JP2019161313A - Frame synchronization system for base station - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、TDD(時間分割復信)方式で移動局と無線通信を行う基地局のフレーム同期に関するものである。 The present invention relates to frame synchronization of a base station that performs radio communication with a mobile station using a TDD (time division duplex) scheme.
従来、同一周波数帯を使用して移動局と基地局との間で無線通信を行う通信システムとして、TD−LTE(Time Division Long Term Evolution)方式、PHS(Personal Handy Phone System)方式、DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunications)方式などのTDD(時分割復信)方式を用いるものが知られている(例えば、特許文献1及び非特許文献1参照)。TDD方式では、基地局から移動局へのダウンリンクと移動局から基地局へのアップリンクとを時間軸上で分割するように無線フレームが構成される。 Conventionally, as a communication system that performs radio communication between a mobile station and a base station using the same frequency band, a TD-LTE (Time Division Long Term Evolution) system, a PHS (Personal Handy Phone System) system, DECT (Digital) One using a TDD (time division duplex) method such as an Enhanced Cordless Telecommunications method is known (for example, see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). In the TDD scheme, a radio frame is configured so that the downlink from the base station to the mobile station and the uplink from the mobile station to the base station are divided on the time axis.
TDD方式の基地局が他のTDD方式の基地局のセル内に設置されているエリア(例えば、建物の同じフロアで複数のTDD方式の基地局が設置されているエリア)では、基地局間の干渉が発生するおそれがある。基地局間の干渉が発生すると、基地局と移動局との間の通信のスループットが低下したり移動局との通信ができなくなったりする。この基地局間の干渉を防止するため、ダウンリンク及びアップリンクそれぞれのタイミングを基地局間でそろえるフレーム同期が行われる。 In an area where a TDD base station is installed in a cell of another TDD base station (for example, an area where a plurality of TDD base stations are installed on the same floor of a building), Interference may occur. When interference between base stations occurs, the throughput of communication between the base station and the mobile station decreases or communication with the mobile station becomes impossible. In order to prevent interference between the base stations, frame synchronization is performed in which the timings of the downlink and the uplink are aligned between the base stations.
建物内に設置されたTDD方式の基地局のフレーム同期を行うシステムとしては、GPS衛星からの電波を受信したGPS受信信号を用いたものがある。例えば、GPS衛星からの電波を受信するGPS受信機を建物の屋上などの屋外に設置し、GPS受信機と基地局との間を同軸ケーブルで配線し、GPS受信信号を基地局に引き込んで基地局のフレーム同期を行うシステムがある。また、同軸ケーブルを介してGPS受信機とPTP(Precision Time Protocol)サーバとを接続し、UTPケーブル等のLANケーブルを介してPTPサーバ(マスター装置)及び基地局(スレーブ装置)が時刻情報の付与されたPTPパケットを互いにやり取りし、基地局(スレーブ装置)がPTPパケットの送信時刻及び受信時刻に基づいて装置間の遅延と装置間の時間のズレを算出し、基地局(スレーブ装置)の時刻をPTPサーバ(マスター装置)の時刻に合わせることにより、基地局のフレーム同期を行うシステムがある。 As a system that performs frame synchronization of a TDD base station installed in a building, there is a system that uses a GPS reception signal received from a radio wave from a GPS satellite. For example, a GPS receiver that receives radio waves from GPS satellites is installed outdoors on the rooftop of a building, and the GPS receiver and the base station are wired with a coaxial cable. There are systems that perform station frame synchronization. In addition, a GPS receiver and a PTP (Precision Time Protocol) server are connected via a coaxial cable, and the PTP server (master device) and the base station (slave device) provide time information via a LAN cable such as a UTP cable. The base station (slave device) calculates the delay between the devices and the time difference between the devices based on the transmission time and reception time of the PTP packet, and the base station (slave device) time There is a system that synchronizes the frame of the base station by synchronizing the time with the time of the PTP server (master device).
しかしながら、上記従来の基地局のフレーム同期のシステムでは、GPS受信機から建物内の基地局への高価な同軸ケーブルの配線及び基地局への引き込み、高額なPTPサーバの設置などが必要であり、設置コストが大きいという課題がある。 However, in the conventional frame synchronization system of the base station, it is necessary to wire an expensive coaxial cable from the GPS receiver to the base station in the building and pull it into the base station, install an expensive PTP server, etc. There is a problem that the installation cost is high.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るシステムは、TDD(時間分割復信)方式で移動局と無線通信を行う基地局のフレーム同期を行うためのシステムであって、建物内でGPS衛星からの電波を受信可能な位置に設置され、前記GPS衛星からの電波を受信するGPS受信部と、前記GPS受信部のGPS受信信号に基づいて前記フレーム同期のための無線同期信号を送信する無線通信部とを有する第1同期信号送信装置と、前記建物内の前記無線同期信号を受信可能な位置に設置され、前記無線同期信号を受信する無線通信部と、前記無線通信部で受信した無線同期信号に基づいて、有線接続を介して、前記フレーム同期のための有線同期信号を送信する有線通信部とを有する同期信号受信装置と、前記建物内に設置され、有線接続を介して前記有線同期信号を受信する有線通信部と、前記有線通信部で受信した有線同期信号に基づいて、前記無線同期信号を送信する無線通信部とを有する第2同期信号送信装置と、を備え、前記同期信号受信装置は、有線接続を介して前記基地局に又は前記基地局及び前記第2同期信号送信装置の両方に、前記有線同期信号を送信する。
前記システムにおいて、前記同期信号受信装置から有線接続を介して送信された前記有線同期信号を分岐して転送する分岐装置を更に備えてもよい。
また、前記システムにおいて、前記第1同期信号送信装置は、前記建物の窓に設置され、電源を供給する内蔵バッテリーを有してもよい。
また、前記システムにおいて、前記第2同期信号送信装置は、前記建物内の前記第2同期信号送信装置と同じフロアに設置されている同期信号受信装置から、有線接続を介して前記有線同期信号を受信し、前記同じフロアに設置されている他の同期信号受信装置に前記無線同期信号を送信し、前記他の同期信号受信装置は、前記同じフロアに設置されている基地局に、有線接続を介して前記有線同期信号を送信してもよい。
また、前記システムにおいて、前記第2同期信号送信装置は、前記建物の地下フロアに設置され、前記第2同期信号送信装置が設置されているフロアよりも上位階のフロアに設置されている同期信号受信装置から、有線接続を介して前記有線同期信号を受信し、前記地下フロアに設置されている他の同期信号受信装置に前記無線同期信号を送信し、前記他の同期信号受信装置は、前記第2同期信号送信装置と同じフロアに設置されている基地局に、有線接続を介して前記有線同期信号を送信してもよい。
