JP2665167B2 - 金属媒体で連結された基地局とマイクロセル局との間の同期装置とその方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タイマを同期する装置
と方法に関し、特に、基地局に配置されたマスタ発振器
と、マイクロセル局に配置されたスレーブ発振器とを同
期する方法と装置に関する。

【０００２】

【従来技術】クロックの同期方法は、“Journal of Res
earch of the National Instituteof Standards and Te
chnology”（１９８９年９−１０月）vol.94, No.5の３
１１ページの“The NIST Automated Computer Time Ser
vice”J. Levine他著、に記載されている。この文献に
おいては、自動コンピュータ時間サービス（Automatic
Computer Time Service：ＡＣＴＳ）が行われ、これ
は、国立標準技術研究所（National Institute of Stan
dards and Technology：ＮＩＳＴ）によって放送される
時間に、電話でユーザがアクセスできる。

【０００３】前掲の論文は、送信器と受信器を接続する
媒体を介しての情報の伝搬速度の不確定性により、この
ような時間を放送することの原理的な限界について言及
している。遅延（ミリ秒のオーダー）は、信号の伝送路
の長さと信号の速度に依存している。一般的に、これら
の何れのパラメータも公知のものではない。従って、同
期を高程度で達成するためには、伝送時間をリアルタイ
ムで測定する必要がある。

【０００４】この遅延は、パルスをユーザに送信したと
きと、反射パルスを受信したときの時間差を測定するこ
とにより決定できる。この往復遅延の半分が、信号がユ
ーザに到達するのに必要な時間である。ただし、通信媒
体が行きも帰りも同じ時間かかるものとしている。前掲
の論文によれば、電話線は、経験的に往復時間は同じで
あると言及しているが、そのような往復が完全に同じで
あるということはないために、システムにおいて、究極
的な限界が存在することになる。

【０００５】このようなコンピュータのミリ秒程度の同
期を達成するためには、ＮＩＳＴは、デジタルシステム
のクロックを自動的に設定するために、単純な電話シス
テムを開発している。ＮＩＳＴは、自動ダイアリング、
タイムゾーンの選定、動作モードの選定、オンタイムマ
ーカー（on-time marker：ＯＴＭ）のエコーの生成、コ
ンピュータクロックの設定、クロックのオフセットの達
成、信号のコンピュータの並列ポートへの送信、を容易
にするようなソフトウェアを開発し、これらを用いて、
ＯＴＭとの外部時間パルスの一致を形成している。さら
に、前掲の論文によれば、プリンタポートに送られる信
号をポジティブなパルスに変換するために、単純な回路
図を開示している。また、この論文は、ユーザからの全
てのキャラクタをエコー発信させて、ＯＴＭを受信した
ときに、外部パルスを提供するような回路図を詳述して
いる。この回路は、モデムは必要とするが、必ずしもコ
ンピュータは必要としない。

【０００６】基本的に、前掲の論文は、デジタルコンピ
ュータ内での正確な時間を維持するために、ＡＣＴＳの
応用について論点を絞っている。例えば、この文献は、
正確な時間でビジネス取引を行ったり、科学的なデータ
を処理することを示唆している。上記のような取引、お
よび、処理は、複数のコンピュータを独立に駆動するよ
うな場合には有効であるが、この場合には、共通の標準
時間というものが必要である。さらに、正確な時間の応
用は、周波数の測定に関わる。この周波数の測定におい
ては、ＯＴＭとのパルスの一致を用いて、カウンタを開
始したり、停止したりしている。このカウンタは、この
ようなテスト下で発振器の出力をカウントする。パルス
とカウントとを比較することにより、発振器は、正確な
時間を用いて校正することができる。このＡＣＴＳを用
いて、デジタルクロックをセットし、一日で１／１０⁸
程度の正確さでもって、周波数の校正を実行することが
できる。

【０００７】前掲の論文は、ＡＣＴＳの将来性と新たな
体系について述べている。それによれば、電話受信器内
に組み込んだマイクロプロセッサを有するデジタルクロ
ックを予測している。ＮＩＳＴによる正確な時間を維持
するために、このデジタルクロックは、ＡＣＴＳに電話
回線を介してアクセスできるものとなる。このような電
話は、学校、工場内等における他の電話とネットワーク
に組み込まれて、正確な時間をそのような構成体のなか
で一様に提供できるようにしている。さらに、より安い
ピークを外れた時間に、ユーザが電話をかけるような自
動発信装置を予測している。

