JP2018514147A - 基地局同期 - Google Patents

Abstract

第１の基地局は、第１の基地局から、第１のタイミング基準信号を送信し、第１の基地局において、１つまたは複数の第２の基地局によって送信された１つまたは複数の第２のタイミング基準信号を受信することによって、１つまたは複数の第２の基地局と同期する。本方法はまた、第１の基地局と１つまたは複数の第２の基地局との間の１つまたは複数の第１のタイミング・オフセットを、１つまたは複数の第２のタイミング基準信号に基づいて決定するステップを含む。本方法は、１つまたは複数の第１のタイミング・オフセットと、第１のタイミング基準信号に基づいて決定された１つまたは複数の第２のタイミング・オフセットとに基づいて、第１の基地局に関連するタイミングを調節するステップをさらに含む。

Description

本開示は、概して、ワイヤレス通信システムに関し、より詳細には、ワイヤレス通信システムにおける基地局の同期に関する。

ワイヤレス通信システムは、対応するセル内にワイヤレス・カバレッジを提供するための基地局を含む。基地局は、ｅＮｏｄｅＢ、基地局ルータなどと呼ばれることもある。本明細書で使用する基地局という用語は、さらに、アクセスポイント、家庭内基地局ルータ、メトロセル、マイクロセル、フェムトセル、ピコセルなどのようなスモール・セルを指すこともある。ワイヤレス通信システムのユーザ機器は、基地局によって送信された信号を使用して位置を突き止めることができる。例えば、観測到着時間差（ＯＴＤＯＡ）技法は、多数の基地局によってユーザ機器に送信された位置基準信号（ＰＲＳ）の到着時間の差を使用して、マルチラテレーションによってユーザ機器の所在を推定する。基地局は、セル特定サブフレーム構成周期、ＰＲＳ送信のためのセル特定サブフレーム・オフセット、および連続するＰＲＳダウンリンク・サブフレームの数によって規定される構成の標準化セットのうちの１つでＰＲＳを送信することができる。基地局は、さらに、ＰＲＳミューティング・パターンで構成されてもよい。１つの基地局がＰＲＳを送信するとき、隣接する基地局での対応するＰＲＳリソースはＰＲＳへの干渉を低減するためにミュートされ、その結果、ユーザ機器は、干渉が低減された状態で送信ＰＲＳを聴取することができる。ＰＲＳの構成は異なる基地局では異なっていてもよく、ＯＴＤＯＡ測定が要求される場合、特定の構成がユーザ機器に伝えられる。別の例では、アップリンク観測到着時間差（ＵＴＤＯＡ）技法において、ユーザ機器はサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を基地局に送信し、ユーザ機器の所在は、基地局で受信されたＳＲＳの到着時間の差を使用して計算される。

ＯＴＤＯＡまたはＵＴＤＯＡ位置決定の精度は、異なる基地局によって使用されるタイミング基準の間の同期の程度に依存する。その結果、ＯＴＤＯＡまたはＵＴＤＯＡを実施する基地局は、位相同期、遅延計測、および遅延補償への厳しいタイミング制約を満たさなければならない。例えば、Ｅ９１１サービスへの米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）要件は、緊急発呼者の所在が発呼の６７％は少なくとも５０メートル（ｍ）の精度の範囲内で、および発呼の９０％は少なくとも１５０ｍの精度の範囲内で決定されることを規定している。ＦＣＣが要求する精度を達成するために、異なる基地局のアンテナ・チップからのダウンリンク無線フレームの送信時間は、通常、１００ナノ秒（ｎｓ）の精度の範囲内で同期されるべきである。

以下は、開示する主題のいくつかの態様の基本的な理解をもたらすために、開示する主題の概要を提示する。この概要は、開示する主題の網羅的な概説ではない。この概要は、開示する主題のキーのまたは重要な要素を識別するもの、または開示する主題の範囲を定めるものではない。その唯一の目的は、後で論じるより詳細な説明の前置きとして簡単な形態でいくつかの概念を提示することである。

いくつかの実施形態では、基地局同期のための方法が提供される。方法は、第１の基地局から、第１のタイミング基準信号を送信するステップと、第１の基地局において、１つまたは複数の第２の基地局によって送信された１つまたは複数の第２のタイミング基準信号を受信するステップとを含む。方法は、第１の基地局と１つまたは複数の第２の基地局との間の１つまたは複数の第１のタイミング・オフセットを、１つまたは複数の第２のタイミング基準信号に基づいて決定するステップをさらに含む。方法は、１つまたは複数の第１のタイミング・オフセットと、第１のタイミング基準信号に基づいて決定された１つまたは複数の第２のタイミング・オフセットとに基づいて、第１の基地局に関連するタイミングを調節するステップをさらに含む。

いくつかの実施形態では、第１の基地局は、１つまたは複数の第２の基地局と同期するように提供される。第１の基地局は、第１のタイミング基準信号を送信し、１つまたは複数の第２の基地局によって送信された１つまたは複数の第２のタイミング基準信号を受信するためのトランシーバを含む。第１の基地局は、第１の基地局と１つまたは複数の第２の基地局との間の１つまたは複数の第１のタイミング・オフセットを、１つまたは複数の第２のタイミング基準信号に基づいて、決定するためのプロセッサをさらに含む。プロセッサは、さらに、１つまたは複数の第１のタイミング・オフセットと、第１のタイミング基準信号に基づいて決定された１つまたは複数の第２のタイミング・オフセットとに基づいて、第１の基地局に関連するタイミングを調節するためのものである。

いくつかの実施形態では、基地局同期をサポートするための装置が提供される。装置は、基地局によって交換されたタイミング基準信号に基づいて２つ以上の基地局によって決定された２つ以上のタイミング・オフセットを受信するためのトランシーバを含む。装置は、タイミング・オフセットに基づいて基地局に関連するタイミング調節を決定するためのプロセッサをさらに含む。

