JP4477486B2 - TDMA communication device - Google Patents
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Description
この発明は、TDMA通信を行うTDMA通信装置、特にTDMA通信装置におけるスロット同期およびフレーム同期に関するものである。 The present invention relates to a TDMA communication apparatus that performs TDMA communication, and more particularly to slot synchronization and frame synchronization in a TDMA communication apparatus.
TDMA通信は、時分割して所定数のスロットを割り当てたフレームを繰り返し、通信を行う全局がそれぞれに送信を行うスロット(送信スロット)を予め設定して通信を行う。このため、TDMA通信を行う全局では所定の基準タイミングに同期して通信を行わなければならず、スロットタイミングを同期するスロット同期と、各局間でのスロット番号を一致させるフレーム同期とを必要とする。このようなスロット同期、フレーム同期の方法は、これまでに非特許文献1をはじめ各種開示されている。
In TDMA communication, a frame in which a predetermined number of slots are allocated in a time-sharing manner is repeated, and communication is performed by setting in advance slots (transmission slots) in which all stations performing communication respectively transmit. For this reason, all stations that perform TDMA communication must communicate in synchronization with a predetermined reference timing, and require slot synchronization that synchronizes slot timing and frame synchronization that matches slot numbers between stations. . Various methods of slot synchronization and frame synchronization have been disclosed so far, including
(従来のスロット同期)
図8は従来のスロット同期の手法を示す概念図であり、(a)は所定の基準タイミング信号が存在する場合、(b)は基準タイミングとして基準局のスロットデータのユニークワードUWを用いる場合を示す。
(Conventional slot synchronization)
8A and 8B are conceptual diagrams showing a conventional slot synchronization method. FIG. 8A shows a case where a predetermined reference timing signal exists, and FIG. 8B shows a case where a unique word UW of slot data of the reference station is used as the reference timing. .
図8(a)に示すように、従来のTDMA通信で、GPSの1PPS信号等の基準タイミング信号が存在する場合には、自局はこの基準タイミング信号を受信した時点で、自局のローカルスロットタイミングを更新していた。 As shown in FIG. 8 (a), when a reference timing signal such as a GPS 1PPS signal is present in conventional TDMA communication, the local station receives the reference timing signal and receives a local slot of the local station. The timing was updated.
また、図8(b)に示すように、基準局からの受信パケットに含まれるユニークワードUWを用いる場合には、ユニークワードUWからスロットエンドまでの部分スロット長、すなわちユニークワードUW受信時から直後の基準局のスロットタイミングまでの時間が予め分かっているので、この値を用いて自局のローカルスロットタイミングを更新していた。 Further, as shown in FIG. 8B, when the unique word UW included in the received packet from the reference station is used, the partial slot length from the unique word UW to the slot end, that is, immediately after receiving the unique word UW. Since the time until the slot timing of the reference station is known in advance, the local slot timing of the own station is updated using this value.
(従来のフレーム同期)
図9は従来のフレーム同期の手法を示す概念図である。
図9では、最上段が基準局101の時系列のフレーム(スロット)構成を示し、第2段が基準局102の時系列のフレーム(スロット)構成を示す。第3段は自局の時系列のフレーム(スロット)構成を示し、第4段は送信タイミングを示す。
また、図9は基準局が基準局101から基準局102に切り替わった場合の自局100のフレーム同期を示す。
(Conventional frame synchronization)
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a conventional frame synchronization method.
In FIG. 9, the top row shows the time-series frame (slot) configuration of the reference station 101, and the second row shows the time-series frame (slot) configuration of the reference station 102. The third row shows the time-series frame (slot) configuration of the own station, and the fourth row shows the transmission timing.
FIG. 9 shows frame synchronization of the local station 100 when the reference station is switched from the reference station 101 to the reference station 102.
従来のTDMA通信装置では、基準局101が基準局である時には、自局100は基準局101に対してフレーム同期を行う。すなわち、基準局101のスロット番号に自局100のスロット番号を一致させる。ところが、基準局101からの受信パケットが途絶し、基準局102に基準局が切り替わると、自局100は基準局102からの受信パケットを取得した時点で、基準局102に対してフレーム同期を行う。これにより、自局100のスロット番号が基準局102のスロット番号に一致する。
ところが、従来のTDMA通信装置のスロット同期およびフレーム同期には次に示す解決すべき課題が存在した。 However, the following problems to be solved exist in slot synchronization and frame synchronization of the conventional TDMA communication apparatus.
(スロット同期の問題点)
図8(a)に示すようなスロット同期方法では、自局のスロットタイミング(ローカルスロットタイミング)に関わらず、外部から受信する所定の基準スロットタイミングに同期するので、図8(a)に示すような極端にスロット長の短い極小スロットが発生する可能性がある。ところが、各種のプログラムの中には、スロット内での終了を前提とするものが存在するので、場合によってはプログラムが終了せずにバグが発生する可能性がある。また、極小スロットが増えることによりスロット数が変化してしまい、スロット管理に不都合が生じる。
(Slot synchronization problems)
In the slot synchronization method as shown in FIG. 8 (a), since it synchronizes with a predetermined reference slot timing received from the outside regardless of the slot timing (local slot timing) of its own station, as shown in FIG. 8 (a). There is a possibility that a very small slot having an extremely short slot length may occur. However, some types of programs are premised on the end in the slot, and in some cases, the program may not end and a bug may occur. Moreover, the number of slots changes due to an increase in the minimum number of slots, resulting in inconvenience in slot management.
また、図8(b)に示すようなスロット同期方法では、基準局からの受信パケットのユニークワードUWを用いることでスロット同期を行っているが、UAIS(Universal Automatic Identification System)のようなTDMA通信網のあらゆる局が基準局となり得るシステムでは、基準局のみが有するユニークワードUWが存在しない。この場合、スタートフラグで代用しようとしても、スタートフラグに基準局を識別するデータが含まれていないので、特定の基準局にのみスロット同期を行うことができない。 Further, in the slot synchronization method as shown in FIG. 8B, slot synchronization is performed by using the unique word UW of the received packet from the reference station, but a TDMA communication network such as UAIS (Universal Automatic Identification System). In a system in which any of the stations can be a reference station, there is no unique word UW that only the reference station has. In this case, even if an attempt is made to substitute the start flag, slot synchronization cannot be performed only for a specific reference station because the start flag does not include data for identifying the reference station.
(フレーム同期の問題点)
図9に示すようなフレーム同期方法では、基準局101と基準局102とがフレーム同期されていなければ、基準局101から受信した最後のスロット番号と基準局102から受信した最初のスロット番号とが不連続になる。
(Problems with frame synchronization)
In the frame synchronization method as shown in FIG. 9, if the reference station 101 and the reference station 102 are not frame-synchronized, the last slot number received from the reference station 101 and the first slot number received from the reference station 102 are discontinuous. .
一方、自局100は予め所定スロット番号で送信を行うように設定されている。自局100は、当初、基準局101にフレーム同期していたので、自局スロット番号2、5で送信を行っていれば、これは基準局101のスロット番号2,5で送信していたのと同じであり、これは通信を行う各局で認識されている。ところが、前述のようにフレーム同期が行われると、基準局が基準局102に切り替わった時点から、自局100のスロット番号2,5は基準局102のスロット番号2,5に対応する。これは、仮に基準局101に対応させるとスロット番号0,3に相当してしまう。このため、予め設定されている自局100の送信スロット番号が変化してしまい、TDMA通信を行う全局間での通信が規格通りに行われなくなってしまう。
On the other hand, the local station 100 is set in advance to perform transmission using a predetermined slot number. Since the local station 100 was originally synchronized with the reference station 101 in frame, if the transmission was performed using the
以上の問題点にしたがって、この発明の目的は、スロット同期およびフレーム同期を正確且つ確実に行うことができるTDMA通信装置を提供することにある。 In accordance with the above problems, an object of the present invention is to provide a TDMA communication apparatus capable of accurately and reliably performing slot synchronization and frame synchronization.
