JP2015039121A - 基地局およびエア同期方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エア同期先の基地局をロストしている間にホールドオーバー回路によってフレームタイミングにずれが生じても、フレームタイミングを理想タイミングに戻すことが可能な基地局およびエア同期方法を提供する。
【解決手段】ＧＰＳ同期制御部１１８と、ホールドオーバー回路１１６と、エア同期制御部１２０と、エア同期を開始する際に複数の周辺基地局をサーチして各周辺基地局と自局とのフレームのタイミング差を取得するタイミング差取得部１２２と、各周辺基地局と自局とのタイミング差を格納するタイミング差リスト１２６を記憶する記憶部とを備え、エア同期制御部は、第１の同期対象局とエア同期ができなくなった場合に、第２の同期対象局に対してタイミング差リストに格納されている該第２の同期対象局とのタイミング差を用いてエア同期を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、エア同期を行う基地局およびエア同期方法に関する。

ＰＨＳ（Personal Handy phone System）では、基地局は、ＧＰＳ衛星やＩＳＤＮ回線、光回線から供給されるクロックを受信することにより継続的に同期を行っている。ＧＰＳユニットが搭載された基地局では、ＧＰＳ衛星から受信したクロックである１ＰＰＳ（Pulse Per Second）信号の位相を絶対基準として送受信タイミングの同期（ＧＰＳ同期）を行っている（例えば特許文献１）。

ＧＰＳ同期を行っている基地局においてＧＰＳ衛星が不可視になった場合、１ＰＰＳ信号を受信できなくなるため、フレームクロックの精度を維持することが困難となる。フレームクロックが劣化すると、同期が保てなくなり、自基地局と通信している無線端末の通信品質の劣化や、他基地局と通信している無線端末への干渉を起こすおそれがある。このような不具合を防ぐために、基地局には、１ＰＰＳ信号の供給が途絶えた場合に擬似１ＰＰＳ信号を出力するホールドオーバ回路が設けられている。

しかしながら、ホールドオーバー回路による擬似１ＰＰＳ信号は、ＧＰＳ衛星の１ＰＰＳ信号よりも精度が低い。このため、周辺基地局のフレームとの間で徐々にずれが生じ、周辺基地局との同期精度が低下してしまう。このため、ＧＰＳ衛星が不可視になった後、ホールドオーバ回路によるクロックの維持（以下、自走動作と称する）が所定時間経過したら、基地局間同期（以下、エア同期と称する）を行う。エア同期では、周辺基地局が送信した制御信号（ＣＣＨ：Control CHannel）を受信し、周辺基地局と自局のフレームのタイミング差を維持するように基準クロックの補正（加減速）を行なう（例えば特許文献２）。

図４は従来のエア同期について説明する図であって、図４（ａ）は通常のエア同期を開始した場合を示す図、図４（ｂ）は同期対象局をロストした場合を示す図、図４（ｃ）は他の基地局にエア同期を開始した場合を示す図である。

図４（ａ）において、エア同期開始時のフレームのタイミングを理想タイミングとする。エア同期中の同期基地局は、同期先の基地局である同期対象局Ａの制御信号を受信してフレームのタイミングを取得し、同期対象局Ａと自局のフレームのタイミング差Ｄ１を維持（同期）する。

特開２００１−３３９３７３号公報 特開２０１０−１１８７２６号公報

図４（ｂ）に示すように、エア同期中に同期対象局Ａから制御信号を取得できなくなった場合（ロストした場合）、他の基地局に対してエア同期するために、周辺の基地局をサーチする。ここで、他の基地局をサーチしている間は、ホールドオーバー回路によって自走動作を行うことになる。すなわち、エア同期が実行不可能になった場合も、ＧＰＳ同期が実行不可能になった場合と同様に、ホールドオーバー回路による自走動作が行われる。しかし自走動作ではホールドオーバー回路の精度に応じて徐々にずれＤ３が生じる。

図４（ｃ）に示すように、別の同期対象局Ｂに対してエア同期を開始したとき、図４（ａ）に示した理想タイミングはわからなくなっているため、同期対象局Ｂと自局のフレームのタイミング差Ｄ４を維持するように同期する。すると同期基地局は理想タイミングからずれたフレームタイミングで運用を継続することになるという問題がある。

