号に基づいて、前記送信側無線通信装置の現用系装置から待機系装置への切替による前記ＱＰＳＫ変調波の位相差を算出し、算出した前記位相差に基づく識別出力選択信号を識別出力選択回路１４に出力する。識別出力選択回路１４は、入力された前記識別回路のパターン及び前記識別出力選択信号に基づいて、Ｉｃｈ及びＱｃｈの復調信号を出力する。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−７４０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した特許文献１の受信側無線通信装置２では、送信信号がＱＰＳＫ方式であれば、送信側無線通信装置での現用系装置から待機系装置への切替前後に発生する前記衝撃の要素としての前記送信信号の位相差のオフセットを受信側無線通信装置２で吸収することが可能である。
【０００９】
ここで、切替前後に発生する前記送信信号のオフセットには、該送信信号の位相差に関するオフセット（以下、位相オフセットという。）と、前記送信信号のゲインに関するオフセット（以下、ゲインオフセットという。）とが含まれる。
【００１０】
しかしながら、前記送信信号が他の多値変調方式の信号である場合、受信側無線通信装置２は、前記切替時に前記送信信号の位相差を瞬時に検出し、あるいは、識別テーブル回路１０から識別出力選択回路１４に識別回路のパターンを迅速に出力することが困難であり、この結果、前記送信信号の位相オフセットを受信側無線通信装置２で吸収することができない。
【００１１】
また、受信側無線通信装置２では、切替前後における前記送信信号のゲインオフセットに対応することができない。
【００１２】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、送信信号の変調方式に関わり無く、送信側無線通信装置での現用系装置から待機系装置への切替時に発生する送信信号のオフセットを受信側無線通信装置で吸収することを可能とする無線エントランスシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る無線エントランスシステムは、送信側無線通信装置から無線回線を介して受信側無線通信装置に送信信号を送信する無線エントランスシステムにおいて、前記送信側無線通信装置は、現用系装置と待機系装置とを備え、前記受信側無線通信装置は、切替予告信号検出手段とキャリア再生回路とＡＧＣ回路と位相差推定回路とゲイン差推定回路とを備え、前記送信信号は、伝送データと、前記現用系装置から前記待機系装置への切替を前記受信側無線通信装置へ予告するために前記伝送データに挿入される切替予告信号と、前記切替予告信号の挿入後に前記現用系装置から前記待機系装置へ切り替えられたことを前記受信側無線通信装置へ通知するために前記伝送データに挿入される推定信号とを含み、前記現用系装置は、前記伝送データに前記切替予告信号を挿入し、前記待機系装置は、前記切替予告信号の挿入後の前記現用系装置から前記待機系装置への切替時に、前記伝送データに前記推定信号を挿入し、前記切替予告信号検出手段は、検出した前記切替予告信号に基づいて前記受信側無線通信装置で前記推定信号を受信するタイミングを割り出し、割り出した前記タイミングに基づいて前記キャリア再生回路及び前記ＡＧＣ回路をホールドし、前記位相差推定回路は、前記受信側無線通信装置が前記推定信号を受信したときに、切替前後の前記送信信号の位相オフセットを推定して、推定した前記位相オフセットを前記キャリア再生回路に出力し、前記ゲイン差推定回路は、前記受信側無線通信装置が前記推定信号を受信したときに、切替前後の前記送信信号のゲインオフセットを推定して、推定した前記ゲインオフセットを前記ＡＧＣ回路に出力し、前記キャリア再生回路は、入力された前記位相オフセット分だけスキップしてから自己のホールド状態を解除し、前記ＡＧＣ回路は、入力された前記ゲインオフセット分だけスキップしてから自己のホールド状態を解除することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、前記位相オフセットの推定だけでなく、前記ゲインオフセットの推定も行っているので、前記ゲインオフセットを前記受信側無線通信装置で吸収することが可能となる。換言すれば、切替前後における前記送信信号の電力レベルの偏差を前記受信側無線通信装置で吸収することができる。この結果、ＱＰＳＫ方式以外の多値変調方式で構成される前記送信信号のオフセット（位相オフセット及びゲインオフセット）を前記受信側無線通信装置で吸収することができる。
【００１５】
また、前記ＡＧＣ回路及び前記キャリア再生回路では、ホールド状態の間に前記各オフセット分だけスキップするので、前記各オフセットの影響を受けることなく前記送信信号に対するゲインコントロールやキャリア再生を行うことができる。
【００１６】
ここで、前記位相差推定回路は、第１位相回転部と第２位相回転部と位相推定部とを有し、前記第１位相回転部は、コンスタレーション上の第１〜第４象限のうちどの象限に前記推定信号が位置するのかを検出して、前記推定信号のＱｃｈ成分及びＩｃｈ成分を比較することにより、検出した前記象限で設定した所定の基準位相に対する前記推定信号の位相方向を検出し、前記基準位相を中心として前記推定信号を前記位相方向と逆方向に所定の第１角度だけ回転させて前記Ｑｃｈ成分及び前記Ｉｃｈ成分の大小関係を逆転させ、前記第２位相回転部は、前記第１角度だけ回転させた前記推定信号を該第１角度よりも小さい第２角度毎に前記位相方向に回転させて、前記基準位相で前記Ｑｃｈ成分及び前記Ｉｃｈ成分の大小関係を再度逆転させ、前記位相推定部は、｛第１角度−第２角度×（第２角度の回転回数）｝で算出される前記基準位相に対する前記推定信号の位相差に基づいて前記位相オフセットを推定し、推定した前記位相オフセットを前記キャリア再生回路に出力することが好ましい。
【００１７】
これにより、前記位相オフセットの推定速度が向上して、短時間で前記位相オフセットを推定することが可能となる。なお、前記基準位相とは、既知信号である切替前の送信信号の位相をいう。
【００１８】
また、前記ゲイン差推定回路は、電力計算部と乗算判定部とを有し、前記電力計算部は、コンスタレーション上の所定の基準電力と前記推定信号の電力との大小関係を比較し、前記乗算判定部は、前記推定信号の電力が前記基準電力よりも大きい場合、所定の電力値毎に前記推定信号電力を減少させ、前記推定信号電力と前記基準電力との大小関係が逆転したときに、｛推定信号電力−電力値×（電力値の減少回数）｝で算出される電力差を前記基準電力に対する前記推定信号の電力差とし、一方で、前記推定信号の電力が前記基準電力よりも小さい場合、所定の電力値毎に前記推定信号電力を増加させ、前記推定信号電力と前記基準電力との大小関係が逆転したときに、｛推定信号電力＋電力値×（電力値の増加回数）｝で算出される電力差を前記基準電力に対する前記推定信号の電力差とし、前記電力差に基づいて前記ゲインオフセットを推定して、推定した前記ゲインオフセットを前記ＡＧＣ回路に出力することが好ましい。
【００１９】
これにより、前記現用系装置から前記待機系装置への切替前後における前記ゲインオフセットの推定が可能となる。なお、前記基準電力とは、既知信号である切替前の送信信号の電力をいう。
【００２０】
さらに、前記受信側無線通信装置は、推定信号受信回路をさらに有し、前記切替予告信号検出手段は、前記タイミングを前記推定信号受信回路に出力し、前記推定信号受信回路は、入力された前記タイミングに基づいて前記推定信号を受信したときに、前記推定信号のＱｃｈ成分及びＩｃｈ成分を各々平均化して、前記Ｑｃｈ成分及び前記Ｉｃｈ成分の各平均値を前記位相差推定回路及び前記ゲイン差推定回路に各々出力し、前記位相差推定回路は、入力された前記各平均値に基づいて前記位相オフセットを推定し、前記ゲイン差推定回路は、入力された前記各平均値に基づいて前記ゲインオフセットを推定することが好ましい。
