(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１フレームに複数スロットを割当て、各スロットを通信の最小単位としてＴＤＭＡ通信を行うＴＤＭＡ通信装置において、
前記通信のスロットタイミングを発生するスロットタイミング発生カウンタと、
前記スロットタイミング発生カウンタの値を正しいスロットタイミングに調整する制御部と、を備え、
前記制御部は、
他局の信号の受信信号強度値が一定以上であるときに、その信号内のスロット位置関係を判定出来る特定のコードを検出すると、その信号の概ね正しいスロットタイミングを求めて前記スロットタイミング発生カウンタにセットする粗調整モードと、
前記粗調整モードにおいて、一定の期間だけ、各スロットでの受信が正しく行われていることの確認をする確認モードと、
前記確認モードにおいて、前記確認が出来たときに特定の他局を追尾局として、該追尾局を追尾するように前記スロットタイミング発生カウンタの値を微調整し続ける微調整モードと、からなる他局同期モードのいずれかを動作モードとして設定し、
前記確認モードにおいて前記確認が出来なかったとき、又は、前記微調整モードにおいて前記追尾が出来なくなったときに、前記他局同期モードを前記粗調整モードに遷移させることを特徴とする、ＴＤＭＡ通信装置。
【請求項２】
１フレームに複数スロットを割当て、各スロットを通信の最小単位としてＴＤＭＡ通信を行うＴＤＭＡ通信装置において、
前記通信のスロットタイミングを発生するスロットタイミング発生カウンタと、
前記スロットタイミング発生カウンタの値を正しいスロットタイミングに調整する制御部と、を備え、
前記制御部は、
他局の信号の受信信号強度値が一定以上であるときに、その信号内のスロット位置関係を判定出来る特定のコードを検出すると、その信号の概ね正しいスロットタイミングを求めて前記スロットタイミング発生カウンタにセットするとともに、該スロットの番号を確認する粗調整モードと、
前記粗調整モードにおいて、前記スロットの番号確認が出来たときに特定の他局を追尾局として、該追尾局を追尾するように前記スロットタイミング発生カウンタの値を微調整し続ける微調整モードと、からなる他局同期モードのいずれかを動作モードとして設定し、
前記微調整モードにおいて前記追尾が出来なくなったときに、前記他局同期モードを前記粗調整モードに遷移させることを特徴とする、ＴＤＭＡ通信装置。
【請求項３】
ＧＰＳタイミング信号の受信端子を備え、
前記制御部は、前記ＧＰＳタイミング信号を受信出来ているときは、動作モードをＧＰＳモードにして前記スロットタイミング発生カウンタの値を該ＧＰＳタイミング信号に基づいて調整し、前記ＧＰＳタイミング信号を受信出来なくなったときは動作モードを前記他局同期モードに遷移させて前記スロットタイミング発生カウンタの値を調整することを特徴とする、請求項１または２記載のＴＤＭＡ通信装置。
【請求項４】
前記他局の信号の受信信号強度値とリファレンスレベルとを比較し、受信信号強度値がリファレンスレベルを超えたときに受信信号強度値が一定以上である信号を出力するコンパレータを備え、前記制御部は、前記リファレンスレベルを高い値から徐々に低い値にシフトしていくことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のＴＤＭＡ通信装置。
【請求項５】
前記コンパレータの出力を前記制御部への割り込み信号として用い、該制御部は、該割り込み信号を受けたときに、動作モードを前記粗調整モードにすることを特徴とする、請求項４記載のＴＤＭＡ通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、１フレームに複数スロットを割当て、各スロットを通信の最小単位としてＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access ）通信を行うＴＤＭＡ通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＤＭＡ通信方式では、通信を行う局間において、スロットの同期が必要である。そこで、局間でＴＤＭＡ通信を行う場合には、スロット同期のための基準時間を与える手段として例えばＧＰＳが用いられる。一例として、西暦２００２年度から実施予定のＵＡＩＳ（Universal Shipborne Automatic Identification System)を採用した船舶間でＴＤＭＡ通信を行う時には、各船舶にＧＰＳ装置が搭載され、ＧＰＳ装置から得られる毎正分信号（ＧＰＳ００秒信号）がＴＤＭＡ通信装置に入力される。ＴＤＭＡ通信装置では、この信号を用いて毎正分毎にフレーム同期を行い、これによりスロット同期を保証している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＧＰＳ機能を利用できないような状況にある場合、たとえば、ＧＰＳ装置を搭載していない場合や、ＧＰＳ機能が一時的に故障等の原因により利用できない場合には、上記の方式では、正しいスロットタイミングを失ってしまうことになり、ＴＤＭＡ通信を行えない事態となる。