【０００８】かくして、前掲の論文によれば、時間を同
期する方法は、正確なクロックを維持するため、およ
び、周波数発振器の校正の両方に用いられるような応用
の限界に言及している。従来技術によれば、電話回線を
用いて同期を実行するような示唆はない。特に、前掲の
論文は、ＡＣＴＳを修正して基地局とマイクロセル局と
を同期させるような方法については開示されていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、基地局とマイクロセル局との間でデジタルクロック
を同期させる方法、および、装置を提供することであ
る。特に、基地局に配置された発振器とマイクロセル局
に配置された発振器とが、金属媒体を介して接続されて
いるような場合に、それらを同期する方法と装置を提供
することである。このように、基地局とマイクロセル局
に配置された２つの発振器を同期することにより、ＲＦ
搬送波は、基地局とマイクロセル局で同期されて、同一
の周波数を有し、そのために、同時放送が可能となる。

【００１０】さらに、本発明の他の目的は、基地局が時
刻信号を送信する前に、送信遅延を補償する方法を提供
するものである。このような補償は、マイクロセル局に
リアルタイムで基準信号を提供することにより、同時放
送を容易にするだけでなく、マイクロセル局における他
の機能のために絶対的な時間標準を提供することができ
る。

【００１１】さらに、本発明の別の目的は、基地局の時
刻信号の送信と、マイクロセル局の時刻信号の送信との
間に、一定の時間遅延を維持することにより、発振器を
同期する方法を提供するものである。このように遅延を
一定に維持することにより、基地局とマイクロセル局と
の間の伝送遅延は無視でき、そして、発振器は、同期を
維持できる。かくして、同時放送が容易となる。

【００１２】さらに、本発明の他の目的は、基地局の時
刻信号を調整して、その信号がマイクロセル局に送信さ
れる前に、時間遅延を補償する方法を提供するものであ
る。このようにして、リアルタイムの基準がマイクロセ
ル局で得られ、それにより、マイクロセル局の同時放送
が可能となる。

【００１３】さらにまた、本発明によれば、金属媒体に
より接続された基地局とマイクロセル局との同時放送を
可能とするような方法、および、回路を提供するもので
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】マイクロセル局に同時放
送する応用においては、マイクロセル局サイトにおいて
は、基地局において送信されるのと同一の無線周波数
（ＲＦチャネル）で送信する必要がある。このＲＦ信号
がオーバーラップする領域においては、移動体電話機
は、両方の信号を受信する。この両方の信号の間に、若
干の周波数差でさえ、そこに生成されるビートノート
（beat note）に起因して、許容できないものである。
基地局とマイクロセルのサイト（マイクロセル局）との
間で、伝送媒体として光ファイバを用いるマイクロセル
局のシステムにおいては、同時放送は問題とはならな
い。その理由は、この光ファイバは、極めて広いバンド
幅を送信でき、かくして、基地局で生成されたＲＦチャ
ネルをマイクロセル局サイトに修正せずに送信すること
ができるからである。光ファイバが利用できないような
場所、あるいは、それを設置するには高価となり過ぎる
ような領域においては、金属送信媒体、例えばＴ１を用
いることがよい。

【００１５】このＴ１を用いる問題点は、その限られた
バンド幅のために、ＲＦ信号は、基地局からマイクロセ
ル局にはそのまま送信することができない。そのかわ
り、このＲＦ信号（音声送信、または、データ送信）
は、マイクロセル局サイトで生成されるＲＦ搬送波に変
調される。この基地局とマイクロセル局サイトの両方に
おいて、このＲＦ搬送波は、発振器により生成される基
準周波数を用いて同期される。しかし、マイクロセル局
の装置を小型、かつ、安価なものにするために、基地局
で用いられるのと同様な高安定性の発振器を用いること
は、実際的ではないので、より安価な水晶基準発振器が
用いられている。そのために、ある種の手段を用いて、
マイクロセル局サイトにおける水晶製の基準発振器と、
基地局におけるマスタ発振器とを同期する必要がある。
従って、本発明は、このような同期手段を提供するもの
である。

