JP2012004834A - 時刻同期システム及び時刻同期方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線基地局間の同期状態を安定に保つこと。
【解決手段】無線基地局間を同期させるための第１同期信号６を供給する制御装置４と、第１チャネル及び第２チャネルを有する伝送路３を介して制御装置４と接続されるＧＰＳ受信機１とを備える時刻同期システムにおいて、ＧＰＳ受信機１は、ＧＰＳの基準信号を受信し、制御装置４への上り信号の第１チャネルに基準信号を多重し、上り信号を伝送路３を介して送信する。制御装置４は、ＧＰＳ受信機１への下り信号の第２チャネルに遅延測定信号を多重し、下り信号を伝送路３を介して送信し、ＧＰＳ受信機１からの上り信号から第１チャネル及び第２チャネルを分離し、第２チャネルの遅延測定信号に基づいて伝送路３の遅延時間を測定し、遅延時間をもとに第１チャネルの基準信号の位相を補正し、補正された基準信号に基づいて第１同期信号６を出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、無線システムに同期信号を供給する時刻同期システム及び時刻同期方法に関する。

時分割多重複信方式の無線システムでは、上り（端末→無線部）、下り（無線部→端末）の無線信号の送受信タイミングの同期をとる必要がある。隣接基地局間で送受信タイミングがずれると信号が干渉してしまい、通信品質の低下、もしくは、通信できない場合が生じる。そこで、無線システム全体で共通に参照でき、かつ、精度の高いクロックとして、ＧＰＳ（Global Positioning System）の１パルス／秒の基準信号（１秒信号）が用いられている。

特開２００８−１８２３８５号公報 特開２００５−５２０４４７号公報 特開２００４−１５０８９２号公報

ところが、上記手法では、ＧＰＳ衛星の送信する電波を受信しなければならず、無線基地局の設置場所によってはＧＰＳの基準信号を利用できない場合があり、無線システム普及の課題であった。

本実施形態の目的は、無線基地局間の同期状態を安定に保つことができる時刻同期システム及び時刻同期方法を提供することにある。

本実施形態に係る時刻同期システムは、無線基地局間を同期させるための第１同期信号を供給する親装置と、第１チャネル及び第２チャネルを有する伝送路を介して前記親装置と接続される子装置とを備える時刻同期システムであって、前記子装置は、ＧＰＳ（Global Positioning System）の基準信号を受信するＧＰＳ受信部と、前記親装置への上り信号の第１チャネルに前記基準信号を多重する多重部と、前記上り信号を前記伝送路を介して送信する送信部とを具備し、前記親装置は、前記子装置への下り信号の第２チャネルに遅延測定信号を多重する多重部と、前記下り信号を前記伝送路を介して送信する送信部と、前記子装置からの上り信号から第１チャネル及び第２チャネルを分離する分離部と、前記第２チャネルの遅延測定信号に基づいて前記伝送路の遅延時間を測定する遅延測定部と、前記遅延時間をもとに前記第１チャネルの基準信号の位相を補正する第１位相補正部と、前記第１位相補正部で補正された基準信号に基づいて前記第１同期信号を出力する出力部とを具備するものである。

本実施形態に係る時刻同期方法は、無線基地局間を同期させるための第１同期信号を供給する親装置と、第１チャネル及び第２チャネルを有する伝送路を介して前記親装置と接続される子装置とを備える時刻同期システムに用いられる方法であって、前記子装置は、ＧＰＳ（Global Positioning System）の基準信号を受信し、前記親装置への上り信号の第１チャネルに前記基準信号を多重し、前記上り信号を前記伝送路を介して送信することを有し、前記親装置は、前記子装置への下り信号の第２チャネルに遅延測定信号を多重し、前記下り信号を前記伝送路を介して送信し、前記子装置からの上り信号から第１チャネル及び第２チャネルを分離し、前記第２チャネルの遅延測定信号に基づいて前記伝送路の遅延時間を測定し、前記遅延時間をもとに前記第１チャネルの基準信号の位相を補正し、前記補正された基準信号に基づいて前記第１同期信号を出力することを有するものである。

本実施形態に係る時刻同期システムを備えた無線システムを示す図。 無線システムの他の構成例を示す図。 ＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図。 制御装置の構成を示すブロック図。 ＩＳＤＮ基本レートインタフェースの加入者回線における信号形態を示す図である。 １秒信号の伝送遅延の測定方法を示す図。 １秒信号の位相関係を示す図。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る時刻同期システム及び時刻同期方法を説明する。

図１は、本実施形態に係る時刻同期システムを備えた無線システムを示す図である。無線基地局は、無線部７ａ，７ｂと無線制御部８とが分離され、その間が光ファイバ９ａ、９ｂで接続されている。時刻同期システムは、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機１、ＧＰＳアンテナ２、ＧＰＳ受信機１を制御する制御装置４、ＧＰＳ受信機１と制御装置４との間を接続する伝送路３を備える。無線制御部８は、制御装置４から供給される第１同期信号６に基づいて、無線部７ａ、７ｂを同期させ、上り（端末→無線部）、下り（無線部→端末）の無線信号を時分割多重複信方式で送受できるようにしている。なお、分離型の無線基地局に限らず、無線部７ａ，７ｂと無線制御部８とが一体化された構成にしても良い。