【０００４】
そこで、この発明は、ＧＰＳ装置等の外部装置から基準となる正確なタイミング信号を得られない場合に、他局の信号に基づいてスロット同期を行うことのできるＴＤＭＡ通信装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために次のように構成したものである。
（１）１フレームに複数スロットを割当て、各スロットを通信の最小単位としてＴＤＭＡ通信を行うＴＤＭＡ通信装置において、
前記通信のスロットタイミングを発生するスロットタイミング発生カウンタと、
前記スロットタイミング発生カウンタの値を正しいスロットタイミングに調整する制御部と、を備え、
前記制御部は、
他局の信号の受信信号強度値が一定以上であるときに、その信号内のスロット位置関係を判定出来る特定のコードを検出すると、その信号の概ね正しいスロットタイミングを求めて前記スロットタイミング発生カウンタにセットする粗調整モードと、
前記粗調整モードにおいて、一定の期間だけ、各スロットでの受信が正しく行われていることの確認をする確認モードと、
前記確認モードにおいて、前記確認が出来たときに特定の他局を追尾局として、該追尾局を追尾するように前記スロットタイミング発生カウンタの値を微調整し続ける微調整モードと、からなる他局同期モードのいずれかを動作モードとして設定し、
前記確認モードにおいて前記確認が出来なかったとき、又は、前記微調整モードにおいて前記追尾が出来なかったときに、前記他局同期モードを前記粗調整モードに遷移させることを特徴とする。
【０００６】
この発明では、他局の受信信号強度を利用してスロットの同期を行う。すなわち、他局の信号の受信信号強度値が一定以上であれば、その信号から概ね正しいスロットタイミングを求めて粗調整モードに入る。このモードでは、他局の電波の存在を確認し、そのデータ内容を調べることでビット単位の精度でスロットタイミング発生カウンタを設定する。他局の電波の存在を確認するには、その信号内のスロット位置関係を判定出来る特定のコードを検出することが必要である。スロット位置関係を判定出来る特定のコードとしては、例えば、先頭フラグを表すコードが適当である。粗調整モード後、一定の期間（たとえば１フレーム期間）だけ、各スロットでの受信が正しく行われていることの確認とフレームにおけるスロット番号を確定する確認モードに入り、さらに、この確認ができると、特定の他局を追尾局として、該追尾局を追尾できるようにスロットタイミング発生カウンタの値を微調整する。このモードを微調整モードという。微調整モードでは、スロットとフレームの同期がとれているため、ＴＤＭＡ通信が可能となる。確認モードにおいてスロット番号やスロットタイミングの確認を出来なくなったとき、または、追尾モードにおいて追尾できなくなった時には再び粗調整モードに状態遷移して最初からやり直す。
【０００７】
このような制御によって、全体のモード遷移としては、粗調整モード→確認モード→微調整モードとなり、さらに、条件が悪くなれば微調整モード又は確認モードから粗調整モードに遷移する。各モード間の遷移は条件に応じて互いにリアルタイムに行われる。
【０００８】
この発明では、上記のように、他局の信号を利用してスロット同期を行うために、ＧＰＳ機能が使えなくてもＴＤＭＡ通信を行うことができる。また、途中で同期が取れなくなっても、他局からの信号の受信信号強度値が一定以上であれば、粗調整モードに遷移するために、再同期が可能である。
【０００９】
また、この発明では、上記の粗調整モードにおいて、スロット番号が確認出来れば、直ちに微調整モードに移行するようにしても良い。このようにすることで、確認モードを省略することが出来る。
【００１０】
（２）ＧＰＳタイミング信号の受信端子を備え、
前記制御部は、前記ＧＰＳタイミング信号を受信出来ているときは、動作モードをＧＰＳモードにして前記スロットタイミング発生カウンタの値を該ＧＰＳタイミング信号に基づいて調整し、前記ＧＰＳタイミング信号を受信出来なくなったときは動作モードを前記他局同期モードに遷移させて前記スロットタイミング発生カウンタの値を調整することを特徴とする。
【００１１】
この発明では、ＧＰＳタイミング信号を受信できている時には、ＧＰＳタイミング信号に基づいてスロット同期を行うが（ＧＰＳ同期）、ＧＰＳタイミング信号が受信できなくなった時には、上記他局同期モードに遷移してスロット同期を行う（他局同期）。このため、ＧＰＳ機能を利用できるＴＤＭＡ通信装置においては、ＧＰＳ機能が一時的に利用できなくなった時でも、他局同期モードに遷移することによって他局同期を行い、これにより持続的なＴＤＭＡ通信を保証することができる。
【００１２】
（３）前記他局の信号の受信信号強度値とリファレンスレベルとを比較し、受信信号強度値がリファレンスレベルを超えたときに受信信号強度値が一定以上である信号を出力するコンパレータを備え、前記制御部は、前記リファレンスレベルを高い値から徐々に低い値にシフトしていくことを特徴とする。
【００１３】
