JP2017147647A

JP2017147647A - 位相誤差測定装置及び方法

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Publication number: JP2017147647A
Application number: JP2016028948A
Authority: JP
Inventors: 杉山　修; Osamu Sugiyama; 杉山　　修
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2016-02-18
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2036-02-18
Also published as: JP6335951B2

Abstract

【課題】本発明は、衛星からの信号を受信できる状態から当該基地局に移動するまでに時間を要する場合であっても、時刻同期の精度の低下を防ぐことを目的とする。【解決手段】本発明の位相誤差測定装置（９１）は、被測定ノードから出力された１ＰＰＳ（ＰｕｌｓｅＰｅｒＳｅｃｏｎｄ）信号を１ＰＰＳ被測定信号として入力する被測定信号用入力端子（１７）と、被測定ノードとは異なる基準ノードから出力された１ＰＰＳ信号を基準信号として入力する基準信号用入力端子（２２）と、基準信号用入力端子から入力された基準信号と位相同期した信号を出力する位相同期部（１１）と、位相同期部の出力した信号から生成された１ＰＰＳ基準信号に対する１ＰＰＳ被測定信号の位相誤差を求める位相比較部（１３）と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、時刻同期における位相誤差を測定する装置及び方法に関する。

基地局間の時刻同期を行うシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１のシステムは、ホールドオーバ回路を備えることで、衛星からの信号を受信できない環境においても時刻同期を行う。

ホールドオーバ回路は、時間の経過と共に、協定世界時（ＵＴＣ：ＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｉｍｅ）とのずれが大きくなる。基地局によっては、衛星からの信号を受信できる状態から当該基地局に移動するまでに、時間を要する場合がある。この時間がホールドオーバ回路の性能を超えると、時刻同期の精度が低下する問題がある。

特開２０１５−２３３３７号公報

衛星からの信号を受信できる状態から当該基地局に移動するまでに時間を要する場合であっても、時刻同期の精度の低下を防ぐことを目的とする。

本願発明の位相誤差測定装置は、
被測定ノードから出力された１ＰＰＳ（ＰｕｌｓｅＰｅｒＳｅｃｏｎｄ）信号を１ＰＰＳ被測定信号として入力する被測定信号用入力端子（１７）と、
前記被測定ノードとは異なる基準ノードから出力された１ＰＰＳ信号を基準信号として入力する基準信号用入力端子（２２）と、
前記基準信号用入力端子から入力された基準信号と位相同期した信号を出力する位相同期部（１１）と、
前記位相同期部の出力した信号から生成された１ＰＰＳ基準信号に対する前記１ＰＰＳ被測定信号の位相誤差を求める位相比較部（１３）と、
を備える。

本願発明の位相誤差測定方法は、
被測定ノードとは異なる基準ノードから出力された１ＰＰＳ信号に位相同期部（１１）を同期させる手順と、
被測定ノードから出力された１ＰＰＳ信号を１ＰＰＳ被測定信号として位相比較部（１３）に入力し、前記位相同期部の出力した信号から生成された１ＰＰＳ基準信号に対する前記１ＰＰＳ被測定信号の位相誤差を、前記位相比較部を用いて求める手順と、
を有する。

本発明によれば、衛星からの信号を受信できる状態から当該基地局に移動するまでに時間を要する場合であっても、時刻同期の精度の低下を防ぐことができる。

実施形態に係るシステム構成の一例を示す。実施形態に係る位相誤差測定装置の構成の一例を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

図１に、実施形態に係るシステム構成の一例を示す。実施形態に係るシステムは、ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＴｉｍｅＰｒｏｔｏｃｏｌを使用してＵＴＣ時刻に同期するノード８２が接続されている通信ネットワークシステムである。ノード８２は、ＢＣ（ＢｏｕｎｄａｒｙＣｌｏｃｋ）として機能し、１Ｈｚの１ＰＰＳ（ＰｕｌｓｅＰｅｒＳｅｃｏｎｄ）信号を出力する。実施形態に係る位相誤差測定装置９１は、ネットワークの品質を確認するために、被測定ノードであるＢＣから出力される１ＰＰＳ信号の位相誤差を測定する機能を有する。ノード８２は、ＧＭ（Ｇｒａｎｄｍａｓｔｅｒ）として機能するノード８１に接続されていてもよい。

図２に、実施形態に係る位相誤差測定装置の構成の一例を示す。位相誤差測定装置９１は、位相同期部１１、分周部１２、位相比較部１３及び判定部１４を備える。位相同期部１１に基準信号が入力され、位相比較部１３に被測定信号となるＢＣからの１ＰＰＳ信号が入力される。