【００１６】本発明は特許請求の範囲に記載したとうり
である。

【００１７】

【実施例】図１において、本発明の装置は、基地局放送
装置３とマイクロセル局放送装置１６とが同時放送をで
きるように構成されている。同時放送、すなわち、同一
周波数で放送するには、基地局３１に配置された基地局
発振器１と、マイクロセル局３０に配置されたマイクロ
セル局発振器１２とを同期させる必要がある。基地局発
振器１は、通常、ルビジウムのような高安定の発振器か
ら構成されて、基準信号を基地局無線搬送波同期装置１
７と基地局クロック発振器２に送信して、基地局の時刻
（time-of-day）信号を出力する。マイクロセル局発振
器１２は、通常水晶製の発振器で、マイクロプロセッサ
を内蔵したデジタル制御装置１３により調整可能であ
る。マイクロセル局発振器１２の出力は、ＲＦ搬送波同
期装置１５とマイクロセル局クロック発振器１４の両方
の基準周波数として用いられ、このマイクロセル局クロ
ック発振器１４は、マイクロセル局の時刻信号を出力す
る。

【００１８】基地局クロック発振器２は、周期的に基地
局の時刻信号を基地局送信器４に送信し、この基地局送
信器４は、その時刻信号を金属製リンク５を介してマイ
クロセル局３０に送信する。マイクロセル局３０におい
て、基地局の時刻信号は、マイクロセル局の時刻信号と
マイクロセル局比較器１１内で比較される。マイクロセ
ル局比較器１１は、周期的に、この時刻信号をモニター
し、２つの信号の間の時間差を計算する。この時間差
は、基地局クロック発振器２と基地局送信器４とマイク
ロセル局比較器１１との間の伝送遅延を加えたマイクロ
セル局クロック発振器１４との蓄積誤差を表す。金属製
リンク５は、一定の伝送遅延を有するので、この時間差
は、基地局発振器１とマイクロセル局発振器１２が同期
している場合には一定である。しかし、この時間差が変
化すると、この２つの発振器は同期しないことになる。

【００１９】この時間差の変化を用いて、マイクロセル
局発振器１２を調整する。具体的には、マイクロセル局
比較器１１は、この時間差変化に応答して修正信号をデ
ジタル制御装置１３に送信する。次に、このデジタル制
御装置１３は、マイクロセル局発振器１２を調整してマ
イクロセル局の時刻信号が、金属製リンク５の一定の伝
送遅延内に入るようにする。かくして、マイクロセル局
発振器１２の周波数は、基地局放送装置３の周波数に任
意に近づけることができる。

【００２０】デジタル制御装置１３は、マイクロセル局
発振器１２を調整し、かつ、マイクロセル局クロック発
振器１４をリセットする。マイクロセル局クロック発振
器１４をリセットすることは、電源が切れた場合、ある
いは、マイクロセル局クロック発振器１４と基地局クロ
ック発振器２とを一致させるために必要である。

【００２１】図２は、本発明の他の実施例を表し、図２
に示された装置は、自動補償回路３３を有する。時刻信
号が、金属製リンク５を介して送信されると、この信号
がマイクロセル局に到達するまでに伝送遅延が発生す
る。この伝送遅延は、金属製リンク５の形状の不確定性
に起因して避けがたいものである。図２の実施例は、こ
の問題を解決するためのものである。

【００２２】基地局送信器４は、金属製リンク５を介し
て、パルスを遅延処理装置８とマイクロセル局トランス
ポンダ６の両方に送る。マイクロセル局トランスポンダ
６は、パルスを基地局受信器７に戻し（エコーし）、そ
して、基地局の受信器は、この戻りの信号を遅延処理装
置８に送信する。遅延処理装置８は、基地局送信器４か
らのパルスの受信時と、基地局受信器７からの戻り信号
の受信時の間の持続時間を測定する。そして、遅延処理
装置８は、この送信遅延をもって到達した持続時間を２
分の１にする。この計算は、基地局３１から送信された
信号が、マイクロセル局３０に到達するまでに必要な時
間を表す。この送信遅延を補償するために、遅延処理装
置８は、遅延信号を遅延調整装置９に送信して、この遅
延調整装置９は、基地局送信器４が時刻信号をマイクロ
セル局比較器１１に送信する前に、この基地局の時刻信
号を進める。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、基
地局とマイクロセル局との間で、金属製リンク５に起因
する伝搬遅延を補償することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を表す図。

【図２】補償回路を用いた本発明の他の実施例を表す
図。

【符号の説明】

１ 基地局発振器（ルビジウム製） ２ 基地局クロック発振器 ３ 基地局放送装置 ４ 基地局送信器 ５ 金属製リンク ６ マイクロセル局トランスポンダ ７ 基地局受信器 ８ 遅延処理装置 ９ 遅延調整装置 １１ マイクロセル局比較器 １２ マイクロセル局発振器（水晶製） １３ デジタル制御装置 １４ マイクロセル局クロック発振器 １５ ＲＦ搬送波同期装置 １６ マイクロセル局放送装置 １７ 基地局無線搬送波同期装置 ３０ マイクロセル局 ３１ 基地局 ３３ 自動補償回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−62244（ＪＰ，Ａ) 「放送技術」ＶＯＬ．41 ＮＯ．10 昭和63年10月１日 ｐ．108〜109「周波 数・時刻同期実験」 1993年電子通信学会秋季大会講演論文 集［分冊２］ｐ．２−250、1993年９月