本開示は、添付図面を参照することによって、よりよく理解され、その多くの特徴および利点が当業者には明らかになるであろう。異なる図面における同じ参照記号の使用は類似または同様の項目を表す。

いくつかの実施形態によるワイヤレス通信システムのブロック図である。 いくつかの実施形態による受信された基地局信号および送信された基地局信号のフレーム構造の図である。 いくつかの実施形態によるワイヤレス通信システムのブロック図である。 いくつかの実施形態による、基地局間で交換されるタイミング基準信号に基づいて基地局を同期させるための方法の流れ図である。 いくつかの実施形態によるワイヤレス通信システムのブロック図である。

マクロセルラ・ネットワーク内の基地局は全地球測位システム（ＧＰＳ）を含む全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）タイミング基準などの外部タイミング基準に同期することができ、その結果、異なる基地局の対応システム・フレーム番号（ＳＦＮ）に関連する送信時間間隔（ＴＴＩ）間の境界が１００ｎｓの精度の範囲内で同期される。しかしながら、ＧＮＳＳタイミング基準信号は、屋内に配備されている基地局、またはそうでなくとも必要な数の衛星を認識することができない基地局には利用できない。さらに、ＧＮＳＳ同期は、ＧＮＳＳアンテナおよび受信機を基地局に後付けする必要があり、それは複雑な作業であり、大きい設備支出を必要とすることがある。

基地局は、すべてのネットワーク構成要素にわたって同期を維持するためにクライアント／サーバ・アーキテクチャを採用しているＩＥＥＥ１５８８高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）などのネットワーク・タイミング・プロトコルに基づいて同期することもできる。ＩＥＥＥ１５８８同期では、ＰＴＰサーバは、有線接続を介したネットワークを通じて、基地局に実装されたＰＴＰクライアントにタイムスタンプ付きパケットを提供する基準ソースとして働く。次いで、ＰＴＰクライアントは、そのローカル時間基準を受信パケットのタイムスタンプと比較することによってＰＴＰサーバ・タイミング基準に同期することができる。しかしながら、バックホール・ネットワーク内のハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアは、ＰＴＰベース同期をサポートするためにアップグレードされなければならず、それは、大きい設備支出を必要とする複雑な作業であることがある。加えて、ＰＴＰベース手法の精度はパケット遅延変動およびネットワーク経路非対称によって制限され、それが、ＯＴＤＯＡおよびＵＴＤＯＡの厳しいタイミング要件を満たすことを困難または不可能にする。

基地局間のエア・インタフェースを介して送信される信号を使用して基地局を同期させるために、ネットワーク・リスニングを使用することもできる。ネットワーク・リスニングでは、ある基地局は、別の（ソース）基地局によって送信された基準信号（ＲＳ）を「聴取する」ターゲット基地局として指定される。ターゲット基地局は、ソース基地局で使用されるタイミング基準に同期するためにＲＳを使用する。しかしながら、いくつかの要因が、ネットワーク・リスニングによって達成され得る同期の精度を制限する。

同期の精度を制限する要因には以下のものが含まれる。
・ターゲット・セルにおける受信ネットワーク・リスニングＲＳのチャネル状態。
・同期のために使用されているＲＳが、異なる処理利得を有し、異なるレベルの干渉を経験すること。
・ソース・セルとターゲット・セルとの間の伝搬遅延。
・局部発振器のドリフトによって引き起こされるネットワーク・リスニング・スロット間の時間ドリフト。
・オリジナルの同期ソースの同期状態。
・ソース・セル選択機構。

これらの要因は、ネットワーク・リスニングの基地局同期精度を約３マイクロ秒（μｓ）に制限し、それは、ＯＴＤＯＡおよびＵＴＤＯＡ要件を満たすには少なくとも１桁大きすぎる。

基地局は、各基地局と１つまたは複数の隣接する基地局との間のタイミング・オフセットの冗長な測定値を組み合わせることによってＯＴＤＯＡおよびＵＴＤＯＡ位置特定技法に必要な１００ｎｓから数ｎｓ以内に同期され得る。各基地局は、基準信号を送信し、１つまたは複数の隣接する基地局から基準信号を受信する。次いで、各基地局は、受信した基準信号に基づいて、それ自体と１つまたは複数の隣接する基地局との間の１つまたは複数のタイミング・オフセットを決定することができる。隣接する基地局は、同様に、送信された基準信号を使用して、対応するタイミング・オフセットの冗長値を決定することができる。次いで、基地局および隣接する基地局によって決定されたタイミング・オフセットを組み合わせて、基地局の最適なタイミング・オフセットを決定することができる。例えば、基準信号は、所定の時間（送信基地局で測定された）に送信することができ、または送信基地局における送信時間を表すタイムスタンプを含むことができる。受信基地局は、基準信号の送信時間を受信基地局のローカル時間と比較して、タイミング・オフセットを決定する。

異なる基地局の間の伝搬遅延は、基地局とユーザ機器との間の伝搬遅延と同程度になることがある。それゆえに、タイミング・オフセット測定値に伝搬遅延を含むと、ユーザ機器の位置を決定するために使用される伝搬遅延と同程度の誤差を引き起こすことがある。したがって、基地局間伝搬遅延を計算し、タイミング・オフセットから取り除かなくてはならない。いくつかの実施形態では、基地局間で場所を交換すること、または中央サーバもしくは共通データ・プロセッサに格納された場所を使用することのいずれかによって伝搬遅延を推定するために、基地局の場所を使用することができる。２つの基地局間の伝搬遅延は、さらに、本明細書で論じるように、冗長なタイミング・オフセットを互いに減算することによってまたは基地局間の往復遅延の測定値を使用することによって、タイミング・オフセットから取り除くことができる。