コンパレータでは、他局信号の受信信号強度値とリファレンスレベルとを比較するが、フレーム内に存在している他局との距離によってリファレンスレベルの適正値は著しく異なるといえる。一般に、粗調整レベルの同期を取るためには近接局の電波を利用する方が正確であるために、始めはリファレンスレベルを高く設定し、うまくいかない場合にそのリファレンスレベルを徐々に低い方にシフトしていく。こうすることで、粗調整モードに必要な受信信号強度値として適切なものを選ぶことができる。
【００１４】
コンパレータの出力を前記制御部への割り込み信号として用い、該制御部が、該割り込み信号を受けたときに、動作モードを前記粗調整モードにするようにすることで、他局同期可能な信号の存在有無を効率的にサーチすることが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施形態であるＴＤＭＡ通信装置のブロック図である。  このＴＤＭＡ通信装置は、ＧＰＳタイミング信号の受信端子を備えている。この受信端子には、ＧＰＳ装置から毎正分毎の信号（以下、ＧＰＳ００秒信号という）が入力する。ＴＤＭＡ通信は、１フレームを複数スロットに分割し、各スロットを通信の最小単位として移動局と固定局間、または移動局と移動局間で通信を行う方式である。図２は、１フレームを１分として、２２５０個のスロットが割当てられているＵＡＩＳの規格を示す。ＧＰＳ００秒のタイミングでフレーム同期が行われる。すなわち、ＧＰＳ００秒から、スロット０、スロット１、・・・スロット２２４９までの各スロットが連続的に割り当てられる（各スロット番号は１つづつ増えていく）。ここでは、各スロットの時間幅を２６．７ｍｓとする。スロットのビット数は２５６ビットである。
【００１６】
１６０ＭＨｚのＧＭＳＫ／ＦＭ変調された信号は、アンテナ１で受信され、切替器２を介して受信部３に入力される。さらに、中間周波数キャリアを持つ信号にダウンコンバードされる。検波アンプ４は、その信号をベースバンド信号に変換し、検波信号を取り出すとともに、ＲＳＳＩ（受信信号強度値）を電圧または電流信号に変換して出力する。コンパレータ５は、ＲＳＳＩとリファレンスレベルとを比較し、ＲＳＳＩがリファレンスレベルを超えた時に「１」を出力する。可変抵抗回路からなるリファレンスレベル設定部６は、リファレンスレベルを最適な値に調整できるようになっている。Ａ／Ｄコンバータ７は、ＲＳＳＩをセレクタ８からのスタート信号のタイミングでＡ／Ｄ変換をして、その結果を中央処理装置９に出力する。
【００１７】
中央処理装置９は、２つの割込み端子Ｉ１とＩ２とを備え、Ａ／Ｄコンバータ７からのＡ／Ｄ変換終了信号は割込み端子Ｉ１に入力する。中央処理装置９は、最初は、セレクタ８によって選択されるＡ／Ｄ変換スタート信号がコンパレータ５の出力となるように制御する。また、その後は、セレクト８によって選択される信号が中央処理装置９からの信号となるように制御する。この理由については後述する。
【００１８】
検波アンプ４からの検波信号は復調器１０によって復調され、ベースバンド信号（検波信号）を１／０のビットストリームに変換し、これを中央処理装置９に入力する。中央処理装置９は、このビットストリームをメモリ１１に展開する。メモリ１１には、復調したバイナリデータ（１／０ビットストリーム）や、Ａ／Ｄコンバータ７でＡ／Ｄ変換した信号レベルを保存する。バイナリデータは、スロット同期が正しく行われている状態で他局の位置データ等を記憶する他局データベース（図示せず）を作成するために使用されるが、さらに、このバイナリデータやＡ／Ｄ変換したレベルはスロット同期を行うための他局同期に使用される。
【００１９】
スロットタイミング発生カウンタ１２は、通信のスロットタイミング（具体的には各スロットの先頭位置タイミング）を発生するカウンタである。このカウンタ１２は、図２の各スロットの先頭位置のタイミングで中央処理装置９の割込み端子Ｉ２に対しスロットタイミング割込みを行う。このカウンタ１２の１ビットは復調バイナリデータの１ビットよりも細かい分解能に相当している。中央処理装置９は、このスロットタイミングで、メモリ１１に記憶されているバイナリデータのスロット開始位置を知ることが出来る。制御回路１３は、このスロットタイミング発生カウンタ１２をリセットしたり、カウンタ値を微調整したりする制御を行う。この制御は、中央処理装置９からのデータに基づいて行われる。スロットタイミング発生カウンタ１２の１ビットは復調バイナリデータの１ビットよりも細かい分解能を持つので、微調整の分解能は１ビットレート以下とすることが出来る。
【００２０】
中央処理装置９は、ＧＰＳタイミング信号受信端子１４を備えている。この受信端子１４には、図外のＧＰＳ装置からＧＰＳ００秒信号を受ける。中央処理装置９は、この信号を受けている間は、ＧＰＳ００秒毎に、制御回路１３を介してスロットタイミング発生カウンタ１２をリセットする。すなわち、通常時の運用（ＧＰＳ機能が正常に動作している時）では、フレーム同期が正しく行われ、スロットタイミング発生カウンタ１２は、１スロット毎に（２６．７ｍｓ毎に）中央処理装置９に対してスロットタイミング割込みを行う。
【００２１】
