JP2015080096A - 基地局 - Google Patents
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Abstract
【課題】GPS衛星が不可視状態から可視状態になった際に生じたGPSユニットの故障や誤検出の影響によるクロックのずれを抑制し、良好な無線通信サービスを維持することが可能な基地局を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかる基地局100は、GPS同期部112、ホールドオーバ回路126、エア同期部114および同期制御部116を備え、同期制御部は、1PPS信号が受信できなくなったら、擬似1PPS信号を用いてHO同期を行い、HO同期が所定時間経過したらエア同期を行い、エア同期中には周辺基地局104のフレームタイミングに擬似1PPS信号を同期させ、HO同期中またはエア同期中に、1PPS信号の受信を監視し、1PPS信号が受信できた場合に、1PPS信号と擬似1PPS信号のタイミングに所定値以上のずれがあったら、HO同期またはエア同期を継続することを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】本発明にかかる基地局100は、GPS同期部112、ホールドオーバ回路126、エア同期部114および同期制御部116を備え、同期制御部は、1PPS信号が受信できなくなったら、擬似1PPS信号を用いてHO同期を行い、HO同期が所定時間経過したらエア同期を行い、エア同期中には周辺基地局104のフレームタイミングに擬似1PPS信号を同期させ、HO同期中またはエア同期中に、1PPS信号の受信を監視し、1PPS信号が受信できた場合に、1PPS信号と擬似1PPS信号のタイミングに所定値以上のずれがあったら、HO同期またはエア同期を継続することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、無線端末との無線通信、自局の周辺に位置する周辺基地局からの制御信号の受信、およびGPS衛星からの1PPS信号の受信を行う基地局、およびその基地局におけるフレームタイミング同期方法に関する。
無線通信システムの1つであるPHS(Personal Handy phone System)では、フレームタイミングを揃えるフレーム同期と、フレームタイミングを維持する回線同期、GPS同期、もしくはエア同期が行われる。フレーム同期は、フレームタイミングの基準となる基準基地局を所定領域毎に点在させ、周辺の基地局は基準基地局を中心に順次に制御信号を受信してフレームタイミングを一致させる処理である。
フレームタイミングを維持する同期は、所定の基準クロックに対するフレームタイミングのずれを維持するようにその基地局の基本クロックを調整(加減速)することによって行われる。回線同期では、ISDN回線のクロックや光回線のDSU(Digital Service Unit)、ONU(Optical Network Unit)から供給されるクロックを基準クロックとして同期を行う。このとき、特に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同期(GPS同期)を行っている(例えば特許文献1)。
上記のように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。このような場合に備え、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、擬似1PPS信号は1PPS信号よりも精度が低いため、ホールドオーバ状態を継続し続けると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、ホールドオーバ状態が所定時間経過したら、エア同期に移行する。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、かかる周辺基地局のフレームタイミングを基準クロックとして自局基準クロックの補正(加減速)を行なう(例えば特許文献2)。
上述したように、GPSユニットが搭載された基地局では、GPS衛星が不可視になった後に、ホールドオーバ状態(以下、HO同期と称する)に移行し、かかるHO同期から所定時間が経過したらエア同期に移行する。このとき、従来の基地局では、HO同期中またはエア同期中においてGPS衛星からの1PPS信号の受信を監視し、再度1PPS信号の受信が可能になったら(GPS衛星が可視になったら)、HO同期またはエア同期からGPS同期に移行していた。これは、一般に、フレームタイミングを維持する同期において、HO同期やエア同期よりもGPS同期のほうが高い同期精度を有すると考えられているためである。
