JP2009194778A

JP2009194778A - 周波数補正方法及び装置

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Publication number: JP2009194778A
Application number: JP2008035378A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Shimada; 秀明嶋田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-02-16
Filing date: 2008-02-16
Publication date: 2009-08-27

Abstract

【課題】基準周波数信号を受信することなく、発振周波数を補正できるようにすること。
【解決手段】無線基地局装置１００の受信回路１は、ＩＰ伝送路網１２を介してＮＴＰサーバ１１から時刻情報を受信する。周波数カウンタ７は電圧制御型水晶発振器５が発生する信号を計数して時刻情報を得、ＣＰＵ２は、周波数カウンタ７からの時刻情報と受信回路１が受信した時刻情報との差に基づいて電圧制御型水晶発振器５の発振周波数を補正するようにデジタル信号形式の制御信号を出力する。Ｄ／Ａコンバータ４は前記制御信号をアナログ信号に変換して電圧制御型水晶発振器５の制御端子に出力する。電圧制御型水晶発振器５は、Ｄ／Ａコンバータ４からの制御信号に応答して発振周波数を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高精度の基準周波数を基に長期運転を行なう必要がある移動通信用無線基地局装置に係り、特に長期運転を行なう無線基地局装置で、伝送路がＩＰ（Internet Protocol）伝送路のように伝送路に従属同期して高精度な基準周波数を得ることが困難で、かつ外部から基準周波数を得られない無線基地局装置において、基準周波数の補正を行なう方法に関する。

携帯電話やＰＨＳ（Personal Handyphone System）等では携帯電話等の端末との無線通信を行う無線基地局が用いられている。
高精度の基準周波数を必要とする無線基地局装置において、特に長期運転を行なう無線基地局装置で、伝送路がＩＰ（Internet Protocol）伝送路のように伝送路に従属同期して高精度な基準周波数を得ることが困難で、かつ外部から基準周波数を得られない無線基地局装置では、次のような問題が生じる。

すなわち、装置内の発振周波数の経年変化をできるだけ抑えるため、従来の無線基地局装置では、例えば長期に渡って高精度のクロック信号を出力する恒温槽付電圧制御型水晶発振器が使用されていた。この場合には発振器が非常に高価なものとなる。
また、水晶を利用した高精度の発振器では、水晶発振器の構造、支持方法、電源の切断・再投入等によって、発振周波数の偏差や経年変化特性に特有の傾向が現れる。

あらかじめ水晶発振器の周波数偏差特性や経年変化特性が分かっていれば、無線基地局装置の製造時に特性をオフセット値として設定することができるが、固体差があるためにオフセット値を一律に設定することができず、特に新規開発された水晶発振器を使用する場合は特性データ自体を得ることができないため、発振周波数や経年変化を補正することができない。
以上の問題のため、長期に渡って自走で高精度の基準周波数を発生するために高価な恒温槽付電圧制御水晶発振器を使用する必要があった。

一方、特許文献１には、基準周波数信号を含んだ電波を受信し、前記基準周波数信号に同期したクロック信号を生成するようにした発明が開示されている。しかしながら、特許文献１記載の発明は、基準周波数信号を受信して当該周波数にクロック信号を同期させるものであり、基準周波数信号を受信できないない場合には、同期がとれたクロック信号を発生できないという問題がある。

また、特許文献２には、ＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバから時刻情報を受信して時刻修正を行うようにした発明が開示されている。特許文献２記載の発明は、時刻を補正する発明であって周波数を補正する発明ではない。
また、特許文献３〜５に開示されている発明も、周波数を同期させようとすのものではなく、時刻を同期させるようにした発明である。
したがって、基準周波数信号を受信することなく、周波数を補正する発明は開示されていない。

特開２００４−１２９００９号公報特開２００４−１５２１２０号公報特開２００４−１９９３６６号公報特開２００６−１０６３８号公報特開２００７−３２７８７１号公報

本発明は、基準周波数信号を受信することなく、発振周波数を補正できるようにすることを課題としている。

本発明によれば、ＮＴＰサーバからの時刻情報に基づいて無線基地局装置内の可変周波数発振器の発振周波数を補正することを特徴とする周波数補正方法が提供される。
ＮＴＰサーバからの時刻情報に基づいて無線基地局装置内の可変周波数発振器の発振周波数を補正する。

ここで、前記無線基地局装置は、前記可変周波数発振器が発生する発振周波数を計数し、前記計数結果とＮＴＰサーバから受信した時刻情報とに基づいて前記可変周波数発振器の発振周波数を補正するように構成してもよい。
また、前記可変周波数発振器は電圧制御型水晶発振器であるように構成してもよい。

また、本発明によれば、時刻情報を外部から受信する受信回路と、制御信号に応じた周波数で発振する可変周波数発振器と、前記可変周波数発振器の発振周波数を計数し、前記計数結果と前記受信回路が受信した時刻情報とに基づいて前記可変周波数発振器の発振周波数を補正するように前記制御信号を出力する制御手段とを備えて成ることを特徴とする信号発生装置が提供される。

受信回路は時刻情報を外部から受信する。制御手段は、可変周波数発振器が発生する発振周波数を計数し、前記計数結果と前記受信回路が受信した時刻情報とに基づいて前記可変周波数発振器の発振周波数を補正するように制御信号を出力する。前記可変周波数発振器は、前記制御信号に応じた周波数で発振する。

ここで、前記制御手段が前記信号を計数した計数結果は時刻情報であるように構成してもよい。
また、前記受信回路は、時刻情報をＮＴＰサーバから受信するように構成してもよい。
また、前記可変周波数発振器は電圧制御型水晶発振器であるように構成してもよい。
また、本発明によれば、基準周波数を発生する信号発生装置を内部に備えた無線基地局において、前記信号発生装置として前記いずれか一に記載の信号発生装置を備えて成ることを特徴とする無線基地局装置が提供される。

本発明によれば、基準周波数信号を受信することなく、発振周波数を補正することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る周波数補正方法、信号発生装置、無線基地局装置について説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る周波数補正方法に使用する周波数補正システムのブロック図である。
先ず、図１に沿って、本実施の形態の概要を説明すると、ＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバ１１はＩＰ（Internet Protocol）１２を介して、携帯電話等の無線基地局装置１００に接続される。

無線基地局装置１００は、受信回路１、中央処理装置（ＣＰＵ）２、ＣＰＵ２が実行するプログラムや各種データを記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）３、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ４、電圧制御型水晶発振器（ＶＣＯ）５、信号処理回路６、周波数カウンタ７を備えている。
ここで、ＶＣＯ５は可変周波数発振回路を構成している。また、ＣＰＵ２、ＲＯＭ３、Ｄ／Ａコンバータ４及び周波数カウンタ７は制御手段を構成している。

無線基地局装置１００は、ＩＰ伝送路網１２を通してＮＴＰサーバ１１からの高精度な時刻情報を受信回路１で受信する。ＣＰＵ２でＮＴＰサーバ１１からの時刻情報を解読し、電圧制御型水晶発振器５の発振周波数と比較し、電圧制御型水晶発振器５の発振周波数の偏差を算出する。この偏差に基づいてデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ４を通して電圧制御型水晶発振器５の制御電圧を制御し、発振周波数の補正を行なう。
これにより、伝送路のクロック周波数が高精度ではなく装置内の発振器が高精度ではない場合でも、ＮＴＰサーバからの高精度な時刻情報に同期させることにより装置内の基準周波数を長期に渡って高精度に維持することができるようにしている。

以下、本実施の形態について詳細に説明する。
再び図１において、電圧制御型水晶発振器５は、無線基地局装置１００内の基準周波数源となり、この基準周波数から装置１００内の各種クロック信号が生成されると同時に、無線周波数の基準周波数としても使用される。
信号処理回路６は、電圧制御型水晶発振器５の発振周波数により動作して、送受信信号等に対する周知の処理を行う。電圧制御型水晶発振器５は周波数制御用の電圧入力端子（制御端子）を具備しており、この端子に印加する制御信号の電圧（制御電圧）によって、発振周波数を調整することができる。

