JP3562145B2

JP3562145B2 - 送受信タイミング変更回路

Info

Publication number: JP3562145B2
Application number: JP16769296A
Authority: JP
Inventors: 一泰山根; 晃大矢
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2016-06-27
Also published as: JPH1013925A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線基地局と端末間で無線による通信を行うシステム、特にＰＨＳのシステムにおいて、通信中の回線を切断することなく、無線基地局の送受信タイミングを変更する送受信タイミング変更回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４の構成図に示すような、ＰＨＳのシステムに代表される、有線網に接続された無線基地局と端末間で無線による通信を行うシステムでは、端末１ａ〜１ｃは、それぞれ、無線基地局２ａ〜２ｃ側の送受信タイミングに合わせて通信を行うのが一般的である。また、無線基地局２ａ〜２ｃでは、無線基地局同士を接続する有線網３から基準信号を得て、自局の送受信タイミングを生成することが多い。さらに、無線基地局間の干渉回避、または、端末１ａ〜１ｃのローミングを実現する（あるエリアから隣接するエリアに端末１ａ〜１ｃが移る場合でも通信を維持する）等の目的から、無線基地局間では、送受信タイミングを同期させて運用するのが普通である。
【０００３】
このようなシステムにおいて、無線基地局同士を接続している有線網３に何らかの障害が発生し、例えば、無線基地局２ａへ供給されていた基準信号が一時的に途絶えた場合、無線基地局２ａでは、他の無線基地局２ｂ，２ｃとの同期が保証されなくなるため、有線網３からの基準信号の供給が復旧した際に、再度、他の無線基地局２ｂ，２ｃとの同期を取り直す必要がある。
【０００４】
ところが、このとき、無線基地局の送受信タイミングを所望のタイミングまで急激に変化させてしまうと、もし、この無線基地局と通信中の端末が存在していた場合、無線基地局と端末間の通信が切断されてしまう可能性が非常に高いという問題点があった。
【０００５】
この問題点に関しては、例えば、ＰＨＳの標準規格であるＲＣＲＳＴＤ−２８では、ＣＳ（基地局）の送信ジッタは、１／８シンボル以下とするという規定がある。すなわち、この規格の範囲内の速度で無線基地局の送受信タイミングを変更することが可能であれば、通信中の回線を切断することなく、無線基地局間の同期獲得も実現できるはずである。従来、この規格の範囲内にて無線基地局の送受信タイミングを変化させる手段として、無線基地局の動作の基本となるクロック（マスタクロック）の周期が、少なくとも１／８シンボル時間以下となるようなクロックを用い、無線基地局の動作全体のタイミングをずらしていくという方法があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上に説明した無線基地局の送受信タイミングを変更する方法には、高速なクロックが必要で、かつ、回路構成が複雑になってしまうという欠点があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、容易にかつ低コストで、無線基地局と端末間の通信を中断することなく、無線基地局の送受信タイミングの変更が可能な送受信タイミング変更回路の構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の送受信タイミング変更回路は、有線網に接続され、その有線網から基準信号を得る無線基地局と端末間で無線通信を行うシステムでの、基準信号の一時的な供給不能に起因する、前記無線基地局間の送受信タイミングのずれを補正する送受信タイミング変更回路であって、マスタクロック生成用周波数可変発振器からマスタクロックが供給され、所定数の送受信フレームの送受信タイミングを生成する送受信タイミング生成カウンタと、前記マスタクロック生成用周波数可変発振器からマスタクロックが供給され、前記有線網から供給される基準信号から所定の設定値だけ遅れたタイミングで、前記送受信タイミング生成カウンタにリセット信号を出力する遅延カウンタとを備え、前記送受信タイミング生成カウンタへのリセット信号の供給を禁止し、前記マスタクロック生成用周波数可変発振器の発振周波数を所定時間変化させた後、その発振周波数を元の周波数に戻し、タイミングを補正したリセット信号の、供給が再開された基準信号からの遅延時間に相当する設定値を前記遅延カウンタに設定した後、前記送受信タイミング生成カウンタへのリセット信号の入力を許可するように構成したことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の送受信タイミング変更回路は、もともと、ＰＨＳの無線基地局に備えられている構成（マスタクロック生成用周波数可変発振器、遅延カウンタ、送受信タイミング生成カウンタ）を流用するものであり、送受信タイミング生成カウンタへのリセット信号の供給を制御する簡単な回路を付加し、これらの構成に設定値を設定する、または、これらの構成を制御するソフトウェアを変更することにより送受信タイミングの変更を実現する回路である。そのため、新たに複雑な専用回路を設ける必要がなく、コストを低く抑えることができる。また、送受信タイミング変更操作をソフトウェア処理で実現しているため、柔軟性に富んだ送受信タイミング変更の方式が提供可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に基づいて本発明の送受信タイミング変更回路の一実施形態について説明する。図は、無線基地局内に設けられた送受信タイミング変更回路の構成を示すブロック図である。但し、本発明に関連する構成のみを図示することとする。図で、４は電圧制御型のマスタクロック生成用周波数可変発振器（マスタクロック生成用ＶＣ−ＴＣＸＯ）で、無線基地局の全動作の基本となるマスタクロックを生成する構成であり、後述する、遅延カウンタ及び送受信タイミング生成カウンタにもマスタクロックを供給するように構成されている。
【００１１】
ここで、マスタクロック生成用に、周波数可変発振器が採用されているのは、部品のばらつき等により、各無線基地局に設けるマスタクロック生成用の発振器の発振周波数にばらつきが発生するが、無線基地局間の、マスタクロックの周波数（周期）のずれは許されないため、有線網から基準信号を供給し、その信号に基づいてマスタクロックの周波数（周期）を各無線基地局で調整する必要があるからである。
【００１２】
次に、５は遅延カウンタで、有線網から供給される基準信号に基づいて送受信タイミングを生成する際に、基準信号から送受信タイミングの基準点までの遅延量を決定するカウンタであり、そのカウンタ値がＣＰＵ６により設定された値と等しくなった時点で、後述する送受信タイミング生成カウンタ７にリセット信号を供給するように構成されている。つまり、後述する、送受信タイミングを生成する送受信タイミング生成カウンタ７のカウンタ値の基準点（カウント開始点）を、有線網より供給される基準信号から所望の値だけ遅延した時点に設定する機能を有している。
【００１３】
さらに、送受信タイミング生成カウンタ７は、マスタクロックに基づいて、無線基地局の送受信タイミングの基本となるカウント値（送受信フレームの番号）を生成するものであり、遅延カウンタ５よりリセット信号が供給された時点を、カウンタ値の基準点（カウント開始点）として、基準信号の１周期の間に、所定数の送受信フレームの生成（所定数の送受信フレームの番号の出力）を行うように構成されている。８は、ＣＰＵ６に制御されて、送受信タイミング生成カウンタ７へのリセット信号の供給を制御するリセット信号入力制御手段である。ＣＰＵ６は、以上に説明した各ブロックに対する、設定値の設定または制御を行う構成である。
【００１４】
リセット信号入力制御手段８は、例えば、２入力のＡＮＤゲートによって容易に実現することができる。つまり、ＡＮＤゲートの一方の入力にＣＰＵ６の制御信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）を入力し、ＡＮＤゲートの他方の入力に遅延カウンタ５が出力するリセット信号を入力するようにし、ＡＮＤゲートの出力を送受信タイミング生成カウンタ７へのリセット信号出力とすることによって、送受信タイミング生成カウンタ７へのリセット信号の供給を制御することができる。
【００１５】
図２のタイミングチャートに基づいて、以上に説明した各ブロックの送受信タイミングの一実施形態について説明する。図２は、有線網から基準信号が供給されており、基準信号の１周期内で、送受信タイミング生成カウンタ７が、２０個の送受信フレーム（フレーム番号０〜１９）を生成している状態を示したものである。