そこで本発明は、エア同期先の基地局をロストしている間にホールドオーバー回路によってフレームタイミングにずれが生じても、フレームタイミングを理想タイミングに戻すことが可能な基地局およびエア同期方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる基地局の代表的な構成は、ＧＰＳ衛星から１ＰＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信部と、１ＰＰＳ信号を用いてＧＰＳ同期を行うＧＰＳ同期制御部と、１ＰＰＳ信号を受信できない場合に擬似１ＰＰＳ信号を出力するホールドオーバー回路と、周辺基地局から制御信号を取得してエア同期を行うエア同期制御部と、エア同期を開始する際に複数の周辺基地局をサーチして各周辺基地局と自局とのフレームのタイミング差を取得するタイミング差取得部と、各周辺基地局と自局とのタイミング差を格納するタイミング差リストを記憶する記憶部とを備え、エア同期制御部は、第１の同期対象局とエア同期ができなくなった場合に、第２の同期対象局に対してタイミング差リストに格納されている該第２の同期対象局とのタイミング差を用いてエア同期を行うことを特徴とする。

第１の同期対象局は、制御信号のＲＳＳＩの最も大きい周辺基地局であり、第２の同期対象局は、第１の同期対象局を除く制御信号のＲＳＳＩの最も大きい周辺基地局であることが好ましい。

本発明の他の代表的な構成は、基地局が周辺基地局から制御信号を取得してエア同期を行うエア同期方法において、エア同期を開始する際に、複数の周辺基地局をサーチして各周辺基地局と自局とのフレームのタイミング差を取得し、各周辺基地局と自局とのタイミング差をタイミング差リストに格納し、第１の同期対象局から制御信号を受信してエア同期を行い、第１の同期対象局とエア同期ができなくなった場合に、第２の同期対象局に対してタイミング差リストに格納されている該第２の同期対象局とのタイミング差を用いてエア同期を行うことを特徴とする。

本発明によれば、エア同期先の基地局をロストしている間にホールドオーバー回路によってフレームタイミングにずれが生じても、フレームタイミングを理想タイミングに戻すことができる。

基地局の概略構成を説明するブロック図である。 エア同期方法を説明するフローチャートである。 エア同期について説明する図である。 従来のエア同期について説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は基地局の概略構成を説明するブロック図である。基地局１００はＰＨＳなどのＴＤＭＡ方式を採用していて、周辺基地局とフレームタイミングを同期させて運用される。

制御部１１０は無線通信部１１２を介して無線端末と接続し、通話やネットワーク接続のサービスを提供する。また無線通信部１１２は周辺基地局の制御信号（ＣＣＨ）を受信することも行う。

ＧＰＳ信号取得部１１４は、ＧＰＳ衛星から１ＰＰＳ信号を受信する。ＧＰＳ同期制御部１１８は１ＰＰＳ信号を用いて、１ＰＰＳ信号と自局のフレームタイミングとの差を維持するように自局のクロックを制御する（ＧＰＳ同期）。

ホールドオーバー回路１１６は、１ＰＰＳ信号を受信できない場合（ＧＰＳ衛星が不可視になった場合）に擬似１ＰＰＳ信号を出力して、ＧＰＳ同期制御部１１８が継続してＧＰＳ同期を実行（自走動作）できるようにする回路である。ＧＰＳ同期を行うためにはＧＰＳ信号取得部１１４が３〜５台以上のＧＰＳ衛星から１ＰＰＳ信号を受信する必要があるが、ＧＰＳ衛星は静止衛星ではない（多くのＧＰＳ衛星は約１２時間で地球を１周する）ため、ＧＰＳ信号取得部１１４から見えるＧＰＳ衛星の数が不足してＧＰＳ同期を実行できなくなる場合がある。また、近隣にビル等が建設されることにより、ＧＰＳ衛星からの信号の受信状況が悪化する場合もある。このような場合にホールドオーバー回路１１６が擬似１ＰＰＳ信号を出力して、ＧＰＳ同期を継続させる。