前記制御電圧と電圧制御型水晶発振器５の発振周波数の関係はあらかじめ分かっており、前記制御電圧はＤ／Ａコンバータ４の出力電圧により制御される。Ｄ／Ａコンバータ４はデジタル信号をアナログ電圧に変換する。
ＣＰＵ２によりデジタル値が設定され、このデジタル信号はＤ／Ａコンバータ４に入力され、従って、電圧制御型水晶発振器５の発振周波数をＣＰＵ２により調整することができる。

ＣＰＵ２にはＲＯＭ３が接続されており、このＲＯＭ３は電圧制御型水晶発振器５の周波数補正値を保存している。ＲＯＭ３内に予め記憶されている前記周波数補正値は、電圧制御型水晶発振器５からの信号を周波数カウンタ７が計数することによって得た時刻情報とＮＴＰサーバ１１から受信した時刻情報との時刻差（偏差）に対応する電圧制御型水晶発振器５の制御電圧である。ＲＯＭ３には、前記偏差と制御電圧（周波数補正値）とを対応付けたテーブルが予め記憶されている。
受信回路１は外部のＩＰ伝送路網１２と接続され、ＮＴＰサーバ１１からＩＰ伝送路網１２を通して受信回路１で受信した時刻情報はＣＰＵ２に取り込まれる。また、電圧制御型水晶発振器５の発振周波数も周波数カウンタ７で計数され、ＣＰＵ２に取り込まれる。

以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
受信回路１はあらかじめＩＰ伝送路網１２を介してＮＴＰサーバ１１からの時刻情報を受信できるように設定されている。ＣＰＵ２は、受信回路１が受信したＮＴＰサーバ１１からの時刻情報を解読する。
また同時に、ＣＰＵ２は電圧制御型水晶発振器５の発振周波数を周波数カウンタ７で計数した結果を読み込み、ＮＴＰサーバ１１からの時刻情報と比較し、電圧制御型水晶発振器５の発振周波数の偏差を算出する。

即ち、カウンタ７は、電圧制御型水晶発振器５からの信号を計数し、結果として時刻情報をＣＰＵ２に出力する。ＣＰＵ２は、電圧制御型水晶発振器５による時刻情報とＮＴＰサーバ１１からの時刻情報とを比較し、両者の時刻差（偏差）を算出する。
ＣＰＵ２は、この算出値に基づいて、ＲＯＭ３内の周波数補正値を参照し、前記補正値のデジタルデータを出力する。この補正値に基づいてＤ／Ａコンバータ４を通して電圧制御型水晶発振器５の制御電圧が制御され、発振周波数の補正が行なわれる。

一般的に電圧制御型水晶発振器５は経年変化および動作開始後の支持方向の変化や電源の切断・再投入等により、周波数偏差が変化する。
本実施の形態によれば、ＮＴＰサーバ１１からの高精度な時刻情報に基づいて電圧制御型水晶発振器５の発振周波数を補正するため、電圧制御型水晶発振器５の経年変化および動作開始後の支持方向の変化や電源の切断・再投入等に影響を受けることなく、電圧制御型水晶発振器５の発振周波数を長期に渡って高精度に維持することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、無線基地局装置１００の受信回路１は、ＩＰ伝送路網１２を介してＮＴＰサーバ１１から時刻情報を受信する。周波数カウンタ７は電圧制御型水晶発振器５が発生する信号を計数して時刻情報を得、ＣＰＵ２は、周波数カウンタ７からの時刻情報と受信回路１が受信した時刻情報との差に基づいて電圧制御型水晶発振器５の発振周波数を補正するようにデジタル信号形式の制御信号を出力する。このとき、ＣＰＵ２は、ＲＯＭ３に記憶したテーブルを参照して前記差に対応する制御電圧を決定する。Ｄ／Ａコンバータ４は前記制御信号をアナログ信号に変換して電圧制御型水晶発振器５の制御端子に出力する。電圧制御型水晶発振器５は、Ｄ／Ａコンバータ４からの制御信号に応答して発振周波数を変更する。

