JP4856319B2 - 時間同期方法、基地局及び通信システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、概略的には電気通信技術の分野に関し、より詳細には、無線通信システムのための、フィルタ機能を有する正確な時間同期方法(time synchronization method)及びこれを利用した基地局並びに通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は、無線通信システム100の典型例を表す模式図である。システム100は、地理的領域内に存する複数の無線端末101−1、101−2、101−3に対して無線通信サービスを提供する。典型的な無線通信システム100の心臓部は、無線ネットワークコントローラ(Radio Network Controller:RNC)120であり、これは、移動交換センタ(Mobile Switching Center:MSC)あるいは移動電話交換局(Mobile Telephone Switching Office:MTSO)とも呼ばれている。通常は、RNC120は、このシステム100がサービスを提供する地理的な領域の全域に亘って分散配置された複数の基地局トランシーバ103−1、103−2、103−3、103−4、103−5に接続され、さらに、RNC120は、ローカル局(local office :LO)130と市外局(toll offices:TO)140に接続される。このRNC120のとりわけ重要な役割の1つは、無線端末同士の通話や、無線端末と有線端末145との間の通話を確立し、維持することにある。この有線端末145は、ローカルあるいは長距離ネットワークを介してこのシステムに接続される。
【0003】
システム100によってサービスが供給される地理的な領域は、「セル」と呼ばれる複数の空間的に分割された領域に分割される。図1において、それぞれのセルは、6角形状に例示されているが、通常は、それぞれのセルは不規則な形状を有し、その形状はシステム100によりサービスが提供される地形のトポロジーに依存する。通常は、それぞれのセルは、例えばBTS103−1などのような基地局トランシーバ(BTS)を有する。基地局トランシーバは、無線送受信機とアンテナとを有し、これらを用いてBTSはそのセル内の無線端末と通信する。BTSはさらに送信機器も有し、これを用いてRNC120と通信する。
【0004】
例えば、無線端末101−1が無線端末101−2と通信したい場合には、無線端末101−1はその所望の情報を基地局トランシーバ103−1に送信し、その基地局トランシーバがその情報をRNC120にリレーする。RNC120は、その情報を受け取り、さらにその情報が無線端末101−2に向けたものであると認識すると、その情報を基地局トランシーバ103−1に戻し、基地局トランシーバは、その情報を無線端末101−2にリレーする。
【0005】
図1に例示したシステム100のような通信システムは、しばしば、特定の時刻に生ずるべきイベントを策定することがある。すなわち、システム100に含まれているBTS103−1、103−2、103−3、103−4、103−50は、それぞれの時間を互いに同期させ、さらにRNC120の時間に対しても同期させなければならない。これは問題である。というのは、クロックマスタ(通常はRNC120であるか、またはRNC120に接続された外部コンポーネントである)を除くと、システム100のコンポーネントは、実際のシステム時間が何時であるかを知らず、さらに深刻なことは、システム100内の他のコンポーネントの時間を知らないからである。その結果、それぞれのコンポーネントがクロックマスタも含めてお互いに同一の時間を有するようにするために、通常はシステム100のコンポーネントの電源投入時あるいはリセット時に時間を同期させる方法が実行されていた。
【0006】
従来の時間同期技術は、通常、時間同期メッセージを介してシステム全体に時間標準(time reference)を与えるというものであった。通常、通信システム内のそれぞれのコンポーネントは時間を刻むクロックを有するが、この時間の刻みは、クロック基準(clock base)がない限り、システム時間に整合する訳ではない。システム内のコンポーネントは、この時間標準を格納し、これをクロック基準として使用を開始する。仮に、全てのコンポーネントが同一の基準を用い、それらのクロックの全てが同一の速度で動作するとすれば、これらコンポーネントは互いに同期した時間を有するはずである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このタイプの時間同期技術は、欠点がない訳ではない。例えば、この技術の場合、クロックマスタが時間標準を生成した時刻と、そのシステム内の他のコンポーネントすなわちクロックスレーブ(clock slaves)がその時間標準を受け取った時刻と、の間の時間遅延を考慮に入れていない。その結果として、クロックスレーブコンポーネントは、マスタクロックの時間とは異なる基準時間(base time)を有することとなる。コンポーネントの時間とマスタクロックの時間との間の差異は、時間エラーとして知られている。システム内でのエラーを防ぐためには、この時間エラーを最小にすることが望ましい。さらに、通常、顧客の満足を保証するため、この時間エラーを最小に抑えることを要求するシステム仕様が多い。しかしながら、クロックマスタやによる処理遅延や伝送遅延のために、この時間エラーはしばしばとても大きくなる。さらに、コンポーネントのそれぞれにおける時間遅延は変化する場合があり、つまり、コンポーネントのそれぞれが異なる時間エラーを有するため、システム内にさらなる問題が生ずる場合がある。以上説明したように、無線通信システムのコンポーネント間で時間を正確に同期させる方法に対する要求が存在する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無線通信システムのコンポーネント間で時間を正確に同期させる方法に関する。
