JP2008187340A - 無線通信システム、基地局、および同期方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＧＰＳ信号等、基準となる基準クロックが不能になった場合においても、継続して、安定かつ精度よく同期クロックを維持することを目的とする。
【解決手段】 本発明による基地局１１０は、自局の同期クロックを生成するクロック発生器２１２と、基準クロックと同期クロックとを比較して、クロック発生器２１２の同期クロックを基準クロックに同期するように補正するクロック補正部２１４と、他の基地局の同期クロックを受信する同期クロック受信部２１６と、基準クロックと他の基地局の同期クロックとを比較し、その位相差を導出する位相差導出部２２０と、位相差を記憶する位相差記憶部２２２と、他の基地局の同期クロックを位相差だけ位相補正する位相補正部２２４と、基準クロックと位相差が補正された他の基地局の同期クロックとを切り替える切替スイッチ２２６と、を備えることを特徴としている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数の基地局同士を同期させる無線通信システム、基地局、および同期方法に関する。

ＰＨＳ(Personal Handy phone System)端末等の無線端末装置と、その無線通信対象である基地局とは、フレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれチャネルに割り当てて通信を行う時分割多元接続方式(TDMA:Time Division Multiple Access)が採用されている。このほか、周波数分割多元接続方式（FDMA:Frequency Division Multiple Access）、符号分割多元接続方式(CDMA:Code Division Multiple Access)、直交周波数分割多元接続方式(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)等も採用することができる。このような分割多元接続方式が用いられる無線通信システムにおいて、多重される通信チャネルの分離やハンドオーバ（接続基地局の切替）を行う場合、基地局間で同期がとれている必要があり、それぞれの基地局内で、他の基地局と同期するための同期クロックを維持する。

しかし、基地局内で独自に同期クロックを生成すると、温度等、クロック発生器の設置されている状況に応じてクロックの位相がずれてしまうおそれがある。そこで、かかる同期クロックを、絶対時刻に基づく基準クロックを用いて補正（較正）する技術が開示されている。

図１１は、従来の基地局１０における基準クロックを用いた同期クロックの生成を説明するための概略的な機能ブロック図である。参照される基準クロックは、ＧＰＳ(Global Positioning System)アンテナ１２を介してＧＰＳ衛星１４から受信するＧＰＳ信号の絶対時刻を用いて生成される。具体的に、基準クロック生成部１６は、ＧＰＳアンテナ１２から受信したＧＰＳ信号を用いて基準クロックを生成し、クロック補正部１８は、クロック発生器２０で生成される同期クロックをフィードバック信号として、上記基準クロックと比較し、同期クロックが基準クロックと同期するようにクロック発生器２０に補正信号を出力する。クロック発生器２０は、この補正信号によって基準クロックと同期した同期クロックを出力できる。かかる基準クロックを用いる構成により、同期クロックを安定かつ精度よく生成することが可能となる。

また、同期基地局と非同期基地局が混在する無線通信システムにおいて、非同期基地局が、ＧＰＳ衛星もしくは同期基地局から、別体に設けられた装置（受信部）を介して時間関連情報を取得し、同期基地局の動作タイミングを自局の基準タイミングとして取り込む技術も開示されている（例えば、特許文献１）。
特許３７３９２７６号公報

しかし、上述した技術では、ＧＰＳ信号における絶対時刻の取得を大前提としているので、ＧＰＳアンテナや基準クロック生成部に不具合が生じ、ＧＰＳ信号を正しく受信することができない場合に、同期クロックを安定して維持することができなくなってしまう。

このような同期クロックのずれを抑制するため、基地局に、高精度のクロック発生器や、温度特性の良い、もしくは温度補償機能が設けられたクロック発生器を用いることも考えられるが、コストの増大に繋がる上、クロックが一旦ずれてしまうと復旧できない欠点がある。

本発明は、従来の基地局が有する上記の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＧＰＳ信号等、基準となる基準クロックが不能になった場合においても、継続して、安定かつ精度よく同期クロックを維持することが可能な、新規かつ改良された無線通信システム、基地局、および同期方法を提供することである。

