JP2009010955A - 順次同期されるネットワークための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】順次同期されるネットワークための方法及び装置を提供する。
【解決手段】通信ネットワークにおいて順次同期されたタイミング及び周波数を発生するための方法及び装置は、システム時間及び周波数値を維持する親局１２と、親局１２からのシステム時間及び周波数値を受信し且つ変調すると共に、時間及び周波数の不一致を除去するように、子局１６ａ、１６ｂでパイロット信号のクロック及び中心周波数を調整することにより、修正されたシステム時間及び周波数値を発生する時間／周波数転送ユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、時間／周波数転送ユニットによって修正されたシステム時間及び周波数値を直接伝達される子局１６ａ、１６ｂとを含む。修正されたシステム時間及び周波数値が伝達されると、子局１６ａ、１６ｂは親局１２となる。このシーケンスはネットワークに配置される局の数だけ繰返し可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的にはタイミング及び周波数を発生するための方法及び装置に関し、特に、通信ネットワークにおいて順次同期されたタイミング及び周波数を発生するための方法及び装置に関する。

無線アクセスシステムにおいて、送信の時間及び周波数の同期は最も重要である。同期され且つ公知の時間及び周波数基準を共有する送信は、システムの捕捉（acquisition）の改良、移動局の検索の単純化、ハンドオフの信頼性の改良、ハンドセットの待機時間の改良、及び場所及び位置の検索の容易化を提供する。

ＩＳ−９５及び符号分割多元接続（Code Division Multiple Access （ＣＤＭＡ））の開発の多くは、同期のためのユニバーサル時間基準を得るように、及び同期に続く利益を得るように、ＧＰＳ（全地球測位システム（Global Positioning System））時間に作用する。しかしながら、次第に、多くのネットワークオペレータが、ＧＰＳへの依存は望ましくないと感じ、また、各基地局でＧＰＳ測定値を形成する必要性が、無線ネットワークに対して、コストの増加及び更なる時間消費をもたらしている。

従って、ＧＰＳ時間に対して代替時間基準を提供する一方、公知の時間基準に対する同期を提供する無線通信ネットワークが求められている。更に、公知の周波数基準に対するネットワーク内の全基地局の単純化された同期を提供する無線通信ネットワークが求められている。

［本発明の概要］
本発明は、通信ネットワークのための同期されたタイミング及び周波数の発生器に関する。同期されたタイミング及び周波数の発生器は、システム時間及び周波数値を維持する親局と、第１の親（マスター）局からシステム時間値を受信すると共に、修正されたシステム時間及び周波数値を発生する第１の時間／周波数転送ユニットと、第１の時間／周波数転送ユニットによって修正されたシステム時間及び周波数値を直接伝達される第１の子（スレーブ）局と、を含む。親局−時間転送ユニット−子局−親局の階層は、所与の無線ネットワークにおいて配置される局の数だけ繰返すことが可能である。修正されたシステム時間値は、子局におけるローカル自走クロックを進める或いは遅らせる調整器を使用して発生可能となる。

望ましい実施の形態において、本発明は、順次時間及び周波数同期システムにおいて第１の子基地局に結合される第１の時間／周波数転送ユニットに関する。第１の時間／周波数転送ユニットは、パイロット信号セットを捕捉する受信器と、親基地局からのＳＹＮＣチャネル信号のＳＹＮＣメッセージを復調し、ＳＹＮＣメッセージからユニットシステム時間を決定し、次に、親局と第１の時間／周波数転送ユニットとの間の伝搬遅延に対応する予め決定された量だけ、ユニットシステム時間を進め、絶対システム時間を得るようにする復調器と、を含む。第１の時間／周波数転送ユニットは、次に、第１の子局から送られる信号のタイミングを制御するために使用される、良好に規定されたエッジを伴う間欠的なパルス列を発生するように、絶対システム時間を使用する。

望ましい実施の形態において、間欠的なパルス列は１秒の整数倍で、また、ＳＹＮＣメッセージ及びＳＹＮＣチャネルは、ＩＳ−９５Ａスタンダードで規定されるＳＹＮＣメッセージ及びＳＹＮＣチャネルに対応する。間欠的なパルス列を発生するために第１の時間／周波数転送ユニットにおいて使用される発生器は、第１の子基地局における自走ローカルクロックの出力と第１の時間転送ユニットにより決定された絶対システム時間との間の時間差を測定し、次に、自走クロックの出力を遅らせることにより、自走クロックの出力を第１の時間転送ユニットにより決定された絶対システム時間と同期させるようにする、調整器を含むことができる。

第１の子基地局のタイミングが、上述の如く、一旦同期されると、第１の子基地局は、第１の子基地局から送られた信号の時間同期を制御するように、第１の時間／周波数転送ユニットにより決定された絶対システム時間を使用する。更に、第１の子基地局は、絶対システム時間（第１の時間／周波数転送ユニットにより決定された）に従って、そのＳＹＮＣチャネル上のそれ自身のＳＹＮＣメッセージを子基地局に送信し始め、これにより、第１の子基地局を別の（第２の）親基地局とする。上述のプロセスは、次に、第２の子局で使用される絶対システム時間を第１及び第２の親局のそれと同期させるように、第２の子基地局に結合された第２の時間／周波数転送ユニットにより、繰返される。このプロセスは、次に、望ましくは、通信システム内の他の全ての基地局のために繰返され、これにより、これ等の基地局が共通絶対システム時間に同期されることとなる。

