JP2021077974A - 無線伝送システム及び無線中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の無線通信の方式を変更せずに、且つスループットを低下させることなく、高精度に時刻同期を実現する。【解決手段】時刻同期元であるマスター装置と接続される他の無線中継装置との無線通信を行うとともに、時刻同期先であるスレーブ装置と接続される無線中継装置は、他の無線中継装置から無線信号を受信して時刻同期パケットを取得するとともに、無線信号に応じてクロックを生成する無線受信部と、無線中継装置の時刻として、クロックをカウントしたカウンタ値を出力するカウンタ部と、取得した時刻同期パケットをスレーブ装置に出力するとともに、当該出力時の時刻により時刻同期パケットの補正領域を更新する更新部とを有する。無線受信部は、周波数同期を行うためのフレームパルスを用いることなく、無線信号を復調する際の処理を用いてクロックを生成する。【選択図】図５

Description

本発明は、時刻同期を行うための無線伝送システム及び無線中継装置に関する。

パケット網での時刻同期手法として、非特許文献１に定義されるＩＥＥＥ１５８８（ＰＴＰ：Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が広く用いられている。ＰＴＰでは、ＰＴＰマスター装置とＰＴＰスレーブ装置との間で、送受信時刻情報を埋め込んだＰＴＰパケット（時刻同期パケット）を交換することで、ＰＴＰマスター装置の時刻にＰＴＰスレーブ装置の時刻を同期させる。

ＰＴＰの時刻同期は、ＰＴＰマスター装置からＰＴＰスレーブ装置へＰＴＰパケットを送る場合の伝送遅延と、ＰＴＰスレーブ装置からＰＴＰマスター装置にＰＴＰパケットを送る場合の伝送遅延が同じであることを仮定している。このため、パケット伝送遅延が一致しなければ時刻の同期精度が劣化する。伝送遅延には、通信路での伝播遅延と中継装置での処理遅延とがある。

ＰＴＰマスター装置とＰＴＰスレーブ装置との間に中継装置が介在する場合において、中継装置での出力待ち時間による処理遅延は、パケットの多寡により容易に変動するため、同期精度劣化の要因となる。ＰＴＰでは、中継装置における出力待ち時間の変動に対処するため、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｌｏｃｋ（以下、「ＴＣ」と表記する）を定義している。ＴＣに対応した中継装置は、自らの中継装置にＰＴＰパケットが入力されてから出力されるまでの時間（すなわち、滞留時間）を該ＰＴＰパケットの補正領域に追加する。ＰＴＰスレーブ装置は、補正領域の値を読み取り、ＰＴＰマスター装置との時刻同期の補正に用いる。

テレビジョン放送用の無線中継装置であるＦＰＵ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｉｃｋｕｐ Ｕｎｉｔ）を想定した場合、ＦＰＵの伝送容量は、有線網と比較すると小さいため、有線網からＦＰＵへの接続時のレート変換やフレーム長の違いにより、遅延時間が変動するため、同期精度劣化の要因となる。一方、パケットが無線中継装置に入力された後は、誤り訂正符号化やＯＦＤＭ変調等の処理を加えられるため、ＯＦＤＭ復調し、誤り訂正符号の復号等の処理を行うまで、パケットを特定できない。そのためパケットが無線中継装置に入力（出力）され無線区間へ出力（入力）されるタイミングまでの滞留時間が測定できず、ＰＴＰパケットの補正領域に滞留時間を書き込むことが困難である。

一方、特許文献１では、ＴＣに対応した無線中継装置を複数用いる場合の補正領域の値の精度を維持することを目的として、２つの無線中継装置を１つの装置と捉えＴＣとして機能させ、補正領域への値の追加回数を減らすとしている。２つの無線中継装置を１つの中継装置と捉えることで、無線区間を当該１つの中継装置内に含めることができる。

具体的には、一方の無線中継装置の有線ポートから入力されたパケットが無線区間を介して中継され、他方の無線中継装置の有線ポートから出力されるまでの時間を測定し、これを滞留時間とすることで無線区間への入出力タイミングの測定が不要となる。この滞留時間を処理遅延として該ＰＴＰパケットへ追加すればよい。

また、特許文献１では、離れた２つの無線中継装置で、パケットの入力時刻及び出力時刻を正確に測定するために、無線フレームにおけるオーバヘッド部で同期パルス及び遅延測定パルスを伝送し、これを用いて時刻を測定するクロックを同期させ、クロックの周波数及び時刻を一致させている。

ＩＥＥＥ Ｓｔｄ，１５８８"ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｃｌｏｃｋ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ"，（２００８）

国際公開第２０１６／０７２０３８号

特許文献１では、２つの無線中継装置の時刻を同期させるために、無線フレームにおけるオーバヘッド部に同期パルス及び遅延測定パルスの領域を設け、それにより同期させるとしている。しかしながら、このような手法は、既に規格化されている無線通信の方式に適用することができない問題がある。また、同期パルス及び遅延測定パルスを用いるため、ノイズにより容易に誤動作してしまう問題があり、且つ、それらのパルスを追加するための領域を設けることでスループットが低下するという問題がある。

また、特許文献１では、ＰＴＰマスター装置のクロックと無線中継装置のクロックは周波数同期しておらず、ＰＴＰマスター装置のクロックに対して無線中継装置のクロックに誤差がある場合は正確に時刻同期の補正ができないという問題もある。

そこで、本発明は、従来の無線通信の方式を変更せずに、且つスループットを低下させることなく、高精度に時刻同期を実現する無線伝送システム及び無線中継装置を提供することを目的とする。

第１の態様に係る無線伝送システムは、時刻同期元であるマスター装置と接続される第１無線中継装置と、時刻同期先であるスレーブ装置と接続される第２無線中継装置とを備える。前記第１無線中継装置は、前記第１無線中継装置の時刻として、第１クロックをカウントしたカウンタ値を出力する第１カウンタ部と、時刻同期の補正に用いる滞留時間を示す補正領域を有する時刻同期パケットが前記マスター装置から入力されると、当該入力時の時刻により前記補正領域を更新する第１更新部と、前記第１クロックに応じて、前記補正領域が更新された前記時刻同期パケットを無線信号により前記第２無線中継装置に送信する無線送信部とを有する。前記第２無線中継装置は、前記無線信号を受信して前記時刻同期パケットを取得するとともに、前記無線信号に応じて第２クロックを生成する無線受信部と、前記第２無線中継装置の時刻として、前記第２クロックをカウントしたカウンタ値を出力する第２カウンタ部と、前記取得した時刻同期パケットを前記スレーブ装置に出力するとともに、当該出力時の時刻により前記補正領域を更新する第２更新部とを有する。前記無線信号は、時間方向に連続する一定時間長の送信シンボルからなる。前記無線受信部は、周波数同期を行うためのフレームパルスを用いることなく、前記無線信号を復調する際の処理を用いて前記第２クロックを生成する。

第２の態様に係る無線中継装置は、時刻同期元であるマスター装置と接続される他の無線中継装置との無線通信を行うとともに、時刻同期先であるスレーブ装置と接続される。前記無線中継装置は、前記他の無線中継装置から無線信号を受信して時刻同期パケットを取得するとともに、前記無線信号に応じてクロックを生成する無線受信部と、前記無線中継装置の時刻として、前記クロックをカウントしたカウンタ値を出力するカウンタ部と、前記取得した時刻同期パケットを前記スレーブ装置に出力するとともに、当該出力時の時刻により前記時刻同期パケットの補正領域を更新する更新部とを有する。前記無線信号は、時間方向に連続する一定時間長の送信シンボルからなる。前記無線受信部は、周波数同期を行うためのフレームパルスを用いることなく、前記無線信号を復調する際の処理を用いて前記クロックを生成する。