本発明は、ＧＰＳ信号や、ＧＰＳ信号に準じた他の参照信号から得られる基準クロックにより同期クロックを補償する無線通信システムにおいて、特定の基地局がシステム障害により上記基準クロックを喪失した場合においても、他の基地局からの同期クロックを用いて、自局の同期クロックを維持する技術である。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、無線端末装置と無線通信を行う複数の基地局を備え、複数の基地局同士が同期可能な無線通信システムであって、複数の基地局は、それぞれ、自局の同期クロックを生成するクロック発生器と、外部から入力される基準クロックと同期クロックとを比較して、クロック発生器の同期クロックを基準クロックに同期するように補正するクロック補正部と、他の基地局の同期クロックを受信する同期クロック受信部と、基準クロックと他の基地局の同期クロックとを比較し、その位相差を導出する位相差導出部と、位相差を記憶する位相差記憶部と、他の基地局の同期クロックを位相差だけ位相補正する位相補正部と、基準クロックと、位相差が補正された他の基地局の同期クロックとを切り替える切替スイッチと、を備えることを特徴とする、無線通信システムが提供される。

通常時、基地局は、自局内のクロック発生器による同期クロックを、ＧＰＳ衛星やマスタ基地局等の上位基地局に基づく基準クロックで補正（較正）し、補正された同期クロックを用いて無線端末装置との無線通信等、自局の処理を行う。本発明では、かかる同期クロックの同期処理に並行して、他の基地局からの同期クロックを取得し、さらに基準クロックとの位相差を導出し、その他の基地局の同期クロックを基準クロックとして利用できるように準備しておく。そして、何らかの理由により基準クロックが不能になった場合、他の基地局の同期クロックを基準クロックとして用いることができる。

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、自局の同期クロックを生成するクロック発生器と、外部から入力される基準クロックと同期クロックとを比較して、クロック発生器の同期クロックを基準クロックに同期するように補正するクロック補正部と、他の基地局の同期クロックを受信する同期クロック受信部と、基準クロックと他の基地局の同期クロックとを比較し、その位相差を導出する位相差導出部と、位相差を記憶する位相差記憶部と、他の基地局の同期クロックを位相差だけ位相補正する位相補正部と、基準クロックと、位相差が補正された他の基地局の同期クロックとを切り替える切替スイッチと、を備えることを特徴とする、基地局が提供される。ここで、同期クロック受信部は、基準クロックをＧＰＳ衛星または上位基地局から受信してもよい。

無線通信システムの説明において上述した如く、基地局は、ＧＰＳ衛星やマスタ基地局等の上位基地局に基づく基準クロックに基づいて自局の同期クロックを補正する。また、並行して、他の基地局の同期クロックを基準クロックに合わせるので、いずれも同期クロックのリファレンスとして利用できる。

切替スイッチは、基準クロックが不能な場合に、位相差が補正された他の基地局の同期クロックに切り替えるとしてもよい。

基地局は、ＧＰＳ信号等の基準クロックと、その基準クロックの代替えとなるクロック（他の基地局の同期クロック）との２つのクロックを同期クロックのリファレンスにすることができる。しかし、その安定性や信頼性はＧＰＳ信号等の基準クロックの方が高い。従って、通常時は、ＧＰＳ信号等の基準クロックをリファレンスとして利用し、当該基準クロックが不能となったときに他の基地局の同期クロックを用いて自局の同期クロックを維持する。

位相差導出部は、位相差に加えて、その位相差の分散値も導出してもよい。位相差は、基地局間の同期クロックのずれを示し、分散値はそのずれのバラツキを示し、それぞれ基地局間の距離、障害物の有無や変化に起因して生じる。かかる位相差は、その途中の障害物も考慮された実測値なので、基地局間の距離からの計算値より信頼性が高い。他の基地局の同期クロックをこの位相差分だけ補正すると、理論上基準クロックに同期する。分散値は、位相差のバラツキにあたるのでその値が小さいほどクロックが安定していることとなり、基準クロックとして用いるのに相応しいかどうかの判断基準となる。

位相補正部は、他の基地局が複数ある場合、分散値が最も少ない基地局を選択し、選択された基地局の位相差だけ位相補正してもよい。

上述したように分散値はその値が小さいほどクロックが安定していることとなる。従って、複数の基地局から参照する同期クロックを選択できる場合、分散値が最小の基地局を選択する。

自局の同期クロックを他の基地局に送信する同期クロック送信部をさらに備えてもよい。上述した同期クロック受信部は他の基地局の同期クロックを自局で利用するためにあるのに対して、同期クロック送信部は自局の同期クロックを他の基地局に利用させるためにある。従って、他の基地局は自局の同期クロックを基準クロックとして利用することが可能となる。

