JP2023044018A - 同期信号変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＴＥ信号から取得したシステム同期信号のタイミングを送信元の基地局に応じて補正して、精度の高い疑似ＧＰＳ受信信号を生成し、受信側装置のスループット低下を防ぐことができる同期信号変換装置を提供する。【解決手段】 同期信号取得部１１が、ＬＴＥ信号から、システム同期信号と、送信元基地局を識別する基地局特定情報を抽出し、オフセット制御部３０が、予め記憶された基地局オフセット情報テーブル３０１を参照して、当該基地局特定情報に対応する基地局オフセット値を読み出して出力し、時刻情報同期部１３が、当該基地局オフセット値に基づいてシステム同期信号のタイミングを補正して、放送波から取得した時刻情報を補正されたタイミングで出力することで、ＧＰＳの基準時刻に同期した同期時刻情報を生成し、ＧＰＳ時刻情報変換部１４が、当該同期時刻情報が算出される疑似ＧＰＳ受信信号を生成する同期信号変換装置としている。【選択図】 図１

Description

本発明は、移動体通信システムの基地局に取り付けられる同期信号変換装置に係り、特に、ＧＰＳ信号を受信できない環境であってもＧＰＳに同期したシステムを構築でき、基地局毎に異なるオフセット値を反映させてＧＰＳ受信信号に精度よく同期した疑似ＧＰＳ受信信号を提供し、基地局における処理能力の低下を防ぐことができる同期信号変換装置に関する。

［先行技術の説明］
従来、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式の無線システム（既存の無線通信システム）では、端末と基地局の通信のタイミングをシステム全体で一致させる必要がある。そのため、基地局がＧＰＳ（Global Positioning System）の基準時刻に同期した同期信号を生成して、上り／下りの通信のタイミングを制御し、ＧＰＳの基準時刻に同期したシステムを実現している。

基地局間同期には、ＧＰＳを始めとするＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）が一般的に用いられる。ＧＮＳＳは、衛星測位システムの総称であり、ＵＴＣ（Coordinated Universal Time；協定世界時）に同期し、ネットワークの整合性を容易に確立することができる。

［ＧＰＳ受信機を備えた基地局装置：図６］
ここで、ＧＰＳ受信機を備えた基地局装置について図６を用いて説明する。図６は、ＧＰＳ受信機を備えた基地局装置の概略構成を示す説明図である。
図６に示すように、基地局装置２０は、ＧＰＳアンテナ２２と、ＧＰＳ受信機２１とを備えている。
ＧＰＳアンテナ２２は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して、ＧＰＳ受信信号を出力する。
ＧＰＳ受信機２１は、ＧＰＳアンテナ２１からのＧＰＳ受信信号から、ＵＴＣで表された基準時刻を抽出し、当該基準時刻に同期（時刻同期）する同期信号を生成する。
そして、従来の基地局装置２０は、当該同期信号に従って動作を行うことにより、ＧＰＳの基準時刻に同期した通信を行う。

ここで、本明細書においては、各ＧＰＳ衛星（衛星）から送信される信号を「ＧＰＳ信号」と称し、ＧＰＳアンテナで受信した複数の衛星からのＧＰＳ信号が重畳された状態の信号を「ＧＰＳ受信信号」と称するものとする。
つまり、ＧＰＳ受信信号は、ＧＰＳ受信機２１に入力される信号であり、ＧＰＳ受信機２１では、入力されたＧＰＳ受信信号に基づいて、ＵＴＣに同期した時刻情報と現在の位置情報とを取得（算出）するようになっている。

しかし、ＧＮＳＳには他の無線信号との干渉問題のほか、屋内、地下、ビル谷間等の不感地帯が存在し、ケーブル配線も大きな弊害となっている。
近年、屋内基地局も数多く設置されてきているが、同期のためにＧＰＳアンテナを屋外に設置しなければならず、そのコストが負担となっている。
また、ＩｏＴ(Internet on Things)の利用拡大に伴い、ＧＮＳＳに頼らない基地局間同期手法の需要が高まっている。

［無線通信システムのシステム同期信号］
そこで、従来、放送波の時刻情報と、ＧＰＳの基準時刻に同期した無線通信システムのシステム同期信号に基づいて、ＧＰＳの基準時刻に同期した同期時刻情報を生成して、当該時刻が算出されるような疑似ＧＰＳ受信信号を生成して基地局装置に出力する同期信号変換装置があった（特許文献１）。
システム同期信号は、例えば、基地局から出力されるＬＴＥ信号から取得されるフレーム番号等がある。