【００１６】
有線網からの基準信号が無線基地局に正常に供給されている場合、リセット信号入力制御手段８は、ＣＰＵ６によって、送受信タイミング生成カウンタ７へのリセット信号の供給を許可するように制御されており、基準信号の立ち上がりから所定の設定値だけ遅れたタイミングで、遅延カウンタ５が送受信タイミング生成カウンタ７にリセット信号を出力する。そのリセット信号に同期して、送受信タイミング生成カウンタ７が、基準信号の１周期と略同時間内に、図に示す、２０個の送受信フレームを生成する。
【００１７】
次に、有線網より供給されるはずの基準信号が、例えば、有線網の回線の切断等の理由により無線基地局に供給されないような事態に陥ったとする。この場合、遅延カウンタ５には、カウントを行う際の基準となるべき信号が供給されなくなるので、遅延カウンタ５は、送受信タイミング生成カウンタ７にリセット信号を出力しなくなる。
【００１８】
一方、送受信タイミング生成カウンタ７は、リセット信号が供給されなくても、マスタクロックに基づいてカウンタ動作を続け、送受信タイミングの生成を継続するが、基準信号が正常に供給されていない状態で、送受信タイミング生成カウンタ７にて生成された送受信タイミングは、なんら、正常動作を保証されるものではなくなってしまう。
【００１９】
この後、送受信タイミング生成カウンタ７への基準信号の供給が復旧したとしても、新たに供給された基準信号が入力されるタイミングは、基準信号が途切れる前に供給されていた基準信号の入力タイミングとは異なったものになっている場合がほとんどである。この状態で、無線基地局の運用を続けると、無線区間で、他の無線基地局とは全く同期が取れていないことになるため、システムの正常な運用を妨げることになってしまう。そのため、基準信号の供給が一時的に途切れていた無線基地局の送受信タイミングを、他の無線基地局の送受信タイミングに同期させることが不可欠となるのである。この時、急激に、その送受信タイミングを所望の位置にまで変化させるようなことを行うと、もし、この無線基地局と通信中の端末が存在していた場合、その通信が継続できなくなってしまう。そこで、本発明の送受信タイミング変更回路では、マスタクロック生成用周波数可変発振器４の発振周波数をＣＰＵ６によって所定時間変化させることにより、送受信タイミングを変化させる。
【００２０】
以下、図３の説明図に基づいて、本発明の送受信タイミング変更回路の動作（送受信タイミング変更手順）の一実施形態について説明する。まず、送受信タイミングを変更する無線基地局（自局）の送受信タイミングと、他の無線基地局（他局）の送受信タイミングとのずれ（必要なタイミング補正量）を求める。例えば、複数の無線基地局の電波を受信して、それらの送受信タイミングを監視しているマスター基地局から、自局の送受信タイミングのずれ（タイミング補正量）の値を有線網を介して得るように構成してもよい。但し、タイミング補正量を求める方法については特に限定されるものではない。
【００２１】
次に、遅延カウンタ５から送受信タイミング生成カウンタ７へ出力されるリセット信号を、リセット信号入力制御手段８の制御により停止させる（この理由については後述する）。
【００２２】
この後、ＣＰＵ６からの指示により、マスタクロック生成用周波数可変発振器４（マスタクロック生成用ＶＣ−ＴＣＸＯ）の発振周波数を所定時間だけ変化させた後、元の周波数に戻す。この場合の周波数の変化量については、例えば、ＰＨＳでは、標準規格であるＲＣＲＳＴＤ−２８で、伝送速度の絶対精度は、±５ｐｐｍ以下とする旨の制約があるため、これを満たすような周波数が得られるよう、マスタクロック生成用周波数可変発振器４へ印加する電圧値を制御する。
【００２３】
また、自局の送受信タイミングを他局の送受信タイミングに合わせる際、自局の送受信タイミングの時期を早めるか、または、遅らせるかの、２つの補正方向があるが、どちらの補正方向を採用するかによってマスタクロック生成用周波数可変発振器４の周波数を変化させる方向を決定する。すなわち、自局の送受信タイミングの時期を早めたい場合には、マスタクロック生成用周波数可変発振器４の周波数を高める方向に、逆に、遅らせたい場合には、マスタクロック生成用周波数可変発振器４の周波数を低くする方向に制御する。
【００２４】