【0009】
本発明はまた、無線通信システムのコンポーネント間で時間を正確に同期させる方法であって、望ましくない同期データをフィルタ除外する方法に関する。
【0010】
本発明に関する上述した及びその他の特徴及び利点は、無線通信システムのクロックスレーブコンポーネントとクロックマスタコンポーネントとの間で、同期処理を数回実行することにより得られる。それぞれの処理において、クロックスレーブコンポーネントのそれぞれは第1のタイミングセルを生成し、クロックマスタに送出する。第1のタイミングセルは、クロックスレーブコンポーネントのクロックに基づく送出時刻を含む。第1のタイミングセルを受け取ると、クロックマスタは第2のタイミングセルを生成してクロックスレーブコンポーネントに送出する。第2のタイミングセルは、クロックマスタが第1のタイミングセルを受け取った時刻と、第2のタイミングセルを送出した時刻と、を有する。クロックスレーブコンポーネントは、第2のタイミングセルを受け取るとその受け取り時刻を取得し、その受け取り時刻とタイミングセルに含まれるタイミング情報とに基づいて、伝送遅延を算出する。クロックスレーブコンポーネントのそれぞれは、処理やその他の遅延に起因する望ましくないデータを有する可能性がある情報を同期処理から除外するために、可変ウインドウフィルタリング(sliding window filtering)機能を利用する。このフィルタリング機能は、算出された伝送遅延が最良の伝送遅延よりも小さい場合には同期プロセスを再会させる役割も有する。こうすることにより、同期プロセスは、クロックスレーブコンポーネントのそれぞれとクロックマスタとの間で生じた遅延のうちの適正なもののみを対象とすることができる。所定回数の同期処理によりタイミング情報が得られた後に、クロックスレーブコンポーネントのそれぞれは平均の伝送遅延を用いてそれ自身の時間をクロックマスタの時間に同期させる。
【0011】
【発明の実施の形態】
時間同期を実行するための新たな方法は、システムに含まれるクロックマスタと他のコンポーネント(すなわちクロックスレーブコンポーネント)との間の時間同期通信(time synchronization communications)からタイミングデータサンプル(timing data samples)を蓄積することである。データサンプルのそれぞれは、クロックマスタとスレーブコンポーネントとが互いに通信する際に生ずる送信遅延を表す。例えば、クロックマスタがクロックスレーブにメッセージを送信する時、そのメッセージは送信遅延よりも前にスレーブにより受け取られることはない。もし、時間遅延が分かっていれば、送信されたクロックマスタ時間にその遅延を加算することにより、現在のクロックマスタ時間を計算することができる。このようにすれば、時間同期プロセスの精度を改善することができる。この時間遅延は、通信のたびに異なる場合もある。従って、クロックマスタとクロックスレーブとの間の典型的な送信遅延量をより正確に判定するためには、いくつかのサンプルを用いて、平均の送信遅延を算出することが望ましい。そうすれば、スレーブコンポーネントのそれぞれは、各自のクロック時間をマスタクロック時間に同期させるための最終的な同期ステップ(final synchronization step)において、その算出された平均遅延を時間オフセットとして用いることができる。このようにして一度同期すれば、クロックマスタとクロックスレーブコンポーネントとは、その時間エラーをプラスマイナスした範囲内で全て同一のシステム時間を有することとなる。
【0012】
この方法による時間エラーは他の同期技術の時間エラーよりも小さいものであるが、それでも処理遅延(processing delays)による影響はありうる。処理遅延が大きい場合あるいはその他のエラーがある場合、送信遅延の平均値の算出において適当でないタイミングデータが用いられることもありうる。このような適用でないタイミングデータサンプルは、算出された送信遅延を狂わせ、最終的な同期ステップにおいて不適切なオフセットを与えることとなる。以上説明した事情を鑑みると、無線通信システムのコンポーネント間で正確に時間を同期させるための方法であって、不適切な同期データをフィルタリング除去するものが必要とされることが分かる。
【0013】
本発明は、ソフトウエア上に格納され、図1に例示したシステム100のようなCDMAシステムに含まれる基地局トランシーバのそれぞれにおいて主に実行される。このCDMAシステムは、非同期伝送モード(asynchronous transfer mode:ATM)ネットワークプロトコルあるいはそれに類似した通信プロトコルを利用するものであることが望ましい。というのは、RNCと基地局トランシーバとの間でタイミング情報を送信できるからである。ATMネットワークプロトコルやそれに類似した通信プロトコルを利用することにより、クロック情報をそれぞれのATMメッセージとともに送信することができる。さらに、システム内のそれぞれのクロックは同一の速度で動作する。様々なクロックが本発明により一度同期されると、システムのコンポーネントの全ては、わずかなタイミングエラーをプラスマイナスした範囲内で同一の時間を有することとなる。本発明によれば、タイミングエラーを400マイクロ秒まで低下させることができる。ほんの一具体例としては、例えば、RNCをクロックマスタとして用い、基地局トランシーバ(BTS)をクロックスレーブコンポーネントとして用いることができる。
【0014】