同期クロック送信部は、同期クロックの基準となる最上位の基地局から自局までのカスケード接続の段数を示す段数情報を送信できるとしてもよい。

本発明では、ＧＰＳ信号に同期する基地局または特定のマスタ基地局を最上位の基地局とし、同期クロックを順次下位の基地局の基準クロックとするカスケード接続の形式がとられる。しかし、同期クロックを次の基地局の基準クロックとすることで、段数を重ねるごとに、その精度や安定性は低下する。上述した段数情報を送信する構成により、各基地局は、同期クロックがどの程度信頼できるものかを容易に把握することが可能となる。

位相補正部は、他の基地局が複数ある場合、段数情報に応じて基地局を選択し、選択された基地局の位相差だけ位相補正してもよい。

各基地局は、上記段数情報によってその同期クロックの信頼性を把握することができる。従って、複数の基地局から参照する同期クロックを選択できる場合、段数が最小の基地局を選択する。

伝送方式が周波数分割双方向伝送方式である場合に、同期クロック受信部は、受信周波数を、他の基地局が送信する同期クロックの搬送波周波数に合わせて、同期クロックを受信してもよい。

時分割双方向伝送方式(TDD:Time Division Duplex)システムでは、データ送受信の周波数帯が等しいが、周波数分割双方向伝送方式(FDD:Frequency Division Duplex)システムでは、周波数帯が相異する。従って、同期クロック受信部は、無線端末装置との基地局無線部と独立して、他の基地局の同期クロックの搬送波周波数に合わせることで、他の基地局の同期クロックを受信する。

同期クロック受信部は、無線端末装置として擬似的に機能する疑似端末部によって遂行されてもよい。基地局には、無線端末装置として疑似的に動作させ自局の正当性を試験するための疑似端末機能を有する疑似端末部が備わる場合がある。かかる既存の疑似端末部を同期クロック受信部として用いることで、余計なコストをかけることなく本発明を適用することができる。

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、無線端末装置と無線通信を行う複数の基地局同士が同期する同期方法であって、複数の基地局が、それぞれ、基準クロックが機能するかどうかを判断し、基準クロックが機能しているとき、他の基地局の同期クロックを受信し、基準クロックと他の基地局の同期クロックとを比較し、位相差を導出、記憶し、基準クロックが機能していないとき、他の基地局の同期クロックを記憶された位相差だけ位相補正し、位相差が補正された他の基地局の同期クロックを基準クロックとし、基準クロックと同期クロックとを比較して、同期クロックを基準クロックに同期するように補正し、自局の同期クロックを生成することを特徴とする、同期方法が提供される。

上述した基地局における技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該同期方法にも適用可能である。

以上説明したように本発明によれば、ＧＰＳ信号等、基準となる基準クロックが不能になった場合においても、継続して、安定かつ精度よく同期クロックを維持することが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

携帯電話やＰＨＳ端末等の無線端末装置と基地局は、時分割多元接続方式(TDMA:Time Division Multiple Access)、周波数分割多元接続方式（FDMA:Frequency Division Multiple Access）、符号分割多元接続方式(CDMA:Code Division Multiple Access)、直交周波数分割多元接続方式(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)等により通信を行っている。これらの基地局は、制御信号や無線端末装置との通信信号の送受信のタイミングを合わせるために他の基地局との間で時間的な同期をとる必要がある。このような同期クロックの基準となる基準クロックは、ＧＰＳアンテナを介してＧＰＳ衛星から受信されるＧＰＳ信号の絶対時刻を用いて生成することができる。

本実施形態では、ＧＰＳ信号や、ＧＰＳ信号に準じた他の参照信号から得られる基準クロックにより同期クロックを補償する無線通信システムにおいて、特定の基地局がシステム障害により上記基準クロックを喪失した場合においても、他の基地局からの同期クロックを用いて、自局の同期クロックを安定かつ精度よく維持することが可能である。以下、本実施形態を遂行する無線通信システム１００の概略を説明し、その後で各構成要素に関して詳述する。

図１は、無線通信システム１００の概略的な構成を示したブロック図である。かかる無線通信システム１００は、基地局１１０と、インターネットや専用回線等の通信網１２０と、中継サーバ１３０と、無線端末装置１４０と、ＧＰＳ衛星１５０とを含んで構成される。