【００２１】
さらにまた、前記送信側無線通信装置は、前記現用系装置及び前記待機系装置に切替制御信号を各々出力する切替制御部をさらに備え、前記現用系装置は、入力された前記切替制御信号に基づいて前記切替予告信号を前記伝送データに挿入し、前記待機系装置は、入力された前記切替制御信号に基づいて前記推定信号を前記伝送データに挿入することが好ましい。
【００２２】
さらにまた、前記送信側無線通信装置は、前記送信信号として無線フレームを前記受信側無線通信装置に送信する場合、前記切替予告信号及び前記推定信号は、フレーム同期信号を挿入するタイミングで前記伝送データに挿入されるようにすると好適である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、位相オフセットの推定だけでなく、ゲインオフセットの推定も行うので、前記ゲインオフセットを受信側無線通信装置で吸収することが可能となる。この結果、ＱＰＳＫ方式以外の多値変調方式で構成される送信信号のオフセットを前記受信側無線通信装置で吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係る無線エントランスシステムについて、好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下に説明するが、その説明に先立ち、本実施形態の前提となる無線エントランスシステムの構成とその課題について説明する。
【００２５】
先ず、本実施形態の前提となる無線エントランスシステム５０の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、無線エントランスシステム５０を含む通信システム５２の全体ブロック図である。図２は、無線エントランスシステム５０の送信側と受信側とに各々配置される無線エントランス装置（無線通信装置）５４、５６の内部構成を示すブロック図である。
【００２７】
無線エントランスシステム５０は、有線による公衆回線網や電話網を用いて回線を接続することが困難である地域（例えば、本島と離島との間）で、無線により回線を確実に接続するために設けられるシステムであり、図１に示すように、通信システム５２の送信側（図１の左側）に無線エントランス装置（送信側無線通信装置）５４及びアンテナ５８が各々配置され、一方で、その受信側（図１の右側）に無線エントランス装置（受信側無線通信装置）５６及びアンテナ６０が各々配置されている。そして、無線エントランス装置５４は、アンテナ５８から無線回線６２を介して受信側のアンテナ６０及び無線エントランス装置５６と接続される。
【００２８】
通信システム５２の送信側には、上記した無線エントランス装置５４及びアンテナ５８以外に、例えば、アンテナ６６が設置された基地局６４及びマルチプレクサ（ＭＵＸ）６８が配置され、該マルチプレクサ６８と無線エントランス装置５４とは、光ファイバケーブル７０を介して接続されている。
【００２９】
一方、通信システム５２の受信側には、上記した無線エントランス装置５６及びアンテナ６０以外に、例えば、マルチプレクサ７２、７４、７８、無線エントランスシステム５０と同一構成の無線エントランスシステム７６及びアンテナ８２が設置された基地局８０が各々配置されている。この場合、無線エントランス装置５６とマルチプレクサ７２とは光ファイバケーブル８４を介して接続され、マルチプレクサ７２とマルチプレクサ７４とは電話回線等の公衆回線網８６を介して接続され、マルチプレクサ７４と無線エントランスシステム７６とは光ファイバケーブル８８を介して接続され、無線エントランスシステム７６とマルチプレクサ７８とは光ファイバケーブル９０を介して接続されている。
【００３０】
この通信システム５２では、無線エントランスシステム５０、７６を用いることにより、基地局６４のアンテナ６６に無線回線９２を介して接続される携帯電話機９４と、基地局８０のアンテナ８２に無線回線９６を介して接続される携帯電話機９８との間で、通話内容等の伝送データを伝送することが可能である。
【００３１】
図２は、無線エントランス装置５４、５６の内部構成を示すブロック図であり、無線エントランスシステム７６（図１参照）の図示しない無線エントランス装置も無線エントランス装置５４、５６と同様の構成を有する。ここでは、代表的に、無線エントランス装置５４の構成について説明する。
【００３２】
無線エントランス装置５４は、インターフェース部１００と、送信用現用系装置１０２ａと、送信用待機系装置１０２ｂと、受信用現用系装置１０４ａと、受信用待機系装置１０４ｂと、監視制御部１１０と、送受信部１１２とを備えている。
【００３３】
ここで、携帯電話機９４（図１参照）の通話者の通話内容が伝送データとして該携帯電話機９４から無線回線９２を介して基地局６４のアンテナ６６に送信され、マルチプレクサ６８が、光ファイバケーブル７０の伝送速度（例えば、ＳＴＭ−１）に対応し且つ前記伝送データを含むフレーム信号を生成し、このフレーム信号を電気信号から光に変換してインターフェース部１００に出力する場合、該インターフェース部１００は、入力された前記光を電気信号に変換して前記フレーム信号に含まれる前記伝送データをハイブリッド部（ＨＹＢ）１２０を介して送信用現用系装置１０２ａと送信用待機系装置１０２ｂとに各々出力する。
【００３４】
送信用現用系装置１０２ａは、送信用無線フレーム処理部１２２ａ及びフレーム変調部（ＭＯＤ）１２４ａを備える変調部１２６ａと、周波数変換部（ＴＸ）１２８ａとを有する。一方、送信用待機系装置１０２ｂは、送信用現用系装置１０２ａと同様の構成を有し、送信用無線フレーム処理部１２２ｂ及びフレーム変調部１２４ｂを備える変調部１２６ｂと、周波数変換部１２８ｂとを有する。また、送受信部１１２は、スイッチ１３０、送信フィルタ１３２、受信フィルタ１３４、低雑音増幅器１３６及びハイブリッド部１３８を有する。
【００３５】
送信用無線フレーム処理部１２２ａ、１２２ｂは、入力された前記伝送データにフレーム同期信号を挿入して第１及び第２無線フレーム（送信信号）を各々生成し、生成した前記第１及び第２無線フレームをフレーム変調部１２４ａ、１２４ｂに出力する。フレーム変調部１２４ａ、１２４ｂは、入力された前記第１及び第２無線フレームに所定周波数（例えば、４００［ＭＨｚ］）の搬送波信号を重畳させてディジタル変調を行い、変調された前記第１及び第２無線フレームを周波数変換部１２８ａ、１２８ｂに出力する。周波数変換部１２８ａ、１２８ｂは、入力された前記第１及び第２無線フレームを前記所定周波数よりも高周波の信号（例えば、１０［ＧＨｚ］）に変換する。
【００３６】
ここで、監視制御部１１０によるスイッチ１３０の切替動作によって、送信用現用系装置１０２ａと送信フィルタ１３２とが接続されているとき、周波数変換部１２８ａは、周波数変換した前記第１無線フレームをスイッチ１３０及び送信フィルタ１３２を介してアンテナ５８に出力する。これにより、アンテナ５８から無線回線６２を介して受信側のアンテナ６０に前記第１無線フレームが電波として送信される。
【００３７】
一方、監視制御部１１０によるスイッチ１３０の切替動作によって、送信用待機系装置１０２ｂと送信フィルタ１３２とが接続されているとき、周波数変換部１２８ｂは、周波数変換した前記第２無線フレームをスイッチ１３０及び送信フィルタ１３２を介してアンテナ５８に出力する。これにより、アンテナ５８から無線回線６２を介して受信側のアンテナ６０に前記第２無線フレームが電波として送信される。