また、前記システムにおいて、前記第2同期信号送信装置は、前記建物の地下フロアに設置され、前記第2同期信号送信装置が設置されているフロアよりも上位階のフロアに設置されている同期信号受信装置から、有線接続を介して前記有線同期信号を受信し、前記第2同期信号送信装置と同じフロアに設置されている他の同期信号受信装置に前記無線同期信号を送信し、前記他の同期信号受信装置は、自装置と同じフロアに設置されている基地局に、有線接続を介して前記有線同期信号を送信し、且つ、自装置よりも下位階のフロアに設置されている他の第2同期信号送信装置に、有線接続を介して前記有線同期信号を送信してもよい。
また、前記システムは、前記同期信号受信装置から有線接続を介して前記有線同期信号を受信し、前記有線同期信号に基づいて基地局間のフレーム同期を実行可能なTDD方式の基地局を更に備えてもよい。
また、前記システムにおいて、前記有線接続は、デジタル信号を伝送するケーブルを用いた接続であってよいし、又は、LANケーブルを用いた接続であってもよい。
In order to solve the above problems, a system according to one aspect of the present invention is a system for performing frame synchronization of a base station that performs radio communication with a mobile station using a TDD (Time Division Duplex) scheme, A GPS receiver installed at a position capable of receiving radio waves from a GPS satellite, and transmitting a radio synchronization signal for frame synchronization based on a GPS reception signal of the GPS receiver and receiving a radio wave from the GPS satellite A first synchronization signal transmission device having a wireless communication unit that performs reception, a wireless communication unit that is installed at a position in the building where the wireless synchronization signal can be received, and that receives the wireless synchronization signal, and is received by the wireless communication unit A synchronization signal receiving device having a wired communication unit that transmits a wired synchronization signal for frame synchronization via a wired connection based on the wireless synchronization signal, and installed in the building, A second synchronization signal transmitting apparatus comprising: a wired communication unit that receives the wired synchronization signal via a line connection; and a wireless communication unit that transmits the wireless synchronization signal based on the wired synchronization signal received by the wired communication unit The synchronization signal receiving apparatus transmits the wired synchronization signal to the base station or to both the base station and the second synchronization signal transmitting apparatus via a wired connection.
The system may further include a branching device that branches and transfers the wired synchronization signal transmitted from the synchronization signal receiving device via a wired connection.
Moreover, the said system WHEREIN: The said 1st synchronizing signal transmission apparatus may be installed in the window of the said building, and may have a built-in battery which supplies a power supply.
Further, in the system, the second synchronization signal transmitting device receives the wired synchronization signal from a synchronization signal receiving device installed on the same floor as the second synchronization signal transmitting device in the building via a wired connection. Receiving and transmitting the wireless synchronization signal to another synchronization signal receiving device installed on the same floor, and the other synchronization signal receiving device has a wired connection to a base station installed on the same floor. The wired synchronization signal may be transmitted through the network.
In the system, the second synchronization signal transmission device is installed on an underground floor of the building, and is installed on a floor higher than the floor on which the second synchronization signal transmission device is installed. From the receiving device, the wired synchronization signal is received via a wired connection, the wireless synchronization signal is transmitted to another synchronization signal receiving device installed on the underground floor, and the other synchronization signal receiving device is The wired synchronization signal may be transmitted via a wired connection to a base station installed on the same floor as the second synchronization signal transmitting device.
In the system, the second synchronization signal transmission device is installed on an underground floor of the building, and is installed on a floor higher than the floor on which the second synchronization signal transmission device is installed. From the receiving device, the wired synchronization signal is received via a wired connection, the wireless synchronization signal is transmitted to another synchronization signal receiving device installed on the same floor as the second synchronization signal transmitting device, and the other The synchronization signal receiving device transmits the wired synchronization signal to the base station installed on the same floor as the own device via a wired connection, and is installed on a floor on a lower floor than the own device. The wired synchronization signal may be transmitted to the second synchronization signal transmitting device via a wired connection.
The system further includes a TDD base station capable of receiving the wired synchronization signal from the synchronization signal receiving device via a wired connection and executing frame synchronization between base stations based on the wired synchronization signal. May be.
In the system, the wired connection may be a connection using a cable for transmitting a digital signal, or a connection using a LAN cable.