図１は、いくつかの実施形態によるワイヤレス通信システム１００のブロック図である。ワイヤレス通信システム１００は、対応する地理的エリアまたはセル１１５、１２０にワイヤレス接続能力を提供するために使用される基地局１０５、１１０を含む。基地局１０５、１１０のいくつかの実施形態は、第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）によって規定された標準に従ってワイヤレス接続能力を提供する進化型地上無線アクセス・ネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）の一部とすることができる。例えば、基地局１０５、１１０は、ダウンリンク通信をサポートするために直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）を、およびアップリンク通信をサポートするために単一搬送周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）を、実装することができる。しかしながら、ワイヤレス通信システム１００のいくつかの実施形態は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、モバイル通信用グローバル・システム（ＧＳＭ）、ＩＥＥＥ８０２．１１などを含む他の標準またはプロトコルに従って動作することができる。

基地局１０５、１１０は、セル１１５、１２０のうちの１つまたは複数の内部に配置された１つまたは複数のユーザ機器１２５にワイヤレス接続能力を提供する。例えば、基地局１０５、１１０およびユーザ機器１２５は、エア・インタフェース１３０、１３５のアップリンク・チャネルまたはダウンリンク・チャネルを介してデータまたはシグナリング情報を交換することができる。インタフェース１４０を使用して、基地局１０５、１１０間でデータまたはシグナリング情報を交換することができる。例えば、インタフェース１４０は、Ｘ２アプリケーション・プロトコル（Ｘ２−ＡＰ）に従って動作することができ、モビリティ管理、負荷管理、エラー報告などに関連するシグナリングを伝えるために使用することができる。インタフェース１４０を介して伝えられるメッセージは、ハンドオーバ準備メッセージ、ハンドオーバ要求、リセット・メッセージ、構成更新、モビリティ設定の変更などを含むことができる。

モビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）１４５は、基地局１０５、１１０に結合される。ＭＭＥ１４５のいくつかの実施形態は、ユーザ機器１２５がアイドル・モードにあるとき、例えば、基地局１０５、１１０経由でページング・メッセージを送ることによってユーザ機器１２５をページングすることに関与する。ＭＭＥ１４５は、さらに、ユーザ機器１２５の初期取り付け時にゲートウェイを選ぶことに関与することできる。ＭＭＥ１４５は、非アクセス層（ＮＡＳ）シグナリングを終端し、ユーザ機器１２５への一時識別子の生成および割振りに関与することができる。ＭＭＥ１４５は、さらに、暗号化／インテグリティ保護の終端点であり、セキュリティ・キー管理を扱うことができる。

基地局１０５、１１０によって提供される情報を使用してユーザ機器１２５の所在を計算するために、サービング・モバイル位置センタ（ＳＭＬＣ）または強化型ＳＭＬＣ（ｅ−ＳＭＬＣ）１５０を使用することができる。

ｅ−ＳＭＬＣ１５０のいくつかの実施形態は、ＯＴＤＯＡ技法を使用して、ユーザ機器１２５の所在を決定する。例えば、基地局１０５、１１０は、ＬＴＥ位置決めプロトコルＡ（ＬＰＰａ）に従って、位置決め基準信号（ＰＲＳ）のための構成情報を含むＯＴＤＯＡ構成パラメータをｅ−ＳＭＬＣ１５０に送信することができる。次いで、基地局１０５、１１０は、構成されたタイム・スロットおよび周波数で、エア・インタフェース１３０、１３５を介して、ＰＲＳをブロードキャストすることができる。ｅ−ＳＭＬＣ１５０は、ＬＴＥ位置決めプロトコル（ＬＰＰ）を使用してＰＲＳ構成情報をユーザ機器１２５に提供し、その結果、ユーザ機器１２５は、基地局１０５、１１０によってブロードキャストされたＰＲＳ信号を検出し測定することができる。ユーザ機器１２５は、ＰＲＳのＯＴＤＯＡを測定し、ｅ−ＳＭＬＣ１５０に戻して報告する。基地局１０５、１１０が完全に時間同期している場合、報告されたＯＴＤＯＡ測定値は、基地局１０５、１１０からユーザ機器１２５までの信号伝搬時間差に測定誤差を加えたものに等しい。次いで、ｅ−ＳＭＬＣ１５０は、報告されたＯＴＤＯＡ測定値と基地局１０５、１１０の既知の場所とを使用して、ユーザ機器１２５の所在を決定することができる。

ｅ−ＳＭＬＣ１５０のいくつかの実施形態は、ＵＴＤＯＡ技法を使用してユーザ機器１２５の所在を決定する。例えば、ユーザ機器１２５は、サウンディング基準信号（ＳＲＳ）を、サービング基地局によってユーザ機器１２５に提供されたＳＲＳ構成情報に従って、送信することができる。サービング基地局１０５および隣接する基地局１１０は、受信したＳＲＳを測定して、ＵＴＤＯＡ測定値を得る。基地局１０５、１１０が完全に時間同期している場合、測定されたＵＴＤＯＡは、ユーザ機器１２５から対応する基地局１０５、１１０までの信号伝搬時間にユーザ機器１２５のタイミング・オフセットおよび測定誤差を加えたものに等しい。基地局１０５、１１０は、ＬＰＰａ経由でｅ−ＳＭＬＣ１５０にＵＴＤＯＡ測定値を送信する。ｅ−ＳＭＬＣ１５０は、対の基地局１０５、１１０からのＵＴＤＯＡ測定値を減算することによってユーザ機器１２５に関連するタイミング・オフセットを取り除いて、基地局１０５、１１０からユーザ機器１２５までの信号伝搬時間差を得ることができる。次いで、ｅ−ＳＭＬＣ１５０は、信号伝搬時間差と基地局１０５、１１０の既知の場所とを使用して、ユーザ機器１２５の所在を決定することができる。