望ましい実施の形態において、子基地局に結合された時間／周波数転送ユニットはまた、システム全体に亘って基地局の周波数同期を順次確立するように使用される。上述の如く、第１の時間／周波数転送ユニットは、親基地局からのパイロット信号を捕捉する受信器を含む。パイロット信号は、第１の中心周波数で第１の親局から送信される。第１の子局に結合された第１の時間／周波数転送ユニットは、前述の第１の親局からのパイロット信号を受信すると共に、受信されたパイロット信号の中心周波数を予め決定された基準中心周波数（例えば、１０ＭＨｚ）に変換することにより、修正されたシステム周波数値を発生する。第１の周波数転送ユニットからの修正されたシステム周波数値は、次に、第１の子局に伝達され、第１の子局の周波数を親局のそれと同期させるために使用される。

第１の子基地局の周波数が、上述の如く、一旦同期されると、第１の子基地局は、変換されたパイロット信号を別の子基地局に送信し始め、これにより、第１の子基地局を別の（第２の）親基地局とする。上述のプロセスは、次に、第２の子局で使用される周波数を第１及び第２の親局のそれと同期させるように、第２の子基地局に結合された第２の時間／周波数転送ユニットにより、繰返される。このプロセスは、次に、望ましくは、通信システム内の他の全ての基地局のために繰返され、これにより、これ等の基地局が周波数において同期されることとなる。望ましい実施の形態において、本発明のこの視点のために使用されるパイロット信号及びパイロットチャネルは、ＩＳ−９５Ａスタンダードで規定されるパイロット信号及びチャネルに対応する。

本発明はまた、通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法を含む。この方法は、時間転送ユニットで親局からのシステム時間値を受信する工程と、時間転送ユニットで修正されたシステム時間値を発生する工程と、修正された時間値を子局に伝達する工程と、を含む。この伝達は、前述の子局における自走ローカルクロックを修正且つ発生されたシステム時間値と比較する工程と、この子局における自走ローカルクロックを比較に従って調整する工程と、を含むことができる。

本発明は、従来の問題点を解消することができ、何故なら、本発明は、各基地局における基準としてＧＰＳタイミングに依存することなく、共通時間及び周波数基準に対する同期を提供するからである。本発明の以上及び他の利点及び利益は、下記の発明の詳細な説明から明白となるであろう。

［本発明の詳細な説明］
本発明の図及び説明は、本発明の明確な理解に関連する素子を示すように単純化されており、一方、タイミング同期システムにおいて見出される他の多くの素子は、明確化のために除かれていることに留意されたい。当業者であれば、本発明を実施する上で、他の素子が望ましい及び／または必要であることを理解できるであろう。しかしながら、そのような素子は当業界において公知であり、また、本発明をより良く理解することを容易にしないため、ここではそれ等の素子の説明は行わない。

図１は本発明に係る順次タイミング及び周波数同期システムを含む通信ネットワーク１０を示すブロックダイアグラムである。タイミング／周波数同期システムは第１の親局１２、第１の時間／周波数転送ユニット１３ａ、及び第１の子局１６ａを含む。通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器はまた、少なくとも１つの二次の時間転送ユニット１３ｂ及び少なくとも１つの二次の子局１６ｂを含むことができる。親局１２及び子局１６ａ、１６ｂは、例えば、ＩＳ−９５Ａスタンダード（参照として本明細書に組込まれる）に従って動作するＣＤＭＡ無線アクセスシステムのような無線アクセスシステムにおける基地局を代表することができる。

各時間／周波数転送ユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、望ましくは、親基地局からパイロット信号及びＳＹＮＣメッセージを受信するアンテナと、これ等の受信された信号を受信し、ダウンコンバート（downconvert）し、且つ復調する処理回路とを含む。各時間／周波数転送ユニットはまた、望ましくは時間同期システム１４（図２により詳細を示す）を含む。後に詳述するように、各時間同期システム１４は、上述のＳＹＮＣメッセージと共に上記ユニットに転送されたシステム時間と、ＳＹＮＣメッセージを送信する親基地局とＳＹＮＣメッセージを受信する時間／周波数ユニットとの間の予め決定された伝搬遅延時間と、を使用して絶対システム時間を発生し、この絶対システム時間は、次に、時間／周波数転送ユニットに結合された基地局において時間基準として使用される。

更に、各時間／周波数転送ユニットは、望ましくは、周波数同期システム３２（図３により詳細を示す）を含む。後に詳述するように、各周波数同期システム３２は、上記ユニットに送信されたパイロット信号の中心周波数を、予め決定された基準周波数にダウンコンバートしてある信号を発生し、この信号は、次に、時間／周波数転送ユニットに結合された基地局において周波数基準として使用される。

第１の親局１２は適度に正確な時間及び周波数値を維持する。第１の親局に維持される時間及び周波数値は、通信ネットワークが同期されるところの時間及び周波数値である。システム時間値は第１の親局１２で発生することもできるし、或いは第１の親局が遠隔ソース２２から受信することもできる。遠隔ソース２２は、例えば、ＧＰＳ時間ソースまたはスタンダード時間ソースとすることができる。