また、本発明の他の態様に係る方法は、TDD(時間分割復信)方式で移動局と無線通信を行う基地局のフレーム同期を行うための同期信号を伝送する方法であって、前記フレーム同期のための無線同期信号を、建物内でGPS衛星からの電波を受信可能な位置に設置された第1同期信号送信装置から、前記建物内に設置された同期信号受信装置に伝送することと、前記フレーム同期のための有線同期信号を、前記同期信号受信装置から有線接続を介して、前記基地局に、又は、前記基地局及び前記建物内に設置された第2同期信号送信装置の両方に伝送することと、を含む。 A method according to another aspect of the present invention is a method of transmitting a synchronization signal for performing frame synchronization of a base station that performs radio communication with a mobile station using a TDD (Time Division Duplex) method, wherein the frame synchronization Transmitting a wireless synchronization signal for the first synchronization signal transmission device installed at a position capable of receiving radio waves from GPS satellites in the building to the synchronization signal receiving device installed in the building; The wired synchronization signal for frame synchronization is transmitted from the synchronization signal receiving device to the base station via a wired connection, or to both the base station and the second synchronization signal transmitting device installed in the building. Transmitting.
本発明によれば、TDD方式の基地局のフレーム同期を行うためのシステムの設置コストを低減できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the installation cost of the system for performing the frame synchronization of the base station of a TDD system can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1(a)及び(b)はそれぞれ、実施形態に係るフレーム同期システムを適用可能な基地局を含む移動通信システムの一例を示す説明図である。
図1(a)は、同一周波数帯で使用されるTDD(時分割復信)方式の複数の基地局(「アクセスポイント(AP)」ともいう。)として、広域のマクロセル25Aを形成する基地局(マクロセル基地局)25と、そのマクロセル25Aの中にスモールセル(「フェムトセル」、「ピコセル」ともいう。)20Aを形成する基地局(スモールセル基地局)20とを備えるセルラー方式の移動通信システムの例を示している。また、図1(b)は、同一周波数帯で使用されるTDD方式の複数の基地局として、スモールセル20Aを形成する複数の基地局20を備えるセルラー方式の移動通信システムの例を示している。図1(b)において、各スモールセルの中には、隣接する他の基地局が位置する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A and FIG. 1B are explanatory diagrams illustrating an example of a mobile communication system including a base station to which the frame synchronization system according to the embodiment can be applied.
FIG. 1A shows a base station that forms a wide-
本実施形態の基地局25,20はそれぞれ、同一周波数帯(例えば1.9GHz帯の周波数帯(1880MHz〜1920MHz))において、LTE/LTE−Advancedの標準規格に準拠したTD−LTE方式で移動局(「ユーザ機器」又は「UE」ともいう。)10との間で、アップリンク(UL)及びダウンリンク(DL)の双方向の無線通信を行う。
Each of the
なお、図1(a)及び(b)における基地局25,20はそれぞれ、TD−LTE方式を用いる基地局(「eNodeB」とも呼ばれる。)であるが、PHS方式やDECT方式などの他のTDD方式の基地局であってもよい。また、マクロセルの基地局25がTD−LTE方式の基地局であり、スモールセルの基地局20がPHS方式やDECT方式などの他のTDD方式の基地局であってもよい。
Note that the
スモールセル20Aを形成する基地局20は、例えば、建物の中のトラフィックが集中しているエリアに配置され、建物内に位置する多数の移動局による移動通信のトラフィック増加に対応することができる。
The
図2は、TD−LTE方式の基地局と移動局との間の無線通信に用いられる無線フレームの一例を示す説明図である。図2に示すように、同一周波数帯のTD−LTE方式の無線通信における時間軸上の1単位である所定周期(Tf=10ms)の無線フレーム(RF)150は、10分割された1msのサブフレーム(SF)で構成されている。1つのサブフレーム(SF)は更に2つのタイムスロット(TS)に分割することができる。すなわち、1つの無線フレームは、10個のサブフレーム(20個のタイムスロット)で構成される。このように時間軸上で分割されたサブフレームに、例えば、基地局から移動局へのダウンリンク(DL)と、移動局から基地局へのアップリンク(UL)が交互に割り当てられる。 FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a radio frame used for radio communication between a TD-LTE base station and a mobile station. As shown in FIG. 2, a radio frame (RF) 150 having a predetermined period (Tf = 10 ms), which is one unit on the time axis in TD-LTE radio communication in the same frequency band, is divided into 10 sub-frames of 1 ms. It consists of a frame (SF). One subframe (SF) can be further divided into two time slots (TS). That is, one radio frame is composed of 10 subframes (20 time slots). Thus, for example, the downlink (DL) from the base station to the mobile station and the uplink (UL) from the mobile station to the base station are alternately assigned to the subframes divided on the time axis.
図3は、TD−LTE方式の基地局間の無線フレームのずれによる干渉の一例を示す説明図である。互いに近接する複数の基地局(AP1,AP2)20間で無線フレームのずれが発生すると各基地局と移動局との間のDL及びULの通信で干渉が発生する。例えば、図3に示すようにDLのサブフレームとULのサブフレームとが対応するように無線フレームのずれが発生すると、出力が大きい基地局(AP1)20のDLの送信信号が他方の基地局(AP2)20のULに干渉し、基地局(AP2)20のULのスループットが大きく低下し、最悪の場合はULの通信ができない状態になる。 FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of interference due to a radio frame shift between TD-LTE base stations. When a radio frame shift occurs between a plurality of base stations (AP1, AP2) 20 that are close to each other, interference occurs in DL and UL communication between each base station and the mobile station. For example, as shown in FIG. 3, when a radio frame shift occurs so that a DL subframe corresponds to a UL subframe, the DL transmission signal of the base station (AP1) 20 having a large output is transmitted to the other base station. The (AP2) 20 interferes with the UL of the base station (AP2) 20, and the UL throughput of the base station (AP2) 20 is greatly reduced. In the worst case, the UL communication is disabled.
