JP2024504409A - Ｕｅモデムを使用した基地局の同期 - Google Patents

Abstract

第５世代（５Ｇ）標準セルラー基地局ユニットは、少なくとも１つの外部基地局から無線信号を受信し、少なくとも１つの外部基地局から受信した無線信号に基づいて少なくとも１つの同期信号を導出するように動作する少なくとも１つのユーザ機器（ＵＥ）モデムと、５Ｇ基地局サブユニットであって、少なくとも１つのＵＥモデムから少なくとも１つの同期信号を受信し、少なくとも１つの同期信号を使用して５Ｇ基地局サブユニットの内部機能を同期させるように動作する、５Ｇ基地局サブユニットとを含む。

Description

（関連出願）
ここで、米国特許規則（３７ ＣＦＲ）１．７８（ａ）（４）及び（５）（ｉ）に従って、２０２１年１月２７日に出願された「ＢＡＳＥ ＳＴＡＴＩＯＮ ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＡＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ ＵＥ ＭＯＤＥＭ」と題する米国仮特許出願第６３／１４２，００２号を参照する。当該特許出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれ、その優先権が本明細書により主張される。

（発明の分野）
本発明は、一般に基地局の同期に関し、特に第５世代（５Ｇ）基地局の同期に関する。

様々なタイプの基地局同期技術が当該技術分野で周知である。

本発明は、５Ｇ基地局に限定されないが、特に有用な、改善された基地局同期のための方法及びシステムを提供しようとするものである。

したがって、本発明の好ましい実施形態によれば、第５世代（５Ｇ）標準セルラー基地局ユニットが提供され、このユニットは、少なくとも１つの外部基地局から無線信号を受信し、少なくとも１つの外部基地局から受信した無線信号に基づいて少なくとも１つの同期信号を導出するように動作する少なくとも１つのユーザ機器（user equipment、ＵＥ）モデムと、５Ｇ基地局サブユニットであって、少なくとも１つのＵＥモデムから少なくとも１つの同期信号を受信し、少なくとも１つの同期信号を使用して５Ｇ基地局サブユニットの内部機能を同期させるように動作する、５Ｇ基地局サブユニットとを含む。

好ましくは、基地局サブユニットはｇＮＢである。

あるいは、基地局サブユニットは無線ユニット（radio unit、ＲＵ）である。

本発明の１つの好ましい実施形態によれば、
ＵＥモデムは、加入者識別モジュール（Subscriber Identity Module、ＳＩＭ）を含まない。

好ましくは、ＵＥモデムは、外部基地局から受信した信号のタイミングアドバンス値をＵＥモデムが外部基地局から受信するまで、外部基地局と通信するように動作し、タイミングアドバンス値を受信すると、外部基地局との通信を停止してもしなくてもよい。

好ましくは、ユニットは、基地局サブユニットとＵＥモデムとの間の双方向通信プロトコルも含む。

好ましくは、基地局サブユニットは、ＵＥモデムに情報又はクエリを提供するように動作し、ＵＥモデムは、情報又はクエリに基づいて機能するように動作する。

好ましくは、基地局サブユニットは、ネットワークタイムプロトコル（network time protocol、ＮＴＰ）からタイミング情報を受信するように動作する。

本発明の別の好ましい実施形態によれば、ユニットは、ユニットに含まれ、ＵＥモデムと動作可能に通信するＧＮＳＳ受信機も含み、ＵＥモデムは、基地局ユニットの地理的位置を確認し、地理的位置をＧＮＳＳ受信機に提供するように動作し、ＧＮＳＳ受信機は、位置、及び少なくとも１つのＧＮＳＳ衛星からの信号に基づいて追加の同期信号を生成するように動作し、基地局サブユニットは、ＧＮＳＳ受信機から追加の同期信号を受信し、追加の同期信号を使用して基地局サブユニットを少なくとも１つのＧＮＳＳ衛星と時間同期させるように動作する。

好ましくは、無線信号は、５Ｇ標準信号、ロングタームエボリューション（Long Term Evolution、ＬＴＥ）標準信号、ＬＴＥマシンタイプコミュニケーション（LTE-Machine Type Communication、ＬＴＥ－Ｍ）標準信号、及び狭帯域モノのインターネット（Narrowband Internet of Things、ＮＢ－ＩｏＴ）標準信号のうちの少なくとも１つを含む。

好ましくは、ＵＥモデムは、外部基地局を選択し、また、
外部基地局から受信した無線信号の品質レベル、外部基地局によって報告された外部基地局の基地局階層レベル、及び外部基地局によって報告された基地局オペレータＩＤのうちの少なくとも１つに基づいて外部基地局から受信した無線信号に基づいて少なくとも１つの同期信号を導出するように動作する。

