JP5439648B2 - 特に携帯電話ネットワークに係る無線リンクの２つの電子装置を同期する方法及びこの方法を実行するシステム - Google Patents

Description

本発明は、特に携帯電話ネットワークにおいて、電気的な信号伝送リンクで接続されている２つの無線電子装置の同期方法及びこの方法を実行するシステムにも関する。

携帯電話ネットワークに係る現在の標準は信号周波数の数百万分の１よりも小さい周波数誤差を許容しているに過ぎない。これは２つの装置がほぼ完全に同期することを意味している。従来はフレーム上で直接同期を行ない、受信の際にクロックを回復することが知られている。しかしながら、このようにして得られた信号の周波数は許容誤差を超えていて安定性が不十分であった。

欧州特許出願公開第２００３／０８８５２４号明細書

そこで、本発明は上記従来の同期方法における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、背景技術で述べた周波数安定度が不十分な従来の同期方法の欠点を克服する同期方法を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた、本発明は、送信チャネル（ＥＸ）および受信チャネル（ＲＸ）を含む経路を介して、電気信号の伝送のための無線通信リンク（６）で結ばれた第１と第２の電子装置を同期させる方法であって、前記第１と第２の電子装置（１２、１３）はネットワーク、特に携帯電話ネットワーク内に含まれ、前記携帯電話ネットワークは中継アンテナ（５）および無線通信ベイ（７）を備え、それぞれに前記第１と第２の電子装置（１２、１３）の一方が接続され、前記第１と第２の電子装置（１２、１３）の間で、無線リンクの経路である送信及び受信の双方のチャンネルを介して、ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）を用いて、カウンタ情報が、前記第１の電子装置（１３）と、前記第２の電子装置（１２）の間で、直接、無線送信され、前記カウンタ情報を用いて、無線で受けた前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）から前記カウンタ情報を回復した後、ディジタルクロックパイロット信号を受ける前記第１と第２の電子装置（１２、１３）の間の一つの基準信号（ＲＳ）を同期する方法であって、前記第１の電子装置（１３）において、前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）のディジタル値が確立され、前記ディジタルクロックパイロット信号上で前記ディジタル値が変調され、前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）上で、前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）のディジタル値に加えられるフレーム情報（３７）が変調されることをさらに含む、ことを特徴とする。

前記方法はクロック信号を１つの形で伝送することが好ましい。
前記方法は、送信装置内で、パイロット信号のデジタル値を確立し、このパイロット信号上のデジタル値を変調し、そのデジタル値によって変調された後者を受信装置に伝送することが好ましい。
前記方法は、パイロット信号上で、パイロット信号のデジタル値に加えて他の情報からなるフレームを変調することが好ましい。

また、上記目的を達成するためになされた、本発明による同期方法を実効するシステムは、前記第２の電子装置（１２）が、前記基準信号（ＲＳ）を生成する局部発振器構成部品（１９、２５）と、前記基準信号（ＲＳ）の同期のため、前記第２の電子装置（１２）が前記第１の電子装置（１３）から無線で受信した前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）に応答して、前記局部発振器構成部品（１９、２５）を制御するための比較手段とを備えていることを特徴とする。

前記システムは、受信装置がアナログデジタル変換器を備えており、局部発振器構成部品の制御部品がデジタルクロック信号および基準信号のカウンタと、２つのカウンタの比較手段とを備えており、局部発振器構成部品は比較装置の結果から確立された信号によって制御されることが好ましい。

前記システムは高パイロット周波数信号の場合、受信装置が混合器を備えており、その発振器が基準信号を生成する発信器から制御されていることが好ましい。
前記システムは、送信装置がクロック信号のデジタル値によってクロックパイロット信号を変調する手段を備えており、受信装置が復調手段を備えていることが好ましい。
本発明のさらに別の特徴によると、システムは、パイロット信号を変調する手段が、後者上で、クロック信号のデジタル値に加えて他の情報からなるフレームを変調するようになっていることが好ましい。