この発明は、1フレームに複数のスロットを時分割で割当てて、通信を行う各局がそれぞれにスロット同期およびフレーム同期を行って予約したスロットでデータ送信を行うTDMA通信装置において、自局内のローカルスロットタイミングを発生するローカルスロットタイミング発生手段と、受信したスロットデータから通信を行う各局で共通のグローバルスロット番号と通信を行う他局の送信スロット番号とを検出するスロットデータ解析手段と、ローカルスロットタイミングに基づきスロットデータ解析手段により検出されたグローバルスロット番号に同期させてスロット番号をカウントするグローバルスロットカウンタと、ローカルスロットタイミングに基づきスロット番号を連続的にカウントするローカルスロットカウンタと、ローカルスロットカウンタがカウントするスロット番号に基づいた自局の送信スロット番号を含む通信を行う全局の送信スロット番号とローカルスロットカウンタがカウントするスロット番号に対するグローバルスロット番号の差分値とを記憶する記憶手段と、この記憶手段により記憶された送信スロット番号と差分値とを用いてローカルスロットカウンタがカウントするスロット番号に準じて送信制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴としている。 The present invention provides a TDMA communication apparatus in which a plurality of slots are allocated to one frame in a time-sharing manner, and each station that performs communication performs data transmission in a slot reserved by performing slot synchronization and frame synchronization, respectively. Local slot timing generating means for generating timing, slot data analyzing means for detecting a global slot number common to each station that communicates from received slot data and transmission slot numbers of other stations that communicate, and local slot timing A global slot counter that counts the slot number in synchronization with the global slot number detected by the slot data analysis means, a local slot counter that continuously counts the slot number based on the local slot timing, Storage means for storing the transmission slot number of all stations that perform communication including the transmission slot number of the local station based on the slot number counted by the cull slot counter and the difference value of the global slot number with respect to the slot number counted by the local slot counter; And a control means for performing transmission control according to the slot number counted by the local slot counter using the transmission slot number and the difference value stored by the storage means.
ここで、この発明のTDMA通信装置は、制御手段で、グローバルスロット番号に基づく自局の送信スロット番号、または、今回の送信スロット番号から次回の送信スロット番号へスキップするスロット数を、送信データに含むことを特徴としている。 Here, in the TDMA communication apparatus of the present invention, the control means uses the transmission slot number of the own station based on the global slot number or the number of slots to be skipped from the current transmission slot number to the next transmission slot number as transmission data. It is characterized by including.
この構成では、通信網で基準となるグローバルスロット番号に同期してスロット番号をカウントするグローバルスロットカウンタと、通信網に対して無関係に自局内のみで連続してスロット番号をカウントするローカルスロットカウンタとを備えることで、基準局が替わった場合でも、通信を行う他局への送受信はローカルスロットタイミングカウンタでカウントされるスロット番号(以下、「ローカルスロット番号」と称する。)にて管理し、他局に送信する自局の送信スロット番号情報はグローバルスロット番号か、今回のスロットから予約する次回のスロットまでのスキップするスロット数を用いる。具体的には、フレームを越えて次のスロットを予約するSOTDMA方式のようにグローバルスロット番号に基づく送信スロット番号を送信する必要がある場合、記憶手段に記憶されている、連続的に変化するローカルスロット番号によって設定された自局の送信スロット番号を含む全ての局の送信スロット番号と、グローバルスロット番号とローカルスロット番号との差分値とから、送信制御はローカルスロット番号に基づく送信スロット番号に応じて行われる。また、他局に送信する自局の送信スロット番号はローカルスロット番号で記憶された送信スロット番号と差分値とからグローバルスロット番号で送信される。すなわち、その時点の通信環境、基準局の設定等により変化しないが、他局に通知する自局の送信スロット番号は、その時点の通信環境、基準局の設定等により変化する共通のグローバルスロット番号に基づく。一方、同じフレーム内のスロットを予約するITDMA方式のように次のスロットの予約にグローバルスロット番号を用いる必要がない場合には、ローカルスロット番号により設定されるスキップするスロット数が送信するパケットデータに用いられる。 In this configuration, a global slot counter that counts slot numbers in synchronization with a global slot number that is a reference in the communication network, and a local slot counter that continuously counts slot numbers only within the local station regardless of the communication network, Thus, even when the reference station is changed, transmission / reception to / from other stations that perform communication is managed by a slot number (hereinafter referred to as “local slot number”) counted by the local slot timing counter. As the transmission slot number information of the local station to be transmitted to, the global slot number or the number of slots to be skipped from the current slot to the next reserved slot is used. Specifically, when it is necessary to transmit the transmission slot number based on the global slot number as in the SOTDMA system in which the next slot is reserved beyond the frame, the continuously changing local stored in the storage means The transmission control depends on the transmission slot number based on the local slot number from the transmission slot number of all stations including the transmission slot number of the local station set by the slot number and the difference value between the global slot number and the local slot number. Done. Also, the transmission slot number of the own station to be transmitted to another station is transmitted with the global slot number from the transmission slot number stored as the local slot number and the difference value. That is, it does not change depending on the communication environment at that time, the setting of the reference station, etc., but the transmission slot number of its own station to be notified to other stations is based on the common global slot number that changes depending on the communication environment at that time, the setting of the reference station, etc. . On the other hand, when it is not necessary to use a global slot number for reservation of the next slot as in the ITDMA system that reserves a slot in the same frame, the number of slots to be skipped set by the local slot number is included in the packet data to be transmitted. Used.
また、この発明のTDMA通信装置は、通信を行う全局が同期する基準タイミングを取得する基準タイミング取得手段を備え、制御手段で、取得した基準タイミングが直前のローカルスロットタイミングから始まるスロット内の前側の所定期間内である場合に、今回の基準タイミングでローカルスロットタイミングを同期させるがローカルスロットカウンタのカウントを停止させることを特徴としている。 The TDMA communication apparatus according to the present invention further includes reference timing acquisition means for acquiring a reference timing at which all stations performing communication are synchronized, and the control means uses a front side in the slot in which the acquired reference timing starts from the immediately preceding local slot timing. If it is within a predetermined period, the local slot timing is synchronized with the current reference timing, but the count of the local slot counter is stopped.
この構成では、ローカルスロットタイミングが検出された直後で、所定時間(予め設定されたスロット長の所定約数値)内に基準タイミングが検出されると、この時点でのスロット同期を行うが、ローカルスロット番号の更新は行わない。すなわち、ローカルスロットの境界としては検出せず、新たなスロットとしては認識しない。このため、同期タイミング(基準タイミング)までの短いスロットと、同期後の1スロット長分のスロットとが連続した1つのスロットになり、1スロットよりも長いスロット長が確保される。また、このように設定されたスロット内の所定期間外で基準タイミングに同期した場合には、最小限として前記指定期間に相当するスロット長が確保される。この際、この判定の基準となる値、すなわち指定範囲(期間)の長さは、使用されるプログラムの実行時間等から設定される。 In this configuration, immediately after the local slot timing is detected, if the reference timing is detected within a predetermined time (predetermined numerical value of a preset slot length), slot synchronization at this time is performed. The number is not updated. That is, it is not detected as a boundary between local slots and is not recognized as a new slot. For this reason, a short slot up to the synchronization timing (reference timing) and a slot corresponding to one slot length after synchronization become one continuous slot, and a slot length longer than one slot is secured. Further, when synchronizing with the reference timing outside the predetermined period in the slot thus set, the slot length corresponding to the specified period is secured as a minimum. At this time, the reference value for this determination, that is, the length of the designated range (period) is set from the execution time of the program to be used.