第１の時間／周波数転送ユニット１３ａは、第１の親局１２からパイロット信号２４及びＳＹＮＣチャネルメッセージ２６を受信し、これ等の受信された信号を使用して、修正されたシステム時間及び周波数値を発生する。各時間／周波数転送ユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、無線システム内の移動局（例えば、ＩＳ−９５Ａスタンダードに従って動作するＣＤＭＡ移動局）から形成することができ、ここで、各移動局は、夫々の対応する子局１６ａ、１６ｂ、１６ｃに対して固定されると共に相互配置され、また、無線システム内の基地局から順方向リンク信号だけを受信するように配設される。

第１の子局１６ａは、例えば、制限的ではないが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、或いはアンテナ等のコネクタ３６を介して、第１の時間転送ユニット１３ａに電気的に接続される。第１の時間転送ユニット１３ａは、第１の親局１２からパイロット信号２４を受信することにより、第１の親局１２を捕捉する。第１の時間転送ユニット１３ａはまた、第１の親局１２から、タイミング情報（例えば、第１の親局１２内に維持された時間値）を含むＳＹＮＣメッセージ信号２６を受信する。ＳＹＮＣメッセージ２６は、望ましくは、ＩＳ−９５Ａスタンダードにおいて特定されたフォーマットに従ったＳＹＮＣチャネル上の親局１２から送られる。

図２は、本発明に係る、子基地局の絶対システム時間及び周波数を親基地局のそれに対して同期させるための、典型的な時間／周波数転送ユニット１３ａにおける構成成分を示すブロックダイアグラムである。ＲＦ処理回路２５が、パイロット信号２４を受信すると共に、親局１２からのＳＹＮＣメッセージ２６を復調するために配設される。ＲＦ処理回路の出力は（ダウンコンバータ２７により）ダウンコンバートされ、次に、ＩＦ処理回路２９により更に処理される。ＳＹＮＣチャネルメッセージ（望ましくは、ＩＳ−９５Ａのセクション６．６．１．３（参照として本明細書に組込まれる）において特定されるフォームを有する）は、次に、タイミング調整器３３に提供される。ＳＹＮＣチャネルにおけるＳＹＮＣメッセージ信号のタイミングは、望ましくは、親局１２内に維持される時間を代表する。

調整器３３は、次に、ＩＳ−９５Ａスタンダードに従う時間／転送ユニット１３ａと関連するユニット時間（SYS_TIME_s）を決定する。特に、ユニット時間（SYS_TIME_s）は、受信されたＳＹＮＣチャネルメッセージ２６の最後の８０ｍｓスーパフレームの終わりから３２０ｍｓ後に対応するシステム時間から、パイロット信号２４と関連するパイロットＰＮシーケンスオフセットを差し引いたものと等しくなるように決定される。調整器３３は、次に、親局１２と時間／周波数転送ユニット１３ａとの間を移動する信号のための伝搬遅延に対応する予め決定された伝搬遅延値により、ユニット時間（SYS_TIME_s）を修正することにより、絶対システム時間を算出する。調整器３３は、次に、決定された絶対システム時間と整合するパルスを有するパルスストリ−ムを出力する（８０ｍｓ間）。特に望ましい実施の形態において、８０ｍｓパルスストリ−ムの各パルスはまた、望ましくは、基地局から送信されるＳＹＮＣチャネル（このようなチャネルはＩＳ−９５Ａスタンダードに規定される）上のパイロットロールオーバ点と整合する。絶対システム時間と整合する８０ｍｓパルスストリ−ムは、次に、デシメータ３４に提供され、デシメータ３４は、決定された絶対システム時間と整合する毎秒１つの（或いはある整数の）パルスのパルスストリ−ムを出力する。

絶対システム時間値の算出に続いて、調整器３３は、子基地局１６ａ内の自走クロック３０のクロックパルスと決定された絶対システム時間値のそれとの間の時間差を測定し、この時間差を除去するように自走クロック３０の脈動を調整する。換言すれば、整器３３は、決定された絶対時間値に対応するデシメータ３４により出力されるパルス列と適合するように、第１の子局１６ａにおける自走ローカルクロック３０を進める或いは遅らせることにより、第１の子局１６ａのクロックを調整する。

本発明の望ましい実施の形態において、調整の繰返しは、第１の時間転送ユニット１３ａと第１の子局１６ａとの通信のために割り当てられた時間間隔で発生する。第１の時間転送ユニット１３ａにより修正絶対システム時間値が決定された後、及び第１の子局１６ａのクロック３０が絶対システム時間に従って調整された後、第１の子局１６ａは第２の親局１６ａとなり（ネットワーク１０を通して時間を同期させる目的において）、何故なら局１６ａは、いまや、親局１２と同じ絶対システム時間に対して同期されているからである。後述するように、局１６ａが親局１２内に維持される絶対システム時間と同期された後、第２の親局１６ａは、絶対システム時間を代表するＳＹＮＣメッセージ信号を、別の子局１６ｂに結合された第２の時間／周波数転送ユニット１３ｂに送信し始めることができる。

通信ネットワーク１０のための同期されたタイミングの発生器は、任意に、第２の時間／周波数転送ユニット１３ｂを含む。時間／周波数転送ユニット１３ｂは、ユニット１３ｂが基地局１６ｂに結合され、パイロット及びＳＹＮＣメッセージ信号を、親局１２ではなく親局１６ａから受信する点を除いて、時間転送ユニット１３ａと実質的に同様に機能する。従って、ユニット１３ｂは、第２の親局１６ａからパイロット信号４２及びＳＹＮＣメッセージ４６を受信するためのＲＦ処理回路２５を含む。ＲＦ処理回路の出力は（ダウンコンバータ２７により）ダウンコンバートされ、次に、ＩＦ処理回路２９により更に処理される。ＳＹＮＣチャネルメッセージ（望ましくは、ＩＳ−９５Ａのセクション６．６．１．３において特定されるフォームを有する）は、次に、ユニット１３ｂのタイミング調整器３３に提供される。ＳＹＮＣチャネルにおけるＳＹＮＣメッセージ信号のタイミングは、望ましくは、親局１６ａ内に維持される絶対システム時間を代表する。