それゆえに、ＯＴＤＯＡおよびＵＴＤＯＡ技法の精度は、所要の位置精度によって決定される基地局１０５、１１０の同期の程度に依存する。エア・インタフェース１３０、１３５を介して伝搬する信号は、３００ｍ進むのに約１μｓを要する。したがって、基地局１０５、１１０は、５０ｍの位置決め精度に対するＦＣＣ Ｅ−９１１要件をサポートするために少なくとも１６６ｎｓ未満以内に同期することが必要とされる。

基地局１０５、１１０のいくつかの実施形態は、位置特定のための厳しいタイミング要件を満たすために双方向同期プロトコルを実装する。例えば、基地局１０５は、タイミング基準信号１５５を基地局１１０の方に送信することができ、基地局１１０は、受信したタイミング基準信号１５５を使用して、基地局１０５、１１０間のタイミング・オフセットの第１の値を決定する。基地局１１０は、同様に、第２のタイミング基準信号１６０を基地局１０５の方に送信することができ、基地局１０５は、受信したタイミング基準信号１６０を使用して、基地局１０５、１１０間のタイミング・オフセットの第２の値を決定する。次いで、タイミング・オフセットの第１の値および第２の値を組み合わせて（例えば、平均化、フィルタ処理、または他の統計プロセスによって）、基地局１０５、１１０間のタイミング・オフセットを決定することができる。多数の冗長なタイミング・オフセットを組み合わせることにより、ソース基地局およびターゲット基地局によって実施される一方向ネットワーク・リスニング手法に関連するタイミング同期精度限界が緩和される。

伝搬遅延は、場所情報、タイミング情報、または往復遅延を使用して、タイミング基準信号１５５、１６０に基づいて決定されたタイミング・オフセットから取り除くことができる。例えば、基地局１０５、１１０が場所Ｄ１およびＤ２に配置されている場合、基地局１０５、１１０間の伝搬遅延は、Ｄ１とＤ２との間の距離を光速で除算したものに等しい。それゆえに、基地局１０５、１１０のいくつかの実施形態は、場所情報を交換するか、または場所情報をＭＭＥ１４５またはｅ−ＳＭＬＣ１５０に送信することができ、その結果、この情報を使用して伝搬遅延を計算することができる。別の例では、伝搬遅延は、基地局１０５、１１０によって計算されたタイミング・オフセットから直接計算することができる。基地局１０５によって測定されるタイミング・オフセットは、Ｔ０１＝Ｄ＋ｄＴであり、基地局１１０によって測定されるタイミング・オフセットはＴ０２＝Ｄ−ｄＴであり、ここで、Ｄは信号伝搬遅延を表し、ｄＴは基地局１０５、１１０間の固有のタイミング・オフセットを表す。したがって、信号伝搬遅延Ｄは、基地局１０５、１１０で測定されたタイミング・オフセットを減算することによって除去することができる。さらなる別の例では、基地局１０５は、時間スタンプ付き基準信号１５５を基地局１１０に送信し、基地局１１０は、１０ｍｓなどの所定の時間間隔の後、時間スタンプ付き基準信号１６０を基地局１０５に送信して戻すことによって応答することができる。次いで、基地局１０５は、基準信号１５５の送信時間を、基地局１１０から受信した基準信号１６０の受信時間と比較することによって、往復伝搬遅延を決定することができる。伝搬遅延は、往復伝搬遅延から所定の時間間隔を減算したものの半分である。

基地局１０５、１１０は、ワイヤレス通信システム１００によって与えられる情報を使用してタイミング基準信号を双方向交換するように構成される。いくつかの実施形態では、ＭＭＥ１４５は、構成情報を基地局１０５、１１０に提供する。構成情報を使用して、タイミング基準信号１５５を送るように基地局１０５を構成し、タイミング基準信号１６０を送るように基地局１１０を構成する。構成情報は、タイミング基準信号１５５、１６０を送信するために使用されるセル固有のサブフレーム構成周期、タイミング基準信号１５５、１６０を送信するためのセル固有のサブフレーム・オフセット、およびタイミング基準信号１５５、１６０を含む連続ダウンリンク・サブフレームの数を表す情報を含むことができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、ｅ−ＳＭＬＣ１５０などのワイヤレス通信システム１００の他のエンティティが、構成情報を基地局１０５、１１０に提供してもよい。

基地局１０５、１１０は、タイミング・オフセットを組み合わせて基地局１０５、１１０間のタイミング・オフセットの改善された推定値を生成することができるように、測定したタイミング・オフセットを単一の場所に送信する。基地局１１０のいくつかの実施形態は、タイミング基準信号１５５を使用して決定したタイミング・オフセットの値を基地局１０５に送信して戻し、その結果、基地局１０５は、両方の基地局１０５、１１０によって計算されたタイミング・オフセットを組み合わせることができる。それゆえに、タイミング・オフセットを表す情報は、基地局１０５、１１０間でインタフェース１４０を介して送信することができる。基地局１０５、１１０によって決定されたタイミング・オフセットの値は、代替として、ＭＭＥ１４５またはｅ−ＳＭＬＣ１５０などの別のエンティティにおいて組み合わされてもよい。例えば、基地局１０５、１１０は、タイミング基準信号１５５、１６０を使用して決定したタイミング・オフセットの値をＭＭＥ１４５またはｅ−ＳＭＬＣ１５０に提供することができ、ＭＭＥ１４５またはｅ−ＳＭＬＣ１５０は、タイミング・オフセットを組み合わせ、タイミング調節および同期ために推定タイミング・オフセットを基地局１０５、１１０のうちの１つまたは複数に提供する。

基地局１０５、１１０は、決定したタイミング・オフセットを使用して、他のタイミング情報を調節または訂正する。例えば、基地局１０５、１１０は、決定したタイミング・オフセットを使用して、基地局１０５、１１０とユーザ機器１２５との間の伝搬遅延を決定するために使用されるタイミング情報を訂正することができる。訂正は、測定した伝搬遅延に基づいて位置特定決定を実行する前に、適用されてもよい。別の例では、基地局１０５、１１０は、決定したタイミング・オフセットを使用して、例えば、タイミング・オフセットに等しい量だけ内部クロックを調節することによって内部タイミングを調節することができ、その結果、基地局１０５、１１０のタイミング基準は互いに同期される。