また、この発明のTDMA通信装置のスロットデータ解析手段は、基準局に独自な識別データを検出するとともに、このスロットの始まるグローバルスロットタイミングから識別データの終わるタイミングまでのカウント値と、直前のローカルスロットタイミングから識別データの終わるタイミングまでのカウント値とを差分してスロット遅延量を検出し、制御手段で、スロット遅延量に基づき、スロット遅延量を取得した所定スロット後のローカルスロットタイミングから始まる単一スロットのスロット長を調整するか、複数のスロットのスロット長を調整してスロット同期を行うことを特徴としている。 The slot data analyzing means of the TDMA communication apparatus according to the present invention detects the identification data unique to the reference station, counts from the global slot timing at which the slot starts to the timing at which the identification data ends, and the immediately preceding local slot timing. The slot delay amount is detected by subtracting from the count value until the end of the identification data until the end of the identification data, and based on the slot delay amount by the control means, a single slot starting from the local slot timing after the predetermined slot from which the slot delay amount is obtained The slot length is adjusted or the slot lengths of a plurality of slots are adjusted to perform slot synchronization.
この構成では、基準局に独自な識別データとして、スロットデータに含まれるID番号とスタートフラグとを用いる。そして、自局は、これらが検出されたスロットデータを完全に受信した時点で、直前のローカルスロットタイミングと基準タイミングと、このスロットデータのヘッド(基準タイミング)からスタートフラグまでの時間とからスロット遅延量を算出する。このスロット遅延量が自局のスロットタイミング(ローカルスロットタイミング)と基準局のスロットタイミングとのずれに相当するので、次のローカルスロットタイミングの時点から前記スロット遅延量と正規の1スロット長とを加えた時間をカウントして更新用のローカルスロットタイミングを発生する。ここで、スロット遅延量を複数のスロットに分割して加えれば、各スロットでのスロット長の変化が少なく、複数のスロットを用いて徐々にスロット同期のタイミングが取られる。このようなスロット長の更新を行うことで、ローカルスロットタイミングが基準タイミングと一致してスロット同期が行われる。 In this configuration, an ID number and a start flag included in the slot data are used as identification data unique to the reference station. Then, when the station completely receives the slot data in which these are detected, the slot delay is determined from the immediately preceding local slot timing and reference timing, and the time from the head (reference timing) of this slot data to the start flag. Calculate the amount. Since this slot delay amount corresponds to the difference between the slot timing of the local station (local slot timing) and the slot timing of the reference station, the slot delay amount and the normal one slot length are added from the time of the next local slot timing. Count the time to generate local slot timing for update. Here, if the slot delay amount is divided and added to a plurality of slots, there is little change in the slot length in each slot, and the timing of slot synchronization is gradually obtained using the plurality of slots. By updating the slot length in this way, the local slot timing matches the reference timing, and slot synchronization is performed.
この発明によれば、1PPS等の基準信号が有る場合でも無い場合でも、さらには特定の基準局が継続的に存在しなくても、通信網に混乱を招くことなく、正確、確実にスロット同期およびフレーム同期を行えるTDMA通信装置を構成することができる。 According to the present invention, even when there is a reference signal such as 1PPS, even when a specific reference station is not continuously present, slot synchronization and reliability can be performed accurately and reliably without causing confusion in the communication network. A TDMA communication apparatus capable of frame synchronization can be configured.
本発明のTDMA通信装置について図1〜図7を参照して説明する。
図1は本実施形態のTDMA通信装置で処理する送信/受信パケットデータの概略構成について示した図である。なお、本実施形態では、AISで用いる送信/受信パケットデータを例に説明する。
図1に示すように、本実施形態の通信装置で処理する送信/受信パケットデータは、大きく分けて5つのブロックから構成され、時系列にプリアンブル(PREAMBLE)、スタートフラグ(STARTFLAG)、通信データ(DATA)、フレームチェックシーケンス(FCS)、エンドフラグ(END FLAG)からなる。通信データは、緯度経度情報等の動的データと航行メッセージや船名等の静的データと、通信を行う各局で共通のコミュニケーションステート(COMMUNICATION STATE)とを備え、コミュニケーションステートは通信データの最後部に存在する。
コミュニケーションステートは、表1および表2に表すように、TDMA通信の方式に応じたデータ構成からなり、SOTDMA方式の場合には表1に示すデータ構成である。
The TDMA communication apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of transmission / reception packet data processed by the TDMA communication apparatus of this embodiment. In the present embodiment, transmission / reception packet data used in AIS will be described as an example.
As shown in FIG. 1, transmission / reception packet data to be processed by the communication apparatus of the present embodiment is roughly divided into five blocks. A preamble (PREAMBLE), a start flag (STARTFLAG), and communication data ( DATA), frame check sequence (FCS), and end flag (END FLAG). Communication data includes dynamic data such as latitude and longitude information, static data such as navigation messages and ship names, and a communication state (COMMUNICATION STATE) common to each station that performs communication. The communication state is the last part of the communication data. Exists.
As shown in Tables 1 and 2, the communication state has a data structure corresponding to the TDMA communication method. In the case of the SOTDMA method, the communication state has the data structure shown in Table 1.
表1に示すように、SOTDMA方式の場合、コミュニケーションステートは「SyncState」、「Slot Timeout」、「Sub Message」を備える。「Sync State」は同期基準を示し、「SlotTimeout」は同じスロットを予約し続けるフレーム数を示し、「Sub Message」は、「Slot Timeout」の値に応じて、受信局数、グローバルスロット番号に準じた送信スロット番号、UTC時間、「SlotTimeout」が「0」の場合の次フレームの予約スロット番号までのスキップ数のいずれかを示す。 As shown in Table 1, in the case of the SOTDMA system, the communication state includes “SyncState”, “Slot Timeout”, and “Sub Message”. “Sync State” indicates the synchronization reference, “SlotTimeout” indicates the number of frames that continue to reserve the same slot, and “Sub Message” conforms to the number of receiving stations and the global slot number according to the value of “Slot Timeout”. The transmission slot number, UTC time, and the number of skips to the reserved slot number of the next frame when “SlotTimeout” is “0”.
一方、ITDMA方式の場合には表2に示すデータ構成である。 On the other hand, the data structure shown in Table 2 is used for the ITDMA system.
表2に示すように、ITDMA方式の場合、コミュニケーションステートは「Sync State」、「Slot Increment」、「Number of Slots」、「Keep Flag」を備える。「Sync State」は同期基準を示し、「SlotIncrement」は同フレーム内の次の予約スロットまでのスキップ数を示し、「Number of Slots」は次の予約スロットのスロット長すなわち次の送信で使用する連続スロット数を示し、「Keep Flag」は現スロット番号を次フレームでも使用するかどうかを設定する情報を示す。 As shown in Table 2, in the ITDMA system, the communication state includes “Sync State”, “Slot Increment”, “Number of Slots”, and “Keep Flag”. “Sync State” indicates the synchronization reference, “SlotIncrement” indicates the number of skips to the next reserved slot in the same frame, and “Number of Slots” indicates the slot length of the next reserved slot, that is, the continuous transmission used for the next transmission. The number of slots is indicated, and “Keep Flag” indicates information for setting whether or not to use the current slot number in the next frame.