［基地局のフレームオフセット値］
基地局が出力するＬＴＥ信号に含まれるシステム同期信号は、ＧＰＳ受信信号から抽出される１ＰＰＳ信号とは一定のずれを持っている場合がある。
これをフレームタイムオフセット値（基地局信号オフセット情報、基地局オフセット値）と称する。
そして、フレームタイムオフセット値は、基地局の種類によって異なる場合がある。
しかし、従来の同期信号変換装置では、システム同期信号のオフセットを固定値として扱って補正していた。

［関連技術］
尚、同期信号変換装置の従来技術としては、特開２０１９－２０４９９９号公報「無線選択呼出受信機」（特許文献１）がある。
特許文献１には、上述した同期信号変換装置が記載されている。

特開２０１９－２０４９９９号公報

上述したように、従来の同期信号変換装置では、ＬＴＥ信号の送信元となる基地局毎に異なる基地局オフセットによって、疑似ＧＰＳ受信信号の精度が低下して、疑似ＧＰＳ受信信号の出力先である基地局においてスループットが低下することがあるという問題点があった。

尚、特許文献１には、受信したＬＴＥ信号から基地局を特定する基地局特定情報を抽出し、当該基地局特定情報に対応して予め記憶された基地局オフセット値を用いてタイミング補正を行って、放送波の時刻情報を当該補正されたタイミングで出力して、疑似ＧＰＳ受信信号を生成することは記載されていない。

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、ＬＴＥ信号から取得したシステム同期信号のタイミングを送信元の基地局に応じて補正して、精度の高い疑似ＧＰＳ受信信号を生成し、疑似ＧＰＳ受信信号の受信側装置（例えば基地局装置）のスループット低下を防ぐことができる同期信号変換装置を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、無線通信システムの基地局の受信機に接続される同期信号変換装置であって、無線通信システムの信号を受信して、ＧＰＳ基準時刻に同期したシステム同期信号と、信号の送信元である送信元基地局を特定する基地局特定情報を取得する同期信号取得部と、放送波を受信して、放送波から時刻情報を取得する時刻情報取得部と、送信元基地局で生成されるシステム同期信号とＧＰＳ基準信号とのずれを基地局オフセット情報とし、基地局オフセット情報を基地局特定情報に対応付けた組を複数記憶しており、受信した無線通信システムの信号から取得された基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を出力するオフセット制御部と、出力された基地局オフセット情報を用いて、システム同期信号のタイミングを補正し、当該タイミングに時刻情報を出力することにより、ＧＰＳ基準時刻に同期した同期時刻情報を生成する時刻情報同期部と、同期時刻情報に基づいて、同期時刻情報に一致した時刻を基地局で算出可能とするため、複数の衛星の軌道情報及び各衛星からの送信時刻に相当する時刻情報を含む疑似ＧＰＳ受信信号を生成するＧＰＳ時刻情報変換部と、疑似ＧＰＳ受信信号を基地局に出力する疑似ＧＰＳ受信信号送出部と、を備えたことを特徴としている。

また、本発明は、上記同期信号変換装置において、オフセット制御部は、無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報と、それに対応する基地局オフセット情報とを送信元基地局情報として設定しておき、新たに受信した無線通信システムの情報から取得した基地局特定情報及びそれに対応する基地局オフセット情報が、送信元基地局情報と異なる場合には、新たに取得した基地局特定情報及びそれに対応する基地局オフセット情報で、送信元基地局情報を更新して設定することを特徴としている。

また、本発明は、上記同期信号変換装置において、オフセット制御部は、無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を記憶していない場合は、接続する上位装置に基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を問い合わせ、上位装置から得られた基地局オフセット情報を時刻情報同期部に出力することを特徴としている。

本発明によれば、無線通信システムの基地局の受信機に接続される同期信号変換装置であって、無線通信システムの信号を受信して、ＧＰＳ基準時刻に同期したシステム同期信号と、信号の送信元である送信元基地局を特定する基地局特定情報を取得する同期信号取得部と、放送波を受信して、放送波から時刻情報を取得する時刻情報取得部と、送信元基地局で生成されるシステム同期信号とＧＰＳ基準信号とのずれを基地局オフセット情報とし、基地局オフセット情報を基地局特定情報に対応付けた組を複数記憶しており、受信した無線通信システムの信号から取得された基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を出力するオフセット制御部と、出力された基地局オフセット情報を用いて、システム同期信号のタイミングを補正し、当該タイミングに時刻情報を出力することにより、ＧＰＳ基準時刻に同期した同期時刻情報を生成する時刻情報同期部と、同期時刻情報に基づいて、同期時刻情報に一致した時刻を基地局で算出可能とするため、複数の衛星の軌道情報及び各衛星からの送信時刻に相当する時刻情報を含む疑似ＧＰＳ受信信号を生成するＧＰＳ時刻情報変換部と、疑似ＧＰＳ受信信号を基地局に出力する疑似ＧＰＳ受信信号送出部と、を備えた同期信号変換装置としているので、実際に受信した無線通信システムの信号の送信元基地局に応じてオフセットを補正して、ＧＰＳの基準時刻に精度よく同期した疑似ＧＰＳ受信信号を生成して出力でき、出力先の基地局のスループット低下を防ぐことができる効果がある。