また、中央処理装置９は、ＧＰＳ機能が正しく機能していない時（ＧＰＳ００秒信号が受信できていない時）には、上記ＧＰＳモードから他局同期モードに移る。この他局同期モードでは、他局のＲＳＳＩが一定以上である時に、その信号を利用して、スロットタイミング発生カウンタ１２を概ね正しいスロットタイミングに設定し（粗調整モード）、さらに、１フレーム間だけ矛盾がないかどうかを確認し（確認モード）、さらに、特定の他局を追尾局として、ビットズレが生じない精度でスロットタイミング発生カウンタ１２を微調整し続ける（微調整モード）。後述のように、この他局同期モードでは粗調整モード、確認モード、微調整モードがリアルタイムで実行され、微調整モードでは、ＧＰＳ機能がなくても正確なスロット同期を実現できる。また、確認モードで矛盾が生じた時（１フレーム内の受信スロットのスロット番号が一つでも正しくなかった時）や、微調整モードで追尾できなくなった時には、再び粗調整モードに戻って最初からやり直す。これにより、スロットやフレームの同期が外れたままデッドロック状態になるということはない。
【００２２】
なお、ＴＤＭＡ通信装置は、受信だけではなくて送信もできるために、中央処理装置９には送信部１６が接続されている。このＴＤＭＡ通信装置は、他局の位置情報や識別情報を受信して表示画面上にプロットし、且つ、他局に対して自局の位置情報や識別情報を送信するように構成されている。そこで、中央処理装置９に接続されるＧＰＳ端子１５には、ＧＰＳ装置で検出された自局の位置情報が入力し、この情報に識別情報等が付加されて送信部１４より他局に送信される。
【００２３】
したがって、全体のシステムは図３に示すようになっている。すなわち、ＴＤＭＡ通信装置５０にはＧＰＳ装置５１が接続され、このＧＰＳ装置５１からＧＰＳ００秒の信号と位置情報が入力する。ＴＤＭＡ通信装置５０の出力側には表示部５３が接続されている。この表示部５３には、レーダ５２も接続されている。表示部５３に対しては、ＴＤＭＡ通信装置５０から他局に関する情報が入力し、レーダ装置５２からはレーダ情報が入力する。表示部５３では、これらの入力情報が重ねて表示される。
【００２４】
次に、上記ＴＤＭＡ通信装置のスロット同期動作について説明する。
【００２５】
この装置は、スロット同期動作のモードとして、ＧＰＳモードと他局同期モードとがある。
【００２６】
ＧＰＳモードでは、ＧＰＳタイミング信号受信端子１４に対し、ＧＰＳ００秒信号が毎正分毎に入力する。中央処理装置９は、この信号を受けている間は、割込み端子Ｉ１をマスクし、Ａ／Ｄコンバータ７からの入力を受けることがない。制御回路１３は、上記ＧＰＳ００秒信号を受けた時に、スロットタイミング発生カウンタ１２をリセットする。ＧＰＳ００秒信号は、１フレーム（１分）に一度発生するために、スロットタイミング発生カウンタ１２は、この信号でリセットされた後１スロット毎に中央処理装置９の割込み端子Ｉ２に対し割込みをかける。これにより、フレーム同期とスロット同期が正確に行われる。
【００２７】
次に他局同期モードについて説明する。このモードは、ＧＰＳ機能が失われた時、すなわち、何らかの障害等によってＧＰＳタイミング信号受信端子１４に、ＧＰＳ００秒信号が連続して所定の回数受信できなくなった時に実行される。
【００２８】
他局同期モードでは、中央処理装置９の割込み端子Ｉ１のマスクがなくなり、Ａ／Ｄコンバータ７からの割込みを受けることができるようになる。他局同期モードでは、モードの遷移は図４に示すようになる。ＧＰＳ００秒信号が失われると、他局同期モードとなり、最初は粗調整モードが設定される。この後、確認モードとなり、さらに微調整モードに移る。微調整モードでは、スロット同期が特定局の１ビット分解能で正確に行われている。また、確認モード及び微調整モードが外れると粗調整モードに遷移し、再び粗調整モードからやり直される。ＧＰＳ機能が回復すると他局同期モードは中止され、ＧＰＳモードに復帰する。
【００２９】
上記の他局同期モードにおいて、粗調整モードとは、概ね正しいスロットタイミングを求めるモードであり、確認モードは、その概ね正しいスロットタイミングで１フレーム内の各スロットでの受信が矛盾なく正しく行われているかを確認するモードである。また、微調整モードは、特定の他局を追尾局として、１ビット分解能でその追尾局を追尾するモードである。微調整モードに入ると、他局とのＴＤＭＡ通信が可能になる。
【００３０】
以下、図１に示す回路の各モードにおける動作を説明する。
【００３１】
（ａ）粗調整モード
このモードは他局同期モードに入った時に最初に通過するモードである。粗調整モードでは、中央処理装置９の割込み端子Ｉ１が解放され、Ａ／Ｄコンバータ７から出力信号（ＲＳＳＩ）の割込みを待つ。いま、検波アンプ４の出力信号であるＲＳＳＩがリファレンスレベル設定部６によって設定されるリファレンスレベルを超えている時は、その信号はＡ／Ｄコンバータ７によってＡ／Ｄ変換され、中央処理装置９の割込み端子Ｉ１に割込み信号として入力する。なお、中央処理装置９は、最初はセレクタ８によって、コンパレータ５の出力をＡ／Ｄ変換スタート信号として選択しているため、ＲＳＳＩがリファレンスレベルを超えている時には、その信号によってＡ／Ｄ変換が行われる。ＲＳＳＩがリファレンスレベルを超えているということは、受信し得る他局信号が存在することを意味する。そこで、この割込みがあった時には粗調整モードに移る。