上記無線通信システム１００では、無線端末装置１４０Ａを利用して他の無線端末装置１４０Ｂに電話しようと試みた場合、ユーザは、自己の無線端末装置１４０Ａを操作して、無線通信可能領域にある基地局１１０Ａと無線通信を確立し、通信網１２０、中継サーバ１３０、および、他の無線端末装置１４０Ｂの無線通信可能領域にある基地局１１０Ｂを介して、通信相手の有する他の無線端末装置１４０Ｂと音声通話を遂行する。

また、無線通信システム１００では、同期クロックのカスケード接続が行われる。例えば、ＧＰＳ衛星１５０からのＧＰＳ信号を用いる基地局１１０Ｃをマスタ基地局とし、そのマスタ基地局１１０Ｃの同期クロックを順次下位の基地局１１０Ａ、１１０Ｄの基準クロックとする。

このとき、マスタ基地局１１０Ｃは、ＧＰＳ信号を受信し、そのＧＰＳ信号における絶対時刻を用いて基準クロックを生成する。また、マスタ基地局１１０Ｃでは、その基準クロックに基づいて自局内の同期クロックを生成する。そして、その下位にある基地局１１０Ａ、１１０Ｄでは、マスタ基地局１１０Ｃの同期クロックを自局の基準クロックとし、その基準クロックに基づいて自局の同期クロックを生成する。

（基地局１１０）
図２は、基地局１１０のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。基地局１１０は、基地局制御部１６０と、基地局メモリ１６２と、ＧＰＳユニット１６４と、基地局無線部１６６とを含んで構成される。

上記基地局制御部１６０は、中央処理装置を含む半導体集積回路により基地局１１０全体を管理および制御する。また、基地局制御部１６０は、基地局メモリ１６２のプログラムを用いて、他の基地局１１０との同期を維持し、また、無線端末装置１４０同士間の通話もしくは通信を支援する。

上記基地局メモリ１６２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｅ^２ＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、基地局制御部１６０で処理されるプログラムや、無線端末装置１４０同士間で送受信されるデータを記憶する。

上記ＧＰＳユニット１６４は、ＧＰＳアンテナを介してＧＰＳ衛星１５０からのＧＰＳ信号を受信する。かかるＧＰＳユニットでは、基準クロックの生成も行われる。

上記基地局無線部１６６は、無線端末装置１４０と携帯電話網に基づく双方向の無線通信を行う。また、無線端末装置１４０との無線通信回線も利用して他の基地局１１０との制御信号の送受（変調、復調）および同期クロックの送受を行う。

以上のような基地局１１０のハードウェア上で遂行される機能および動作を詳述する。

図３は、基地局１１０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。基地局１１０は、基準クロック生成部２１０と、クロック発生器２１２と、クロック補正部２１４と、同期クロック受信部２１６と、同期クロック送信部２１８と、位相差導出部２２０と、位相差記憶部２２２と、位相補正部２２４と、切替スイッチ２２６として機能する。

上記基準クロック生成部２１０は、ＧＰＳユニット１６４で遂行され、ＧＰＳアンテナから受信したＧＰＳ信号内の絶対時刻を用いて基準クロックを生成する。また、当該基地局がＧＰＳ衛星からの信号を取得しない基地局であり、マスタ基地局として独立して動作可能な場合、基準クロック生成部２１０は、温度特性の良い高精度のクロック発生器によって基準クロックを生成する。さらに、当該基地局がＧＰＳ衛星からの信号を取得しない基地局であり、マスタ基地局としては機能しない場合、基準クロック生成部２１０は、上位の基地局の同期クロックを受信し、その同期クロックを自局の基準クロックとして用いる。

上記クロック発生器２１２は、自局（自己の基地局）の同期クロックを生成する。

上記クロック補正部２１４は、クロック発生器２１２が生成する同期クロックをフィードバック信号として、基準クロック生成部２１０が生成した基準クロックと比較し、クロック発生器２１２の同期クロックを基準クロックと同期するように補正する。かかる補正は、位相の進み調整および遅れ調整のいずれも含むものとする。

上記同期クロック受信部２１６は、基地局無線部１６６内の復調部で実施され、他の基地局が同期クロックを送信する機能を有する場合、その他の基地局における同期クロックを受信する。