第３の態様に係る無線中継装置は、時刻同期先であるスレーブ装置と接続される他の無線中継装置との無線通信を行うとともに、時刻同期元であるマスター装置と接続される。前記無線中継装置は、前記無線中継装置の時刻として、クロックをカウントしたカウンタ値を出力するカウンタ部と、時刻同期の補正に用いる滞留時間を示す補正領域を有する時刻同期パケットが前記マスター装置から入力されると、当該入力時の時刻により前記補正領域を更新する更新部と、前記クロックに応じて、前記補正領域が更新された前記時刻同期パケットを無線信号により前記他の無線中継装置に送信する無線送信部と、前記マスター装置のクロックと前記無線中継装置のクロックとの周波数比を計算するとともに、前記周波数比を前記他の無線中継装置に通知する周波数比計算部とを有する。前記更新部は、前記周波数比に応じて前記カウンタ部のカウンタ値を補正した結果を前記入力時の時刻として前記補正領域を更新する。

本発明によれば、従来の無線通信の方式を変更せずに、且つスループットを低下させることなく、高精度に時刻同期を実現する無線伝送システム及び無線中継装置を提供できる。

実施形態に係る無線伝送システムを含む通信システムの構成を示す図である。 実施形態に係る滞留時間の測定方法を示す図である。 実施形態に係る無線フレームの一部構成を示す図である。 実施形態に係るＯＦＤＭフレーム構成例を示す図である。 第１実施形態に係る無線中継装置の構成を示す図である。 実施形態に係るシンボル同期処理を示す図である。 実施形態に係る往復伝送路遅延の計算方法を説明するための図である。 実施形態に係る往復伝送路遅延の計算方法を説明するための図である。 実施形態に係る往復伝送路遅延の計算方法を説明するための図である。 第１実施形態に係る位相同期方法を示すフロー図である。 第２実施形態に係る無線中継装置の構成を示す図である。 第３実施形態に係る無線中継装置の構成を示す図である。 第３実施形態に係る位相同期方法を示すフロー図である。

図面を参照して実施形態について説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態に係る無線伝送システムについて説明する。

（システム構成）
図１は、本実施形態に係る無線伝送システム３０を含む通信システム１の構成を示す図である。図１に示すように、通信システム１は、ＰＴＰマスター装置１０と、ＰＴＰスレーブ装置２０と、無線伝送システム３０とを有する。

ＰＴＰマスター装置１０は、例えばＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等を時刻源とする装置である。ＰＴＰマスター装置１０は、通信システム１における基準時刻を提供する。具体的には、ＰＴＰマスター装置１０及びＰＴＰスレーブ装置２０は、無線伝送システム３０を介してＰＴＰパケットを交換することで、ＰＴＰマスター装置１０の時刻にＰＴＰスレーブ装置２０の時刻を同期させる。

本実施形態において、ＰＴＰマスター装置１０は時刻同期元であるマスター装置に相当し、ＰＴＰスレーブ装置２０は時刻同期先であるスレーブ装置に相当し、ＰＴＰパケットは時刻同期パケットに相当する。

無線伝送システム３０は、ＰＴＰマスター装置１０側の無線中継装置１００と、ＰＴＰスレーブ装置２０側の無線中継装置２００とを有する。無線中継装置１００及び２００は、ＦＰＵであってもよい。ＰＴＰマスター装置１０及び無線中継装置１００は、パケット網１１を介して相互に接続される。無線中継装置２００及びＰＴＰスレーブ装置２０は、パケット網２１を介して相互に接続される。

無線中継装置１００及び無線中継装置２００は、無線回線３１を介して相互に接続される。具体的には、無線中継装置１００はアンテナ１０１を有し、無線中継装置２００はアンテナ２０１を有し、これらのアンテナ１０１，２０１を用いて無線通信を行う。無線中継装置１００及び無線中継装置２００は、滞留時間をＰＴＰパケットに追加するＴＣ（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｌｏｃｋ）に対応している。

（滞留時間の測定方法）
次に、本実施形態に係る滞留時間の測定方法について説明する。図２は、本実施形態に係る滞留時間の測定方法を示す図である。

図２に示すように、ＰＴＰパケットを構成するＰＴＰメッセージは、プリアンブルと、ネットワークプロトコルヘッダと、ペイロードとを有する。ペイロードは、滞留時間を示す補正値が格納される補正領域を有する。

図２において、時刻ＴＭ１は無線中継装置１００の時刻（カウンタ）であり、時刻ＴＭ２は無線中継装置２００の時刻（カウンタ）である。無線中継装置１００は、自装置で生成するクロック（第１クロック）をカウントしたカウント値を自装置の時刻ＴＭ１として用いる。無線中継装置２００は、自装置で生成するクロック（第２クロック）をカウントしたカウント値を自装置の時刻ＴＭ２として用いる。

本実施形態では、無線伝送システム３０を構成する無線中継装置１００及び無線中継装置２００を１つの装置と捉えてＴＣとして機能させる。

第１に、無線中継装置１００は、ＰＴＰマスター装置１０からＰＴＰパケットが入力されたときの時刻ＴＭ１（すなわち、入力時刻に対応するカウンタ値である入力時タイムスタンプ）により、このＰＴＰパケットの補正領域を更新する。具体的には、無線中継装置１００は、ＰＴＰパケットの補正領域に格納された補正値から、入力時刻に対応するカウンタ値を減算する。

第２に、無線中継装置１００は、補正領域が更新されたＰＴＰパケットを、無線区間を介して無線中継装置２００に送信する。

第３に、無線中継装置２００は、無線中継装置１００から無線区間を介してＰＴＰパケットを受信する。

第４に、無線中継装置２００は、ＰＴＰスレーブ装置２０にＰＴＰパケットを出力するとともに、ＰＴＰパケットを出力するときの時刻ＴＭ２（すなわち、出力時刻に対応するカウンタ値である出力時タイムスタンプ）により、このＰＴＰパケットの補正領域を更新する。具体的には、無線中継装置１００は、ＰＴＰパケットの補正領域に格納された補正値に、出力時刻に対応するカウンタ値を加算する。

第５に、ＰＴＰスレーブ装置２０は、ＰＴＰパケットの補正領域の補正値を読み取り、ＰＴＰマスター装置１０との時刻同期の補正に用いる。

このようにして、無線中継装置１００にＰＴＰパケットが入力されてから無線中継装置２００がＰＴＰパケットを出力するまでの時間を測定し、これを滞留時間（処理遅延）とすることで無線区間への出力タイミングの測定が不要となり、且つ補正領域の更新回数を減らす。また、２つの無線中継装置１００及び２００を１つの中継装置と捉えてＴＣとして機能させることで、無線区間を当該１つの中継装置内に含めることができる。但し、滞留時間を正しく求めるためには、時刻ＴＭ１及び時刻ＴＭ２の周波数及び位相が同期している必要がある。

（無線フレーム）
次に、本実施形態に係る無線フレームについて説明する。図３は、本実施形態に係る無線フレームの一部構成を示す図である。

図３に示すように、無線中継装置１００及び無線中継装置２００は、無線区間において、時間方向に連続する一定時間長の送信シンボルからなる無線フレームを送受信する。本実施形態に係る無線通信方式はＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調を用いる方式であるため、送信シンボルがＯＦＤＭシンボルである。ＯＦＤＭシンボル信号は、有効シンボル区間の先頭に有効シンボルの末尾の一部をコピーしたガードインターバルが付加される。

本実施形態では、周波数同期のための同期パルスや、位相同期のための遅延測定パルスを無線フレームに設けることなく、周波数同期及び位相同期を高精度に実現する者である。このため、従来の無線通信の方式を変更せずに、且つスループットを低下させることなく、高精度に時刻同期を実現する。

