JP2014011551A - 無線装置、及び信号処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ベースバンド処理装置と、無線装置との間で、CPRIによる遅延時間の変動を固定化すること。
【解決手段】無線装置に、無線通信装置の内部インターフェースであるCPRIを介して入力される所定の通信方式のシンボルデータから、前記所定の通信方式のシンボルレートとCPRIのチップレートとの間でクロック位相が合うタイミングを検出し、該タイミングで前記シンボルデータを所定の通信方式のシンボルレートへ変換する信号処理回路を備える。
【選択図】図8

Description

本発明は、無線通信装置に関する。
GSM(登録商標)(Global System for Mobile Communications)方式は、第2世代移動通信システム(2G)の通信方式に含まれ、TDMA(Time Division Multiple Access)方式を採用している。GSM方式では、270.833kHzのサンプリングを基本とするIQシンボルデータを使う。つまり、シンボルレートは270.833spsである。
図1は、GSM方式のフレーム構成を示す。
GSM方式では、1タイムスロットを156.25シンボルで構成する。つまり、1タイムスロットは、156.25シンボル×1/270.833=576.9μsとなる。
GSM方式では、1TDMAフレームを8タイムスロットで構成する。つまり、1TDMAフレームは、576.9μs×8=4.615msである。
GSM方式では、1マルチフレームを26TDMAフレームで構成する。つまり、1マルチフレームは、4.615×26=120msである。
GSM方式では、1スーパーフレームを51マルチフレームで構成する。つまり、1マルチフレームは、120×51=6.12sである。
GSM方式では、1ハイパーフレームを2048スーパーフレームで構成する。つまり、1ハイパーフレームは、6.12s×2048=12533.76sである。
基地局には、無線部と、ベースバンド処理装置(BaseBand Unit)とが含まれる。無線部は、RRH(Remote Radio Head)とも呼ばれる。RRHと、BBUとの間は、GSM方式では、シンボル伝送専用のインターフェースで接続される。
近年、第3世代移動通信方式(3G)、及びいわゆる第4世代移動通信方式が普及してきている。第3世代移動通信方式には、CDMA(Code Division Multiple Access)方式や、WCDMA(Wideband Code Divion Multiple Access)が含まれる。第4世代移動通信方式には、LTE(Long Term Evolution)、LTE−Advancedが含まれる。第3世代以降の移動通信方式では、リモートレディオヘッド(Remote Radio Head: RRH)とベースバンド処理装置(Baseband Unit: BBU)との間を接続するインターフェースが標準化されている。標準化されているRRHと、BBUとの間を接続するインターフェースとして、CPRI(Common Public Radio Interface)が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
CPRIは、いわゆる第3世代以降の移動通信方式に対して、標準化されたインターフェース規格である。
第3世代以降の移動通信方式では、3.84MHzのサンプリングを基本とするIQシンボルデータが使用される。
CPRIで伝送されるフレームについて説明する。
図2は、CPRIで伝送されるベーシックフレームの一例を示す。図2には、1228.8Mbpsの場合について示す。図2において横軸は時間である。
CPRIで伝送されるフレームの基本となるベーシックフレームの長さは、1Tc=1/3.84MHz=260.416667nsである。このベーシックフレームの時間は、16ワードを構成する。16ワードの内、1ワードが制御ワードであり、残りの15ワードがIQシンボルデータである。
CPRIでは、ベーシックフレームを256個多重したハイパーフレーム、ハイパーフレームを150個多重したラジオフレームが標準化されている。
CPRI Specification V4.2(2010−09)
仮に、BBUとRRHとの間をCPRIで接続し、GSM方式のシンボルデータを伝送することを考える。
BBUでは、GSM方式のシンボルレートである270.833kHzから、CPRIのチップレートである3.84MHzへ、異なるクロック間の乗せ換えが発生する。さらに、RRHでは、CPRIのチップレートである3.84MHzから、GSM方式のシンボルレートである270.833kHzへ、異なるクロック間の乗せ換えが発生する。
異なるクロック間の乗せ換えが発生するため、RRHでのクロック間の乗せ換えにより生成されるGSM方式のシンボルレート270.833kHzのシンボルデータと、BBUでのGSM方式のシンボルレート270.833kHzのシンボルデータとの間の位相関係は、確定しない。位相関係が確定しないため、RRHをリセット等により立ち上げる度に、クロックの位相関係が変動する。
図3は、BBUでのシンボルデータと、RRHでのシンボルデータとの間の位相関係の一例を示す。図3において、横軸は時間である。
図3(A)は、BBUによりクロック間の乗せ換えが発生する前のシンボルデータを示す。シンボルレート270.833kHzで、GSM方式のシンボル「s1」、「s2」が伝送する。
図3(B)は、BBUによりクロック間の乗せ換えが発生した後に、CPRIを伝送するシンボルデータを示す。BBUでは、シンボルレート270.833kHzのクロック信号の立ち上がりに従って、シンボルレート3.84MHzへ、クロック間の乗せ換えが発生する。つまり、シンボルレート270.833kHzのクロック信号の立ち上がりの後に立ち上がる3.84MHzのクロック信号の立ち上がりを開始時点として、シンボルレート3.84MHzで、GSM方式のシンボル「s1」、「s2」が伝送する。