上記同期クロック送信部２１８は、基地局無線部１６６内の変調部で実施され、自局の同期クロックを他の基地局に送信する。同期クロック受信部２１６は他の基地局１１０の同期クロックを自局で利用するためにあるのに対して、同期クロック送信部２１８は自局の同期クロックを他の基地局に利用させるためにある。従って、他の基地局は自局の同期クロックを基準クロックとして利用することが可能となる。

また、同期クロック送信部２１８や同期クロック受信部２１６による基地局１１０間の無線通信は、基地局識別情報と同様に、ブロードキャストによって行われてもよい。

同期クロック送信部２１８は、同期クロックの基準となる最上位のマスタ基地局から自局までのカスケード接続の段数を示す段数情報を送信できるとしてもよい。図１を参照して説明したように、本実施形態における無線通信システム１００は、ＧＰＳ信号に同期する基地局または特定のマスタ基地局を最上位の基地局とし、同期クロックを順次下位の基地局の基準クロックとするカスケード接続の形式がとられる。しかし、同期クロックを次の基地局の基準クロックとすることで、段数を重ねるごとにその精度や安定性は低下する。段数情報を送信する構成により、各基地局１１０は、同期クロックがどの程度信頼できるものかを容易に把握することが可能となる。

上記位相差導出部２２０は、基準クロックと他の基地局の同期クロックとを比較し、位相差および分散値を導出する。

図４は、位相差を説明するためのタイミングチャートである。図４では上側に基準クロックを下側に他の基地局の同期クロックが示されている。通常、他の基地局の同期クロックは、基準クロックより位相が遅れる。これは、基地局１１０間の距離や、その間に存在する障害物の有無および変化に起因している。この位相の遅れ、もしくは進みが位相差となる。特に、ここでは、個々のパルスの時間差の平均値を位相差としている。かかる位相差は、その途中の障害物も考慮された実測値なので、基地局１１０間の距離からの計算値より信頼性が高い。他の基地局の同期クロックをこの位相差分だけ補正すると、理論上基準クロックに同期することとなる。また、分散値は、位相差（時間差の平均値）と個々の時間差とのバラツキを示している。なお、上記分散値は統計学上の分散値（個々の時間差と上記位相差との差の二乗平均）であってもよい。

上記位相差記憶部２２２は、位相差導出部２２０が導出した位相差および分散値を、複数の基地局１１０それぞれの識別子に関連付けて記憶する。

図５は、位相差記憶部２２２が記憶する位相差と分散値のイメージを示したイメージ図である。図５を参照すると、当該基地局１１０は、基準クロックを取得している基地局以外に４つの基地局Ａ〜Ｄと無線通信可能であり、その基地局Ａ〜Ｄ全てから同期クロックを取得している。他の基地局１１０それぞれにおいては同期クロックは安定しているものの、図５に示すように、自局に届いたときにはそのタイミングは不安定になる。このような同期クロックをそれぞれ統計的に集計し、基準クロックとして採用すべき基地局１１０の優先順位を設定する。

かかる優先順位は、分散値が少ない順としてもよい。位相差導出部２２０により導出される分散値は、位相差のバラツキにあたるのでその値が小さいほどクロックが安定していることになり、基準クロックとして用いるのに相応しいこととなる。従って、複数の基地局１１０から、参照する同期クロックを選択できる場合、分散値が小さい基地局の優先順位が高くなり、図５においては、分散値が２ｎｓｅｃの基地局Ｂが優先されることになる。

上記位相補正部２２４は、他の基地局１１０の同期クロックを位相差だけ位相補正する。ここで、他の基地局が複数ある場合、図５を参照して説明したように、分散値が最も少ない基地局１１０を選択し、選択された基地局１１０の位相差だけ位相補正する。

上記切替スイッチ２２６は、基準クロック生成部２１０からの基準クロックが不能となったとき、基準クロックを位相差が補正された他の基地局の同期クロックに切り替える。従って、他の基地局の同期クロックが基準クロックとなる。

基地局１１０は、ＧＰＳ信号等から得られる基準クロックと、その基準クロックの代替えとなるクロック（他の基地局の同期クロック）との２つのクロックを同期クロックのリファレンスにすることができる。しかし、その安定性や信頼性はＧＰＳ信号等から得られる基準クロックの方が高い。従って、通常時は、ＧＰＳ信号等の基準クロックをリファレンスとして利用し、当該基準クロックがシステムの障害等で不能となったときに他の基地局１１０の同期クロックを用いて自局の同期クロックを維持する。