無線通信の方式としては、例えば、ＯＦＤＭ変調を用いる、ＦＰＵ（Ｆｉｅｌｄ ｐｉｃｋ ｕｐ ｕｎｉｔ）の無線方式（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ７１参照）を用いることができる。図４は、本実施形態に係るＯＦＤＭフレーム構成例を示す図である。図４に示すように、ＯＦＤＭフレームは、時間方向において複数の送信シンボルからなり、周波数方向において複数のキャリア（複数のサブキャリア）からなる。各送信シンボルにはシンボル番号が割り振られており、各キャリアにはキャリア番号が割り振られている。

このように、データ伝送に利用可能な送信シンボル（ＯＦＤＭシンボル）が時間方向に連続する。各シンボルは、周波数方向にサブキャリアとして分割されており、１シンボル期間内で複数のサブキャリアを用いてデータを並行して伝送できる。

図４に示す例において、データ用のサブキャリアと、パイロット信号用のサブキャリアと、伝送制御信号（ＴＭＣＣ）用のサブキャリアと、補助信号（ＡＣ）用のサブキャリアとを例示している。データ用のサブキャリアは、ＰＴＰパケットの送信に用いることができる。また、パイロット信号は、時間方向及び周波数方向に分散して配置される。

なお、本実施形態では、無線中継装置１００から無線中継装置２００への送信と、無線中継装置２００から無線中継装置１００への送信とで異なる周波数チャンネルを用いる。すなわち、無線回線３１における複信方式としてＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式を用いる。以下において、無線中継装置１００から無線中継装置２００への送信の方向を「下り」と呼び、無線中継装置２００から無線中継装置１００への送信の方向を「上り」と呼ぶ。

（無線中継装置の構成）
次に、本実施形態に係る無線中継装置１００及び２００の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る無線中継装置１００及び２００の構成を示す図である。

（ａ）ＰＴＰマスター装置１０側の無線中継装置１００
図５に示すように、無線中継装置１００は、パケット処理部１１０と、無線送信部１２０と、無線受信部１３０と、送信アンテナ１０１Ｔと、受信アンテナ１０１Ｒとを有する。

パケット処理部１１０は、下りパケット及び上りパケットを処理する。パケットには、ＰＴＰパケットとそれ以外のデータパケットとがある。データパケットには、例えば映像パケットが含まれる。無線送信部１２０は、パケット処理部１１０が出力する下りパケットに対して送信処理を行い、送信処理後の下りパケットを送信アンテナ１０１Ｔから下り回線３１Ｄを介して無線中継装置２００に送信する。無線受信部１３０は、無線中継装置２００から上り回線３１Ｕを介して受信アンテナ１０１Ｒが受信した下りパケットに対して受信処理を行い、受信処理後の上りパケットをパケット処理部１１０に出力する。

パケット処理部１１０は、カウンタ部１１１と、ポート部１１２と、伝送路遅延計算部１１３と、パケット振分け部１１４とを有する。無線送信部１２０は、無線クロック部１２１と、誤り訂正符号化部１２２と、ＯＦＤＭ変調部１２３と、直交変調部１２４とを有する。無線受信部１３０は、直交復調部１３１と、無線クロック再生部１３２と、ＯＦＤＭ復調部１３３と、誤り訂正復号部１３４とを有する。

カウンタ部１１１は、無線クロック部１２１から入力されるクロックをカウントし、無線中継装置１００の時刻ＴＭ１としてカウント値ｃｏｕｎｔを出力する。また、カウンタ部１１１は、伝送路遅延計算部１１３から入力されるカウンタクリア指示ｃｌｅａｒに応じて、カウント値ｃｏｕｎｔをクリア（リセット）する。

ポート部１１２は、無線中継装置１００とパケット網１１とのインターフェースであり、パケット網１１から入力される下りパケットを無線送信部１２０に出力するとともに、無線受信部１３０からパケット振分け部１１４を介して入力される上りパケットをパケット網１１へ出力する。

また、ポート部１１２は、パケット網１１から入力される下りパケットがＰＴＰパケットである場合、このＰＴＰパケットの補正領域を、ポート部１１２に入力されたときのカウント値ｃｏｕｎｔにより更新し、補正領域が更新されたＰＴＰパケットを無線送信部１２０に出力する。本実施形態において、ポート部１１２は、補正領域を更新する更新部（第１更新部）に相当する。

伝送路遅延計算部１１３は、無線中継装置１００と無線中継装置２００との間の往復伝送路遅延を計算するための処理を行う。往復伝送路遅延は、無線中継装置１００と無線中継装置２００との時刻の位相同期を行うために用いられる。本実施形態に係る位相同期の詳細については後述する。

パケット振分け部１１４は、誤り訂正復号部１３４から入力される上りパケットをＰＴＰパケット及びデータパケットに振分ける。

無線クロック部１２１は、クロック（第１クロック）を生成し、生成したクロックをカウンタ部１１１及びＯＦＤＭ変調部１２３に出力する。

誤り訂正符号化部１２２は、ポート部１１２から入力される下りパケットに対して誤り訂正符号化処理を行い、誤り訂正符号化処理が行われた下りパケットをＯＦＤＭ変調部１２３に出力する。

ＯＦＤＭ変調部１２３は、誤り訂正符号化部１２２から入力される下りパケットに対してＯＦＤＭ変調処理を行い、ＯＦＤＭ変調処理が行われた下りパケット（ＯＦＤＭ信号）を直交変調部１２４に出力する。また、ＯＦＤＭ変調部１２３は、ＯＦＤＭ信号を構成するＯＦＤＭシンボルのシンボル波形の開始タイミングを伝送路遅延計算部１１３に通知する。

直交変調部１２４は、ＯＦＤＭ変調部１２３から入力されるＯＦＤＭ信号に対して直交変調処理を行い、直交変調処理が行われたＯＦＤＭ信号（無線信号）を送信アンテナ１０１Ｔに出力する。

直交復調部１３１は、受信アンテナ１０１Ｒから入力されるＯＦＤＭ信号（無線信号）に対して直交復調処理を行い、直交復調処理が行われたＯＦＤＭ信号を無線クロック再生部１３２及びＯＦＤＭ復調部１３３に出力する。

無線クロック再生部１３２は、直交復調部１３１から入力されるＯＦＤＭ信号からクロックを再生し、再生したクロックをＯＦＤＭ復調部１３３に出力する。このクロックは、ＯＦＤＭ復調時のＡ／Ｄ変換の駆動クロックである。

ＯＦＤＭ復調部１３３は、無線クロック再生部１３２から入力されるクロックに応じて、直交復調部１３１から入力されるＯＦＤＭ信号に対してＯＦＤＭ復調処理を行い、ＯＦＤＭ復調処理を行って得られた上りパケットを誤り訂正復号部１３４に出力する。

誤り訂正復号部１３４は、ＯＦＤＭ復調部１３３から入力される上りパケットに対して誤り訂正復号処理を行い、誤り訂正復号処理が行われた上りパケットをパケット振分け部１１４に出力する。

このように、本実施形態に係る無線中継装置１００（第１無線中継装置）は、無線中継装置１００の時刻ＴＭ１として、第１クロックをカウントしたカウンタ値を出力するカウンタ部１１１（第１カウンタ部）と、時刻同期の補正に用いる滞留時間を示す補正領域を有するＰＴＰパケットがＰＴＰマスター装置１０から入力されると、当該入力時の時刻ＴＭ１により補正領域を更新するポート部１１２（第１更新部）と、第１クロックに応じて、補正領域が更新されたＰＴＰパケットを無線信号により無線中継装置２００に送信する無線送信部１２０とを有する。

（ｂ）ＰＴＰスレーブ装置２０側の無線中継装置２００
図５に示すように、無線中継装置２００は、無線受信部２１０と、無線送信部２２０と、パケット処理部２３０と、送信アンテナ２０１Ｔと、受信アンテナ２０１Ｒとを有する。