本発明の別の好ましい実施形態によれば、セルラー基地局ユニットが更に提供され、セルラー基地局ユニットは、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）を含まず、少なくとも１つの外部基地局から無線信号を受信し、少なくとも１つの外部基地局から受信した無線信号から少なくとも１つの同期信号を導出するように動作する少なくとも１つのユーザ機器（ＵＥ）モデムと、基地局サブユニットであって、少なくとも１つのＵＥモデムから少なくとも１つの同期信号を受信し、少なくとも１つの同期信号を使用して基地局サブユニットの内部機能を同期させるように動作する、基地局サブユニットとを含む。

好ましくは、基地局サブユニットはＦＤＤ又はＴＤＤのいずれかである。

好ましくは、基地局サブユニットは、５Ｇ又はそれ以降の世代の標準基地局サブユニットである。

好ましくは、ユニットは、ＵＥモデムと基地局サブユニットとの間の双方向情報交換のための双方向通信プロトコルも含む。

好ましくは、同期信号は１ｐｐｓ信号である。

本発明の更に別の好ましい実施形態によれば、セルラー基地局ユニットも提供され、セルラー基地局ユニットは、少なくとも１つの外部基地局から無線信号を受信し、少なくとも１つの外部基地局から受信した信号から少なくとも１つの同期信号を導出するように動作する少なくとも１つのユーザ機器（ＵＥ）モデムと、基地局サブユニットであって、少なくとも１つのＵＥモデムから少なくとも１つの同期信号を受信し、少なくとも１つの同期信号を使用して基地局サブユニットの内部機能を同期させるように動作する、基地局サブユニットと、ＵＥモデムと基地局サブユニットとの間の双方向情報交換のための双方向通信プロトコルとを含む。

好ましくは、基地局サブユニットは、５Ｇ又はそれ以降の世代の基地局サブユニットである。

好ましくは、ＵＥモデムは、ＳＩＭを含まない。

好ましくは、同期信号は１ｐｐｓ信号である。

本発明の好ましい実施形態によれば、セルラー基地局ユニットを同期させる方法も提供され、この方法は、前述の実施形態のいずれか１つに従って動作するセルラー基地局ユニットを使用することを含む。

本発明は、図面と併せて以下の詳細な説明から理解されるであろう。
無線通信ネットワークに関連して本発明の好ましい実施形態に従って構築され、動作する基地局ユニットの簡略化された部分的なブロック図である。 図１の基地局ユニットの１つの可能な実装の簡略図である。 本発明の好ましい実施形態による、図１及び図２に示すタイプの基地局ユニットによって使用される通信プロトコルの少なくとも一部を示すスイムレーン図である。 図１及び図２に示すタイプの基地局ユニットの構成要素間の通信プロトコルを示すスイムレーン図である。 本発明の別の好ましい実施形態に従って構築され、動作する基地局ユニットの簡略化された部分的なブロック図である。 本発明の好ましい実施形態による基地局同期方法のステップをそれぞれ示す簡略化されたフローチャートである。 本発明の好ましい実施形態による基地局同期方法のステップをそれぞれ示す簡略化されたフローチャートである。 本発明の好ましい実施形態による基地局同期方法のステップをそれぞれ示す簡略化されたフローチャートである。

次に、図１を参照する。図１は、無線通信ネットワークに関連して本発明の好ましい実施形態に従って構築され、動作する基地局ユニットの簡略化された部分的なブロック図である。

図１に見られるように、無線セルラー通信ネットワーク１０２と協働し、その一部を形成するように構成された基地局ユニット１００が提供される。基地局ユニット１００は、特に好ましくは、様々なユーザ機器（ＵＥ）１０４との間で５Ｇ信号を送受信するように構成された第５世代（５Ｇ）標準セルラー基地局ユニットである。ＵＥ１０４は、スマートフォン、ラップトップコンピュータ、又は５Ｇ通信をサポートできる任意の他のデバイスなど、任意のタイプ及び数のＵＥであってもよい。本発明の他の実施形態では、基地局ユニット１００は５Ｇ以降の世代のユニットであってもよく、ＵＥ１０４は５Ｇ又はそれ以降の世代の通信をサポートするできる場合がある。