図６は、切替スイッチ２２６の切替動作を説明するための機能ブロック図である。図６（ａ）に示すような通常の処理において、切替スイッチ２２６は、基準クロック生成部２１０からの基準クロックを選択し、クロック補正部２１４にはその基準クロックが入力される。それと並行して位相差記憶部２２２にも基準クロックが入力され、他の基地局の同期クロックとの位相差および分散値が導出される。そして、図６（ｂ）に示すように何らかの理由により基準クロックが不能となった場合、リファレンスとすべき基地局の位相差を位相補正部２２４に設定し、その基地局１１０からの同期クロックを自局の基準クロックとして、切替スイッチ２２６を位相補正部２２４側に切り替える。こうして、自局の同期クロックを維持することができる。

また、上述した位相差記憶部２２２では、分散値に応じて優先順位を設定したが、段数情報に基づいて優先順位を設定することもできる。

上述したように、同期クロック送信部２１８は、同期クロックの基準となる最上位の基地局から自局までのカスケード接続の段数を示す段数情報も送信している。通常、段数を重ねるごとに、その精度や安定性は低下する。従って、段数の少ない方が信頼性や安定性が高いこととなる。位相補正部２２４は、段数情報が最も少ない他の基地局１１０を抽出し、その基地局の位相差だけ位相補正する。

図７は、段数情報による優先順位を説明するための説明図である。かかる図７では、ＧＰＳ信号を用いて基準クロックを生成するマスタ基地局１１０Ａから、複数の基地局がカスケード接続され、それぞれ上位基地局１１０の同期クロックを基準クロックとして同期タイミングを連鎖させることで、無線通信システム全体を同期させている。ここでは、マスタ基地局１１０Ａの段数を「０」とすると、基地局１１０Ｂおよび１１０Ｃがマスタ基地局１１０Ａに同期しているので段数は「１」となる。そして基地局１１０Ｄおよび１１０Ｅは基地局１１０Ｃに同期しているので段数は「２」となる。

ここで、基地局１１０Ｄに着目すると、基準クロックとして基地局１１０Ｃの同期クロックを取得し、同期クロック受信部２１６が他の基地局１１０Ｂおよび１１０Ｅから同期クロックを取得している。何らかの不具合で、基地局１１０Ｃからの基準クロックが不能になったとき、位相補正部２２４は、他の基地局１１０Ｂおよび１１０Ｅのいずれかを基準クロックとして採用する。そこで、基地局１１０Ｂと基地局１１０Ｅの段数情報を参照すると、基地局１１０Ｂは「１」、基地局１１０Ｅは「２」となる。従って、基地局１１０Ｂの方が段数が少ないので、信頼性、安定性が高いと判断して、基地局１１０Ｃは、基地局１１０Ｂの同期クロックを利用する。

また、かかる段数情報と上述した分散値とを任意に重み付けして、段数と分散値のどちらも考慮した適切な基地局を選択することも可能である。

また、ＧＰＳ信号の喪失が、基地局１１０内の障害ではなく、ＧＰＳ衛星やＧＰＳ衛星との間の空間に起因する障害であった場合、ＧＰＳ信号を用いる複数の基地局１１０で同時に基準クロックが利用できなくなる事態が生じる。この場合、マスタとなるマスタ基地局を予め設定して、そのマスタ基地局を最上位基地局にしてカスケード接続を構成することもできる。

図８は、ＧＰＳ信号が利用できなくなった場合における基地局の接続構成を説明するための説明図である。かかる図８（ａ）では、ＧＰＳ衛星１５０のＧＰＳ信号を用いる基地局１１０Ａおよび１１０Ｄがあり、その基地局にそれぞれ基地局１１０Ｂおよび１１０Ｃ、１１０Ｅおよび１１０Ｆがカスケード接続されている。そして、図８（ｂ）に示すようにＧＰＳ信号が利用できなくなった場合、ここでは、基地局１１０Ａをマスタ基地局とし、基地局１１０Ｄおよび１１０Ｅの基準クロック生成部２１０は、基地局１１０Ａから基準クロックを得る。このとき、マスタ基地局となる基地局１１０Ａの同期クロックがずれると他の基地局にも影響するため、かかる基地局１１０Ａのクロック発生器２１２は高精度のものを利用する。