このように、本実施形態のTDMA通信装置では、その時点のTDMA通信方式に応じて、グローバルスロット番号に準じた送信スロット番号の予約と、単にスキップするスロット数による送信予約スロットの予約とが行われる。そして、本実施形態のTDMA通信装置は、後述する構成を用いることにより、グローバルスロット番号に影響されない、装置独自のローカルスロット番号を用いて送信制御を行うとともに、送信パケットデータには通信条件に応じてグローバルスロット番号かスキップするスロット数を添付する。 As described above, in the TDMA communication apparatus according to the present embodiment, transmission slot number reservation according to the global slot number and transmission reservation slot reservation based on the number of slots to be skipped are performed according to the TDMA communication method at that time. Is called. The TDMA communication apparatus according to the present embodiment uses the configuration described later to perform transmission control using a local slot number unique to the apparatus that is not affected by the global slot number, and the transmission packet data according to communication conditions. Attach the global slot number or the number of slots to skip.
図2は本実施形態のTDMA通信装置の概略構成を示すブロック図である。
送信部2は、送信パケットデータのベースバンド信号をRF信号に変換して送受切替器3に出力する。送受切替器3は、CPU1からの送受信切替制御命令に応じて、送信時に送信部2とアンテナ4とを導通させ、受信時にアンテナ4を受信部5とを導通させる。アンテナ4は送受切替器3を介して送信部2から入力されるRF信号を外部に送信し、受信したRF信号を送受切替器3を介して受信部5に出力する。受信部5は入力されたRF信号をベースバンド信号に変換して復調器6に出力し、復調器6は入力されたベースバンド信号をビットストリームに変換して受信パケット解析部7に出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the TDMA communication apparatus of this embodiment.
The
受信パケット解析部7は、ビットストリームからスタートフラグを検出して、各スロットに対応する受信パケットデータ(本発明の「スロットデータ」に相当。)の切り出しを行う。そして、受信パケット解析部7は、受信パケットデータのチェックを行って問題がなければ、データビット数とともに受信パケットデータをCPU1に出力する。また、受信パケット解析部7は、スロットタイミング発生カウンタ10から入力されるスロットタイミングから検出した基準タイミングを差分して、スロット遅延量を算出する。さらに、受信パケット解析部7は、ローカルスロットカウンタ8から入力されるローカルスロット番号を用いて受信時ローカルスロット番号を検出する。なお、この受信パケット解析部7が本発明の「スロットデータ解析手段」に相当する。
The received
スロットタイミング発生カウンタ10は、スロットタイミング制御回路11からのスロットタイミング発生制御信号に基づき、スロットタイミング信号を生成して、受信パケット解析部7、ローカルスロットカウンタ8、グローバルスロットカウンタ9、およびCPU1に出力する。スロットタイミング制御回路11は、CPU1から入力されるスロット制御信号や、外部装置であるGPS受信機20から入力される1PPS信号に基づいて、前記スロットタイミング発生制御信号を生成してスロットタイミング発生カウンタ10に出力する。ここで、スロット制御信号とは、前記スロット遅延量などに基づくスロットタイミングの調整を指示する信号である。このスロットタイミング発生カウンタ10が「スロットタイミング発生手段」に相当する。
The slot
ローカルスロットカウンタ8は、スロットタイミング発生カウンタ10から入力されるスロットタイミング信号に基づき、通信状況に応じた番号飛びが発生しないような連番で、ローカルスロット番号をカウントアップする。このカウントアップされたローカルスロット番号はCPU1および受信パケット解析部7に出力される。
Based on the slot timing signal input from the slot
グローバルスロットカウンタ9は、スロットタイミング発生カウンタ10から入力されるスロットタイミング信号に基づき、グローバルスロット番号をカウントアップする。この際、CPU1からグローバルスロットカウンタ設定値が入力されると、グローバルスロットカウンタ9は、CPU1により指示されたスロット番号にカウントアップ中のグローバルスロット番号を更新する。
The
メモリ12には、他局からのパケットデータより取得した送信スロット番号と、自局が送信予約した送信スロット番号とから、ローカルスロット番号で設定された送信スケジュールが記憶されるとともに、グローバルスロット番号とローカルスロット番号との差分値(オフセット)であるスロットカウンタオフセット値が記憶されている。このメモリ12が本発明の「記憶手段」に相当する。
The
CPU1は、スロットタイミング信号とメモリ12に記憶されている送信スケジュールとに基づき送信制御信号を送信部2に出力する。また、CPU1は、GPS受信機20から時間情報が得られない場合、予め記憶されているスロット長、受信パケット解析部7から入力される受信パケットデータに含まれるID情報や受信パケットデータから得られるスロット遅延量、スロットタイミング発生カウンタ10から入力されるスロットタイミング信号を用いて、スロット同期のためのスロット制御信号を生成してスロットタイミング制御回路11に出力する。一方、GPS受信機20から時間情報が得られる場合、CPU1からスロット制御信号は出力されず、スロットタイミング制御回路11にはGPS受信機20から1PPS信号が直接入力される。また、CPU1は、受信パケット解析部7から入力される受信パケットデータに含まれる基準局のスロット番号と、受信時ローカルスロット番号とを用いて、グローバルスロットカウンタ設定値を算出してグローバルスロットカウンタ9に出力することでグローバルスロット番号を更新する。これによりフレーム同期が実現される。この際、CPU1はグローバルスロットカウンタ9から出力された更新後のグローバルスロット番号と、ローカルスロットカウンタ8から出力されるローカルスロット番号とを用いて新たにスロットカウンタオフセット値を算出する。この新たに算出されたスロットカウンタオフセット値はメモリ12に書き込まれ、スロットカウンタオフセット値が更新される。
なお、前述のようにCPU1とスロットタイミング制御回路11とでスロットタイミングの制御を行っているので、CPU1とスロットタイミング制御回路11とが、本発明の「制御手段」に相当する。
The
Since the
次に、このような構成のTDMA通信装置のスロット同期方法およびフレーム同期方法について説明する。 Next, a slot synchronization method and a frame synchronization method of the TDMA communication apparatus having such a configuration will be described.
(1)スロット同期された状態でのフレーム同期方法
図3はスロット同期された状態でのフレーム同期方法を示す概念図である。なお、以下に示す例では、基準局101から基準局102に基準局が切り替わった場合の自局100のフレーム同期方法について説明する。また、自局100は予め基準局101にフレーム同期していたものとして説明する。
基準局101が基準である時点では、前述の前提のように自局100は基準局101に対してフレーム同期している。この際、基準局101のスロット番号と自局100のグローバルスロット番号とは同じ値であり、さらに、図2の場合では自局100のローカルスロット番号も同じである。この結果、スロットカウンタオフセット値は「0」としてメモリ12に記憶されている。この際、送信スケジュールには、「2」番,「5」番を送信スロット番号とするように記憶されている。
(1) Frame synchronization method in slot synchronization state FIG. 3 is a conceptual diagram showing a frame synchronization method in slot synchronization state. In the following example, a frame synchronization method of the own station 100 when the reference station is switched from the reference station 101 to the reference station 102 will be described. Further, the description will be made assuming that the local station 100 has been synchronized with the reference station 101 in advance.