パケット処理部２３０は、下りパケット及び上りパケットを処理する。無線受信部２１０は、無線中継装置１００から下り回線３１Ｄを介して受信アンテナ２０１Ｒが受信した下りパケットに対して受信処理を行い、受信処理後の下りパケットをパケット処理部２３０に出力する。無線送信部２２０は、パケット処理部２３０から入力される上りパケットに対して送信処理を行い、送信処理後の上りパケットを送信アンテナ２０１Ｔから上り回線３１Ｕを介して無線中継装置２００に送信する。

パケット処理部２３０は、カウンタ部２３１と、ポート部２３２と、伝送路遅延計算部２３３と、パケット多重部２３４とを有する。無線受信部２１０は、直交復調部２１１と、無線クロック再生部２１２と、ＯＦＤＭ復調部２１３と、誤り訂正復号部２１４とを有する。無線送信部２２０は、無線クロック部２２１と、誤り訂正符号化部２２２と、ＯＦＤＭ変調部２２３と、直交変調部２２４とを有する。

直交復調部２１１は、受信アンテナ２０１Ｒから入力されるＯＦＤＭ信号（無線信号）に対して直交復調処理を行い、直交復調処理が行われたＯＦＤＭ信号を無線クロック再生部２１２及びＯＦＤＭ復調部２１３に出力する。

無線クロック再生部２１２は、直交復調部２１１から入力されるＯＦＤＭ信号からクロックを再生し、再生したクロックをＯＦＤＭ復調部２１３に出力する。このクロックは、ＯＦＤＭ復調時のＡ／Ｄ変換の駆動クロックである。無線クロック再生部２１２は、再生したクロックをさらにカウンタ部２３１に出力してもよい。

ＯＦＤＭ復調部２１３は、無線クロック再生部２１２から入力されるクロックに応じて、直交復調部２１１から入力されるＯＦＤＭ信号に対してＯＦＤＭ復調処理を行い、ＯＦＤＭ復調処理を行って得られた下りパケットを誤り訂正復号部２１４に出力する。また、ＯＦＤＭ復調部２１３は、ＯＦＤＭ信号を構成するＯＦＤＭシンボルのシンボル波形の開始タイミングを伝送路遅延計算部２３３に通知する。ＯＦＤＭ復調部２１３は、シンボルタイミング（クロック）をカウンタ部２３１に出力してもよい。

誤り訂正復号部２１４は、ＯＦＤＭ復調部２１３から入力される下りパケットに対して誤り訂正復号処理を行い、誤り訂正復号処理が行われた下りパケットをポート部２３２に出力する。

カウンタ部２３１は、無線クロック再生部２１２から入力されるクロック又はＯＦＤＭ復調部２１３から入力されるクロック（シンボルタイミング）をカウントし、無線中継装置１００の時刻ＴＭ２としてカウント値を出力する。

ポート部２３２は、無線中継装置２００とパケット網２１とのインターフェースであり、パケット網２１から入力される上りパケットを無線送信部２２０に出力するとともに、無線受信部２１０から入力される下りパケットをパケット網２１へ出力する。

また、ポート部２３２は、パケット網２１に出力する下りパケットがＰＴＰパケットである場合、このＰＴＰパケットの補正領域を、ポート部２３２から出力するときのカウント値により更新し、補正領域が更新されたＰＴＰパケットをパケット網２１に出力する。本実施形態において、ポート部２３２は、補正領域を更新する更新部（第２更新部）に相当する。

伝送路遅延計算部２３３は、無線中継装置１００と無線中継装置２００との間の往復伝送路遅延を計算するための処理を行う。往復伝送路遅延は、無線中継装置１００と無線中継装置２００との時刻の位相同期を行うために用いられる。本実施形態に係る位相同期の詳細については後述する。

パケット多重部２３４は、伝送路遅延計算部２３３から入力されるパケットを、ポート部２３２から入力される上りパケットに多重し、上りパケットを誤り訂正符号化部２２２に出力する。

無線クロック部２２１は、クロックを生成し、生成したクロックをＯＦＤＭ変調部２２３に出力する。

誤り訂正符号化部２２２は、パケット多重部２３４から入力される上りパケットに対して誤り訂正符号化処理を行い、誤り訂正符号化処理が行われた上りパケットをＯＦＤＭ変調部２２３に出力する。

ＯＦＤＭ変調部２２３は、誤り訂正符号化部２２２から入力される上りパケットに対してＯＦＤＭ変調処理を行い、ＯＦＤＭ変調処理が行われた上りパケット（ＯＦＤＭ信号）を直交変調部２２４に出力する。ＯＦＤＭ変調部２２３は、ＯＦＤＭ信号を構成するＯＦＤＭシンボルのシンボル波形の開始タイミングを伝送路遅延計算部２３３に通知する。

直交変調部２２４は、ＯＦＤＭ変調部２２３から入力されるＯＦＤＭ信号に対して直交変調処理を行い、直交変調処理が行われたＯＦＤＭ信号（無線信号）を送信アンテナ２０１Ｔに出力する。

このように、本実施形態に係る無線中継装置２００（第２無線中継装置）は、無線信号を受信してＰＴＰパケットを取得するとともに、無線信号に応じて第２クロックを生成する無線受信部２１０と、無線中継装置２００の時刻ＴＭ２として、第２クロックをカウントしたカウンタ値を出力するカウンタ部２３１（第２カウンタ部）と、取得したＰＴＰパケットをＰＴＰスレーブ装置２０に出力するとともに、当該出力時の時刻ＴＭ２により補正領域を更新するポート部２３２（第２更新部）とを有する。

（周波数同期）
次に、本実施形態に係る周波数同期について説明する。本実施形態では、ＯＦＤＭ信号の復調処理により生成されるタイミングを用いることで、フレームパルスを用いることなく周波数同期を行うことを可能とする。

具体的には、無線中継装置２００において、無線受信部２１０は、周波数同期を行うためのフレームパルスを用いることなく、無線信号（ＯＦＤＭ信号）を復調する際のクロック再生処理を用いてクロック（第２クロック）を生成し、生成したクロックをカウンタ部２３１に出力する。これにより、無線受信部２１０は、無線中継装置１００が生成するクロックと周波数が一致したクロックを生成できる。そして、カウンタ部２３１は、無線受信部２１０から入力されるクロックをカウントし、無線中継装置１００の時刻ＴＭ２としてカウント値を出力する。

無線受信部２１０がクロック再生処理を用いてクロックを生成する方法について説明する。

無線受信部２１０の無線クロック再生部２１２は、ＯＦＤＭ信号を復調する際のクロック再生処理を用いてクロックを生成（再生）する。このクロックは、ＯＦＤＭ変調時のＤ／Ａ変換及び復調時のＡ／Ｄ変換の駆動クロックである。無線クロック再生部２１２は、生成したクロックをカウンタ部２３１に出力する。

クロックの再生については、非特許文献２（“ＯＦＤＭ復調における周波数同期の検討”，テレビ学技報，ｖｏｌ．２０，ｎｏ．５３，ｐｐ．６１-６６，Ｏｃｔ．１９９６．）に記載されているように、上記相関信号から算出した位相誤差を用いて電圧制御発振器を動作させることでクロックを再生させる方法や、特開２００２−９４４８０に記載されているように、ＯＦＤＭシンボル信号のパイロットシンボルを用いて算出した位相誤差を用いて電圧制御発振器を動作させることでクロックを再生する方法がある。

このように、再生されたクロックをもとに無線中継装置２００のカウンタ部２３１をカウントアップすることで、無線中継装置１００のカウンタ部１１１と無線中継装置２００のカウンタ部２３１とを周波数同期させることができる。

（位相同期）
次に、本実施形態に係る位相同期について説明する。本実施形態では、ＯＦＤＭ信号の持つ、ＯＦＤＭシンボル長が一定でかつ連続して送信される性質を利用することで、遅延測定パルスを用いることなく位相同期を行うことを可能とする。