【００３８】
一方、携帯電話機９８（図１参照）の通話者の通話内容が伝送データとして無線エントランス装置５６に伝送され、前記伝送データを含む第１又は第２無線フレームがアンテナ６０から無線回線６２を介してアンテナ５８に電波として送信された場合、アンテナ５８で電波から電気信号に変換された前記無線フレームは、受信フィルタ１３４を通過して低雑音増幅器１３６で増幅され、増幅された前記無線フレームは、ハイブリッド部１３８を介して受信用現用系装置１０４ａと受信用待機系装置１０４ｂとに各々出力される。
【００３９】
受信用現用系装置１０４ａは、周波数変換部（ＲＸ）１４０ａと、フレーム復調部（ＤＥＭ）１４２ａ及び受信用無線フレーム処理部１４４ａを備える復調部１４６ａとを有する。一方、受信用待機系装置１０４ｂは、受信用現用系装置１０４ａと同様の構成を有し、周波数変換部１４０ｂと、フレーム復調部１４２ｂ及び受信用無線フレーム処理部１４４ｂを備える復調部１４６ｂとを有する。
【００４０】
ここで、監視制御部１１０によるインターフェース部１００内のスイッチ１５０の切替動作で、受信用現用系装置１０４ａとインターフェース部１００とが接続されるとき、受信用現用系装置１０４ａの周波数変換部１４０ａは、入力された前記第１又は第２無線フレームを所定周波数（例えば、１０［ＧＨｚ］）よりも低周波の信号（例えば、４００［ＭＨｚ］）に変換し、周波数変換した前記第１又は第２無線フレームをフレーム復調部１４２ａに出力する。フレーム復調部１４２ａは、入力された前記第１又は第２無線フレームを復調して受信用無線フレーム処理部１４４ａに出力する。受信用無線フレーム処理部１４４ａでは、入力された前記第１又は第２無線フレームに含まれるフレーム同期信号に基づいて前記第１又は第２無線フレームから前記伝送データを取り出し、取り出した前記伝送データをインターフェース部１００に出力する。インターフェース部１００では、入力された前記伝送データを含むＳＴＭ−１のフレーム信号を生成して、生成した前記フレーム信号を電気信号から光に変換し、変換した前記光を光ファイバケーブル７０を介してマルチプレクサ６８に出力する。
【００４１】
なお、監視制御部１１０によるインターフェース部１００内のスイッチ１５０の切替動作で、受信用待機系装置１０４ｂとインターフェース部１００とが接続されるときには、受信用待機系装置１０４ｂは、受信用現用系装置１０４ａと同様に、受信した前記第１又は第２無線フレームから前記伝送データを取り出し、取り出した前記伝送データをインターフェース部１００に出力する。
【００４２】
監視制御部１１０は、（１）インターフェース部１００、送信用現用系装置１０２ａ、送信用待機系装置１０２ｂ、受信用現用系装置１０４ａ、受信用待機系装置１０４ｂ及び送受信部１１２を監視・制御すると共に、（２）スイッチ１３０、１５０の切替動作を制御することにより、無線エントランス装置５４内で動作する装置を、送信用現用系装置１０２ａ及び受信用現用系装置１０４ａの現用系装置から送信用待機系装置１０２ｂ及び受信用待機系装置１０４ｂの待機系装置に切り替え、あるいは、前記待機系装置から前記現用系装置に切り替える。
【００４３】
以上が、無線エントランスシステム５０の構成に関する説明である。
【００４４】
次に、無線エントランスシステム５０の課題について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００４５】
無線エントランスシステム５０は、システム全体の信頼性を確保するために、図２に示すように、送信用現用系装置１０２ａ及び受信用現用系装置１０４ａの現用系装置と、送信用待機系装置１０２ｂ及び受信用待機系装置１０４ｂの待機系装置とを備えたセット予備構成を採用している。この場合、前述したように、スイッチ１３０、１５０の切替動作により、前記現用系装置（送信用現用系装置１０２ａ及び受信用現用系装置１０４ａ）から前記待機系装置（送信用待機系装置１０２ｂ及び受信用待機系装置１０４ｂ）への切替、あるいは、前記待機系装置から前記現用系装置への切替が可能である。
【００４６】
このような切替には、（１）無線エントランス装置５４の保守作業時に、作業員による監視制御部１１０の操作により、前記現用系装置から前記待機系装置へ切り替え、あるいは前記待機系装置から前記現用系装置へ切り替える手動切替と、（２）前記現用系装置の異常時に、監視制御部１１０の制御に基づくスイッチ１３０、１５０の切替動作によって、前記現用系装置から前記待機系装置に自動的に切り替わり、あるいは、前記待機系装置から前記現用系装置に切り替わる自動切替とがある。
【００４７】
ここで、前記手動切替は、無線エントランス装置５４の正常時での切替を想定しているので、切替時に無線回線６２及び無線エントランス装置５６に与える受信側への衝撃をできる限り少なくすることを可能とする切替方式が要求されている。
【００４８】
また、前記現用系装置と前記待機系装置との切替には、スイッチ１３０の切替動作により送信用現用系装置１０２ａと送信用待機系装置１０２ｂとを切り替える送信側切替と、スイッチ１５０の切替動作により受信用現用系装置１０４ａと受信用待機系装置１０４ｂとを切り替える受信側切替とがある。
【００４９】
以下の説明では、切替時の受信側への衝撃が問題となる前記送信側切替、特に、送信用現用系装置１０２ａから送信用待機系装置１０２ｂに切り替える場合について説明する。この場合、受信側のスイッチ１５０は切替動作を行わず、インターフェース部１００と受信用現用系装置１０４ａ及び受信用待機系装置１０４ｂとが各々接続されているものとする。また、スイッチ１３０の切替前に送信用現用系装置１０２ａから送受信部１１２に第１無線フレームが出力され、切替後に送信用待機系装置１０２ｂから送受信部１１２に第２無線フレームが出力されるものとする。
【００５０】
さらに、以下の説明では、通信システム５２の送信側（図１の無線エントランス装置５４側）から受信側（図１の無線エントランス装置５６側）に第１及び第２無線フレームが送信されるものとして説明する。
【００５１】
図３は、送信用現用系装置１０２ａから送信用待機系装置１０２ｂへの切替により受信側｛無線エントランス装置５６（図１及び図２参照）側｝に加えられる衝撃の原因となる５つのオフセット要素を図示したブロック図である。
【００５２】
図２及び図３において、スイッチ１３０の切替動作により、送信用現用系装置１０２ａと送受信部１１２との接続を、送信用待機系装置１０２ｂと送受信部１１２との接続に切り替えると、その切替時において、送信用現用系装置１０２ａから送受信部１１２に出力される第１無線フレームと、送信用待機系装置１０２ｂから送受信部１１２に出力される第２無線フレームとの間で、前記各無線フレームに関する下記の５つのオフセット要素が発生する。
【００５３】
すなわち、５つのオフセット要素とは、（１）送信用無線フレーム処理部１２２ａ、１２２ｂでの第１及び第２無線フレームのタイミング差、（２）フレーム変調部１２４ａ、１２４ｂでの搬送波信号（前述した４００［ＭＨｚ］の信号）の周波数誤差及び位相差や周波数変換部１２８ａ、１２８ｂでの高周波信号（前述した１０［ＧＨｚ］の信号）の周波数誤差及び位相差、（３）フレーム変調部１２４ａ、１２４ｂ及び周波数変換部１２８ａ、１２８ｂでの第１及び第２無線フレームの遅延差、（４）送信用現用系装置１０２ａから送信用待機系装置１０２ｂへの切替時間、（５）送信用現用系装置１０２ａから送受信部１１２に出力される第１無線フレームの電力と送信用待機系装置１０２ｂから送受信部１１２に出力される第２無線フレームの電力との偏差である。
【００５４】