図２は、いくつかの実施形態による受信された基地局信号および送信された基地局信号のフレーム構造２００、２０５の図である。フレーム構造２００、２０５は、サブフレーム２０１、２０２、２０３、２０４、およびサブフレーム２０６、２０７、２０８、２０９にそれぞれ分割され、それらは、「サブフレーム２０１〜２０４」および「サブフレーム２０６〜２０９」と呼ばれることがある。サブフレーム２０１〜２０４、２０６〜２０９はＴＴＩと呼ばれることもある。フレーム構造２００は、図１に示した基地局１０５などの基地局から信号を送信するために使用され、フレーム構造２０５は、基地局で受信された、図１に示した基地局１１０などの別の基地局からのサブフレーム２０６〜２０９を表す。対応するサブフレーム２０１〜２０４および２０６〜２０９は、同じサブフレーム番号で示されてもよく、例えば、サブフレーム２０１、２０６は同じサブフレーム番号で識別されてもよい。サブフレーム番号は、ＳＦＮと呼ばれることもある。

受信基地局は、サブフレーム２０１〜２０４および２０６〜２０９で送信されたタイミング基準信号を使用して、送信信号と受信信号との間のタイミング・オフセット２１０を測定することができる。タイミング・オフセットは、他の基地局から受信したフレーム構造２０５の受信サブフレーム境界とフレーム構造２００における対応するサブフレームの送信サブフレーム境界との間の時間差である。例えば、タイミング・オフセット２１０は、他の基地局によって送信されたタイミング基準信号を含むサブフレーム２０６の受信サブフレーム境界と、対応するサブフレーム２０２の送信サブフレーム境界との間の時間差である。基地局が完全に同期している場合、タイミング・オフセット２１０は基地局間の伝搬遅延に等しい。

図３は、いくつかの実施形態によるワイヤレス通信システム３００のブロック図である。ワイヤレス通信システム３００は、対応する地理的エリアまたはセル内のユーザ機器（図示せず）にワイヤレス接続能力を提供するために使用される基地局３０５、３１０、３１５を含む。基地局３０５、３１０、３１５のいくつかの実施形態は、３ＧＰＰ−ＬＴＥによって規定された標準に従ってワイヤレス接続能力を提供するＥ−ＵＴＲＡＮの一部とすることができる。例えば、基地局３０５、３１０、３１５は、ダウンリンク通信をサポートするためのＯＦＤＭＡと、アップリンク通信をサポートするためのＳＣ−ＦＤＭＡとを実装することができる。しかしながら、ワイヤレス通信システム３００のいくつかの実施形態は、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＩＥＥＥ８０２などを含む他の標準またプロトコルに従って動作することができる。

基地局３０５、３１０、３１５は、タイミング基準信号をブロードキャストし他の基地局３０５、３１０、３１５によって送信されたタイミング基準信号をモニタすることによって、互いに相互に同期することができる。例えば、基地局３０５はタイミング基準信号３２０をブロードキャストすることができ、基地局３１０はタイミング基準信号３２５をブロードキャストすることができ、基地局３１５はタイミング基準信号３３０をブロードキャストすることができる。基地局３０５、３１０、３１５は、さらに、受信範囲内にある任意の基地局からのタイミング基準信号を受信することができ、受信範囲は、送信電力、送信信号のビーム形成、環境によって引き起こされる信号のフェージングなどによって決定され得る。基地局３０５、３１０、３１５の対は、他の基地局３０５、３１０、３１５によって送信されたタイミング基準信号３２０、３２５、３３０を対で受信するように示されているが、これは、実施形態によっては、当てはまらないことがある。例えば、基地局３０５は、有効距離内にあり、タイミング基準信号３２５を受信できる可能性があるが、基地局３１０は、有効距離内にない可能性あり、タイミング基準信号３２０を受信できない可能性がある。

基地局３０５、３１０、３１５は、本明細書で論じるように、タイミング基準信号３２０、３２５、３３０を使用して、基地局３０５、３１０、３１５の間のタイミング・オフセット（伝搬遅延に対する訂正を含む）を決定することができる。基地局３０５、３１０、３１５は、基地局３０５、３１０、３１５の各々に対してタイミング・オフセットの改善された推定値を決定するために、タイミング・オフセットを示す情報を共通データ処理箇所に送信することができる。いくつかの実施形態では、タイミング情報はＭＭＥ３３５に送信され、ＭＭＥ３３５は、タイミング・オフセットを組み合わせ、タイミング調節および同期ためにタイミング・オフセットの改善された推定値を基地局３０５、３１０、３１５のうちの１つまたは複数に提供する。例えば、ＭＭＥ３３５は、基地局３０５、３１０、基地局３１０、３１５、基地局３０５、３１５などの基地局の対の間のタイミング・オフセットの冗長な測定値を受信することができる。次いで、ＭＭＥ３３５は、基地局３０５、３１０、３１５を同期させるためのタイミング調節の最適なセットを推定するために、提供されたタイミング・オフセットの統計的組合せを形成することができる。次いで、タイミング調節を対応する基地局３０５、３１０、３１５に提供することができ、基地局３０５、３１０、３１５はタイミング調節を使用してタイミングを変更することができる。