上記基地局間の干渉を防止するため、基地局間で無線フレームのDLのサブフレームが互いに対応するとともにULのサブフレームが互いに対応するようにフレーム同期を行う必要がある(図4参照)。 In order to prevent interference between the base stations, it is necessary to perform frame synchronization so that DL subframes of radio frames correspond to each other and UL subframes correspond to each other between base stations (see FIG. 4).
建物内に設置されたTD−LTE方式の基地局20間のフレーム同期には、GPS衛星からの電波を受信したGPS受信信号を用いることができる。このようなフレーム同期のシステムとしては、前述のように、建物90の屋上などの屋外に設置したGPS受信機910と建物90内の基地局920との間を同軸ケーブル930で配線し、GPS受信信号を基地局920に引き込んで基地局920のフレーム同期を行うシステム(図8参照)や、同軸ケーブル930を介してGPS受信機910とPTPサーバ940とを接続し、LANケーブル950及びHUB960を介してPTPサーバ940及び基地局920が時刻情報の付与されたPTPパケットを互いにやり取りし、基地局920がPTPパケットの送信時刻及び受信時刻に基づいて装置間の遅延と装置間の時間のズレを算出し、基地局920の時刻をPTPサーバ940の時刻に合わせることにより基地局920のフレーム同期を行うシステム(図9参照)がある。しかしながら、このようなフレーム同期システムでは、GPS受信機910からのアナログ信号としての同期信号を、同軸ケーブル930を介して建物内の基地局920やPTPサーバ940に引き込む必要があり、しかも、その同軸ケーブル930はLANケーブルよりも高価であり、また、デジタル信号の増幅器よりも高価なアナログ信号の増幅器が必要になる場合もあるため、設置コストが大きい。また、図9のフレーム同期システムでは、高額なPTPサーバの設置、ルータやHUBによる信号の分岐などが必要であり、更に設置コストが大きい。
For frame synchronization between the TD-
そこで、本実施形態では、以下に示すようにGPS受信機から建物内の基地局へアナログ信号を伝送する高価な同軸ケーブルの配線及び基地局への引き込み、高額なアナログ信号の増幅器やPTPサーバの設置、ルータやHUBによる信号の分岐などが不要になるように構成してフレーム同期システムの設置コストを低減している。 Therefore, in this embodiment, as shown below, an expensive coaxial cable for transmitting an analog signal from a GPS receiver to a base station in a building and drawing into the base station, an expensive analog signal amplifier, or a PTP server The installation cost of the frame synchronization system is reduced by eliminating the need for installation and signal branching by a router or HUB.
図5は、実施形態に係るフレーム同期システムの全体構成の一例を示す説明図である。また、図6は、図5のフレーム同期システムを構成する各装置の基本構成の一例を示すブロック図である。図5及び図6は、地上3階及び地下3階のビルからなる建物90の各階のフロアにTD−LTE方式のスモールセルを形成する基地局(AP)20を設置した例を示している。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of the overall configuration of the frame synchronization system according to the embodiment. FIG. 6 is a block diagram showing an example of a basic configuration of each device constituting the frame synchronization system of FIG. 5 and 6 show an example in which a base station (AP) 20 that forms a small cell of the TD-LTE system is installed on each floor of a
本実施形態のフレーム同期システムは、GPS衛星80からの電波(GPS信号)を受信するGPS受信機能を有する第1同期信号送信装置30と、第1同期信号送信装置30と無線通信可能な同期信号受信装置40と、有線接続を介して同期信号受信装置40と通信可能な第2同期信号送信装置35とを備えている。
The frame synchronization system of the present embodiment includes a first
第1同期信号送信装置30は、例えば手のひらにのる程度の小型サイズ(例えば、幅:100mm以下、長さ:150mm以下、厚さ:100mm以下のサイズ)であり、GPS受信機能を有し、建物90内でGPS衛星80からの電波(GPS信号)を受信可能な位置(例えば窓際の位置)に設置される。第1同期信号送信装置30を窓に設置する場合、窓の景観を損なわないように、窓の目立たない位置に設置される。また、第1同期信号送信装置30を例えば高層ビル、オフィスビル、ホテル、病院等の窓に設置する場合、窓の景観という観点とは異なる観点から、設置場所について各種制約がある。例えば、 第1同期信号送信装置30を病院等の窓に設置する場合には、第1同期信号送信装置30が医療機器に影響を与えないようにするなど、設置位置の制約がある。そのため、各種制約から電源ケーブルを引き込めない際にも対応できるように内蔵電池304で駆動するように構成されている。
The first synchronization
第1同期信号送信装置30は、GPS衛星80からの電波(GPS信号)を受信するアンテナ及びGPS受信機等を含むGPS受信部301と、GPS受信部301のGPS受信信号に基づいてフレーム同期のための無線同期信号を送信するアンテナを含む無線通信部302と、GPS受信部301及び無線通信部302を制御する制御部303とを有する。制御部303は、例えばCPU、RAM,ROM等の記憶手段、クロック等を有し、所定の制御プログラムが実行されることにより、第1同期信号送信装置30内の各種信号処理や制御を行う手段として機能する。
The first
同期信号受信装置40は、同期信号のリピータ機能を有し、建物90内の第1同期信号送信装置30からの無線同期信号を受信可能な位置に設置される。同期信号受信装置40は、第1同期信号送信装置30からの無線同期信号を受信する無線通信部401と、無線通信部401で受信した無線同期信号に基づいて、有線接続であるLANケーブル(例えばUTPケーブル)50を介して、フレーム同期のための有線同期信号を送信する有線通信部402と、無線通信部401及び有線通信部402を制御する制御部403とを有する。同期信号受信装置40の無線通信部401は、第2同期信号送信装置35からの無線同期信号も受信することができる。有線通信部402は、有線同期信号としての後述のPTP信号を送信するPTPマスタとして機能するように構成してもよい。制御部403は、例えばCPU、RAM,ROM等の記憶手段、クロック等を有し、所定の制御プログラムが実行されることにより、同期信号受信装置40内の各種信号処理や制御を行う手段として機能する。
The synchronization