When the reference station 101 is the reference, the own station 100 is frame-synchronized with the reference station 101 as described above. At this time, the slot number of the reference station 101 and the global slot number of the own station 100 are the same value, and the local slot number of the own station 100 is also the same in the case of FIG. As a result, the slot counter offset value is stored in the
次に、基準局101が何らかの理由によりパケットデータを送信することができず、基準局101から新たな基準局102に基準局が切り替わった場合、CPU1は、受信パケット解析部7から受け取った受信パケットデータからその時点での新たな基準である基準局102のスロット番号「1」を検出する。CPU1は検出した基準局102のスロット番号「1」を用いて、スロットタイミング信号に同期させてグローバルスロットカウンタ9でカウントしてきた基準局101のスロット番号に準ずるグローバルスロット番号「4」から基準局102のスロット番号「1」にグローバルスロット番号を更新する。この際、CPU1はローカルスロットカウンタから出力される、更新時点のローカルスロット番号「5」と更新したグローバルスロット番号「1」とを差分してスロットカウンタオフセット値「4」を生成してメモリ12に書き込む。
Next, when the reference station 101 cannot transmit packet data for some reason and the reference station is switched from the reference station 101 to a new reference station 102, the
そして、CPU1は引き続きローカルスロット番号とメモリ12に記憶された送信スケジュールとに基づき、送信制御信号を生成して送信部2に出力する。すなわち、CPU1はローカルスロット番号に基づき、送信スケジュールに記憶されている「2」番スロット、「5」番スロットの時点で送信制御信号を出力する。この際、SOTDMA通信方式のグローバルスロット番号を送信する場合には、前記ローカルスロット番号と差分値とを用いて、該当するグローバルスロット番号に準じた送信スロット番号を送信パケットデータに添付する送信制御を行う。例えば、図3の例ではローカルスロット番号に準じた送信スロット番号「2」、「5」から差分値を減算したスロット番号を添付する。ここで、減算結果が「0」を下回る場合には、減算結果は「5」へ戻り順に数値が減少する方向に遷移する。例えば、ローカルスロット番号が「5」であれば減算結果は「1」となり、ローカルスロット番号が「2」であれば減算結果は「−2」ではなく「4」となる。
Then, the
一方、SOTDMA通信方式やITDMA通信方式でスキップするスロット数を送信する場合には、前記ローカルスロット番号に準じてカウントされるスロット数を算出して送信パケットデータに添付する送信制御を行う。 On the other hand, when transmitting the number of slots to be skipped in the SOTDMA communication system or ITDMA communication system, the number of slots counted according to the local slot number is calculated and transmission control attached to the transmission packet data is performed.
このように、いずれのTDMA通信方式であってもローカルスロット番号を用いることで、スロット番号を基準にしても送信タイミング(図3中では3スロット毎の送信周期)が変化することはない。これにより、送信タイミングが変化することなく送信制御が行われる。 Thus, by using the local slot number in any TDMA communication system, the transmission timing (transmission cycle for every three slots in FIG. 3) does not change even if the slot number is used as a reference. Thereby, transmission control is performed without changing the transmission timing.
このようなフレーム同期制御を行うことで、基準局が切り替わり、基準となるグローバルスロット番号が不連続になっても送信タイミングが乱れることなく、送信停止を起こさずTDMA通信を継続するTDMA通信装置を構成することができる。 By performing such frame synchronization control, a TDMA communication apparatus is configured to continue the TDMA communication without causing a transmission stop without disturbing the transmission timing even when the reference station is switched and the reference global slot number becomes discontinuous. can do.
(2)1PPS信号等のタイミングパルス信号を検出することができる場合のスロット同期方法およびフレーム同期方法
図4、図5は1PPS信号を取得可能な状態でのスロット同期およびフレーム同期の方法を示す概念図であり、図4は基準スロットタイミング(1PPS信号)がスロット更新マスク期間外に検出された場合を示し、図5は基準スロットタイミング(1PPS信号)がスロット更新マスク期間内で検出された場合を示す。このスロット更新マスク期間が本発明の「所定期間」に相当する。
(2) Slot synchronization method and frame synchronization method when a timing pulse signal such as a 1PPS signal can be detected FIGS. 4 and 5 are conceptual diagrams showing a slot synchronization and frame synchronization method in a state where a 1PPS signal can be acquired. FIG. 4 shows a case where the reference slot timing (1PPS signal) is detected outside the slot update mask period, and FIG. 5 shows a case where the reference slot timing (1PPS signal) is detected within the slot update mask period. Show. This slot update mask period corresponds to the “predetermined period” of the present invention.
GPS受信機20から1PPS信号が入力されると、スロットタイミング制御回路11は、1PPS信号の検出タイミングとスロットタイミング発生カウンタ10から出力されるスロットタイミング信号とに基づき、1PPS信号の検出タイミングがスロット更新マスク期間内であるかどうかを検出する。この検出方法としては、例えば、図4、図5に示すように、スロットタイミング信号を基準スロット長Stの半時間で「0」,「1」が反転する信号とし、スロットタイミングから前半の半時間を状態「0」とし、後半の半時間を状態「1」とする。そして、状態「0」である前半の半時間をスロット更新マスク期間に設定する。これにより、スロットタイミング制御回路11は、1PPS信号を検出した時点でスロットタイミング信号が状態「0」であることを検出すると、スロット更新マスク期間内であることを検出できる。一方、1PPS信号を検出した時点でスロットタイミング信号が状態「1」であることを検出すると、スロット更新マスク期間外であることを検出できる。そして、GPS受信機20から時間情報が入力されると、CPU1は1PPS信号のタイミングでグローバルスロットカウンタを基準局のスロット番号「X」に更新するように設定する。なお、この場合、CPU1およびスロットタイミング制御回路11が本発明の「基準タイミング取得手段」に相当する。
When the 1PPS signal is input from the
(2−1)1PPS信号の検出タイミングがスロット更新マスク期間外である場合(図4)
スロットタイミング制御回路11は1PPS信号の検出タイミングがスロット更新マスク期間外であれば、すなわちスロット更新マスク期間内でなければ、スロットタイミング制御回路11に対して、入力される1PPS信号にスロットタイミングを同期させるスロット制御信号を出力する。スロット制御回路11は1PPS信号に基づきスロットタイミング発生制御信号をスロットタイミング発生カウンタ10に出力し、スロットタイミング発生カウンタ10はスロットタイミング信号を出力する。
(2-1) When the detection timing of the 1PPS signal is outside the slot update mask period (FIG. 4)
If the detection timing of the 1PPS signal is outside the slot update mask period, that is, not within the slot update mask period, the slot
ローカルスロットカウンタ8は入力されたスロットタイミング信号に基づき、ローカルスロット番号を「N+2」から「N+3」に1つ更新(インクリメント)する。
The
ここで、CPU1は、GPS受信機20から入力された時間情報に基づき1PPS信号の立ち上がりタイミング時のスロット番号「X」を算出すると、1PPS信号の立ち上がりのタイミングで、グローバルスロットカウンタ9に受信パケットデータに含まれる新たな基準のスロット番号「X」を出力するようにグローバルスロットカウンタ9を設定する。グローバルスロットカウンタ9は入力された1PPS信号に基づき、直前(その時点)のグローバルスロット番号「M+2」を基準のスロット番号「X」に更新する。この際、CPU1はローカルスロットカウンタから出力される、更新直後のローカルスロット番号「N+3」と更新したグローバルスロット番号「X」とを差分したスロットカウンタオフセット値「N+3−X」を生成してメモリ12に書き込む。
Here, when the
そして、CPU1は引き続きローカルスロット番号と送信スケジュールとに基づき、送信制御信号を生成して送信部2に出力する。この際、送信パケットデータに与える自局の送信スロット番号の設定にはグローバルスロット番号かスキップするスロット数を用いる。
Then, the
このような構成および制御を用いることで、スロット更新マスク期間外に1PPS信号を検出した場合には、更新時スロット長Stuは基準スロット長Stよりも短くはなるが、スロット更新マスク期間により設定される最低限必要なスロット長を確保することができる。例えば、前述のように基準スロット長Stの半時間の長さを本実施形態のTDMA通信装置が利用するプログラムの実行に必要最小限なスロット長とすれば、少なくとも基準スロット長Stの半時間の長さ(St/2)よりも長い更新時スロット長Stuを確保することができる。 By using such a configuration and control, when a 1 PPS signal is detected outside the slot update mask period, the update slot length Stu is shorter than the reference slot length St, but is set by the slot update mask period. The minimum required slot length can be secured. For example, as described above, if the half-hour length of the reference slot length St is set to the minimum slot length necessary for the execution of the program used by the TDMA communication apparatus of the present embodiment, at least half the reference slot length St. An update slot length Stu longer than the length (St / 2) can be secured.