いくつかの実施形態では、タイミング情報はｅ−ＳＭＬＣ３４０に送信され、ｅ−ＳＭＬＣ３４０は、タイミング・オフセットを組み合わせ、タイミング調節または同期ためにタイミング・オフセットの改善された推定値を基地局３０５、３１０、３１５のうちの１つまたは複数に提供する。本明細書で論じるように、ｅ−ＳＭＬＣ３４０は、さらに、基地局３０５、３１０、３１５の場所情報を格納することができ、それにより、基地局３０５、３１０、３１５の間の伝搬遅延の推定および訂正を容易にすることができる。ｅ−ＳＭＬＣ３４０は、タイミング調節を使用して、位置決定アルゴリズム、例えば、ユーザ機器の所在を決定するために使用されるＯＴＤＯＡまたはＵＴＤＯＡアルゴリズムを較正することができる。次いで、タイミング調節を、さらに、対応する基地局３０５、３１０、３１５に提供することができ、基地局３０５、３１０、３１５はタイミング調節を使用してタイミングを変更することができる。

ワイヤレス通信システム３００のいくつかの実施形態は、図１に示したワイヤレス通信システム１００の実施形態と比べて有利となり得る。多数のセルによって実行されるタイミング・オフセットの追加の冗長な測定値を追加するのは、チャネル状態の変動、無線周波数干渉、周波数同期エラーによって引き起こされる時間ドリフトなどによって引き起こされるエラーを緩和するのにより効果的となり得る。基地局３０５、３１０、３１５の間の見通し伝搬遅延は、本明細書で論じるように、異なる基地局３０５、３１０、３１５で計算されたタイミング・オフセットを比較することによって除去することができる。さらに、各基地局３０５、３１０、３１５はすべての検出可能な隣接する基地局からのタイミング・オフセットを測定するように構成されているので、ソース・セルまたはターゲット・セルを選択するためのいかなる機構も備える必要がない。基地局３０５、３１０、３１５はすべての検出可能なセルからの測定値を報告し、最小数のホップが、測定されたタイミング・オフセットのすべてを処理した後最適推定結果によって本質的に示唆されるので、未知の数のホップによって引き起こされるエラーを低減することもできる。さらに、基地局３０５、３１０、３１５は相互に同期するので、オリジナルの同期ソースを規定する必要がない。

図４は、いくつかの実施形態による、基地局間で交換されるタイミング基準信号に基づいて基地局を同期させるための方法４００の流れ図である。方法４００は、図１に示したワイヤレス通信システム１００のいくつかの実施形態で実施することができる。方法４００は、２つの基地局がタイミング基準信号を交換する状況で説明されているが、方法４００のいくつかの実施形態は、基地局間で送信されるタイミング基準信号に基づいて２つを超える基地局のタイミング調節を決定するために使用することができる。それゆえに、方法４００は、図３に示したワイヤレス通信システム３００のいくつかの実施形態で実施することができる。

ブロック４０５において、第１の基地局および第２の基地局は、タイミング基準信号を交換するように構成される。例えば、ＭＭＥは、第１の基地局および第２の基地局によるタイミング基準信号の送信に使用することができるエア・インタフェース・リソースを表す構成情報を提供することができる。次いで、第１の基地局および第２の基地局は、構成されたリソースを使用してタイミング基準信号を送信し、他の基地局によって送信されたタイミング基準信号のための構成されたリソースをモニタするように構成することができる。第１の基地局および第２の基地局は、さらに、本明細書で論じるように、受信したタイミング基準信号に基づいてタイミング・オフセットを決定するように構成される。構成情報は、既存メッセージ（ＭＭＥによって送信されるＳ１−ＡＰメッセージなど）を使用して基地局に伝えられてもよく、または新しいメッセージもしくは情報要素が、構成情報を伝えるために規定されてもよい。構成情報は、信号周期、モニタリング基地局が送信をミュートすることになるときを表すミューティング・パターンなどを含むことができる。いくつかの実施形態では、基地局が、検出閾値を超える信号強度（または信号品質の他の指標）を有するタイミング基準信号の情報のみを使用しようと試みるように、タイミング基準信号の検出閾値を構成情報において規定することができる。

４１０において、第１の基地局は、構成されたリソースを使用して第１のタイミング基準信号を送信する。４１５において、第１の基地局は、第２の基地局によって送信された第２のタイミング基準信号を受信する。４２０において、第１の基地局は、本明細書で論じるように、受信した第２のタイミング基準信号に基づいて第１のタイミング・オフセットを決定する。４２５において、第２の基地局は、構成されたリソースを使用して第２のタイミング基準信号を送信する。４３０において、第２の基地局は、第１の基地局によって送信された第１のタイミング基準信号を受信する。４３５において、第２の基地局は、本明細書で論じるように、受信した第１のタイミング基準信号に基づいて第２のタイミング・オフセットを決定する。実施形態によっては、ステップ４１０、４１５、４２０、４２５、４３０、４３５は、同時に実行される。しかしながら、ステップ４１０、４１５、４２０、４２５、４３０、４３５は、任意の順序で実行することができる。さらに、２つを超える基地局を含む実施形態では、タイミング基準信号を送信または受信するための追加のステップならびに対応するタイミング・オフセットを計算するための追加のステップが、方法４００に含まれてもよい。

次いで、ブロック４４０において、第１のタイミング・オフセットおよび第２のタイミング・オフセットを使用して、第１の基地局と第２の基地局との間のタイミング・オフセットを決定する。１対の基地局間で送信されるタイミング基準信号を使用してタイミング調節を決定する方法４００の実施形態では、タイミング・オフセットは基地局の一方に提供することができる。例えば、第２の基地局は、第２のタイミング・オフセットを第１の基地局に提供することができる。実施形態によっては、本明細書で論じるように、基地局の場所情報をさらに使用して、タイミング・オフセットを決定することができる。例えば、第２の基地局は、その場所を表す情報を第１の基地局に提供することができる。タイミング・オフセットを表す情報および場所情報（提供される場合）は、２つの基地局間のインタフェース（Ｘ２−ＡＰインタフェースなど）を介して送信することができる。インタフェースは、基地局識別子と、タイミング・オフセットの測定値が得られたときを表すタイムスタンプと、タイミング・オフセット測定値と、実施形態によっては基地局の場所を表す情報とを伝える情報要素をサポートすることができる。第１の基地局は、本明細書で論じるように、第１タイミング・オフセットおよび第２のタイミング・オフセットならびに場所情報（提供される場合）を使用して、タイミング・オフセットの改善された推定値を生成することができる。