図3(C)(D)は、RRHによりクロック間の乗せ換えが発生した後のシンボルデータを示す。RRHでは、CPRIのチップレートである3.84MHzから、GSM方式のチップレートである270.833kHzを再生成する。
図3(C)は、CPRIからRRHへシンボルデータが入力されるタイミングで、シンボルレート3.84MHzのクロック信号の立ち上がりと、シンボルレート270.833kHzのクロック信号の立ち上がりとが一致した場合を示す。この場合、CPRIを伝送する3.84MHzのシンボルデータと、RRHでクロック間の乗せ換えが行われた270.833kHzのシンボルデータとの間の位相差は零である。換言すれば、CPRIを伝送する3.84MHzのシンボルデータと、RRHでクロック間の乗せ換えが行われた270.833kHzのシンボルデータとの間の遅延時間は略零である。
図3(D)は、CPRIからRRHへシンボルデータが入力されるタイミングでは、シンボルレート3.84MHzのクロック信号の立ち上がりと、シンボルレート270.833kHzのクロック信号の立ち上がりとが一致せず、シンボルレート270.833kHzのクロック信号の一周期の後に一致した場合を示す。この場合、CPRIを伝送する3.84MHzのシンボルデータと、RRHでクロック間の乗せ換えが行われた270.833kHzのシンボルデータとの間の位相差は一周期である。換言すれば、CPRIを伝送する3.84MHzのシンボルデータと、RRHでクロック間の乗せ換えが行われた270.833kHzのシンボルデータとの間の遅延時間は1/270.833=3.69μsである。
図3によれば、BBUに対して、RRHの遅延時間が0μsから、3.69μsの間で変動し、遅延時間が確定しない。
移動通信システムでは、BBUと、RRHとの間の遅延量に基づいて、システム全体の遅延量が設定される。システム全体の遅延量が設定され、該遅延量に応じて制御されることにより、通信の安定が維持される。
しかし、RRHのリセット等の度に遅延量が変動すると、BBU、RRHを含むシステム全体の遅延量が変動するため、システム全体の遅延量を設定できない。システム全体の遅延量を設定できないため、通信品質の劣化を招く。
図4は、BBU、RRHにおける遅延量を示す。
BBUにおいて、「R1」は出力点(output point)、「R4」は入力点(input point)である。
RRHにおいて、「R2」は入力点(input point)、「R3」は出力点(output point)である。
また、「T12」は、BBUの出力点(「R1」)から、RRHの入力点(「R2」)への下りリンク信号の遅延量である。「T34」は、RRHの出力点(「R3」)から、BBUの入力点(「R4」)への上りリンク信号の遅延量である。「Toffset」は、RRHの入力点(「R2」)の入力信号と、RRHの出力点(「R3」)の出力信号との間のフレームオフセットである。「T14」は、BBUの出力点(「R1」)からの出力信号と、BBUの入力点(「R4」)への入力信号との間のフレームタイミング差である。「T2a」は、RRHの入力点(「R2」)に入力信号が入力されてから送信されるまでの時間である。「Ta3」は、アンテナに信号が受信されてから、RRHの出力点(「R3」)から出力信号が出力されるまでの時間である。BBU、RRHを含むシステム全体の遅延量が変動する場合、「Toffset」、「T2a」、「Ta3」等が変動する。
開示の無線装置は、ベースバンド処理装置と、無線装置との間で、CPRIによる遅延時間の変動を固定化することを目的とする。
開示の一実施例の無線装置は、
無線通信装置の内部インターフェースであるCPRIを介して入力される所定の通信方式のシンボルデータから、該所定の通信方式のシンボルレートと前記CPRIのチップレートとの間でクロック位相が合うタイミングを検出し、該タイミングで前記シンボルデータを前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する信号処理回路
を備える。
開示の実施例によれば、ベースバンド処理装置と、無線装置との間で、CPRIによる遅延時間の変動を固定化することができる。
GSM方式のフレーム構成の一例を示す図である。 CPRIのフレーム構成の一例を示す図である。 BBU、CPRI、RRHにおけるクロック関係の一例を示す図である。 BBUと、RRHとの間の遅延量の一例を示す図である。 基地局の一実施例を示す図である。 CPRIのフレーム構成の一例を示す図である。 BBU、CPRI、RRH間の位相関係の一例を示す図である。 送受信装置の一実施例を示す機能ブロック図である。 送受信装置の動作の一実施例を示すフローチャートである。 ベースバンド処理装置、CPRI、送受信装置間の位相関係の一実施例を示す図である。 送受信装置の一実施例を示す機能ブロック図である。 送受信装置の動作の一実施例を示すフローチャートである。 ベースバンド処理装置、CPRI、送受信装置間の位相関係の一実施例を示す図である。 基地局の一実施例を示す図である。
以下、図面に基づいて、実施例を説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
<基地局>
図5は、基地局500の一実施例を示す。図5には、主に、基地局500のハードウェア構成が示される。基地局500の一実施例では、GSM方式のシンボルデータを伝送する。GSM方式のシンボルデータに限らず、他の通信方式でも適用できる。好適には、CPRIのチップレートである3.84MHzと異なるシンボルレートを有する通信方式に適用するのが好ましい。
基地局500は、無線装置100と、ベースバンド処理装置400とを備える。無線装置100は、アンプ200と、送受信装置300とを備える。無線装置100は、リモートレディオヘッドと呼ばれてもよい。図5には、1台の無線装置100が示されているが、2台以上でもよい。
