JP2008245289A

JP2008245289A - モバイル通信信号用タイミング基準維持方法及びｇｐｓ用タイミング基準維持方法

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Publication number: JP2008245289A
Application number: JP2008084654A
Authority: JP
Inventors: Soraya J Matos; ソラヤ・ジェイ・マトス; Thomas L Kuntz; トーマス・エル・クンツ; Thomas A Elliot; トーマス・エイ・エリオット; Jerry L Young; ジェリー・エイ・ヤング
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2028-03-27
Also published as: US8184608B2; EP1976156A2; JP5057336B2; US20090073951A1; EP1976156A3

Abstract

【課題】モバイル通信信号のタイミング基準を維持する。
【解決手段】グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）信号から偶数秒クロック（ＥＳＣ）を抽出する（ステップ３０）。第１基地局（ＢＴＳ）用のＰＦオフセットを測定する（ステップ３２）。ＧＰＳ信号が失われたときに、第１ＢＴＳからタイミング基準を導出する（ステップ３４）。この導出したタイミング基準に基づいて第２ＢＴＳ用の第２ＰＮオフセットを識別する（ステップ３６）。
【選択図】図３

Description

本発明は、一般に、試験機器に関し、特に、通信信号を測定するポータブル試験機器に対するモバイル通信信号用タイミング基準維持方法及びＧＰＳ用タイミング基準維持方法に関する。

音声、データ又はその他の通信用の無線ネットワーク基地局及び送信機を試験するための通信試験に用いるポータブル試験機器は、ある形式の測定用にタイミング（時間）基準を信頼するか、又は、時間で測定を相関させる。屋外試験に用いるのに利用可能なタイミング・ソース（信号源）は、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）信号であり、このＧＰＳ信号はＧＰＳサテライトが供給する。

特開平１１−１６３９１６号公報

ＧＰＳ信号は、典型的には室内環境では利用できない。しかし、室内環境でも、無線通信システムの試験をできることが望ましい。

本発明は、モバイル通信信号のタイミング基準を維持する方法であって；グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）信号から偶数秒クロック（ＥＳＣ）を抽出するステップと；第１基地局（ＢＴＳ）用のＰＦオフセットを測定するステップと；ＧＰＳ信号が失われたときに、上記第１ＢＴＳからタイミング基準を導出するステップと；この導出したタイミング基準に基づいて第２ＢＴＳ用の第２ＰＮオフセットを識別するステップとを具えている。
また、本発明は、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）の偶数秒クロック（ＥＳＣ）タイミング基準の欠如において、タイミング基準を維持する方法であって；第１基地局（ＢＴＳ）用のＰＮオフセットの値を求めるステップと；第１ＢＴＳからタイミング基準を導出するステップと；この導出したタイミング基準に基づいて第２ＢＴＳ用の第２ＰＮオフセットを識別するステップとを具えている。

よって、本発明は、代替のタイミング基準（時間基準）を識別し使用するのに有用である。また、本発明は、代替のタイミング基準をＧＰＳタイミング基準に相関させるのにも有用である。

本発明の方法の一実施例は、モバイル通信信号用のタイミング基準を維持する。クロック信号は、ＧＰＳ信号から抽出される。タイミング基準を導出するのに用いるため、ＢＴＳ（Base Transceiver Station：基地局）用のＰＮ（疑似ランダム・ノイズ）オフセットを測定する。ＧＰＳ信号が失われると、タイミング（時間）基準が導出される。一実施例において、利用可能な最強のＢＴＳ信号を用いて、ＰＮオフセット値を提供し、タイミング基準を導出する。次に、このタイミング基準を用いて、他のＰＮオフセットを測定する。

別の実施例においては、以前のＢＴＳ信号が更に失われる事象において、その後のＢＴＳ＿ＰＮオフセットを用いて、タイミング基準を提供する。必要に応じて、この処理を繰り返して、タイミング基準を提供し、このタイミング基準は、元のＧＰＳタイミング基準への戻りに関係する。

他の実施例において、ＧＰＳ値が開始に利用できないと、ＰＮオフセット値を提供することができ、例えば、手動により、開始点を提供して、タイミング基準を導出する。

室内環境において、ＣＤＭＡ標準ファミリ用に異なるＰＮ（Pseudorandom Noise：疑似ランダム・ノイズ）オフセット値を識別する能力の一部として、ＧＰＳ信号へアクセスすることなく、タイミング基準（時間基準）を得る手段が必要とされた。