調整器３３は、次に、ＩＳ−９５Ａスタンダードに従う時間／転送ユニット１３ｂと関連するユニット時間（SYS_TIME_s）を決定する。特に、ユニット時間（SYS_TIME_s）は、受信されたＳＹＮＣチャネルメッセージ４４の最後の８０ｍｓスーパフレームの終わりから３２０ｍｓ後に対応するシステム時間から、パイロット信号４２と関連するパイロットＰＮシーケンスオフセットを差し引いたものと等しくなるように、ユニット１３ｂにより決定される。ユニット１３ｂの調整器３３は、次に、親局１６ａと時間／周波数転送ユニット１３ｂとの間を移動する信号のための伝搬遅延に対応する予め決定された伝搬遅延値により、ユニット時間（SYS_TIME_s）を修正することにより、絶対システム時間を算出する。ユニット１３ｂの調整器３３は、次に、決定された絶対システム時間と整合するパルスを有するパルスストリ−ムを出力する（８０ｍｓ間）。特に望ましい実施の形態において、８０ｍｓパルスストリ−ムの各パルスはまた、望ましくは、基地局から送信されるＳＹＮＣチャネル（このようなチャネルはＩＳ−９５Ａスタンダードに規定される）上のパイロットロールオーバ点と整合する。絶対システム時間と整合する８０ｍｓパルスストリ−ムは、次に、ユニット１３ｂのデシメータ３４に提供され、デシメータ３４は、決定された絶対システム時間と整合する毎秒１つの（或いはある整数の）パルスのパルスストリ−ムを出力する。

絶対システム時間値の算出に続いて、ユニット１３ｂの調整器３３は、子基地局１６ｂ内の自走クロック３０のクロックパルスと決定された絶対システム時間値のそれとの間の時間差を測定し、この時間差を除去するように自走クロック３０の脈動を調整する。換言すれば、ユニット１３ｂの整器３３は、決定された絶対時間値に対応するデシメータ３４により出力されるパルス列と適合するように、第２の子局１６ｂにおける自走ローカルクロック３０を進める或いは遅らせることにより、第２の子局１６ｂのクロックを調整する。

本発明の望ましい実施の形態において、調整の繰返しは、第２の時間転送ユニット１３ｂと第２の子局１６ｂとの通信のために割り当てられた時間間隔で発生する。第２の時間転送ユニット１３ｂにより修正絶対システム時間値が決定された後、及び第２の子局１６ｂのクロック３０が絶対システム時間に従って調整された後、第２の子局１６ｂは第３の親局１６ｂとなり（ネットワーク１０を通して時間を同期させる目的において）、何故なら局１６ｂは、いまや、親局１２、１６ａと同じ絶対システム時間に対して同期されているからである。後述するように、局１６ｂが親局１６ａ内に維持される絶対システム時間と同期された後、第３の親局１６ｂは、絶対システム時間を代表するＳＹＮＣメッセージ信号を、別の子局１６ｃに結合された第３の時間／周波数転送ユニット１３ｃに送信し始めることができる。

上述のプロセスは、次に、第３の時間／周波数転送ユニット１３ｃ及び第３の子基地局１６ｃを使用して局１６ｃに絶対システム時間を転送する等々を、通信システム１０内の全ての基地局が同じ共通の絶対システム時間に対して同期されるまで、同様に任意に繰返すことができる。

図３は、本発明に係る、子基地局の周波数を同期させるための時間／周波数転送ユニット１３ａに含まれる周波数シンセサイザ回路３２の構成成分を示すブロックダイアグラムである。親局１２から送られたパイロット信号２６は、望ましくは、ＩＳ−９５Ａスタンダードに従って規定されるパイロット信号である。周波数シンセサイザ回路３２は、親局１２から送られたパイロット信号２６の中心周波数を、共通の基準中心周波数（ｆ_master）にダウンコンバートする。

本発明の望ましい実施の形態において、受信されたパイロット信号の中心周波数の調整の繰返しは、第１の時間転送ユニット１３ａと第１の子局１６ａとの通信のために割り当てられた時間間隔で発生する。パイロット信号の中心周波数が修正システム周波数基準に変換された後、第１の子局１６ａは第２の親局１６ａとなり（ネットワーク１０を通して周波数を同期させる目的において）、何故なら局１６ａは、いまや、上述の基準中心周波数に対して同期されているからである。後述するように、局１６ａが基準中心周波数と同期された後、第２の親局１６ａは、基準周波数と整合する中心周波数を有するパイロット信号４４を、別の子局１６ｂに結合された第２の時間／周波数転送ユニット１３ｂに送信し始めることができる。