基地局ユニット１００は、好ましくは、その動作に関与する様々な基地局内部機能及びプロセスを実行するように動作する基地局サブユニット１１０を含む。単なる例として、基地局サブユニット１１０は、ｇＮＢ（Next Generation Node B、次世代ノードＢ）として、無線ユニット（ＲＵ）などの分割ｇＮＢの構成要素として、又は基地局１００の動作に関与する内部機能若しくはプロセスの少なくとも一部を実行できる任意の他の適切な５Ｇ基地局サブユニットとして具現化することができる。一般性の目的で、図１において、基地局サブユニット１１０は、「５Ｇセル」と命名される。

基地局１００が適切に機能するためには、基地局サブユニット１１０の様々な内部機能又はプロセスが相互に同期することが重要である。一般に、基地局１００などの基地局の同期は、基地局をＧＮＳＳ衛星信号に同期させることによって達成することができる。しかしながら、特定の状況においては、ＧＮＳＳ衛星信号を使用せずに基地局１００を同期させることが必要又は有用である場合がある。例えば、図２に示すように、基地局１００は、基地局１００が位置する建物１１４による信号の遮断又は減衰により、ＧＮＳＳ衛星１１２からの信号をほとんど又は全く受信しない屋内基地局であってもよい。更に例として、基地局１００は、例えば、悪天候又はＧＮＳＳ妨害を含む様々なあり得る理由のために、ＧＮＳＳ衛星信号を使用して同期することができない屋外基地局であってもよい。

本発明の好ましい実施形態の特別な特徴は、基地局サブユニット１１０が、図１に示す標準ＵＥモデム１２０を使用する代替同期方法に基づいて、必ずしもＧＮＳＳ信号を必要とせずに同期することができることである。ＵＥモデム１２０を使用して達成される同期は、本明細書では同じ意味で基地局サブユニット１１０の同期及び基地局１００の同期と呼ばれ、広義には基地局１００内、特にその基地局サブユニット１１０内で実行される内部機能又はプロセスの同期を指す。基地局１００と基地局サブユニット１１０の機能の説明を明確にするために、ここではそれらを区別していることを理解されたい。しかしながら、場合によっては、基地局ユニット１００は基地局サブユニット１１０と同じエンティティであってもよく、ＵＥモデム１２０はその中に組み込まれてもよい。更に、図１には単一のＵＥモデム１２０が示されているが、基地局１００は複数のＵＥモデム１２０を含んでもよいことを理解されたい。これは、例えば冗長性の利点を提供するために有益である可能性がある。

再び図１を参照すると、ＵＥモデム１２０は、好ましくは基地局１００内に組み込まれ、また基地局サブユニット１１０と動作可能に通信する。ＵＥモデム１２０は、例えばＵｂｌｏｘ（Ｔｈａｌｗｉｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）から市販されている任意の標準的なＵＥモデム又はモジュールであってもよい。ＵＥモデム１２０は、以下でより詳細に説明するように、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）を含んでもよく、含まなくてもよい。

ＵＥモデム１２０は、好ましくは、基地局１００の外部の少なくとも１つの基地局から無線信号を受信するように動作する。ここでは、単なる例として、ＵＥモデム１２０は、第１の５Ｇ基地局１２２、第２のＬＴＥ ４Ｇ基地局１２４、及び第３のＬＴＥ－Ｍ及び／又はＮＢ－ＩｏＴ基地局１２６のうちの１つ以上から無線信号を受信することが示されている。しかしながら、ＵＥモデムは、ＵＥモデム１２０によって受信可能な信号を送信することができる任意の適切な基地局又は複数の基地局から無線信号を受信することができることを理解されたい。基地局１２２、１２４、及び／又は１２６などの少なくとも１つの外部基地局からＵＥモデム１２０によって受信される信号は、一般に無線信号と呼ばれてもよく、ここでは全体的に参照番号１３０で示される。無線信号１３０は、５Ｇ標準信号、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）標準信号、ＬＴＥマシンタイプコミュニケーション（ＬＴＥ－Ｍ）標準信号、及び狭帯域モノのインターネット（ＮＢ－ＩｏＴ）標準信号のうちの少なくとも１つを含む。

ＵＥモデム１２０は、好ましくは、無線信号１３０に含まれるＰＳＳ及びＳＳＳ同期信号などのセル物理層信号を使用して、ＵＥモデム１２０を、無線信号１３０を送信する基地局１２２、１２４又は１２６などの基地局に「ロック」し、そして、受信した信号１３０に基づいて同期信号１３１を導出するように動作する。特に好ましくは、ＵＥモデム１２０は、図１に示すように、無線信号１３０に基づいて１ｐｐｓ信号を導出するように動作する。