２つを超える基地局間で送信されるタイミング基準信号を使用してタイミング調節を決定する方法４００の実施形態では、タイミング・オフセットを、ＭＭＥまたはｅ−ＳＭＬＣなどの共通データ処理箇所に提供することができる。インタフェース（ＬＰＰａに従って動作するインタフェースなど）の情報要素は、基地局識別子、タイミング・オフセットの測定値が得られたときを表すタイムスタンプ、およびタイミング・オフセット情報などの情報を基地局が報告できるように規定することができる。共通データ処理箇所は、本明細書で論じるように、提供されたタイミング・オフセットを使用して、多数の基地局のうちの１つまたは複数に対するタイミング・オフセットの改善された推定値を生成することができる。次いで、共通データ処理箇所は、対応する基地局にタイミング・オフセットの改善された推定値を送信することができる。インタフェース（ＬＰＰａに従って動作するインタフェースなど）の情報要素は、共通データ処理箇所が、タイミング・オフセットを表す情報を対応する基地局に送信できるように規定することができる。これらの情報要素は、対応する基地局の識別子と、タイミング・オフセットの改善された推定値が決定されたときを表すタイムスタンプと、タイミング・オフセットの改善された推定値とを含むことができる。

図５は、いくつかの実施形態によるワイヤレス通信システム５００のブロック図である。ワイヤレス通信システム５００は、基地局５０５、５１０および共通データ・プロセッサ５１５を含み、それらは、図１に示した基地局１０５、１１０、ＭＭＥ１４５、またはｅ−ＳＭＬＣ１５０のいくつかの実施形態を実現するために使用することができる。基地局５０５、５１０および共通データ・プロセッサ５１５は、さらに、図３に示した基地局３０５、３１０、３１５、ＭＭＥ３３５、またはｅ−ＳＭＬＣ３４０のいくつかの実施形態を実現するために使用することができる。図４に示した方法４００の一部は、基地局５０５、５１０および共通データ・プロセッサ５１５を使用して実施することもできる。

基地局５０５、５１０は、タイミング基準信号５４０、５４５などの信号を送信および受信するためにアンテナ５３０、５３５に接続されたトランシーバ５２０、５２５を含む。トランシーバ５２０、５２５は、さらに、データ・プロセッサ５１５内のトランシーバ５５０とのインタフェースを介して情報を送信または受信するために使用することができる。トランシーバ５２０、５２５のいくつかの実施形態は、さらに、Ｘ２−ＡＰインタフェースなどの基地局間インタフェース（図示せず）を介して情報を送信および受信するために使用することができる。基地局５０５、５１０は、プロセッサ５５５、５６０と、メモリ５６５、５７０とをさらに含む。プロセッサ５５５、５６０は、対応するメモリ５６５、５７０に格納されている命令を実行し、実行された命令の結果などの情報をメモリ５６５、５７０に格納するために使用することができる。

データ・プロセッサ５１５は、プロセッサ５７５と、メモリ５７８とをさらに含み、メモリ５７８は、情報と、プロセッサ５７５によって実行され得る命令とを格納するために使用することができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ５５０、５５５、５７５、およびメモリ５６５、５７０、５８０は、図４に示した方法４００の実施形態を実施するために使用することができる。

いくつかの実施形態では、上述の技法のいくつかの態様は、ソフトウェアを実行する処理システムの１つまたは複数のプロセッサで実施することができる。ソフトウェアは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体に格納されているかまたはさもなければ有形に具現された実行可能命令の１つまたは複数のセットを含む。ソフトウェアは、１つまたは複数のプロセッサによって実行されたとき１つまたは複数のプロセッサを操作して上述の技法の１つまたは複数の態様を実行する命令およびいくつかのデータを含むことができる。非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、磁気もしくは光ディスク記憶デバイス、フラッシュ・メモリ、キャッシュ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）などの固体記憶デバイス、または１つまたは複数の他の不揮発性メモリ・デバイスなどを含むことができる。非一時的コンピュータ可読記憶媒体に格納される実行可能命令は、１つまたは複数のプロセッサによって解釈されるかまたはさもなければ実行可能であるソース・コード、アセンブリ言語コード、オブジェクト・コード、または他の命令フォーマットとすることができる。

コンピュータ可読記憶媒体は、命令および／またはデータをコンピュータ・システムに提供するために使用中にコンピュータ・システムによってアクセス可能である任意の記憶媒体または記憶媒体の組合せを含むことができる。そのような記憶媒体は、限定はしないが、光媒体（例えば、コンパクト・ディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ・ディスク）、磁気媒体（例えば、フロッピー・ディスク、磁気テープ、もしくは磁気ハード・ドライブ）、揮発性メモリ（例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）もしくはキャッシュ）、不揮発性メモリ（例えば、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）もしくはフラッシュ・メモリ）、または微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）ベース記憶媒体を含むことができる。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピューティング・システムに埋め込まれてもよく（例えば、システムＲＡＭもしくはＲＯＭ）、コンピューティング・システムに固定的に取り付けられてもよく（例えば、磁気ハード・ドライブ）、コンピューティング・システムに着脱可能に取り付けられてもよく（例えば、光ディスクもしくはユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）ベース・フラッシュ・メモリ）、または有線ネットワークもしくはワイヤレス・ネットワーク経由でコンピュータ・システムに結合されてもよい（例えば、ネットワーク・アクセス可能ストレージ（ＮＡＳ））。