通信ネットワーク１０のための同期された周波数の発生器は、任意に、別の周波数シンセサイザ回路３２を伴う第２の時間／周波数転送ユニット１３ｂを含む。時間／周波数転送ユニット１３ｂは、ユニット１３ｂが基地局１６ｂに結合され、パイロット信号４４を、親局１２ではなく親局１６ａから受信する点を除いて、時間転送ユニット１３ａと実質的に同様に機能する。従って、ユニット１３ｂは、第２の親局１６ａからパイロット信号４２及びＳＹＮＣメッセージ４６を受信するためのＲＦ処理回路２５を含む。親局１２から送られたパイロット信号２６は、望ましくは、ＩＳ−９５Ａスタンダードに従って規定されるパイロット信号である。ユニット１３ｂの周波数シンセサイザ回路３２は、親局１６ａから送られたパイロット信号４４の中心周波数を、共通の基準中心周波数（ｆ_master）にダウンコンバートする。

本発明の望ましい実施の形態において、受信されたパイロット信号の中心周波数の調整の繰返しは、第２の時間転送ユニット１３ｂと第２の子局１６ｂとの通信のために割り当てられた時間間隔で発生する。パイロット信号の中心周波数が修正システム周波数基準に変換された後、第２の子局１６ｂは第３の親局１６ｂとなり（ネットワーク１０を通して周波数を同期させる目的において）、何故なら局１６ｂは、いまや、上述の基準中心周波数に対して同期されているからである。局１６ｂが基準中心周波数と同期された後、第３の親局１６ｂは、基準周波数と整合する中心周波数を有するパイロット信号４４を、別の子局１６ｃに結合された第３の時間／周波数転送ユニット１３ｃに送信し始めることができる。

上述のプロセスは、次に、第３の時間／周波数転送ユニット１３ｃ及び第３の子基地局１６ｃを使用して局１６ｃに周波数基準を転送する等々を、通信システム１０内の全ての基地局から送信されたパイロット信号が同じ共通の中心基準周波数に対して同期されるまで、同様に任意に繰返すことができる。

望ましい実施の形態において、各時間／周波数転送ユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、対応する親局に関連する２つ以上のパイロット信号の特有なシーケンスを検索するように割り当てられる。更に、各時間／周波数転送ユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、望ましくは、非連続モードで動作し、ここで、時間／周波数転送ユニットは、その親基地局から関連信号を捕捉すると共に、その子基地局に時間及び周波数を転送するように、予め決定された間隔で定期的にウエイクアップ（wake-up）し、次に、スリープ（sleep）に戻る。代わりに、各時間／周波数転送ユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは連続モードで動作可能であり、ここで、時間／周波数転送ユニットは、その親基地局から関連信号を連続的に捕捉すると共に、その子基地局に時間及び周波数を転送する。

望ましい実施の形態において、ユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、ネットワーク１０の全体に亘って時間及び周波数の両者を同期させるように動作するが、当業者によれば、ユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、ネットワーク１０の全体に亘って時間のみ或いは周波数のみ（両変数ではなく）を同期させるように使用できることが容易に理解できるであろう。

図４は、本発明に係る、通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法を示すフローダイアグラムである。通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法は、システム時間値を受信する工程と、修正されたシステム時間値を発生する工程と、修正された時間値を伝達する工程とを含む。

工程３００において、親局からのシステム時間値が時間転送ユニットで受信される。本発明の望ましい実施の形態において、この親局は移動電話基地局である。システム時間値は親局で発生されることも可能である。本発明の変更形態において、システム時間値は遠隔時間発生器で発生され、親局に送信されることも可能である。工程３００において、親局からの同期チャネル信号を復調することにより、親局からシステム時間値を受信することも可能である。この同期チャネル信号はシステム時間値を含む。この復調は、親局からパイロット信号を受信した後に行うことも可能である。

工程３０４において、修正されたシステム時間値が、上述の如く、時間転送ユニットで発生される。この修正されたシステム時間値は、上述の如く、親局から時間転送ユニットへの送信ための予め決定された伝搬遅延を、同親局から転送されたシステム時間値に付加することにより、発生される。

工程３０８において、修正された時間値が子局に伝達される。修正された時間値が伝達されると、子局における自走ローカルクロックの調整が、自走ローカルクロックの実際の値と追加された値との比較に従って行われ、これによりこの子局は、時間を同期させる目的において、親局となる。修正された時間は、時間転送ユニットから子局へ、直接的な電気的接続を介して伝達されることが可能である。この直接的な電気的接続の通信は、制限的ではないが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、或いはアンテナ等の送信デバイスを使用して行うことが可能である。

工程３１０において、工程３００、３０４、３０８が、割り当てられた時間間隔で繰返される。

任意の工程３１２において、工程３００、３０４、３０８、３１０が、複数の二次の時間転送ユニットのために、夫々順に繰返される。修正されたシステム時間値は、複数の時間転送ユニットで順次受信される。複数の時間転送ユニットの夫々は、そのシーケンスの先（previous）の親局とそのシーケンスの現在の子局との間の公知の伝搬遅延を使用して、再修正された時間を発生する。この伝搬遅延は、２つの局間の往復遅延を測定し（例えば、本発明の譲請人に譲渡された、１９９８年３月１７日出願の「無線ＣＤＭＡトランシーバの位置を決定するシステム及び方法」という題名の同時継続の米国特許出願０９／０４０，５０１（参照として本明細書に組込まれる）に開示の方法を使用することにより）、次に、「片道」即ち伝搬遅延を決定するようにこの往復遅延を半分に分割することにより、決定されることが可能である。

再修正された時間は、複数の二次の子局の夫々に順に取り入れられる。複数の時間転送ユニットに接続された複数の二次の子局は、従って、順次複数の二次の親局となる。各二次の親局は、次に、新たな二次の時間転送ユニットに対する、新たに修正された時間値の送信器として働く。