本発明の１つの好ましい実施形態では、基地局サブユニット１１０は、その管理システムから、ＵＥモデム１２０が外部基地局１２２、１２４、及び１２６のうちのどの１つ又は複数と通信するかを選択すべきであることを示す命令を受信することができる。次に、基地局サブユニット１１０は、どの１つ又は複数の基地局を選択するかに関してＵＥモデム１２０に指示することができる。

本発明の別の実施形態では、ＵＥモデム１２０自体が、通信するのに最適な基地局を選択するためのアルゴリズムを含むことができる。このようなアルゴリズムは、受信信号品質レベル、基地局によって報告された基地局階層レベル、及び公衆陸上移動通信網ＩＤ（Public Land Mobile Network Identity、ＰＬＭＮ ＩＤ）の形式で基地局によって報告された基地局オペレータＩＤという属性のうちの１つ以上に基づいて、ＵＥモデム１２０によって受信可能な無線信号をブロードキャストする利用可能な基地局の中から適切な基地局を選択することができる。例として、ＵＥモデム１２０は、基地局が最も高い受信信号品質を有するため、基地局が最も高い階層レベルを有するため、又は基地局オペレータＩＤに基づいて、又は１つ以上の前述の属性若しくは他の関連する属性の組み合わせを反映する任意のメトリックに基づいて、通信するのに最適な外部基地局を選択することができる。ＵＥはまた、基地局の属性に基づいて追加の動作を行うことができる。例えば、ＵＥは、ＰＬＭＮ ＩＤに基づいて追加のタイミングオフセットを適用することができる。

ＵＥモデム１２０は、基地局サブユニット１１０がＦＤＤ（frequency division duplex、周波数分割複信）基地局ユニットであるかＴＤＤ（time division duplex、時分割複信）基地局ユニットであるかに応じて、２つの動作モードを有し得る。

基地局サブユニット１１０がＴＤＤ基地局ユニットである場合、基地局ユニット１１０は、外部基地局１２２、１２４、及び１２６のうちの１つ以上に関してタイミングアドバンス手順を開始するようにＵＥモデム１２０に指示することができる。ＵＥモデム１２０を１つ以上の外部基地局に位相同期させる目的で、このようなタイミングアドバンス手順は、ＵＥモデム１２０と外部基地局との間の物理的距離によるダウンリンク信号の伝播遅延を補償するために必要である。この場合、ＵＥモデムは、１つ以上の外部基地局からタイミングアドバンスを受信することができる。

基地局サブユニット１１０がＦＤＤ基地局ユニットである場合、基地局ユニット１１０は、ＵＥモデム１２０にタイミングアドバンス手順を開始しないように指示してもよい。なぜなら、このようなタイミングアドバンス計算は、ＦＤＤに必要な周波数同期には必要ないからである。この場合、ＵＥモデム１２０は、外部基地局からタイミングアドバンスを受信することなく同期信号を生成することができる。しかしながら、場合によっては、基地局サブユニット１１０がＦＤＤ基地局ユニットである場合であっても、基地局サブユニット１１０は、その特定の機能に応じて、ＵＥモデム１２０にタイミングアドバンス計算手順を開始するように指示し得ることを理解されたい。

本発明の１つの好ましい実施形態の特別な特徴は、ＵＥモデム１２０に加入者識別モジュール（ＳＩＭ）を含めることを必要とせずに、ＵＥモデム１２０が外部基地局からタイミングアドバンスを受信することができることである。これは、外部基地局に関してタイミングアドバンス手順を開始するために通常ＳＩＭを必要とする従来のＵＥモデムとは対照的である。このような典型的な無線通信システムでは、基地局と通信してタイミングアドバンスを受信するために、ＵＥモデム１２０はＳＩＭを含まなければならない。ＳＩＭが存在しない場合、そのような通信は無許可として停止され、ＵＥモデムは伝播遅延のためにその時間を修正することができない。

しかしながら、有利なことに、本発明の好ましい実施形態では、ＵＥモデム１２０は必ずしもＳＩＭを含まず、それにもかかわらず、タイミングアドバンス値を受信することができる。これは、本発明において、ＵＥモデムが、タイミングアドバンス値がＵＥモデムに供給されるまで、基地局１２２、１２４、又は１２６などの基地局との往復通信を可能にするように構成されることによって達成され、その後、そのような通信は停止されても停止されなくてもよい。このようにしてタイミングアドバンス値が取得され、ＳＩＭを必要とせずにＵＥモデムを基地局に位相同期させることが可能になる。しかしながら、いくつかの実施形態では、ＦＤＤ及びＴＤＤの両方の場合に、ＵＥ１２０がＳＩＭを含んでもよいことを理解されたい。