図2は、BTSの具体例を例示する概念図である。すなわち、同図に例示したBTSは、少なくとも、1つのコントローラ150と、メモリ回路152と、アンテナ154と、無線モジュール156と、クロック158とを有する。同図においては、1つのコントローラ150のみが表されているが、本発明におけるBTSは、複数のコントローラを有することもできる。コントローラ150は、プログラムされたマイクロプロセッサであることが望ましい。図2においては、コントローラ150をマイクロプロセッサ(すなわち「μp」)と表したが、コントローラ150は、デジタル信号プロセッサあるいは特定用途向け集積回路(application specific integrated circuit:ASIC)であっても良い。コントローラ150は、本発明の方法200(図3乃至図5)を実行するようにプログラムされたデジタル信号プロセッサであることが望ましい。同様に、BTSは、図2に表されたクロック158に対抗する内部クロックを有する場合もある。また、本発明の方法(以下に詳述する)を実行できる限り、このBTSの詳細な構成はここでは重要ではない。無線モジュール156は、複数の無線器156−1、156−2・・・156−nを有する。コントローラ150は、メモリ152、無線モジュール156及びクロック158に接続されている。コントローラ150はまた、RNCとも交信する。コントローラ150は、RNCとも交信しつつ、BTSの動作を制御し、調整する。このBTSの動作は、呼び出し処理(call processing)や電力制御機能などを含むものである。また、付加的なソフトウエアを追加することにより、コントローラ150は、本発明の方法200(以下に、図3乃至図5を参照しつつ詳述する)を実行することもできる。
【0015】
図3乃至図5は、本発明の無線通信システムにおけるコンポーネント間の時間同期方法200を例示するフローチャートである。以下に詳述するように、この方法200は、可変ウインドウフィルタリング(sliding window filtering)機能を利用することによって、大きな処理遅延やその他のエラーにより生ずる望ましくないデータを除去する。これらの望ましくないデータを取り除くことにより、この同期プロセスが処理遅延やその他のエラーによって攪乱されることを防止できる。ここで、前述のようにRNCをクロックマスタとし、システム内の各BTSをクロックスレーブとした場合、本発明の方法200は、このシステムの各BTSにおいて実行される(但し、ステップ210、218はRNCにより実行されるので例外である)。
【0016】
本発明の方法200は、この方法200において必要とされる変数がBTSにより初期化されることにより開始する(ステップ202)。さらに、BTSは、ループカウンタ(loop counter)Nを初期化する。このループカウンタは、実行された時間同期処理の繰り返し回数を調べるために用いられる。すなわち、本発明においては、BTSとRNCとの間の実際の伝送遅延について精度の高い見積もりを得るために、時間同期処理を数回繰り返すとが望ましい。
【0017】
繰り返し回数は任意に決定することができるが、本発明者は、このシステムにおいて良好に時間を同期させるためには、約20回の繰り返しが十分であることを知得した。すなわち、繰り返し数カウンタの最大数N_MAXは、20に設定することが望ましい。但し、繰り返し回数は適宜決定することができ、所望される場合には他の条件に応じて決定することができる。
【0018】
この繰り返し回数はまた、データサンプルの数をも表し、BTSがRNCと交信する際のBTSにおける伝送遅延の平均値を算出するために用いられる。BTSはまた、暫定クロック(temporary clock)も生成する。暫定クロックは、BTSがそれ自身の時間をRNC(すなわち、クロックマスタ)の時間に同期させるまでの間、初期的な時間標準として用いられる。暫定クロックの生成は、通常、ソフトウエア上で実行することができ、その実行の具体的な方法は、本発明の方法200の実行に用いられるソフトウエアに依存する。暫定クロックを生成して維持する具体的な方法は重要ではなく、適用される対象に応じて適宜決定できることはもちろんである。
【0019】
ステップ204においては、BTSはそれ自身のクロックを読み出すことにより、RNCに伝送されるべき第1のタイミングセル(timing cell)(ここでは、「タイミングセル#1」とも称する)に対する伝送時間を取得する。図6に表したように、BTSは、時刻SF_BTS_1においてタイミングセル#1をRNCに送出する。この送出時刻SF_BTS_1は、タイミングセル#1に含まれる。そして、タイミングセル#1は、時刻SF_MCC_1にRNC(クロックマスタ)に受け取られ、この時刻は、RNCクロック(クレームマスタのクロック)により生成される時刻である。ここで、BTSによりタイミングセル#1が送出された時刻から、これがRNCに受け取られた時刻までの時間に対応する第1の伝送遅延T1が存在する。そして、この時点では、RNCのクロックとBTSのクロックとは同期されていない。わずかな処理遅延Tdの後、時刻SF_MCC_2(この時刻もRNCのクロックにより生成される)において、RNCは第2のタイミングセル(これも同様に、「タイミングセル#2」と称する)を生成して伝送する。タイミングセル#2は、SF_BTS_1と同様に、SF_MCC_2とSF_MCC_2も含んでいる。第2の伝送遅延T2の後、タイミングセル#2は、時刻SF_BTS_2(この時刻はBTSのクロックにより生成される)においてBTSにより受け取られる。以下に説明するように、BTSとRNCとの間の数回の交信の後に、BTSは、これらの時刻に関する情報の全て(SF_BTS_1、SF_MCC_1、SF_MCC_2及びSF_BTS_2)を用いてBTSとRNCとの間の交信遅延の平均値を算出する。BTSは、このようにして算出した遅延の平均値を用いて、それ自身の暫定クロックをRNCのクロック(マスタクロック)と同期させる。
【0020】
図3乃至図6に表したように、ステップ204において送出時刻SF_BTS_1が一旦得られると、BTSはタイミングセル#1を生成する(ステップ206)。前述したように、タイミングセル#1は、ステップ204において得られた送出時刻SF_BTS_1を含んでいる。ステップ208において、BTSは、RNCにタイミングセル#1を送出する。
【0021】