(2−2)1PPS信号の検出タイミングがスロット更新マスク期間内である場合(図5)
一方、スロットタイミング制御回路11は1PPS信号の検出タイミングで、スロットタイミング制御回路11に入力される1PPS信号にスロットタイミングを同期させるスロット制御信号を出力する。スロット制御回路11は入力されたスロット制御信号と1PPS信号とに基づきスロットタイミング発生制御信号をスロットタイミング発生カウンタ10に出力し、スロットタイミング発生カウンタ10はスロットタイミング信号を出力する。この際、1PPS信号の検出タイミングがスロット更新マスク期間内であれば、スロットタイミング信号の立ち下がりエッジが発生しないので、ローカルスロットカウンタ8のカウントは更新されない。
(2-2) When the detection timing of the 1PPS signal is within the slot update mask period (FIG. 5)
On the other hand, the slot
CPU1は、GPS受信機20の時間情報から1PPS信号の検出タイミングでスロット番号「X」を算出すると、グローバルスロットカウンタ9に新たな基準局のスロット番号「X」を出力する。グローバルスロットカウンタ9は入力された1PPS信号に基づき、直前(その時点)のグローバルスロット番号「M+2」を基準局のスロット番号「X」に更新する。
When the
一方、1PPS信号の検出タイミングではスロットタイミング信号がスロットタイミング発生カウンタ10から出力されていないので、ローカルスロットカウンタ8は、ローカルスロット番号「N+2」を更新(インクリメント)せず、次のスロットタイミング信号でローカルスロット番号を「N+2」から「N+3」に更新(インクリメント)する。
On the other hand, since the slot timing signal is not output from the slot timing generation counter 10 at the detection timing of the 1PPS signal, the
この際、CPU1はローカルスロットカウンタから出力される、1PPS信号の検出タイミングでのローカルスロット番号「N+2」と更新したグローバルスロット番号「X」とを差分したスロットカウンタオフセット値「N+2−X」を生成してメモリ12に書き込む。
At this time, the
そして、CPU1は引き続きローカルスロット番号と送信スケジュールとに基づき、送信制御信号を生成して送信部2に出力する。この際、送信パケットデータに与える自局の送信スロット番号の設定にはグローバルスロット番号かスキップするスロット数を用いる。
Then, the
このような構成および制御を用いることで、スロット更新マスク期間内に1PPS信号を検出した場合には、その時点でのスロットの更新が行われないので、更新時スロット長Stuは基準スロット長Stよりも長くなり、スロット更新マスク期間により設定される最低限必要なスロット長を確保することができる。 By using such a configuration and control, when a 1PPS signal is detected within the slot update mask period, the slot is not updated at that time, so the updated slot length Stu is greater than the reference slot length St. The minimum required slot length set by the slot update mask period can be secured.
以上のような構成とすることにより、1PPS信号等の基準タイミング信号が検出される場合において、必要最小限のスロット長を確保するとともに、送信タイミングが乱れることなく、送信停止を起こさずTDMA通信を継続するTDMA通信装置を構成することができる。 With the configuration as described above, when a reference timing signal such as a 1PPS signal is detected, the minimum necessary slot length is ensured, transmission timing is not disturbed, and TDMA communication is performed without causing transmission suspension. A continuous TDMA communication device can be configured.
(3)1PPS信号等のタイミングパルス信号を検出することができず、特定の基準局に同期させる場合のスロット同期方法およびフレーム同期方法
図6は特定の基準局に同期させる場合のスロット同期およびフレーム同期の方法を示す概念図である。また、図7は更新時設定スロット長の算出方法を示す概念図である。
1PPS信号等の共通の基準となるタイミングパルス信号が存在せず、TDMA通信網内の特定の基準局のスロットタイミングに同期させる場合、まず、CPU1は、受信パケット解析部7から受け取った受信データに基づいて送信元の局のID番号が基準局のものであると確認する。そして、CPU1は、自局のスロットタイミングと、受信パケットの先頭のタイミングと、スタートフラグSTFのタイミングとの時間関係から、受信パケット解析部7で演算されたスロット遅延量を用いて更新時設定スロット長を算出する。なお、ここで、ID番号とスタートフラグSTFとからなるデータが本発明の「識別データ」に相当し、さらに、この場合、CPU1および受信パケット解析部7が本発明の「基準タイミング取得手段」に相当する。
(3) Slot synchronization method and frame synchronization method when timing pulse signal such as 1PPS signal cannot be detected and synchronized with a specific reference station FIG. 6 shows slot synchronization and frame synchronization when synchronized with a specific reference station. It is a conceptual diagram which shows a method. FIG. 7 is a conceptual diagram showing a method for calculating the update set slot length.
When there is no common reference timing pulse signal such as a 1PPS signal and the timing is synchronized with the slot timing of a specific reference station in the TDMA communication network, first, the
ここで、スロット遅延量は次のように算出される。
まず、受信パケット解析部7はスロットタイミング発生カウンタ10からのスロットタイミング信号を検出した時点から、その後で最初に受信した基準局の受信パケットデータのスタートフラグSTFを検出する時点までの時間をカウントする。そして、この受信パケットデータの解析とともに、次式からスロット遅延量を算出する。
前記カウントにより得られる自局100のスロットタイミングからスタートフラグSTFまでの時間をnカウントとし、予め分かっている検出されたスタートフラグSTFの存在する受信パケットデータのヘッド(先端)からスタートフラグSTF(ボトム)までの時間をuカウントとすると、スロット遅延量は、
(スロット遅延量)=n−u
となる。このスロット遅延量を用いて更新時設定スロット長を算出する。
Here, the slot delay amount is calculated as follows.
First, the received
The time from the slot timing of the local station 100 to the start flag STF obtained by the count is n counts, and the start flag STF (bottom) is received from the head (tip) of the received packet data where the detected start flag STF is known in advance. )), The slot delay amount is
(Slot delay amount) = nu
It becomes. The update set slot length is calculated using this slot delay amount.
次に、更新時設定スロット長は次のように算出される(図7参照。)。
図7(a)に示すように、受信パケットデータのヘッドが自局100のスロットタイミングから基準スロット長の半時間St/2内に存在する場合、スロット遅延量(n−u)は基準スロット長の半時間St/2よりも短くなる。このため、前述のように、このスロット遅延量(n−u)を更新時設定スロット長とすると、基準スロット長の半時間St/2よりも短くなるので、プログラム実行に不具合を生じることがある。したがって、この場合には、スロット遅延量(n−u)に基準スロット長Stを加算した値(St+(n−u))を更新時設定スロット長Stuに設定する。
Next, the update set slot length is calculated as follows (see FIG. 7).