次に図３を参照すると、ＳＩＭを含まないＵＥモデム１２０と基地局１２２、１２４、又は１２６などの外部基地局との間の例示的な通信プロトコル１３２が示されており、通信プロトコル１３２によってＵＥモデム１２０はタイミングアドバンス値を取得することができる。図３に見られるように、ＵＥモデム１２０は、最初にランダムアクセスプリアンブルの形式でＰＲＡＣＨメッセージ１３４を外部基地局に送信することができる。メッセージ１３４に応答して、基地局１２２、１２４、又は１２６などの外部基地局は、ランダムアクセス応答の形式でＰＤＳＣＨメッセージ１３６をＵＥモデム１２０に送信することができる。ＵＥモデム１２０と外部基地局との間のメッセージ１３４及び１３６の交換は、ＵＥモデム１２０がタイミング情報、より具体的にはタイミングアドバンス値を取得できるようにするのに十分である。ＵＥモデム１２０によるメッセージ１３６の受信に続いて、ＵＥモデム１２０は、外部基地局との通信を停止するように構成されてもよい。あるいは、本発明のいくつかの実施形態では、ＵＥモデムは、メッセージ１３６の受信後、１つ以上の追加メッセージを送信することによって外部基地局との通信を継続することができる。ＵＥモデム１２０がＳＩＭを含まない結果として、ＵＥモデム１２０は、特定の加入帯域に限定されるのではなく、任意の利用可能な通信周波数帯域からタイミングアドバンス値を有利に取得できることを理解されたい。

ＳＩＭを含まない従来のＵＥモデムは、通常、初期ＰＲＡＣＨメッセージ１３４を送信しないように構成されることを理解されたい。本発明のＵＥモデムの特別な特徴は、ＵＥモデム１２０がＳＩＭを含まないにもかかわらず、ＵＥモデム１２０がＰＲＡＣＨメッセージ１３４を送信するように構成され、外部基地局がＰＲＡＣＨメッセージ１３４に応答することである。

図１に戻ると、ＵＥモデムと基地局との周波数同期又は位相同期の特定の性質に関係なく、ＵＥモデムは、好ましくは、無線信号１３０に基づいて１ｐｐｓ信号などの同期信号を導出し、通信プロトコル１４０を介して同期信号を基地局サブユニット１１０に提供するように動作する。

基地局サブユニット１１０は、好ましくは、必ずしも外部の原子時計又は時間を参照する必要がなく、ＵＥモデム１２０から同期信号を受信し、同期信号を使用してその内部機能を同期させるように動作する。

本発明の更なる特別な特徴は、本発明のいくつかの実施形態では、基地局サブユニット１１０が時刻（time of day、ＴｏＤ）などの外部基準時間表現に合わせられることが好ましい場合があることである。特定の実施形態では、特に基地局１００のより複雑な動作の場合、そのような外部基準時間に合わせるのが重要である可能性がある。基地局サブユニット１１０を外部時間に合わせることは、例として、基地局サブユニット１１０がネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）１４２から時間を取得することによって達成することができる。

本発明の特定の実施形態では、基地局サブユニット１１０は、ＵＥモデム１２０に情報又はクエリを提供するように動作することができ、ＵＥモデム１２０は、情報又はクエリに基づいて機能するように動作することができる。

場合によっては、基地局サブユニット１１０とＵＥモデム１２０との間に双方向通信があり得る。例えば、上述したように、これは、基地局サブユニット１１０がＵＥモデム１２０にどの基地局と通信するかを通知するためであってもよく、又は基地局サブユニット１１０が、外部基地局からタイミングアドバンスを受信する目的で外部基地局との通信を開始するか否かに関してＵＥモデム１２０に指示するためであってもよい。基地局サブユニット１１０とＵＥモデム１２０との間の双方向通信は、双方向通信プロトコル１４０によって促進することができることを理解されたい。双方向通信プロトコル１４０は、基地局サブユニット１１０とＵＥモデム１２０との間で他の情報を転送するために追加的に又は代替的に使用されてもよい。更に、特定の実施形態では、ＵＥモデム１２０と基地局サブユニット１１０との間の双方向通信は必要ではない可能性があり、通信プロトコル１４０は、ＵＥモデム１２０から基地局サブユニット１１０に情報を提供するだけの単一方向プロトコルになるように簡略化することができる。可能な双方向通信プロトコル１４０の一例が図４に示されており、これは、ステップ１４４でＵＥモデム１２０がタイミングアドバンスを取得するための要求を含む。

次に、図５を参照する。図５は、本発明の別の好ましい実施形態に従って構築され、動作する、無線通信ネットワークの環境における基地局ユニットの簡略化された部分的なブロック図である。