【００３２】
なお、図５（Ａ）に示すようなスパイキーなノイズ信号が入力した時に粗調整モードになるのは好ましくない。そこで、中央処理装置９は、最初の割込み後、適当な間隔で複数回のＡ／Ｄサンプリングを行う。各サンプリングタイミングで連続して一定以上のレベルが得られた時にだけ他局信号が存在していると認識する。これを実現するために、セレクタ８は、初回のサンプリングは信号自身のタイミングで行うが（図５（Ａ）のようにサンプリングタイミングは、信号立ち上がりから若干の遅延がある）、２回目以降のサンプリングタイミングを中央処理装置９から得る。図５（Ｂ）は複数回のサンプリングで連続して一定以上のレベル（変換値）があった例を示している。これにより、図５（Ａ）に示すようなノイズ信号によって粗調整モードに入るのを防止する。
【００３３】
粗調整モードでは、中央処理装置９は、制御回路１３を介してスロットタイミング発生カウンタ１２に概ね正しいスロットタイミングを設定する。この動作は次のようにして行う。
【００３４】
今、図６又は図７に示すように、１フレームの任意のスロット部分で他局のＲＳＳＩ信号による割込みがかかったとする。メモリ１１には、バイナリデータが時間順にストアされている。図７にこの状態を示している。今、時間ｔ１で割込みがかかると、スロット先頭フラグがサーチされる。スロット先頭フラグは、各スロットの先頭に配置されているフラグ（この例では、「７ＥＨ」）であり、図７に示すように、データ領域とプリアンブルの間に配置されている。メモリ１１には、スロットのバイナリデータが、割込みの有無に無関係に常時時間順に、循環バッファ方式で記憶されているために、割込みがあった時に、そのタイミングから前後一定の期間をサーチすれば先頭フラグが見つかるはずである。期待する通りに、先頭フラグを検出すれば次の段階に進む。先頭フラグを見つけることができなければ、ノイズ等による割込みであったと見なして他局同期モードの最初に戻る。
【００３５】
上記先頭フラグを検出できれば、誤動作を防ぐために割込み端子Ｉ１をマスクして、それ以降の割込みを禁止する。そして、スロットタイミング発生カウンタ１２をリセットする。または、割込みタイミングｔ１から先頭フラグが検出されたタイミングまでの相対的時間差を計算し、これを基づく値をスロットタイミング発生カウンタ１２にプリセットする。これによって、スロットタイミング発生カウンタ１２には、概ね正しいスロットタイミングがセットされることになる。中央処理装置９は、スロットタイミング発生カウンタ１２に、概ね正しいスロットタイミングがセットされることにより、メモリ１１に順次記憶されているバイナリデータの中から、スロット番号や他の情報を抽出出来るようになる。
【００３６】
（ｂ）確認モード
このモードでは、粗調整モードで設定したスロットタイミングが１フレームを通して正しいものであることと、各スロットタイミングがフレーム中の何番目のものであるかを決定する。まず、スロット番号を確認する。図７に示すようにデータ領域にはスロット番号が格納されているために、このスロット番号を抽出してシステム内部にセットする。これ以降、システム内部のスロット番号をスロットタイミング発生カウンタ１２が１スロットを計時するごとに１つずつ増やしていきシステム内部のスロット番号とする。１フレーム間において、あるスロットにデータが存在すれば、そのスロット番号を確認し、システム内部に記憶されているスロット一致するかどうか、すなわち矛盾がないかどうかを調べる。データの存在有無は、Ａ／Ｄコンバータ７の出力から得られるＲＳＳＩのレベルの読み取り値を使う。１フレーム期間、データが存在する全てのスロットについて、スロット番号の矛盾がないかを調べ、全てのスロット番号に矛盾がなければ正常であるとして、確認モードを終了する。なお、この確認モードの期間は、１フレームに限定されるものではなく、それより少なくても多くてもよい。また、この確認モードの後に遷移する微調整モードでは、追尾局を設定する必要があるが、この確認モードにおいて追尾局を設定する。この追尾局は、データが存在するスロットのうちのどれかのスロットに対応する局である。追尾局は、予め決めても良いし、データが存在するスロットの中から任意のものを選んで、その選ばれたスロットに対応する局とすることも出来る。たとえば、これらの他局に基地局が存在する場合には、その基地局が追尾局となりうる。また、ＲＳＳＩレベルの最も高い他局をサーチし、これを追尾局とすることも出来る。なお、ＡＩＳの規格においては、追尾局をどのように決めるかが指定されている。
【００３７】
（ｃ）微調整モード