第2同期信号送信装置35は、同期信号のリピータ機能を有し、建物90内に設置される。第2同期信号送信装置35は、LANケーブル(例えばUTPケーブル)50を介して同期信号受信装置40からの有線同期信号を受信する有線通信部351と、有線通信部351で受信した有線同期信号に基づいて無線同期信号を送信する無線通信部352と、有線通信部351及び無線通信部352を制御する制御部353とを有する。有線通信部351は、有線同期信号としての後述のPTP信号を受信するPTPスレーブとして機能するように構成してもよい。制御部353は、例えばCPU、RAM,ROM等の記憶手段、クロック等を有し、所定の制御プログラムが実行されることにより、第2同期信号送信装置35内の各種信号処理や制御を行う手段として機能する。
The second synchronization
第1同期信号送信装置30及び第2同期信号送信装置35から同期信号受信装置40への無線同期信号の送信は、例えば、電波法等で免許が不要とされている特定小電力無線局などの所定の空中線電力(例えば0.01W以下)及び所定の周波数帯(例えば、920MHz)の電波を用いることができる。図5中の一点鎖線で示したエリア350は、第1同期信号送信装置30及び第2同期信号送信装置35から送信された無線同期信号の電波が同期信号受信装置40で受信可能なエリアを示している。
The transmission of the wireless synchronization signal from the first synchronization
第1同期信号送信装置30及び第2同期信号送信装置35から送信される無線同期信号は、例えば、GPS受信信号に基づいて生成された、絶対時刻に同期した所定周期(例えば、1秒)のPPS(Pulse Per Second)基準信号である。無線同期信号は、所定の基準周波数(例えば、1MHz又は10MHz)の基準クロック信号(Time-of-Day reference signal)を含んでもよい。
The radio synchronization signal transmitted from the first synchronization
同期信号受信装置40から基地局20及び第2同期信号送信装置35に送信される有線同期信号は、例えばIEEE1588で規定されているPTP(Precision Time Protocol)の規格に準拠した時間同期用のPTP信号である。
The wired synchronization signal transmitted from the synchronization
また、LANケーブル(例えばUTPケーブル)50は、建物90に他の用途で設置済みの既存のLANケーブルであってもよく、また、既存のHUBを利用して任意に分岐して配線することができる。なお、有線同期信号の伝送を行う有線接続には、LANケーブル50以外のデジタル信号を伝送するケーブルを用いてもよい。例えば、有線接続には、光ファイバケーブルを用いてもよい。
The LAN cable (for example, UTP cable) 50 may be an existing LAN cable already installed in the
図5において、建物90の地上階(1階〜3階)それぞれの窓等に取り付けられた第1同期信号送信装置30は、屋外のGPS衛星80からの電波を受信し、所定の搬送周波数(例えば920MHz)で屋内に無線同期信号を発信する。
In FIG. 5, a first synchronization
第1同期信号送信装置30と同じ階(1階〜3階)に設置された同期信号受信装置40は、第1同期信号送信装置30から発信された無線同期信号を受信し、有線(例えば、UTPケーブルなどのLANケーブル)を介して近傍のスモールセルの基地局20に有線同期信号を送信する。基地局20は、同期信号受信装置40から受信した有線同期信号に基づいて、所定の時間精度(例えば、±1.5μs以下の精度)でフレーム同期を行うことができる。
The synchronization
更に、3階に設置された同期信号受信装置40は、有線(例えば、UTPケーブルなどのLANケーブル)を介して、同じ3階に設置された第2同期信号送信装置35に対して有線同期信号を送信する。第2同期信号送信装置35は、同期信号受信装置40から有線同期信号を受信し、同じ3階に設置された同期信号受信装置40に対して無線同期信号を発信する。同期信号受信装置40は、第2同期信号送信装置35から発信された無線同期信号を受信し、近傍のスモールセルの基地局20に有線同期信号を送信する。基地局20は、同期信号受信装置40から受信した有線同期信号に基づいて、所定の時間精度(例えば、±1.5μs以下の精度)でフレーム同期を行うことができる。このように同じ階に第1同期信号送信装置30、同期信号受信装置40及び第2同期信号送信装置35を設置することにより、LANケーブルを追加配線することなく、同じ階で同期信号を受信可能なエリアを広くすることでき、同じ階の広範囲のエリアにわたって設置されている基地局20が同期信号を受信してフレーム同期を行うことができるようになる。
Furthermore, the synchronization
また、1階に設置された同期信号受信装置40は、有線(例えば、UTPケーブルなどのLANケーブル)を介して、一つ下の階(地下1階)に設置された第2同期信号送信装置35に対しても有線同期信号を送信する。地下1階に設置された第2同期信号送信装置35は、地上1階に設置された同期信号受信装置40から有線同期信号を受信し、地下1階に設置された同期信号受信装置40に対して無線同期信号を発信する。地下1階に設置された基地局20は、同期信号受信装置40から有線同期信号を受信し、所定の時間精度でフレーム同期を行うことができる。
The synchronization
地下1階に設置された同期信号受信装置40は、第2同期信号送信装置35から無線同期信号を受信し、有線(例えば、UTPケーブルなどのLANケーブル)を介して、近傍のスモールセルの基地局20に有線同期信号を送信するするとともに、更に一つ下の階(地下2階)に設置された第2同期信号送信装置35に対しても有線同期信号を発信する。以上の無線同期信号及び有線同期信号の送受信を繰り返することにより、フレーム同期に用いる同期信号を建物90の地下3階のフロアまで供給することができる。
A synchronization
以上、本実施形態によれば、従来システムにおける建物の屋上などの屋外に設置したGPS受信機と建物内の基地局との間を高価な同軸ケーブルの配線及び基地局への引き込み、高額なPTPサーバの設置などが不要になる。従って、建物90内の各階に設置されている複数の基地局20にフレーム同期を行うための同期信号を配信するフレーム同期システムの設置コストを低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, the expensive coaxial cable is connected between the GPS receiver installed outdoors such as the rooftop of the building in the conventional system and the base station in the building, and drawn into the base station. Installation of a server is unnecessary. Therefore, it is possible to reduce the installation cost of a frame synchronization system that distributes a synchronization signal for performing frame synchronization to a plurality of