図５に見られるように、また上述したように、基地局５００は、ＵＥモデム１２０、基地局サブユニット１１０、及びそれらの間の情報交換を容易にするための通信プロトコル１４０を含み得る。上記で更に説明し、図５ではなく図１に示すように、基地局５００は、図１及び図２の基地局１００と同様に、無線通信ネットワーク１２０の一部を形成し、外部基地局１２２、１２４及び／又は１２６から無線信号１３０を受信することができる。基地局５００は、一般に、基地局１００に関して図１～図４を参照して上述した機能の一部又はすべてを含み得る。

図５に示す基地局５００の実施形態の特別な特徴は、基地局５００が好ましくは、衛星５１０などの少なくとも１つのＧＮＳＳ衛星からＧＮＳＳ信号を受信するためのＧＮＳＳ受信機５０２を含むことである。従来必要とされているように、ＧＮＳＳ受信機５０２が少なくとも４つのＧＮＳＳ衛星からの信号を十分に受信して時間同期信号を生成できる環境で基地局５００が使用される場合、基地局５００は、ＧＮＳＳ受信機５０２によって生成された同期信号に基づいて同期されてもよい。

基地局５００がＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号を十分に受信できない環境で基地局５００が使用される場合、基地局５００は、ＧＮＳＳ信号に基づいて導出された同期信号に基づくのではなく、ＵＥモデム１２０によって導出された同期信号に基づいて、上述のように同期を達成することができる。

しかしながら、特定の状況では、基地局５００は、４つのＧＮＳＳ衛星からではないが、ＧＮＳＳ衛星５１０などの少なくとも１つのＧＮＳＳ衛星からの信号にアクセスすることができる。このような状況下で、基地局５００が、衛星５１０などの単一のＧＰＳ衛星のみからの信号の受信に基づいて、ＧＮＳＳ受信機５０２によって時間同期され得ることが、本発明の好ましい実施形態の特別な特徴である。これは、ネットワーク要素の時間同期を達成するために、通常、少なくとも４つのＧＮＳＳ衛星との通信を必要とする従来のＧＮＳＳ時間同期システムとは対照的である。ＧＰＳ距離ρの計算式には４つの未知のパラメータが存在するため、時間同期には通常、４つのＧＮＳＳ衛星との通信が必要である。

式中、ｘ_ｕ、ｙ_ｕ、ｚ_ｕは特定の衛星位置の３次元座標を表し、この座標は衛星によって送信される信号に符号化され、４つの未知のパラメータは、ネットワーク要素ｊの緯度ｘ_ｊ、経度ｙ_ｊ、高さｚ_ｊ、及び受信機時間オフセットｃｔ_ｕである。

本発明の好ましい実施形態によれば、受信機時間オフセットｃｔ_ｕを求め、４つの衛星ではなく、単一のＧＮＳＳ衛星のみとの通信に基づいて受信機５０２を時間同期させるために、ＵＥモデム１２０の位置の３次元座標をＧＮＮＳ受信機５０２に供給することによって、ＧＰＳ距離計算式（１）を解くことができ、その結果、式（１）で解くべき未知数が１つだけになる。

本実施形態では、ＵＥモデム１２０の地理的位置は、当技術分野で周知のように、三角測量技術に基づいて確認することができる。当技術分野で周知のように、外部の基地局から受信した信号１３０などの無線信号の特性に基づいて、ＵＥモデム１２０の位置を計算することができ、この位置は、ＵＥモデム１２０が位置する基地局５００の地理的位置に対応する。ＵＥモデム１２０の地理的位置は、３座標の地理的位置であってもよい。

本発明の１つの好ましい実施形態では、ＵＥモデム１２０は、三角測量技術を使用して、位置データベース（ＤＢ）サーバ５２０に、ＵＥモデム１２０の位置を計算するように要求することができる。ＤＢサーバ５２０は好ましくは、ＵＥモデム１２０に通信可能に接続される。ＤＢサーバ５２０は更に、ＧＮＳＳ受信機５０２に通信可能に接続されてもよい。

ＤＢサーバ５２０に格納された基地局５００の位置は、ＵＥモデム１２０に提供されてもよく、ＵＥモデム１２０は、その位置をＧＮＳＳ受信機５０２に供給する。あるいは、ＤＢサーバ５２０は、ＵＥモデム１２０の位置をＧＮＳＳ受信機５０２に直接供給してもよい。基地局５００の、好ましくは３座標の地理的位置及び単一のＧＮＳＳ衛星からの信号の提供は、好ましくは、ＧＮＳＳ受信機５０２がＧＮＳＳ衛星５１０の原子時計に時間同期できるようにするのに十分である。基地局５００は、ＧＮＳＳ受信機５０２とＵＥモデム１２０の両方を含んでもよい。基地局サブユニット１１０は、ＧＮＳＳ受信機５０２が、例えば通信プロトコル１４０を介して基地局サブユニット１１０に同期信号を提供できない場合に、ＵＥモデム１２０に同期信号を提供するように指示することができる。