上記した（１）のタイミング差は、図示しない電源から送信用無線フレーム処理部１２２ａ、１２２ｂへの通電のタイミングに起因する。（２）の周波数誤差や位相差は、フレーム変調部１２４ａ、１２４ｂや周波数変換部１２８ａ、１２８ｂでの配線パターンに起因するものであり、このような周波数誤差や位相差が存在すると、第１及び第２無線フレームの位相差が大きくなる。（３）の遅延差は、フレーム変調部１２４ａ、１２４ｂや周波数変換部１２８ａ、１２８ｂでの配線パターンに起因するものであり、このような遅延差が存在すると、第１及び第２無線フレームの位相差が大きくなる。（４）の切替時間は、スイッチ１３０の切替時刻から第２無線フレームが安定化するまでの時間である。（５）の偏差は、送信用現用系装置１０２ａや送信用待機系装置１０２ｂの構造に起因する。
【００５５】
そこで、受信側の無線エントランス装置５６では、送信用現用系装置１０２ａから送信用待機系装置１０２ｂへの切替時に、（１）〜（５）のオフセット要素に起因する第１及び第２無線フレーム間の位相オフセットやゲインオフセット（衝撃）を確実に吸収して、前記第１及び第２無線フレームから伝送データを効率よく取り出すために、送信用現用系装置１０２ａからの第１無線フレームと、送信用待機系装置１０２ｂからの第２無線フレームとのフレーム同期を取る必要がある。
【００５６】
前記フレーム同期を取るために必要な送信側での切替方式としては、下記の（Ａ）及び（Ｂ）の２つの方式が考えられている。
【００５７】
（Ａ）の方式は、送信用現用系装置１０２ａと送信用待機系装置１０２ｂとの間で、第１及び第２無線フレームの同期や、搬送周波数の同期や、高周波信号の同期を取ることにより、切替時に発生する前記第１及び第２無線フレームの位相オフセットやゲインオフセットを最小限に抑え、この結果、無線エントランス装置５６の受信用現用系装置１０４ａ及び受信用待機系装置１０４ｂにおける前記第１及び第２無線フレームの保持時間内、及び該無線エントランス装置５６のインターフェース部１００におけるＳＴＭ−１のフレーム信号の同期保持時間内で、フレーム復調部１４２ａ、１４２ｂへの伝送データの入力を完了させる方式（以下、高速引き込み方式又はヒットレス切り替え方式という。）である。
【００５８】
（Ｂ）の方式は、スイッチ１３０の切替前に、無線エントランス装置５６に切替を予告する切替予告信号を伝送データに挿入して第１無線フレームを構成し、スイッチ１３０の切替時（切替後）に、無線エントランス装置５６に切替が完了したことを通知するオフセット推定信号を伝送データに挿入して第２無線フレームを構成して、前記第１及び第２無線フレームを無線エントランス装置５６に送信するという方式（以下、エラーレス切り替えという。）である。これにより、無線エントランス装置５６の復調部１４６ａ、１４６ｂでは、切替時に発生する位相オフセットやゲインオフセットを受信側で瞬時に吸収することが可能となり、インターフェース部１００では、前記伝送データを含むＳＴＭ−１のフレーム信号を生成する際に、エラー発生を防止することが可能となる。
【００５９】
しかしながら、（Ａ）の高速引き込み方式では、送受信間でのシーケンスが不要となり且つＳＴＭ−１のフレーム信号のエラー頻出時間が短縮されるという利点がある一方で、無線回線６２の状態（フェージングの発生や降雨による伝搬経路の変化等）に左右されやすい上に、搬送周波数や高周波信号の同期を取るためのハードウェア構成が複雑になるという問題がある。
【００６０】
一方、（Ｂ）のエラーレス切り替え方式は、切替時の無線回線６２の品質が確保されるという利点はあるが、（Ａ）の高速引き込み方式と同様に、無線回線６２の状態に左右されやすく且つ搬送周波数や高周波信号の同期を取るためのハードウェア構成が複雑になる上に、切替シーケンスが複雑化するという問題がある。
【００６１】
さらに、（Ａ）及び（Ｂ）では、第１及び第２無線フレームの変調方式が多値変調方式で且つ高シンボルレートである程、スイッチ１３０の切替時に発生する上記の（１）〜（５）のオフセット要素に対応することが困難になるという問題がある。
【００６２】
従って、第１及び第２無線フレームの変調方式に関わり無く、送信用現用系装置１０２ａから送信用待機系装置１０２ｂへの切替前後に発生する前記第１及び第２無線フレームのオフセット（位相オフセット及びゲインオフセット）を、受信側の無線エントランス装置５６で効率よく吸収することが可能な無線エントランスシステムが望まれている。
【００６３】
以上が、無線エントランスシステム５０の課題に関する説明である。
【００６４】
次に、本実施形態に係る無線エントランスシステム１６０について、図４〜図６を参照しながら説明する。なお、本実施形態の前提となる無線エントランスシステム５０（図１〜図３参照）や、従来技術に係る受信側無線通信装置２（図１５参照）の構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付け、その詳細な説明については省略する。
【００６５】
この無線エントランスシステム１６０は、上記の（Ａ）高速引き込み方式及び（Ｂ）エラーレス切替方式を採用し且つ（Ｂ）の欠点を改善したシステムであり、図４に示すように、無線エントランス装置５４、５６の送受信部１１２内にスイッチ１６２を配置し且つ監視制御部（切替制御部）１１０から送信用無線フレーム処理部１２２ａ、１２２ｂに切替制御信号を出力し、一方で、図５に示すように、無線エントランス装置５４、５６の復調部１４６ａ、１４６ｂ内では、切替予告信号の検出に基づいて、切替前後の位相オフセット及びゲインオフセットの推定処理を行う点で、本実施形態の前提となる無線エントランスシステム５０（図１〜図３参照）とは異なる。
【００６６】
なお、図４及び図５は、本実施形態に係る無線エントランスシステム１６０の特徴的な構成を図示しやすくするために、本実施形態の前提となる無線エントランスシステム５０と同一の構成要素については、その一部を省略して図示している。
【００６７】
以下の説明では、無線エントランス装置５４は、第１及び第２無線フレーム（送信信号）をＰＳＫ方式によりディジタル変調し、変調した前記第１及び第２無線フレームを無線回線６２（図１参照）を介して無線エントランス装置５６に送信するものとして説明する。なお、無線エントランス装置５４では、送信用現用系装置１０２ａと送信用待機系装置１０２ｂとの間で、前述した各種同期が取られているものとする。
【００６８】
図４において、監視制御部（切替制御部）１１０が送信用現用系装置１０２ａの送信用無線フレーム処理部１２２ａ、１２２ｂに第１無線フレームの出力を指示するための切替制御信号を供給すると、該送信用無線フレーム処理部１２２ａは、入力された前記切替制御信号に基づいて、インターフェース部１００（図２参照）からの伝送データに、フレーム同期信号を挿入するタイミングで切替予告信号を挿入して第１無線フレームを生成する。また、送信用無線フレーム処理部１２２ａは、入力された前記切替制御信号に基づいて、スイッチ１３０の切替を指示する第１切替タイミング信号をスイッチ１６２に出力する。
【００６９】
スイッチ１６２は、入力された前記第１切替タイミング信号を第３切替タイミング信号としてスイッチ１３０に出力する。スイッチ１３０は、入力された前記第３切替タイミング信号に基づいて、送信用現用系装置１０２ａと送信フィルタ１３２（図２参照）とを接続する。これにより、フレーム変調部１２４ａでディジタル変調され且つ周波数変換部１２８ａで周波数変換された前記第１無線フレームが、スイッチ１３０を介して送信フィルタ１３２に出力される。
【００７０】
一方、監視制御部１１０が送信用無線フレーム処理部１２２ａ、１２２ｂに第２無線フレームの出力を指示するための切替制御信号を供給したとき、該送信用無線フレーム処理部１２２ｂは、入力された前記切替制御信号に基づいて、インターフェース部１００（図２参照）からの伝送データに、フレーム同期信号を挿入するタイミングで推定信号を挿入して第２無線フレームを生成すると共に、スイッチ１３０の切替を指示する第２切替タイミング信号をスイッチ１６２に出力する。