特に、本実施形態によれば、同一フロア内での配線の引き回しを最小限に抑えることができ、配線をコンパクトすることができる。また、同期信号受信装置40側にPTPマスタとしての機能を持たせることにより、第1同期信号送信装置30にPTPマスタの機能を持たせる必要がなく、第1同期信号送信装置30内のデバイスの数量を少なくすることができる。従って、第1同期信号送信装置30の重量を軽減でき、第1同期信号送信装置30の内蔵電池304の電池消費を軽減することができる。また、有線同期信号の配信のための配線を同期信号受信装置40から行うため、地上階の窓際に設置した第1同期信号送信装置30への追加配線が不要となり、建物90内の基地局(AP)20用に配線されている既存のLANケーブル(UTPケーブル)を、有線同期信号の配信に有効活用することができる。
In particular, according to the present embodiment, routing of wiring within the same floor can be minimized, and wiring can be made compact. Further, by providing the synchronization
また、本実施形態によれば、同期信号受信装置40と第2同期信号送信装置35との間の配線にLANケーブル(UTPケーブル)を使用しているため、高価な同軸ケーブルや光ケーブルを使用する場合や、シリアルケーブル又はUSBケーブルを使用する場合とは異なり、建物90内の既存のLANケーブル(UTPケーブル)を使用することができ、追加のケーブル配線が不要である。また、同期信号受信装置40と第2同期信号送信装置35との間に赤外線通信やBluetooth(登録商標)、WiFi等の無線通信を使用する場合に比して、同期信号の遅延が小さく、より精度の高いフレーム同期が可能になる。また、同期信号受信装置40と第2同期信号送信装置35とを離して配線することができるため、同期信号受信装置40と第2同期信号送信装置35とを一体的に構成する場合に比して第2同期信号送信装置35から出力する電波の干渉の影響を小さくすることができ、また、同期信号を配信できるエリアを地下エリアまで容易に展開することができる。
Moreover, according to this embodiment, since the LAN cable (UTP cable) is used for the wiring between the synchronization
また、本実施形態によれば、既存のLANケーブル(UTPケーブル)を利用できるため、建物90の地上階から地下階にわたる広範囲エリアをカバーして同期信号を配信するためにLANケーブルの追加配線が不要である。特に、地上1階から地下への窓際の配線を行う必要がない。また、地上1階の第1同期信号送信装置30から地下の第2同期信号送信装置35に直接配線する場合に設ける高性能なHUB(低遅延なHUB)が不要である。
In addition, according to the present embodiment, since an existing LAN cable (UTP cable) can be used, additional wiring of the LAN cable is provided to cover a wide area from the ground floor to the basement floor of the
なお、図5の実施形態において、第1同期信号送信装置30を基準にし、無線同期信号の送受信の1回あたりの同期信号の時間精度Δtを±1.5μsとした場合、地下1階の基地局20では、無線同期信号の2回の送受信を経由して同期信号を受信するため同期信号の時間精度Δt(B1F)は±3.0μsになる。同様に、地下2階の基地局20では、無線同期信号の3回の送受信を経由して同期信号を受信するため同期信号の時間精度Δt(B2F)は±4.5μsになり、地下3階の基地局20では、無線同期信号の4回の送受信を経由して同期信号を受信するため同期信号の時間精度Δt(B3F)は±6.0μsになる。このように第1同期信号送信装置30を基準にしたときの同期信号の時間精度は地下にいくほど劣化する。しかしながら、地下の同一フロア内に位置する複数の基地局20間では、同期信号の時間精度を±1.5μs以下にすることができ、フレーム同期を精度よく行うことができるため、地下の同一フロア内の基地局間の干渉を確実に防止できる。
In the embodiment of FIG. 5, when the time accuracy Δt of the synchronization signal per transmission / reception of the wireless synchronization signal is ± 1.5 μs with reference to the first synchronization
図7は、他の実施形態に係るフレーム同期システムの全体構成の一例を示す説明図である。なお、図7において、前述の図5と共通する部分については同じ符号を付し、説明を省略する。図7は、地上1階の同期信号受信装置40と地下の基地局20及び第2同期信号送信装置35とを、LANケーブル50で直接接続せずに、LAN分岐装置としてのHUB55を介して接続している。地上1階の同期信号受信装置40からLANケーブル50を介して送信された有線同期信号は、HUB55で分岐され、地下の基地局20及び第2同期信号送信装置35に転送される。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the overall configuration of a frame synchronization system according to another embodiment. In FIG. 7, the same reference numerals are given to portions common to those in FIG. 5 described above, and description thereof is omitted. FIG. 7 shows that the synchronization
特に、図7の実施形態によれば、地上1階の同期信号受信装置40から、既存のLANケーブル50及びHUB55を介して、地下の複数の基地局20及び第2同期信号送信装置35に転送できるため、同期信号の配信エリア(範囲)を地下へ容易に拡大することができる。
In particular, according to the embodiment of FIG. 7, transfer is performed from the synchronization
なお、図7の実施形態において、第1同期信号送信装置30を基準にし、無線同期信号の送受信の1回あたりの同期信号の時間精度Δtを±1.5μsとした場合、地下1階の基地局20では、無線同期信号の送受信を経由せずに同期信号を受信するため同期信号の時間精度Δt(B1F)は±1.5μsのままである。また、地下2階及び地下3階の基地局20では、無線同期信号の2回の送受信を経由して同期信号を受信するため同期信号の時間精度Δt(B2F)及びΔt(B3F)は±3.0μsになる。しかしながら、図7の実施形態においても、地下の同一フロア内に位置する複数の基地局20間では、同期信号の時間精度を±1.5μs以下にすることができ、フレーム同期を精度よく行うことができるため、地下の同一フロア内の基地局間の干渉を確実に防止できる。
In the embodiment of FIG. 7, when the time accuracy Δt of the synchronization signal per transmission / reception of the wireless synchronization signal is ± 1.5 μs with reference to the first synchronization