ベースバンド処理装置400は、送受信装置300と接続される。具体的には、ベースバンド処理装置400と、送受信装置300との間は、無線通信装置の内部インターフェースであるCPRIを介して接続される。ベースバンド処理装置400は、ベースバンド信号処理を行う。ベースバンド処理装置400は、ネットワークとの間で送受信されるデータの処理を行う。ベースバンド処理装置400は、デジタル処理部(Modulation and Demodulation Equipment: MDE)404と、インタフェース(Interface: IF)402とを有する。ベースバンド処理装置400は、DSP(Digital Signal Processor)により実現されてもよい。また、ベースバンド処理装置400は、FPGA(Field Programmable Gate Array)により実現されてもよい。また、ベースバンド処理装置400は、専用のLSI(Large Scale Integration)により実現されてもよい。
ベースバンド処理装置400は、GSM方式のシンボルデータを送受信装置300に送出する。ベースバンド処理装置400は、送受信装置300に、GSM方式のシンボルデータを送信する際に、GSM方式のシンボルレート270.833kHzのクロック信号の立ち上がりに従って、シンボルレート3.84MHzのクロックへ乗せ換える。つまり、ベースバンド処理装置400は、送受信装置300に、GSM方式のシンボルデータを送信する際に、GSM方式のシンボルレート270.833kHzのクロック信号の立ち上がりに従って、シンボルレート3.84MHzのクロックへ変換する。
例えば、ベースバンド処理装置400は、電気信号を光信号へ変換して、光ファイバーを介して、送受信装置300へ送出するようにしてもよい。また、ベースバンド処理装置400は、パラレル信号をシリアル信号へ変換して、デジタル信号伝送路を介して、送受信装置300へ送出するようにしてもよい。
また、ベースバンド処理装置400は、送受信装置300からの光信号を電気信号へ変換し、処理するようにしてもよい。また、ベースバンド処理装置400は、送受信装置300からのシリアル信号をパラレル信号へ変換し、処理するようにしてもよい。
送受信装置300は、基地局500の無線部である。送受信装置300は、O/E変換モジュール(Optical/Electrical Converter Module)302と、SerDes(SERializer/DESerializer)304と、FPGA306と、CPU308と、メモリ310とを有する。
O/E変換モジュール302は、ベースバンド処理装置400からの光信号を電気信号に変換する。
図6は、ベースバンド処理装置400から、送受信装置300へ、CPRIを介して、入力されるシリアル信号のフレーム構成例を示す。図6は、ハイパーフレームを示す。
ハイパーフレームには、複数のベーシックフレームが含まれる。例えば、ハイパーフレームには、256個のベーシックフレームが含まれる。ベーシックフレームには、制御ワードと、IQデータとが含まれる。制御ワードは、ベーシックフレームの先頭を含む部分にマッピングされる。
O/E変換モジュール302は、電気信号をSerDes304に入力する。O/E変換モジュール302と、SerDes304との間は、Low voltage differential signaling(LVDS)等のデジタル有線伝送技術を利用して伝送されてもよい。
SerDes304は、パラレルの電気信号に、シリアルの電気信号を変換する。SerDes304は、FPGA306に、パラレルの電気信号を入力する。
FPGA306は、ベースバンド処理装置400におけるGSM方式のシンボルデータと、SerDes304からのパラレルデータとの間の位相関係が変動しないように信号処理を行う。ベースバンド処理装置400におけるGSM方式のシンボルデータと、SerDes304からのパラレルデータとの間の位相関係が変動しないように処理することにより、位相関係が変動することにより生じるおそれがある遅延時間の変動を抑制する。
図7は、CPRIのチップレートと、GSM方式のシンボルレートとの間の位相関係を示す。
ベースバンド処理装置400におけるGSM方式のマスターフレームは120msである。従って、マスターフレームの半分の時間は60msとなる。
GSM方式のシンボルレート270.833kHzと、CPRIのチップレート3.84MHzとの間の位相は、最小公倍数の関係により、1.2ms周期で合う。つまり、1.2ms周期で、GSM方式のシンボルと、CPRIのチップとの間の位相関係を確定できる。逆に、1.2ms周期以外の時間では、GSM方式のシンボルと、CPRIのチップとの間の位相関係が変動する。
遅延時間を固定化するため、FPGA306は、ある規準により、CPRIを経由して伝送されるGSM方式のマスターフレームと、送受信装置300で生成されるGSM方式のシンボルレートとの間で同期をとる。具体的には、FPGA306は、1.2msの整数倍の時間で、CPRIを経由して伝送されるGSM方式のマスターフレームと、送受信装置300で生成されるGSM方式のシンボルレートとの間で同期をとる。例えば、1.2msの整数倍の時間として、GSM方式のマスターフレームの時間に相当する120ms、あるいはGSM方式のマスターフレームの半分の時間に相当する60msを使用することができる。
同期をとることにより、送受信装置300におけるGSM方式のシンボルレート270.833kHzのクロック位相を、ベースバンド処理装置400におけるGSM方式のシンボルレート270.833kHzのクロック位相に合わせることができる。位相を合わせることにより、変動する遅延時間を固定化できる。
ベースバンド処理装置400と、送受信装置300との間でCPRIを介して伝送されるGSM方式のシンボルデータに対して、ある規準に、送受信装置300におけるクロックを合わせ、遅延時間を固定化する。無線装置100をリセット等の立ち上げの際に、送受信装置300におけるクロックを合わせるようにしてもよい。遅延時間を固定化することにより、システム全体の遅延量を設定できるため、該遅延量に従って制御でき、通信を安定させることができる。