上記確認モードでフレーム同期が確定すると微調整モードに移る。この微調整モードでは、追尾局を追尾するようにスロットタイミング発生カウンタ１２の値を微調整し続ける。すなわち、１フレームの間において予定している追尾局の受信を待つ。この間に追尾局を受信できなければ粗調整モードに遷移する。追尾局を受信できれば、そのスロット番号を確認することによってフレーム同期がとれていることを知る。スロット番号が不一致であればフレーム同期がとれてないから粗調整モードに移る。追尾は、スロットタイミング発生カウンタ１２のカウンタ値を微調整することで行う。すなわち、メモリ１１に順次記憶されている復調したバイナリデータを利用して、今回の追尾局の受信タイミング（割込みタイミング）がその追尾局のスロットタイミング（スロットタイミング発生カウンタ１２からの信号）とどれだけずれているかを計算する。具体的な計算法は次の通りである。
【００３８】
図８において、バイナリデータが記憶されているメモリ１１において、先頭フラグ「７ＥＨ」の位置は、先頭からＮビット目に決まっているため、割り込み端子Ｉ２への割り込みタイミングのときに復調した１０１・・・コードと「７ＥＨ」との距離（Ｎ′ｂｉｔ）を調べる。そして、その距離（差分）でもってスロットタイミング発生カウンタ１２のカウント値を制御回路１２を通して微調整する。制御回路１３は、中央処理装置９から、「遅らせる」「進ませる」の方向性と、その程度を示す数値を受取り、これに従ってスロットタイミング発生カウンタ１２のカウント値を調整する。スロットタイミング発生カウンタ１２の分解能は復調バイナリデータの１ビットよりも細かいため、この時の調整能力は、１ビットレート以上の分解能にすることが可能である。
【００３９】
なお、上記確認モードにおいて矛盾が発生した時、及び微調整モードにおいて追尾できなくなった時には、粗調整モードに戻って最初からやり直す。
【００４０】
このようにして、他局同期モードにおいては、ＧＰＳ機能が使えなくても、リアルタイムで正確なフレーム同期をとることができる。
【００４１】
図９〜図１１は、上記の他局同期モードにおいての中央処理装置９の動作を示すフローチャートである。
【００４２】
中央処理装置９での受信処理動作は、スロットタイミング発生カウンタ１２からのスロットタイミング割込み毎に行われる。すなわち、図８のステップＳＴ１において、スロットタイミング割込みがあると、デフォルトモード、粗調整モード、確認モード、微調整モードのいずれかのモードが動作モードとして設定される。
【００４３】
デフォルトモードは、デフォルトとして設定されるモードであって、このモードでは粗調整モード、確認モード、微調整モードのいずれのモードも動作することはない。したがって、ＧＰＳ００秒信号が受信できている限り、装置はＧＰＳモードとして動作する。デフォルトモードにおいて、ＧＰＳ機能が使えなくなった時には（ＳＴ２）、粗調整モードに遷移する（ＳＴ３）。
【００４４】
粗調整モードでは、ＧＰＳ機能が使えるかどうかの判定を行い（ＳＴ４）、ＧＰＳ機能が使える場合にはＳＴ７でデフォルトモードに戻り、ＧＰＳ機能が使えない場合には、ＳＴ５で粗調整モードの処理を行うとともに、ＳＴ６で確認モードに遷移する。
【００４５】
確認モードでは、ＧＰＳ機能が使えるかどうかの判定を行い（ＳＴ８）、ＧＰＳ機能が使える場合にはＳＴ１１でデフォルトモードに戻り、ＧＰＳ機能が使えない場合には、ＳＴ９で確認モードの処理を行うとともに、ＳＴ０で微調整モードに遷移する。
【００４６】
微調整モードでは、ＧＰＳ機能が使えるかどうかの判定を行い（ＳＴ１２）、ＧＰＳ機能が使える時にはＳＴ１４でデフォルトモードに戻り、ＧＰＳ機能が使えない時には、ＳＴ１３で微調整モードの処理を行ってリターンする。
【００４７】
後述のように、確認モードの処理ステップＳＴ９では、確認動作が行えないと粗調整モードに遷移する。また、微調整モードの処理ステップＳＴ１３では、追尾ができなくなると粗調整モードに遷移する。
【００４８】
上記の動作によって、図４に示すモード間の遷移が実現される。
【００４９】
図１０は、粗調整モードの処理ステップＳＴ５の動作を示すフローチャートである。
【００５０】
ＳＴ２０では、ＲＳＳＩの割込みを待つ。すなわち、ＲＳＳＩの値がリファレンスレベル設定部６で設定したリファレンスレベルを超え、且つ、その状態が複数サンプル回数連続している時には中央処理装置９は粗調整モードを開始する（ＳＴ２０）。続いて、メモリ１１に記憶されている１／０ストリームデータからなる常時復調バイナリーデータから「７ＥＨ」の先頭フラグをサーチする（ＳＴ２１）。サーチは割込みタイミングｔ１から開始し、一定の期間だけ前方向及び後ろ方向に対して行う。そして、先頭フラグを確認できれば（ＳＴ２２）、ＲＳＳＩ割込み端子Ｉ１をマスクして（ＳＴ２３）、スロットタイミング発生カウンタリセット処理（ＳＴ２４）を行う。この処理では、割込みタイミングｔ１でスロットタイミング発生カウンタ１２をリセットする。
【００５１】
なお、上記スロットタイミング発生カウンタリセット処理では、割込みタイミングｔ１から、検出した先頭フラグまでの相対的時間差を計算して、これに対応するカウント値を同カウンタ１２にセットしてもよい。この方が、単にリセットするよりは正確であろう。しかし、どちらの方法であっても問題はない。その理由は、粗調整モードであるために、同カウンタ１２のカウント値や各スロットのデータを先頭フラグを含めてスロット番号等を正確に確認用にトレースできる程度にタイミングが前後しても良いからである。なお、同様な理由から、Ａ／Ｄコンバータ７のＡ／Ｄ変換終了時刻とＲＳＳＩの信号検知時点とは時間的にずれがあるが、カウンタ１２のカウント値がある程度ラフなものでよいため、特に問題は生じない。