屋内でＧＰＳを利用できない例としてキャリアの通信局舎を借り受けて無線制御部８を設置する場合がある。局舎は他事業者の所有物であるため、例えば屋上にＧＰＳ受信機１を設置できたとしても１秒信号を伝送する配線が敷設できない場合がある。しかし、局舎は加入者回線の集線場所であるから屋外のさまざまな場所へ電話線は敷設されている。本実施形態は、伝送路３として加入者回線を活用して、任意の屋外に設置されたＧＰＳ受信機１から無線制御部８へ第１同期信号６を供給する。

図２は、２つの局舎の無線基地局が隣接する場合の構成を示したものである。第１局舎と第２局舎は通信ネットワークＮＷにより接続される。制御装置４−１，４−２には、通信ネットワークＮＷに同期した第２同期信号５が入力される。伝送路３−１の遅延時間と伝送路３−２の遅延時間とが異なると、隣接する無線部７ａ−１，７ｂ−１と、無線部７ａ−２，７ｂ−２との間で送受信のタイミングがずれ、干渉が生じるおそれがある。そこで、本実施形態は、伝送路３−１，３−２等の遅延時間を解消し、１秒信号に同期した第１同期信号６−１，６−２を提供する手法を提案する。

なお、本実施形態では、一例として、伝送路３に、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）基本レートインタフェースを用いるものとする。ＩＳＤＮ基本レートインタフェースは、６４ｋｂｐｓの２つのＢチャネル（第１チャネル及び第２チャネル）と１６ｋｂｐｓの１つのＤチャネルとを有する。

図３は、ＧＰＳ受信機１の構成を示すブロック図である。ＧＰＳ受信機１は、ＧＰＳ受信部１１と、多重分離部１２と、ＤＳＵ（Digital Service Unit）部とを備える。

ＧＰＳ受信部１１は、ＧＰＳアンテナ２により受信された信号から同期信号となる１秒信号を生成する。多重分離部１２は、制御装置４からの下りフレームから各チャネルを分離し、後述するように、制御装置４への上りフレームの第１チャネルに１秒信号を多重する。ＤＳＵ部は、伝送路３との接続インタフェースであり、局舎に設置された制御装置４へ上りフレームを伝送する。

図４は、制御部４の構成を示すブロック図である。制御部４は、ＯＣＵ（Official Channel Unit）部４１、多重分離部４２、遅延測定部４３、第１移相器４４、ＰＬＬ回路４５、移相比較部４６、第２移相器４７、及びドライバ４８を備える。

ＯＣＵ部４１は、ＩＳＤＮ基本インタフェースの加入者回線インタフェース機能を提供する。多重分離部４２は、ＩＳＤＮ基本レートインタフェースの各チャネルを多重分離する。多重分離部４２は、第１チャネルから１秒信号を取り出して端子Ｂに出力したり、第２チャネルを使って遅延測定用信号の送受信をする。遅延測定部４３は、端子Ｃから挿入した信号が端子Ｄに戻ってくるまでの遅延時間を測定する。第１移相器４４は、端子Ｂから出力された１秒信号に対して回路及び伝送路３の伝送遅延を打ち消すように、上記遅延時間をもとに位相を補正した１秒信号を端子Ｅに出力する。

ＰＬＬ（Phase-Locked Loop）回路４５は、通信ネットワークＮＷに同期した第２同期信号５をもとに１秒信号を生成し端子Ｇに出力する。第２同期信号５は、ＧＰＳの供給する１秒信号より日食などの影響を受けない可用性が高い信号であり、例えば、８ｋＨｚや６４ｋＨｚの周波数のクロックを供給する。ＰＬＬ回路４５で生成された１秒信号の出力（端子Ｇ）は第２移相器４７に入力され、ドライバ４８を介して無線制御部８へ出力される。一方、第２移相器４７から分岐された出力（端子Ｆ）は、位相比較部４６に入力され、第１移相器４４を経たＧＰＳの１秒信号と移相比較され位相差が無くなるまで第２移相器にて位相調整される。このようにして、可用性が高くかつ位相補正された１秒信号が得られる。

次に、本実施形態における伝送遅延測定動作の詳細について説明する。

図５は、ＩＳＤＮ基本レートインタフェースの加入者回線における信号形態を示す図である。１秒信号は上りフレームのＢ１チャネルを使って伝送され、遅延測定には上りフレーム及び下りフレームのＢ２チャネルが使用される。