<送受信装置300の機能(その1)>
図8は、送受信装置300の機能の一実施例を示す。図8には、主に、FPGA306により実行される機能が示される。つまり、メモリ310に格納されたソフトウェア(プログラム)に従って、FPGA306が機能することにより、図8に示される機能が実行される。また、FPGA306に格納されたソフトウェア(ファームウェア)に従って、FPGA306が機能することにより、図8に示される機能が実行されてもよい。
FPGA306は、IQ抽出部802と、状態管理部804と、分周器806と、リロード信号生成部808と、クロック乗換えバッファ810と、クロック乗換え部812と、カウンタ814と、第1の位相同期回路(Phase−locked loop:
PLL)816として機能する。また、送受信装置300は、第2の位相同期回路818を有する。
SerDes304は、ベースバンド処理装置400からCPRIを介して伝送されるフレームをパラレル信号に変換するとともに、クロックデータリカバリー及び8B10B変換する。具体的には、SerDes304は、GSM方式のデータと、制御ワードと、クロック信号に、ベースバンド処理装置400からCPRIを介して伝送されるフレームを変換し、8B10B変換する。GSM方式のデータと、制御ワードと、クロック信号は、122.88MHzであり、122.88MHzは、3.84MHz×32に相当する。つまり、SerDes304は、32のパラレル信号に、ベースバンド処理装置400からCPRIを介して伝送されるフレームを変換する。
SerDes304は、IQ抽出部802へ、122.88MHzのGSM方式のデータを入力する。また、SerDes304は、状態管理部804へ、122.88MHzの制御ワードを入力する。また、SerDes304は、分周器806へ、122.88MHzのクロック信号を入力する。
IQ抽出部802は、SerDes304と接続される。IQ抽出部802は、122.88MHzのCPRIフレームのパラレルデータから、GSMシンボルのIQデータを抽出するとともに、GSMのマスターフレームの半分の時間に相当する60msを検出する。IQ抽出部802は、GSMシンボルのIQデータをクロック乗換えバッファ810に入力するとともに、60msの検出信号をリロード信号生成部808に入力する。例えば、IQ抽出部802は、60msの検出タイミング信号をリロード信号生成部808に入力する。
状態管理部804は、SerDes304と接続される。状態管理部804は、CPRIの状態を管理する。具体的には、状態管理部804は、ステートA〜Fのいずれであるかを検出する。ステートAからFとなるに従って、CPRIの回線状態がよいことを示す。ステートC以上であるステートC、D、E、及びFは、CPRIの物理回線が正常であることを示す。状態管理部804は、ステートC以上であるとき、リロード信号生成部808に、CPRI状態を通知する。
リロード信号生成部808は、IQ抽出部802と、状態管理部804と接続される。リロード信号生成部808は、状態管理部804により入力されたCPRI状態がステートC以上のときに、IQ抽出部802から最初に入力された60msの検出信号に従ってカウンタ814にリロードさせるためのリロード信号を生成する。リロード信号生成部808は、クロック乗換え部812へ、リロード信号を入力する。
分周器806は、SerDes304と接続される。分周器806は、FPGA306で使用されるクロック信号と同期する送受信装置300の第2の位相同期回路818へのリファレンスクロックを生成する。具体的には、分周器806は、SerDes304からのクロック信号を1/4分周し、122.88MHz×1/4=30.72MHzのリファレンスクロックを生成する。分周器806は、第2の位相同期回路818へ、30.72MHzのリファレンスクロック信号を入力する。
第2の位相同期回路818は、分周器806と接続される。第2の位相同期回路818は、送受信装置300で使用する各種クロックを生成する。第2の位相同期回路818は、分周器806からの30.72MHzのリファレンスクロックから、13MHz(270.833kHz×48)のクロック信号を生成する。第2の位相同期回路818は、第1の位相同期回路816に、13MHzのクロック信号を入力するとともに、他の回路へも13MHzのクロック信号を入力する。
第1の位相同期回路816は、第2の位相同期回路818と接続される。第1の位相同期回路816は、第2の位相同期回路818からの13MHzのクロック信号をリファレンス信号として、104MHz(270.833kHz×384)のクロック信号を生成する。第1の位相同期回路816は、GSM方式のシンボルレート270.833kHzで処理するブロックへ、104MHzのクロック信号を入力する。具体的には、第1の位相同期回路816は、クロック乗換え部812と、カウンタ814に、104MHzのクロック信号を入力するとともに、後段の回路へも、104MHzのクロック信号を入力する。
クロック乗換え部812は、リロード信号生成部808と、第1の位相同期回路816と接続される。クロック乗換部812は、リロード信号生成部808からの122.88MHzのリロード信号を、第1の位相同期回路816からの104MHzのクロック信号へ乗せ換える。つまり、クロック乗換部812は、リロード信号生成部808からの122.88MHzのリロード信号を、第1の位相同期回路816からの104MHzのクロック信号へ変換する。クロック乗換部812は、カウンタ814に、104MHzのクロック信号へ変換したリロード信号を入力する。