任意の工程３１４において、各二次の時間転送ユニットの全地球測位は、３つの空間座標及び所与の局におけるシステム実時間値を使用して算出可能となる。これ等の空間座標、ｘ、ｙ、ｚは、３つの全地球測位人工衛星から受信することができる。座標としてシステム実時間値を使用することにより、全地球位置を算出するのに、第４の人工衛星からの信号が必要となることを排除することができる。

任意の工程３１６において、予め決定された伝搬遅延の初期測定後に生じた予め決定された伝搬遅延に関係する条件における変化に対応するように、所与の時間間隔で較正が行われる。

図５は、本発明に係る、通信ネットワークにおいて周波数の発生を同期させる方法を示すフローダイアグラム。通信ネットワークにおいて周波数の発生を同期させる方法は、中心周波数値を有するパイロット信号を受信する工程と、受信されたパイロット信号の中心周波数を基準周波数に変換する工程と、修正された中心周波数を伴う変換されたパイロット信号を子局に伝達する工程とを含む。

工程４００において、中心周波数値を有するパイロット信号が、親局から送信され、周波数転送ユニットで受信される。本発明の望ましい実施の形態において、この親局は移動電話基地局である。工程４０４において、上述の如く、受信されたパイロット信号の中心周波数を基準周波数に変換することにより、修正されたパイロット信号が周波数転送ユニットで発生される。工程４０８において、基準中心周波数を伴う修正されたパイロット信号が子局に伝達される。修正されたパイロット信号が伝達されると、この子局は、周波数を同期させる目的において、親局となる。修正されたパイロットは、周波数転送ユニットから子局へ、直接的な電気的接続を介して伝達されることが可能である。この直接的な電気的接続の通信は、制限的ではないが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、或いはアンテナ等の送信デバイスを使用して行うことが可能である。

工程４１０において、工程４００、４０４、４０８が、割り当てられた時間間隔で繰返される。

任意の工程４１２において、工程４００、４０４、４０８、４１０が、複数の二次の周波数転送ユニットのために、夫々順に繰返される。基準中心周波数値を伴う修正されたパイロットは、複数の周波数転送ユニットで順次受信される。複数の周波数転送ユニットの夫々は、上述の如く、基準周波数を使用して、再修正されたパイロットを発生する。再修正されたパイロットは、複数の二次の子局の夫々に順に取り入れられる。複数の周波数転送ユニットに接続された複数の二次の子局は、従って、順次複数の二次の親局となる。各二次の親局は、次に、新たな二次の時間転送ユニットに対する、新たに修正されたパイロット周波数値の送信器として働く。

当業者によれば、本発明に多くの変更が可能であることが理解されるであろう。例えば、本発明は、如何なる通信システムの全体においても、転送時間及び周波数に対して適用可能であり、従って、当業者であれば、本発明の適用は、通信システム、例えば、ＩＳ−９５Ａスタンダードの従うＣＤＭＡ変調を使用する上述のようなものに限定されないことが理解されるであろう。上述の記載及びクレームは、そのような変更をも含むことを意図している。

本発明に係る順次タイミング／周波数同期システムを含む通信ネットワークを示すブロックダイアグラム。 本発明に係る、子基地局の絶対システム時間及び周波数を親基地局のそれに対して同期させるための、典型的な時間／周波数転送ユニットにおける構成成分を示すブロックダイアグラム。 本発明に係る、子基地局の周波数を親基地局のそれに対して同期させるための、典型的な時間／周波数転送ユニットにおけるより詳細な構成成分を示すブロックダイアグラム。 本発明に係る、通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法を示すフローダイアグラム。 本発明に係る、通信ネットワークにおいて周波数を同期させる方法を示すフローダイアグラム。

Claims (71)