試験機器の一例には、本願出願人のテクトロニクス社製ＮｅｔＴｅｋ＿ＹＢＴ２５０型（ＮｅｔＴｅｋ）があり、これら試験機器においては、測定すべき実際のＣＤＭＡ信号を用いて、タイミング情報を導出し、所望の識別を行う。この機能は、ＰＮ同期モードと呼ばれる。この「ＰＮ同期」モード期間中、ＮｅｔＴｅｋが絶対タイミング信号を有さないので、基地局（base station）のアンテナからＮｅｔＴｅｋまで遅延が生じる。よって、受信したＣＤＭＡ信号は、ＧＰＳ時間の偶数秒クロック（even second clock：ＥＳＣ：偶数秒を表すクロック）マークに正確に一致しない。しかし、基地局は移動せず、基地局のカバー範囲は、基地局の相対ＰＮオフセットに対して故意に比較的短いので、ＰＮオフセットを識別するのに充分である。タイミング基準を導出するために既知のＰＮオフセットを用いることにより、ＮｅｔＴｅｋが総ての他のＰＮオフセットを識別できる。

図１は、タイミング基準であるＧＰＳ信号の偶数秒クロック（ＥＳＣ）であるタイミング基準を参照する各送信（フォワード）リンク・パイロットのＰＮシーケンスを示す。ＥＳＣでは、基地局及びＮｅｔＴｅｋ（遅延バージョン）の入力端にて０、１０及び２０のオフセットが夫々行われている。

導出したタイミング基準を最強のＰＮオフセットにアライン（精密に調整された状態）させる。これは、最高パワーのパイロットに対応する。タウ結果は、遅延済みタイミング基準と比較したものである。タウは、ＰＮチップタイミング・エラーのように、理想のＰＮオフセット開始時点と測定したＰＮオフセット開始時点との間のタイミング・エラーである。したがって、タウ値がＣＤＭＡタイミング基準に対するエラーを表わさないので、タウ値がユーザに報告されない。

ＧＰＳ信号が得られ、本発明による試験機器の実施例が、存在するＢＴＳを測定した後に、ＧＰＳ信号が失われると、試験機器がＰＮ同期モードに入る。試験機器が適切な時間だけ少なくとも１つのＰＮオフセットを測定する限り、試験機器は、基地局からタイミング基準を導出し、他のＰＮオフセットを識別できる。適切な時間とは、ＰＮオフセットが測定されない期間で、試験機器の発振器のドリフトが、次の推定（エスティメーション）ＰＮオフセット値にエラーを発生させない時間長に対応する。いくつかの実施例において、試験機器が少なくとも１つのＰＮオフセットを測定し続けている限り、試験機器はそのタイミング基準を導出する。内部発振器のドリフトを補正するために、ＣＤＭＡ信号を用いて、予め取込んだＧＰＳ信号の外挿として、推定タイミング基準を観察できる。

図２は、ＰＮ１０が最強のＰＮであり、最終ＥＳＣタイミング基準を用いて、このＰＮを識別する例を示す図である。２つのタイミング基準マークの間の長さは、フレーム長の倍数である。この試験機器の実施例は、フレーム長の倍数である２つのタイミング基準を信頼して、内部発振器のドリフトを補正する。これにより、試験機器は、ＰＮオフセットを測定するのに充分な精度の内部タイミングを維持できる。

本発明の実施例において、以下のステップにより、推定タイミング基準のタイム・スタンプが見つかる。
（ａ）フレーム境界タイム・スタンプを見つける。
これは、取込みタイム・スタンプと、このタイム・スタンプ用の等化ＰＮオフセット及びタウを用いて、実行できる。
任意のＰＮＯＳに対して、ＰＮＸという。
FB_Timestamp = X_Timestamp - PNOSX*K_PN - PNTXT_au*KT_au
なお、FB_Timestampは、クロック・チック（印し）におけるフレーム境界タイム・スタンプである。X_Timestampは、クロック・チックにおけるＸ用の取込みタイム・スタンプである。PNOSXは、Ｘ用の取込みタイム・スタンプにおけるＰＮシーケンス用のＰＮＯＳである。PNTXT_auは、Ｘ用取込みタイム・スタンプにおけるＰＮシーケンスのチップ内のタウである。K_PN は、６４チップ当たりのクロック・チックの数である。KT_auは、１チップ当たりのクロック・チックの数である。

取込みパラメータに対してＸを設定する。
式１：FB_Timestamp = Acq_Timestamp - PNAcq*K_PN - PNAcqTau*K_Tau
最強のＰＮオフセット、この例ではＰＮ１０のパラメータを用いて、ＰＮ１０におけるＰＮシーケンス用のタイム・スタンプを導出できる。
式２：FB_Timestamp = PN10_Timestamp - PNOS10*K_PN - PN10Tau*K_Tau
これら式１及び２から次のようになる。
PN10_Timestamp = Acq_Timestamp + (PNOS10 - PNAcq)*K_PN + (PN10Tau - PNAcqTau)*K_Tau