位相同期部１１は、位相比較器１１１、増幅器１１２、発振器１１３及び分周期１１４を備える。位相比較器１１１は、基準信号と分周期１１４からのパルス信号との位相を比較する。増幅器１１２は、位相比較器１１１からの出力信号を増幅する。発振器１１３は、増幅器１１２から出力される周波数制御電圧に応じた周波数の正弦波を出力する。ここで、発振器１１３は、精度が高くかつ安定度の高いものが好ましく、例えばルビジウム発振器を用いることが好ましい。分周期１１４は、発振器１１３から出力される正弦波を用いて１ＰＰＳ信号を生成する。

分周部１２は、発振器１１３から出力される正弦波を用いて１ＰＰＳ基準信号を生成する。分周部１２及び分周期１１４は、共通の回路を用いて構成してもよい。位相比較部１３は、分周部１２からの信号と被測定信号用入力端子１７からの被測定信号の位相を比較し、位相誤差を求める。位相誤差測定装置９１は、位相誤差を用いて、ＢＣの出力する１ＰＰＳ被測定信号が１ＰＰＳ基準信号からどの程度ずれているかを表示する。これにより、位相誤差測定装置９１のユーザは、タイムエラーを評価することができる。

判定部１４は、位相誤差が閾値を超えているか否かを判定する。これにより、位相誤差測定装置９１は、タイムエラーを表示することができる。

位相誤差測定装置９１は、さらに、基準信号生成部１５及びアンテナ１６を備える。アンテナ１６は、衛星測位システムで用いられる協定世界時（ＵＴＣ：ＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｉｍｅ）に同期した衛星信号を受信する。基準信号生成部１５は、衛星信号を用いて、１ＰＰＳ信号を生成し、これを基準信号Ｓ１として出力する。

位相誤差測定装置９１は、さらに、スイッチ２１及び基準信号用入力端子２２を備える。基準信号用入力端子２２に、ＧＭ又はＢＣとして機能する任意のノードから出力された１ＰＰＳ信号が基準信号Ｓ２として入力される。基準信号用入力端子２２に接続されるノードが基準ノードとなる。

ＢＣの設置場所によっては、衛星信号が受信できないか、基準信号生成部１５で使用する衛星の数が予め定められた数に満たない場合がある。この場合、位相同期部１１を基準信号生成部１５からの基準信号Ｓ１に同期させ、同期後の発振器１１３からの信号を１ＰＰＳ基準信号に用いることが考えられる。

しかし、基準信号生成部１５が基準信号Ｓ１を生成できない状態になると、時間の経過と共に、位相同期部１１から出力される１ＰＰＳ基準信号とＵＴＣに同期した１ＰＰＳ信号とのずれが大きくなる。そこで、基準信号Ｓ１を用いることができない場合、ＵＴＣに同期した状態にあるＧＭ又はＢＣからの１ＰＰＳ信号を基準信号用入力端子２２に入力する。

このように、衛星信号から得られる基準信号だけでなく、外部から入力される１ＰＰＳ信号を基準信号に用いる。これにより、基準信号Ｓ１を生成できない状態において、衛星信号を用いて位相同期部１１をホールドオーバさせた１ＰＰＳ基準信号よりも精度の高い１ＰＰＳ基準信号を用いて、ネットワークの品質を確認することができる。

例えば、図１において、ノード８２−１についてはＵＴＣとの同期が確認できているが、ノード８２−２については基準信号Ｓ１を生成できない場合を想定する。ＢＣであるノード８２−１と８２−２が近接している場合は、ノード８２−１からの１ＰＰＳ信号を基準信号用入力端子２２に入力し、位相同期部１１をノード８２−１からの１ＰＰＳ信号で同期させた状態で、ノード８２−２からの１ＰＰＳ信号を被測定信号用入力端子１７に入力する。

ノード８２−１と８２−２が近接しておらず、ケーブル引き回しの制約などで直接比較することが困難な場合は、ノード８２−１からの１ＰＰＳ信号を基準信号用入力端子２２に入力し、位相同期部１１を基準信号用入力端子２２から入力されたＢＣの１ＰＰＳ信号に同期させる。そして、ノード８２−１を基準信号用入力端子２２から外し、ノード８２−２からの１ＰＰＳ信号を被測定信号用入力端子１７に入力する。