また、本発明によれば、上記同期信号変換装置において、オフセット制御部は、無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を記憶していない場合は、接続する上位装置に基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を問い合わせ、上位装置から得られた基地局オフセット情報を時刻情報同期部に出力する同期信号変換装置としているので、これまでに受信したことのない送信元基地局から無線通信システムの信号を受信した場合でも、上位装置から対応するオフセット情報を取得して、タイミングの補正を行うことができ、様々な基地局に適用して高精度の疑似ＧＰＳ受信信号を生成できる効果がある。

本同期信号変換装置の構成を示す説明図である。 オフセット制御部３０の概略構成図である。 時刻情報同期部の構成ブロック図である。 基地局オフセット情報テーブルの模式説明図である。 オフセット制御部３０の処理を示すフローチャートである。 ＧＰＳ受信機を備えた基地局装置の概略構成を示す説明図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る同期信号変換装置（本同期信号変換装置）は、放送波からの時刻情報と無線通信システムのＬＴＥ信号に含まれるシステム同期信号とを用いて、ＧＰＳに同期した時刻情報が算出される疑似ＧＰＳ受信信号を生成して出力するものであり、ＬＴＥ信号の送信元となる基地局（送信元基地局）を識別する基地局特定情報と、ＧＰＳ信号のタイミングとのずれを示す基地局オフセット値とを対応付けた組を複数記憶しておき、受信したＬＴＥ信号から基地局特定情報を抽出し、当該基地局特定情報に対応して記憶された基地局オフセット値を用いてシステム同期信号のタイミングを補正し、補正されたタイミングで放送波からの時刻情報を出力し、当該時刻情報が算出されるよう疑似ＧＰＳ受信信号を生成して出力するものであり、ＬＴＥ信号の送信元となる基地局が変わっても、新たな送信元基地局の基地局オフセット値でタイミングを補正することができ、常に精度良くＧＰＳの基準時刻に同期した疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、受信側装置でのスループット低下を防ぐことができるものである。

また、本同期信号変換装置は、受信したＬＴＥ信号から抽出した基地局特定情報が、内部に記憶されていない場合、上位装置に問い合わせを行って、当該基地局特定情報に対応する基地局オフセット値を取得し、当該基地局オフセット値を記憶すると共に、当該基地局オフセット値を用いてタイミングを補正するものであり、種々の送信元基地局に対応して高精度のＧＰＳ受信信号を生成することができるものである。

［本同期信号変換装置の構成：図１］
本同期信号変換装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、本同期信号変換装置の構成を示す説明図である。
本同期信号変換装置の具体的な構成を説明する前に、概要を説明する。
本同期信号変換装置１は、図１に示すように、ＬＴＥ局３からのＬＴＥ信号と、放送中継局４からの放送波とに基づいて、ＧＰＳの基準時刻に同期した時刻情報を生成し、更に受信側の装置（ここでは基地局２）に当該ＧＰＳの基準時刻に同期した時刻情報を取得させるための情報を含む疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、基地局装置２に出力するものである。

尚、ＬＴＥ局３からのＬＴＥ信号は、任意の基地局から送信されたものであり、通常、受信レベルが最大のＬＴＥ信号を利用するため、ＬＴＥ信号の送信元は、疑似ＧＰＳ受信信号の出力先の基地局２である。
但し、送信元基地局が出力先の基地局２とは異なる別の装置(本同期信号変換装置に接続されていない基地局)であっても構わないため、ここでは本同期信号変換装置１が受信するＬＴＥ信号を送信する装置を「送信元基地局」と称するものとする。

基地局２は、ＧＰＳ受信機２１を備えているが、ＧＰＳアンテナは設けられていない。そして、ＧＰＳ受信機２１が、ＧＰＳ受信信号の代わりに本同期信号変換装置１からの疑似ＧＰＳ受信信号を入力して、ＧＰＳの基準時刻に同期した時刻情報を取得し、それに基づいて同期信号を生成する。

ここで、本同期信号変換装置で生成される疑似ＧＰＳ受信信号は、接続された基地局２のＧＰＳ受信機２１が、ＵＴＣに同期した正確な時刻情報と正しい位置情報とを取得できるように生成された信号であり、複数の衛星からのＧＰＳ信号を受信した場合と同様に、複数の衛星に対応する軌道情報や各衛星の送信時刻に相当する時刻情報を含む信号である。
つまり、基地局２のＧＰＳ受信機２１は、疑似ＧＰＳ受信信号が入力されると、複数の衛星からのＧＰＳ信号が重畳されて入力されたものとして認識し、本来のＧＰＳ受信信号を入力した場合と同じ動作を行うものである。
尚、ここでは「ＧＰＳの基準時刻に同期した時刻情報」は「ＵＴＣに同期した時刻情報」と同義として用いる。