As shown in FIG. 7A, when the head of the received packet data is present within the half time St / 2 of the reference slot length from the slot timing of the local station 100, the slot delay amount (nu) is the reference slot length. The half time is shorter than St / 2. Therefore, as described above, if this slot delay amount (n−u) is set as the update-set slot length, it becomes shorter than the reference slot length half time St / 2, which may cause problems in program execution. . Therefore, in this case, a value (St + (n−u)) obtained by adding the reference slot length St to the slot delay amount (n−u) is set as the update set slot length Stu.
図7(b)に示すように、受信パケットデータのヘッドとスタートフラグSTFとが自局100のスロットタイミングから基準スロット長の半時間St/2よりも後に存在する場合、スロット遅延量(n−u)は基準スロット長の半時間St/2よりも長くなる。このため、前述のように、このスロット遅延量(n−u)を更新時設定スロット長にしても基準スロット長の半時間St/2よりも長くなるので、問題ない。したがって、この場合には、スロット遅延量(n−u)をそのまま更新時設定スロット長Stuに設定する。 As shown in FIG. 7B, when the head of the received packet data and the start flag STF are present after the half time St / 2 of the reference slot length from the slot timing of the local station 100, the slot delay amount (n− u) is longer than the half time St / 2 of the reference slot length. For this reason, as described above, even if this slot delay amount (n−u) is set to the update set slot length, there is no problem because it is longer than the half time St / 2 of the reference slot length. Therefore, in this case, the slot delay amount (n−u) is set as it is to the update set slot length Stu.
図7(c)に示すように、受信パケットの先端とスタートフラグSTFとが自局のスロットタイミングにおいて異なるスロットに存在する場合、スロット遅延量(n−u)は負の値となる。スロット遅延量(n−u)が負の値となるということは、その時点では検出したスタートフラグSTFの存在する受信パケットデータのヘッドが、更新時設定スロット長Stuの基準とする自局100のスロットタイミングよりも先行していることとなる。このため、このスロット遅延量(n−u)に基準スロット長Stを加算した値(St+(n−u))を更新時設定スロット長Stuに設定する。 As shown in FIG. 7C, when the leading edge of the received packet and the start flag STF are in different slots at the slot timing of the local station, the slot delay amount (nu) is a negative value. The slot delay amount (n−u) becomes a negative value, which means that the head of the received packet data in which the detected start flag STF exists at that time is used as a reference for the update set slot length Stu. This is ahead of the slot timing. Therefore, a value (St + (n−u)) obtained by adding the reference slot length St to the slot delay amount (n−u) is set as the update set slot length Stu.
また、CPU1は、受信パケット解析部7から入力される受信時ローカルスロット番号RRSNと、グローバルスロット番号を更新する時点でのローカルスロット番号URSNと、受信パケットから解析された基準局スロット番号SSNとを用いて、次式から更新時の設定グローバルスロット番号UGSNを決定する。
Further, the
USGN=(SSN+(URSN−RRSN)+1)%(フレーム当たりのスロット数)
なお、この式中の「%」は剰余演算子であり、剰余演算子前の値を剰余演算子後の値で除算し、その剰余を返すものである。
USGN = (SSN + (URSN−RRSN) +1)% (number of slots per frame)
Note that “%” in this expression is a remainder operator, which divides the value before the remainder operator by the value after the remainder operator and returns the remainder.
また、受信時ローカルスロット番号RRSNは、受信パケットのスロット中央位置(時点)に対するローカルスロット番号であり、前述のスロット遅延長(n−u)に基準スロット長の半時間St/2を加算した値(St/2+(n−u))が基準スロット長Stよりも短ければスタートフラグSTF検出時のローカルスロット番号をそのまま用い、これ以外の場合にはスタートフラグSTF検出時のローカルスロット番号に「1」を加算した値を用いる。 The local slot number RRSN at the time of reception is a local slot number with respect to the slot center position (time) of the received packet, and is a value obtained by adding the half time St / 2 of the reference slot length to the above-described slot delay length (nu). If (St / 2 + (n−u)) is shorter than the reference slot length St, the local slot number when the start flag STF is detected is used as it is. Otherwise, “1” is set as the local slot number when the start flag STF is detected. ”Is used.
このように、更新時設定スロット長Stuおよび設定グローバルスロット番号USGNを決定した後、CPU1は更新時設定スロット長Stuを含むスロット制御信号をスロットタイミング制御回路11に出力する。スロットタイミング制御回路11は入力されたスロット制御信号に基づき、更新設定スロット時に更新時設定スロット長Stuに応じた間隔でスロットタイミング発生制御信号をスロットタイミング発生カウンタ10に出力する。これにより、スロットタイミング発生カウンタ10からは基準スロット長Stと異なる間隔でスロットタイミング信号を発生し、スロット同期が行われる。
In this way, after determining the update time set slot length Stu and the set global slot number USGN, the
また、CPU1はこの更新スロットの先頭のタイミングに同期して、グローバルスロットカウンタ9に設定グローバルスロット番号USGNを出力する。グローバルスロットカウンタ9は入力された設定グローバルスロット番号USGNにグローバルスロット番号を更新し、フレーム同期が行われる。
Further, the
さらに、CPU1はローカルスロットカウンタ8からの更新時のローカルスロット番号と、グローバルスロットカウンタ9に設定したグローバルスロット番号との差分演算を行い、この差分値をスロットカウンタオフセット値としてメモリ12に記憶させる。
Further, the
例えば、図6の例では、自局100のローカルスロット番号「N+1」の時点で、基準局からの基準局スロット番号「X+1」の受信パケットデータのスタートフラグSTFを検出した場合で、ローカルスロット番号「N+3」のスロットにてスロット同期およびフレーム同期を行う場合には、基準局スロット番号「X+1」の受信パケットデータから基準局のID番号を検出し、基準局スロット番号「X+1」とローカルスロット番号「N+1」との時間関係よりスロット遅延量(n−u)を検出する。この際、スタートフラグSTFと受信パケットのタイミングがローカルスロット番号「N+1」のスロットの前半の半時間St/2に存在するので、更新時設定スロット長StuはSt+(n−u)となる。さらに更新時ローカルスロット番号URSNが「N+3」であり、受信時ローカルスロット番号RRSNが「N+1」であり、基準局スロット番号SSNが「X+1」であることから、設定グローバルスロット番号UGSNは「X+3」となる。 For example, in the example of FIG. 6, the local slot number “N + 3” is detected when the start flag STF of the received packet data of the reference station slot number “X + 1” from the reference station is detected at the time of the local slot number “N + 1” of the local station 100. When the slot synchronization and the frame synchronization are performed in the slot “”, the ID number of the reference station is detected from the received packet data of the reference station slot number “X + 1”, and the reference station slot number “X + 1” and the local slot number “N + 1” are The slot delay amount (nu) is detected from the time relationship. At this time, since the timing of the start flag STF and the received packet exists in the first half time St / 2 of the slot of the local slot number “N + 1”, the update set slot length Stu becomes St + (nu). Further, since the local slot number URSN at the time of update is “N + 3”, the local slot number RRSN at the time of reception is “N + 1”, and the reference station slot number SSN is “X + 1”, the set global slot number UGSN is “X + 3”. Become.
