(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から、時刻情報を所定の周期Ｔで受信するとともに、前記時刻情報が示す実タイミングを示す正秒信号を前記時刻情報よりも遅れて前記周期Ｔで受信し、前記時刻情報を含む情報信号を前記周期Ｔで送信する送信装置と、伝送路を介して前記送信装置から前記情報信号を受信する受信装置とを備える時刻情報伝送システムであって、
前記送信装置は、
前記伝送路による信号遅延時間ｔ１を取得する遅延時間取得部と、
前記信号遅延時間ｔ１を用いて遅延時間ｔ２を算出し、前記遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報を生成する演算部と、
前記時刻情報と前記遅延時間指定情報とを含むフレーム情報を生成して前記情報信号として送信するフレーム情報送信部と、を備え、
前記受信装置は、
前記送信装置から受信した前記フレーム情報から、前記正秒信号のタイミングと同じタイミングの正秒タイミングを取出す基準となる基準タイミングを取出すとともに、前記時刻情報と前記遅延時間指定情報とを復元する復号部と、
前記基準タイミングと前記遅延時間指定情報に含まれる前記遅延時間ｔ２とに基づき、前記正秒タイミングを取出し、前記正秒タイミングで前記時刻情報を時計回路に設定し、該時計回路から実時刻情報を出力する時計部と、
を備えることを特徴とする時刻情報伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載された時刻情報伝送システムであって、
前記送信装置は、処理用クロック信号を生成する処理用クロック信号生成部を備え、
前記フレーム情報送信部は、前記フレーム情報を、前記処理用クロック信号を用いて符号化し、前記時刻情報と前記遅延時間指定情報と前記処理用クロック信号を分周した基準クロック信号とを含む情報信号として送信し、
前記復号部は、前記送信装置から受信した前記情報信号から、前記基準クロック信号を取出し、該取出した前記基準クロック信号に基づき前記処理用クロック信号を復元することを特徴とする時刻情報伝送システム。
【請求項３】
請求項１に記載された時刻情報伝送システムであって、
前記送信装置は、
第１の情報信号を前記受信装置へ送信し、前記受信装置から折り返された前記第１の情報信号を受信することにより、前記信号遅延時間ｔ１を取得し、前記フレーム情報を生成して、第２の情報信号として前記受信装置へ送信し、
前記受信装置は、
前記第２の情報信号を受信して、該第２の情報信号から前記基準タイミングを取出すとともに、前記時刻情報と前記遅延時間指定情報とを復元し、前記基準タイミングと前記遅延時間ｔ２とに基づき、前記正秒タイミングを取出すことを特徴とする時刻情報伝送システム。
【請求項４】
請求項１に記載された時刻情報伝送システムであって、
前記演算部は、前記受信装置が前記フレーム情報を受信開始した後、前記基準タイミングを取出すまでの時間をｔ３とし、前記送信装置が前記正秒信号を外部から受信した後、前記フレーム情報を送信開始するまでの時間をｔ０とするとき、前記Ｔと前記ｔ０と前記ｔ１と前記ｔ３とを用いて前記ｔ２を算出することを特徴とする時刻情報伝送システム。
【請求項５】
請求項１に記載された時刻情報伝送システムであって、
前記送信装置は、前記時刻情報を前記周期Ｔで受信する毎に、前記信号遅延時間ｔ１を取得して前記遅延時間指定情報を生成し、前記生成した遅延時間指定情報を含む前記フレーム情報を生成して送信し、
前記受信装置は、前記フレーム情報を受信する毎に、前記基準タイミングを取出すとともに前記時刻情報及び前記遅延時間指定情報を復元し、前記基準タイミングと前記遅延時間ｔ２とに基づき、前記正秒タイミングを取出すことを特徴とする時刻情報伝送システム。
【請求項６】
請求項１に記載された時刻情報伝送システムであって、
前記受信装置を第１の受信装置とし、前記受信装置の構成を有する第２の受信装置を含み、前記送信装置と前記第１の受信装置と前記第２の受信装置とが、この順に、芋づる形式で信号接続され、
前記第１の受信装置は、前記送信装置からの信号を折り返して前記送信装置へ送信する折り返し状態と、前記送信装置からの信号を折り返さず前記第２の受信装置からの信号を前記送信装置へ送信する非折り返し状態との間で切り替える第１のスイッチを備え、
前記第２の受信装置は、前記第１の受信装置からの信号を折り返して前記第１の受信装置へ送信する折り返し状態と、前記第１の受信装置からの信号を折り返さない非折り返し状態との間で切り替える第２のスイッチを備え、
前記送信装置は、
前記第１の受信装置を折り返し状態に設定する第１の情報信号を、前記第１の受信装置へ送信し、その後、第２の情報信号を前記第１の受信装置へ送信し、前記第１の受信装置から折り返された前記第２の情報信号を受信することにより、前記送信装置と前記第１の受信装置との間の伝送路による第１の信号遅延時間ｔ１（１）を取得し、該第１の信号遅延時間ｔ１（１）を用いて遅延時間ｔ２（１）を算出し、前記遅延時間ｔ２（１）を含む第１の遅延時間指定情報を生成し、前記第１の遅延時間指定情報を含み前記第１の受信装置を非折り返し状態に設定する第３の情報信号を前記第１の受信装置へ送信し、
前記第１の受信装置は、
前記第１の情報信号を受信すると前記第１のスイッチを折り返し状態にし、前記第２の情報信号を受信すると該受信した第２の情報信号を前記送信装置へ折り返して送信し、前記第３の情報信号を受信すると、前記第１のスイッチを非折り返し状態にし、前記第３の情報信号から前記基準タイミングを取出すとともに前記第１の遅延時間指定情報を復元し、前記基準タイミングと前記遅延時間ｔ２（１）とに基づき、前記正秒タイミングを取出し、
前記送信装置は、
前記第２の受信装置を折り返し状態に設定する第４の情報信号を、前記第１の受信装置を介して前記第２の受信装置へ送信し、その後、第５の情報信号を前記第１の受信装置を介して前記第２の受信装置へ送信し、前記第２の受信装置から折り返された前記第５の情報信号を前記第１の受信装置を介して受信することにより、前記送信装置と前記第２の受信装置との間の伝送路による第２の信号遅延時間ｔ１（２）を取得し、該第２の信号遅延時間ｔ１（２）を用いて遅延時間ｔ２（２）を算出し、前記遅延時間ｔ２（２）を含む第２の遅延時間指定情報を生成し、前記第２の遅延時間指定情報を含み前記第２の受信装置を非折り返し状態に設定する第６の情報信号を、前記第１の受信装置を介して前記第２の受信装置へ送信し、
前記第２の受信装置は、
前記第１の受信装置を介して前記第４の情報信号を受信すると前記第２のスイッチを折り返し状態にし、前記第１の受信装置を介して前記第５の情報信号を受信すると該受信した第５の情報信号を、前記第１の受信装置を介して前記送信装置へ折り返して送信し、前記第１の受信装置を介して前記第６の情報信号を受信すると、前記第２のスイッチを非折り返し状態にし、前記第６の情報信号から前記基準タイミングを取出すとともに前記第２の遅延時間指定情報を復元し、前記基準タイミングと前記遅延時間ｔ２（２）とに基づき、前記正秒タイミングを取出すことを特徴とする時刻情報伝送システム。  
【請求項７】
請求項６に記載された時刻情報伝送システムであって、
前記送信装置は、前記送信装置で生成された電気信号を光信号に変換して前記第１の受信装置へ出力し、前記第１の受信装置からの光信号を電気信号に変換する第１の電気／光変換器を備え、
前記第１の受信装置は、前記第１の受信装置で生成された電気信号を光信号に変換して前記送信装置へ出力し、前記送信装置からの光信号を電気信号に変換する第２の電気／光変換器と、前記第１の受信装置で生成された電気信号を光信号に変換して前記第２の受信装置へ出力し、前記第２の受信装置からの光信号を電気信号に変換する第３の電気／光変換器とを備え、
前記第２の受信装置は、前記第２の受信装置で生成された電気信号を光信号に変換して前記第１の受信装置へ出力し、前記第１の受信装置からの光信号を電気信号に変換する第４の電気／光変換器を備え、
前記送信装置と前記第１の受信装置との間、前記第１の受信装置と前記第２の受信装置との間が、それぞれ、１本の光通信ケーブルで接続されることを特徴とする時刻情報伝送システム。
【請求項８】
請求項１に記載された時刻情報伝送システムであって、
前記受信装置は、さらに、観測情報を前記送信装置へ送出する観測情報送出部と、前記送信装置からの信号を折り返して前記送信装置へ送信する折り返し状態と、前記送信装置からの信号を折り返さない非折り返し状態との間で切り替えるスイッチとを備え、前記送信装置から前記情報信号を受信する時間帯は、前記スイッチを前記折り返し状態にし、前記送信装置から前記情報信号を受信しない時間帯は、前記スイッチを前記非折り返し状態にし、前記非折り返し状態の時間帯において、前記観測情報送出部からの前記観測情報を前記送信装置へ送信することを特徴とする時刻情報伝送システム。
【請求項９】
請求項２に記載された時刻情報伝送システムであって、
前記受信装置は、前記基準クロック信号を取出す際に、前記送信装置から受信した前記情報信号をサンプリングすることなく、ゲートで取出すことを特徴とする時刻情報伝送システム。
【請求項１０】
請求項１に記載された時刻情報伝送システムであって、
前記フレーム情報送信部は、同期パターンと前記時刻情報と前記遅延時間指定情報とを含むフレーム情報を生成し、
前記復号部は、前記送信装置から受信した前記フレーム情報から、同期パターンを検出したときの同期タイミングを、前記基準タイミングとして取出し、
前記時計部は、前記同期タイミングと前記遅延時間ｔ２とに基づく前記正秒タイミングで、前記時刻情報を時計回路に設定することを特徴とする時刻情報伝送システム。
【請求項１１】
外部から、時刻情報を所定の周期Ｔで受信するとともに、前記時刻情報が示す実タイミングを示す正秒信号を前記時刻情報よりも遅れて前記周期Ｔで受信し、前記時刻情報を含む情報信号を前記周期Ｔで伝送路を介して受信装置に送信する送信装置であって、
処理用クロック信号を生成する処理用クロック信号生成部と、
前記伝送路による信号遅延時間ｔ１を取得する遅延時間取得部と、
前記信号遅延時間ｔ１を用いて遅延時間ｔ２を算出し、前記遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報を生成する演算部と、
前記時刻情報と前記遅延時間指定情報とを含むフレーム情報を生成し、前記フレーム情報を前記処理用クロック信号を用いて符号化し、前記時刻情報と前記遅延時間指定情報と
前記処理用クロック信号を分周した基準クロック信号とを含む情報信号として送信するフレーム情報送信部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項１２】
外部から、時刻情報を所定の周期Ｔで受信するとともに、前記時刻情報が示す実タイミングを示す正秒信号を前記時刻情報よりも遅れて前記周期Ｔで受信し、伝送路による信号遅延時間に基づいて算出された遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報を生成する送信装置から、前記伝送路を介して、前記時刻情報と前記遅延時間指定情報とを含むフレーム情報を、前記周期Ｔで受信する受信装置であって、
前記送信装置から受信した前記フレーム情報から、基準タイミングを取出すとともに、前記時刻情報と前記遅延時間指定情報とを復元する復号部と、