本発明による同期方法とシステムは、信号周波数が許容誤差を超えず十分な安定性を維持するという長所がある。

本発明が適用可能な無線通信システムの構成を示す図である。 本発明による無線通信システムが備える双方向リンクの周波数スペクトルにおけるクロック周波数の配置を示す図である。 本発明によるクロック同期装置の第１実施形態の図である。 本発明によるクロック同期装置の第２実施形態の図である。 本発明によるクロック同期装置の第３実施形態の図である。 本発明によるクロック同期装置の第４実施形態の図である。

次に、本発明に係る同期方法を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら説明する。
図１は、携帯電話ネットワーク３および固定ネットワーク４を介した携帯電話１と固定電話２の間の通信システムを示している。携帯電話ネットワーク３において、通信は携帯電話１との通信を意図した中継アンテナ５、無線通信リンク６、およびＢＳＣ（ベースステーションコントロール）と呼ばれるベース制御ステーション８およびＭＳＣ（移動切換センター）と呼ばれる通信センター９を備えた、基地局の一つでＢＴＳ（ベーストランシーバシステム）と呼ばれる無線通信ベイ７を通して行なわれる。中継アンテナ５とＢＴＳベイと呼ばれる無線通信ベイ７の間の無線リンクは、中継アンテナ５に接続されたボックス形の電子装置１２と、ＢＴＳベイに接続されたボックス形の電子装置１３とを備えている。これら２つの電子装置間の信号の伝送は、参照番号１４で示すように、無線周波数信号、すなわち無線によって行なわれる。このタイプのシステムは、国際特許出願公開ＷＯ２００５／０５１０７に記載されている。

本発明は、交換される信号周波数の高度な安定性を保証するための、２つの電子装置１２、１３の同期に関する。

図２に示すように、双方向リンクタイプの無線通信リンク６は、送信チャネルＥＸおよび受信チャネルＲＸを含む少なくとも１つの経路からなり、通常は、２つのチャネルＥＸ、ＲＸを備えた複数の双方向経路を備えている。図から分かるように、一方ではこれらの経路のＥＸ経路、またもう一方ではＲＸ経路は互いにグループ化されている。図は３つのチャネルＥＸ１、ＥＸ２、ＥＸ３のグループ、および３つの受信チャネルＲＸ１、ＲＸ２およびＲＸ３のグループを示している。

本発明によると、携帯電話ネットワーク３の電子装置１２および１３の同期は、一方の装置からもう一方の装置、例えば電子装置１３から電子装置１２へのクロックパイロット信号Ｈの直接伝送、および送信装置上の受信装置を同期するための受信の際のクロックの回復によって行なわれる。クロックからのこのような直接伝送は、単一経路リンクの２つのチャネルＥＸとＲＸの間、および図２に示すいくつかの経路とのリンクの場合は、２つの隣接する送信チャネルの間のクロックパイロット信号Ｈの配置によって行なわれる。

図３から６は、本発明による方法のいくつかの可能性または実施形態を示しており、それぞれ送信装置から受信装置へクロックパイロット信号Ｈを直接送信するステップと、受信チャネルＲＸ内の受信装置内でこれを回復させるステップとからなる。

図３に示す本発明の第１の実施形態によると、クロックパイロット信号Ｈは、例えば電子装置１３によって伝送され、図２に示す方法で送信チャネルＥＸに配置され、この目的で、入力にフィルタ１５と、続いて適用可能な場合、周波数が高すぎる場合に周波数の分割を行なうように設計された予備スプリッタ１６と、その出力端子１８で基準信号ＲＳが利用可能であり、クロックパイロット信号Ｈによって同期され、大きなスペクトル純度を有するフェーズロックループ１７とを備えた電子装置１２内に受けられる。この目的で、フェーズロックループ１７は、予備スプリッタ１６に接続された２つの入力および局部発振器構成部品１９の出力、すなわち基準信号ＲＳの出力端子１８をそれぞれ備えたフェーズロックループ構成部品２０によって制御された、ＶＣＸＯの名前で知られている電圧制御水晶発振器を備えている。