【００５２】
ＳＴ２４の処理を終えると図１１の確認モードへ遷移する。確認モードでは、１フレーム期間内において、データが存在する各スロットの番号が正しいかどうかの確認を行う（ＳＴ３０）。粗調整モードにおいて最初に確認できたスロット番号はシステム内部に設定されるが、この後、スロットタイミング発生カウンタ１２からスロットタイミング割込みがあることにシステム内部に設定されているスロット番号が１つずつ増えていく。１フレーム期間に、データが存在するスロットがあると、その時のシステム内部に設定されているスロット番号は該スロットのデータに含まれるスロット番号と一致していなければならない。図１３はこの様子を示している。粗調整モードで、システム内部に「ａａａａ」のスロット番号が設定されたとすると、システム内部のスロット番号は、その後スロット割込みがあるたびに１つずつ増えていく。一方、メモリ１１に記憶されている復調バイナリデータから得られるスロット番号は、同様に、「ａａａａ＋１」→「ａａａａ＋２」のように１スロットの期間に１つ増えていくものでなければならない。ＳＴ３０では、この２つスロット番号（システム内部のスロット番号と復調スロットデータから得られるスロット番号）の一致確認を１フレーム期間だけ行う。１フレーム期間において、データが存在する復調スロットのスロット番号がシステム内部のスロット番号に全て一致する時に、１フレームの確認ができたとして（ＳＴ３１）、微調整モードに遷移する。もし１つでも一致しない場合は、矛盾があったとして粗調整モードに遷移する。なお、図１３に示す例では、復調バイナリデータから得られるスロット番号は、「ａａａａ＋１」→「データなし」→「ａａａａ＋３」→・・・と進んでいる。
【００５３】
図１２は微調整モードの動作を示している。
【００５４】
微調整モードでは、ＳＴ４０において現在のスロット（システム内部で設定されているスロット番号のスロット）が追尾局スロットであるかどうかの判定を行う。追尾局スロットであれば、その追尾局の受信を待ち（ＳＴ４１）、追尾局のデータがなければ追尾できなくなったものと見なして粗調整モードに移る（ＳＴ４２）。追尾局が受信でき、且つそのスロット番号がシステム内部のスロット番号と一致していない場合にも粗調整モードに移る。両方のスロット番号の一致が確認できると（ＳＴ４３）、復調バイナリデータを利用して、今回の受信タイミングが追尾局のスロットタイミングとどれだけずれているかを計算し、その計算結果に基づいて、スロットタイミング発生カウンタ１２の微調整を行う（ＳＴ４４）。この微調整は、制御回路１３によって、１ビットレート以上の分解能で行われる。これにより、微調整モードでは、１ビット分解能でのスロット同期ができる。なお、中央処理装置９は、制御回路１３に対して、「遅らせる」「進ませる」の方向性と、その程度を知らせる。制御回路１３は、この情報に基づいて、スロットタイミング発生カウンタ１２の微調整を行う。
【００５５】
追尾局としては、予め決められた局（たとえば基準固定局、或いは、規格（ＡＩＳ）で決められた局）とすることができる。または、受信できたいずれかの局を追尾局とすることも可能である。
【００５６】
以上によって、ＧＰＳ機能が利用できない時には、ＧＰＳモードから他局同期モードに移って、他局の信号を利用してスロット同期を取ることができる。
【００５７】
上記粗調整モードにおいて、コンパレータ５に与えるリファレンスレベルは固定でない方が望ましい。フレームのトラフィックや存在している他局との距離によって、その適正値が一定でないからである。そこで、一般には粗調整レベルでの同期を取るには近接局の電波を利用するほうが正確であると考えられるために、最初はリファレンスレベルを高く設定し、それによって割込みが得られない時にそのレベルを徐々に低くしていく。
【００５８】
図１４は上記アルゴリズムを実現するための中央処理装置９の動作を示すフローチャートである。また、図１５は、図１において、コンパレータ５に接続されるリファレンスレベル設定部をＤＡコンバータ２０にしている。したがって、リファレンスレベルは、中央処理装置９からの信号に基づいて制御することができる。
【００５９】
図１４において、一定の時間待ちを行うためのカウンタを使用し、ＳＴ５０において、このカウンタをインクリメントしながら一定値に達するまでの時間待ちを行う。次に、ＳＴ５１で１フレーム経過していなければ、ＲＳＳＩによる割込み検知を行う。割込みがあれば、ＳＴ５５においてカウンタをクリアして元に戻る。割込みがなければ再びＳＴ５０で一定時間を待ってＳＴ５１に進む。すなわち、カウンタによって計数される一定時間ごとに１フレーム内で割込みの有無を検知する。割込みを検出する前に１フレームを経過すると、ＳＴ５２に進んでリファレンスレベルを下げる。そしてＳＴ５３でカウンタをクリアして再び１フレーム期間内での割込みの有無を判定する。なお、粗調整モードの最初で、「ＲＳＳＩリファレンスレベル初期化」処理がコールされる。ここでは、ＳＴ６０においてリファレンスレベルのデフォルト値が設定される。このデフォルト値は、近接局の電波だけを検出できるように高い値に設定されている。