前記基準タイミングと前記遅延時間ｔ２とに基づき、前記正秒信号のタイミングと同じタイミングの正秒タイミングを取出し、前記正秒タイミングで前記時刻情報を時計回路に設定し、該時計回路から実時刻情報を出力する時計部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位網）受信機等からの正確な時刻情報を伝送する時刻情報伝送技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、地震や津波の観測システムにおいては、観測地点に設置された観測装置で収集したデータに対し、正確な時刻情報を付与することが求められる。そのため、ＧＰＳ受信機から取得した正確な時刻情報を、観測データのタイムスタンプとして使用している。しかし、観測装置が海底等に設置された場合、観測装置においてＧＰＳ時刻情報を直接取得することは困難である。そこで、陸上の解析装置において、観測装置から送信された観測データを解析する際に、観測装置で付与された時刻情報を、正確なＧＰＳ時刻情報に変換している。そのため、観測データをリアルタイムに解析することが困難である。
【０００３】
また、地震や津波の観測システムにおいては、観測装置で測定に使用するクロック信号の精度が、測定結果の品質を大きく左右する。そのため、観測装置において恒温槽タイプの発振器を使用し周波数精度の向上を図っているが、消費電力が大きいため、観測点が数千ｍという深海の場合は電力供給が困難である。
【０００４】
下記の特許文献１には、陸上局でＧＰＳ電波から時刻情報を生成し、該時刻情報を通信ケーブルを介して、観測装置を有する海底局へ送信する観測システムにおいて、通信ケーブルに起因する遅延情報を、陸上局から海底局へ送信し、該遅延情報に基づき時刻情報を補正することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１-８０８８５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、送信装置から、精度のよい時刻情報又はクロック信号を、受信装置へ送信することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための、本願発明の時刻情報伝送システムの代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
外部から、時刻情報を所定の周期Ｔで受信するとともに、前記時刻情報が示す実タイミングを示す正秒信号を前記時刻情報よりも遅れて前記周期Ｔで受信し、前記時刻情報を含む情報信号を前記周期Ｔで送信する送信装置と、伝送路を介して前記送信装置から前記情報信号を受信する受信装置とを備える時刻情報伝送システムであって、
前記送信装置は、
前記伝送路による信号遅延時間ｔ１を取得する遅延時間取得部と、
前記信号遅延時間ｔ１を用いて遅延時間ｔ２を算出し、前記遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報を生成する演算部と、
前記時刻情報と前記遅延時間指定情報とを含むフレーム情報を生成して前記情報信号として送信するフレーム情報送信部と、を備え、
前記受信装置は、
前記送信装置から受信した前記フレーム情報から、前記正秒信号のタイミングと同じタイミングの正秒タイミングを取出す基準となる基準タイミングを取出すとともに、前記時刻情報と前記遅延時間指定情報とを復元する復号部と、
前記基準タイミングと前記遅延時間指定情報に含まれる前記遅延時間ｔ２とに基づき、前記正秒タイミングを取出し、前記正秒タイミングで前記時刻情報を時計回路に設定し、該時計回路から実時刻情報を出力する時計部と、
を備えることを特徴とする時刻情報伝送システム。
【０００８】
上記課題を解決するための、本願発明の送信装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
外部から、時刻情報を所定の周期Ｔで受信するとともに、前記時刻情報が示す実タイミングを示す正秒信号を前記時刻情報よりも遅れて前記周期Ｔで受信し、前記時刻情報を含む情報信号を前記周期Ｔで送信する送信装置であって、
処理用クロック信号を生成する処理用クロック信号生成部と、
前記伝送路による信号遅延時間ｔ１を取得する遅延時間取得部と、
前記信号遅延時間ｔ１を用いて遅延時間ｔ２を算出し、前記遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報を生成する演算部と、
前記時刻情報と前記遅延時間指定情報とを含むフレーム情報を生成し、前記フレーム情報を前記処理用クロック信号を用いて符号化し、前記時刻情報と前記遅延時間指定情報と前記処理用クロック信号を分周した基準クロック信号とを含む情報信号として送信するフレーム情報送信部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【０００９】
上記課題を解決するための、本願発明の受信装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
外部から、時刻情報を所定の周期Ｔで受信するとともに、前記時刻情報が示す実タイミングを示す正秒信号を前記時刻情報よりも遅れて前記周期Ｔで受信する送信装置から、伝送路を介して、前記時刻情報を含む第１のフレーム情報又は前記時刻情報と遅延時間指定情報とを含む第２のフレーム情報を、前記周期Ｔで受信する受信装置であって、
前記送信装置から受信した前記第２のフレーム情報から、基準タイミングを取出すとともに、前記時刻情報と前記遅延時間指定情報とを復元する復号部と、
前記基準タイミングと前記遅延時間指定情報に含まれる遅延時間ｔ２とに基づき、前記正秒信号のタイミングと同じタイミングの正秒タイミングを取出し、前記正秒タイミングで前記時刻情報を時計回路に設定し、該時計回路から実時刻情報を出力する時計部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成によれば、送信装置から、精度のよい時刻情報又はクロック信号を、受信装置へ送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る時刻情報伝送システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る動作タイミングを示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る時刻情報用伝送フレーム等の説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る時刻情報伝送システムの構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る時刻情報伝送システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る時刻情報伝送システムについて、図１〜図３を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る時刻情報伝送システムの構成を示す図であり、該システムの機能を実現するためのブロック図である。図２は、第１実施形態に係る動作タイミングを示す図である。図３は、第１実施形態に係る時刻情報用伝送フレーム等の説明図である。
【００１３】
図１に示すように、この時刻情報伝送システムは、時刻情報を送信する送信装置１０と、時刻情報を受信する受信装置２０と、送信装置１０と受信装置２０とを通信接続する伝送路である通信ケーブル５１とを含むように構成される。例えば、送信装置１０は、陸上に設置される陸上局装置に含まれ、受信装置２０は、海底に設置される海底局装置に含まれる。陸上局装置は、ＧＰＳ受信機を含み、海底局装置は、地震や津波の観測装置を含む。通信ケーブル５１の長さは、例えば、数十メートル〜数百キロメートルである。
【００１４】
まず、この時刻情報伝送システムの動作概要を説明する。
送信装置１０は、ＧＰＳ受信機から、正確な時刻情報ｄ０と正秒信号ｓ０とを周期的に受信、本実施形態では、毎秒受信する（周期Ｔ＝1秒間）。時刻情報ｄ０は、年月日時秒の情報を含む。正秒信号ｓ０は、ＧＰＳ受信機から１秒間隔で送信されるパルス（本例では５００ｍｓ幅）であり、時刻情報ｄ０が示す時刻の実タイミング（実際のタイミング）を示す。したがって、正秒信号ｓ０は、その正秒信号ｓ０が示すタイミングの時刻を示す時刻情報ｄ０よりも、所定時間遅れて受信される。
【００１５】
また、送信装置１０は、ＧＰＳ受信機から、周波数精度の高いクロック信号である精密クロック信号ｃ０を受信する。精密クロック信号ｃ０は、処理用クロック信号ｃ２を生成するためのクロック信号である。処理用クロック信号ｃ２は、送信装置１０や受信装置２０が各種処理動作を行うために用いるクロック信号である。
【００１６】
送信装置１０は、時刻情報ｄ０と正秒信号ｓ０をＧＰＳ受信機から受信するごとに（つまり１秒ごとに）、フレーム情報ｄ１を生成する。そして、フレーム情報ｄ１を処理用クロック信号ｃ２で符号化し、符号化されたシンボル信号ｄ３を、通信ケーブル５１を介して、受信装置２０へ伝送する。このシンボル信号ｄ３には、処理用クロック信号ｃ２を分周した基準クロック信号ｃ１が含まれる。なお、シンボル信号ｄ３は、フレーム情報ｄ１が送信されない期間（後述のアイドル状態３２）においても生成され伝送される。
【００１７】
受信装置２０は、フレーム情報ｄ１を含むシンボル信号ｄ３を、送信装置１０におけるシンボル信号ｄ３の送信時刻よりも、信号遅延時間ｔ１だけ遅延した時刻で、シンボル信号ｄ３ｂとして受信する。この信号遅延時間ｔ１は、通信ケーブル５１の長さにより変わる。受信装置２０は、受信したシンボル信号ｄ３ｂから、規準クロック信号ｃ１を取出す。そして、規準クロック信号ｃ１から、送信装置１０の処理用クロック信号ｃ２と同じ周波数の処理用クロック信号ｃ２を生成、つまり復元する。また、受信装置２０は、受信したシンボル信号ｄ３ｂを折り返し、通信ケーブル５１を介して送信装置１０へ伝送する。
【００１８】
送信装置１０は、受信装置２０が折り返し送出したシンボル信号ｄ３ｂを、シンボル信号ｄ３ｃとして受信し、シンボル信号ｄ３とシンボル信号ｄ３ｃとの時間差に基づき、送信装置１０から受信装置２０へ伝送する際の遅延時間である信号遅延時間ｔ１を取得する。そして、送信装置１０は、信号遅延時間ｔ１に基づき、遅延時間ｔ２を算出し、次のフレーム情報ｄ１の送信時に、時刻情報ｄ０と遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報とを、シンボル信号ｄ３として受信装置２０へ伝送する。受信装置２０は、受信した遅延時間指定情報が示す遅延時間ｔ２に基づき、次の正秒信号と同タイミングの正秒タイミング信号ｓ０ｃを生成し、正秒タイミング信号ｓ０ｃにより、時刻情報ｄ０を時計回路２５に設定する。こうして、時計回路２５は正確な時刻情報を出力するようになる。
【００１９】
次に、送信装置１０の構成を説明する。
送信装置１０は、送信フレーム生成器１１と、並列／直列変換器１２と、送信制御器１３と、シンボル符号器１４と、遅延時間計測器１５と、位相同期回路１６と、演算部１７とを含むように構成される。
【００２０】