カウンタ814は、クロック乗換え部812、第1の位相同期回路816と接続される。カウンタ814は、104MHzで384カウント(0〜383)する自走カウンタである。384カウントした時間が、270.833kHzの1クロックの時間(3.69μs)と等しくなる。カウンタ814は、384カウントするたびに、クロック乗換えバッファ810へ、IQデータをリードするタイミング信号を入力する。
ステートC以上の状態のときに、リロード信号により、カウンタ814が60ms毎のリロード信号と同期する。その後、ステートB以下にならない限り自走し続ける。つまり、カウントが一周するたびに、ベースバンド処理装置400からのGSM方式のマスターフレームの半分の時間に同期して、シンボルレート270.833kHzのシンボルデータを生成することができる。このため、遅延時間を固定した時間に確定でき、この270.833kHzからクロック乗換えバッファ810におけるIQリードデータタイミングを生成することができる。
クロック乗換えバッファ810は、IQ抽出部802と、カウンタ814と接続される。クロック乗換えバッファ810は、104MHzへ、IQ抽出部802からの122.88MHzのGSMシンボルのIQデータを乗せ換える。つまり、クロック乗換えバッファ810は、104MHzへ、IQ抽出部802からの122.88MHzのGSMシンボルのIQデータを変換する。クロック乗換えバッファ810において、104MHzへ乗せ換えられたGSMシンボルのIQデータは、後段の回路へ入力される。
CPU308は、メモリ310に格納されたプログラムに従って、ベースバンド処理装置400からCPRIを介して入力されるシリアル信号に含まれる制御ワードを処理する。具体的には、制御ワードには、ソフト通信用のデータが含まれる。
メモリ310は、CPU308がソフト通信用データを処理する際に使用するプログラム、FPGA306により使用されるプログラムを格納する。
アンプ200は、送受信装置300からのデータを増幅し、アンテナから送信する。
<基地局500の動作>
図9は、基地局500の動作の一実施例を示す。図9には、主に、基地局500の送受信装置300の動作が示される。
ステップS902では、SerDes304は、ベースバンド処理装置400からCPRIを介して伝送されるフレームをパラレル信号に変換するとともに、シンボルレート122.833MHzの信号へ変換する。SerDes304は、2.4GHzのCPRIのフレームから、122.88MHzのCPRIフレームのパラレルデータを生成する。
ステップS904では、IQ抽出部802は、122.88MHzのCPRIフレームのパラレルデータから、GSMシンボルのIQデータを抽出する。
ステップS906では、IQ抽出部802は、GSMのマスターフレームの半分の時間である60msを検出する。
ステップS908では、状態管理部804は、CPRIフレームから制御ワードを抽出する。
ステップS910では、状態管理部804は、CPRIフレームから抽出した制御ワードから、CPRIの状態を示す情報を抽出する。状態管理部804は、ステートC以上である場合に、ステートC信号を生成する。ここでは、状態管理部804は、ステートC信号を生成する。
ステップS912では、リロード信号生成部808には、IQ抽出部802からのマスターフレームの半分の時間のタイミングと、状態管理部804から、ステートC以上である場合に、ステート情報が入力される。リロード信号生成部808は、マスターフレームの半分の時間のタイミングと、ステート情報とに基づいて、リロード信号を生成する。具体的には、リロード信号生成部808は、状態管理部804により入力されたCPRI状態がステートC以上のときに、IQ抽出部802から最初に入力された60msの検出信号に従ってカウンタ814にリロードさせるためのリロード信号を生成する。
ステップS914では、クロック乗換え部812は、第1の位相同期回路816からの104MHzのクロック信号へ、リロード信号生成部808からの122.88MHzのリロード信号を乗せ換える。
ステップS916では、クロック乗換え部812は、カウンタ814に、104MHzのクロック信号へ乗せ換えたリロード信号を入力する。
ステップS918では、カウンタ814は、384カウントするたびに、クロック乗換えバッファ810へ、IQデータをリードするタイミング信号を入力する。384カウントした時間は、270.833kHzの1クロックの時間(3.69μs)と等しくなる。
ステップS920では、クロック乗換えバッファ810は、104MHzへ、IQ抽出部802からの122.88MHzのGSMシンボルのIQデータを乗せ換える。クロック乗換えバッファ810は、カウンタ814からのIQリードデータタイミングに従って、IQをリードする。
図10は、ベースバンド処理装置400と、CPRIと、送受信装置300におけるクロック関係の一実施例を示す。
クロックの乗せ換えが発生する前、ベースバンド処理装置400は、シンボルレート270.833kHzで、GSM方式のシンボル「s1」、「s2」、「s3」、「s4」を処理する。
ベースバンド処理装置400は、クロック間の乗せ換えを行う。ベースバンド処理装置400は、シンボルレート270.833kHzのクロック信号の立ち上がりに従って、シンボルレート3.84MHzへ、クロック間の乗せ換えを行う。つまり、シンボルレート270.833kHzのクロック信号の立ち上がりの後に立ち上がる3.84MHzのクロック信号の立ち上がりを開始時点として、シンボルレート3.84MHzで、GSM方式のシンボル「s1」、「s2」、「s3」、「s4」が伝送する。
送受信装置300は、CPRIのチップレートである3.84MHzから、GSM方式のチップレートである270.833kHzを再生成する。IQ抽出部802は、3.84MHz×32に相当する122.88MHzのGSM方式のデータから、GSMのマスターフレームの半分の時間である60msを検出し、該60msのタイミングを通知する。リロード信号生成部808は、状態管理部804からCPRI状態が通知された場合、IQ抽出部802から通知されたタイミングに従って、カウンタリロード信号を出力する。カウンタリロード信号は、第1の位相同期回路816からの104MHzのクロック信号へ乗せ換えられ、カウンタ814に入力される。