ここで、基地局では、GPSユニットの故障や誤検出が稀に生じることがあり、このような場合、GPSユニットによって誤ったタイミングで1PPS信号が出力されてしまう。しかしながら、基地局では、自局のGPSユニットが1PPS信号を正しく出力しているか否かを判断することができない。このため、上記のように、GPS衛星が不可視になった状態から再度GPS衛星が可視状態になった際にGPSユニットの故障や誤検出が生じてしまうと、基地局は、誤ったタイミングの1PPS信号を参照してGPS同期を行ってしまう。すると、HO同期やエア同期によって保持されていたクロックに狂い(ズレ)が生じ、無線通信サービスに影響を及ぼす干渉源となりうるおそれがあった。
本発明は、このような課題に鑑み、GPS衛星が不可視になった状態から再度GPS衛星が可視状態になった際にGPSユニットの故障や誤検出が生じていた場合であっても、その影響によるクロックのずれを抑制することができ、良好な無線通信サービスを維持することが可能な基地局、およびその基地局におけるフレームタイミング同期方法を提供することを目的とする。
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、無線端末との無線通信、自局の周辺に位置する周辺基地局からの制御信号の受信、およびGPS衛星からの1PPS信号の受信を行う基地局であって、GPS衛星から1PPS信号を受信してフレームタイミングを同期させるGPS同期を行うGPS同期部と、1PPS信号を受信できなくなったときに擬似1PPS信号を出力するホールドオーバ回路と、周辺基地局が出力する制御信号から取得したフレームタイミングとの差を維持するように自局のフレームタイミングを同期させるエア同期を行うエア同期部と、当該基地局の同期方法を決定する同期制御部と、を備え、同期制御部は、1PPS信号が受信できなくなったら、擬似1PPS信号を用いてHO同期を行い、HO同期が所定時間経過したらエア同期に移行し、エア同期中には周辺基地局のフレームタイミングに擬似1PPS信号を同期させ、HO同期中またはエア同期中に、1PPS信号が受信できるかどうかを監視し、1PPS信号が受信できた場合に、1PPS信号と擬似1PPS信号のタイミングに所定値以上のずれがあったら、HO同期またはエア同期を継続することを特徴とする。
上記同期制御部は、エア同期中に、1PPS信号が受信できるかどうかを監視し、1PPS信号が受信できた場合に、1PPS信号と擬似1PPS信号のタイミングに所定値以上のずれがあったら、HO同期に戻るとよい。
上記課題を解決するために、本発明にかかるフレームタイミング同期方法の代表的な構成は、無線端末との無線通信、自局の周辺に位置する周辺基地局からの制御信号の受信、およびGPS衛星からの1PPS信号の受信を行う基地局におけるフレームタイミング同期方法であって、GPS衛星から受信した1PPS信号を用いてGPS同期を行い、1PPS信号が受信できなくなったら、ホールドオーバ回路が出力する擬似1PPS信号を用いてHO同期を行い、HO同期が所定時間経過したら周辺基地局が出力する制御信号を用いてエア同期を行い、エア同期中には周辺基地局のフレームタイミングに擬似1PPS信号を同期させておき、HO同期中またはエア同期中に、1PPS信号が受信できるかどうかを監視し、1PPS信号が受信できるようになった場合に、1PPS信号と擬似1PPS信号のタイミングに所定値以上のずれがあったら、HO同期またはエア同期を継続することを特徴とする。
本発明によれば、GPS衛星が不可視になった状態から再度GPS衛星が可視状態になった際にGPSユニットの故障や誤検出が生じていた場合であっても、その影響によるクロックのずれを抑制することができ、良好な無線通信サービスを維持することが可能な基地局、およびその基地局におけるフレームタイミング同期方法を提供することができる。
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すぎず、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、本明細書および図面において、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、本実施形態にかかる基地局100の構成を例示する機能ブロック図である。図1に示すように、本実施形態にかかる基地局100は、当該基地局100の動作を制御する制御部110を備える。制御部110は、中央処理装置(CPU)を含む半導体集積回路(不図示)により当該基地局100全体を管理および制御する。また本実施形態では、制御部110は、後述するGPS同期部112、エア同期部114および同期制御部116としても機能する。
無線通信部122は、通信アンテナ122aを介して、無線端末102との無線通信、および自局の周辺に位置する周辺基地局104からの制御信号の受信を行う。GPS受信部124は、GPSアンテナ124aを介してGPS衛星106からのGPS信号を受信し、かかるGPS信号に含まれる1PPS信号を出力する。ホールドオーバ回路126は、GPS衛星106からの1PPS信号(GPS信号)の受信が行われなくなった際、すなわちGPS衛星が不可視となって1PPS信号を喪失したときに、高精度発振器(不図示)から供給されるクロックによって擬似1PPS信号(HO_1PPS信号)を生成し、かかる擬似1PPS信号を出力する。以下、この擬似1PPS信号を用いた同期をHO同期(ホールドオーバ同期)と称する。