エア同期制御部１２０は、自走動作が所定時間経過したら、エア同期を行う。エア同期においては、無線通信部１１２によって周辺の基地局が送信した制御信号を受信し、周辺基地局のフレームタイミングを算出し、周辺基地局と自局のフレームのタイミング差を維持するように基準クロックの補正（加減速）を行なう。

ＰＨＳで採用するＴＤＭＡ／ＴＤＤにおいてはタイムスロットが上り４スロット、下り４スロットに分割されている。制御信号は２０フレームに１回、１つめのタイムスロットで出力される。そしてエア同期制御部１２０は、制御信号の受信タイミングからフレームの先頭のタイミングを算出する。なお１フレームは５ｍｓｅｃ、制御信号送信周期は１００ｍｓｅｃである。１ＰＰＳ信号の間隔は１０００ｍｓｅｃ（１秒）である。このようにフレームタイミングの間隔と１ＰＰＳ信号の間隔は整数倍であるから、エア同期とＧＰＳ同期は同様の処理によって実行することができる。

所定時間の自走動作の後にエア同期に移行するのであるが、自走動作ではホールドオーバー回路１１６の精度に応じてフレームのタイミングにずれが生じる可能性がある。そのためエア同期を開始した際に、周辺基地局と自局のフレームタイミングが一致しない場合がある。しかしエア同期ではフレームタイミングを一致させる処理は行わず、タイミング差を維持するように同期させる。

ここで、背景技術の項で説明したように、エア同期が実行不可能になった場合は、ＧＰＳ同期が実行不可能になった場合と同様に、ホールドオーバー回路による自走動作が行われる。エア同期が実行不可能になる場合とは、同期対象局が停止したり、電波状態が悪化して制御信号を取得できなくなったりした場合である。図４に示したように、エア同期が実行不可能になると他の同期対象局を選択するのであるが、選択している間にもホールドオーバー回路の精度に応じてフレームタイミングのずれが大きくなってしまう。

そこで本実施形態においては、次のようにしてエア同期を行う。図２はエア同期方法を説明するフローチャート、図３はエア同期について説明する図であって、図３（ａ）は通常のエア同期を開始した場合を示す図、図３（ｂ）は同期対象局をロストした場合を示す図、図３（ｃ）は他の基地局にエア同期を開始した場合を示す図である。

エア同期制御部１２０がエア同期を開始しようとするとき、まず制御部１１０のタイミング差取得部１２２が、無線通信部１１２を通じて基地局１００が制御信号を受信できる全ての周辺基地局（複数の周辺基地局）をサーチして、各周辺基地局と自局とのフレームのタイミング差を取得する（ステップ２０２）。タイミング差取得部１２２は、取得した各周辺基地局と自局とのタイミング差（複数のタイミング差）のデータを、記憶部１２４に記憶されているるタイミング差リスト１２６に格納する（ステップ２０４）。

そしてエア同期制御部１２０は、サーチした周辺基地局のなかから１つの同期対象局Ａ（第１の同期対象局）を選定する（ステップ２０６）。同期対象局Ａの選択方法は、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication：受信信号強度）が最も大きいものを選択する。

図３（ａ）において、エア同期開始時の基地局１００（同期基地局）のフレームのタイミングを理想タイミングとする。同期基地局１００は、同期対象局Ａの制御信号を受信してフレームのタイミングを取得し、同期対象局Ａと自局のフレームのタイミング差Ｄ１を維持（同期）するようにエア同期を実行する（ステップ２０８）。

図３（ｂ）に示すように、エア同期中に同期対象局Ａから制御信号を取得できなくなったかどうか（ロストしたかどうか）を判断し（ステップ２１０）、ロストしていない場合には同期基地局Ａとエア同期を継続する。同期対象局Ａとエア同期ができなくなった場合には、他の基地局に対してエア同期するために、周辺基地局をサーチし（ステップ２１２）、ロストした同期対象局Ａを除くＲＳＳＩが最も大きい同期対象局Ｂ（第２の同期対象局）を選定する（ステップ２１４）。ここで、他の基地局をサーチしている間は、ホールドオーバー回路によって自走動作を行うことになる。しかし自走動作ではホールドオーバー回路の精度に応じて徐々にずれＤ３が生じる。