以下、RNC(クロックマスタ)により実行されるステップが続く。すなわち、RNCは、タイミングセル#1を受け取り(ステップ210)、タイミングセル#2をフォーマットし(ステップ212−216)、タイミングセル#2をBTSに送出する(ステップ218)。すなわち、ステップ210において、RNCはタイミングセル#1を受け取る。ステップ212において、RNCはタイミングセル#1の受け取り時刻SF_MCC_1を取得する。この受け取り時刻SF_MCC_1は、RNCのクロックにより生成される時刻である。ステップ214において、RNCは、タイミングセル#2の送出時刻SF_MCC_2を取得する。この送出時刻SF_MCC_2も、RNCのクロックを用いて生成される。ステップ216において、RNCは第2のタイミングセルであるタイミングセル#2を生成する。タイミングセル#2は、タイミングセル#1の送出時刻SF_BTS_1及び受け取り時刻SF_MCC_1と、タイミングセル#2の送出時刻SF_MCC_2を含んでいる。ステップ218において、RNCは、BTSにタイミングセル#2を送出する。
【0022】
本発明の方法200のこれ以降のステップはBTSにより実行される。ステップ220において、BTSはタイミングセル#2を受け取る。そして、BTSはそれ自身の暫定クロックを用いてタイミングセル#2の受け取り時刻SF_BTS_2を取得し(ステップ222)、繰り返しループカウンタNを増加する(ステップ224)。BTSは、これら2つのタイミングセルの送出及び受け取り時刻に関する時間データの全てを用いて、BTSとRNCとの間の現在の交信についての伝送遅延Tを計算する。この伝送遅延Tは、以下のようにして算出される。
【0023】
(1)T=(SF_BTS_2−SF_BTS_1−Td)/2
【0024】
ここで、Tdは次式により表される。
(2)Td=SF_MCC_2−SF_MCC_1
【0025】
伝送遅延Tが一旦算出されて格納されると(ステップ226)、本発明の方法はステップ228に進み、可変ウインドウフィルタリング(sliding window filtering)機能の第1の部分が実行される。ここで、フィルタリング機能を「可変ウインドウ」と称する理由について以下に説明する。フィルタリング機能のうちのこの部分は、この伝送遅延Tが本発明の方法200において得られる「最良の」伝送遅延BEST_Tであるか否かを決定するために用いられる。ここで、「最良の」とは、本発明の方法200を実行した際にBTSとRNCとの間で算出される最小の遅延であることを意味する。このBEST_Tよりも良好な伝送遅延Tが毎回、新たに得られることが望ましく、この新たな伝送遅延Tが格納されて、BEST_Tとして用いられることが望ましい。本発明の方法200においてはまた、時間同期処理の繰り返し回数をリセットした際に、蓄積されているあらゆる伝送遅延がゼロとなることが望ましい。このようにして、本発明の方法200は、あたかもデータサンプルが実行されていないかの如くに、時間同期処理を所定の回数だけ繰り返す。というのは、BTSとRNCとの間の伝送遅延が良好な方向に向かい、典型的な遅延に安定していくからである。すなわち、この時点に至るまでのあらゆる情報は典型的な伝送遅延を正確に表すものではなく、時間同期処理の結果が劣化することを防ぐために除外すべきだからである。
【0026】
ステップ228においてその伝送遅延が最良の伝送遅延BEST_Tよりも小さいと判断された場合は、本発明の方法はステップ230に進み、BTSはこの伝送遅延Tを最良の伝送遅延BEST_Tとして格納する。ステップ230において、BTSは繰り返しループカウンタNと方法200で用いられるあらゆる変数をリセットする(BEST_Tだけは例外である)。ステップ230の後、または、伝送遅延Tが最良の伝送遅延BEST_Tよりも小さくないと判断された場合には、本発明の方法はステップ232に進み、フィルタリング機能の第2の部分が実行される。
【0027】
ステップ232においては、BTSは伝送遅延Tと最良の伝送遅延BEST_Tとの差分T_DIFFを決定する。ここで、最良の伝送遅延BEST_Tと比べて大きい伝送遅延Tを有するあらゆるサンプルは、フィルタ除外することが望ましい。最良の伝送遅延BEST_Tよりも非常に大きな伝送遅延Tを有するデータサンプルをフィルタ除外することにより、異常に大きな処理遅延や伝送エラーあるいはその他のタイプのエラーに起因して外れたデータサンプルを除外することができる。これらの「劣悪な」データサンプルを除外することにより、本発明の方法200はBTSとRNCとの間での典型的な伝送遅延を対象とすることができ、最終的な同期ステップにおいて、BTSをRNCマスタクロックに同期させることができ、従来の同期手法と比較してはるかに正確にすることができる。
【0028】
すなわち、ステップ234において、BTSは、算出されたT_DIFFが最良の伝送遅延BEST_Tと許容しうる最大の遅延差MAX_DIFFとの和よりも大きいか否かを判断する。ここで、許容しうる最大の遅延差MAX_DIFFの実際の値は適用対象に応じて適宜決定することができ、システム毎に変わる場合もある。また、最良の伝送遅延BEST_Tは毎回更新され(ステップ230)、ステップ234において実行されるフィルタリング機能も同様に更新される。すなわち、BEST_Tはより良い伝送遅延Tによって毎回減少し、この最良の伝送遅延BEST_Tと許容しうる最大の遅延差MAX_DIFFとの和も同様に減少する。このようにして、良好なデータサンプルを維持するために伝送遅延Tが収容されるべく設定されたウインドウ(window)は、最良の伝送遅延BEST_Tが更新される度に、引き窓の如くスライド(slide)変動する。このウインドウの上限はBEST_TとMAX_DIFFとの和であり、下限はBEST_Tである。そして、このウインドウはスライドし、よりよい伝送遅延TによってBEST_Tが更新されると新しいウインドウの範囲(range)が用いられる。すなわち、このフィルタリング機能は、可変ウインドウフィルタリング機能となる。要するに、このような可変ウインドウによって、BTSとRNCの最小の伝送遅延を利用することができる。本発明によれば、可変ウインドウと最小伝送遅延とを用いることにより、同期処理においてより良好なデータサンプルを常時利用するとができ、タイミングエラー(すなわち、BTSとRNCとの間の時間差)を約400マイクロ秒まで減少させることができる。これは、従来の同期手法によっては得られない効果である。