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局（３１） と、その基地局に金属
   媒体でリンクされたマイクロセル局（３０）との間の放
   送周波数を同期する装置において、 （ａ）基地局の時刻信号をマイクロセル局比較器（１
   １）に送信する基地局送信器（４）と、 （ｂ）マイクロセル局の時刻信号を生成し、それをマイ
   クロセル局比較器（１１）に送信するマイクロセル局ク
   ロック発振器（１４）と、 （ｃ）前記マイクロセル局クロック発振器（１４）にマ
   イクロセル局の基準周波数を供給するマイクロセル局発
   振器（１２）と、 （ｄ）前記基地局の時刻信号と、前記マイクロセル局の
   時刻信号との間の時間差を計算し、その修正信号をデジ
   タル制御装置（１３）に送信マイクロセル局比較器（１
   １）と、 （ｅ）前記修正信号に従って、前記マイクロセル局発振
   器（１２）を調整するデジタル制御装置（１３）とから
   なることを特徴とする金属媒体で連結された基地局とマ
   イクロセル局との間の同期装置。
2. 【請求項２】 前記修正信号は、前記時間差の変化に比
   例し、前記デジタル制御装置（１３）は、前記マイクロ
   セル局発振器（１２）を調整して、一定の時間差に維持
   することを特徴とする請求項１の装置。
3. 【請求項３】 前記デジタル制御装置（１３）は、電源
   が切られた際に、マイクロセル局クロック発振器（１
   ４）をリセットする回路を有することを特徴とする請求
   項１の装置。
4. 【請求項４】 前記デジタル制御装置（１３）は、前記
   時間差を補償することにより、基地局の時間信号にマッ
   チするために、前記マイクロセル局クロック発振器（１
   ４）を周期的にリセットする回路を有することを特徴と
   する請求項１の装置。
5. 【請求項５】 前記マイクロセル局発振器（１２）は、
   水晶発振器であることを特徴とする請求項１の装置。
6. 【請求項６】 （ｆ）基地局の基準周波数を、基地局ク
   ロック発振器（２）と基地局無線搬送波同期装置（１
   ７）とに供給する基地局発振器（１）と、 （ｇ）前記基地局発振器（１）から基地局の基準周波数
   を受信し、基地局の時刻信号を、前記基地局送信器
   （４）に送信する基地局クロック発振器（２）と、 （ｈ）前記基地局発振器（１）からの基地局基準周波数
   を受信し、基地局方送信号を基地局放送装置（３）に出
   力する基地局無線搬送波同期装置（１７）と、 をさらに有することを特徴とする請求項１の装置。
7. 【請求項７】 前記基地局発振器（１）は、高安定のル
   ビジウム製の発振器であることを特徴とする請求項６の
   装置。
8. 【請求項８】 （ｆ）自動補償回路（３３）をさらに有
   し、 前記自動補償回路（３３）は、 （ｉ）前記基地局送信器（４）からパルスを受信し、こ
   のパルスを基地局受信器（７）に戻すマイクロセル局ト
   ランスポンダ（６）と（ｉｉ）前記マイクロセル局トラ
   ンスポンダ（６）から戻りパルスを受信し、この戻り信
   号を遅延処理装置（８）に送信する基地局受信器（７）
   と（ｉｉｉ）パルスと戻り信号との間の時間を計算し、
   この時間を２分の１にして、送信遅延を導出し、この送
   信遅延に比例する遅延信号を生成し、この遅延信号を遅
   延調整装置（９）に送信する遅延処理装置（８）と（ｉ
   ｖ）前記基地局送信器（４）が、基地局の時刻信号を、
   前記マイクロセル局比較器（１１）に送信する前に、前
   記送信遅延を補償するために、基地局の時刻信号を進め
   る遅延調整装置（９）とからなることを特徴とする請求
   項１の装置。
9. 【請求項９】 前記修正信号は、前記時間差に比例し、
   前記遅延調整装置（９）は、この時間差をゼロにするた
   めに、マイクロセル局発振器（１２）を調整することを
   特徴とする請求項８の装置。