図１に示すように、本同期信号変換装置１は、ＬＴＥ信号受信アンテナ１６ａと、放送波受信アンテナ１６ｂと、同期信号取得部１１と、時刻情報取得部１２と、時刻情報同期部１３と、ＧＰＳ時刻情報変換部１４と、疑似ＧＰＳ受信信号送出部１５と、本同期信号変換装置の特徴部分であるオフセット制御部３０とを備えている。

本同期信号変換装置１の各部について説明する。
ＬＴＥ信号受信アンテナ１６ａは、ＬＴＥの無線通信システム（移動体通信システム）の基地局（送信元基地局）から送信され、ＬＴＥ局３によって中継されたＬＴＥ信号を受信する。
尚、ここではＬＴＥを例として説明するが、ＬＴＥに限らず、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ又は５Ｇ（第５世代通信方式）のように、システム同期信号に時刻情報を含まないシステムに適用可能である。
放送波受信アンテナ１６ｂは、放送中継局４からの放送波を受信するアンテナである。

また、ここでは、無線通信システム用のアンテナと放送波用のアンテナとを独立して設けているが、共用として、１つの受信アンテナでＬＴＥ信号と放送波の両方を受信するようにして、同期信号取得部１１、時刻情報取得部１２に接続するよう構成してもよい。

同期信号取得部１１は、受信したＬＴＥ信号を復調し、報知情報から、システム同期信号を抽出して、時刻情報同期部１３に出力する。システム同期信号としては、例えば特定のフレーム番号を示す信号等がある。システム同期信号は、ＧＰＳの基準時刻のタイミングと同期している。
ＬＴＥ信号受信アンテナ１６ａでは、複数の送信元基地局からのＬＴＥ信号を受信することもあるが、同期信号取得部１１は、その中で、受信レベルが最大のＬＴＥ信号を復調する。

また、本同期信号変換装置１の同期信号取得部１１は、復調した情報から、ＬＴＥ信号の送信元基地局を識別する基地局特定情報を取得して、オフセット制御部３０に出力する。
上述したように、送信元基地局からのシステム同期信号には、送信元基地局の種類毎に、ＧＰＳ信号に含まれる１ＰＰＳ信号とのずれがあり、当該ずれを示すフレームタイムオフセット値（基地局オフセット値）は基地局毎に異なっている。

本同期信号変換装置１では、基地局オフセットを送信元基地局に応じて補正することにより、ＧＰＳ信号に同期した精度の高い疑似ＧＰＳ受信信号を生成するものである。
基地局特定情報を用いた動作については後述する。

時刻情報取得部１２は、受信した放送波（地上デジタル放送波）に含まれる時刻情報を抽出する。放送波に含まれる時刻情報は、クロック精度の違いや電波伝搬による受信タイミングのゆらぎによる誤差を含んでおり、ＧＰＳの基準時刻とは同期していない。

オフセット制御部３０は、本同期信号変換装置１の特徴部部分であり、同期信号取得部１１からの基地局特定情報に基づいて、ＬＴＥ信号の送信元基地局に応じた基地局オフセット値を時刻情報同期部１３に出力する。
具体的には、オフセット制御部３０は、種々の送信元基地局の基地局特定情報と基地局オフセット値を対応付けて記憶しており、入力されたＬＴＥ信号から抽出した基地局特定情報に対応する基地局オフセット値を出力する。
尚、請求項に記載した基地局オフセット情報は、基地局オフセット値に相当している。

更にまた、オフセット制御部３０は、受信したＬＴＥ信号から取得した基地局特定情報が内部に記憶されていない場合には、上位装置５に当該基地局特定情報に対応する基地局オフセット値の問い合わせを行う。
オフセット制御部３０の構成及び動作については後述する。

時刻情報同期部１３は、同期信号取得部１１からのシステム同期情報と、時刻情報取得部１２からの時刻情報とに基づいて時刻情報を補正して、ＧＰＳの基準時刻に同期した時刻情報（同期時刻情報）を生成する。
その際に、時刻情報同期部１３は、オフセット制御部３０から入力された基地局オフセット値を用いてシステム同期情報のタイミングを補正する。
時刻情報同期部１３の構成及び動作については後述する。