（疑似端末部）
時分割双方向伝送方式(TDD:Time Division Duplex)システムでは、送受信の周波数帯が等しいが、周波数分割双方向伝送方式(FDD:Frequency Division Duplex)システムでは、送受信の周波数帯が相異する。従って、同期クロック受信部２１６は、無線端末装置１４０との無線通信を行わなければならない基地局無線部１６６と独立して、他の基地局１１０の同期クロックを受信しなくてはならない。

例えば、符号分割多元接続方式(CDMA:Code Division Multiple Access)の一方式ＥＶＤＯ（EVolution‐Data Only）において、基地局１１０には、無線端末装置１４０として疑似的に動作させ自局の正当性を試験するための疑似端末機能を有する疑似端末部(TAT:Test Access Terminal)が備わる場合がある。本実施形態においては、かかる疑似端末部を同期クロック受信部２１６として機能させる。かかる既存の疑似端末部を同期クロック受信部２１６として用いることで、余計なコストをかけることなく本実施形態を適用することができる。

図９は、疑似端末部３００の概略的な機能を説明するための機能ブロック図である。図９（ａ）のように、疑似端末部３００は、基地局無線部１６６に接続され、仮想無線端末装置として機能する。従って、疑似端末部３００は、基地局無線部１６６から送信された信号を受けて、基地局無線部１６６へ返信する。ここでは、無線端末装置１４０側から基地局無線部１６６を監視することもできる。かかる疑似端末部３００によって、実際に無線端末装置１４０を用いることなく、擬似的に基地局無線部１６６の機能試験を行うことが可能となる。本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、疑似端末部３００の受信機能を利用して、基地局無線部１６６が無線端末装置１４０と無線通信を行っている間においても、基地局１１０の同期クロックを受信することができる。かかる既存の疑似端末部３００を同期クロック受信部２１６として用いることで、コストの低減を図ることができる。

（同期方法）
次に、無線端末装置１４０と無線通信を行う複数の基地局１１０同士が同期する同期方法を説明する。

図１０は、同期方法の全体的な流れを示したフローチャートである。まず、基地局１１０では、ＧＰＳ信号が正常に受信されているかどうか（機能しているかどうか）が判断され（Ｓ４００）、正常に受信されていれば、そのＧＰＳ信号を用いて基準クロック生成部２１０で生成された基準クロックをクロック補正部２１４に入力する（Ｓ４０２）。そして、他の基地局１１０の同期クロックを受信し（Ｓ４０４）、基準クロックと他の基地局の同期クロックとを比較して（Ｓ４０６）、その位相差および分散値を導出、優先順位を決定し（Ｓ４０８）、その結果を位相差記憶部２２２に記録する（Ｓ４１０）。

上記ＧＰＳ信号の正常判断（Ｓ４００）において、異常と判断された場合、位相補正部２２４は上記決定された優先順位を参照して基地局を選択し（Ｓ４２０）、選択した基地局の位相差を設定する（Ｓ４２２）。そして、その基地局の同期クロックを設定した位相差分遅延させて基準クロックとする（Ｓ４２４）。

このようにしてＧＰＳ信号の正異常に拘わらず、基準クロックが生成されるので、その基準クロックと自局の同期クロックとを比較し（Ｓ４３０）、同期クロックを基準クロックに同期するように補正する（Ｓ４３２）。こうして補正された同期クロックを自局の処理に適用する。

上述した本実施形態の基地局１１０または同期方法を用いることで、ＧＰＳ信号等、基準となる基準クロックが不能になった場合においても、継続して、安定かつ精度よく同期クロックを維持することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、本明細書の同期方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むとしても良い。

本発明は、複数の基地局同士を同期させる無線通信システム、基地局、および同期方法に利用可能である。

無線通信システムの概略的な構成を示したブロック図である。 基地局のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。 基地局の概略的な機能を示した機能ブロック図である。 位相差を説明するためのタイミングチャートである。 位相差記憶部が記憶する位相差と分散値のイメージを示したイメージ図である。 切替スイッチの切替動作を説明するための機能ブロック図である。 段数情報による優先順位を説明するための説明図である。 ＧＰＳ信号が利用できなくなった場合における基地局の接続構成を説明するための説明図である。 疑似端末部の概略的な機能を説明するための機能ブロック図である。 同期方法の全体的な流れを示したフローチャートである。 従来の基地局における基準クロックを用いた同期クロックの生成を説明するための概略的な機能ブロック図である。