カウンタ814は、カウンタリロード信号に従って、零からカウントを開始する。
図10に示すクロック関係において、カウンタ814は、カウンタリロード信号が入力された場合に起動するようにしてもよい。つまり、カウンタ814は、カウンタリロード信号が入力された場合に、零からカウントを開始する。カウンタ814は、カウンタリロード信号が入力されるまでは動作を停止する。このようにすることにより、消費電力を低減できる。
本実施例によれば、送受信装置300において、ベースバンド処理装置400からの入力信号から検出されるGSMのマスターフレームの半分の時間に従って、GSMデータのリードタイミングが制御される。このため、送受信装置300は、ベースバンド処理装置400にGSMデータが入力されてから固定した時間で、該GSMデータをリードできる。つまり、ベースバンド処理装置400にGSMデータが入力されてから、該GSMデータがリードされる時間が変動しないため、ベースバンド処理装置400と、送受信装置300とを含むシステム全体の遅延量を設定できる。
<送受信装置300の機能(その2)>
図11は、送受信装置300の機能の一実施例を示す。図11には、主に、FPGA306により実行される機能が示される。つまり、メモリ310に格納されたソフトウェア(プログラム)に従って、FPGA306が機能することにより、図11に示される機能が実行される。また、FPGA306に格納されたソフトウェア(ファームウェア)に従って、FPGA306が機能することにより、図11に示される機能が実行されてもよい。
FPGA306は、IQ抽出部802と、状態管理部804と、分周器806と、開始信号生成部820と、クロック乗換えバッファ810と、クロック乗換え部822と、タイミング信号生成部824と、第1の位相同期回路816として機能する。また、送受信装置300は、第2の位相同期回路818を有する。
SerDes304は、ベースバンド処理装置400からCPRIを介して伝送されるフレームをパラレル信号に変換するとともに、クロックデータリカバリー及び8B10B変換する。具体的には、SerDes304は、GSM方式のデータと、制御ワードと、クロック信号に、ベースバンド処理装置400からCPRIを介して伝送されるフレームを変換し、8B10B変換する。GSM方式のデータと、制御ワードと、クロック信号は、122.88MHzであり、122.88MHzは、3.84MHz×32に相当する。つまり、SerDes304は、32のパラレル信号に、ベースバンド処理装置400からCPRIを介して伝送されるフレームを変換する。
SerDes304は、IQ抽出部802へ、122.88MHzのGSM方式のデータを入力する。また、SerDes304は、状態管理部804へ、122.88MHzの制御ワードを入力する。また、SerDes304は、分周器806へ、122.88MHzのクロック信号を入力する。
IQ抽出部802は、SerDes304と接続される。IQ抽出部802は、122.88MHzのCPRIフレームのパラレルデータから、GSMシンボルのIQデータを抽出するとともに、GSMのマスターフレームの半分の時間である60msを検出する。IQ抽出部802は、GSMシンボルのIQデータをクロック乗換バッファ810に入力するとともに、60msの検出信号を開始信号生成部820に入力する。
状態管理部804は、SerDes304と接続される。状態管理部804は、CPRIの状態を管理する。具体的には、状態管理部804は、ステートA〜Fのいずれであるかを検出する。状態管理部804は、ステートC以上であるとき、開始信号生成部820に、CPRI状態を通知する。
開始信号生成部820は、IQ抽出部802と、状態管理部804と接続される。開始信号生成部820には、状態管理部804から、ステートC以上のときにCPRI状態が入力される。開始信号生成部820は、CPRI状態が入力された場合に、IQ抽出部802から最初に入力された60msの検出信号に応じて、270.833kHzに相当する遅延時間分位相シフトさせることを開始させる信号(以下、「開始信号」という)を生成する。開始信号生成部820は、クロック乗り換え部822に、開始信号を入力する。
分周器806は、SerDes304と接続される。分周器806は、FPGA306で使用されるクロック信号と同期する送受信装置300の第2の位相同期回路818へのリファレンスクロックを生成する。具体的には、分周器806は、SerDes304からのクロック信号を1/4分周し、122.88MHz×1/4=30.72MHzのリファレンスクロックを生成する。分周器806は、第2の位相同期回路818へ、30.72MHzのリファレンスクロック信号を入力する。
第2の位相同期回路818は、分周器806と接続される。第2の位相同期回路818は、送受信装置300で使用する各種クロックを生成する。第2の位相同期回路818は、分周器806からの30.72MHzのリファレンスクロックから、13MHz(270.833kHz×48)のクロック信号を生成する。第2の位相同期回路818は、第1の位相同期回路816と、クロック乗り換え部822に、13MHzのクロック信号を入力するとともに、他の回路へも13MHzのクロック信号を入力する。
クロック乗換え部822は、開始信号生成部820と、第2の位相同期回路818と接続される。クロック乗換え部822は、第2の位相同期回路818からの13MHzのクロック信号に従って、122.88MHzの開始信号生成部820からの開始信号を、13MHzに乗せ換え、タイミング信号生成部824へ入力する。
第1の位相同期回路816は、第2の位相同期回路818と接続される。第1の位相同期回路816は、第2の位相同期回路818からの13MHzのクロック信号をリファレンス信号として、104MHz(270.833kHz×384)のクロック信号を生成する。第1の位相同期回路816は、タイミング信号生成部824に、104MHzのクロック信号を入力する。