ＧＰＳ時刻情報変換部１４は、時刻情報同期部１３から入力された同期時刻情報に基づいて、疑似ＧＰＳ受信信号を生成する。
具体的には、ＧＰＳ時刻情報変換部１４では、同期時刻情報に対応するよう、複数の衛星からのＧＰＳ信号を疑似的に算出し、あたかも複数のＧＰＳ信号が重なったようなＧＰＳ受信信号（疑似ＧＰＳ受信信号）を生成する。

上述したように、疑似ＧＰＳ受信信号には、受信側装置（ここでは基地局２）で当該同期時刻情報が算出されるように生成された、複数の衛星の軌道情報及び各衛星からの送信時刻に相当する時刻情報が含まれており、基地局２のＧＰＳ受信機２１は、受信した疑似ＧＰＳ受信信号に基づいて同期時刻情報と同一の時刻情報を算出して同期信号を生成すると共に、位置を算出することが可能となる。

尚、疑似ＧＰＳ受信信号は、ＧＰＳ受信機のテストに用いられるＧＰＳシミュレータにおいて生成される信号と同様であり、例えば、キーサイトテクノロジー合同会社，２０１５年１月６日発行，「Keysight Technologies ＧＰＳレシーバ・テスト」に記載されている。

疑似ＧＰＳ受信信号送出部１５は、ＧＰＳ時刻情報変換部１４から出力された疑似ＧＰＳ受信信号を、接続する基地局２に出力する。

［オフセット制御部３０の構成：図２］
次に、本同期信号変換装置の特徴部分であるオフセット制御部３０の構成について図２を用いて説明する。図２は、オフセット制御部３０の概略構成図である。
オフセット制御部３０は、本同期信号変換装置の特徴部分であり、ＬＴＥ信号の送信元である送信元基地局の種類毎に異なる基地局オフセットを補正するため、基地局オフセット値を時刻情報同期部１３の同期補正部３１（後述する）に出力するものである。

図２に示すように、オフセット制御部３０は、送信元基地局毎に異なるフレームタイムオフセット値（基地局オフセット値）を、送信元基地局を特定する基地局特定情報に対応付けて複数記憶した基地局オフセット情報テーブル３０１を備えている。

基地局オフセット情報テーブル３０１には、予め当該無線通信システムに適用されることが予想される（送信元基地局となることが予想される）複数種類の基地局について、基地局の種類を識別するための基地局特定情報と、基地局オフセット値とが対応付けられて記憶されている。

そして、オフセット制御部３０は、同期信号取得部１１で取得された基地局特定情報が入力されると、基地局オフセット情報テーブル３０１を参照して、対応する基地局オフセット値を読み出して、同期補正部３１に出力する。
時刻情報同期部１３への基地局オフセット値の出力は、基地局特定情報が入力される度に行ってもよいし、基地局オフセット値が更新された場合に行ってもよい。

また、オフセット制御部３０は、現在受信しているＬＴＥ信号の送信元基地局について、基地局特定情報と基地局オフセット値とを送信元基地局情報３０２として記憶している。
そして、オフセット制御部３０は、受信ＬＴＥ信号から取得された基地局特定情報を、保持している送信元基地局情報３０２と比較して、送信元基地局に変化がないかどうか、基地局特定情報を監視する。
これにより、送信元基地局が変わった場合に、直ちに適切な基地局オフセット値を同期補正部３１に出力できるものである。

更に、オフセット制御部３０は、入力された基地局特定情報が、基地局オフセット情報テーブル３０１に記憶されていない場合には、上位装置５に、当該基地局特定情報を付して、基地局オフセット値の問い合わせを行う。

上位装置５から問い合わせに対して基地局オフセット値の応答があると、オフセット制御部３０は、当該基地局オフセット値を同期補正部３１に出力すると共に、当該基地局特定情報と基地局オフセット値を、新たに基地局オフセット情報テーブル３０１に追加する。
これにより、事前に記憶していない基地局が送信元基地局となった場合でも、上位装置５から適正な基地局オフセット値を取得して、タイミング補正を行うことができるものである。
尚、オフセット制御部３０は、時刻情報同期部１３の一部として、一体に構成してもよい。

［時刻情報同期部１３の構成：図３］
次に、本同期信号変換装置の時刻情報同期部１３の構成について図３を用いて説明する。図３は、時刻情報同期部の構成ブロック図である。
図３に示すように、本同期信号変換装置の時刻情報同期部１３は、同期補正部３１と、時刻情報補正部３２と、同期時刻生成部３３とを備えている。
時刻情報同期部１３は、基本的には内部クロックに基づいて自走動作を行うものであり、同期時刻生成部３３が、時刻情報補正部３２からの時刻情報を、同期補正部３１からのタイミングに従って出力することで、ＧＰＳ基準時刻に同期した時刻情報（同期時刻情報）を生成するようになっている。