位相同期回路１６は、精密クロック信号ｃ０をリファレンスとしたＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路であり、ＧＰＳ受信機から受信した精密クロック信号ｃ０を逓倍し、精密クロック信号ｃ０に同期した処理用クロック信号ｃ２を生成して、位相同期回路１６で用いるとともに、位相同期回路１６を除く送信装置１０の構成の全て（上記構成１１〜１５，１７）へ出力する。つまり、位相同期回路１６は、送信装置１０において処理に用いる処理用クロック信号ｃ２を生成する処理用クロック信号生成部である。第１実施形態の例では、精密クロック信号ｃ０の周波数は１０ＭＨｚ、処理用クロック信号ｃ２の周波数は３２．７６８ＭＨｚである。
【００２１】
送信フレーム生成器１１は、ＧＰＳ受信機から受信した時刻情報ｄ０や、遅延時間ｔ２を示す遅延時間指定情報を含む伝送フレームｄ１を生成し、並列／直列変換器１２へ出力する。伝送フレームｄ１は、図３に示す伝送フレームｄ２（直列伝送データ）と同じ構成であり、本実施形態では、フレーム同期を行うためのパターンである同期パターン３３（３２ビット）、時刻情報ｄ０が含まれる時刻情報３４（５６ビット）、遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報が含まれるその他情報３５（１２８ビット）を含むように構成される。なお、伝送フレームｄ２の構成やビット数は、上記に限られるものではなく、適宜、変更可能である。
【００２２】
並列／直列変換器１２は、送信フレーム生成器１１からの伝送フレームｄ１を、送信制御器１３からの送信開始信号ｓ１によりロードし、伝送フレームｄ１をパラレルデータからシリアルデータに変換し、送信制御器１３からのシンボルタイミング信号ｓ２に同期して、直列伝送データｄ２として出力する。
【００２３】
また、並列／直列変換器１２には、論理値１が入力されており、ロードされたフレーム情報ｄ１が全て出力された後は、論理値１が出力されることになる。
【００２４】
送信制御器１３は、ＧＰＳ受信機から受信した正秒信号ｓ０に基づき、正秒信号ｓ０に同期した送信開始信号ｓ１とシンボルタイミング信号ｓ２とを生成し、並列／直列変換器１２からの直列伝送データｄ２の出力制御を行う。すなわち、直列伝送データｄ２は、送信開始信号ｓ１により送信開始され、シンボルタイミング信号ｓ２により１ビットずつ出力される。
【００２５】
送信開始信号ｓ１は、正秒信号ｓ０の先頭（立ち下がり）から時間ｔ０後にパルス出力される（図２参照）。この送信開始時間ｔ０は、正秒信号ｓ０を受信した後、時刻情報を送信装置１０から送信開始するまでの時間であり、送信開始時間ｔ０と信号遅延時間ｔ１と時刻情報を送信完了するのに要する時間ｔ６（詳しくは、受信装置２０で受信された時刻情報が受信装置２０の時計回路２５に入力されるまでの時間）とが、１秒間（つまり、正秒信号ｓ０の周期）以内に収まる範囲内で、任意に設定できる。送信制御器１３は、処理用クロック信号ｃ２を正秒信号ｓ０の先頭から所定数カウントすることにより、送信開始時間ｔ０を算出する。シンボルタイミング信号ｓ２は、１シンボル（つまり伝送データ１ビット）につき１つ出力される。
【００２６】
シンボル符号器１４は、図３に示すように、直列伝送データｄ２を、シンボルタイミング信号ｓ２に同期して処理用クロック信号ｃ２を用いて符号化し、シンボル信号ｄ３を生成し、受信装置２０と遅延時間計測器１５へ出力する。前述したように、シンボル信号ｄ３には、規準クロック信号ｃ１が含まれている。
【００２７】
規準クロック信号ｃ１は、受信装置２０において、処理用クロック信号ｃ２を生成（復元）するためのクロック信号である。規準クロック信号ｃ１の周波数は、図３の例では、処理用クロック信号ｃ２の１／６４の５１２ｋＨｚである。
【００２８】
シンボル信号ｄ３の詳細を、図３の４１ａ，４２ａ，４３ａに示す。図３（ａ）は、伝送データがある場合（つまり、送信フレーム生成器１１で生成した伝送データが並列／直列変換器１２から出力されている場合）を示し、図３（ｂ）は、伝送データがない場合（つまり、論理値１が並列／直列変換器１２から出力されている場合）を示す。図３（ａ）の例は、同期パターン３３を構成するデータのうち１ビットについて示す。
【００２９】
シンボル信号ｄ３は、図３の４１ａに示すように、各データビットがセル１〜セル４で構成される。セル１は直列伝送データｄ２の伝送用、セル３は基準クロック信号ｃ１の伝送用、セル２とセル４は基準クロック信号ｃ１のガードタイムである。
【００３０】
セル１には、直列伝送データｄ２のうち１ビットのデータが重畳されている。図３の４２ａは、該１ビットのデータが１の場合であり、４３ａは、該１ビットのデータが０の場合である。このように、セル１は、直列伝送データｄ２に従い変化する。一方、セル２〜セル４は、直列伝送データｄ２に従い変化することはなく、１と０を周期的に繰り返す。この周期は、処理用クロック信号ｃ２の１６クロック分の長さである。つまり、４２ａに示す３６と３７は、それぞれ、処理用クロック信号ｃ２の８クロック分の長さである。
【００３１】
送信フレーム生成器１１と、並列／直列変換器１２と、送信制御器１３と、シンボル符号器１４とを含むように、同期パターンと時刻情報と遅延時間指定情報とを含むフレーム情報を生成し、処理用クロック信号ｃ２を用いて符号化し、フレーム情報と基準クロック信号ｃ１とを含む情報信号として送信するフレーム情報送信部が構成される。
【００３２】
遅延時間計測器１５は、送信装置１０から出力したシンボル信号ｄ３が、受信装置２０で折り返され、送信装置１０に戻るまでの往復時間を計測する。そして、この計測時間に基づき、送信装置１０から出力された信号が受信装置２０に届くまでの遅延時間、つまり、送信装置１０と受信装置２０との間の伝送路による信号遅延時間である信号遅延時間ｔ１を取得する。例えば、信号遅延時間ｔ１は、上記計測時間（往復時間）を等分することで取得される。このように、遅延時間計測器１５は、送信装置１０と受信装置２０の間の伝送路による信号遅延時間ｔ１を計測して取得する遅延時間取得部である。
【００３３】
詳しくは、遅延時間計測器１５は、受信装置２０のシンボル復号器２１、直列／並列変換器２２、受信制御器２３等のような受信回路として必要な構成を備えており、例えば、送信装置１０から出力したシンボル信号ｄ３の同期パターン３３と、受信装置２０で折り返されたシンボル信号ｄ３ｃの同期パターン３３とを比較し、上記計測時間を取得する。
【００３４】
演算部１７は、信号遅延時間ｔ１を用いて遅延時間ｔ２を算出し、遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報を生成する。この遅延時間指定情報は、受信装置２０が正秒タイミング信号ｓ０ｃを生成するために用いる情報である。遅延時間ｔ２の詳細は後述する。なお、遅延時間計測器１５で計測した上記計測時間（往復時間）に基づき、演算部１７で信号遅延時間ｔ１を取得するように構成してもよい。
【００３５】
次に、受信装置２０の構成を説明する。
受信装置２０は、シンボル復号器２１と、直列／並列変換器２２と、受信制御器２３と、ＡＮＤゲート２４と、時計回路２５と、遅延器２６と、位相同期回路２７とを含むように構成される。
【００３６】
シンボル復号器２１は、送信装置１０から出力された直列のシンボル信号ｄ３ｂを復号し、直列伝送データｄ２ｂと、データ取込タイミング信号ｓ３と、基準クロック取出し信号ｓ４とを生成する。直列伝送データｄ２ｂの内容は、送信装置１０内の直列伝送データｄ２の内容に相当する。データ取込タイミング信号ｓ３は、直列伝送データｄ２ｂの１ビットにつき１回生成され、直列伝送データｄ２ｂから伝送データを取込むタイミングを示す。基準クロック取出し信号ｓ４は、直列伝送データｄ２ｂの１ビットにつき１回生成され、規準クロック信号ｃ１を取出すための信号である（図３参照）。
【００３７】
詳しくは、図３に示すように、シンボル復号器２１は、受信したシンボル信号ｄ３ｂのセル１〜セル４のうち、直列伝送データｄ２が重畳されているセル１のみが変化することに着目し、セル１、セル２、セル３、セル４を識別する。そして、セル１から直列伝送データｄ２ｂを生成し、セル１内の所定の時間位置（タイミング）で、データ取込タイミング信号ｓ３を生成する。図３の例では、セル１内の約３／４のタイミングで、データ取込タイミング信号ｓ３を生成している。
【００３８】
また、シンボル復号器２１は、セル２からセル３に亘る所定の時間位置（タイミング）で、基準クロック信号ｃ１を生成するための基準クロック取出し信号ｓ４を生成する。図３の例では、セル２内の約３／４の時間位置から、セル３内の約３／４の時間位置に亘り、基準クロック取出し信号ｓ４を生成している。
【００３９】
受信制御器２３は、シンボル復号器２１からのデータ取込タイミング信号ｓ３により、直列伝送データｄ２ｂをサンプリングし、フレーム同期をとるための同期パターン３３（図３参照）を検索する。そして、同期パターン３３を検出した際に（つまり、同期パターン３３を検出した直後に）、同期タイミング信号ｓ０ｂを生成し遅延器２６へ出力する（図２参照）。
【００４０】
また、受信制御器２３は、同期パターン３３を検出した際に、所定長さの直列／並列変換期間信号ｓ５を生成し出力する。直列／並列変換期間信号ｓ５は、直列／並列変換器２２が直列伝送データｄ２ｂからフレーム情報ｄ１ｂを取出す期間を示す。この期間は、直列伝送データｄ２ｂから同期パターン３３を除いた長さの期間である。
【００４１】
直列／並列変換器２２は、直列／並列変換期間信号ｓ５の間、シンボル復号器２１からの直列伝送データｄ２ｂを、データ取込タイミング信号ｓ３を用いて、１ビットずつ取り込む。取り込んだ後、直列伝送データｄ２ｂをシリアルデータからパラレルデータに変換し、フレーム情報ｄ１ｂを生成して保持する。フレーム情報ｄ１ｂの内容は、同期パターン３３が欠けていることを除き、送信装置１０内のフレーム情報ｄ１の内容と同じである。
【００４２】
こうして直列／並列変換器２２は、時刻情報ｄ０ｂを含むフレーム情報ｄ１ｂを、時計回路２５へ出力する。時刻情報ｄ０ｂは、図３に示す時刻情報３４に含まれる。
また、直列／並列変換器２２は、フレーム情報ｄ１ｂ（詳しくは、その他情報３５）中の遅延時間指定情報から遅延時間ｔ２を取得し、遅延器２６へ出力する。なお、直列／並列変換器２２から遅延器２６へフレーム情報ｄ１ｂを出力し、遅延器２６において、フレーム情報ｄ１ｂから遅延時間ｔ２を取得するよう構成してもよい。
このように、直列／並列変換器２２は、復元されたフレーム情報ｄ１ｂを保持し、該復元されたフレーム情報ｄ１ｂから、時刻情報と遅延時間ｔ２とを取出して出力する。
【００４３】
遅延器２６は、受信制御器２３からの同期タイミング信号ｓ０ｂと、直列／並列変換器２２からの遅延時間ｔ２とに基づき、ＧＰＳ受信機からの正秒信号ｓ０と同じタイミングに合わせた正秒タイミング信号ｓ０ｃを生成し、時計回路２５へ出力する。本実施形態では、遅延器２６は、同期タイミング信号ｓ０ｂから遅延時間ｔ２後に、正秒タイミング信号ｓ０ｃを出力する。
【００４４】
なお、本実施形態では、送信装置１０において遅延時間ｔ２を生成し、受信装置２０において、同期タイミング信号ｓ０ｂから遅延時間ｔ２後に、正秒タイミング信号ｓ０ｃを出力するよう構成したが、次のように構成してもよい。すなわち、送信装置１０及び受信装置２０において既知である時間ｔ５を用い、送信装置１０において遅延時間ｔ４（例えば、ｔ４＝ｔ２−ｔ５）を生成し、受信装置２０において、同期タイミング信号ｓ０ｂと遅延時間ｔ４とに基づき正秒タイミング信号ｓ０ｃを出力する、つまり、同期タイミング信号ｓ０ｂから遅延時間（ｔ４＋ｔ５）後に、正秒タイミング信号ｓ０ｃを出力するよう構成してもよい。