３座標の地理的位置と、衛星５１０などの単一のＧＮＳＳ衛星のみからの信号の提供に基づくＧＮＳＳ受信機の同期については、米国特許出願第１６／７４８，０５３号に更に記載されており、当該出願は参照により完全に本明細書に組み込まれ、本出願と同じ譲受人に譲渡されている。

次に図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃを参照する。これらは、本発明の好ましい実施形態による基地局同期方法のステップをそれぞれ示す簡略化されたフローチャートである。図６Ａに見られるように、同期プロセス６００は、ステップ６０２で開始することができ、このステップにおいて、少なくとも１つの無線信号が、５Ｇ基地局に位置する少なくとも１つのＵＥモデムによって受信される。更なるステップ６０４に見られるように、ＵＥモデムは、無線信号から同期タイミング情報を生成することができ、それに基づいて同期信号を生成することができる。次に図６Ｂ及び図６Ｃを参照すると、基地局サブユニットのＴＤＤ方式（図６Ｂ）及びＦＤＤ方式（図６Ｃ）の場合の同期信号の生成が示されている。

図６Ｂに示すＴＤＤ方式の場合、ステップ６０６に見られるように、基地局サブユニットは、ＵＥモデムにタイミングアドバンス手順を開始するように指示することができる。ステップ６０８に見られるように、ＵＥモデムは、ＵＥモデムがＳＩＭを含むか否かに関係なく、少なくとも１つの外部基地局との通信に基づいてタイミングアドバンス手順を開始することができ、また、外部基地局からタイミングアドバンスを受信することができる。次に、ステップ６１０に見られるように、ＵＥモデムは同期信号を生成することができる。

図６Ｃに示すＦＤＤ方式の場合、ステップ６２０に見られるように、基地局サブユニットは、ＵＥモデムにタイミングアドバンス手順を開始しないように指示することができる。次に、ステップ６２２に見られるように、ＵＥモデムは同期信号を生成することができる。

同期信号は、ＦＤＤ及びＴＤＤ方式の両方において、１ｐｐｓ信号、又は１０ＭＨｚ信号、２ＭＨｚ信号、若しくは任意の他の適切な高周波信号などの任意の他の適切な同期信号であってもよい。

図６Ａに戻ると、同期信号の生成に続いて、ステップ６３０に見られるように、ＵＥモデムによって生成された同期信号は基地局に、より具体的には基地局に含まれる基地局サブユニットに提供されてもよい。基地局サブユニットは好ましくは、基地局内で同期を必要とする様々な機能及びプロセスを実行する役割を果たす。更なるステップ６３２に見られるように、基地局サブユニットは、そこに供給された同期信号に基づいて、その内部機能を同期させることができる。

当業者には、本発明が上記に記載されたものに限定されないことが理解されよう。むしろ、本発明は、上述の特徴の組み合わせ及び部分組み合わせの両方、並びに従来技術にはないその修正を含む。

Claims (20)