そして、時刻情報同期部１３では、同期信号取得部１１からシステム同期信号が入力された場合に、同期タイミング補正部３１１でタイミングの補正を行い、また、時刻情報取得部１２から放送波の時刻情報が入力された場合には、時刻補正部３２１で内部の時刻情報を補正する。
同期タイミング補正部３１１では、オフセット制御部３０からの指示に従って、送信元基地局に応じた基地局オフセットの補正を行う。

時刻情報同期部１３が自走動作を行うことにより、送信元基地局からの電波や、放送中継局からの放送波が十分届かない場合や、メンテナンス等で電波の送出を休止する場合でも、時刻情報同期部１３からは途切れることなく同期時刻情報を出力できるようにしている。

時刻情報同期部１３の各部について具体的に説明する。
同期補正部３１は、同期タイミング補正部３１１と、同期カウンタ３１２とを備えている。
同期タイミング補正部３１１は、同期信号取得部１１から入力される１ＰＰＳ（Pulse Per Second）のシステム同期信号に基づいて、同期カウンタ３１２に対してタイミング補正を行うものであり、システム同期信号が入力された場合に同期カウンタ３１２にタイミングを指示する。

具体的には、同期タイミング補正部３１１は、システム同期信号が正常に受信できているかどうかを判断し、正常に受信できている場合に同期カウンタ３１２のタイミングをシステム同期信号に合わせて更新する。
その際、同期タイミング補正部３１１は、オフセット制御部３０から入力される基地局オフセット値に基づいて、オフセットを補正したタイミング指示を行う。これにより、従来のように固定値でオフセット補正を行うのに比べて、送信元基地局に応じたオフセット値で正確に補正を行うことができ、精度の高い疑似ＧＰＳ受信信号の生成を可能とするものである。

同期カウンタ３１２は、ＶＣＸＯ（Voltage Controlled Crystal Oscillator；電圧制御水晶発振器）やＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator；温度補償水晶発振器）等を備えた周波数生成回路であり、タイミングをカウントする自走信号（自走クロック）を生成する。
ここでは、同期カウンタ３１２は、自走クロックに基づいて、１秒毎に同期タイミング（タイミング信号）を出力する。また、同期カウンタ３１２は、タイミング補正部３１１からのタイミング指示が入力されると、当該タイミングを起点として１秒毎の同期タイミングを生成する。

これにより、システム同期信号がＧＰＳの基準時刻に対して送信元基地局に由来するオフセットを持っていても、タイミングを補正でき、また、自走状態が長引いて同期カウンタ３１２で生成する同期タイミングがずれた場合にも、その補正を行うことができるものである。
つまり、システム同期信号が正常に入力されている場合には、同期カウンタ３１２からはＧＰＳの基準時刻に同期した１ＰＰＳのタイミング信号が出力される。

時刻情報補正部３２は、時刻補正部３２１と、時刻カウンタ３２２とを備えている。
時刻補正部３２１は、時刻情報取得部１２より、放送波から抽出した事項情報が正常に受信できているかどうかを判断し、正常に受信できている場合には、時刻カウンタ３２２のカウンタ値（内部時刻情報）を取得した時刻情報に更新する。

時刻カウンタ３２２は、ＶＣＸＯやＴＣＸＯを備えた周波数生成回路であり、自走クロックを生成して、自立した時刻情報（内部時刻情報）を生成し、内部時刻情報に特定時間を加算した補正時刻情報を出力する。特定時間については後述する。

また、時刻カウンタ３２２は、時刻補正部３２１から時刻情報更新の指示が入力されると、内部時刻情報を入力された時刻情報（放送波から取得した時刻情報）で更新する。
これにより、放送波から取得した時刻情報が正常に入力されている場合には、時刻カウンタ３２２からは、放送波の時刻情報に特定時間が加算された補正時刻情報が出力される。

ここで、時刻カウンタ３２２で加算する特定時間について説明する。
特定時間は、内部時刻情報からＧＰＳ基準時刻に同期した同期時刻情報を生成する処理を行うために加算する時間である。
具体的には、特定時間は、放送波から抽出した時刻情報とＧＰＳの基準時刻とのずれとして想定される最大の時間より大きい時間としており、ここでは、０．５秒としている。
尚、自走時には内部時刻情報が放送波の時刻情報より若干遅れたり早まったりすることはあるものの、放送波の時刻情報を正常に受信すれば、放送波の時刻情報に合わせて内部時刻情報が更新されるため、自走によるずれを考慮する必要はない。

同期時刻生成部３３は、時刻情報補正部３２から入力される補正時刻情報を保持すると共に、同期補正部３１からＧＰＳ基準時刻に同期した１ＰＰＳのタイミング信号が入力されると、保持している補正時刻情報を当該タイミングに従って出力する。