本実施形態に係る位相同期では、シンボル同期処理を用いてＯＦＤＭシンボルのシンボル波形の開始タイミングを特定する。図６は、本実施形態に係るシンボル同期処理を示す図である。

図６に示すように、ＯＦＤＭシンボル信号は、有効シンボル区間の先頭に有効シンボルの末尾の一部をコピーしたガードインターバルが付加されている。

従って、無線受信部２１０のＯＦＤＭ復調部２１３は、ＯＦＤＭシンボル信号（１）と、有効シンボル区間分だけ遅延させたＯＦＤＭシンボル信号（２）とを乗算し、ガードインターバル長で積分して得た相関出力（３）を生成する。この相関出力は、ガードインターバル先頭位置にピークを持つ値となる。ＯＦＤＭ復調部２１３は、そのピークを取得することでシンボルタイミングを再生する。

本実施形態において、無線中継装置１００の伝送路遅延計算部１１３は、無線中継装置１００及び無線中継装置２００が送受信する送信シンボルの送信時刻及び受信時刻に応じて往復伝送路遅延を計算する。ここで、無線中継装置１００は、往復伝送路遅延を測定するための遅延測定パルスを用いることなく、ＯＦＤＭシンボル（送信シンボル）のシンボル波形の開始時刻を送信時刻及び受信時刻として取得する。

図７乃至図９は、本実施形態に係る往復伝送路遅延の計算方法を説明するための図である。

位相同期の方法として、ＰＴＰ等で用いられる往復伝送路遅延を利用する方法が知られており、往復伝送路遅延の推定値（計算値）Ｔｒｔは、図７に示すように、無線中継装置１００と無線中継装置２００で信号を送受信する時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３、Ｔ３を用いて、式（１）で計算される。

Ｔｒｔ＝（Ｔ４−Ｔ１）−（Ｔ３−Ｔ２） ・・・（１）

但し、時刻Ｔ１は、無線中継装置１００がＯＦＤＭシンボル信号を送信した時刻であり、時刻Ｔ２は、このＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置２００が受信した時刻である。時刻Ｔ３は、無線中継装置２００がＯＦＤＭシンボル信号を送信した時刻であり、時刻Ｔ４は、このＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置１００が受信した時刻である。

ここで、時刻Ｔ４の測定対象となる信号は、時刻Ｔ１において無線中継装置１００で生成された信号を無線中継装置２００で受信した後に、無線中継装置２００で生成された信号であることを前提としている。

図８は、このような前提条件を満たす場合におけるＯＦＤＭシンボル信号送受信の流れを示す図である。

図８に示すように、時刻Ｔ１において、無線中継装置１００は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置２００に送信する。この送信ＯＦＤＭシンボル信号は、ガードインターバルと有効シンボルａ１とからなる。無線中継装置１００は、この送信ＯＦＤＭシンボル信号の送信時刻Ｔ１を記憶する。

時刻Ｔ２において、無線中継装置２００は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置１００から受信する。この受信ＯＦＤＭシンボル信号は、ガードインターバルと有効シンボルａ１とからなる。無線中継装置２００は、この受信ＯＦＤＭシンボル信号の受信時刻Ｔ２を記憶する。

時刻Ｔ３において、無線中継装置２００は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置１００に送信する。この送信ＯＦＤＭシンボル信号は、ガードインターバルと有効シンボルｂ２とからなる。無線中継装置２００は、この送信ＯＦＤＭシンボル信号の送信時刻Ｔ３を記憶する。なお、無線中継装置２００は、時刻Ｔ２でＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置１００から受信した後、最初に無線中継装置１００にＯＦＤＭシンボル信号を送信する時刻を受信時刻Ｔ３として記憶する。

時刻Ｔ４において、無線中継装置１００は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置２００から受信する。この受信ＯＦＤＭシンボル信号は、ガードインターバルと有効シンボルｂ２とからなる。無線中継装置１００は、この受信ＯＦＤＭシンボル信号の受信時刻Ｔ４を記憶する。なお、無線中継装置１００は、時刻Ｔ１でＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置２００に送信した後、最初に無線中継装置２００からＯＦＤＭシンボル信号を受信した時刻を受信時刻Ｔ４として記憶する。

本実施形態において、無線中継装置２００が受信時刻Ｔ２及び送信時刻Ｔ３を無線中継装置１００に通知し、無線中継装置１００が式（１）により往復伝送路遅延を計算する。図８に示すように、送信時刻Ｔ３が受信時刻Ｔ２よりも後である場合、計算された往復伝送路遅延が正の値になる。

一方、送信時刻Ｔ１で生成されたＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置２００で受信する前に生成されたＯＦＤＭシンボル信号を受信時刻Ｔ４で無線中継装置１００が受信する場合、計算された往復伝送路遅延が負の値になるため、正しい往復伝送路遅延にならない。

図９は、往復伝送路遅延を正しく計算できない場合におけるＯＦＤＭシンボル信号送受信の流れを示す図である。

図９に示すように、時刻Ｔ１において、無線中継装置１００は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置２００に送信する。この送信ＯＦＤＭシンボル信号は、ガードインターバルと有効シンボルａ１とからなる。無線中継装置１００は、この送信ＯＦＤＭシンボル信号の送信時刻Ｔ１を記憶する。

時刻Ｔ２に先立ち、無線中継装置２００は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置１００に送信する。この受信ＯＦＤＭシンボル信号は、ガードインターバルと有効シンボルｂ１とからなる。

時刻Ｔ２において、無線中継装置２００は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置１００から受信する。この受信ＯＦＤＭシンボル信号は、ガードインターバルと有効シンボルａ１とからなる。無線中継装置２００は、この受信ＯＦＤＭシンボル信号の受信時刻Ｔ２を記憶する。

時刻Ｔ４において、無線中継装置１００は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置２００から受信する。この受信ＯＦＤＭシンボル信号は、ガードインターバルと有効シンボルｂ１とからなる。無線中継装置１００は、この受信ＯＦＤＭシンボル信号の受信時刻Ｔ４を記憶する。なお、無線中継装置１００は、時刻Ｔ１でＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置２００に送信した後、最初に無線中継装置２００からＯＦＤＭシンボル信号を受信した時刻を受信時刻Ｔ４として記憶する。

時刻Ｔ３において、無線中継装置２００は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置１００に送信する。この送信ＯＦＤＭシンボル信号は、ガードインターバルと有効シンボルｂ２とからなる。無線中継装置２００は、この送信ＯＦＤＭシンボル信号の送信時刻Ｔ３を記憶する。なお、無線中継装置２００は、時刻Ｔ２でＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置１００から受信した後、最初に無線中継装置１００にＯＦＤＭシンボル信号を送信する時刻を受信時刻Ｔ３として記憶する。

その結果、記憶される送信時刻Ｔ３と記憶される受信時刻Ｔ４とで時系列が逆転してしまい、無線中継装置１００が式（１）により計算する往復伝送路遅延が負の値になるため、正しい往復伝送路遅延にならない。

そこで、本実施形態では、ＯＦＤＭシンボルの周期が一定であることを利用し、往復伝送路遅延が負になった場合は、周期Ｔｐを往復伝送路遅延に加算することにより、正しい値を得ることができる。一般的に、伝送路遅延はＯＦＤＭシンボル長よりも十分小さく上記が成り立つ（Ｔｐ＞Ｔｒｔの場合成立する）。

ＯＦＤＭシンボルの周期以外に用いることのできる周期Ｔｐとして、ＳＰパイロットパターンの特定配置時のＯＦＤＭシンボル（４ＯＦＤＭシンボル周期）、フレーム（ＴＭＣＣ）の特定ＯＦＤＭシンボル（４０８シンボル周期）等があり、該当のＯＦＤＭシンボル信号の開始時刻を無線中継装置１００及び２００で測定し、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４として用いればよい。本実施形態では、無線中継装置１００が求めた往復伝送路遅延（平均伝送路遅延）を用いて、無線中継装置１００のカウンタ部１１１のカウンタ値のクリアタイミングを調節して位相同期させる。