【0029】
ステップ234において、算出されたT_DIFFが最良の伝送遅延BEST_Tと許容しうる最大の遅延差MAX_DIFFとの和よりも大きい場合には、ステップ236に進む。ステップ236においては、BTSは最新の経過(current pass)において得られた時間サンプルを捨て、繰り返しループカウンタNを減ずる。ループカウンタNは、ステップ224において増加された(時間サンプルが得られた時に)ので、ステップ236において減じられる。情報が捨てられてカウンタNが減じられると、ステップ240に進み、さらに繰り返すか否かが判断される。
【0030】
一方、ステップ234において、算出されたT_DIFFが最良の伝送遅延BEST_Tと許容しする最大の遅延差MAX_DIFFとの和よりも大きくない場合には、ステップ238に進み、BTSはその伝送遅延Tを、蓄積伝送遅延ACCUM_Tに加算する。加算された蓄積伝送遅延ACCUM_Tは、全ての繰り返し処理が実行された後に伝送遅延の平均値を算出するために用いられる。すなわち、ステップ240において、BTSは、繰り返しループカウンタNが所定の許容された最大の繰り返し数N_MAXよりも小さいか否かを判断する。繰り返しループカウンタNがN_MAXよりも小さいと判断された場合は、ステップ204に進み、さらに繰り返しが実行される(その内容は上述した如くである)。一方、ステップ240において繰り返しループカウンタNがN_MAXよりも小さくない場合には、ステップ242に進み、BTSは、伝送遅延の平均値T_AVGを計算する。T_AVGは、次式により計算される。
【0031】
(3)T_AVG=ACCUM_T/N_MAX
【0032】
ステップ244において、伝送遅延の平均値T_AVGは、BTSのクロックをRNCのクロックに同期させるために用いられる。これを実行する1つの方法は、伝送遅延の平均値T_AVGに、タイミングセル#2の最後の送出時刻SF_MCC_2を加算することである。この計算の結果を格納し、BTSのクロックから得られるクロックの刻みにより更新されるクロック基準として用いることができる。すべてのBTSのクロックとRNCとは同一の速度で動作するので、これらのクロックは、一旦同期されればその同期状態を維持することができる。
【0033】
以上詳述したように、本発明は、時間同期プロセスに可変ウインドウフィルタリング機能を導入している。本発明によれば、この可変ウインドウを用いることにより、クロックマスタとクロックスレーブコンポーネントとの間の典型的な伝送遅延を正確には表していない同期データを除外することができる。本発明においては、クロックマスタとスレーブコンポーネントとの間の典型的な遅延のみを抽出するために、最小の伝送遅延の平均値を用いる。そして、本発明によれば、このようにして、クロックマスタのクロック上の時間を正確に求めることができる。本発明によれば、クロックマスタのクロック上の時間を正確に求めることより、タイミングエラーを400マイクロ秒まで低減することができる。これは、従来の同期手法よりも少なくとも一桁以上良好な値である。さらに、本発明においては、伝送遅延と平均化された蓄積遅延との合計が用いられる。これにより、迅速で効率的に処理することができる。本発明の方法200はソフトウエアによって実行可能であるので、他の無線通信システムに対して、あるいは、同期クロックを有する複数のコンポーネント間の時間の正確な分布が要求されるあらゆるシステムに対しても、同様に適用できる。
【0034】
本発明の方法は、ソフトウエアによって実行可能であり、このソフトウエアの命令とデータとは、コントローラに接続されあるいはコントローラに内蔵されたPROM、EEPROMあるいはその他の不揮発性メモリに格納できる。本発明において用いるソフトウエアは、ハードディスクドライブ、フロッピーディスク、CD−ROMあるいはその他の永久または半永久型格納媒体に格納でき、コントローラのメモリに移動させることが可能である。また、本発明の方法を具体化したプログラムは、プログラムコードの区分に分割され、例えば、サーバコンピュータからコントローラにダウンロードされ、あるいは搬送波にのせられたデータ信号としてコントローラに送信することもできる。
【0035】
特許請求の範囲に記載した発明の構成要件の後の括弧内の符号は、構成要件と実施例と対応づけて発明を容易に理解させる為のものであり、特許請求の範囲の解釈に用いるべきのものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】通常の無線通信システムの構成を表す概念図である。
【図2】本発明の無線通信システムにおいて用いられる基地局の構成を概念的に例示するブロック図である。
【図3】本発明によるフィルタリング機能を利用した無線通信システムのコンポーネント間で時間を同期させる方法を例示するフローチャートである。
【図4】本発明によるフィルタリング機能を利用した無線通信システムのコンポーネント間で時間を同期させる方法を例示するフローチャートである。
【図5】本発明によるフィルタリング機能を利用した無線通信システムのコンポーネント間で時間を同期させる方法を例示するフローチャートである。
【図6】図3乃至図5に例示した方法において用いられるメッセージ伝送とタイミング情報を表す概念図である。
【符号の説明】
100 無線通信システム
101−1、101−2、101−3 無線端末
120 無線ネットワークコントローラ(RNC)
130 ローカル局
140 市外局
145 有線端末
150 コントローラ
152 メモリ回路
154 アンテナ
156 無線モジュール
158 クロック
Claims (31)
- 第1のクロックを有するクロックマスタと第2のクロックを有するクロックスレーブとの間の時間同期を実行する時間同期方法であって、
(a) 該クロックマスタに第1のメッセージを送出するステップであって、該第1のメッセージは、該第1のメッセージの送出時刻(第1の送出時刻)を表す情報を有する、ステップと、