【００７１】
スイッチ１６２は、前記第１切替タイミング信号の代わりに入力された前記第２切替タイミング信号を、第３切替タイミング信号としてスイッチ１３０に出力する。スイッチ１３０は、入力された前記第３切替タイミング信号に基づいて、送信用現用系装置１０２ａと送信フィルタ１３２（図２参照）との接続を、送信用待機系装置１０２ｂと送信フィルタ１３２との接続に切り替える。この結果、フレーム変調部１２４ｂでディジタル変調され且つ周波数変換部１２８ｂで周波数変換された前記第２無線フレームが、スイッチ１３０を介して送信フィルタ１３２に出力される。
【００７２】
従って、無線エントランス装置５４では、図６のタイムチャートに示すように、送信用現用系装置１０２ａ（図４参照）と送受信部１１２とが接続されている時間帯（図６での「現用系装置１０２ａによる送信」の時間帯）では、送信用現用系装置１０２ａから送受信部１１２（図２及び図４参照）及び無線回線６２（図１参照）を介して、伝送データに切替予告信号が挿入されて構成される第１無線フレームが無線エントランス装置５６に送信される。
【００７３】
次いで、前記切替予告信号の挿入から所定時間経過した時刻で、前記切替制御信号に基づくスイッチ１３０の切替により送信用待機系装置１０２ｂと送受信部１１２とが接続される。この結果、スイッチ１３０の切替時に、伝送データに推定信号が挿入されて第２無線フレームが生成され、生成された前記第２無線フレームが、送信用待機系装置１０２ｂから送受信部１１２（図２及び図４参照）及び無線回線６２（図１参照）を介して無線エントランス装置５６に送信される。
【００７４】
また、この無線エントランスシステム１６０は、（Ａ）高速引き込み方式を採用しているので、図４に示すように、各送信用無線フレーム処理部１２２ａ、１２２ｂ間では、第１及び第２無線フレームのフレーム同期を行い、各フレーム変調部１２４ａ、１２４ｂ間では、搬送波信号の周波数及び位相の同期を行い、各周波数変換部１２８ａ、１２８ｂ間では、高周波信号の周波数及び位相の同期を行っている。
【００７５】
一方、受信側の無線エントランス装置５６のフレーム復調部１４２ａ、１４２ｂは、図５に示すように、キャリア同期回路４、Ａ／Ｄコンバータ８ａ、８ｂ、ＡＧＣ回路１７０、複素乗算回路１７２、キャリア再生回路１７４、判定回路１７６、推定信号受信回路１７８、位相差推定回路１８０及びゲイン差推定回路１８２とを備えている。また、受信用無線フレーム処理部１４４ａ、１４４ｂは、切替予告信号検出手段１８４を有する。
【００７６】
無線エントランス装置５４（図１、図２及び図４参照）から無線回線６２を介して無線エントランス装置５６に前記第１及び第２無線フレームが送信されたときに、キャリア同期回路４は、周波数変換部１４０ａ、１４０ｂから入力された前記第１及び第２無線フレームをＩｃｈ成分とＱｃｈ成分のベースバンド信号に変換して、前記Ｉｃｈ成分のベースバンド信号をＡ／Ｄコンバータ８ａに出力すると共に、前記Ｑｃｈ成分のベースバンド信号をＡ／Ｄコンバータ８ｂに出力する。また、キャリア同期回路４は、前記第１及び第２無線フレームから再生クロック信号を生成して、生成した前記再生クロック信号を受信用無線フレーム処理部１４４ａ、１４４ｂ、推定信号受信回路１７８、位相差推定回路１８０及びゲイン差推定回路１８２に各々出力する。
【００７７】
Ａ／Ｄコンバータ８ａは、入力された前記Ｉｃｈ成分のベースバンド信号をディジタル変換してＡＧＣ回路１７０に出力し、一方で、Ａ／Ｄコンバータ８ｂは、入力された前記Ｑｃｈ成分のベースバンド信号をディジタル変換してＡＧＣ回路１７０に出力する。
【００７８】
ＡＧＣ回路１７０は、図示しない可変ゲインアンプのゲインコントロールを行うことにより、入力された前記各ベースバンド信号のレベルを所定レベルに保持した状態で複素乗算回路１７２に出力する。
【００７９】
複素乗算回路１７２は、入力された前記Ｉｃｈ成分及びＱｃｈ成分の各ベースバンド信号と、キャリア再生回路１７４で生成した搬送波信号とを乗算して前記各ベースバンド信号の同期検波を行い、同期検波された前記各ベースバンド信号を判定回路１７６に出力する。
【００８０】
キャリア再生回路１７４は、複素乗算回路１７２から出力される前記各ベースバンド信号に基づいて、複素乗算回路１７２に入力される前記Ｉｃｈ成分及びＱｃｈ成分の各ベースバンド信号に重畳している搬送波信号と同じ搬送波信号を再生し、再生した前記搬送波信号を複素乗算回路１７２に出力する。
【００８１】
判定回路１７６は、受信用無線フレーム処理部１４４ａ、１４４ｂにおいて伝送データ及び切替予告信号を取り出すことができるように、入力された前記再生クロック信号に基づいて、前記Ｉｃｈ成分及びＱｃｈ成分の各ベースバンド信号をシリアルデータ信号に変換し、該受信用無線フレーム処理部１４４ａ、１４４ｂに各々出力する。
【００８２】
受信用無線フレーム処理部１４４ａ、１４４ｂは、入力された前記再生クロック信号に基づいて、前記シリアルデータ信号として入力された第１及び第２無線フレームから前記伝送データを取り出し、取り出した前記伝送データをインターフェース部１００に出力する。
【００８３】
この場合、切替予告信号検出手段１８４は、前記第１無線フレームから前記切替予告信号を取り出したときに、前記切替予告信号の検出時刻から所定時間経過後の時刻において、スイッチ１３０の切替動作により無線フレームを出力する装置が送信用現用系装置１０２ａから送信用待機系装置１０２ｂに切り替わり、且つ切替時に推定信号を推定信号受信回路１７８で取得するものと判断する。
【００８４】
そこで、切替予告信号検出手段１８４は、前記判断に基づいて、スイッチ１３０の切替前後の所定期間だけＡＧＣ回路１７０でのゲインコントロール動作を一時的に停止させるためのＡＧＣホールド信号を該ＡＧＣ回路１７０に出力すると共に、前記所定期間だけキャリア再生回路１７４での搬送波信号の再生出力動作を一時的に停止させるためのキャリア再生ホールド信号を該キャリア再生回路１７４に出力する。さらに、切替予告信号検出手段１８４は、前記切替予告信号を検出したときから前記所定時間経過後の時刻が前記推定信号を受信するタイミングであることを推定信号受信回路１７８に通知する。
【００８５】
ここで、切替予告信号検出手段１８４で判断する前記検出時刻からの所定時間とは、無線エントランス装置５４の監視制御部１１０（図４参照）が切替制御信号を送信用無線フレーム処理部１２２ａに出力した後に、該切替制御信号を送信用無線フレーム処理部１２２ｂに出力するまでの時間に対応する（図６参照）。従って、これらの所定時間を監視制御部１１０及び切替予告信号検出手段１８４で予め設定しておくことも可能である。
【００８６】
また、切替予告信号検出手段１８４は、前述したように、前記ＡＧＣホールド信号及び前記キャリア再生ホールド信号を、推定信号受信回路１７８での前記推定信号の受信時刻前にＡＧＣ回路１７０及びキャリア再生回路１７４に各々出力するが、スイッチ１３０の切替前後の所定期間とは、図６に示すように、スイッチ１３０の切替前の所定時刻から、該スイッチ１３０の切替時に発生する位相オフセット及びゲインオフセットの衝撃によるエラー発生が終了する時刻までの期間（図６に示す「切替予告信号による制御期間」を参照）をいう。従って、この期間だけＡＧＣ回路１７０及びキャリア再生回路１７４の動作を一時的にホールドすれば、前記衝撃による影響を回避することが可能となる。
【００８７】