なお、ノード８２−１は、ノード８２−２よりもＧＭ側の上流に接続されているノードであってもよいし、ＧＭ側とは反対の下流に接続されているノードであってもよい。

ここで、発振器１１３のホールドオーバ性能が優れている場合、基準信号との同期状態が失われた状態であっても、位相同期部１１は、そのホールドオーバ性能を利用して一定時間ＵＴＣの位相情報を保つことができる。発振器１１３の短期安定度は、５×１０^−９／１ｓ未満であることが好ましい。

位相誤差測定装置９１は、さらに、自動検出部２３を備えることが好ましい。自動検出部２３は、基準信号用入力端子２２からの入力信号を検出する。基準信号用入力端子２２からの入力信号がない場合、スイッチ２１は、基準信号生成部１５からの１ＰＰＳ信号を位相同期部１１に出力する。一方、自動検出部２３が入力信号を検出すると、スイッチ２１は、基準信号用入力端子２２からの１ＰＰＳ信号を位相同期部１１に出力する。

位相誤差測定装置９１は、さらに、補正部２４を備えることが好ましい。補正部２４は、既に測定した位相誤差をノード８２−１ごとに保持する。自動検出部２３がノード８２−１の１ＰＰＳ信号を検出した場合、補正部２４は、ノード８２−１の位相誤差に応じて、分周部１２から出力される１ＰＰＳ基準信号を補正する。例えば、ノード８２−１の位相が遅れていた場合、１ＰＰＳ基準信号の位相をその分だけ早める。ノード８２−１の位相が進んでいた場合、１ＰＰＳ基準信号の位相をその分だけ遅らせる。これにより、ＢＣからの１ＰＰＳ信号に含まれる位相誤差を補正することができる。

なお、位相誤差測定装置９１は、補正部２４を備えず、判定部１４が補正部２４と同様の機能を備えていてもよい。この場合、判定部１４は、位相比較部１３の求めた位相誤差を補正した後に、位相誤差が閾値を超えているか否かを判定する。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１１：位相同期部
１２：分周部
１３：位相比較部
１４：判定部
１５：基準信号生成部
１６：アンテナ
１７：被測定信号用入力端子
２１：スイッチ
２２：基準信号用入力端子
２３：自動検出部
２４：補正部
８１、８２：ノード
９１：位相誤差測定装置
１１１：位相比較器
１１２：増幅器
１１３：発振器
１１４：分周期

Claims

被測定ノードから出力された１ＰＰＳ（ＰｕｌｓｅＰｅｒＳｅｃｏｎｄ）信号を１ＰＰＳ被測定信号として入力する被測定信号用入力端子（１７）と、
前記被測定ノードとは異なる基準ノードから出力された１ＰＰＳ信号を基準信号として入力する基準信号用入力端子（２２）と、
前記基準信号用入力端子から入力された基準信号と位相同期した信号を出力する位相同期部（１１）と、
前記位相同期部の出力した信号から生成された１ＰＰＳ基準信号に対する前記１ＰＰＳ被測定信号の位相誤差を求める位相比較部（１３）と、
を備える位相誤差測定装置。
協定世界時に同期した信号を含む衛星信号を受信するアンテナ（１６）と、
前記衛星信号を用いて１ＰＰＳ信号を生成し、基準信号として出力する基準信号生成部（１５）と、
前記位相同期部に入力される基準信号を、前記基準信号生成部から出力された第１の基準信号と前記基準信号用入力端子から入力された第２の基準信号とで切り替えるスイッチ（２１）と、
をさらに備える請求項１に記載の位相誤差測定装置。
前記基準信号用入力端子からの入力信号を検出する自動検出部（２３）をさらに備え、
前記スイッチは、前記自動検出部が入力信号を検出すると、前記第２の基準信号を前記位相同期部に出力する、
請求項２に記載の位相誤差測定装置。
前記位相比較部の求めた位相誤差を被測定ノードごとに記憶し、位相誤差が記憶されている被測定ノードのなかに前記基準ノードが存在する場合、前記基準ノードと一致する被測定ノードの位相誤差に応じて、前記１ＰＰＳ基準信号を補正する補正部（２４）をさらに備える、
請求項１から３のいずれかに記載の位相誤差測定装置。
被測定ノードとは異なる基準ノードから出力された１ＰＰＳ信号に位相同期部（１１）を同期させる手順と、
被測定ノードから出力された１ＰＰＳ信号を１ＰＰＳ被測定信号として位相比較部（１３）に入力し、前記位相同期部の出力した信号から生成された１ＰＰＳ基準信号に対する前記１ＰＰＳ被測定信号の位相誤差を、前記位相比較部を用いて求める手順と、
を有する位相誤差測定方法。