図10は、他の参考例に係るフレーム同期システムの概略構成の一例を示す説明図である。また、図11は、図10の参考例に係るフレーム同期システムを構成する各装置の基本構成を示すブロック図である。なお、図10及び図11において、前述の図5及び図6と共通する部分については同じ符号を付し、説明を省略する。 FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a schematic configuration of a frame synchronization system according to another reference example. FIG. 11 is a block diagram showing a basic configuration of each device constituting the frame synchronization system according to the reference example of FIG. In FIGS. 10 and 11, the same reference numerals are given to portions common to FIGS. 5 and 6 described above, and description thereof is omitted.
図10及び図11の参考例において、建物90の窓際に設置されるGPS受信機能付きの第1同期信号送信装置31は、本実施形態の第1同期信号送信装置30とは異なり、PTP信号を送信するPTPマスタとして機能する有線通信部305を更に備える。第1同期信号送信装置31の有線通信部305は、GPS受信部301のGPS受信信号に基づいてフレーム同期のための有線同期信号(PTP信号)を、LANケーブル(例えばUTPケーブル)50,51を介して送信する。第2同期信号送信装置35は、LANケーブル(例えばUTPケーブル)50,51を介して第1同期信号送信装置31からの有線同期信号を受信する。
In the reference examples of FIGS. 10 and 11, the first synchronization
参考例のフレーム同期システムでは、同一フロア内で広範囲エリアをカバーして基地局20に同期信号を配信するには、LANケーブルを追加配線する必要がある(例えば図10の3階参照)。更に、建物90の窓際に設置される第1同期信号送信装置31は、PTPマスタとして機能する有線通信部305を更に備える必要があるため、第1同期信号送信装置30内のデバイスの数量が多くなるので、第1同期信号送信装置30の重量が大きくなり、第1同期信号送信装置30を内蔵電池で駆動する場合の電池消費が大きくなる。また、地上階(例えば1階)の第1同期信号送信装置31から地下の第2同期信号送信装置35へLANケーブルの窓際配線が追加で行う必要があり、その窓際配線に高性能なHUB(低遅延なHUB)が必要である。
In the frame synchronization system of the reference example, in order to cover a wide area within the same floor and distribute the synchronization signal to the
10 移動局
20 スモールセルの基地局
20A スモールセル
25 マクロセルの基地局
25A マクロセル
30 第1同期信号送信装置
301 GPS受信部
302 無線通信部
303 制御部
304 電池
35 第2同期信号送信装置
351 有線通信部
352 無線通信部
353 制御部
40 同期信号受信装置
401 無線通信部
402 有線通信部
403 制御部
50 LANケーブル
55 HUB
80 GPS衛星
90 建物
DESCRIPTION OF
80
Claims (10)
建物内でGPS衛星からの電波を受信可能な位置に設置され、前記GPS衛星からの電波を受信するGPS受信部と、前記GPS受信部のGPS受信信号に基づいて前記フレーム同期のための無線同期信号を送信する無線通信部とを有する第1同期信号送信装置と、
前記建物内の前記無線同期信号を受信可能な位置に設置され、前記無線同期信号を受信する無線通信部と、前記無線通信部で受信した無線同期信号に基づいて、有線接続を介して、前記フレーム同期のための有線同期信号を送信する有線通信部とを有する同期信号受信装置と、
前記建物内に設置され、有線接続を介して前記有線同期信号を受信する有線通信部と、前記有線通信部で受信した有線同期信号に基づいて、前記無線同期信号を送信する無線通信部とを有する第2同期信号送信装置と、を備え、
前記同期信号受信装置は、有線接続を介して前記基地局に又は前記基地局及び前記第2同期信号送信装置の両方に、前記有線同期信号を送信することを特徴とするシステム。 A system for performing frame synchronization of a base station that performs radio communication with a mobile station using a TDD (time division duplex) method,
A GPS receiving unit that is installed in a building at a position where radio waves from a GPS satellite can be received and receives radio waves from the GPS satellite, and wireless synchronization for the frame synchronization based on a GPS reception signal of the GPS receiving unit A first synchronization signal transmitting device having a wireless communication unit for transmitting a signal;
Based on the wireless synchronization signal received by the wireless communication unit, the wireless communication unit installed in the building at a position where the wireless synchronization signal can be received, and receiving the wireless synchronization signal, via the wired connection, A synchronization signal receiving device having a wired communication unit that transmits a wired synchronization signal for frame synchronization;
A wired communication unit that is installed in the building and receives the wired synchronization signal via a wired connection, and a wireless communication unit that transmits the wireless synchronization signal based on the wired synchronization signal received by the wired communication unit. A second synchronization signal transmission device having
The synchronization signal receiving apparatus transmits the wired synchronization signal to the base station or to both the base station and the second synchronization signal transmitting apparatus via a wired connection.