図６は、伝送遅延の測定方法を示す図である。遅延測定を開始する時刻に端子Ｃを論理値１にする。ＧＰＳ受信機１の内部でＢ２チャネルの上りフレームと下りフレームは接続されているので端子Ｃ’に現れた論理値１の信号はそのまま端子Ｄ’に入力される。通信回路３を介して折り返された論理値１の信号は端子Ｄに現れる。端子Ｃの０から１への変化から端子Ｄの０から１への変化に要する時間（２ｔ）の２分の１がＧＰＳ受信機１と制御装置４との間の遅延時間（ｔ）である。

したがって、制御装置４内で遅延時間（ｔ）を差し引いた１秒信号は、伝送路３などの遅延時間を打ち消したことになり、制御装置４の設置場所で受信したＧＰＳの１秒信号と等しくなる。図７は、１秒信号の位相関係を示したものであり、ＧＰＳ受信機１側の端子Ａから制御装置４側の端子Ｂまでに遅延時間（ｔ）が発生しているが、第１移相器４４により遅延補正された信号が端子Ｅから出力される。このようにすることで、無線基地局から離れたところにＧＰＳ受信機が設置された場合でも、ＧＰＳの基準信号（１秒信号）をタイミングソースに用いることができる。

さらに、通信ネットワークＮＷに同期した第２同期信号５をもとに１秒信号を作り直しているため、ＧＰＳ衛星から送信される電波が受信できない場合にも安定して第１同期信号６を供給できるようになる。このような場合は、端子Ｅの信号が無くなるので一時的に位相比較部４６の動作は停止させておく。

以上述べたように、上記実施形態によれば、ＧＰＳ信号が受信できない場合にも、無線基地局間の同期状態を安定に保つことが可能となり、通信品質の安定した無線システムを構築できる。必ずしもＧＰＳを可視できる場所を選択する必要が無く、無線基地局の設置場所に制限されることが無いので、ネットワーク構築に柔軟性が生まれるという利点もある。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…ＧＰＳ受信機、２…ＧＰＳアンテナ、３…伝送路（加入者回線）、４…ＧＰＳを制御する制御装置、５…第２同期信号、６…第１同期信号、７ａ．７ｂ…無線部、８…無線制御部、９ａ，９ｂ…光ファイバ、１１ａ，１１ｂ…端末、ＮＷ…通信ネットワーク、１１…ＧＰＳ受信部、１２…多重分離部、１３…ＤＳＵ部、４１…ＯＣＵ部、４２…多重分離部、４３…遅延測定部、４４…第１移相器、４５…ＰＬＬ回路、４６…位相比較部、４７…第２移相器、４８…ドライバ。

Claims (4)

1. 無線基地局間を同期させるための第１同期信号を供給する親装置と、第１チャネル及び第２チャネルを有する伝送路を介して前記親装置と接続される子装置とを備える時刻同期システムであって、
   前記子装置は、
   ＧＰＳ（Global Positioning System）の基準信号を受信するＧＰＳ受信部と、
   前記親装置への上り信号の第１チャネルに前記基準信号を多重する多重部と、
   前記上り信号を前記伝送路を介して送信する送信部と
   を具備し、
   前記親装置は、
   前記子装置への下り信号の第２チャネルに遅延測定信号を多重する多重部と、
   前記下り信号を前記伝送路を介して送信する送信部と、
   前記子装置からの上り信号から第１チャネル及び第２チャネルを分離する分離部と、
   前記第２チャネルの遅延測定信号に基づいて前記伝送路の遅延時間を測定する遅延測定部と、
   前記遅延時間をもとに前記第１チャネルの基準信号の位相を補正する第１位相補正部と、
   前記第１位相補正部で補正された基準信号に基づいて前記第１同期信号を出力する出力部と
   を具備することを特徴とする時刻同期システム。
2. 前記親装置は、通信ネットワークより供給される第２同期信号をもとに、前記第１位相補正部で補正された基準信号を補正する第２位相補正部をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の時刻同期システム。
3. 無線基地局間を同期させるための第１同期信号を供給する親装置と、第１チャネル及び第２チャネルを有する伝送路を介して前記親装置と接続される子装置とを備える時刻同期システムに用いられる方法であって、
   前記子装置は、
   ＧＰＳ（Global Positioning System）の基準信号を受信し、
   前記親装置への上り信号の第１チャネルに前記基準信号を多重し、
   前記上り信号を前記伝送路を介して送信することを有し、
   前記親装置は、
   前記子装置への下り信号の第２チャネルに遅延測定信号を多重し、
   前記下り信号を前記伝送路を介して送信し、
   前記子装置からの上り信号から第１チャネル及び第２チャネルを分離し、
   前記第２チャネルの遅延測定信号に基づいて前記伝送路の遅延時間を測定し、
   前記遅延時間をもとに前記第１チャネルの基準信号の位相を補正し、
   前記補正された基準信号に基づいて前記第１同期信号を出力すること
   を有することを特徴とする時刻同期方法。
4. 前記親装置は、通信ネットワークより供給される第２同期信号をもとに、前記補正された基準信号を補正することをさらに有することを特徴とする請求項３記載の時刻同期方法。

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