【００４５】
時計回路２５は、刻々と時刻情報ｄ０ｂを出力する。本例では、時計回路２５を処理用クロック信号ｃ２で作動させるので、約３０（ｎｓｅｃ）毎に時刻情報ｄ０ｂを出力する。そして、時計回路２５は、フレーム情報ｄ１ｂに含まれる時刻情報ｄ０を、正秒タイミング信号ｓ０ｃにより設定する。これにより、時計回路２５は、正確な時刻を時刻情報ｄ０ｂとして出力することができる。この時刻情報ｄ０ｂは、観測装置において、観測データに対するタイムスタンプとして使用される。
【００４６】
遅延器２６と、時計回路２５とを含むように、同期タイミング信号ｓ０ｂと遅延時間ｔ２とに基づき正秒タイミング信号ｓ０ｃを取出し、該正秒タイミングｓ０ｃで、すなわち、同期タイミング信号ｓ０ｂから遅延時間ｔ２が経過したタイミングで、時刻情報を時計回路２５に設定し、該時計回路２５から正確な実時刻情報ｄ０ｂを出力する時計部が構成される。
【００４７】
ＡＮＤゲート２４は、シンボル信号ｄ３ｂとシンボル復号器２１からの基準クロック取出し信号ｓ４とを論理積することにより、基準クロック信号ｃ1を取り出す。このように、基準クロック信号ｃ1を、受信装置２０のクロック信号でサンプリングすることなく、ゲートのみで取出すよう構成したので、基準クロック信号ｃ1を、ジッタの無い安定したクロックとすることができ、延いては、精密クロック信号ｃ０と同等の周波数偏差を有し、ジッタの少ない安定した処理用クロック信号ｃ２を生成できる。
【００４８】
位相同期回路２７は、基準クロック信号ｃ１をリファレンスとしたＰＬＬ回路であり、基準クロック信号ｃ１の周波数を逓倍することにより、基準クロック信号ｃ１に同期した処理用クロック信号ｃ２を生成して、位相同期回路２７で用いるとともに、位相同期回路２７を除く受信装置２０の構成の全て（上記構成２１〜２６）へ出力する。この処理用クロック信号ｃ２の周波数は、送信装置１０の処理用クロック信号ｃ２と同じであり、３２．７６８ＭＨｚである。
【００４９】
シンボル復号器２１と、直列／並列変換器２２と、受信制御器２３と、ＡＮＤゲート２４と、位相同期回路２７とを含むように、送信装置１０から受信したフレーム情報から、同期タイミング信号ｓ０ｂを取出すとともに、送信装置１０からの時刻情報ｄ０と遅延時間指定情報ｔ２とを復元し、送信装置１０から受信した情報信号から基準クロック信号ｃ１を取出し、基準クロック信号ｃ１に基づき処理用クロック信号ｃ２を復元する復号部が構成される。この同期タイミング信号ｓ０ｂは、正秒信号ｓ０のタイミングと同じタイミングの正秒タイミング信号ｓ０ｃを取出す基準となる基準タイミング信号である。
【００５０】
次に、この時刻情報伝送システムの動作の詳細を、図２を用いて説明する。図２を理解し易くするため、図２における各信号の時間的関係は厳密ではなく模式的に示されている。
図２に示すように、送信装置１０は、ＧＰＳ受信機から、時刻情報ｄ０と正秒信号ｓ０を、それぞれ１秒毎に受信する。時刻情報ｄ０は、次に受信する正秒信号ｓ０が示すタイミングにおける時刻を示す。つまり、正秒信号ｓ０は、当該正秒信号ｓ０よりも前に受信した時刻情報ｄ０が示す時刻の実タイミングを示す。
【００５１】
図２の例では、正秒信号ｓ０（２）の立ち下がりは、時刻情報ｄ０（１）が示す時刻の実タイミングを示す。例えば、時刻情報ｄ０（１）が１５時４５分３０秒である場合、正秒信号ｓ０（２）は、１５時４５分３０秒に受信される。
【００５２】
また、送信装置１０は、ＧＰＳ受信機から、正秒信号ｓ０に同期した精密クロック信号ｃ０を継続的に受信する。なお、精密クロック信号ｃ０は、本例ではＧＰＳ受信機から受信しているが、必ずしもＧＰＳ受信機から受信する必要はなく、例えば、恒温槽タイプの発振器を用いて送信装置１０で生成するよう構成してもよい。
【００５３】
送信装置１０は、送信フレーム生成器１１において、受信した時刻情報ｄ０（１）を含む伝送フレームｄ１（１）を生成する。前述したように、伝送フレームｄ１（１）には、同期パターン３３、時刻情報３４、その他情報３５が含まれる（図３参照）。時刻情報ｄ０（１）は、時刻情報３４に含まれる。
【００５４】
次に、正秒信号ｓ０（１）の先頭（立ち下がり）から送信開始時間ｔ０後、並列／直列変換器１２において、伝送フレームｄ１（１）を、送信制御器１３からの送信開始信号ｓ１によりロードし、シリアルデータに変換する。そのシリアルデータは、直列伝送データｄ２（図２の３１）として出力される。このとき、直列伝送データｄ２は、１ビットずつ、送信制御器１３からのシンボルタイミング信号ｓ２に同期して出力される。直列伝送データｄ２が全て出力された後は、前述したように、並列／直列変換器１２から論理値１が出力され、データ伝送のされないアイドル状態（図２の３２）となる。
【００５５】
直列伝送データｄ２は、シンボル符号器１４において、処理用クロック信号ｃ２を用いて符号化され、シンボル信号ｄ３として出力される。このとき、直列伝送データｄ２は、シンボルタイミング信号ｓ２ごとに、１ビットずつ出力される。前述したように、シンボル信号ｄ３には、基準クロック信号ｃ１が含まれる。
【００５６】
シンボル信号ｄ３は、通信ケーブル５１を介して伝送され、シンボル信号ｄ３ｂとして受信装置２０で受信される。シンボル信号ｄ３ｂは、受信装置２０から折り返され、シンボル信号ｄ３ｃとして、送信装置１０の遅延時間計測器１５で受信される。遅延時間計測器１５は、送信装置１０から送信したシンボル信号ｄ３と、シンボル信号ｄ３ｃとの時間差に基づき、送信装置１０から受信装置２０へ伝送する際の信号遅延時間ｔ１を取得する。
【００５７】
この信号遅延時間ｔ１に基づき、演算部１７で、遅延時間ｔ２が算出され、遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報が生成される。遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報は、次の時刻情報ｄ０（２）の受信後に、フレーム情報ｄ１（２）に含まれて受信装置２０へ伝送される。
【００５８】
遅延時間ｔ２の算出方法は次のとおりである。
送信装置１０は、遅延時間計測器１５で取得した信号遅延時間ｔ１と、送信開始時間ｔ０と、同期パターン検出時間ｔ３とを用いて、遅延時間ｔ２を、次のように計算する。なお、ｔ２の計算は、例えばマイクロコンピュータを用いて行われる。
ｔ２（秒）＝１（秒）−（ｔ０＋ｔ１＋ｔ３）
【００５９】
ここで、送信開始時間ｔ０は、ＧＰＳ受信機からの正秒信号ｓ０の受信タイミングから、フレーム情報ｄ１が直列伝送データｄ２として送出開始されるまでの時間である。同期パターン検出時間ｔ３は、受信制御器２３における同期パターン検出時間（同期パターンの検出に要する時間）であり、同期パターンのビット数から決定される。
【００６０】
受信装置２０で受信されたシンボル信号ｄ３ｂは、シンボル復号器２１において復号され、図３に示すように、直列伝送データｄ２ｂと、データ取込タイミング信号ｓ３と、基準クロック取出し信号ｓ４（図３の４４ａ）とが生成される。前述したように、データ取込タイミング信号ｓ３は、伝送データｄ２ｂからデータを取込むタイミングを示す。基準クロック取出し信号ｓ４は、規準クロック信号ｃ１を取出すための信号である。
【００６１】
次に、受信制御器２３において、アイドル状態３２検出後に同期パターン３３を検出する。このとき、伝送データｄ２ｂの先頭検出から同期パターン検出時間ｔ３後に、直列伝送データｄ２ｂ中の同期パターン３３を検出し、同期パターン３３を検出した直後に、同期タイミング信号ｓ０ｂと直列／並列変換期間信号ｓ５とが生成される。
【００６２】
次に、直列／並列変換器２２において、直列／並列変換期間信号ｓ５の間、直列伝送データｄ２ｂから、フレーム情報ｄ１ｂが生成され、時計回路２５へ出力される。このフレーム情報ｄ１ｂには、時刻情報ｄ０（１）が含まれている。また、直列／並列変換器２２において、フレーム情報ｄ１ｂから遅延時間ｔ２が取出され、遅延器２６へ出力される。
【００６３】
そして、遅延器２６において、同期タイミング信号ｓ０ｂから遅延時間ｔ２後に、正秒タイミング信号ｓ０ｃが生成される。
【００６４】
正秒タイミング信号ｓ０ｃは、前述したように、ＧＰＳ受信機からの正秒信号ｓ０（２）と同じタイミングに合わせた信号である。そして、時計回路２５において、フレーム情報ｄ１ｂに含まれる時刻情報ｄ０（１）が、正秒タイミング信号ｓ０ｃにより設定される。これにより、正確な時刻を示す時刻情報ｄ０ｂが、時計回路２５から出力されるようになる。
【００６５】
また、ＡＮＤゲート２４において、図３に示すように、シンボル信号ｄ３ｂ（図３の４２ａ，４３ａ）と基準クロック取出し信号ｓ４（図３の４４ａ）とにより、基準クロック信号ｃ１（図３の４５ａ）が取り出される。そして、位相同期回路２７において、基準クロック信号ｃ１に基づき、処理用クロック信号ｃ２が生成される。
【００６６】
なお、上述した実施形態では、送信装置１０は、ＧＰＳ受信機から、時刻情報ｄ０と正秒信号ｓ０とを周期的に受信するように構成したが、本発明は、これに限られるものではなく、ＧＰＳ受信機以外の外部から、時刻情報ｄ０と正秒信号ｓ０とを周期的に受信するように構成してもよい。
【００６７】
また、上述した実施形態では、送信装置１０から受信装置２０へ時刻情報を伝送するごとに（つまり、１秒ごとに）、信号遅延時間ｔ１を求め遅延時間ｔ２を算出し直すように構成したが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、１回目の時刻情報伝送時に取得した遅延時間ｔ２を、２回目の時刻情報伝送時だけでなく、３回目以降の時刻情報伝送時に用いるよう構成してもよい。
【００６８】
また、上述した実施形態では、受信装置２０は、受信したフレーム情報から同期パターン３３を検出し、フレーム情報の先頭検出から同期パターン検出時間ｔ３後に、正秒信号ｓ０のタイミングと同じタイミングの正秒タイミング信号ｓ０ｃを取出す基準となる同期タイミング信号ｄ０ｂを取出すように構成したが、本発明は、これに限られるものではなく、同期タイミング信号ｄ０ｂ以外のタイミングで、基準タイミング信号を取出すように構成してもよい。例えば、フレーム情報を受信完了したタイミングで、基準タイミング信号を取出すように構成してもよい。この場合、遅延時間ｔ２は、時刻情報ｄ０の受信周期Ｔと、送信開始時間ｔ０と、信号遅延時間ｔ１と、基準タイミングを取出すまでの時間ｔ３（つまり、フレーム情報のビット数）とを用いて算出されることになる。例えば、ｔ２＝Ｔ−（ｔ０＋ｔ１＋ｔ３）で算出される。
【００６９】
また、上述した実施形態では、送信装置１０から受信装置２０へ、時刻情報と基準クロック信号とを送信するように構成したが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、基準クロック信号を送信せずに時刻情報のみを送信する場合や、時刻情報を送信せずに基準クロック信号のみを送信する場合にも適用することができる。
【００７０】
第１実施形態によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