推定信号受信回路１７８は、入力された前記タイミング及び前記再生クロック信号に基づいて前記推定信号を取得したときに、複素乗算回路１７２から出力された前記Ｉｃｈ成分及びＱｃｈ成分の各ベースバンド信号を一定時間取り込み、取り込んだ前記各ベースバンド信号の各平均値を算出し、算出した前記Ｉｃｈ成分及びＱｃｈ成分の平均値と、前記各信号レベルの平均化が終了したタイミングとを位相差推定回路１８０及びゲイン差推定回路１８２に各々出力する。
【００８８】
ここで、前記一定時間とは、前記推定信号が前記伝送データに挿入される時間をいい、従って、推定信号受信回路１７８は、前記推定信号に係るＩｃｈ成分及びＱｃｈ成分の各ベースバンド信号を取り込んで平均化している（図６参照）。そのため、前記平均化終了タイミングは、前記推定信号の挿入終了時刻である。
【００８９】
位相差推定回路１８０は、コンスタレーション上での第１〜第４象限のいずれかの象限において基準となる位相（基準位相）と、前記象限上にある推定信号の位相との位相差に基づいて、第１及び第２無線フレームの位相オフセットを推定するための回路であり、第１回転部１８６と第２回転部１８８と位相推定部１９０とを有する。なお、前記基準位相とは、既知信号であるスイッチ１３０の切替前における第１無線フレームの位相をいう。
【００９０】
第１回転部１８６は、入力された前記推定信号に係るＩｃｈ成分及びＱｃｈ成分の各平均値と前記平均化終了タイミングとに基づいて、前記推定信号がコンスタレーション上のどの象限にあるのかを検出し、検出した前記象限に予め設定されている基準位相（例えば、４５°、１３５°、２２５°、３１５°のいずれか）に対する前記推定信号の位相方向を検出する。次いで、第１回転部１８６は、前記基準位相を中心として前記推定信号を前記位相方向と逆方向に所定の第１角度（例えば、２２．５°）だけ回転させて前記各平均値の大小関係を逆転させ、逆転させた前記各平均値を第２回転部１８８に出力する。
【００９１】
第２回転部１８８は、入力された前記各平均値を有する推定信号について、前記第１角度よりも小さい第２角度（例えば、１°）毎に前記位相方向に回転させ、前記基準位相で前記Ｉｃｈ成分及び前記Ｑｃｈ成分の大小関係を再度逆転させた後に、前記第１角度、前記第２角度、前記第２角度の回転回数ｎ及び前記基準位相を位相推定部１９０に出力する。
【００９２】
位相推定部１９０は、入力された前記第１角度、前記第２角度、前記第２角度の回転回数ｎ及び前記基準位相より、｛第１角度−第２角度×（前記第２角度の回転回数ｎ）｝で算出される数値を前記基準位相に対する前記推定信号の位相差とする。ここで、前記基準位相は、前記第１無線フレームの位相であるから、前記位相差は、前記第１及び第２無線フレームの位相オフセットとなる。従って、位相推定部１９０は、推定した前記位相オフセットをキャリア再生回路１７４に出力する。
【００９３】
ゲイン差推定回路１８２は、コンスタレーション上での基準となる電力（基準電力）と、前記コンスタレーション上にある推定信号の電力（推定信号電力）との偏差に基づいて、第１及び第２無線フレームのゲインオフセットを推定するための回路であり、電力計算部１９２と乗算判定部１９４とを有する。なお、前記基準電力とは、既知信号であるスイッチ１３０の切替前における第１無線フレームの電力をいう。
【００９４】
電力計算部１９２は、前記推定信号電力と前記基準電力との大小関係を比較し、前記基準電力に対して前記推定信号電力が大きいか又は小さいかに関する情報と、前記基準電力及び前記推定信号電力とを乗算判定部１９４に出力する。
【００９５】
乗算判定部１９４は、入力された前記情報が、前記推定信号電力は前記基準電力よりも大きいとする情報であるときに、所定の電力値毎に前記推定信号電力を減少させ、前記推定信号電力と前記基準電力との大小関係が逆転したときに、｛推定信号電力−電力値×（前記電力値の減少回数）｝で算出される数値を、前記基準電力に対する前記推定信号の電力差とする。
【００９６】
一方、入力された前記情報が前記推定信号電力は前記基準電力よりも小さいとする情報である場合、乗算判定部１９４は、所定の電力値毎に前記推定信号電力を増加させ、前記推定信号電力と前記基準電力との大小関係が逆転したときに、｛推定信号電力＋電力値×（前記電力値の増加回数）｝で算出される数値を、前記基準電力に対する前記推定信号の電力差とする。
【００９７】
さらに、乗算判定部１９４は、算出した前記電力差に基づいて第１及び第２無線フレームのゲインオフセットを推定し、推定した前記ゲインオフセットをＡＧＣ回路１７０に出力する。
【００９８】
キャリア再生回路１７４は、入力された前記キャリア再生ホールド信号に基づいて、推定信号受信回路１７８で前記推定信号を取得する前にホールドして、搬送波信号の再生処理を停止し、一定時間経過後に前記位相オフセットが入力されたときに、前記位相オフセットの分だけ前記搬送波信号をスキップさせた後に自己のホールド状態を解除する（図６参照）。
【００９９】
一方、ＡＧＣ回路１７０は、入力されたＡＧＣ回路ホールド信号に基づいて、前記推定信号を推定信号受信回路１７８で取得する前にホールドしてゲインコントロールを停止し、一定時間経過後に前記ゲインオフセットが入力されたときに、前記ゲインオフセットの分だけ前記Ｉｃｈ成分及びＱｃｈ成分の各ベースバンド信号をスキップさせた後に自己のホールド状態を解除する（図６参照）。
【０１００】
ここで、前記一定時間経過後の時刻は、前述したエラー区間の終了時刻である。
【０１０１】
次に、スイッチ１３０の切替前後における無線エントランス装置５６の基本的な動作について、図４〜図６を参照しながら説明する。
【０１０２】
図５に示す無線エントランス装置５６では、前述したように、無線エントランス装置５４（図１、図２及び図４参照）から無線回線６２を介して第１無線フレームを受信する際に、切替予告信号検出手段１８４で第１無線フレームから切替予告信号を検出すると、該切替予告信号検出手段１８４は、前記切替予告信号の検出時刻よりスイッチ１３０が切り替わる時刻（タイミング）を検出し、このタイミング前にキャリア再生ホールド信号をキャリア再生回路１７４に出力して、該キャリア再生回路１７４の搬送波信号の再生処理を停止させ、一方で、ＡＧＣ回路ホールド信号をＡＧＣ回路１７０に出力して、該ＡＧＣ回路１７０のゲインコントロールを停止させる（図６参照）。また、切替予告信号検出手段１８４は、前記タイミングを推定信号受信回路１７８に出力する。
【０１０３】
推定信号受信回路１７８は、入力された前記タイミングに基づいて、前記推定信号を取得したときに、該推定信号に係るＩｃｈ成分及びＱｃｈ成分のベースバンド信号の平均値を算出し、算出した前記各平均値と前記推定信号の挿入完了時刻である前記平均化終了タイミングとを位相差推定回路１８０及びゲイン差推定回路１８２に各々出力する。
【０１０４】
位相差推定回路１８０は、入力された前記各平均値及び前記平均化終了タイミングに基づいて、第１及び第２無線フレームの位相オフセットをエラー区間内で推定し、推定した前記位相オフセットを前記エラー区間の終了時刻にキャリア再生回路１７４に出力する。キャリア再生回路１７４は、入力された前記位相オフセットの分だけ前記搬送波信号をスキップさせた後に自己のホールド状態を解除する。
【０１０５】
一方、ゲイン差推定回路１８２は、入力された前記各平均値及び前記平均化終了タイミングに基づいて、第１及び第２無線フレームのゲインオフセットをエラー区間内で推定し、推定した前記ゲインオフセットを前記エラー区間の終了時刻にＡＧＣ回路１７０に出力する。ＡＧＣ回路１７０は、入力された前記ゲインオフセットの分だけ前記Ｉｃｈ成分及びＱｃｈ成分の各ベースバンド信号をスキップさせた後に自己のホールド状態を解除する。
【０１０６】