1. 第５世代（５Ｇ）標準セルラー基地局ユニットであって、
   少なくとも１つの外部基地局から無線信号を受信し、前記少なくとも１つの外部基地局から受信した前記無線信号に基づいて少なくとも１つの同期信号を導出するように動作する少なくとも１つのユーザ機器（ＵＥ）モデムと、
   ５Ｇ基地局サブユニットであって、前記少なくとも１つのＵＥモデムから前記少なくとも１つの同期信号を受信し、前記少なくとも１つの同期信号を使用して前記５Ｇ基地局サブユニットの内部機能を同期させるように動作する、５Ｇ基地局サブユニットとを備える、第５世代（５Ｇ）標準セルラー基地局ユニット。
2. 前記基地局サブユニットが、ｇＮＢ及び無線ユニット（ＲＵ）のうちの１つである、請求項１に記載のユニット。
3. 前記ＵＥモデムが加入者識別モジュール（ＳＩＭ）を含まない、請求項１又は請求項２に記載のユニット。
4. 前記ＵＥモデムは、前記外部基地局から受信した前記信号のタイミングアドバンス値を前記ＵＥモデムが前記外部基地局から受信するまで、前記外部基地局と通信するように動作し、前記タイミングアドバンス値を受信すると、前記外部基地局との通信を停止してもしなくてもよい、請求項３に記載のユニット。
5. 前記基地局サブユニットと前記ＵＥモデムとの間の双方向通信プロトコルも含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のユニット。
6. 前記基地局サブユニットは、前記ＵＥモデムに情報又はクエリを提供するように動作し、
   前記ＵＥモデムは、前記情報又はクエリに基づいて機能するように動作する、請求項５に記載のユニット。
7. 前記基地局サブユニットは、ネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）からタイミング情報を受信するように動作する、請求項１～６のいずれか一項に記載のユニット。
8. 前記ユニットに含まれ、前記ＵＥモデムと動作可能に通信するＧＮＳＳ受信機も含み、
   前記ＵＥモデムは、前記基地局ユニットの地理的位置を確認し、前記地理的位置を前記ＧＮＳＳ受信機に提供するように動作し、
   前記ＧＮＳＳ受信機は、前記位置、及び少なくとも１つのＧＮＳＳ衛星からの信号に基づいて追加の同期信号を生成するように動作し、
   前記基地局サブユニットは、前記ＧＮＳＳ受信機から前記追加の同期信号を受信し、前記追加の同期信号を使用して前記基地局サブユニットを前記少なくとも１つのＧＮＳＳ衛星と時間同期させるように動作する、請求項１～７のいずれか一項に記載のユニット。
9. 前記無線信号が、５Ｇ標準信号、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）標準信号、ＬＴＥマシンタイプコミュニケーション（ＬＴＥ－Ｍ）標準信号、及び狭帯域モノのインターネット（ＮＢ－ＩｏＴ）標準信号のうちの少なくとも１つを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載のユニット。
10. 前記ＵＥモデムは、前記外部基地局を選択し、また、
    前記外部基地局から受信した前記無線信号の品質レベル、
    前記外部基地局によって報告された前記外部基地局の基地局階層レベル、
    及び前記外部基地局によって報告された基地局オペレータＩＤのうちの少なくとも１つに基づいて前記外部基地局から受信した前記無線信号に基づいて前記少なくとも１つの同期信号を導出するように動作する、請求項１～９のいずれか一項に記載のユニット。
11. セルラー基地局ユニットであって、
    加入者識別モジュール（ＳＩＭ）を含まず、少なくとも１つの外部基地局から無線信号を受信し、前記少なくとも１つの外部基地局から受信した前記無線信号から少なくとも１つの同期信号を導出するように動作する少なくとも１つのユーザ機器（ＵＥ）モデムと、
    基地局サブユニットであって、前記少なくとも１つのＵＥモデムから前記少なくとも１つの同期信号を受信し、前記少なくとも１つの同期信号を使用して前記基地局サブユニットの内部機能を同期させるように動作する、基地局サブユニットとを備える、セルラー基地局ユニット。
12. 前記基地局サブユニットが、ＦＤＤ又はＴＤＤのいずれかである、請求項１１に記載のユニット。
13. 前記基地局サブユニットが、５Ｇ又はそれ以降の世代の標準基地局サブユニットである、請求項１１又は請求項１２に記載のユニット。
14. 前記ＵＥモデムと前記基地局サブユニットとの間の双方向情報交換のための双方向通信プロトコルも含む、請求項１１～１３のいずれか一項に記載のユニット。
15. 前記同期信号が１ｐｐｓ信号である、請求項１１～１４のいずれか一項に記載のユニット。
16. セルラー基地局ユニットであって、
    少なくとも１つの外部基地局から無線信号を受信し、前記少なくとも１つの外部基地局から受信した前記信号から少なくとも１つの同期信号を導出するように動作する少なくとも１つのユーザ機器（ＵＥ）モデムと、
    基地局サブユニットであって、前記少なくとも１つのＵＥモデムから前記少なくとも１つの同期信号を受信し、前記少なくとも１つの同期信号を使用して前記基地局サブユニットの内部機能を同期させるように動作する、基地局サブユニットと、
    前記ＵＥモデムと前記基地局サブユニットとの間の双方向情報交換のための双方向通信プロトコルとを備える、セルラー基地局ユニット。
17. 前記基地局サブユニットが、５Ｇ又はそれ以降の世代の基地局サブユニットである、請求項１６に記載のユニット。
18. 前記ＵＥモデムがＳＩＭを含まない、請求項１６又は請求項１７に記載のユニット。
19. 前記同期信号が１ｐｐｓ信号である、請求項１６～１８のいずれか一項に記載のユニット。
20. 前述の請求項のいずれか一項に従って動作するセルラー基地局ユニットを使用することを含む、セルラー基地局ユニットを同期させる方法。