図１０は、本実施形態に係る位相同期方法を示すフロー図である。

図１０に示すように、ステップＳ１０１において、無線中継装置１００の無線送信部１２０は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置２００に送信する。無線中継装置１００の伝送路遅延計算部１１３は、この送信ＯＦＤＭシンボル信号の送信時刻Ｔ１を記憶する。ここで、無線送信部１２０のＯＦＤＭ変調部１２３は、この送信ＯＦＤＭシンボル信号のシンボル波形の開始タイミングを伝送路遅延計算部１１３に通知する。伝送路遅延計算部１１３は、通知されたシンボル波形の開始タイミングを送信時刻Ｔ１として記憶する。

ステップＳ１０２において、無線中継装置２００の無線受信部２１０は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置１００から受信する。無線中継装置２００の伝送路遅延計算部２３３は、この受信ＯＦＤＭシンボル信号の受信時刻Ｔ２を記憶する。ここで、無線受信部２１０のＯＦＤＭ復調部２１３は、この受信ＯＦＤＭシンボル信号のシンボル波形の開始タイミングを伝送路遅延計算部２３３に通知する。伝送路遅延計算部２３３は、通知されたシンボル波形の開始タイミングを受信時刻Ｔ２として記憶する。

ステップＳ１０３において、無線中継装置２００の無線送信部２２０は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置１００に送信する。無線中継装置２００の伝送路遅延計算部２３３は、この送信ＯＦＤＭシンボル信号の送信時刻Ｔ３を記憶する。ここで、無線送信部２２０のＯＦＤＭ変調部２２３は、この送信ＯＦＤＭシンボル信号のシンボル波形の開始タイミングを伝送路遅延計算部２３３に通知する。伝送路遅延計算部２３３は、通知されたシンボル波形の開始タイミングを送信時刻Ｔ３として記憶する。

ステップＳ１０４において、無線中継装置１００の無線受信部１３０は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置２００から受信する。無線中継装置１００の伝送路遅延計算部１１３は、この受信ＯＦＤＭシンボル信号の受信時刻Ｔ４を記憶する。具体的には、無線受信部１３０のＯＦＤＭ復調部１３３は、この受信ＯＦＤＭシンボル信号のシンボル波形の開始タイミングを伝送路遅延計算部１１３に通知する。伝送路遅延計算部１１３は、通知されたシンボル波形の開始タイミングを受信時刻Ｔ４として記憶する。

ステップＳ１０５において、無線中継装置２００の伝送路遅延計算部２３３は、ステップＳ１０３で記憶した送信時刻Ｔ３からステップＳ１０２で記憶した受信時刻Ｔ２を減算し、減算結果（Ｔ３−Ｔ２）を含むパケットをパケット多重部２３４に出力する。無線中継装置２００の無線送信部２２０は、多重されたパケットを無線中継装置１００に送信する。なお、減算結果（Ｔ３−Ｔ２）を無線中継装置１００に通知することに変えて、Ｔ２及びＴ３のそれぞれの値を無線中継装置１００に通知してもよい。

ステップＳ１０６において、無線中継装置１００の無線受信部１３０は、減算結果（Ｔ３−Ｔ２）を含むパケットを受信し、パケット振分け部１１４がこのパケットを伝送路遅延計算部１１３に振分ける。

ステップＳ１０７において、無線中継装置１００の伝送路遅延計算部１１３は、ステップＳ１０１で記憶した送信時刻Ｔ１と、ステップＳ１０４で記憶した受信時刻Ｔ４と、ステップＳ１０６で受信した減算結果（Ｔ３−Ｔ２）とから、式（１）により往復伝送路遅延Ｔｒｔを計算する。

ステップＳ１０８において、無線中継装置１００の伝送路遅延計算部１１３は、ステップＳ１０７で計算した往復伝送路遅延Ｔｒｔが正の値であるか又は負の値であるかを判定する。正の値である場合、処理をステップＳ１１２に進める。

一方、ステップＳ１０７で計算した往復伝送路遅延Ｔｒｔが負の値である場合、ステップＳ１０９において、無線中継装置１００の伝送路遅延計算部１１３は、ＯＦＤＭシンボルの周期性を利用して、ステップＳ１０７で計算した往復伝送路遅延Ｔｒｔに対して補正処理を行う。本実施形態では、伝送路遅延計算部１１３は、周期Ｔｐを往復伝送路遅延Ｔｒｔに加算することにより、正しい値を得る。

一方、ステップＳ１１０において、無線中継装置２００のカウンタ部２３１は、予め定められたクリアタイミングにおいてカウンタ部２３１のカウンタ値をクリアする。ここで、クリアタイミングとしては、例えば、１）フレーム（ＴＭＣＣ）の特定シンボル（カウンタ周期：約４０ｍｓ）、２）特定フレーム（１〜８）の特定シンボル（カウンタ周期：約３２０ｍｓ）、３）ＴＭＣＣの未使用ｂｉｔもしくはＡＣに設けたクリアフラグｂｉｔが１のシンボル（カウンタ周期：任意）のいずれかを用いることができる。

ステップＳ１１１において、無線中継装置１００の伝送路遅延計算部１１３は、計算された往復伝送路遅延を用いて、無線中継装置１００のカウンタ部１１１のカウンタ値のクリアタイミングを調節して位相同期させる。本実施形態では、伝送路遅延計算部１１３は、予め定められたクリアタイミングから往復伝送路遅延の２分の１の時間（Ｔｒｔ／２）が経過したときに、カウンタクリア指示ｃｌｅａｒをカウンタ部１１１に出力する。カウンタ部１１１は、カウンタクリア指示ｃｌｅａｒに応じて、カウンタ部１１１のカウンタ値をクリアする。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る無線伝送システムについて、第１実施形態に係る無線伝送システムとの相違点を主として説明する。

ＰＴＰマスター装置１０のクロックに対して無線中継装置１００，２００のクロックに周波数に誤差が有る場合、無線中継装置１００，２００のカウンタで測定した滞留時間は、ＰＴＰマスター装置１０のクロックを基準とした時間と同一にならない。このような場合、無線中継装置１００，２００のカウンタで測定した滞留時間をＴＣでの補正に用いると、ＰＴＰマスター装置１０とＰＴＰスレーブ装置２０との時刻同期が劣化する。本実施形態では、ＰＴＰマスター装置１０と無線中継装置１００，２００との周波数誤差を補正可能とする。

本実施形態に係る無線中継装置１００は、ＰＴＰマスター装置１０のクロックと、無線クロック部１２１が出力するクロック（第１クロック）との周波数比を計算するとともに、この周波数比を無線中継装置２００に通知する。そして、無線中継装置１００は、ＰＴＰパケットの入力時の時刻として、周波数比に応じてカウンタ部１１１のカウンタ値を補正した結果によりＰＴＰパケットの補正領域を更新する。同様に、無線中継装置１００は、ＰＴＰパケットの出力時の時刻として、周波数比に応じてカウンタ部２３１のカウンタ値を補正した結果によりＰＴＰパケットの補正領域を更新する。

図１１は、本実施形態に係る無線中継装置１００及び２００の構成を示す図である。

図１１に示すように、本実施形態に係る無線中継装置１００は、パケット処理部１１０が周波数比計算部１１５及びパケット多重部１１６をさらに有する点で第１実施形態とは異なっている。

周波数比計算部１１５は、ポート部１１２から入力されるＰＴＰパケット（具体的には、Ｓｙｎｃメッセージ）の受信時刻とそのメッセージに記述されている時刻とを記憶する。周波数比計算部１１５は、一定数のメッセージを記憶して、最小二乗法により線形近似を行い、その傾きにより、ＰＴＰマスター装置１０のクロックと無線中継装置１００のクロックの周波数比を求め、その値を記述したパケット（周波数比パケット）を生成し、生成した周波数比パケットをパケット多重部１１６に出力する。パケット多重部１１６は、周波数比計算部１１５から入力される周波数比パケットをポート部１１２から入力される下りパケットと多重し、多重したパケットを誤り訂正符号化部１２２に出力する。また、ポート部１１２は、カウンタ部１１１のカウンタ値をＰＴＰパケットの補正領域に格納する際に、周波数比で補正してから格納する。