次に、位相差推定回路１８０での位相オフセットの推定動作について、図７〜図１１を参照しながら説明し、ゲイン差推定回路１８２でのゲインオフセットの推定動作について、図１２〜図１４を参照しながら説明する。
【０１０７】
ここでは、図７に示すように、６４ＱＡＭのシンボル２００が配置可能なコンスタレーションとし、このシンボル２００のうちの１つが推定信号のシンボル２０２とする。なお、図７では、座標原点Ｏ及びＩｃｈ座標軸に対して４５°の遠位点が推定信号のシンボル２０２とされている。
【０１０８】
先ず、位相差推定回路１８０（図５参照）での位相オフセットの推定動作について説明する。
【０１０９】
図８は、前記位相オフセットの推定動作を説明するためのフローチャートである。図９は、推定信号のシンボル２０２と基準位相の中心軸２０４とをコンスタレーション上にプロットした状態を示すグラフである。図１０は、第１回転部１８６の動作を説明するためのグラフである。図１１は、第２回転部１８８の動作を説明するためのグラフである。
【０１１０】
ここでは、基準位相の中心軸２０４及び推定信号のシンボル２０２が、図９に示すように、コンスタレーションの第２象限に各々配置され、前記基準位相がＩｃｈ座標軸に対して１３５°であるものとして説明する。また、シンボル２０２の座標を（Ｉ１、Ｑ１）とする。さらに、シンボル２０２は、前記基準位相の中心軸２０４に対して位相が進んでいるものとする。なお、これらの値Ｉ１及びＱ１は、第１回転部１８６（図５参照）に入力された前記推定信号のＩｃｈ成分及びＱｃｈ成分の平均値である。
【０１１１】
図８において、第１回転部１８６（図５参照）は、シンボル２０２がコンスタレーション上のどの象限に存在するのかを検出する（ステップＳ１）。この場合、第１回転部１８６は、前記座標（Ｉ１、Ｑ１）よりシンボル２０２（図９参照）が第２象限に存在するものと判断し、前記第２象限に基準位相（１３５°）及びその中心軸２０４を設定する。なお、シンボル２０２が他の象限（第１、第３又は第４象限）に存在する場合には、前記他の象限に基準位相と中心軸２０４とが各々設定される。
【０１１２】
次に、第１回転部１８６は、前記第２象限での中心軸２０４と前記座標（Ｉ１、Ｑ１）との位置関係より、中心軸２０４に対するシンボル２０２の位相方向を検出する。この場合、Ｉ１及びＱ１の絶対値の大小関係を比較することにより、前記位相方向を特定することが可能である（ステップＳ２）。すなわち、｜Ｉ１｜＞｜Ｑ１｜である場合、推定信号のシンボル２０２が基準位相の中心軸２０４よりも位相が進んでいるので（図９参照）、第１回転部１８６は、前記推定信号が前記基準位相に対して正回転方向（＋方向）にオフセットしているものと判定する。
【０１１３】
次に、第１回転部１８６（図５参照）は、前記位相方向の判定結果に基づき、図１０に示すように、中心軸２０４を中心にシンボル２０２を前記位相方向とは逆方向（−方向）に所定の第１角度だけ回転させる（図８のステップＳ３）。この場合、前記第１角度は、中心軸２０４とシンボル２０２との位相差よりも大きいことが望ましく、図１０では、シンボル２０２を前記−方向に−２２．５°（第１角度）だけ回転させている。
【０１１４】
この結果、前記推定信号のシンボルは、前記回転によりシンボル２０２からシンボル２０６に変化し、シンボル２０２の座標（Ｉ１、Ｑ１）とシンボル２０６の座標（Ｉ２、Ｑ２）とを比較した場合、Ｉｃｈ成分とＱｃｈ成分との大小関係が逆転することになる。すなわち、図９で｜Ｉ１｜＞｜Ｑ１｜の関係であったシンボル２０２を、前記第１角度だけ回転させてシンボル２０６に変化させることにより、図１０に示す｜Ｉ２｜＜｜Ｑ２｜の関係となる。
【０１１５】
ここで、前記第１角度を−２２．５°としたときに、上記したＩｃｈ成分とＱｃｈ成分との大小関係の逆転が発生しているので、第１回転部１８６（図５参照）は、前記基準位相に対する前記推定信号の位相オフセットが２２．５°〜０°の間であると判定する（図１０参照）。
【０１１６】
そして、第１回転部１８６は、シンボル２０２の座標（Ｉ１、Ｑ１）と、シンボル２０６の座標（Ｉ２、Ｑ２）と、中心軸２０４の基準位相とを第２回転部１８８に出力する。
【０１１７】
第２回転部１８８（図５参照）では、入力された座標（Ｉ１、Ｑ１）、座標（Ｉ２、Ｑ２）及び前記基準位相に基づいて、図１１に示すように、中心軸２０４を中心にシンボル２０６を前記位相方向に所定の第２角度毎に回転させる（図８のステップＳ４）。この場合、中心軸２０４に対して−方向にシンボル２０６があるので、第２回転部１８８は、シンボル２０６を＋方向に、前記第１角度（２２．５°）よりも小さい＋１°（第２角度）毎に回転させる。
【０１１８】
この結果、シンボル２０６をｎ回転させたときに、該シンボル２０６は、中心軸２０４よりも＋方向となってシンボル２０８に変化し、Ｉｃｈ成分とＱｃｈ成分との大小関係が再度逆転する。すなわち、シンボル２０８の座標（Ｉｎ、Ｑｎ）とシンボル２０６の座標（Ｉ２、Ｑ２）とを比較した場合、図１０で｜Ｉ２｜＜｜Ｑ２｜の関係であったシンボル２０６を、前記第２角度毎にｎ回転させてシンボル２０８に変化させることにより、図１１に示す｜Ｉｎ｜＞｜Ｑｎ｜の関係となる。
【０１１９】
そして、第２回転部１８８（図５参照）は、前記第１角度と、前記第２角度と、前記第２角度の回転回数ｎと、中心軸２０４の基準位相とを位相推定部１９０に各々出力する。
【０１２０】
位相推定部１９０では、入力された前記第１角度と、前記第２角度と、前記第２角度の回転回数ｎと、中心軸２０４（図９〜図１１参照）の基準位相とを用いて、前記基準位相に対する前記推定信号の位相差を｛第１角度（２２．５°）−第２角度（１°）×ｎ＋１３５°｝の数式に基づいて算出する（ステップＳ５）。前述したように、前記基準位相は、スイッチ１３０（図２及び図４参照）の切替前における第１無線フレームの位相であるので、位相推定部１９０は、算出した前記推定信号の位相差を第１及び第２無線フレームの位相オフセットとして推定し、推定した前記位相オフセットをキャリア再生回路１７４（図５参照）に出力する（ステップＳ６）。
【０１２１】
上記した説明は、推定信号の位相が基準位相よりも進んでいる場合の位相オフセットの推定動作の説明であったが、基準位相の中心軸２０４（図９〜図１１参照）の−方向側にシンボル２０２がある場合には、図８のステップＳ２において、中心軸２０４に対してシンボル２０２の位相方向が−方向であることを検出し、ステップＳ３において、中心軸２０４に対してシンボル２０２を＋２２．５°（第１角度）だけ回転させてシンボル２０６に変化させ、ステップＳ４において、シンボル２０６を−１°（第２角度）毎に回転させ、ステップＳ５において、｛第１角度（２２．５°）＋第２角度（１°）×ｎ＋１３５°｝の数式に基づいて位相オフセットを算出する。
【０１２２】
以上の説明が、位相差推定回路１８０（図５参照）での位相オフセットの推定動作についての説明である。
【０１２３】
次に、ゲイン差推定回路１８２でのゲインオフセットの推定動作について、図１２〜図１４を参照しながら説明する。
【０１２４】
図１２は、前記ゲインオフセットの推定動作を説明するためのフローチャートである。図１３は、推定信号のシンボル２０２と基準電力の円２１０とをコンスタレーション上にプロットした状態を示すグラフである。図１４は、乗算判定部１９４（図５参照）の動作を説明するためのグラフである。
【０１２５】
ここでは、図１３に示すように、座標原点Ｏを中心とする前記基準電力の円２１０の半径の外側に推定信号のシンボル２０２がある場合について説明する。なお、円２１０の半径は、前記基準電力の大きさを示している。
【０１２６】