(b) 該クロックマスタから第2のメッセージを受け取るステップであって、該第2のメッセージは、該第1のメッセージの受け取り時刻(第1の受け取り時刻)と該第2のメッセージの送出時刻(第2の送出時刻)とを表す情報を有する、ステップと、
(c) 該クロックスレーブにおいて該第2のメッセージの受け取り時刻(第2の受け取り時刻)を取得するステップと、
(d) 該第1の受け取り時刻及び第2の受け取り時刻と該第1の送出時刻及び第2の送出時刻とから、該クロックスレーブと該クロックマスタとの間の伝送遅延を算出するステップと、
(e) 該算出された伝送遅延が時間ウィンドウ内にあるか否かを判定するステップと、
(f) 該算出された伝送遅延が該時間ウィンドウ内にある場合には、該算出された伝送遅延により蓄積遅延を更新するステップとを含み、
該時間ウィンドウが第1の閾値と第2の閾値を持っており、該閾値は、該時間ウィンドウが可変ウィンドウとなるように調節可能であり、該第1の閾値が最良の遅延を表し、該第2の閾値が、該最良の遅延からの許容しうる最大の偏差を表し、該最良の遅延が、該算出された伝送遅延のうちで最小の遅延を有する伝送遅延であり、
該算出された伝送遅延が時間ウィンドウ内にあるか否かを判定するステップは、
該算出された伝送遅延が該最良の遅延よりも小さいか否かを判定するステップと、
該算出された伝送遅延が該最良の遅延よりも小さい場合には、更新された最良の遅延として該算出された伝送遅延を記憶し、該算出された伝送遅延を破棄し、該蓄積遅延をリセットするステップとを含み、該方法は、
少なくともさらに1回ステップ(a)乃至(e)を繰り返すステップを含む方法。 - 請求項1記載の方法において、
終了条件が満足されるまで、該ステップ(a)から該ステップ(e)までを繰り返すステップ、をさらに備えたことを特徴とする方法。 - 請求項2記載の方法において、
該蓄積遅延を用いて該第2のクロックを該第1のクロックに同期させるステップをさらに備えたことを特徴とする方法。 - 請求項3記載の方法において、
該第1のクロックに同期させるステップは、
該蓄積遅延から平均の遅延を計算するステップと、
該第2のクロックの時間に対して該平均の遅延をオフセットとして与えるステップとを有することを特徴とする方法。 - 請求項4記載の方法において、
該平均の遅延は、該ステップ(a)から該ステップ(e)までを繰り返す回数の最大値によって該蓄積遅延を除算することにより計算されることを特徴とする方法。 - 請求項2記載の方法において、
該ステップ(a)から該ステップ(e)までを実行した回数を計算し、その回数が所定の回数と等しくなった後に終了することを特徴とする方法。 - 請求項6記載の方法において、該所定の回数は20であることを特徴とする方法。
- 第1のクロックを有するクロックマスタと第2のクロックを有するクロックスレーブとの間の時間同期を実行する時間同期方法であって、
(a) 該クロックマスタに第1のメッセージを送出するステップであって、該第1のメッセージは、該第1のメッセージの送出時刻(第1の送出時刻)を表す情報を有する、ステップと、
(b) 該クロックマスタから第2のメッセージを受け取るステップであって、該第2のメッセージは、該第1のメッセージの受け取り時刻(第1の受け取り時刻)と該第2のメッセージの送出時刻(第2の送出時刻)とを表す情報を有する、ステップと、
(c) 該クロックスレーブにおいて該第2のメッセージの受け取り時刻(第2の受け取り時刻)を取得するステップと、
(d) 該第1の受け取り時刻及び第2の受け取り時刻と該第1の送出時刻及び第2の送出時刻とから、該クロックスレーブと該クロックマスタとの間の伝送遅延を算出するステップと、
(e) 該算出された伝送遅延が許容可能な遅延の時間ウィンドウ内にあるか否かを判定し、該算出された伝送遅延が該時間ウィンドウ内にある場合には、該算出された伝送遅延を使用して蓄積遅延を更新するステップと、
(f) 該算出された伝送遅延が裁量の遅延よりも小さいか否かを判定するステップを含み、該最良の遅延が、他の算出された伝送遅延との比較において最小の遅延を有する算出された伝送遅延を表し、
(g) 該算出された伝送遅延が該最良の遅延よりも小さい場合には、
更新された最良の遅延として該算出された伝送遅延を記憶し、
該算出された伝送遅延を破棄し、
該蓄積遅延をリセットするステップとを含み、該方法は、
少なくともさらに1回ステップ(a)乃至(f)を繰り返すステップを含む方法。 - 請求項8に記載の方法において、該算出された伝送遅延が許容可能な遅延の時間ウィンドウ内にあるか否かを判定し、該算出された伝送遅延が該時間ウィンドウ内にある場合には、該算出された伝送遅延を使用して蓄積遅延を更新するステップは、
該算出された伝送遅延と該最良の遅延との差を計算するステップと、
該計算された差が許容しうる最大の差を超えるか否かを判断するステップと、
該計算された差が該許容しうる最大の差を超える場合は、該算出された伝送遅延を捨て、該ステップ(a)から該ステップ(f)までをもう一回実行させるステップとをさらに有することを特徴とする方法。 - 請求項8記載の方法において、
該第1のメッセージの該第1の送出時刻と該第1の受け取り時刻とは、該第2のクロックを用いて生成されることを特徴とする方法。 - 請求項8記載の方法において、
該第2のメッセージの該第2の送出時刻と該第2の受け取り時刻とは、該第1のクロックを用いて生成されることを特徴とする方法。 - 請求項8記載の方法において、該第1及び第2のクロックは、同期式であることを特徴とする方法。
- クロックマスタとクロックスレーブとの間の時間同期を実行する方法であって、
(a) 該クロックスレーブから第1のメッセージを受け取るステップと、
(b) 該クロックスレーブに第2のメッセージを送出するステップと、
(c) 該第1のメッセージの受け取り時刻と該第2のメッセージの送出時刻とから、該クロックスレーブと該クロックマスタとの間の伝送遅延を算出するステップと、