タイミング信号生成部824は、クロック乗換え部822、第1の位相同期回路816と接続される。タイミング信号生成部824は、クロック乗換え部822から開始信号が入力されるタイミングに従って、270.833kHzのカウントを開始する。つまり、タイミング信号生成部824は、開始信号が入力されるタイミングから、GSM用のクロックを生成する。タイミング信号生成部824は、270.833kHzのカウントが終了するタイミングで、クロック乗り換えバッファ810へ、リードタイミング信号を入力する。
クロック乗換えバッファ810は、IQ抽出部802と、タイミング信号生成部824と接続される。クロック乗換えバッファ810は、タイミング信号生成部824からのリードタイミングに従って、104MHzへ、IQ抽出部802からの122.88MHzのGSMシンボルのIQデータを乗せ換える。つまり、クロック乗換えバッファ810は、タイミング信号生成部824からのリードタイミングに従って、104MHzへ、IQ抽出部802からの122.88MHzのGSMシンボルのIQデータを変換する。クロック乗換バッファ810において、104MHzへ乗せ換えられたGSMシンボルのIQデータは、後段の回路へ入力される。
<基地局500の動作>
図12は、基地局500の動作の一実施例を示す。図12には、主に、基地局500の送受信装置300の動作が示される。
ステップS1202−S1210は、図9のステップS902−S910と略同一である。
ステップS1212では、開始信号生成部820には、IQ抽出部802からのマスターフレームの半分の時間のタイミングと、状態管理部804から、ステートC以上である場合に、ステート情報が入力される。開始信号生成部820は、マスターフレームの半分の時間のタイミングと、ステート情報とに基づいて、開始信号を生成する。具体的には、開始信号生成部820は、状態管理部804により入力されたCPRI状態がステートC以上のときに、IQ抽出部802から最初に入力された60msの検出信号に従って開始信号を生成する。
ステップS1214では、クロック乗換え部822は、第2の位相同期回路818からの13MHzのクロック信号へ、開始信号生成部820からの開始信号を乗せ換える。
ステップS1216では、タイミング信号生成部824は、270.833kHzのクロックを生成する。
ステップS1218では、タイミング信号生成部824は、270.833kHzの遅延時間が経過する度に、クロック乗換えバッファ810へ、IQデータをリードするタイミング信号を入力する。
ステップS1220では、クロック乗換えバッファ810は、104MHzへ、IQ抽出部802からの122.88MHzのGSMシンボルのIQデータを乗せ換える。クロック乗換バッファ810は、タイミング信号生成部824からのIQリードデータタイミングに従って、IQをリードする。
図13は、ベースバンド処理装置400と、CPRIと、送受信装置300におけるクロック関係の一実施例を示す。
クロックの乗せ換えが発生する前、ベースバンド処理装置400は、シンボルレート270.833kHzで、GSM方式のシンボル「s1」、「s2」、「s3」、「s4」を処理する。
ベースバンド処理装置400は、クロック間の乗せ換えを行う。ベースバンド処理装置400は、シンボルレート270.833kHzのクロック信号の立ち上がりに従って、シンボルレート3.84MHzへ、クロック間の乗せ換えを行う。つまり、シンボルレート270.833kHzのクロック信号の立ち上がりの後に立ち上がる3.84MHzのクロック信号の立ち上がりを開始時点として、シンボルレート3.84MHzで、GSM方式のシンボル「s1」、「s2」、「s3」、「s4」が伝送する。
送受信装置300は、CPRIのチップレートである3.84MHzから、GSM方式のチップレートである270.833kHzを再生成する。IQ抽出部802は、3.84MHz×32に相当する122.88MHzのGSM方式のデータから、GSMのマスターフレームの半分の時間である60msを検出し、該60msのタイミングを通知する。開始信号生成部820は、状態管理部804からCPRI状態が通知された場合、IQ抽出部802から通知されたタイミングに従って、開始信号を出力する。開始信号は、第2の位相同期回路818からの13MHzのクロック信号へ乗せ換えられ、タイミング信号生成部824に入力される。
タイミング信号生成部824は、開始信号に従って、270.833kHzのクロックを生成する。
本実施例によれば、送受信装置300において、ベースバンド処理装置400からの入力信号から検出されるGSMのマスターフレームの半分の時間に従って、GSMデータのリードタイミングが制御される。このため、送受信装置300は、ベースバンド処理装置400にGSMデータが入力されてから固定した時間で、該GSMデータをリードできる。つまり、ベースバンド処理装置400にGSMデータが入力されてから、該GSMデータがリードされる時間が変動しないため、ベースバンド処理装置400と、送受信装置300とを含むシステム全体の遅延量を設定できる。
また、本実施例によれば、3G世代以降の移動通信方式において、CPRIを利用して、2G世代の移動通信方式のシンボルデータ伝送を行うことができる。これにより、LTEとGSM、WCDMAとGSMについて、個別にシンボル伝送し処理するようにRRHを構成することなく、CPRIを利用して、LTEとGSM、WCDMAとGSMをRRHにおいて兼用することができる。
図14は、LTEとGSMを兼用した、基地局の一実施例を示す。CPRIを利用して、2G世代の移動通信方式のシンボルデータ伝送を行うことができるため、LTEとGSMを、ベースバンド処理装置、RRHにおいて兼用することができる。WCDMAとGSMを兼用する場合についても同様である。