符号の説明

１００ 無線通信システム
１１０ 基地局
１４０ 無線端末装置
２１０ 基準クロック生成部
２１２ クロック発生器
２１４ クロック補正部
２１６ 同期クロック受信部
２１８ 同期クロック送信部
２２０ 位相差導出部
２２２ 位相差記憶部
２２４ 位相補正部
２２６ 切替スイッチ
３００ 疑似端末部

Claims (12)

1. 無線端末装置と無線通信を行う複数の基地局を備え、該複数の基地局同士が同期可能な無線通信システムであって、
   前記複数の基地局は、それぞれ、
   自局の同期クロックを生成するクロック発生器と、
   外部から入力される基準クロックと前記同期クロックとを比較して、前記クロック発生器の同期クロックを該基準クロックに同期するように補正するクロック補正部と、
   他の基地局の同期クロックを受信する同期クロック受信部と、
   前記基準クロックと前記他の基地局の同期クロックとを比較し、その位相差を導出する位相差導出部と、
   前記位相差を記憶する位相差記憶部と、
   前記他の基地局の同期クロックを前記位相差だけ位相補正する位相補正部と、
   前記基準クロックと、前記位相差が補正された他の基地局の同期クロックとを切り替える切替スイッチと、
   を備えることを特徴とする、無線通信システム。
2. 自局の同期クロックを生成するクロック発生器と、
   外部から入力される基準クロックと前記同期クロックとを比較して、前記クロック発生器の同期クロックを該基準クロックに同期するように補正するクロック補正部と、
   他の基地局の同期クロックを受信する同期クロック受信部と、
   前記基準クロックと前記他の基地局の同期クロックとを比較し、その位相差を導出する位相差導出部と、
   前記位相差を記憶する位相差記憶部と、
   前記他の基地局の同期クロックを前記位相差だけ位相補正する位相補正部と、
   前記基準クロックと、前記位相差が補正された他の基地局の同期クロックとを切り替える切替スイッチと、
   を備えることを特徴とする、基地局。
3. 前記切替スイッチは、前記基準クロックが不能な場合に、前記位相差が補正された他の基地局の同期クロックに切り替えることを特徴とする、請求項２に記載の基地局。
4. 前記位相差導出部は、その位相差の分散値も導出することを特徴とする、請求項２または３に記載の基地局。
5. 前記位相補正部は、前記他の基地局が複数ある場合、前記分散値が最も少ない基地局を選択し、該選択された基地局の位相差だけ位相補正することを特徴とする、請求項４に記載の基地局。
6. 自局の同期クロックを他の基地局に送信する同期クロック送信部をさらに備えることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の基地局。
7. 前記同期クロック送信部は、同期クロックの基準となる最上位の基地局から自局までのカスケード接続の段数を示す段数情報を送信できることを特徴とする、請求項６に記載の基地局。
8. 前記位相補正部は、前記他の基地局が複数ある場合、前記段数情報に応じて基地局を選択し、該選択された基地局の位相差だけ位相補正することを特徴とする、請求項７に記載の基地局。
9. 伝送方式が周波数分割双方向伝送方式である場合に、前記同期クロック受信部は、受信周波数を、他の基地局が送信する同期クロックの搬送波周波数に合わせて、該同期クロックを受信することを特徴とする、請求項２〜８のいずれかに記載の基地局。
10. 前記同期クロック受信部は、無線端末装置として擬似的に機能する疑似端末部によって遂行されることを特徴とする、請求項９に記載の基地局。
11. 前記同期クロック受信部は、前記基準クロックをＧＰＳ衛星または上位基地局から受信することを特徴とする、請求項２〜１０のいずれかに記載の基地局。
12. 無線端末装置と無線通信を行う複数の基地局同士が同期する同期方法であって、
    前記複数の基地局が、それぞれ、
    基準クロックが機能するかどうかを判断し、
    前記基準クロックが機能しているとき、他の基地局の同期クロックを受信し、該基準クロックと該他の基地局の同期クロックとを比較し、該位相差を導出、記憶し、該基準クロックが機能していないとき、該他の基地局の同期クロックを記憶された該位相差だけ位相補正し、該位相差が補正された他の基地局の同期クロックを基準クロックとし、
    前記基準クロックと前記同期クロックとを比較して、該同期クロックを該基準クロックに同期するように補正し、
    自局の同期クロックを生成することを特徴とする、同期方法。

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