【００６０】
以上により、ＲＳＳＩリファレンスレベルは、最初は高い値に設定されており、他局信号が検出できるまで、そのレベルが自動的に低下していく。
【００６１】
図１６は、他局同期モードにおいて、同期精度を向上するための実施例を示している。同図（Ａ）はこの処理を行うためのハードウェアの構成図であり、同図（Ｂ）はソフトウェアの構成図を示している。
【００６２】
ＩＦ信号を検波アンプ４で検波した信号を、ビットレートの整数倍（たとえば１０倍）でＡ／Ｄコンバータ３０でサンプリングしてメモリ３２に記憶する。
【００６３】
このデータは、図１６（Ｂ）に示す構造のソフトウェアによってＤＳＰを使用しながら処理される。すなわち、バンドパスフィルタ４０によって、メモリ３２に記憶されているデータに対し帯域フィルタリングを行い、ＩＱ分離部４１によってＩＱ分離する。分離したＩＱデータは、復調判定部４２に送られて復調され、一方、ビット位相同期ずれ検出部４３にも送られる。ビット位相同期ずれ検出部４３は、ＩＱ信号から位相情報を取り出し、復調出力に対する位相ずれを検出する。ビット位相同期ずれ検出部４３においては、復調判定部４２から得られる復調出力は過去のデータとなるため、この過去のデータの周波数スペクトルのプロファイル（ＩＱデータをフーリエ変換することによって得られる）と、現在のデータのプロファイルとを比較することにより両者の位相同期ずれを検出する。この位相同期ずれを追尾情報として用いることによって、同期分解能（同期精度）を１ビット未満に向上させることができる。
【００６４】
以上の実施形態のＴＤＭＡ通信装置は、図３に示すようにＧＰＳ装置５１と接続されるものとして説明したが、ＴＤＭＡ通信装置５０単独で使用することも可能である。すなわち、常時、他局同期モードで動作させておくことも可能である。これにより、たとえば、ＧＰＳ装置５１を搭載していない海上浮標物体（ブイ）等に搭載することができる。
【００６５】
また、図３のレーダ装置５２は、ＴＤＭＡ通信装置５０に対し、必ずしも一体的に設ける必要がない。
【００６６】
また、図１の回路では、ＲＳＳＩを検知したコンパレータ５の出力はＡ／Ｄコンバータ７に入力されるようになっている。このため、中央処理装置９には、割込みとサンプリングレベルとが同時に入力し、割込みとサンプリングレベルを一挙に得ることになるが、その他の変形例として、コンパレータ５の出力が割込み端子Ｉ１に入力し、Ａ／Ｄコンバータ７でのＡ／Ｄ変換タイミングをソフトウェアで決定することも可能である。
【００６７】
また、上記実施形態では、粗調整モードの次に確認モードに遷移するようにしているが、確認モードを省略することも可能である。この場合には、粗調整モードから直ぐに微調整モードに遷移する。図１７は、この場合のモード遷移図である。図１８は、粗調整モード時の動作を示している。図１８において、ステップＳＴ２２では、先頭フラグの確認が行われ、確認が出来れば、ＳＴ２３，ＳＴ２４を経て、さらにＳＴ２５でその信号内にスロット番号を確認出来たことを条件に微調整モードへと移る。
【００６８】
また、確認モードを設ける場合に、スロット確認を行う一定の期間を１フレーム以内の１〜複数スロットの期間とすることも可能である。
【００６９】
【発明の効果】
この発明によれば、ＧＰＳ機能を使えない状態の時にもスロット同期が可能となる。また、他局同期モードにおいて、途中で同期が取れなくなっても再び同期させることが可能である。また、フレーム内にただ１つの他局しかなくても、その他局を追尾局とすることによって同期を取ることができる。また、少なくともビット単位での分解能による微調整が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態であるＴＤＭＡ通信装置のブロック構成図
【図２】ＵＡＩＳにおけるフレーム構成図
【図３】ＴＤＭＡ通信装置を使用したシステム全体構成図
【図４】モード遷移図
【図５】ノイズ信号と他局受信信号のＲＳＳＩ
【図６】スロット先頭フラグの確認方法を示す図
【図７】メモリに記憶された復調バイナリデータを示す図
【図８】微調整モード時の追尾方法を説明する図
【図９】他局同期モードでの動作を示すフローチャート
【図１０】粗調整モードの動作を示すフローチャート
【図１１】確認モードの動作を示すフローチャート
【図１２】微調整モードの動作を示すフローチャート
【図１３】確認モードでのスロット番号確認動作を説明するための図
【図１４】リファレンスレベル設定部の他の実施例のソフト処理を示すフローチャート
【図１５】上記他の実施例の回路構成図
【図１６】同期精度を向上する実施例のハードウェア構成図及びソフトウェア構成図
【図１７】この発明の他の実施形態のモード遷移図
【図１８】他の実施形態の粗調整モード時の動作を示すフローチャート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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