(d) 該算出された伝送遅延が許容しうる遅延の時間ウィンドウの範囲内にあるかを判断し、該算出された伝送遅延が該ウィンドウの範囲内にある場合は、その算出された伝送遅延によって蓄積遅延を更新するステップと、
(e) 該算出された伝送遅延が最良の遅延よりも小さいか否かを判定するステップとを含み、
該算出された伝送遅延が最良の遅延よりも小さい場合には、更新された最良の遅延として該算出された伝送遅延を記憶し、該算出された伝送遅延を破棄し、該蓄積遅延をリセットし、少なくともさらに1回ステップ(a)乃至(e)を繰り返し、
該時間ウィンドウが第1の閾値と第2の閾値を持っており、該第1の閾値及び第2の閾値は、該時間ウィンドウが可変ウィンドウとなるように調節可能であり、該第1の閾値が最良の遅延を表し、該第2の閾値が、該最良の遅延からの許容しうる最大の偏差を表し、該最良の遅延が、該算出された伝送遅延のうちで最小の遅延を有する伝送遅延であることを特徴とする方法。 - 請求項13記載の方法において、
終了条件が満足されるまで該ステップ(a)から該ステップ(e)までを繰り返すステップをさらに備えたことを特徴とする方法。 - 請求項13記載の方法において、
該蓄積遅延を用いて該クロックスレーブの時間を該クロックマスタの時間に同期させるステップをさらに備えたことを特徴とする方法。 - クロックマスタとクロックスレーブとの間の時間同期を実行する方法であって、
(a) 該クロックスレーブから第のメッセージを受け取るステップと、
(b) 該クロックスレーブに第2のメッセージを送出するステップと、
(c) 該第1のメッセージの受け取り時刻と該第2のメッセージの送出時刻とから、該クロックスレーブと該クロックマスタとの間の伝送遅延を算出するステップと、
(d) 該算出された伝送遅延が許容しうる遅延の時間ウィンドウの範囲内にあるかを判断し、該算出された伝送遅延が該ウィンドウの範囲内にある場合は、その算出された伝送遅延によって蓄積遅延を更新するステップと、
(e) 該算出された伝送遅延が最良の遅延よりも小さいか否かを判定するステップと含み、該最良の遅延が、他の算出された伝送遅延との比較において最小の遅延を有する算出された伝送遅延を表し、
(f) 該算出された伝送遅延が最良の遅延よりも小さい場合には、更新された最良の遅延として該算出された伝送遅延を記憶し、該算出された伝送遅延を破棄し、該蓄積遅延をリセットし、少なくともさらに1回ステップ(a)乃至(e)を繰り返すステップとを含むことを特徴とする方法。 - 請求項16に記載の方法において、該算出された伝送遅延が許容しうる遅延の時間ウィンドウの範囲内にあるかを判断し、該算出された伝送遅延が該ウィンドウの範囲内にある場合は、その算出された伝送遅延によって蓄積遅延を更新するステップは、
該算出された伝送遅延と該最良の遅延との差を計算するステップと、
該計算された差が許容しうる最大の差を超えるか否かを判断するステップと、
該計算された差が該許容しうる最大の差を超える場合は、該算出された伝送遅延を捨て、該ステップ(a)から該ステップ(e)までをもう一回実行させるステップとをさらに有することを特徴とする方法。 - 無線通信システムにおいて用いる基地局であって、
クロックと、
コントローラとを備え、
該コントローラは、
該無線通信システムのクロックマスタに、第1のメッセージであってその第1のメッセージの送出時刻(第1の送出時刻)を表す情報を有する第1のメッセージを送出し、
該クロックマスタから第2のメッセージであって該第1のメッセージの受け取り時刻(第1の受け取り時刻)と該第2のメッセージの送出時刻(第2の送出時刻)とを表す情報を有する第2のメッセージを受け取り、
該第2のメッセージの受け取り時刻(第2の受け取り時刻)を取得し、
該第1の受け取り時刻及び第2の受け取り時刻と該第1の送出時刻及び第2の送出時刻とから伝送遅延を算出し、
該算出された伝送遅延が許容しうる遅延の時間ウィンドウ内にあるか否かを判断し、該算出された伝送遅延が該時間ウィンドウ内にある場合には、該算出された伝送遅延により蓄積遅延を更新し、
該算出された伝送遅延が該最良の遅延よりも小さいか否かを判定し、
該算出された伝送遅延が該最良の遅延よりも小さい場合には、最良の遅延として該算出された伝送遅延を記憶し、該算出された伝送遅延を破棄し、該蓄積遅延をリセットし、該第1のメッセージをさらに追加回数だけ送出し、
該時間ウィンドウが第1の閾値と第2の閾値を持っており、該第1の閾値及び該第2の閾値は、該時間ウィンドウが可変ウィンドウとなるように調節可能であり、該第1の閾値が最良の遅延を表し、該第2の閾値が、該最良の遅延からの許容しうる最大の偏差を表し、該最良の遅延が、該算出された伝送遅延のうちで最小の遅延を有する伝送遅延であることを特徴とする基地局。 - 無線通信システムにおいて用いる基地局であって、
クロックと、
コントローラとを備え、
該コントローラは、
該無線通信システムのクロックマスタに、第1のメッセージであってその第1のメッセージの第1の送出時刻を表す情報を有する第1のメッセージを送出し、
該クロックマスタから第2のメッセージであって該第1のメッセージの第1の受け取り時刻と該第2のメッセージの第2の送出時刻とを表す情報を有する第2のメッセージを受け取り、
該第2のメッセージの第2の受け取り時刻を取得し、
該第1の受け取り時刻及び第2の受け取り時刻と該第1の送出時刻及び第2の送出時刻とから伝送遅延を算出し、
該算出された伝送遅延が時間ウィンドウ内にあるか否かを判断し、該算出された伝送遅延が該時間ウィンドウ内にある場合には、該算出された伝送遅延により蓄積遅延を更新し、
該算出された伝送遅延が該最良の遅延よりも小さいか否かを判定し、該最良の遅延は、他の算出された伝送遅延との比較において最小の遅延を有する算出された伝送遅延を表し、
該算出された伝送遅延が該最良の遅延よりも小さい場合には、更新された最良の遅延として該算出された伝送遅延を記憶し、該算出された伝送遅延を破棄し、該蓄積遅延をリセットし、該第1のメッセージをさらに追加回数だけ送出することを特徴とする基地局。 - 請求項19記載の基地局において、
該コントローラは、
該算出された伝送遅延と該最良の遅延との差を計算し、