1. システム時間値を維持する第１の親局と、
   前記第１の親局から前記システム時間値を受信すると共に、第１の予め決定された伝搬遅延を使用して修正されたシステム時間値を発生する第１の時間転送ユニットと、
   前記第１の時間転送ユニットによって前記修正されたシステム時間値を直接伝達され、これにより第２の親局となる第１の子局と、
   を具備する通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
2. 前記システム時間値は前記第１の親局において発生される請求項１に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
3. 前記システム時間値は遠隔ソースからのもので、前記第１の親局において受信される請求項１に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
4. 前記遠隔ソースは全地球測位システム時間測定値である請求項３に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
5. 前記第１の親局は移動電話基地局である請求項１に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
6. 前記第１の子局は移動電話基地局である請求項１に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
7. 前記第１の時間転送ユニットは、前記第１の親局からパイロット信号を受信することにより前記第１の親局を捕捉するパイロット信号受信器を含む請求項１に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
8. 前記第１の時間転送ユニットは、前記第１の親局から受信された同期チャネル信号を復調することにより前記システム時間値を受信する復調器を含む請求項１に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
9. 前記同期チャネル信号は均一な連続電気パルスを具備する請求項８に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
10. 前記電気パルスは８０ミリ秒毎に発生する請求項９に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
11. 前記電気パルスは可変な間隔で発生する請求項９に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
12. 前記修正されたシステム時間値は前記予め決定された伝搬遅延と前記復調された同期チャネル信号との合計である請求項８に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
13. 前記第１の子局に結合された調整器を更に具備する請求項１に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
14. 前記調整器は前記第１の子局における自走ローカルクロックを進める或いは遅らせる請求項１３に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
15. 前記調整器は前記第１の子局における自走クロックと前記修正されたシステム時間値との間の時間差を測定する調整回路を含み、ここで前記調整回路は前記時間差を除去するように前記自走クロックを調整する請求項１３に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
16. 前記調整器は予め割り当てられた時間間隔で前記自走クロックの調整を行う請求項１５に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
17. 前記システム時間値は全地球測位測定値のための時間座標として使用される請求項１に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
18. ある親局から前記修正されたシステム時間値を順次受信すると共に、公知の伝搬遅延を使用して再修正されたシステム時間値を発生する少なくとも１つの二次の時間転送ユニットと、
    前記第２の時間転送ユニットの１つに夫々が対応する少なくとも１つの二次の子局であって、前記再修正されたシステム時間値を前記対応の二次の時間転送ユニットから受信し、これにより更なる親局となる二次の子局と、
    を更に具備する請求項１に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
19. 前記二次の子局の夫々は移動電話基地局である請求項１８に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
20. 前記親局の夫々は移動電話基地局である請求項１８に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
21. 前記少なくとも１つの二次の時間転送ユニットは、前記第２の親局からパイロット信号を受信することにより前記第２の親局を捕捉するパイロット信号受信器を含む請求項１８に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
22. 前記少なくとも１つの二次の時間転送ユニットは、前記第１の二次の親局から受信された同期チャネル信号を復調することにより前記修正されたシステム時間値を受信する復調器を含む請求項１８に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
23. 前記再修正されたシステム時間値は前記予め決定された伝搬遅延と前記復調された同期チャネル信号との合計である請求項２２に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
24. 前記少なくとも１つの二次の時間転送ユニットは、対応する親局に特有のパイロット信号を受信することにより前記対応する親局を捕捉するパイロット信号受信器を含む請求項１８に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
25. 前記二次の子局の夫々に結合された少なくとも１つの調整器を更に具備する請求項１８に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
26. 前記少なくとも１つの調整器は前記二次の子局におけるローカル自走クロックを進める或いは遅らせる請求項２５に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
27. 前記少なくとも１つの調整器は前記二次の子局における自走クロックと前記再修正されたシステム時間値との間の時間差を測定する調整回路を含み、ここで前記調整回路は前記時間差を除去するように前記自走クロックを調整する請求項２５に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
28. 前記調整器は予め割り当てられた時間間隔で前記自走クロックの調整を行う請求項２７に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
29. 前記少なくとも１つの二次の子局は、前記少なくとも１つの調整器から調整を受けた後、別の親局となる請求項２５に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
30. 前記第２の親局からの前記修正されたシステム時間値は、少なくとも１つの指向性アンテナから、前記少なくとも１つの二次の時間転送ユニットで順次受信される請求項１８に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
31. 前記第２の親局からの前記修正されたシステム時間値は、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、レーザ光送信器、及び人工衛星送信器からなる群から選択された送信デバイスから、前記少なくとも１つの二次の時間転送ユニットで順次受信される請求項１８に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
32. 前記少なくとも１つの二次の子局の夫々は前記対応する二次の時間転送ユニットの夫々に電気的に接続される請求項１８に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
33. 前記二次の子局の夫々は前記対応する二次の時間転送ユニットの夫々に、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、及びアンテナからなる群から選択された接続を使用して、電気的に接続される請求項３２に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
34. 前記再修正されたシステム時間値は全地球測位測定値のための時間座標として使用される請求項１８に記載の通信ネットワークのための同期されたタイミングの発生器。
35. パイロット信号セットを捕捉する受信器と、
    前記パイロット信号セットから割り当てられた一次の基地局からの同期チャネル信号を復調すると共に、ここからタイミング情報を抽出する復調器と、
    予め決定された伝搬遅延を前記タイミング情報に追加すると共に、接続された基地局に直接伝達される正確なクロックパルスを発生する調整器と、
    を具備する順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
36. 前記パイロット信号セットは２つ以上のパイロット信号を含む請求項３５に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
37. 前記パイロット信号セットはシーケンスを有し、ここで前記受信器は、前記シーケンスに従って前記パイロット信号セットを捕捉するパイロット信号受信器を含む請求項３６に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