つまり、同期時刻生成部３３は、特定時間を加算して実際のＧＰＳ基準時刻よりも進んだ時刻とした補正時刻情報を、同期タイミング補正部３１１で補正されたタイミングに従って出力する。
これにより、同期時刻生成部３３からはＧＰＳ基準時刻に同期した時刻情報（同期時刻情報）が１秒毎に出力されるものである。
同期時刻情報の生成方法は、特許文献１に記載された方法と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

［基地局オフセット情報テーブル：図４］
オフセット制御部３０における基地局オフセット情報テーブル３０１について図４を用いて説明する。図４は、基地局オフセット情報テーブルの模式説明図である。
図４に示すように、基地局オフセット情報テーブル３０１は、複数種類の基地局（送信元基地局）について、予め基地局特定情報と、当該基地局に固有の基地局オフセット値とを対応付けて記憶している。基地局特定情報は、例えば、基地局装置の機種番号等である。

通常は、送信元基地局と疑似ＧＰＳ受信信号の出力先の基地局２とは同一の装置であるため、基地局オフセット情報テーブル３０１には、当該同期信号変換装置１に接続されることが予想される基地局２の情報を複数記憶（登録）しておく。

また、オフセット制御部３０は、基地局オフセット情報テーブル３０１に記憶されていない基地局特定情報を受信した場合には、上位装置５に問い合わせを行い、得られた基地局オフセット値と共に基地局オフセット情報テーブル３０１に追加登録する。
これにより、未登録の基地局からＬＴＥ信号を受信した場合でも、１回問い合わせを行えば、基地局オフセット情報テーブル３０１に登録されるため、以降の問い合わせは不要となるものである。

［オフセット制御部３０の処理：図５］
次に、オフセット制御部３０における基地局オフセット値の制御について図５を用いて説明する。図５は、オフセット制御部３０の処理を示すフローチャートである。
本同期信号変換装置１では、ＬＴＥ信号受信アンテナ１６ａでＬＴＥ信号を受信すると、同期信号取得部１１が復調を行って、システム同期信号を時刻情報同期部１３の同期タイミング補正部３１１に出力すると共に、基地局特定情報をオフセット制御部３０に出力する。

図５に示すように、オフセット制御部３０は、同期信号取得部１１から基地局特定情報が入力されると（１０４）、それまでＬＴＥ信号を受信していた送信元基地局の情報である送信元基地局情報の基地局特定情報と、入力された基地局特定情報とが一致するかどうかを判断する（１０６）。

一致する場合には（Ｙｅｓの場合）、オフセット制御部３０は、現在設定されている送信元基地局に変化がないとして、処理１３０に移行して、送信元基地局情報３０２に設定されている基地局オフセット値を出力する（１３０）。

また、処理１０６において、送信元基地局情報と一致しなかった場合には（Ｎｏの場合）、オフセット制御部３０は、入力された基地局特定情報が、基地局オフセット情報テーブルに登録されているかどうかを判断する（１０８）。

処理１０６で、入力された基地局特定情報が基地局オフセット情報テーブル３０１に登録されている場合（Ｙｅｓの場合）、オフセット制御部３０は、入力された基地局特定情報を上位装置５に通知して、ＬＴＥ信号の送信元基地局が変わったことを報告する（１１０）。
そして、オフセット制御部３０は、送信元基地局情報３０２を、今回受信した基地局特定情報及び対応する基地局オフセット値で更新し（１１２）、処理１３０に移行して基地局オフセット値を出力する。

つまり、オフセット制御部３０は、送信元基地局に変化があった場合には、内部の送信元基地局情報３０２を更新するだけでなく、上位装置５にも通知することで、システム全体の管理に利用可能としている。

また、処理１０８において、入力された基地局特定情報が基地局オフセット情報テーブルに登録されていなかった場合（Ｎｏの場合）、オフセット制御部３０は、当該基地局特定情報を付して、上位装置５に基地局オフセット値を問い合わせる（１２０）。

そして、上位装置５から基地局オフセット値を受信すると、オフセット制御部３０は、基地局特定情報と基地局オフセット値とを対応付けて、基地局オフセット情報テーブル３０１に追加し（１２２）、処理１１２に移行し、送信元基地局情報３０２の更新、及び基地局オフセット値の出力を行う。
このようにして、オフセット制御部３０における処理が行われる。