GSMは世界の携帯電話市場の70〜80%のシェアを持っている移動通信システムである。2G世代から3G世代以降へ移行する際に、2Gシステムと3G以降のシステムとを併設した基地局を構築していく過程において、3G以降のシステムの専用ケーブルや併設用RRH等の施設や施工、使用しなくなった2GシステムのRRHやそのケーブルの撤去等を行わなくてよくなり、コスト的に非常に有益となる。
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
無線通信装置の内部インターフェースであるCPRIを介して入力される所定の通信方式のシンボルデータから、該所定の通信方式のシンボルレートと前記CPRIのチップレートとの間でクロック位相が合うタイミングを検出し、該タイミングで前記シンボルデータを前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する信号処理回路
を備える、無線装置。
(付記2)
前記信号処理回路は、
前記タイミングで、前記シンボルデータをリロードし、前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する、付記1に記載の無線装置。
(付記3)
前記信号処理回路は、
前記タイミングで、前記シンボルデータを、前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する処理を開始する、付記1に記載の無線装置。
(付記4)
前記信号処理回路は、前記シンボルデータから前記CPRIの回線状態を検出し、該回線状態が所定の状態以上であると判定した場合に、前記シンボルデータを前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する、付記1ないし3のいずれか1項に記載の無線装置。
(付記5)
前記信号処理回路は、前記シンボルデータから前記CPRIの回線状態を検出し、該回線状態が所定の状態以上であると判定した場合に、該判定直後に検出したタイミングで、前記シンボルデータを前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する、付記1ないし4のいずれか1項に記載の無線装置。
(付記6)
無線通信装置の内部インターフェースであるCPRIを介して入力される所定の通信方式のシンボルデータから、該所定の通信方式のシンボルレートと前記CPRIのチップレートとの間でクロック位相が合うタイミングを検出し、該タイミングで、前記シンボルデータを前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する信号処理回路の信号処理方法。
(付記7)
前記信号処理回路からの前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換した前記シンボルデータを増幅するアンプ
を備える、付記1に記載の無線装置。
(付記8)
前記所定の通信方式は、第2世代移動通信システムの通信方式である、付記1に記載の無線装置。
(付記9)
前記所定の通信方式は、第2世代移動通信システムの通信方式であり、
前記タイミングは、前記所定の通信方式のシンボルレートと、前記CPRIのチップレートの最小公倍数の整数倍である、付記1に記載の無線装置。
(付記10)
CPRIを介して入力される所定の通信方式のシンボルデータから、該所定の通信方式のシンボルレートと前記CPRIのチップレートとの間でクロック位相が合うタイミングを検出し、該タイミングで前記シンボルデータを前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する信号処理回路
を備える、送受信装置。
100 無線装置
200 アンプ
300 送受信装置
400 ベースバンド処理装置
500 基地局

Claims (6)

  1. 無線通信装置の内部インターフェースであるCPRIを介して入力される所定の通信方式のシンボルデータから、該所定の通信方式のシンボルレートと前記CPRIのチップレートとの間でクロック位相が合うタイミングを検出し、該タイミングで前記シンボルデータを前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する信号処理回路
    を備える、無線装置
  2. 前記信号処理回路は、
    前記タイミングで、前記シンボルデータをリロードし、前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する、請求項1に記載の無線装置。
  3. 前記信号処理回路は、
    前記タイミングで、前記シンボルデータを、前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する処理を開始する、請求項1に記載の無線装置。
  4. 前記信号処理回路は、前記シンボルデータから前記CPRIの回線状態を検出し、該回線状態が所定の状態以上であると判定した場合に、前記シンボルデータを前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の無線装置。
  5. 前記信号処理回路は、前記シンボルデータから前記CPRIの回線状態を検出し、該回線状態が所定の状態以上であると判定した場合に、該判定直後に検出したタイミングで、前記シンボルデータを前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の無線装置。
  6. 無線通信装置の内部インターフェースであるCPRIを介して入力される所定の通信方式のシンボルデータから、前記所定の通信方式のシンボルレートと前記CPRIのチップレートとの間でクロック位相が合うタイミングを検出し、該タイミングで、前記シンボルデータを前記所定の通信方式のシンボルレートへ変換する信号処理回路の信号処理方法。
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