また上述したように、本実施形態では、制御部102は、GPS同期部112、エア同期部114および同期制御部116としても機能する。GPS同期部112は、GPS受信部124において受信した1PPS信号を参照してフレームタイミングを同期させるGPS同期を行う。エア同期部114は、無線通信部122において受信(取得)した周辺基地局104からの制御信号を参照し、かかる制御信号のフレームタイミングとの差を維持するように自局のフレームタイミングを同期させるエア同期を行う。同期制御部116は、自局の同期方法を、GPS同期、HO同期またはエア同期のいずれの方法にするかを決定する。
図2は、本実施形態にかかる基地局100におけるフレームタイミング同期方法について説明するフローチャートである。なお、以下の説明では、基地局100におけるフレームタイミング同期方法について説明しながら、GPS同期部112、エア同期部114および同期制御部116の動作についても詳述する。
図2に示すように、本実施形態にかかるフレームタイミング同期方法では、基地局100の制御部110は、まずGPS受信部124によってGPS衛星106からの1PPS信号(GPS信号)を受信する(ステップS202)。そして、制御部110は、同期制御部116として機能し、当該基地局100の同期方法をGPS同期に決定し、続いてGPS同期部112として機能して、GPS衛星106からの1PPS信号を用いてGPS同期を行う(ステップS204)。
図3は、フレームタイミングの同期について説明する図である。図3(a)は、GPS同期中のフレームタイミングの同期を説明する図である。GPS同期(ステップS204)では、GPS同期部112は、図3(a)に示すように、GPS衛星106の1PPS信号と自局のフレームタイミングの差分Aを維持するよう、フレームタイミングを同期させる。また制御部110は、1PPS信号とホールドオーバ回路126の1秒の始点のタイミング(以下、単にタイミングと称する)が一致するように同期させる。これにより、1PPS信号と、ホールドオーバ回路126によって生成される疑似1PPS信号のタイミングが一致する。
このとき、制御部110は、1PPS信号と疑似1PPS信号とのタイミングがずれているか否かを判断し(ステップS206)、ずれ(タイミング差)が生じていた場合(ステップS206のYES)、1PPS信号のタイミングに合うよう、ホールドオーバ回路126(HO回路)の高精度発振器を補正する(ステップS208)。ずれが生じていなかった場合(ステップS206のNO)、およびホールドオーバ回路126の補正を行ったら(ステップS208)、制御部110は、GPS衛星106からの1PPS信号の受信の可否を監視する(ステップS210)。
1PPS信号を受信できている場合(ステップS210のYES)、すなわちGPS衛星が可視状態である間は、制御部110は、ステップS204からステップS210までを繰り返し、GPS同期を継続する。一方、1PPSを受信できなくなった場合(ステップS210のNO)、すなわちGPS衛星106が不可視となったら、同期制御部116は、当該基地局100の同期方法をホールドオーバ同期(HO同期)に決定し、HO同期(ホールドオーバ状態)に移行する(ステップS212)。
図3(b)は、HO同期中のフレームタイミングの同期を説明する図である。HO同期(ステップS212)では、同期制御部116は、図3(b)に示すように、ホールドオーバ回路126によって出力される疑似1PPS信号と自局のフレームタイミングの差Bを維持するよう、フレームタイミングを同期させる。このとき、上述したようにGPS同期の際に1PPS信号にホールドオーバ回路126を同期させていたため、それらのタイミングは一致している。したがって、HO同期開始時には、GPS同期と同じ同期精度が確保され、差分Aと差分Bは一致する。
HO同期を行っている間、同期制御部116は、GPS衛星106からの1PPS信号の受信の可否を監視する(ステップS214)。そして、1PPS信号が依然として受信できない場合(ステップS214のNO)、同期制御部116は、HO同期状態が所定時間経過したか否かを判断し(ステップS216)、所定時間経過するまでは(ステップS216のNO)、ステップS212からステップS216を繰り返し、HO同期を継続する。
HO同期中において1PPS信号を再度受信できた場合(ステップS214のYES)、従来であればそのままGPS同期に移行していた。これに対し本実施形態の特徴として、同期制御部116は、受信した1PPS信号と、ホールドオーバ回路によって出力される疑似1PPS信号のタイミングの差分(以下、タイミング差と称する)が所定値以上であるか否かを判断する(ステップS218)。このとき、タイミング差が所定値未満であったら(ステップS218のNO)、例えば図3(a)に示すように、ステップS214において再度受信した1PPS信号のタイミングが疑似1PPS信号と一致していたら、同期制御部116は、自局の同期方法をGPS同期に決定してGPS同期に移行し、ステップS204からステップS210までを繰り返す。