（ｂ）タイミング・エラー（TmgError）を求める。
フレーム境界及び現在のタイミング基準の間の距離は、フレーム長の倍数でなければならない。そうでなければ、内部発振器のドリフトによるものと仮定する。
［距離］= (FB_Timestamp - ［現在のタイミング基準タイム・スタンプ］)
［フレーム数］= Floor(［距離］／［フレーム当たりのチック］)
［エラー］= ［距離］−［フレーム数］*［フレーム当たりのチック］
［タイミング・エラー］= ［エラー］／（［フレーム数］*［フレーム当たりのチック］）

（ｃ）新たなタイミング基準タイム・スタンプの推定
［推定(Est)タイミング基準タイム・スタンプ］＝［現在のタイミング基準タイム・スタンプ］＋［距離］*（１＋［タイミング・エラー］）

（ｄ）絶対タイミング基準として最強ＰＮを使用（タウの補正）
［推定タイミング基準タイム・スタンプ］＝［推定タイミング基準タイム・スタンプ］＋［最強ＰＮタウ］*K_Tau
スキャナ測定の如き次の測定のために、新たな推定タイミング基準タイム・スタンプを用いる。この例において、ＰＮ１０が同じ位置で最強のＰＮとして持続するならば、推定タイミング基準がそれにアラインしているので、測定したタウは０になると期待される。偏差は、主に内部発振器のドリフトによるものであり、次の推定で補正される。最強ＰＮオフセットが変化すると、次の推定タイミング基準は、新たな最強ＰＮオフセットとアラインする。上述の処理を用いて、次の推定タイミング基準を求める。

この処理の実施例では、連続測定結果を信頼して、タイミングの追跡を維持する。発振器がドリフトしすぎると、例えば、ＰＮオフセットを誤って識別するのに充分なほど発振器が大幅にドリフトすると、ＰＮオフセット値が変化する。これが生じると、試験機器がＧＰＳ同期を再設定でき、上述の処理を持続できる場所に、試験機器が移動する。

別の実施例において、再生ＰＮオフセット処理を用いる。これら別の実施例において、ユーザは、最有力のＢＴＳのＰＮオフセット値を入力して、ＧＰＳロックが決して確立できなくても、推定タイミング基準スタックを使用できるようにする。試験機器の実施例は、供給されたＰＮオフセット値に基づいてそのタイミング基準を導出し、それを基準として用いて、他のＰＮオフセット値を測定する。例えば、ユーザによって供給される最強のＰＮオフセットの識別を考慮して、最初に導出したタイミング基準を推定する。この実施例は、テクトロニクス社製ＮｅｔＴｅｋ分析器内のｃｄｍａ２０００ＰＮスキャナの如く、タイミング基準のないところでも、相対的な測定を可能にするスキャナに適用できる。

測定処理は、最強のＰＮオフセット用のサンプル・インデックス及び取込みタイム・スタンプと共に、最強のＰＮオフセットの識別を用いる。この識別は、本発明のいくつかの実施例においては、ユーザが提供する。最強のＰＮサンプル・インデックス及びその識別を用いて、ＰＮシーケンスのサンプル・インデックスを計算できる。次のように、取込みタイム・スタンプを用いて、フレーム境界を推定する。
FB_Timestamp = [取込みタイム・スタンプ] + [ＰＮシーケンス・サンプル・インデックス]*[サンプル当たりのチック]
このフレーム境界を、確立した基準時間として用いる。これは、最強のＰＮとアラインしており、よって、タウがゼロに設定される。タイミング基準が確立されると、この試験機器の実施例はＰＮ同期モードを利用する。

図３は、本発明による方法の実施例のステップを示す流れ図である。図示の如く、ステップ３０にて、ＧＰＳ信号からクロックを抽出する。このクロックは、例えば、ＧＰＳ信号からの偶数秒クロック（Even Second Clock: ESC）である。ステップ３２にて、基地局（Base Transceiver Station: BTS）用にＰＮオフセットを測定する。ステップ３４にて、ＧＰＳ信号が失われると、例えば、ＰＮオフセットを用いて、ＢＴＳ信号からタイミング基準を導出する。いくつかの実施例においては、導出したタイミング基準を調整して、ＢＴＳ＿ＰＮオフセット測定に関連したタウ値を考慮できる。ステップ３６において、このタイミング基準を用い、その後のＢＴＳのＰＮオフセットを識別する。別の実施例では、第１ＢＴＳからの信号が失われた場合に、オプションとしての追加処理を実行してもよい。ステップ３８にて、第１ＢＴ信号が失われたときに、異なるＢＴＳからタイミング基準を導出する。ステップ４０にて、この導出したタイミング基準を用いて、ＰＮオフセットを識別する。