（Ａ１）外部から、時刻情報を所定の周期Ｔで受信するとともに、時刻情報が示す実タイミングを示す正秒信号を時刻情報よりも遅れて周期Ｔで受信し、時刻情報を含む情報信号を周期Ｔで送信する送信装置と、伝送路を介して送信装置から情報信号を受信する受信装置とを備える時刻情報伝送システムにおいて、送信装置は、伝送路による信号遅延時間ｔ１を取得し、信号遅延時間ｔ１を用いて遅延時間ｔ２を算出し、遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報を生成し、時刻情報と遅延時間指定情報とを含むフレーム情報を生成して送信し、受信装置は、送信装置から受信したフレーム情報から、正秒信号のタイミングと同じタイミングの正秒タイミングを取出すための基準タイミングを取出すとともに、時刻情報と遅延時間指定情報とを復元し、基準タイミングと遅延時間ｔ２とに基づき正秒タイミングを取出し、正秒タイミングで時刻情報を時計回路に設定し、該時計回路から実時刻情報を出力するよう構成したので、外部（例えばＧＰＳ受信機）からの時刻情報と正秒信号を、小さい誤差（例えば数十ナノ秒の誤差）で観測地点に送ることが可能となり、時刻精度とリアルタイム性を向上することができる。
（Ａ２）送信装置は、処理用クロック信号を生成し、フレーム情報を、処理用クロック信号を用いて符号化し、時刻情報と遅延時間指定情報と基準クロック信号とを含む情報信号として送信し、受信装置は、受信した情報信号から基準クロック信号を取出し、基準クロック信号に基づき処理用クロック信号を復元するよう構成したので、送信装置で生成した処理用クロック信号を、受信装置側で復元することができる。よって、受信側において省電力で高精度の処理用クロック信号を得ることが容易にできる。
（Ａ３）送信装置は、第１の情報信号を受信装置へ送信し、受信装置から折り返された第１の情報信号を受信することにより、信号遅延時間ｔ１を取得し、時刻情報と遅延時間指定情報とを含むフレーム情報を生成して、第２の情報信号として送信装置へ送信し、受信装置は、第２の情報信号を受信して、基準タイミングを取出すとともに、時刻情報と遅延時間指定情報とを復元し、基準タイミングと遅延時間ｔ２とに基づき正秒タイミングを取出すよう構成したので、外部（例えばＧＰＳ受信機）からの時刻情報と正秒信号を小さい誤差で観測地点に送ることを、容易に実現できる。
（Ａ４）受信装置がフレーム情報を受信開始した後、基準タイミングを取出すまでの時間をｔ３とし、送信装置が正秒信号を外部から受信した後、フレーム情報を送信開始するまでの時間をｔ０とするとき、周期Ｔとｔ０と信号遅延時間ｔ１とｔ３とを用いて遅延時間ｔ２を算出するよう構成したので、遅延時間ｔ２を容易に算出できる。
（Ａ５）送信装置から受信装置へ時刻情報を伝送するごとに、遅延時間ｔ２を算出し直すように構成したので、送信装置から受信装置への伝送信号遅延時間ｔ１が変化するような場合（例えば、海水温度や潮流等により通信ケーブル５１の長さが変動するような場合や、通信ケーブル５１の浮遊容量が変動するような場合など）も、受信装置において正確な時刻情報を生成することができる。
（Ａ６）ＧＰＳ受信機からの時刻情報と、ＧＰＳ受信機からの正秒信号と、ＧＰＳ受信機の精密クロックから生成した基準クロックとを、１本の同じ信号線により伝送するよう構成したので、伝送ケーブルを簡素化することができる。
（Ａ７）基準クロック信号ｃ1を、受信装置２０のクロック信号でサンプリングすることなく、ゲートのみで取出すよう構成したので、基準クロック信号ｃ1を、ジッタの無い安定したクロックとすることができ、延いては、精密クロック信号ｃ０と同等の周波数偏差を有し、ジッタの少ない安定した処理用クロック信号ｃ２を生成できる。
（Ａ８）送信装置は、同期パターンと時刻情報と遅延時間指定情報とを含むフレーム情報を生成し、受信装置は、送信装置から受信したフレーム情報から、同期パターンを検出したときの同期タイミングを基準タイミングとして取出し、同期タイミングと遅延時間ｔ２とに基づく正秒タイミングで、時刻情報を時計回路に設定するように構成したので、基準タイミングを容易に取出すことができる。
【００７１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る時刻情報伝送システムについて、図４を用いて説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る時刻情報伝送システムの構成を示す図であり、本発明を海底地震観測システムに適用した実施例である。図４において、図１と同じ動作を行う構成には同符号を付し、説明を省略する。また、図２と図３に示す第１実施形態における動作タイミングは、第２実施形態においても同様である。つまり、図２と図３は、第２実施形態に係る動作タイミングを示す図でもある。
【００７２】
第２実施形態の時刻情報伝送システムにおいては、送信装置としての陸上装置１１０が、受信装置としての複数の観測装置１２０に、光ファイバ（光通信ケーブル）１５１により芋づる形式で信号接続されている。つまり、陸上装置１１０が１段目の光ファイバ１５１（１）により１段目の観測装置１２０（１）に接続され、観測装置１２０（１）が２段目の光ファイバ１５１（２）により２段目の観測装置１２０（２）に接続され、（ｎ-１）段目の観測装置１２０（ｎ-１）がｎ段目の光ファイバ１５１（ｎ）によりｎ段目の観測装置１２０（ｎ）に接続されている。
【００７３】
各観測装置１２０において遅延時間ｔ２が正しく設定されていない場合、例えば、各観測装置１２０を設置した直後のような場合、陸上装置１１０は、順次、各観測装置１２０へ信号を配信し、各観測装置１２０における信号遅延時間ｔ１の取得を行った後、信号遅延時間ｔ１に基づき遅延時間ｔ２を算出し、遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報を、各観測装置１２０へ配信する。各観測装置１２０は、受信した遅延時間ｔ２を保持し、陸上装置１１０から受信した時刻情報ｄ０と遅延時間ｔ２とを用いて、自身の時計情報ｄ０ｂを正確な時刻に合わせる。このとき、第１実施形態と同様、陸上装置１１０から受信する時刻情報ｄ０は、実際の時刻よりも早めたタイミングで配信される。つまり、図２に示すタイミングで配信される。
【００７４】
例えば、陸上装置１１０は、１段目の観測装置１２０（１）へ信号を配信し、観測装置１２０（１）における信号遅延時間ｔ１（１）の取得を行った後、遅延時間ｔ２（１）を算出し、遅延時間ｔ２（１）を含む遅延時間指定情報を、観測装置１２０（１）へ配信する。観測装置１２０（１）は、受信した遅延時間ｔ２（１）を保持し、陸上装置１１０から受信した時刻情報ｄ０と遅延時間ｔ２（１）とを用いて、自身の時計情報ｄ０ｂを正確な時刻に合わせる。
【００７５】
次に、陸上装置１１０は、観測装置１２０（１）を介して、２段目の観測装置１２０（２）へ信号を配信し、観測装置１２０（２）における信号遅延時間ｔ１（２）の取得を行った後、遅延時間ｔ２（２）を算出する。そして、遅延時間ｔ２（２）を含む遅延時間指定情報を、観測装置１２０（１）を介して観測装置１２０（２）へ配信する。観測装置１２０（２）は、受信した遅延時間ｔ２（２）を保持し、観測装置１２０（１）を介して陸上装置１１０から受信した時刻情報ｄ０と遅延時間ｔ２（２）とを用いて、自身の時計情報ｄ０ｂを正確な時刻に合わせる。
【００７６】
陸上装置１１０の構成を説明する。
陸上装置１１０は、送信フレーム生成器１１１と、並列／直列変換器１２と、送信制御器１３と、シンボル符号器１４と、遅延時間計測器１５と、位相同期回路１６と、演算部１７と、電気／光変換器１１７とを含むように構成される。図１の構成と異なるのは、送信フレーム生成器１１１と電気／光変換器１１７であり、他の構成は、図１の構成と同じである。
【００７７】
陸上装置１１０において、位相同期回路１６で生成された処理用クロック信号ｃ２は、位相同期回路１６で用いられるとともに、位相同期回路１６と電気／光変換器１１７とを除き、陸上装置１１０の構成の全てへ出力される。
【００７８】
送信フレーム生成器１１１は、伝送フレームｄ１を生成し、並列／直列変換器１２へ出力する。伝送フレームｄ１は、第１実施形態と同様、図３に示す伝送フレームｄ２（直列伝送データ）と同じ構成であり、同期パターン３３、時刻情報３４、その他情報３５を含むように構成される。時刻情報３４には、ＧＰＳ受信機から受信した時刻情報ｄ０が含まれる。その他情報３５には、遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報や、設定要求情報ｄ０１や、観測装置指定情報ｄ０２や、折り返し指定情報ｄ０３が含まれる。設定要求情報ｄ０１や、観測装置指定情報ｄ０２や、折り返し指定情報ｄ０３は、例えば、陸上装置１１０の操作入力部（不図示）から、操作員により入力される。
【００７９】
観測装置指定情報ｄ０２は、陸上装置１１０が情報伝送相手の観測装置１２０を指定するための情報であり、例えば、観測装置１２０の装置番号が用いられる。
設定要求情報ｄ０１は、陸上装置１１０から送信された情報を、観測装置指定情報ｄ０２で指定された観測装置１２０の受信情報として受け取ることを、観測装置１２０へ要求するための情報であり、例えば、１（有効：設定要求あり）又は０（無効：設定要求なし）で表される。
【００８０】
折り返し指定情報ｄ０３は、観測装置指定情報ｄ０２で指定された観測装置１２０に対し、陸上装置１１０から送信された情報を折り返すよう指定するための情報であり、例えば、１（有効：折り返し指定あり）又は０（無効：折り返し指定なし）で表される。
【００８１】
電気／光変換器１１７は、陸上装置１１０で生成された電気信号を光信号に変換し、観測装置１２０（１）へ出力する。また、観測装置１２０（１）から受信した光信号を電気信号に変換する。電気／光変換器１１７は、その光信号出力と、観測装置１２０（１）から受信した光信号とを、１芯の光ファイバ１５１（１）により伝送可能な１芯双方向の電気／光変換器である。
【００８２】
なお、電気／光変換器１１７と光ファイバ１５１（１）を用いるのではなく、図１と同様に、双方向通信可能な通信ケーブル５１を用いるよう構成することも可能である。
【００８３】
次に、観測装置１２０の構成を説明する。
観測装置１２０は、シンボル復号器２１と、直列／並列変換器１２２と、受信制御器２３と、ＡＮＤゲート２４と、時計回路２５と、遅延器２６と、位相同期回路２７と、電気／光変換器１２７,１２８と、スイッチ１２９と、を含むように構成される。図１の構成と異なるのは、直列／並列変換器１２２と電気／光変換器１２７,１２８とスイッチ１２９であり、他の構成は、図１の構成と同じである。
【００８４】
観測装置１２０において、位相同期回路２７で生成された処理用クロック信号ｃ２は、位相同期回路２７で用いられるとともに、位相同期回路２７と電気／光変換器１２７,１２８とを除き、観測装置１２０の構成の全てへ出力される。
【００８５】
電気／光変換器１２７は、観測装置１２０で生成された電気信号を光信号に変換し、陸上装置１１０又は上位の観測装置１２０へ出力する。また、陸上装置１１０又は上位の観測装置１２０から受信した光信号を電気信号に変換する。上位の観測装置１２０とは、芋づる形式の接続において、その観測装置１２０よりも陸上装置１１０に近い観測装置１２０のことである。電気／光変換器１２７は、その光信号出力と、陸上装置１１０から受信する光信号とを、１芯の光ファイバ１５１により伝送可能な１芯双方向の電気／光変換器である。
【００８６】
電気／光変換器１２８は、当該観測装置１２０（１）で生成された電気信号を光信号に変換し、次段（下位）の観測装置１２０（２）へ出力する。また、観測装置１２０（２）から受信した光信号を電気信号に変換する。なお、最終段の観測装置１２０（ｎ）では、電気／光変換器１２８を省略してもよい。