さらに、マスタクロック生成用周波数可変発振器４の周波数を変化させる時間の長さに関しては、必要なタイミング補正量と、許容される周波数精度（伝送速度の絶対精度）をもとに計算することができる。例えば、ＰＨＳ（伝送速度３８４ｋＨｚ）のシステムで、１ビット分の時間（２．６μｓ）だけ補正したい場合、許容される周波数精度が５ｐｐｍであるとすると、１／（３８４ｋＨｚ×５ｐｐｍ）≒５２０．８３ｍｓの時間（継続時間）だけ周波数を変化させることにより、所望の補正を実現することができる。
【００２５】
さらに、計算により求めた継続時間を経過した時点で、マスタクロック生成用周波数可変発振器４の発振周波数を、変化させる以前の周波数に戻し、遅延カウンタ５の設定値を、新たに供給された基準信号と、送受信タイミング生成カウンタ７のカウント基準点（カウント開始点）との時間差に対応する値に設定し直す。
【００２６】
最後に、リセット信号入力制御手段８をＣＰＵ６により制御して、遅延カウンタ５から送受信タイミング生成カウンタ７へのリセット信号の供給を再開するように制御を行う。以上に説明した手順により、無線基地局の送受信タイミングを所望のタイミングに変化させることができる。
【００２７】
マスタクロック生成用周波数可変発振器４の周波数を変化させる時から、遅延カウンタ５への設定値の設定が完了するまでの間、送受信タイミング生成カウンタ７へのリセット信号の供給を停止するのは、この間に、遅延カウンタ５よりリセット信号が送受信タイミング生成カウンタ７に供給されると、リセット信号が入力される度に、タイミング補正分がキャンセルされてしまい、送受信タイミングの変更ができなくなるからである。例えば、継続時間に比べて、基準信号の周期が短い場合等は、タイミング補正分がキャンセルされてしまうのを防止するため、リセット信号入力制御手段８が不可欠となるのである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の送受信タイミング変更回路によれば、新たに複雑な専用回路を設けることなく、無線基地局に初めから備えられている周波数可変発振器等の構成を流用し、ソフトウェア処理の変更を行うことによって、送受信タイミングの変更を実現するので、コストを低く抑えることができる。また、送受信タイミング変更操作をソフトウェア処理で実現しているため、柔軟性に富んだ送受信タイミング変更の方式が提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送受信タイミング変更回路の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の送受信タイミング変更回路の送受信タイミングの一実施形態を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の送受信タイミング変更回路の動作（送受信タイミング変更手順）の一実施形態を説明するための説明図である。
【図４】有線網に接続された無線基地局と、端末間で無線による通信を行うシステムの構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１端末
２無線基地局
３有線網
４マスタクロック生成用周波数可変発振器
５遅延カウンタ
６ＣＰＵ
７送受信タイミング生成カウンタ
８リセット信号入力制御手段

Claims

有線網に接続され、その有線網から基準信号を得る無線基地局と端末間で無線通信を行うシステムでの、基準信号の一時的な供給不能に起因する、前記無線基地局間の送受信タイミングのずれを補正する送受信タイミング変更回路であって、マスタクロック生成用周波数可変発振器からマスタクロックが供給され、所定数の送受信フレームの送受信タイミングを生成する送受信タイミング生成カウンタと、前記マスタクロック生成用周波数可変発振器からマスタクロックが供給され、前記有線網から供給される基準信号から所定の設定値だけ遅れたタイミングで、前記送受信タイミング生成カウンタにリセット信号を出力する遅延カウンタとを備え、前記送受信タイミング生成カウンタへのリセット信号の供給を禁止し、前記マスタクロック生成用周波数可変発振器の発振周波数を所定時間変化させた後、その発振周波数を元の周波数に戻し、タイミングを補正したリセット信号の、供給が再開された基準信号からの遅延時間に相当する設定値を前記遅延カウンタに設定した後、前記送受信タイミング生成カウンタへのリセット信号の入力を許可するように構成したことを特徴とする送受信タイミング変更回路。