ここで、ステップ２０２−２０４において、全ての周辺基地局についてタイミング差を取得している。したがって図３（ａ）に示すように、同期対象局Ｂについても理想タイミングとのタイミング差Ｄ２も取得している。

そこで図３（ｃ）に示すように、同期対象局Ｂに対してエア同期を開始したとき、エア同期制御部１２０はタイミング差リスト１２６からエア同期開始時の同期対象局Ｂと自局とのタイミング差Ｄ２を読み出す（ステップ２１６）。そして、同期対象局切替時の同期対象局Ｂと自局とのタイミング差Ｄ４ではなく、タイミング差リスト１２６に格納されている（エア同期開始時の）同期対象局Ｂと自局とのタイミング差Ｄ２を用いてエア同期を行う（ステップ２１８）。

するとエア同期制御部１２０は、基地局１００の基準クロックを補正（加減速）して、基地局１００のフレームタイミングが、同期対象局Ｂのフレームタイミングからタイミング差Ｄ２となるように制御する。これにより基地局１００のフレームタイミングは、エア同期開始時の理想タイミングに戻るように近づいていく。

すなわち、周辺基地局をサーチしている間に発生したタイミング差Ｄ３をキャンセルすることができる。このように、本発明によれば、エア同期先の基地局をロストしている間にホールドオーバー回路によってフレームタイミングにずれが生じても、フレームタイミングを理想タイミングに戻すことができる。

なお、上記説明においては同期対象局ＡからＢへ切替を行う場合についてのみ説明したが、同期対象局Ｂをロストしてさらに他の周辺基地局に切替を行う場合にも全く同様の処理を行うことができる。これは、ステップ２０２において基地局１００から見える（制御信号を受信できる）全ての周辺基地局についてタイミング差を取得しているためである。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、エア同期を行う基地局に利用することができる。

１００…基地局、１１０…制御部、１１２…無線通信部、１１４…ＧＰＳ信号取得部、１１６…ホールドオーバー回路、１１８…ＧＰＳ同期制御部、１２０…エア同期制御部、１２２…タイミング差取得部、１２４…記憶部、１２６…タイミング差リスト

Claims (3)

1. ＧＰＳ衛星から１ＰＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信部と、
   前記１ＰＰＳ信号を用いてＧＰＳ同期を行うＧＰＳ同期制御部と、
   前記１ＰＰＳ信号を受信できない場合に擬似１ＰＰＳ信号を出力するホールドオーバー回路と、
   周辺基地局から制御信号を取得してエア同期を行うエア同期制御部と、
   エア同期を開始する際に複数の周辺基地局をサーチして各周辺基地局と自局とのフレームのタイミング差を取得するタイミング差取得部と、
   前記各周辺基地局と自局とのタイミング差を格納するタイミング差リストを記憶する記憶部とを備え、
   前記エア同期制御部は、第１の同期対象局とエア同期ができなくなった場合に、第２の同期対象局に対して前記タイミング差リストに格納されている該第２の同期対象局とのタイミング差を用いてエア同期を行うことを特徴とする基地局。
2. 前記第１の同期対象局は、制御信号のＲＳＳＩの最も大きい周辺基地局であり、
   前記第２の同期対象局は、前記第１の同期対象局を除く制御信号のＲＳＳＩの最も大きい周辺基地局であることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 基地局が周辺基地局から制御信号を取得してエア同期を行うエア同期方法において、
   エア同期を開始する際に、複数の周辺基地局をサーチして各周辺基地局と自局とのフレームのタイミング差を取得し、前記各周辺基地局と自局とのタイミング差をタイミング差リストに格納し、
   第１の同期対象局から制御信号を受信してエア同期を行い、
   前記第１の同期対象局とエア同期ができなくなった場合に、第２の同期対象局に対して前記タイミング差リストに格納されている該第２の同期対象局とのタイミング差を用いてエア同期を行うことを特徴とするエア同期方法。

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