【００８７】
直列／並列変換器１２２は、直列／並列変換期間信号ｓ５の間、シンボル復号器２１からの直列伝送データｄ２ｂを、データ取込タイミング信号ｓ３を用いて、１ビットずつ取り込む。取り込んだ後、直列伝送データｄ２ｂをシリアルデータからパラレルデータに変換し、フレーム情報ｄ１ｂを生成して保持する。フレーム情報ｄ１ｂの内容は、フレーム同期パターン３３が欠けていることを除き、陸上装置１１０内のフレーム情報ｄ１の内容と同じである。
【００８８】
詳しくは、直列/並列変換器１２２は、シフレジスタと該シフトレジスタの値を保持する保持用レジスタＨＲとを含むように構成され、直列伝送データｄ２ｂが、データ取込タイミング信号ｓ３により、上記シフトレジスタに１ビットずつ入力される。そして、直列／並列変換期間信号ｓ５で示される期間内の最終データが上記シフレジスタに入力された後に、直列/並列変換器１２２は、上記シフトレジスタ内のデータを、受信したフレーム情報ｄ１ｂとして出力する。
【００８９】
こうして直列／並列変換器１２２は、時刻情報ｄ０ｂを含むフレーム情報ｄ１ｂを、時計回路２５へ出力する。時刻情報ｄ０ｂは、図３に示す時刻情報３４に含まれる。
また、直列／並列変換器１２２は、上記シフトレジスタ内の観測装置指定情報ｄ０２が観測装置１２０（１）の装置番号で、かつ設定要求情報ｄ０１が有効であるという条件Ｃを満足するか否かを判定し、条件Ｃを満足する場合に、上記シフトレジスタ内のデータを保持用レジスタＨＲに書き込み、保持用レジスタＨＲ（詳しくは、その他情報３５）から遅延時間ｔ２を取得し、遅延器２６へ出力する。
【００９０】
また、直列／並列変換器１２２は、保持用レジスタＨＲ（詳しくは、その他情報３５）から折り返し指定情報ｄ０３を取得し、当該観測装置１２０を、折り返し状態、又は非折り返し状態に設定する制御信号を、スイッチ１２９へ出力する。保持用レジスタＨＲの内容は、次に直列／並列変換器１２２に入力された直列伝送データｄ２ｂが上記条件Ｃを満足するまで保持される。
【００９１】
こうして、直列/並列変換器１２２は、上記条件Ｃを満足する場合に、保持用レジスタＨＲに保持されたデータ内の折り返し指定情報ｄ０３に基づき、折り返し用スイッチ１２９の状態を制御する。すなわち、直列/並列変換器１２２は、折り返し指定情報ｄ０３が有効の場合は、スイッチ１２９が折り返し状態となるよう制御し、折り返し指定情報ｄ０３が無効の場合は、スイッチ１２９が非折り返し状態となるよう制御する。
【００９２】
スイッチ１２９は、当該観測装置１２０を、折り返し状態と、非折り返し状態との間で切り替える。折り返し状態とは、陸上装置１１０から信号が送信され、観測装置１２０で折り返されて陸上装置１１０へ戻る状態である。非折り返し状態とは、折り返し状態でない状態である。電源投入時等の初期状態においては、スイッチ１２９は、観測装置１２０が非折り返し状態になるよう設定されている。
【００９３】
スイッチ１２９は、折り返し指定情報ｄ０３が折り返し有り指定の場合、直列／並列変換器１２２からの制御信号に従い、電気／光変換器１２７からの電気信号であるシンボル信号ｄ３ｂを、電気／光変換器１２７へ折り返す。つまり、スイッチ１２９の接点ｂと、電気／光変換器１２７の電気信号入力ｃとが接続される。
【００９４】
また、スイッチ１２９は、折り返し指定情報ｄ０３が折り返しなし指定の場合、直列／並列変換器１２２からの制御信号に従い、電気／光変換器１２８からの電気信号を、電気／光変換器１２７へ出力する。つまり、スイッチ１２９の接点ａと、電気／光変換器１２７の電気信号入力ｃとが接続される。
【００９５】
次に、観測装置１２０（１）内の遅延器２６への遅延時間ｔ２（１）の設定、観測装置１２０（１）における時刻情報ｄ０ｂ、正秒タイミング信号ｓ０ｃ、および処理用クロック信号ｃ２の生成について、図２を参照して説明する。
【００９６】
まず、陸上装置１１０は、ＧＰＳ受信機からの正秒信号ｓ０（１）と時刻情報ｄ０（１）を受信後、送信フレーム生成器１１１において、観測装置指定情報ｄ０２を観測装置１２０（１）の装置番号に設定し、折り返し指定情報ｄ０３を有効にし、設定要求情報ｄ０１を有効にしたフレーム情報ｄ１（１）を生成する。このフレーム情報ｄ１（１）には、ＧＰＳ受信機からの時刻情報ｄ０（１）が含まれる。
【００９７】
フレーム情報ｄ１（１）は、送信制御器１３からの制御信号に従い、並列/直列変換器１２を経て、シンボル符号器１４からシンボル信号ｄ３として出力される。シンボル信号ｄ３は、電気/光変換器１１７で光信号に変換され、伝送路である光ファイバ１５１（１）へ出力される。
【００９８】
なお、第１実施形態で述べたように、シンボル符合器１４からのフレーム情報の出力開始は、ＧＰＳ受信機の正秒信号ｓ０から時間ｔ０後になるよう、送信制御器１３により制御されている（図２参照）。
【００９９】
観測装置１２０（１）は、光ファイバ１５１（１）経由で送られてきた陸上装置１１０からの光信号を、電気/光変換器１２７により、電気信号であるシンボル信号ｄ３ｂに変換する。芋づる形式で接続された次の観測装置１２０（２）への中継のため、電気信号ｄ３ｂは、電気/光変換器１２８により再度光信号に変換され、伝送路である光ファイバ１５１（２）に出力される。このとき、観測装置１２０（１）は非折り返し状態であり、スイッチ１２９の接点ａと、電気／光変換器１２７の電気信号入力ｃとが接続されている。
【０１００】
また、第１実施形態と同様に、シンボル復号器２１において、シンボル信号ｄ３ｂから、受信データである直列伝送データｄ２ｂ、データ取込タイミング信号ｓ３、基準クロック取出し信号ｓ４が生成される。
【０１０１】
受信制御器２３は、第１実施形態と同様に、受信データｄ２ｂとデータ取込タイミング信号ｓ３とを用いて、アイドル状態を検出する。そして、アイドル状態検出後に受信データｄ２ｂの同期パターン３３を検索し、直列／並列変換期間信号ｓ５、同期タイミング信号ｓ０ｂを生成する。なお、本実施形態では、アイドル状態は、受信データｄ２ｂの最大長、つまり伝送フレームの最大長を想定して、３２７６８ビットの期間において１が連続した場合とし、また、伝送フレームの開始パターンである同期パターン３３は、自己相関関係の大きい（ＡＡＡＡ０９Ｂ７）１６とした。
【０１０２】
直列/並列変換器１２２は、上述したように、時刻情報ｄ０（１）が含まれるフレーム情報ｄ１ｂを出力する。フレーム情報ｄ１ｂに含まれる時刻情報ｄ０（１）は、正秒タイミング信号ｓ０ｃにより時計回路２５に設定されるが、この段階では遅延時間ｔ２が正しく設定されていないので、正秒タイミング信号ｓ０ｃの出力タイミングも正しくなく、したがって、時計回路２５の出力する時刻情報ｄ０ｂも正しいものではない。
【０１０３】
また、直列/並列変換器１２２は、受信データｄ２ｂ内の観測装置指定情報ｄ０２が観測装置１２０（１）の装置番号で、かつ設定要求情報ｄ０１が有効であるという条件Ｃを満足するか否かを判定する。この場合、上記条件Ｃを満足するので、受信データｄ２ｂ内の折り返し指定情報ｄ０３（有効）を保持用レジスタＨＲに保持するとともに、この折り返し指定情報ｄ０３（有効）に基づき、折り返し用スイッチ１２９が折り返し状態になるよう制御する。これにより、スイッチ１２９の接点ｂと、電気／光変換器１２７の電気信号入力ｃとが接続される。
【０１０４】
なお、観測装置１２０（２）〜観測装置１２０（ｎ）においても、観測装置１２０（１）と同様に、前段の観測装置１２０から送られてきた光信号を、電気信号であるシンボル信号ｄ３ｂに変換するとともに、次段の観測装置１２０への中継のため、電気信号ｄ３ｂは、再度光信号に変換され、光ファイバ１５１に出力される。そして、第１実施形態と同様に、それぞれのシンボル復号器２１において、シンボル信号ｄ３ｂから、受信データである直列伝送データｄ２ｂ、データ取込タイミング信号ｓ３、基準クロック取出し信号ｓ４が生成される。また、それぞれの直列/並列変換器１２２においてフレーム情報ｄ１ｂ（１）が取出され、時刻情報ｄ０（１）としてそれぞれの時計回路２５に設定されるが、遅延時間ｔ２が正しく設定されていないので、時計回路２５の出力する時刻情報ｄ０ｂは正しいものではない。
【０１０５】
次に、陸上装置１１０は、次の正秒信号ｓ０（２）と時刻情報ｄ０（２）を受信後、送信フレーム生成器１１１において次のフレーム情報ｄ１（２）を生成し、並列/直列変換器１２、シンボル符号器１４の処理を経た後、電気/光変換器１１７から出力する。このフレーム情報ｄ１（２）において、観測装置指定情報ｄ０２は観測装置１２０（１）の装置番号とされるが、設定要求情報ｄ０１と折り返し指定情報ｄ０３は、有効又は無効のどちらに設定されていても構わない。このフレーム情報ｄ１（２）には、ＧＰＳ受信機からの時刻情報ｄ０（２）が含まれる。
【０１０６】
この時刻情報ｄ０（２）も、時刻情報ｄ０（１）と同様に、観測装置１２０（１）〜観測装置１２０（ｎ）の時計回路２５にそれぞれ設定されるが、遅延時間ｔ２が正しく設定されていないので、各時計回路２５の出力する時刻情報ｄ０ｂは正しいものではない。
【０１０７】
陸上装置１１０は、フレーム情報ｄ１（２）が送信された後、観測装置１２０（１）から折り返され戻るまでの往復時間を遅延時間計測器１５で計測する。そして、第１実施形態と同様に、上記往復時間から算出した信号遅延時間ｔ１（１）と、送信開始時間ｔ０と、同期パターン検出時間ｔ３とに基づき、観測装置１２０（１）へ伝送する遅延時間ｔ２（１）を算出する。
【０１０８】
遅延時間ｔ２（１）を含む遅延時間指定情報は、次の正秒信号ｓ０（３）と時刻情報ｄ０（３）を受信後、フレーム生成器１１１により生成される次のフレーム情報ｄ１（３）に含まれて、並列/直列変換器１２、シンボル符号器１４の処理を経た後、電気/光変換器１１７から出力される。このフレーム情報ｄ１（３）において、観測装置指定情報ｄ０２は観測装置１２０（１）の装置番号とされ、設定要求情報ｄ０１は有効とされ、折り返し指定情報ｄ０３は無効とされる。このフレーム情報ｄ１（３）には、ＧＰＳ受信機からの時刻情報ｄ０（３）が含まれる。
【０１０９】
フレーム情報ｄ１（３）は、観測装置１２０（１）へ伝送され、直列/並列変換器１２２において、時刻情報ｄ０（３）を含むフレーム情報ｄ１ｂを出力する。また、直列/並列変換器１２２は、受信データｄ２ｂ内の観測装置指定情報ｄ０２が観測装置１２０（１）の装置番号で、かつ設定要求情報ｄ０１が有効であるという条件Ｃを満足するか否かを判定する。この場合、上記条件Ｃを満足するので、受信データｄ２ｂ内の遅延時間ｔ２を保持用レジスタＨＲに保持するとともに遅延器２６へ出力する。
【０１１０】
また、直列/並列変換器１２２は、上記条件Ｃを満足するので、受信データｄ２ｂ内の折り返し指定情報ｄ０３（無効）を保持用レジスタＨＲに保持するとともに、折り返し指定情報ｄ０３（無効）により、折り返し用スイッチ１２９が非折り返し状態になるよう制御する。
【０１１１】
そして、第１実施形態の受信装置２０と同様に、観測装置１２０（１）は、遅延器２６を用いて、予め設定された遅延時間ｔ２（１）の間、同期タイミング信号ｓ０ｂを遅延させることで、ＧＰＳ受信機の正秒信号ｓ０と同一タイミングの正秒タイミング信号ｓ０ｃを生成する。また、観測装置１２０（１）は、正秒タイミング信号ｓ０ｃに同期してフレーム情報ｄ１ｂを時計回路２５に設定することで、ＧＰＳ時刻と同一の時刻情報ｄ０ｂを生成する。
【０１１２】