図１２のステップＳ７において、電力計算部１９２（図５参照）は、コンスタレーション上での推定信号電力（Ｉ１2＋Ｑ１2）1/2と前記基準電力との大小関係を比較する。図１３に示すように、前記推定信号電力が前記基準電力よりも大きいので、電力計算部１９２（図５参照）は、前記推定信号電力が前記基準電力よりも大きいという情報と前記推定信号電力と前記基準電力とを乗算判定部１９４に出力する。
【０１２７】
次いで、乗算判定部１９４は、入力された前記情報に基づいて、図１４に示すように、前記推定信号電力を所定の電力値毎に減少させてシンボル２０２を円２１０に接近させる（図１２のステップＳ８）。この場合、前記推定信号電力のシンボルが円２１０よりも内側に移動してシンボル２１２に変化すると、前記推定信号電力と前記基準電力との大小関係が逆転する。すなわち、前記電力値の減少回数をｍとし、シンボル２１２の座標を（Ｉｍ、Ｑｍ）とすれば、推定信号電力（Ｉｍ2＋Ｑｍ2）1/2＜基準電力の関係となる。従って、乗算判定部１９４は、｛推定信号電力−電力値×（前記電力値の減少回数ｍ）｝の数式に基づいて、前記基準電力に対する前記推定信号の電力差を算出する（ステップＳ９）。
【０１２８】
ここで、前記基準電力は、前述したように、スイッチ１３０（図２及び図４参照）の切替前における前記第１無線フレームの電力であるので、前記電力差は、第１及び第２無線フレームのゲインオフセットとなる。そのため、乗算判定部１９４（図５参照）は、算出した前記電力差を第１及び第２無線フレームのゲインオフセットと推定して、推定した前記ゲインオフセットをＡＧＣ回路１７０に出力する。
【０１２９】
上記した説明では、推定信号電力（Ｉ１2＋Ｑ１2）1/2＞基準電力の関係である場合のゲインオフセットの推定動作の説明であったが、推定信号電力（Ｉ１2＋Ｑ１2）1/2＜基準電力の関係である場合には、図１２のステップＳ８において、前記推定信号電力を所定の電力値毎に増加させ、増加回数がｍ回のときに前記推定信号電力と前記基準電力との大小関係が逆転した際には、ステップＳ９において、｛推定信号電力＋電力値×（前記電力値の増加回数ｍ）｝の数式に基づいてゲインオフセットを算出する。
【０１３０】
このように、本実施形態に係る無線エントランスシステム１６０によれば、位相オフセットの推定だけでなく、ゲインオフセットの推定も行うので、送信側の無線エントランス装置５４での送信用現用系装置１０２ａと送信用待機系装置１０２ｂとにおいて、切替前後に発生するゲインオフセットを、受信側の無線エントランス装置５６で吸収することが可能となる。換言すれば、切替前後における第１無線フレームの電力レベルと第２無線フレームの電力レベルとに起因する前記ゲインオフセットを、受信側の無線エントランス装置５６で吸収することができる。この結果、ＱＰＳＫ方式以外の多値変調方式での切替前後に発生するオフセット（位相オフセット及びゲインオフセット）を無線エントランス装置５６で吸収することができる。
【０１３１】
また、ＡＧＣ回路１７０及びキャリア再生回路１７４では、ホールド状態の間に前記各オフセット分だけスキップするので、前記オフセットの影響を受けることなく前記第１及び第２無線フレームに対するゲインコントロールやキャリア再生を行うことができる。
【０１３２】
さらに、位相差推定回路１８０を用いて前記位相オフセットの推定を行うことにより、該位相オフセットを短時間で推定することが可能となる。
【０１３３】
さらにまた、ゲイン差推定回路１８２を用いて前記ゲインオフセットの推定を行うことにより、送信用現用系装置１０２ａから送信用待機系装置１０２ｂへの切替前後における前記ゲインオフセットの推定が可能となる。
【０１３４】
さらにまた、切替予告信号や推定信号をフレーム同期信号を挿入するタイミングで伝送データに挿入して第１及び第２無線フレームを生成しているので、挿入による前記伝送データへの影響を少なくすることが可能である。
【０１３５】
また、伝送データは、その信頼性を高めるために、受信側の無線エントランス装置５６において、誤り訂正符号を用いて誤り訂正を行うので、図６に示すエラー発生区間が生ずるが、前記エラー発生区間で位相オフセットやゲインオフセットの吸収を行うことにより、エラー発生に関係なく、エラーレス切替を効率よく行うことができる。
【０１３６】
なお、本発明に係る無線エントランスシステムは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本実施形態の前提となる無線エントランスシステムを含む通信システムのブロック図である。
【図２】図１の無線エントランス装置のブロック図である。
【図３】送信用現用系装置から送信用待機系装置への切替により発生するオフセット要素を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る無線エントランスシステムの送信側の構成を示す部分ブロック図である。
【図５】本実施形態に係る無線エントランスシステムの受信側の構成を示す部分ブロック図である。
【図６】図４及び図５の無線エントランスシステムでの無線フレームの送受信を示すタイムチャートである。
【図７】位相オフセットの推定動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】位相オフセット及びゲインオフセットの推定に用いるコンスタレーションを示すグラフである。
【図９】推定信号のシンボルと基準位相の中心軸とをコンスタレーション上にプロットした状態を示すグラフである。
【図１０】第１回転部の動作を説明するためのグラフである。
【図１１】第２回転部の動作を説明するためのグラフである。
【図１２】ゲインオフセットの推定動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】推定信号のシンボルと基準電力の円とをコンスタレーション上にプロットした状態を示すグラフである。
【図１４】乗算判定部の動作を説明するためのグラフである。
【図１５】従来技術に係る受信側無線通信装置のブロック図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１６０…無線エントランスシステム          １６２…スイッチ
１７０…ＡＧＣ回路                        １７２…複素乗算回路
１７４…キャリア再生回路                  １７６…判定回路
１７８…推定信号受信回路                  １８０…位相差推定回路
１８２…ゲイン差推定回路                  １８４…切替予告信号検出手段
１８６…第１回転部                        １８８…第２回転部
１９０…位相推定部                        １９２…電力計算部
１９４…乗算判定部
【図１】
0004678848.tif 000002
【図２】
0004678848.tif 000003
【図３】
0004678848.tif 000004
【図４】
0004678848.tif 000005
【図５】
0004678848.tif 000006
【図６】
0004678848.tif 000007
【図７】
0004678848.tif 000008
【図８】
0004678848.tif 000009
【図９】
0004678848.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0004678848.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0004678848.tif 000014
【図１４】
0004678848.tif 000015
【図１５】
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