即ち、時刻情報を外部から受信する受信回路１と、制御信号に応じた周波数で発振する可変周波数発振器（電圧制御型水晶発振器５）と、前記可変周波数発振器（電圧制御型水晶発振器５）の発振周波数を計数し、前記計数結果と前記受信回路１が受信した時刻情報とに基づいて前記可変周波数発振器（電圧制御型水晶発振器５）の発振周波数を補正するように前記制御信号を出力する制御手段（ＣＰＵ２、ＲＯＭ３、Ｄ／Ａコンバータ４、周波数カウンタ７）とを備えて成ることを特徴とする信号発生装置が提供される。

したがって、人為的な操作を行なうことなく無線基地局装置１００内の基準周波数を長期に渡って高精度に維持することができる。
また、伝送路や外部から基準周波数を得ることができず、かつ長期に渡って高精度の基準周波数を必要とする場合、例えば、無線基地局装置等に好適である。
また、本来具備している機能を使用して周波数補正を行なうので、新たな設備を必要とせず、高価な電圧制御型水晶発振器を使用する必要もないため、無線基地局装置１００を安価に構成できる。

また、複数の無線基地局装置がＮＴＰサーバ１１の時刻情報に基づいて動作することにより、無線基地局装置間で時間を一致させることができる副次的な効果もある。
また、ＩＰ伝送路１２に接続された無線基地局装置１００において、定期的にＩＰ網１２に接続されたＮＴＰサーバ１１から受信した時刻情報に基づいて無線基地局装置１００の水晶発振器５の周波数補正を行なうことにより、水晶発振器５の経年変化の偏差を抑圧し、装置１００内の基準周波数を長期に渡って高精度に維持することができる。

尚、電圧制御型水晶発振器５の発振周波数の補正頻度や補正の度合いを、ＣＰＵ２が実行するＲＯＭ３に記憶したプログラムにより任意に設定することにより、補正時の周波数や位相の急峻な変動を抑圧することができるという効果を奏する。
また、無線基地局装置は、携帯電話のみならず、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）等の各種無線通信用の基地局装置に適用可能である。

携帯電話やＰＨＳ等の無線通信基地局装置等、伝送路や外部から基準周波数を得ることができず、高精度の基準周波数を必要とする分野で利用可能である。

本発明の実施の形態に係る周波数補正方法に使用する周波数補正システムのブロック図である。

符号の説明

１１・・・ＮＴＰサーバ
１２・・・ＩＰ伝送路網
１・・・受信回路
２・・・ＣＰＵ
３・・・ＲＯＭ
４・・・Ｄ／Ａコンバータ
５・・・電圧制御型水晶発振器
６・・・信号処理回路
７・・・周波数カウンタ

Claims

ＮＴＰサーバからの時刻情報に基づいて無線基地局装置内の可変周波数発振器の発振周波数を補正することを特徴とする周波数補正方法。
前記無線基地局装置は、前記可変周波数発振器が発生する信号を計数し、前記計数結果とＮＴＰサーバから受信した時刻情報とに基づいて前記可変周波数発振器の発振周波数を補正することを特徴とする請求項１記載の周波数補正方法。
前記可変周波数発振器は電圧制御型水晶発振器であることを特徴とする請求項１又は２記載の周波数補正方法。
時刻情報を外部から受信する受信回路と、制御信号に応じた周波数で発振する可変周波数発振器と、前記可変周波数発振器が発生する信号を計数し、前記計数結果と前記受信回路が受信した時刻情報とに基づいて前記可変周波数発振器の発振周波数を補正するように前記制御信号を出力する制御手段とを備えて成ることを特徴とする信号発生装置。
前記制御手段が前記信号を計数した計数結果は時刻情報であることを特徴とする信号発生装置。
前記受信回路は、時刻情報をＮＴＰサーバから受信することを特徴とする請求項４又は５記載の信号発生装置。
前記可変周波数発振器は電圧制御型水晶発振器であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一に記載の信号発生装置。
基準周波数を発生する信号発生装置を内部に備えた無線基地局において、
前記信号発生装置として請求項４乃至７のいずれか一に記載の信号発生装置を備えて成ることを特徴とする無線基地局装置。