また、第１実施形態の受信装置２０と同様に、観測装置１２０（１）は、陸上装置１１０から受信した情報信号から、シンボル復号器２１により、基準クロック取出し信号ｓ４を生成する。そして、ＡＮＤゲート２４により、シンボル信号ｄ３ｂと基準クロック取出し信号ｓ４とから、基準クロックｃ１信号を生成し、さらに、位相同期回路２７により、処理用クロック信号ｃ２を生成する。
【０１１３】
なお、時刻情報ｄ０（３）も、観測装置１２０（２）〜観測装置１２０（ｎ）の各時計回路２５にそれぞれ設定されるが、観測装置１２０（２）〜観測装置１２０（ｎ）において遅延時間ｔ２が正しく設定されていないので、観測装置１２０（２）〜観測装置１２０（ｎ）の各時計回路２５の出力する時刻情報ｄ０ｂは正しいものではない。
【０１１４】
次に、観測装置１２０（２）内の遅延器２６への遅延時間ｔ２（２）の設定、観測装置１２０（２）における時刻情報ｄ０ｂ、正秒タイミング信号ｓ０ｃ、および処理用クロック信号ｃ２の生成について説明する。
【０１１５】
観測装置１２０（１）への遅延時間ｔ２（１）の設定が終了した後、陸上装置１１０は、送信フレーム生成器１１１において、観測装置指定情報ｄ０２を観測装置１２０（２）の装置番号に設定し、折り返し指定情報ｄ０３を有効にし、設定要求情報ｄ０１を有効にしたフレーム情報ｄ１（４）を生成する。このフレーム情報ｄ１（４）には、ＧＰＳ受信機からの時刻情報ｄ０（４）が含まれる。
【０１１６】
フレーム情報ｄ１（４）は、送信制御器１３からの制御信号に従い、並列/直列変換器１２、シンボル符号器１４の処理を経た後、電気/光変換器１１７で光信号に変換され、伝送路である光ファイバ１５１（１）へ出力された後、観測装置１２０（１）内の電気/光変換器１２７で電気信号ｄ３ｂに変換され、さらに電気/光変換器１２８で光信号に変換され、光ファイバ１５１（２）へ出力される。
【０１１７】
光ファイバ１５１（２）へ出力された光信号は、観測装置１２０（２）において、電気/光変換器１２７により、電気信号であるシンボル信号ｄ３ｂに変換される。芋づる形式で接続された次段の観測装置１２０（３）への中継のため、電気信号ｄ３ｂは、観測装置１２０（２）の電気/光変換器１２８により再度光信号に変換され、伝送路である光ファイバ１５１（３）に出力される。
【０１１８】
こうして、上述した観測装置１２０（１）内の遅延器２６への遅延時間ｔ２（１）の設定処理と同様にして、フレーム情報ｄ１（４）により、観測装置１２０（２）が折り返し状態に設定される。次に、上記フレーム情報ｄ１（２）における処理と同様に、フレーム情報ｄ１（５）により、陸上装置１１０が信号遅延時間ｔ１（２）を取得し、信号遅延時間ｔ１（２）を用いて遅延時間ｔ２（２）を算出する。次に、上記フレーム情報ｄ１（３）における処理と同様に、フレーム情報ｄ１（６）により、遅延時間ｔ２（２）が観測装置１２０（２）内の遅延器２６へ設定され、時刻情報ｄ０（６）が時計回路２５に設定される。
【０１１９】
なお、観測装置１２０（１）、及び観測装置１２０（３）〜観測装置１２０（ｎ）の各時計回路２５においては、時刻情報ｄ０（４）を含むフレーム情報ｄ１（４）により、時刻情報ｄ０（４）が設定され、時刻情報ｄ０（５）を含むフレーム情報ｄ１（５）により、時刻情報ｄ０（５）が設定され、時刻情報ｄ０（６）を含むフレーム情報ｄ１（６）により、時刻情報ｄ０（６）が設定される。このとき、観測装置１２０（１）は正確な遅延時間ｔ２が設定されているので、観測装置１２０（１）の時計回路２５の出力する時刻情報ｄ０ｂは正しい。しかし、観測装置１２０（３）〜観測装置１２０（ｎ）は正確な遅延時間ｔ２が設定されていないので、それらの時計回路２５の出力する時刻情報ｄ０ｂは正しいものではない。
【０１２０】
このように、観測装置１２０（１）内の遅延器２６への遅延時間ｔ２（１）の設定処理と同様な処理を、観測装置１２０（２）以降に対し行うことで、芋づる式に接続された全ての観測装置１２０に対し、各観測装置１２０ごとに異なる遅延時間ｔ２を設定する。そして、全ての観測装置１２０に正しい遅延時間ｔ２が設定された後、陸上装置１１０からフレーム情報ｄ１が送出される毎に、全ての観測装置１２０の時計回路２５において、それぞれ、正しいタイミングで時刻情報ｄ０が設定され、正しい時刻情報ｄ０ｂが出力される。なお、本実施形態の例では、観測システムの全長、観測装置数、時刻情報用の伝送フレームの伝送時間を考慮して、送信開始時間ｔ０を９９８（ｍｓｅｃ）とした。
【０１２１】
なお、前述したように、送信開始時間ｔ０は、信号遅延時間ｔ１と時刻情報を送信完了するのに要する時間ｔ６とが、１秒間（つまり、正秒信号ｓ０の周期）以内に収まる範囲内で、任意に設定できる。もし、ｔ０＝１−（ｔ１＋ｔ６）と設定した場合は、ｔ２が既知の固定値（ｔ２＝ｔ６−ｔ３）となるので、遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報を送信する必要はない。
【０１２２】
しかし、本実施形態のように、複数の観測装置１２０を芋づる式に接続した場合は、信号遅延時間ｔ１が観測装置１２０毎に異なるので、各観測装置１２０においてｔ２を固定値とするためには、陸上装置１１０における送信開始時間ｔ０を、各観測装置１２０毎に異ならせる必要がある。このように、各観測装置１２０においてｔ２を固定値とすると、各観測装置１２０に対する送信開始時間ｔ０が異なることになり、送信開始時間ｔ０の設定が煩雑で間違いを起こし易いものとなる。
【０１２３】
これに対し、本実施形態では、各観測装置１２０に対し、同一の送信開始時間ｔ０を設定し、複数の観測装置１２０全てにおいて遅延時間ｔ２を変動値に設定できるようにする。これにより、陸上装置１１０において送信開始時間ｔ０の設定が簡単になり使い易さが向上する。また、各観測装置１２０に対する送信開始時間ｔ０を同一とすることにより、各観測装置１２０へ毎周期、時刻情報を、芋づる式に接続された１本の信号線で送信することができる。
【０１２４】
観測装置１２０（２）における時刻情報ｄ０ｂ、正秒タイミング信号ｓ０ｃ、および処理用クロック信号ｃ２の生成についても、観測装置１２０（１）と同様に行われる。また、観測装置１２０（３）以降の遅延器２６への遅延時間ｔ２の設定、観測装置１２０（３）以降における時刻情報ｄ０ｂ、正秒タイミング信号ｓ０ｃ、および処理用クロック信号ｃ２の生成についても、観測装置１２０（２）と同様に行われる。
【０１２５】
本実施形態では、遅延器２６の遅延制御は、位相同期回路２７で生成した処理用クロック信号ｃ２で行われる、そして、処理用クロック信号ｃ２の周波数を３２．７６８ＭＨｚとしているので、時刻情報ｄ０ｂを、ＧＰＳ受信機における時刻に対し±５０ｎｓｅｃの精度で合わせる事が可能である。
【０１２６】
なお、上記説明では、観測装置指定情報ｄ０２で指定された観測装置１２０においては、設定要求情報ｄ０１が常に有効であった。したがって、観測装置指定情報ｄ０２で指定された観測装置１２０において、設定要求情報ｄ０１が有効な場合と同じ状態とすることにより、陸上装置１１０からの設定要求情報ｄ０１を省略する構成とすることもできる。
【０１２７】
また、上記説明では、陸上装置１１０に近い観測装置１２０（１）から順に遅延時間ｔ２を設定するようにしたが、この逆、つまり、陸上装置１１０から最も遠い観測装置１２０（ｎ）から順に遅延時間ｔ２を設定するようにしてもよい。
【０１２８】
また、上記説明では、全ての観測装置１２０に対し、順次、正しい遅延時間ｔ２を設定するようにしたが、必要に応じて一部の観測装置１２０に対してのみ、正しい遅延時間ｔ２を設定することも可能である。このとき、一部の観測装置１２０に対して遅延時間ｔ２を設定するときにおいても、他の観測装置１２０は、陸上装置１１０が送信した時刻情報を受信することができるので、時計回路２５から出力される時刻情報の精度を高めることができる。
【０１２９】
第２実施形態によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
（Ｂ１）複数の観測装置１２０を芋づる形式で接続するよう構成したので、複数の観測装置１２０における時刻情報ｄ０ｂ、正秒タイミング信号ｓ０ｃ、処理用クロック信号ｃ２を、ＧＰＳ受信機における時刻情報ｄ０、正秒信号ｓ０、精密クロック信号ｃ０に近い精度とすることが容易に実現できる。
（Ｂ２）１番目の伝送フレームにより観測装置を折り返し状態に設定し、２番目の伝送フレームにより信号遅延時間ｔ１を取得し、３番目の伝送フレームにより観測装置に対し遅延時間ｔ２を設定するように構成したので、複数の観測装置１２０において、正確な時刻情報ｄ０ｂと正秒タイミング信号ｓ０ｃを得ることを容易に実現できる。
（Ｂ３）複数の観測装置１２０に対し、同一の送信開始時間ｔ０を設定し、複数の観測装置１２０全てにおいて遅延時間ｔ２を変動値に設定できるように構成したので、陸上装置１１０において送信開始時間ｔ０の設定が簡単になり使い易さが向上し、また、陸上装置と全観測装置との間を一本の伝送路で接続することができる。
（Ｂ４）陸上装置と観測装置との間、観測装置と観測装置との間を、一本の伝送路で接続するよう構成したので、伝送路の構築を容易に行うことができる。
（Ｂ５）陸上装置１１０が送信した時刻情報を、常に全ての観測装置１２０で受信することができ、該受信した時刻情報を時計回路２５に設定できるよう構成したので、一部の観測装置１２０に対し遅延時間ｔ２を設定処理しているときにも、他の観測装置１２０は、正確な時刻情報を時計回路２５に設定することができ、時計回路２５から出力される時刻情報の精度を高めることができる。
【０１３０】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る時刻情報伝送システムについて、図５を用いて説明する。
図５は、本発明の第３実施形態に係る時刻情報伝送システムの構成を示す図であり、本発明を海底地震観測システムに適用した実施例である。第３実施形態では、観測装置２２０に観測情報送出器２２８が搭載され、陸上装置２１０に観測情報受信器２１８が搭載されている。これにより、観測情報を観測装置２２０から陸上装置２１０へ、光ファイバ１５１を介して送信できるように構成されている。
【０１３１】
図５において、図１及び図４と同じ動作を行う構成には同符号を付し、説明を省略する。また、図２と図３に示す第１実施形態における動作タイミングは、第３実施形態においても同様である。つまり、図２と図３は、第２実施形態に係る動作タイミングを示す図でもある。
【０１３２】
第３実施形態の時刻情報伝送システムにおいては、時刻情報の送信装置としての陸上装置２１０と、時刻情報の受信装置としての観測装置２２０との間が、１芯双方向の電気/光変換器１１７,１２７を介して、１本の光ファイバ１５１により信号接続されている。
【０１３３】
そして、時刻情報フレームの折り返し期間以外の時間において、スイッチ２２９を観測情報伝送データｄ５の系統に切り替えることで、観測情報伝送データｄ５を陸上装置２１０へ送信する。こうして、時刻情報の配信と観測情報の伝送を、１本の光ファイバで可能としている。
【０１３４】
陸上装置２１０の構成を説明する。
陸上装置２１０は、送信フレーム生成器１１と、並列／直列変換器１２と、送信制御器１３と、シンボル符号器１４と、遅延時間計測器１５と、位相同期回路１６と、演算部１７と、電気／光変換器１１７と、観測情報受信器２１８とを含むように構成される。図１の構成と異なるのは、電気／光変換器１１７と観測情報受信器２１８であり、他の構成は、図１の構成と同じである。電気／光変換器１１７は、図４の構成と同じである。
【０１３５】