一方、1PPS信号と疑似1PPS信号のタイミング差が所定値以上であったら(ステップS218のYES)、同期制御部116は、自局の同期方法としてHO同期を継続することとし、制御部110は、ステップS212からステップS218を繰り返す。すなわち本実施形態では、GPS衛星106が不可視になった後に再度GPS衛星106が可視状態となった際に、無条件にGPS同期に移行する(戻る)のではなく、タイミング差が所定値未満であった場合のみGPS同期に移行し、タイミング差が所定値以上であった場合には現在の同期状態(HO同期)を継続する。
図3(c)は、タイミング差が所定値以上である場合における従来のフレームタイミングの同期を説明する図である。なお、理解を容易にするために、図3(c)では、図3(a)のGPS同期中の1PPS信号のタイミング、疑似1PPS信号のタイミング、フレームタイミングを破線にて図示している。
図3(c)に示すように、GPS同期中はt1のタイミングで1PPS信号を受信し、この1PPS信号と同じタイミングであるt2のタイミングで疑似1PPS信号のタイミングが同期され、それらとの差分Aを維持するようにフレームタイミングt3を同期させていた。その後、GPS衛星106が不可視となりHO同期に移行し、再度GPS衛星106が可視状態となった際に受信した1PPS信号の受信タイミングがt4であった場合、t1とt4の間には間隔T1分のタイミング差が生じてしまう。この間隔T1分のタイミング差が所定値以上であった場合に、タイミングt4で受信した1PPS信号に対して従来は差分Aを維持するようにフレームタイミングを同期させていたため、フレームタイミングにおいてもt3からt5まで間隔T1分のずれが生じてしまい、このずれにより周辺基地局104との干渉が生じるおそれがある。
そこで本実施形態では、上述したように、同期制御部116は、再度GPS衛星が可視状態となった際に受信した1PPS信号の受信タイミングと疑似1PPS信号とのタイミング差が所定値以上であった場合には現在の同期状態(HO同期)を継続する。これにより、誤ったタイミングで受信された1PPS信号との同期によるフレームタイミングのずれを防ぐことができ、干渉の発生を抑制することができる。
ここで、HO同期(ホールドオーバ状態)には、長時間継続し続けるとフレームタイミングに徐々にずれが生じてきてしまうという課題がある。このため、図2に示すように、HO同期状態が所定時間経過したら(ステップS216のYES)、同期制御部116は、当該基地局100の同期方法をエア同期に決定し、続いて制御部110はエア同期部114として機能し、周辺基地局104からの制御信号を参照してかかる周辺基地局104のフレームタイミングに自局のフレームタイミングを同期させるエア同期を行う(ステップS220)。
図3(d)は、エア同期中のフレームタイミングの同期を説明する図である。エア同期(ステップS220)では、図3(d)に示すように、周辺基地局104のフレームタイミングの始点と自局のフレームタイミングの始点との差分Cを維持するよう、自局のフレームタイミングを周辺基地局104のフレームタイミングに同期させる。
また従来は、エア同期が開始された後はホールドオーバ回路は他のクロックと同期を取らず、ずれが生じても修正はされなかった。これに対し本実施形態では、エア同期中に、ホールドオーバ回路126が出力する擬似1PPS信号も周辺基地局104のフレームタイミングに対して同期を行う(ステップS222)。具体的には、同期制御部116は、図3(d)に示すように、周辺基地局104のフレームタイミングの始点と、疑似1PPS信号との差分Dを維持するように、周辺基地局104のフレームタイミングに疑似1PPS信号を同期させる。これにより、エア同期中において、周辺基地局104からの制御信号によって疑似1PPS信号のタイミングを補正することができ、疑似1PPS信号の精度を良好に維持することが可能となる。
エア同期を行っている間においても、同期制御部116は、GPS衛星106からの1PPS信号の受信の可否を監視する(ステップS224)。そして、1PPS信号が依然として受信できない場合(ステップS224のNO)、制御部110は、ステップS220からステップS224を繰り返し、エア同期を継続する。
本実施形態の特徴として、エア同期中において1PPS信号を再度受信できた場合(ステップS224のYES)、同期制御部116は、ステップS218と同様に、受信した1PPS信号と、ホールドオーバ回路126によって出力される疑似1PPS信号のタイミングの差分(タイミング差)が所定値以上であるか否かを判断する(ステップS226)。そして、タイミング差が所定値未満であったら(ステップS226のNO)、同期制御部116は、自局の同期方法をGPS同期に決定してGPS同期に移行し、ステップS204からステップS210までを繰り返す。