［実施の形態の効果］
本同期信号変換装置によれば、放送波からの時刻情報と無線通信システムのＬＴＥ信号に含まれるシステム同期信号とに基づいて、ＧＰＳに同期した時刻情報が算出される疑似ＧＰＳ受信信号を生成して出力するものであり、同期信号取得部１１が、ＬＴＥ信号から、システム同期信号と、送信元基地局を識別する基地局特定情報を抽出し、オフセット制御部３０が、予め記憶された基地局オフセット情報テーブル３０１を参照して、当該基地局特定情報に対応する基地局オフセット値を読み出して出力し、時刻情報同期部１３が、当該基地局オフセット値に基づいてシステム同期信号のタイミングを補正して、補正されたタイミングで放送波時刻情報を出力することで、ＧＰＳの基準時刻に同期した同期時刻情報を生成し、ＧＰＳ時刻情報変換部１４が、当該同期時刻情報が算出される疑似ＧＰＳ受信信号を生成するようにしているので、送信元基地局によって異なるフレームタイムオフセットを、実際のＬＴＥ信号の送信元基地局に応じて補正して、精度良くＧＰＳ基準時刻に同期した疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、受信側装置で正確な同期信号を生成可能とし、スループット低下を防ぐことができる効果がある。

また、本同期信号変換装置によれば、ＬＴＥ信号から取得した基地局特定情報が、基地局オフセット情報テーブル３０１に登録されていない場合には、オフセット制御部３０は、上位装置５に問い合わせを行い、基地局オフセット値を受信すると、当該基地局特定情報に対応付けて基地局オフセット情報テーブル３０１に記憶し、時刻情報同期部１３に基地局オフセット値を出力するようにしているので、未登録の基地局からのＬＴＥ信号を受信してシステム同期信号を利用した場合でも、当該送信元基地局に応じてオフセットを補正することができ、常に精度良くＧＰＳ基準時刻に同期した疑似ＧＰＳ受信信号を生成することができる効果がある。

本発明は、ＬＴＥ信号から取得したシステム同期信号のタイミングを送信元の基地局に応じて補正して、精度の高い疑似ＧＰＳ受信信号を生成し、疑似ＧＰＳ受信信号の受信側装置（例えば基地局装置）のスループット低下を防ぐことができる同期信号変換装置に適している。

１…同期信号変換装置、 ２，２０…基地局、 ３…ＬＴＥ局、 ４…放送中継局、 ５…上位装置、 １１…同期信号取得部、 １２…時刻情報取得部、 １３…時刻情報同期部、 １４…ＧＰＳ時刻情報変換部、 １５…疑似ＧＰＳ受信信号送出部、 １６…受信アンテナ、 ２１…ＧＰＳ受信機、 ２２…ＧＰＳ受信アンテナ、 ３０…オフセット制御部、 ３１…同期補正部、 ３２…時刻情報補正部、 ３３…同期時刻生成部、 ３０１…基地局オフセット情報テーブル、 ３０２…送信元基地局情報、 ３１１…タイミング補正部、 ３１２…同期カウンタ、 ３２１…時刻補正部、 ３２２…時刻カウンタ

Claims (3)

1. 無線通信システムの基地局の受信機に接続される同期信号変換装置であって、
   前記無線通信システムの信号を受信して、ＧＰＳ基準時刻に同期したシステム同期信号と、前記信号の送信元である送信元基地局を特定する基地局特定情報を取得する同期信号取得部と、
   放送波を受信して、前記放送波から時刻情報を取得する時刻情報取得部と、
   前記送信元基地局で生成される前記システム同期信号とＧＰＳ基準信号とのずれを基地局オフセット情報とし、前記基地局オフセット情報を基地局特定情報に対応付けた組を複数記憶しており、前記受信した無線通信システムの信号から取得された基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を出力するオフセット制御部と、
   前記出力された基地局オフセット情報を用いて、前記システム同期信号のタイミングを補正し、当該タイミングに前記時刻情報を出力することにより、ＧＰＳ基準時刻に同期した同期時刻情報を生成する時刻情報同期部と、
   前記同期時刻情報に基づいて、前記同期時刻情報に一致した時刻を前記基地局で算出可能とするため、複数の衛星の軌道情報及び前記各衛星からの送信時刻に相当する時刻情報を含む疑似ＧＰＳ受信信号を生成するＧＰＳ時刻情報変換部と、
   前記疑似ＧＰＳ受信信号を前記基地局に出力する疑似ＧＰＳ受信信号送出部と、を備えたことを特徴とする同期信号変換装置。
2. オフセット制御部は、無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報と、それに対応する基地局オフセット情報とを送信元基地局情報として設定しておき、
   新たに受信した無線通信システムの情報から取得した基地局特定情報及びそれに対応する基地局オフセット情報が、前記送信元基地局情報と異なる場合には、前記新たに取得した基地局特定情報及びそれに対応する基地局オフセット情報で、前記送信元基地局情報を更新して設定することを特徴とする請求項１記載の同期信号変換装置。
3. オフセット制御部は、無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を記憶していない場合は、接続する上位装置に前記基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を問い合わせ、前記上位装置から得られた基地局オフセット情報を時刻情報同期部に出力することを特徴とする請求項１又は２記載の同期信号変換装置。

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