次に、これら更新時設定スロット長Stu(=St+(n−u))と設定グローバルスロット番号USGN(=「X+3」)と、更新時ローカルスロット番号URSN(=「N+3」)とから、ローカルスロット番号「N+3」のスロット長を更新時設定スロット長Stu(=St+(n−u))に設定してスロットタイミング信号を発生するとともに、該当スロットのグローバルスロット番号を「X+3」に更新する。そして、更新時のローカルスロット番号「N+3」とグローバルスロット番号「X+3」との差分値「N−X」をスロットカウンタオフセット値として記憶する。 Next, the local slot number is determined from the update set slot length Stu (= St + (n−u)), the set global slot number USGN (= “X + 3”), and the update local slot number URSN (= “N + 3”). The slot length of the number “N + 3” is set to the update set slot length Stu (= St + (n−u)) to generate a slot timing signal, and the global slot number of the corresponding slot is updated to “X + 3”. Then, the difference value “N−X” between the local slot number “N + 3” and the global slot number “X + 3” at the time of update is stored as a slot counter offset value.
以上のような構成とすることにより、1PPS信号等の基準タイミング信号がない場合であっても特定の基準局に対してスロット同期およびフレーム同期して、且つ、必要最小限のスロット長を確保するとともに、送信タイミングが乱れることなく、送信停止を起こさずTDMA通信を継続するTDMA通信装置を構成することができる。 With the above-described configuration, even if there is no reference timing signal such as a 1PPS signal, slot synchronization and frame synchronization are performed with respect to a specific reference station, and the necessary minimum slot length is secured. Thus, it is possible to configure a TDMA communication apparatus that continues the TDMA communication without causing a transmission stop without disturbing the transmission timing.
なお、前述の説明では、スロット更新マスク期間をスロットの前半時間に設定したが、プログラムの実行時間等の条件に応じて適当な長さに変更してもよい。 In the above description, the slot update mask period is set to the first half of the slot. However, the slot update mask period may be changed to an appropriate length according to conditions such as the execution time of the program.
また、前述の説明では、1つの更新時スロットでスロット長の調整を行った。例えば、図6において、更新時スロットであるローカルスロット番号が「N+3」のスロットでスロット同期用のスロット調整を行った。しかしながら、更新時スロットのみでなく、これに続く複数スロットで順次スロット長を調整しても良い。例えば、更新時スロットからmスロットでスロット同期を行う場合には、更新時設定スロット長Stu’をSt+(n−u)/mに設定する。この(n−u)はもちろん正でも負でもよい。これにより、m+1スロット目にスロット同期が行われる。このように、複数のスロットで徐々にスロット同期を行ってもよい。この際、スロット長の調整を行う各スロットのスロット長は全て同じでなくてもかまわない。 In the above description, the slot length is adjusted with one update slot. For example, in FIG. 6, slot adjustment for slot synchronization is performed in a slot whose local slot number is “N + 3”, which is a slot at the time of update. However, the slot length may be adjusted sequentially not only in the update slot but also in a plurality of subsequent slots. For example, when performing slot synchronization from the update slot to m slots, the update set slot length Stu 'is set to St + (nu) / m. Of course, this (nu) may be positive or negative. As a result, slot synchronization is performed at the (m + 1) th slot. In this way, slot synchronization may be gradually performed in a plurality of slots. At this time, the slot lengths of the slots for adjusting the slot length need not all be the same.
また、前述の説明では、メモリ12に記憶されている送信スケジュールとスロットカウンタオフセット値とから自局の送信スロットを制御した。しかし、実際に自局の送信スロットを送信するタイミングに対して、送信するスロットのデータを編集するタイミングがnスロット前であることが明確である場合、送信スロットデータを編集する時にグローバルスロットカウンタを読み、その値に対してnスロット進めた値を用いることにより、他局に送信する自局の送信スロット番号を求めることができる。
In the above description, the transmission slot of the own station is controlled from the transmission schedule and the slot counter offset value stored in the
1−CPU(中央処理演算部)
2−送信部
3−送受切替器
4−アンテナ
5−受信部
6−復調器
7−受信パケット解析部
8−ローカルスロットカウンタ
9−グローバルスロットカウンタ
10−スロットタイミング発生カウンタ
11−スロットタイミング制御回路
12−メモリ
20−GPS受信機
1-CPU (central processing unit)
2-transmission unit 3-transmission / reception switch 4-antenna 5-reception unit 6-demodulator 7-received packet analysis unit 8-local slot counter 9-global slot counter 10-slot timing generation counter 11-slot timing control circuit 12- Memory 20-GPS receiver
Claims (4)
自局内のローカルスロットタイミングを発生するローカルスロットタイミング発生手段と、
受信したスロットデータから、前記通信を行う各局で共通のグローバルスロット番号と、通信を行う他局の送信スロット番号とを検出するスロットデータ解析手段と、
前記ローカルスロットタイミングに基づき前記スロットデータ解析手段により検出された前記グローバルスロット番号に同期させてスロット番号をカウントするグローバルスロットカウンタと、
前記ローカルスロットタイミングに基づきスロット番号を連続的にカウントするローカルスロットカウンタと、
該ローカルスロットカウンタがカウントするスロット番号に基づいた自局の送信スロット番号を含む通信を行う全局の送信スロット番号と、前記ローカルスロットカウンタがカウントするスロット番号に対する前記グローバルスロット番号の差分値と、を記憶する記憶手段と、
該記憶手段により記憶された送信スロット番号と前記差分値とを用いて、前記ローカルスロットカウンタがカウントするスロット番号に準じて送信制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とするTDMA通信装置。 In a TDMA communication apparatus in which a plurality of slots are allocated to one frame in a time-sharing manner, and each station that performs communication performs data transmission in slots reserved by performing slot synchronization and frame synchronization,
Local slot timing generating means for generating local slot timing in the own station;
Slot data analyzing means for detecting a global slot number common to each station performing communication and a transmission slot number of another station performing communication from received slot data;
A global slot counter that counts a slot number in synchronization with the global slot number detected by the slot data analysis means based on the local slot timing;
A local slot counter that continuously counts slot numbers based on the local slot timing;
A transmission slot number of all stations performing communication including a transmission slot number of the local station based on a slot number counted by the local slot counter, and a difference value of the global slot number with respect to a slot number counted by the local slot counter, Storage means for storing;
Control means for performing transmission control according to the slot number counted by the local slot counter using the transmission slot number stored in the storage means and the difference value;
A TDMA communication apparatus comprising:
前記制御手段は、取得した基準タイミングが直前のローカルスロットタイミングから始まるスロット内の前側の所定期間内である場合に、当該取得した基準タイミングでローカルスロットタイミングを同期させるが、前記ローカルスロットカウンタのカウントを停止させてスロット同期を行う請求項1または請求項2に記載のTDMA通信装置。 Reference timing acquisition means for acquiring a reference timing for synchronizing all stations performing communication,
The control means synchronizes the local slot timing with the acquired reference timing when the acquired reference timing is within a predetermined period on the front side in the slot starting from the immediately preceding local slot timing. The TDMA communication apparatus according to claim 1 or 2, wherein the slot synchronization is performed by stopping the communication.
前記制御手段は、該スロット遅延量に基づき、該スロット遅延量を取得した所定スロット後のローカルスロットタイミングから始まる単一スロットのスロット長を調整するか、複数のスロットのスロット長を調整してスロット同期を行う請求項1または請求項2に記載のTDMA通信装置。 The slot data analyzing means detects identification data unique to the reference station, counts from the reference timing at which the slot starts to the timing at which the identification data ends, and from the immediately preceding local slot timing to the timing at which the identification data ends. The difference between the count value and the slot delay amount is detected,
The control means adjusts the slot length of a single slot starting from the local slot timing after the predetermined slot from which the slot delay amount is acquired based on the slot delay amount, or adjusts the slot length of a plurality of slots to adjust the slot length. The TDMA communication apparatus according to claim 1 or 2, wherein synchronization is performed.
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