一方、1PPS信号と疑似1PPS信号のタイミング差が所定値以上であったら(ステップS226のYES)、同期制御部116は、自局の同期方法としてエア同期を継続することとし、制御部110は、ステップS220からステップS226までを繰り返す。このように、本実施形態では、エア同期時においても、GPS衛星106が不可視になった後に再度GPS衛星106が可視状態となった際に、タイミング差が所定未満であった場合のみGPS同期に移行し、タイミング差が所定値以上であった場合には現在の同期状態(エア同期)を継続する。
上記説明したように、本実施形態にかかる基地局100およびそのフレームタイミング同期方法によれば、ホールドオーバ回路126から出力される擬似1PPS信号を基準(尺度)として用いてGPS受信部124の信頼性を検証し、1PPS信号と疑似1PPS信号とのタイミング差に応じて同期方法が決定される。したがって、GPS衛星106が不可視になりHO同期やエア同期に移行した後、再度GPS衛星106が可視状態になった際にGPSユニットの故障や誤検出が生じていた場合に、誤ったタイミングで受信された1PPS信号を参照したGPS同期を回避することができる。したがって、その影響によるクロックのずれ、ひいては周辺基地局104との干渉を抑制し、良好な無線通信サービスを維持することが可能である。
なお、本実施形態では、エア同期中にGPS衛星106が不可視になった後に再度GPS衛星106が可視状態となった際に、タイミング差が所定値以上であった場合、現在の同期状態であるエア同期状態を継続する構成を例示した。しかし本発明はこれに限定するものではなく、ステップS226においてタイミング差が所定値以上であった場合にHO同期(ステップS212)に移行する構成とすることも可能である。
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、本発明はかか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、無線端末との無線通信、自局の周辺に位置する周辺基地局からの制御信号の受信、およびGPS衛星からの1PPS信号の受信を行う基地局、およびその基地局におけるフレームタイミング同期方法として利用可能である。
100…基地局、102…無線端末、104…周辺基地局、106…GPS衛星、110…制御部、112…GPS同期部、114…エア同期部、116…同期制御部、122…無線通信部、122a…通信アンテナ、124…GPS受信部、124a…GPSアンテナ、126…ホールドオーバ回路
Claims (3)
- 無線端末との無線通信、自局の周辺に位置する周辺基地局からの制御信号の受信、およびGPS衛星からの1PPS信号の受信を行う基地局であって、
GPS衛星から1PPS信号を受信してフレームタイミングを同期させるGPS同期を行うGPS同期部と、
前記1PPS信号を受信できなくなったときに擬似1PPS信号を出力するホールドオーバ回路と、
前記周辺基地局が出力する制御信号から取得したフレームタイミングとの差を維持するように自局のフレームタイミングを同期させるエア同期を行うエア同期部と、
当該基地局の同期方法を決定する同期制御部と、
を備え、
前記同期制御部は、
前記1PPS信号が受信できなくなったら、擬似1PPS信号を用いてHO同期を行い、
前記HO同期が所定時間経過したら前記エア同期に移行し、該エア同期中には前記周辺基地局のフレームタイミングに前記擬似1PPS信号を同期させ、
前記HO同期中または前記エア同期中に、前記1PPS信号が受信できるかどうかを監視し、
前記1PPS信号が受信できた場合に、該1PPS信号と前記擬似1PPS信号のタイミングに所定値以上のずれがあったら、前記HO同期または前記エア同期を継続することを特徴とする基地局。 - 前記同期制御部は、
前記エア同期中に、前記1PPS信号が受信できるかどうかを監視し、
前記1PPS信号が受信できた場合に、該1PPS信号と前記擬似1PPS信号のタイミングに所定値以上のずれがあったら、前記HO同期に戻ることを特徴とする請求項1に記載の基地局。 - 無線端末との無線通信、自局の周辺に位置する周辺基地局からの制御信号の受信、およびGPS衛星からの1PPS信号の受信を行う基地局におけるフレームタイミング同期方法であって、
GPS衛星から受信した1PPS信号を用いてGPS同期を行い、
前記1PPS信号が受信できなくなったら、ホールドオーバ回路が出力する擬似1PPS信号を用いてHO同期を行い、
前記HO同期が所定時間経過したら前記周辺基地局が出力する制御信号を用いてエア同期を行い、
前記エア同期中には前記周辺基地局のフレームタイミングに前記擬似1PPS信号を同期させておき、
前記HO同期中または前記エア同期中に、前記1PPS信号が受信できるかどうかを監視し、
前記1PPS信号が受信できるようになった場合に、該1PPS信号と前記擬似1PPS信号のタイミングに所定値以上のずれがあったら、前記HO同期または前記エア同期を継続することを特徴とするフレームタイミング同期方法。
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