陸上装置２１０において、位相同期回路１６で生成された処理用クロック信号ｃ２は、位相同期回路１６で用いられるとともに、位相同期回路１６と電気／光変換器１１７とを除き、陸上装置２１０の構成の全てへ出力される。
【０１３６】
観測情報受信器２１８は、観測装置２２０から受信した直列の観測情報伝送データｄ５ｂを、復号した後、並列変換し、観測情報として出力する。このため、観測情報受信器２１８は、シンボル復号器２１、直列／並列変換器２２、受信制御器２３等のような受信回路として必要な構成を備えている。
【０１３７】
次に、観測装置２２０の構成を説明する。
観測装置２２０は、シンボル復号器２１と、直列／並列変換器２２と、受信制御器２３と、ＡＮＤゲート２４と、時計回路２５と、遅延器２６と、位相同期回路２７と、電気／光変換器１２７と、スイッチ２２９と、観測情報送出器２２８とを含むように構成される。図１の構成と異なるのは、電気／光変換器１２７とスイッチ２２９と観測情報送出器２２８であり、他の構成は、図１の構成と同じである。電気／光変換器１２７は、図４の構成と同じである。
【０１３８】
観測装置２２０において、位相同期回路２７で生成された処理用クロック信号ｃ２は、位相同期回路２７で用いられるとともに、位相同期回路２７と電気／光変換器１２７とを除き、観測装置２２０の構成の全てへ出力される。
【０１３９】
観測情報送出器２２８は、観測器（不図示）が観測した各種観測情報ｄ４と、時計回路２５の出力である時刻情報ｄ０ｂとを含む伝送フレームを生成し、直列変換した後、シンボル符号化し、観測情報伝送データｄ５として出力し、陸上装置２１０へ送信する観測情報送出部である。伝送フレームの構成は、図３に示す伝送フレームｄ２と同様である。このため、観測情報送出器２２８は、フレーム生成器１１、並列／直列変換器１２、送信制御器１３、シンボル符号器１４等のような送信回路として必要な構成を備えている。
【０１４０】
スイッチ２２９の接続は、接点ａが観測情報送出器２２８の出力に接続されていること以外は、第２実施形態（図４）のスイッチ１２９の接続と同じである。すなわち、スイッチ２２９は、観測装置２２０を、折り返し状態と、非折り返し状態との間で切り替える。折り返し状態とは、陸上装置２１０から信号が送信され、観測装置２２０で折り返されて陸上装置２１０へ戻る状態である。非折り返し状態とは、折り返し状態でない状態であり、例えば、図２の送信開始時間ｔ０の期間である。
【０１４１】
スイッチ２２９は、折り返し状態の期間において、電気／光変換器１２７からの電気信号であるシンボル信号ｄ３ｂを、電気／光変換器１２７へ折り返す。つまり、スイッチ１２９の接点ｂと、電気／光変換器１２７の電気信号入力ｃとが接続される。
【０１４２】
また、スイッチ２２９は、非折り返し状態の期間において、観測情報送出器２２８からの観測情報伝送データｄ５を、電気／光変換器１２７へ出力する。つまり、スイッチ２２９の接点ａと、電気／光変換器１２７の電気信号入力ｃとが接続される。
【０１４３】
以上の構成により、観測情報ｄ４は、観測情報送出器２２８において、タイムスタンプである観測時間ｄ０ｂが付加された後、観測情報ｄ４を伝送するためのフレームに重畳され、非折り返し状態の期間において、直列データである観測情報伝送データｄ５として出力される。観測情報伝送データｄ５は、スイッチ２２９を経由し、１芯双方向の電気/光変換器１２７により光信号に変換され、観測装置２２０から出力される。
【０１４４】
観測装置２２０から出力された観測情報は、光ファイバ１５１を経由して陸上装置２１０に入力される。陸上装置２１０に入力された観測情報は、１芯双方向の電気/光変換器１１７により電気信号ｄ５ｂに変換され、観測情報受信器２１８により、タイムスタンプである観測時間ｄ０ｂが付加された観測情報として出力される。
【０１４５】
次に、観測装置２２０内の遅延器２６への遅延時間ｔ２の設定処理や、観測装置２２０における時刻情報ｄ０ｂ、正秒タイミング信号ｓ０ｃ、処理用クロック信号ｃ２の生成処理について説明する。本実施形態において、電源投入直後等の初期状態では、スイッチ２２９は、折り返し状態にあるものとする。
【０１４６】
まず、陸上装置２１０は、ＧＰＳ受信機からの正秒信号ｓ０（１）と時刻情報ｄ０（１）を受信後、送信フレーム生成器１１において、フレーム情報ｄ１（１）を生成する。フレーム情報ｄ１（１）は、送信制御器１３からの制御信号に従い、並列/直列変換器１２を経て、シンボル符号器１４からシンボル信号ｄ３として出力される。シンボル信号ｄ３は、電気/光変換器１１７で光信号に変換され、伝送路である光ファイバ１５１へ出力される。
【０１４７】
観測装置２２０は、光ファイバ１５１経由で送られてきた陸上装置２１０からの光信号を、電気/光変換器１２７により、電気信号であるシンボル信号ｄ３ｂに変換する。この電気信号ｄ３ｂは、スイッチ２２９で折り返されて、電気／光変換器１２７の電気信号入力ｃへ入力される。このとき、観測装置２２０は折り返し状態であり、スイッチ２２９の接点ｂと、電気／光変換器１２７の電気信号入力ｃとが接続されている。
【０１４８】
陸上装置２１０は、フレーム情報ｄ１（１）が送信された後、観測装置２２０で折り返され戻るまでの往復時間を遅延時間計測器１５で計測する。そして、第１実施形態と同様に、上記往復時間から算出した信号遅延時間ｔ１と、送信開始時間ｔ０と、同期パターン検出時間ｔ３とを用いて、遅延時間ｔ２を算出する。
【０１４９】
次に、陸上装置２１０は、次の正秒信号ｓ０（２）と時刻情報ｄ０（２）を受信後、送信フレーム生成器１１において次のフレーム情報ｄ１（２）を生成し、並列/直列変換器１２、シンボル符号器１４の処理を経た後、電気/光変換器１１７から出力する。このフレーム情報ｄ１（２）には、ＧＰＳ受信機からの時刻情報ｄ０（２）と遅延時間ｔ２を含む遅延時間指定情報とが含まれる。
【０１５０】
フレーム情報ｄ１（２）は、観測装置２２０へ伝送され、第１実施形態の受信装置２０と同様に、遅延時間ｔ２が遅延器２６に設定される。そして、遅延器２６において、同期タイミング信号ｓ０ｂから遅延時間ｔ２後に、正秒タイミング信号ｓ０ｃが生成される。そして、時計回路２５において、フレーム情報ｄ１ｂに含まれる時刻情報ｄ０（２）が、正秒タイミング信号ｓ０ｃにより設定される。これにより、正確な時刻を示す時刻情報ｄ０ｂが、時計回路２５から出力されるようになる。
【０１５１】
こうして観測装置２２０は、正確な時刻を認識できるようになる。すると、スイッチ２２９は、折り返し状態の時間帯は、スイッチ２２９の接点ｂと、電気／光変換器１２７の電気信号入力ｃとを接続し、非折り返し状態の時間帯は、スイッチ２２９の接点ａと、電気／光変換器１２７の電気信号入力ｃとを接続する動作を行うようになる。そして、観測情報送出器２２８は、非折り返し状態の時間帯に、観測情報伝送データｄ５を、電気／光変換器１２７へ出力する。
【０１５２】
また、第１実施形態と同様に、シンボル復号器２１において、シンボル信号ｄ３ｂから、受信データである直列伝送データｄ２ｂ、データ取込タイミング信号ｓ３、基準クロック取出し信号ｓ４が生成される。そして、シンボル信号ｄ３ｂと基準クロック取出し信号ｓ４とにより、基準クロック信号ｃ１が取り出され、位相同期回路２７において、基準クロック信号ｃ１に基づき、処理用クロック信号ｃ２が生成される。
【０１５３】
なお、上記の説明では、時刻情報の折り返し状態と観測情報の伝送状態との切替に、スイッチ２２９を使用したが、必ずしもスイッチ２２９を使用しなくてもよい。例えば、図５において、スイッチ２２９を用いることなく、スイッチ２２９の接点ｂと電気／光変換器１２７の電気信号入力ｃとが固定して接続され、スイッチ２２９の接点ａと接点ｂとが固定して接続された回路を形成し、陸上装置２１０からの時刻情報が光ファイバ１５１に重畳されていない期間（非折り返し状態の時間帯）に、観測装置２２０からの観測情報を光ファイバ１５１に重畳する時分割方法を用いてもよい。
【０１５４】
第３実施形態によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
（Ｃ１）陸上装置と観測装置との間を１本の光ファイバのみで信号接続することにより、観測装置における時刻情報ｄ０ｂ、正秒タイミング信号ｓ０ｃ、処理用クロック信号ｃ２を、ＧＰＳ受信機における時刻情報ｄ０、正秒信号ｓ０、精密クロック信号ｃ０に近い精度とすることができる。
（Ｃ２）観測装置は、陸上装置からの信号を折り返して陸上装置へ送信する折り返し状態と、陸上装置からの信号を折り返さない非折り返し状態との間で切り替えるスイッチとを備え、陸上装置から情報信号を受信する時間帯は、スイッチを折り返し状態にし、陸上装置から情報信号を受信しない時間帯は、スイッチを非折り返し状態にして、観測情報を陸上装置へ送信するよう構成したので、１本の光ファイバのみで、観測装置から観測情報を陸上装置へ伝送することができる。
【０１５５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形、組み合わせて実施することができる。
また、本発明は、本発明に係る処理を実行するシステムとしてだけでなく、装置、方法として、或いは、このような方法やシステムを実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして把握することができる。
また、本発明の各構成部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がメモリに格納された制御プログラムを実行することにより制御する構成としてもよく、あるいは、ＣＰＵを用いないハードウエア回路として構成してもよい。
【符号の説明】
【０１５６】
１０…送信装置、１１…送信フレーム生成器、１２…並列／直列変換器、１３…送信制御器、１４…シンボル符号器、１５…遅延時間計測器（遅延時間取得部）、１６…位相同期回路、１７…演算部、２０…受信装置、２１…シンボル復号器、２２…直列／並列変換器、２３…受信制御器、２４…ＡＮＤゲート、２５…時計回路、２６…遅延器、２７…位相同期回路、３１…フレーム情報、３２…アイドル状態、３３…同期パターン、３４…時刻情報、３５…その他情報、５１…通信ケーブル、１１０…陸上装置、１１１…送信フレーム生成器、１１７…電気／光変換器、１２０…観測装置、１２２…直列／並列変換器、１２７…電気／光変換器、１２８…電気／光変換器、１２９…スイッチ、１５１…光ファイバ、２１０…陸上装置、２１８…観測情報受信器、２２０…観測装置、２２８…観測情報送出器、２２９…スイッチ、ｃ０…精密クロック信号、ｃ１…基準クロック信号、ｃ２…処理用クロック信号、ｄ０,ｄ０ｂ…時刻情報、ｄ１,ｄ１ｂ…フレーム情報、ｄ２,ｄ２ｂ…直列伝送データ、ｄ３,ｄ３ｂ,ｄ３ｃ…シンボル信号、ｄ４…観測情報、ｄ５,ｄ５ｂ…観測情報伝送データ、ｄ０１…設定要求情報、ｄ０２…観測装置指定情報、ｄ０３…折り返し指定情報、ｓ０…正秒信号、ｓ０ｂ…同期タイミング信号（基準タイミング信号）、ｓ０ｃ…正秒タイミング信号、ｓ１…送信開始信号、ｓ２…シンボルタイミング信号、ｓ３…データ取込タイミング信号、ｓ４…基準クロック取出し信号、ｓ５…直列／並列変換期間信号、ｔ０…送信開始時間、ｔ１…信号遅延時間、ｔ２…遅延時間、ｔ３…同期パターン検出時間。
【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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