本実施形態に係る無線中継装置２００は、パケット処理部２３０がパケット振分け部２３５及び周波数比パケット受信部２３６をさらに有する点で第１実施形態とは異なっている。

パケット振分け部２３５は、誤り訂正復号部２１４から入力される下りパケットのうち周波数比パケットを周波数比パケット受信部２３６に出力し、それ以外のパケットをポート部２３２に出力する。周波数比パケット受信部２３６は、周波数比パケットを受信し、周波数比の値をポート部２３２に出力する。ポート部２３２は、カウンタ部２３１のカウンタ値をＰＴＰパケットの補正領域に格納する際に、周波数比で補正してから格納する。

このようにしてカウンタ値を補正して得られた滞留時間をＴＣでの補正に用いることにより、ＰＴＰマスター装置１０とＰＴＰスレーブ装置２０との時刻同期を改善できる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る無線伝送システムについて、第１及び第２実施形態に係る無線伝送システムとの相違点を主として説明する。

第１及び第２実施形態において、無線中継装置１００が往復伝送路遅延を求めるとともにカウンタ部１１１のカウンタ値のクリアタイミングを調節して位相同期させる一例について説明した。これに対し、本実施形態では、無線中継装置２００が往復伝送路遅延を求めるとともにカウンタ部２３１のカウンタ値を補正して位相同期させる。

なお、本実施形態では、第２実施形態と同様に周波数比に基づくカウンタ値の補正も行う構成を想定するが、第１実施形態と同様に、周波数比に基づくカウンタ値の補正を行わない構成としてもよい。

図１２は、本実施形態に係る無線中継装置１００及び２００の構成を示す図である。

図１２に示すように、本実施形態に係る無線中継装置１００は、パケット処理部１１０が時刻送信部１１７を有する点で、上述した実施形態とは異なっている。

時刻送信部１１７は、上述した送信時刻Ｔ１及び受信時刻Ｔ４を含むパケット（時刻パケット）を生成し、生成した時刻パケットをパケット多重部１１６に出力する。パケット多重部１１６は、時刻送信部１１７から入力される時刻パケットと、周波数比計算部１１５から入力される周波数比パケット及びポート部１１２から入力される下りパケットと多重し、多重したパケットを誤り訂正符号化部１２２に出力する。

本実施形態に係る無線中継装置２００は、パケット処理部２３０がカウンタ補正制御部２３７を有する点で、上述した実施形態とは異なっている。また、パケット振分け部２３５は、誤り訂正復号部２１４から入力される下りパケットのうち時刻パケットをカウンタ補正制御部２３７に出力し、それ以外のパケットをポート部２３２に出力する。

カウンタ補正制御部２３７は、時刻パケットに基づいて、上述した式（１）により往復伝送路遅延を計算する。すなわち、カウンタ補正制御部２３７は、伝送路遅延計算部の機能を有する。そして、カウンタ補正制御部２３７は、カウンタ部１１１のカウンタ値に対するカウンタ部２３１のカウンタ値の誤差であるオフセット時間を往復伝送路遅延に応じて計算し、カウンタ部２３１のカウンタ値をオフセット時間に応じて補正する。

図１３は、本実施形態に係る位相同期方法を示すフロー図である。ここでは、上述した実施形態との相違点について主として説明する。

図１３に示すように、ステップＳ２０１において、無線中継装置１００の無線送信部１２０は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置２００に送信する。無線中継装置１００の時刻送信部１１７は、この送信ＯＦＤＭシンボル信号の送信時刻Ｔ１を記憶する。また、時刻送信部１１７は、この送信ＯＦＤＭシンボル信号のシンボル特定番号を記憶する。シンボル特定番号としては、１）ＳＰのパターン毎の番号（１〜４）、２）ＴＭＣＣのｂｉｔ番号（１〜４０８）、３）ＴＭＣＣのフレーム番号（１〜８）＋ｂｉｔ番号（１〜４０８）、のいずれかを用いることができる。

ステップＳ２０２において、無線中継装置２００の無線受信部２１０は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置１００から受信する。無線中継装置２００のカウンタ補正制御部２３７は、この受信ＯＦＤＭシンボル信号の受信時刻Ｔ２を記憶する。また、カウンタ補正制御部２３７は、この受信ＯＦＤＭシンボル信号のシンボル特定番号を記憶する。

ステップＳ２０３において、無線中継装置２００の無線送信部２２０は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置１００に送信する。無線中継装置２００のカウンタ補正制御部２３７は、この送信ＯＦＤＭシンボル信号の送信時刻Ｔ３を記憶する。

ステップＳ２０４において、無線中継装置１００の無線受信部１３０は、ＯＦＤＭシンボル信号を無線中継装置２００から受信する。無線中継装置１００の時刻送信部１１７は、この受信ＯＦＤＭシンボル信号の受信時刻Ｔ４を記憶する。

ステップＳ２０５において、無線中継装置１００の時刻送信部１１７は、ステップＳ２０１で記憶した送信時刻Ｔ１及びシンボル特定番号と、ステップＳ２０４で記憶した受信時刻Ｔ４とを含む時刻パケットを、無線送信部１２０を介して無線中継装置２００に送信する。

ステップＳ２０６において、無線中継装置２００の無線受信部２１０は、時刻パケットを受信し、カウンタ補正制御部２３７は、この時刻パケットに含まれる送信時刻Ｔ１、受信時刻Ｔ４、及びシンボル特定番号を取得する。

ステップＳ２０７において、無線中継装置２００のカウンタ補正制御部２３７は、ステップＳ２０２で記憶した受信時刻Ｔ２及びステップＳ２０３で記憶した送信時刻Ｔ３と、ステップＳ２０６で受信した送信時刻Ｔ１及び受信時刻Ｔ４とから、式（１）により往復伝送路遅延Ｔｒｔを計算する。

ステップＳ２０８において、無線中継装置２００のカウンタ補正制御部２３７は、ステップＳ２０７で計算した往復伝送路遅延Ｔｒｔが正の値であるか又は負の値であるかを判定する。正の値である場合、処理をステップＳ２１０に進める。

一方、ステップＳ２０７で計算した往復伝送路遅延Ｔｒｔが負の値である場合、ステップＳ２０９において、無線中継装置２００のカウンタ補正制御部２３７は、ＯＦＤＭシンボルの周期性を利用して、ステップＳ２０７で計算した往復伝送路遅延Ｔｒｔに対して補正処理を行う。本実施形態では、カウンタ補正制御部２３７は、受信時刻Ｔ４に周期Ｔｐを加算する。

ステップＳ２１０において、無線中継装置２００のカウンタ補正制御部２３７は、シンボル特定番号が共通の時刻Ｔ１乃至Ｔ４を用いて、オフセット時間Ｏｆｆｓｅｔを次の式（２）により計算する。

Ｏｆｆｓｅｔ＝｛（Ｔ２−Ｔ１）−（Ｔ４−Ｔ３）｝／２ ・・・（２）

ステップＳ２１１において、無線中継装置２００のカウンタ補正制御部２３７は、計算したオフセット時間Ｏｆｆｓｅｔによりカウンタ部２３１のカウンタ値を補正する。

＜その他の実施形態＞
上述した実施形態において、装置間の時刻同期プロトコルとして、ＩＥＥＥ１５８８で定義されたＰＴＰを用いる一例について説明した。しかしながら、装置間の時刻同期プロトコルはＰＴＰに限定されるものではなく、Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＮＴＰ）等の他の時刻同期プロトコルを用いてもよい。