導出したタイミング基準の各々が既知の方法にて元のＧＰＳタイミング基準に関係するので、ＧＰＳ信号を失うか又は１つ以上のＢＴＳ信号を失っているにもかかわらず、行っている種々のＰＮオフセット測定の間に、ある連続性を維持できる。

図４は、本発明による方法の実施例におけるステップを説明する流れ図である。図示の如く、ステップ４２にて、ユーザは、第１ＢＴＳ用の基準ＰＮオフセットを提供する。ステップ４４にて、基準ＰＮオフセットからタイミング基準を導出する。このタイミング基準をステップ４６で用いて、その後のＢＴＳのＰＮオフセットを識別する。別の実施例において、第１ＢＴＳからの信号が失われた場合、オプションとして追加の処理を実行してもよい。ステップ４８にて、第１ＢＴ信号が失われたとき、異なるＢＴＳからタイミング基準を導出できる。ステップ５０にて、導出したタイミング基準を用いてＰＮオフセットを更に識別する。

図５は、タイミング基準情報として用いるべきＰＮオフセットをユーザに提供できるユーザ・インタフェースの例を示す図である。例えば、ユーザは、その領域内の有力なＰＮに対応する基準ＰＮオフセットを入力できる。

ＣＤＭＡ信号をタイミング基準として用いることにより、本発明の実施例は、ＧＰＳタイミング信号を用いることなく、室内にて、ＢＴＳ＿ＰＮオフセット値を識別できる。

本発明の種々の実施例を図示して上述した。しかし、上述は、本発明の要旨を限定するものではない。

ＧＰＳ信号のＥＳＣを基準とした各送信リンク・パイロットのＰＮシーケンスを示す図である。ＰＮ１０が最強のＰＮで、これを用いて新たなタイミング基準タイム・スタンプを推定する例を示す図である。試験機器のタイミング基準を維持する実施例を示す流れ図である。試験機器のタイミング基準を維持する実施例を示す流れ図である。新たなタイミング基準タイム・スタンプを推定するのに用いる基準ＰＮオフセットを入力するためのユーザ・インタフェースを示す図である。

符号の説明

ＢＴＳ基地局（Base Transceiver Station）
ＰＮ疑似ランダム・ノイズ
ＥＳＣ偶数秒クロック（even second clock）

Claims

モバイル通信信号のタイミング基準を維持する方法であって、
グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）信号から偶数秒クロック（ＥＳＣ）を抽出するステップと、
第１基地局（ＢＴＳ）用のＰＦオフセットを測定するステップと、
上記ＧＰＳ信号が失われたときに、上記第１ＢＴＳからタイミング基準を導出するステップと、
この導出したタイミング基準に基づいて第２ＢＴＳ用の第２ＰＮオフセットを識別するステップと
を具えたモバイル通信信号用タイミング基準維持方法。
上記第１ＢＴＳが最強の信号であることを特徴とする請求項１のモバイル通信信号用タイミング基準維持方法。
上記タイミング基準を導出するときに、ＣＤＭＡ信号のフレーム境界を用いることを特徴とする請求項１のモバイル通信信号用タイミング基準維持方法。
上記タイミング基準を導出するときに、タウが調整された形式であることを特徴とする請求項１のモバイル通信信号用タイミング基準維持方法。
上記第１ＢＴＳが失われたときに、上記第１ＢＴＳとは異なるＢＴＳからタイミング基準を導出するステップを更に具えたことを特徴とする請求項１のモバイル通信信号用タイミング基準維持方法。
グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）の偶数秒クロック（ＥＳＣ）タイミング基準の欠如において、タイミング基準を維持する方法であって、
第１基地局（ＢＴＳ）用のＰＮオフセットの値を求めるステップと、
上記第１ＢＴＳからタイミング基準を導出するステップと、
この導出したタイミング基準に基づいて第２ＢＴＳ用の第２ＰＮオフセットを識別するステップと
を具えたＧＰＳ用タイミング基準維持方法。
上記第１ＢＴＳが最強の信号であることを特徴とする請求項６のＧＰＳ用タイミング基準維持方法。
上記タイミング基準を導出するときに、ＣＤＭＡ信号のフレーム境界を用いることを特徴とする請求項６のＧＰＳ用タイミング基準維持方法。
上記タイミング基準を導出するときに、タウが調整された形式であることを特徴とする請求項６のＧＰＳ用タイミング基準維持方法。
上記第１ＢＴＳが失われたときに、上記第１ＢＴＳとは異なるＢＴＳからタイミング基準を導出するステップを更に具えたことを特徴とする請求項６のＧＰＳ用タイミング基準維持方法。