一般的な説明で上述した活動または要素のすべてが必要とされるとは限らず、特定の活動またはデバイスの一部は必要とされないことがあり、説明したものに加えて、１つまたは複数のさらなる活動が実行されてもよく、または要素が含まれてもよいことに留意されたい。さらに、活動が列記されている順序は、必ずしもそれらが実行される順序ではない。さらに、概念が、特定の実施形態を参照して説明された。しかしながら、当業者は、以下の特許請求範囲に記載される本開示の範囲から逸脱することなく様々な変形または変更を行うことができることを理解する。したがって、明細書および図は限定的な意味ではなく例示的な意味とみなされるべきであり、すべてのそのような変更は、本開示の範囲内に含まれることが意図される。

利益、他の利点、および課題に対する解決策が、特定の実施形態に関して上述された。しかしながら、利益、利点、課題に対する解決策、および利益、利点、または解決策を生じさせるかまたはより明白にすることができる特徴は、任意のまたはすべての特許請求範囲の重要な、必要な、または必須の特徴と解釈されるべきではない。その上、開示した主題は、本明細書の教示の利益を有する当業者にとって明白な、異なるが等価な方法で変更され実践され得るので、上述で開示した特定の実施形態は例示にすぎない。以下の特許請求の範囲に記載されたもの以外、本明細書で示した構造または設計の詳細に限定することを意図していない。それゆえに、上述で開示した特定の実施形態は改変または変更することができ、すべてのそのような変形は開示した主題の範囲内にあると考えられることは明白である。したがって、本明細書で求められる保護は、以下の特許請求範囲に定められている。

Claims (10)

1. 第１の基地局から、第１のタイミング基準信号を送信するステップと、
   前記第１の基地局において、少なくとも１つの第２の基地局によって送信された少なくとも１つの第２のタイミング基準信号を受信するステップと、
   前記第１の基地局と前記少なくとも１つの第２の基地局との間の少なくとも１つの第１のタイミング・オフセットを、前記少なくとも１つの第２のタイミング基準信号に基づいて決定するステップと、
   前記少なくとも１つの第１のタイミング・オフセットと、前記第１のタイミング基準信号に基づいて決定された少なくとも１つの第２のタイミング・オフセットとに基づいて、前記第１の基地局に関連するタイミングを調節するステップと、
   を含む、方法。
2. 前記少なくとも１つの第１のタイミング・オフセットと前記少なくとも１つの第２のタイミング・オフセットとを平均することによって、
   または、
   前記少なくとも１つの第１のタイミング・オフセットと前記少なくとも１つの第２のタイミング・オフセットとをフィルタ処理することによって、
   前記第１の基地局に関連する第３のタイミング・オフセットを決定するステップをさらに含み、
   前記第１の基地局に関連する前記タイミングを調節するステップが、前記第３のタイミング・オフセットを使用して前記タイミングを調節するステップを含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つの第１のタイミング・オフセットを決定するステップが、前記第１の基地局における前記少なくとも１つの第２のタイミング基準信号の少なくとも１つの受信時間を、前記少なくとも１つの第２の基地局からの前記少なくとも１つの第２のタイミング基準信号の少なくとも１つの送信時間と比較することによって、前記少なくとも１つの第１のタイミング・オフセットを決定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の基地局と前記少なくとも１つの第２の基地局との間の少なくとも１つの伝搬遅延を決定するステップと、
   前記少なくとも１つの第１のタイミング・オフセットと前記少なくとも１つの第２のタイミング・オフセットとから前記少なくとも１つの伝搬遅延を減算するステップと、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 第１の基地局であって、
   第１のタイミング基準信号を送信し、少なくとも１つの第２の基地局によって送信された少なくとも１つの第２のタイミング基準信号を受信するためのトランシーバと、
   前記第１の基地局と前記少なくとも１つの第２の基地局との間の少なくとも１つの第１のタイミング・オフセットを、前記少なくとも１つの第２のタイミング基準信号に基づいて決定し、かつ前記少なくとも１つの第１のタイミング・オフセットと、前記第１のタイミング基準信号に基づいて決定された少なくとも１つの第２のタイミング・オフセットとに基づいて、前記第１の基地局に関連するタイミングを調節するためのプロセッサと、
   を含む、第１の基地局。
6. 前記プロセッサが、前記少なくとも１つの第１のタイミング・オフセットと前記少なくとも１つの第２のタイミング・オフセットとを平均することによって、
   または、
   前記少なくとも１つの第１のタイミング・オフセットと前記少なくとも１つの第２のタイミング・オフセットとをフィルタ処理することによって、
   前記第１の基地局に関連する第３のタイミング・オフセットを決定するためのものであり、
   前記プロセッサが、前記第３のタイミング・オフセットを使用して前記第１の基地局に関連する前記タイミングを調節するためのものである、
   請求項５に記載の第１の基地局。
7. 前記プロセッサが、前記第１の基地局における前記少なくとも１つの第２のタイミング基準信号の少なくとも１つの受信時間を、前記少なくとも１つの第２の基地局からの前記少なくとも１つの第２のタイミング基準信号の少なくとも１つの送信時間と比較するように構成されている、請求項５に記載の第１の基地局。
8. 前記プロセッサが、前記第１の基地局と前記少なくとも１つの第２の基地局との間の少なくとも１つの伝搬遅延を決定し、かつ前記少なくとも１つの第１のタイミング・オフセットと前記少なくとも１つの第２のタイミング・オフセットとから前記少なくとも１つの伝搬遅延を減算するように構成されている、請求項５に記載の第１の基地局。
9. 少なくとも２つの基地局によって交換されたタイミング基準信号に基づいて前記少なくとも２つの基地局によって決定された少なくとも２つのタイミング・オフセットを受信するためのトランシーバと、
   前記少なくとも２つのタイミング・オフセットに基づいて前記少なくとも２つの基地局に関連するタイミング調節を決定するためのプロセッサと、
   を含む、装置。
10. 前記トランシーバが、前記タイミング調節を前記少なくとも２つの基地局に送信するためのものである、請求項９に記載の装置。

Images