38. 前記予め決定された伝搬遅延は、前記一次の基地局と前記時間転送ユニットとの間を移動する送信のための時間遅延である請求項３５に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
39. 前記正確なクロックパルスは前記接続された基地局におけるローカル自走クロックを遅らせる或いは進める請求項３５に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
40. 前記接続された基地局に前記正確なクロックパルスを直接伝達する送信デバイスを更に具備する請求項３５に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
41. 前記送信デバイスは、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、及びアンテナからなる群から選択される請求項４０に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
42. 前記同期チャネル信号は電気パルスの均一な信号を具備する請求項３５に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
43. 前記電気パルスは８０ミリ秒毎に発生する請求項４２に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
44. 前記電気パルスは可変な間隔で発生する請求項４２に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
45. 前記調整器は前記正確なクロックパルスと前記接続された基地局における自走ローカルクロックとの間の時間差を測定する請求項３５に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
46. 前記調整器は、前記接続された基地局における前記自走ローカルクロックを進める或いは遅らせることにより、前記接続された基地局における前記自走ローカルクロックを調整する請求項４５に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
47. 前記調整器は予め割り当てられた時間間隔で前記自走クロックを進める或いは遅らせる請求項４６に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
48. 前記受信器は送信デバイスから受信する請求項３５に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
49. 前記送信デバイスは、指向性アンテナ、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、レーザ光送信器、及び人工衛星送信器からなる群から選択される請求項４８に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
50. 前記受信器は連続的に動作するか、或いは割り当てられた間隔で測定を行う請求項３５に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
51. 前記受信器は割り当てられた時間間隔で動作する請求項３５に記載の順次時間同期システムにおいて基地局に接続するための時間転送ユニット。
52. 時間転送ユニットで親局からのシステム時間値を受信する工程と、
    予め決定された伝搬遅延と前記親局から受信された前記システム時間値とを使用して前記時間転送ユニットで修正されたシステム時間値を発生する工程と、
    前記修正された時間値を子局に伝達し、これにより前記子局が親局となるようにする工程と、
    を具備する通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
53. 前記親局で前記システム時間値を発生する工程を更に具備する請求項５２に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
54. 時間発生器で前記システム時間値を発生する工程と、 前記親局で前記システム時間値を受信する工程と、を更に具備する請求項５２に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
55. 複数の二次の時間転送ユニットのために、前記受信、発生、及び伝達を繰返し、これにより前記複数の二次の子局が順次複数の二次の親局になるようにする工程を更に具備する請求項５２に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
56. 複数の時間転送ユニットで前記修正されたシステム時間値を順次受信する工程と、
    シーケンスにおける先の親局とシーケンスにおける現在の子局との間の公知の伝搬遅延を使用して前記複数の時間転送ユニットの夫々で再修正された時間を発生する工程と、
    前記再修正された時間を複数の二次の子局で取り入れ、ここで前記二次の子局の夫々は前記複数の二次の時間転送ユニットの１つに対応し、これにより前記二次の子局が二次の親局となるようにする工程と、
    更に具備する請求項５２に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
57. ３つの空間座標及び前記システム時間値を使用して前記親局で前記親局の全地球測位を算出する工程を更に具備する請求項５２に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
58. 前記空間座標は少なくとも１つの全地球測位人工衛星から受信される請求項５７に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
59. 前記予め決定された伝搬遅延は前記親局と前記時間転送ユニットとの間を移動する信号のための時間遅延である請求項５２に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
60. 前記発生は前記予め決定された伝搬遅延と前記システム時間値とを足すことにより行われる請求項５２に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
61. 前記伝達は直接的な電気的接続の通信である請求項５２に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
62. 前記直接的な電気的接続は同軸ケーブル、光ファイバケーブル、及びアンテナからなる群から選択される請求項６１に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
63. 前記受信は前記親局からのパイロット信号を受信した後に前記親局からの同期チャネル信号を復調する工程を含む請求項５２に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
64. 前記伝達は、
    前記子局における自走ローカルクロックを前記修正されたシステム時間値の前記発生と比較する工程と、
    前記子局における自走ローカルクロックを前記比較に従って調整する工程と、
    を含む請求項５２に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
65. 前記受信、前記発生、及び前記伝達を割り当てられた時間間隔で繰返す工程を更に具備する請求項６４に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
66. 前記予め決定された伝搬遅延を再較正するように所与の時間間隔で較正を行う工程を更に具備する請求項５２に記載の通信ネットワークにおいてタイミングの発生を同期させる方法。
67. 第１の中心周波数でパイロット信号を送信する第１の親局と、
    前記第１の親局から前記パイロット信号を受信すると共に、前記受信されたパイロット信号の前記中心周波数を基準中心周波数に変換することにより修正されたシステム周波数値を発生する第１の周波数転送ユニットと、
    前記第１の周波数転送ユニットによって前記修正されたシステム周波数値を直接伝達され、これにより第２の親局となる第１の子局と、を具備する通信ネットワークのための同期された周波数の発生器。
68. 前記第２の親局から前記変換されたパイロット信号を受信すると共に、前記第２の親局からのパイロット信号の前記中心周波数を基準中心周波数に変換することにより更に修正されたシステム周波数値を発生する第２の周波数転送ユニットと、
    前記第２の時間転送ユニットから前記修正されたシステム周波数値を受信し、これにより第３の親局となる第２の子局と、
    を更に具備する請求項６７に記載の通信ネットワークのための同期された周波数の発生器。
69. 前記基準周波数は１０ＭＨｚである請求項６８に記載の通信ネットワークのための同期された周波数の発生器。
70. 第１の中心周波数で第１の親局からパイロット信号を送信する工程と、
    第１の周波数転送ユニットで、前記第１の親局から前記パイロット信号を受信すると共に、前記受信されたパイロット信号の前記中心周波数を基準中心周波数に変換することにより修正されたシステム周波数値を発生する工程と、
    前記修正されたシステム周波数値を前記第１の周波数転送ユニットから第１の子局に伝達し、これにより第１の子局が第２の親局となるようにする工程と、
    を具備する通信ネットワークにおいて周波数の発生を同期させる方法。
71. 第１の中心周波数で第１の親局からパイロット信号を送信する手段と、
    第１の周波数転送ユニットで、前記第１の親局から前記パイロット信号を受信すると共に、前記受信されたパイロット信号の前記中心周波数を基準中心周波数に変換することにより修正されたシステム周波数値を発生する手段と、 前記修正されたシステム周波数値を前記第１の周波数転送ユニットから第１の子局に伝達し、これにより第１の子局が第２の親局となるようにする手段と、
    を具備する通信ネットワークにおいて周波数の発生を同期させるシステム。

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