無線中継装置１００が行う各処理をコンピュータに実行させるプログラム及び無線中継装置２００が行う各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにプログラムをインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体であってもよい。

また、無線中継装置１００が行う各処理を実行する機能部（回路）を集積化し、無線中継装置１００を半導体集積回路（チップセット、ＳｏＣ）として構成してもよい。同様に、無線中継装置２００が行う各処理を実行する機能部（回路）を集積化し、無線中継装置２００を半導体集積回路（チップセット、ＳｏＣ）として構成してもよい。

以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１ ：通信システム
１０ ：ＰＴＰマスター装置
１１ ：パケット網
２０ ：ＰＴＰスレーブ装置
２１ ：パケット網
３０ ：無線伝送システム
３１ ：無線回線
１００ ：無線中継装置
１０１ ：アンテナ
１１０ ：パケット処理部
１１１ ：カウンタ部
１１２ ：ポート部
１１３ ：伝送路遅延計算部
１１４ ：パケット振分け部
１１５ ：周波数比計算部
１１６ ：パケット多重部
１１７ ：時刻送信部
１２０ ：無線送信部
１２１ ：無線クロック部
１２２ ：誤り訂正符号化部
１２３ ：ＯＦＤＭ変調部
１２４ ：直交変調部
１３０ ：無線受信部
１３１ ：直交復調部
１３２ ：無線クロック再生部
１３３ ：ＯＦＤＭ復調部
１３４ ：誤り訂正復号部
２００ ：無線中継装置
２０１ ：アンテナ
２１０ ：無線受信部
２１１ ：直交復調部
２１２ ：無線クロック再生部
２１３ ：ＯＦＤＭ復調部
２１４ ：誤り訂正復号部
２２０ ：無線送信部
２２１ ：無線クロック部
２２２ ：誤り訂正符号化部
２２３ ：ＯＦＤＭ変調部
２２４ ：直交変調部
２３０ ：パケット処理部
２３１ ：カウンタ部
２３２ ：ポート部
２３３ ：伝送路遅延計算部
２３４ ：パケット多重部
２３５ ：パケット振分け部
２３６ ：周波数比パケット受信部
２３７ ：カウンタ補正制御部

Claims (8)

1. 時刻同期元であるマスター装置と接続される第１無線中継装置と、時刻同期先であるスレーブ装置と接続される第２無線中継装置とを備える無線伝送システムであって、
   前記第１無線中継装置は、
   前記第１無線中継装置の時刻として、第１クロックをカウントしたカウンタ値を出力する第１カウンタ部と、
   時刻同期の補正に用いる滞留時間を示す補正領域を有する時刻同期パケットが前記マスター装置から入力されると、当該入力時の時刻により前記補正領域を更新する第１更新部と、
   前記第１クロックに応じて、前記補正領域が更新された前記時刻同期パケットを無線信号により前記第２無線中継装置に送信する無線送信部と、を有し、
   前記第２無線中継装置は、
   前記無線信号を受信して前記時刻同期パケットを取得するとともに、前記無線信号に応じて第２クロックを生成する無線受信部と、
   前記第２無線中継装置の時刻として、前記第２クロックをカウントしたカウンタ値を出力する第２カウンタ部と、
   前記取得した時刻同期パケットを前記スレーブ装置に出力するとともに、当該出力時の時刻により前記補正領域を更新する第２更新部と、を有し、
   前記無線信号は、時間方向に連続する一定時間長の送信シンボルからなり、
   前記無線受信部は、周波数同期を行うためのフレームパルスを用いることなく、前記無線信号を復調する際の処理を用いて前記第２クロックを生成することを特徴とする無線伝送システム。
2. 前記第１無線中継装置は、前記マスター装置のクロックと前記第１クロックとの周波数比を計算するとともに、前記周波数比を前記第２無線中継装置に通知する周波数比計算部を有し、
   前記第１更新部は、前記周波数比に応じて前記第１カウンタ部のカウンタ値を補正した結果を前記入力時の時刻として前記補正領域を更新し、
   前記第２更新部は、前記周波数比に応じて前記第２カウンタ部のカウンタ値を補正した結果を前記出力時の時刻として前記補正領域を更新することを特徴とする請求項１に記載の無線伝送システム。
3. 前記第１無線中継装置又は前記第２無線中継装置は、前記第１無線中継装置と前記第２無線中継装置との間の往復伝送路遅延を計算する伝送路遅延計算部を有し、
   前記伝送路遅延計算部は、前記第１無線中継装置及び前記第２無線中継装置が送受信する送信シンボルの送信時刻及び受信時刻に応じて、前記往復伝送路遅延を計算し、
   前記第１無線中継装置及び前記第２無線中継装置は、前記往復伝送路遅延を測定するための遅延測定パルスを用いることなく、前記送信シンボルのシンボル波形の開始時刻を前記送信時刻及び前記受信時刻として取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線伝送システム。
4. 前記伝送路遅延計算部は、前記計算した往復伝送路遅延が負の値である場合、前記送信シンボルの周期性を利用して、前記計算した往復伝送路遅延に対して補正処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の無線伝送システム。
5. 前記第１無線中継装置は、前記伝送路遅延計算部を有し、
   前記第１カウンタ部は、予め定められたクリアタイミングから前記往復伝送路遅延の２分の１の時間が経過したときに、前記第１カウンタ部のカウンタ値をクリアすることを特徴とする請求項３又は４に記載の無線伝送システム。
6. 前記第２無線中継装置は、
   前記伝送路遅延計算部と、
   前記第２カウンタ部のカウンタ値を補正するカウンタ補正制御部と、を有し、
   前記カウンタ補正制御部は、
   前記第１カウンタ部のカウンタ値に対する前記第２カウンタ部のカウンタ値の誤差であるオフセット時間を前記往復伝送路遅延に応じて計算し、
   前記第２カウンタ部のカウンタ値を前記オフセット時間に応じて補正することを特徴とする請求項３又は４に記載の無線伝送システム。
7. 時刻同期元であるマスター装置と接続される他の無線中継装置との無線通信を行うとともに、時刻同期先であるスレーブ装置と接続される無線中継装置であって、
   前記他の無線中継装置から無線信号を受信して時刻同期パケットを取得するとともに、前記無線信号に応じてクロックを生成する無線受信部と、
   前記無線中継装置の時刻として、前記クロックのカウンタ値を出力するカウンタ部と、
   前記取得した時刻同期パケットを前記スレーブ装置に出力するとともに、当該出力時の時刻により前記時刻同期パケットの補正領域を更新する更新部と、を有し、
   前記無線信号は、時間方向に連続する一定時間長の送信シンボルからなり、
   前記無線受信部は、周波数同期を行うためのフレームパルスを用いることなく、前記無線信号を復調する際の処理を用いて前記クロックを生成することを特徴とする無線中継装置。
8. 時刻同期先であるスレーブ装置と接続される他の無線中継装置との無線通信を行うとともに、時刻同期元であるマスター装置と接続される無線中継装置であって、
   前記無線中継装置の時刻として、クロックをカウントしたカウンタ値を出力するカウンタ部と、
   時刻同期の補正に用いる滞留時間を示す補正領域を有する時刻同期パケットが前記マスター装置から入力されると、当該入力時の時刻により前記補正領域を更新する更新部と、
   前記クロックに応じて、前記補正領域が更新された前記時刻同期パケットを無線信号により前記他の無線中継装置に送信する無線送信部と、
   前記マスター装置のクロックと前記無線中継装置のクロックとの周波数比を計算するとともに、前記周波数比を前記他の無線中継装置に通知する周波数比計算部と、を有し、
   前記更新部は、前記周波数比に応じて前記カウンタ部のカウンタ値を補正した結果を前記入力時の時刻として前記補正領域を更新することを特徴とする無線中継装置。

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