該計算された差が許容しうる最大の差を超えるか否かを判断し、
該計算された差が該許容しうる最大の差を超える場合は、該算出された伝送遅延を捨て、該第1のメッセージをもう一回送出することにより、
該算出された伝送遅延が該ウィンドウ内にあるか否かを判断することを特徴とする基地局。 - 請求項19記載の基地局において、
該第1のメッセージの該第1の送出時刻と該第1の受け取り時刻とは、該基地局の該クロックを用いて生成されることを特徴とする基地局。 - 請求項19記載の基地局において、
該第2のメッセージの該第2の送出時刻と該第2の受け取り時刻とは、該クロックマスタのクロックを用いて生成されることを特徴とする基地局。 - 請求項19記載の基地局において、該コントローラは、プログラムされたプロセッサであることを特徴とする基地局。
- 請求項19記載の基地局において、 該コントローラは、特定用途向け集積回路であることを特徴とする基地局。
- 請求項19記載の基地局において、
該基地局の該クロックと該クロックマスタのクロックとは、同期式であることを特徴とする基地局。 - 請求項19記載の基地局において、該通信システムは、CDMAシステムであることを特徴とする基地局。
- 請求項26記載の基地局において、該クロックマスタは、無線ネットワークコントローラであることを特徴とする基地局。
- クロックマスタとクロックスレーブとの間の時間同期を実行する方法であって、
(a) 該クロックスレーブから第1のメッセージを受け取るステップと、
(b) 該クロックスレーブに第2のメッセージを送出するステップと、
(c) 該第1のメッセージの受け取り時刻と該第2のメッセージの送出時刻とから、該クロックスレーブと該クロックマスタとの間の伝送遅延を算出するステップと、
(d) 該算出された伝送遅延が許容しうる遅延の時間ウィンドウの範囲内にあるかを判断するステップとを含み、該時間ウィンドウが可変ウィンドウとなっていることにより、最小の算出された伝送遅延を取得したときは何時でも該時間ウィンドウの複数の閾値が調整され、
(e) 該算出された伝送遅延によって蓄積遅延を更新するステップと、
(f) 該算出された伝送遅延が最良の遅延よりも小さいか否かを判定するステップと、
(g) 該算出された伝送遅延が最良の遅延よりも小さい場合には、更新された最良の遅延として該算出された伝送遅延を記憶し、該算出された伝送遅延を破棄し、該蓄積遅延をリセットし、少なくともさらに1回ステップ(a)乃至(f)を繰り返し、
該時間ウィンドウの第1の閾値が最良の遅延を表し、該時間ウィンドウの第2の閾値が、該最良の遅延からの許容しうる最大の偏差を表し、該最良の遅延が、算出され更新された伝送遅延との比較において最小の遅延を有する算出された伝送遅延をあらわすことを特徴とする方法。 - クロックマスタとクロックスレーブとの間の時間同期を実行する方法であって、
(a) 該クロックスレーブから第1のメッセージを受け取るステップと、
(b) 該クロックスレーブに第2のメッセージを送出するステップと、
(c) 該第1のメッセージの受け取り時刻と該第2のメッセージの送出時刻とから、該クロックスレーブと該クロックマスタとの間の伝送遅延を算出するステップと、
(d) 該算出された伝送遅延が許容しうる遅延の時間ウィンドウの範囲内にあるかを判断するステップとを含み、該時間ウィンドウが可変ウィンドウとなっていることにより、最小の算出された伝送遅延を取得したときは何時でも該時間ウィンドウの複数の閾値が調整され、
(e) 該算出された伝送遅延によって蓄積遅延を更新するステップと、
(f) 該算出された伝送遅延が最良の遅延よりも小さいか否かを判定するステップとを含み、該最良の遅延は、他の算出された伝送遅延との比較において最小の遅延を有する算出された伝送遅延をあらわし、
該算出された伝送遅延が最良の遅延よりも小さい場合には、最良の遅延として該算出された伝送遅延を記憶し、該算出された伝送遅延を破棄し、該蓄積遅延をリセットし、少なくともさらに1回ステップ(a)乃至(f)を繰り返すことを特徴とする方法。 - 請求項29記載の方法において、
該算出された伝送遅延が許容しうる遅延の時間ウィンドウの範囲内にあるかを判断するステップは、
該算出された伝送遅延と該最良の遅延との差を計算するステップと、
該計算された差が許容しうる最大の差を超えるか否かを判断するステップと、
該計算された差が該許容しうる最大の差を超える場合は、該算出された伝送遅延を捨て、該ステップ(a)から該ステップ(f)までをもう一回実行させるステップとをさらに有することを特徴とする方法。 - 無線通信システムにおいて用いる基地局であって、
クロックと、
コントローラとを備え、
該コントローラは、
該無線通信システムのクロックマスタに、第1のメッセージであってその第1のメッセージの送出時刻(第1の送出時刻)を表す情報を有する第1のメッセージを送出し、
該クロックマスタから第2のメッセージであって該第1のメッセージの受け取り時刻(第1の受け取り時刻)と該第2のメッセージの送出時刻(第2の送出時刻)とを表す情報を有する第2のメッセージを受け取り、
該第2のメッセージの受け取り時刻(第2の受け取り時刻)を取得し、
該第1の受け取り時刻及び第2の受け取り時刻と該第1の送出時刻及び第2の送出時刻とから伝送遅延を算出し、
該算出された伝送遅延が許容しうる遅延の時間ウィンドウ内にあるか否かを判断し、該算出された伝送遅延が該時間ウィンドウ内にある場合には、該算出された伝送遅延により蓄積遅延を更新し、該時間ウィンドウが可変ウィンドウとなっていることにより、最小の算出された伝送遅延を取得したときは何時でも該時間ウィンドウの複数の閾値が調整され、
該算出された伝送遅延が最良の遅延よりも小さいか否かを判定し、
該算出された伝送遅延が該最良の遅延よりも小さい場合には、最良の遅延として該算出された伝送遅延を記憶し、該算出された伝送遅延を破棄し、該蓄積遅延をリセットし、該第1のメッセージをさらに追加回数だけ送出することを特徴とする基地局。
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