前記同期信号受信装置から有線接続を介して送信された前記有線同期信号を分岐して転送する分岐装置を更に備えることを特徴とするシステム。 The system of claim 1, wherein
The system further comprising: a branching device for branching and transferring the wired synchronization signal transmitted from the synchronization signal receiving device via a wired connection.
前記第1同期信号送信装置は、前記建物の窓に設置され、電源を供給する内蔵バッテリーを有することを特徴とするシステム。 The system of claim 1 or 2,
The system according to claim 1, wherein the first synchronization signal transmitter has a built-in battery that is installed in a window of the building and supplies power.
前記第2同期信号送信装置は、前記建物内の前記第2同期信号送信装置と同じフロアに設置されている同期信号受信装置から、LANケーブルを介して前記有線同期信号を受信し、前記同じフロアに設置されている他の同期信号受信装置に前記無線同期信号を送信し、
前記他の同期信号受信装置は、前記同じフロアに設置されている基地局に、LANケーブルを介して前記有線同期信号を送信することを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 3,
The second synchronization signal transmitting device receives the wired synchronization signal via a LAN cable from a synchronization signal receiving device installed on the same floor as the second synchronization signal transmitting device in the building, and Transmitting the wireless synchronization signal to another synchronization signal receiver installed in
The other synchronization signal receiving apparatus transmits the wired synchronization signal to a base station installed on the same floor via a LAN cable.
前記第2同期信号送信装置は、前記建物の地下フロアに設置され、前記第2同期信号送信装置が設置されているフロアよりも上位階のフロアに設置されている同期信号受信装置から、LANケーブルを介して前記有線同期信号を受信し、前記第2同期信号送信装置と同じフロアに設置されている他の同期信号受信装置に前記無線同期信号を送信し、
前記他の同期信号受信装置は、前記地下フロアに設置されている基地局に、LANケーブルを介して前記有線同期信号を送信することを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 4,
The second synchronization signal transmitting device is installed on an underground floor of the building and is connected to a LAN cable from a synchronization signal receiving device installed on a floor higher than the floor on which the second synchronization signal transmitting device is installed. Receiving the wired synchronization signal via, transmitting the wireless synchronization signal to another synchronization signal receiving device installed on the same floor as the second synchronization signal transmitting device,
The other synchronization signal receiving apparatus transmits the wired synchronization signal to a base station installed on the underground floor via a LAN cable.
前記第2同期信号送信装置は、前記建物の地下フロアに設置され、前記第2同期信号送信装置が設置されているフロアよりも上位階のフロアに設置されている同期信号受信装置から、有線接続を介して前記有線同期信号を受信し、前記第2同期信号送信装置と同じフロアに設置されている他の同期信号受信装置に前記無線同期信号を送信し、
前記他の同期信号受信装置は、自装置と同じフロアに設置されている基地局に、有線接続を介して前記有線同期信号を送信し、且つ、自装置よりも下位階のフロアに設置されている他の第2同期信号送信装置に、有線接続を介して前記有線同期信号を送信することを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 3,
The second synchronization signal transmitting device is installed on an underground floor of the building, and is connected by a wired connection from a synchronization signal receiving device installed on a floor higher than the floor on which the second synchronization signal transmitting device is installed. Receiving the wired synchronization signal via, transmitting the wireless synchronization signal to another synchronization signal receiving device installed on the same floor as the second synchronization signal transmitting device,
The other synchronization signal receiving device transmits the wired synchronization signal to a base station installed on the same floor as the own device via a wired connection, and is installed on a floor on a lower floor than the own device. And transmitting the wired synchronization signal to another second synchronization signal transmitting device via a wired connection.
前記同期信号受信装置から有線接続を介して前記有線同期信号を受信し、前記有線同期信号に基づいてフレーム同期を実行可能なTDD方式の基地局を更に備えることを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 6,
The system further comprising a TDD base station capable of receiving the wired synchronization signal from the synchronization signal receiving device via a wired connection and executing frame synchronization based on the wired synchronization signal.
前記有線接続は、デジタル信号を伝送するケーブルを用いた接続であることを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 7,
The wired connection is a connection using a cable for transmitting a digital signal.
前記有線接続は、LANケーブルを用いた接続であることを特徴とするシステム。 The system according to any one of claims 1 to 7,
The wired connection is a connection using a LAN cable.
前記フレーム同期のための無線同期信号を、建物内でGPS衛星からの電波を受信可能な位置に設置された第1同期信号送信装置から、前記建物内に設置された同期信号受信装置に伝送することと、
前記フレーム同期のための有線同期信号を、前記同期信号受信装置から有線接続を介して、前記基地局に、又は、前記基地局及び前記建物内に設置された第2同期信号送信装置の両方に伝送することと、を含むことを特徴とする方法。 A method of transmitting a synchronization signal for performing frame synchronization of a base station that performs radio communication with a mobile station using a TDD (time division duplex) method,
The wireless synchronization signal for frame synchronization is transmitted from the first synchronization signal transmitting device installed at a position where the radio wave from the GPS satellite can be received in the building to the synchronization signal receiving device installed in the building. And
The wired synchronization signal for frame synchronization is transmitted from the synchronization signal receiving device to the base station via a wired connection, or to both the base station and the second synchronization signal transmitting device installed in the building. Transmitting. A method comprising: transmitting.
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