図３による装置は、予備スプリッタを提供する。というのは、出力端子１８での基準周波数は数百ＭＨｚを超えてはならないからである。

デジタルおよびアナログ技術を混合した第３の実施形態は、クロックパイロット信号Ｈの装置、および周波数のカウントに基づいている。この方法を実施する装置は図４に示すように、上に記載した方法で電子装置１３から来るパイロット信号、および送信バンド内の位置のフィルタ２２と、アナログからデジタルへのパイロット信号への変換を行なうアナログデジタル変換器２３と、ＦＰＧＡと呼ばれるプログラム可能論理構成部品２４とを備えている。ＦＰＧＡはＤＡＣの名前で知られるタイプの制御構成部品２６によって制御され、ＶＣＸＯタイプと呼ばれる、水晶によって電圧制御された局部発振器構成部品２５を備えたループの一部である。制御構成部品は、マイクロプロセッサ３０から命令を受信し、その入力はＦＰＧＡ構成部品２４の出力に接続される。マイクロプロセッサはまた、ＦＰＧＡ内に一体化させることができる。図から分かるように、このＦＰＧＡ構成部品は、アナログデジタル変換器２３から来るデジタル信号をカウントするように設計された第１のカウンタ２７と、ＶＣＸＯタイプの局部発振器構成部品２５から来る信号をカウントするように設計された第２のカウンタ２８と、２つのカウンタ２７および２８の結果を比較する比較回路２９とを備えて、その周波数ロックループタイプの出力信号が、回路２６を介して局部発振器構成部品２５に命令を与えるマイクロプロセッサ３０に加えられ、同期された基準信号ＲＳはＶＣＸＯタイプの局部発振器構成部品２５の出力３０で利用可能である。

この実施形態は、パイロットおよび基準の周波数領域を分離する利点を示す。ＦＰＧＡ構成部品２４の作動速度がＧＨｚより低い周波数での動作しか認めない場合、作動周波数を大きくするように中間周波数を通過する。

図５は、高い周波数、すなわちＦＰＧＡ構成部品の典型的な作動周波数より大きい場合に、同期された基準信号ＲＳを回復させる装置を示している。この装置の構成は、図４による装置に加えて、フィルタ２２から上流側に、クロックパイロット信号Ｈの周波数を下げる混合器３２と、この混合器３２とＶＣＸＯタイプの局部発振器構成部品２５間に組み込まれた、ＶＣＯタイプの第２の発振器およびフェーズロックループを含む発振器３３とを備えている。

混合器３２は一方では、パイロットからの信号のより容易なフィルタリングを可能にし、もう一方では、ＦＰＧＡ構成部品と互換性がある周波数での作動を可能にする。この方法により、極めて高いスペクトル純度および極めて優れた安定性で基準を得ることが可能になる。

図６に示す別の実施形態は、異なる情報を伝送しながら、極めて高いスペクトル純度の基準での２つの電子装置両方の同期を可能にするアーキテクチャを提案している。

図６は、この方法を示している。受信装置の装置のアーキテクチャが図５による実施形態のものに対応することに留意すること。しかし、送信装置に相当する電子装置１３では、クロックパイロット信号Ｈは３５で記すＦＰＧＡ構成部品に加えられ、カウンタ３６によってカウントされ、カウンタのこの値はパイロット上で変調され、したがって、パイロットの振幅変調の形で受信装置１２にデジタルで伝送される。

受信の際、パイロットは、極めて迅速な計算機の場合には強制ではないが、より低い周波数レベルで混合器３２によって置き換えられる。その後、変調信号は復調装置３８内に回復され、同期基準、すなわちパイロットのカウンタ値は、ＶＣＸＯ構成部品２５によって生成される基準のカウンタ２８とＦＰＧＡ構成部品で比較される。この比較により、制御信号が確立され、局部発振器構成部品の周波数を修正するために、このＶＣＸＯタイプの局部発振器構成部品に加えられる。

本発明のこの実施形態により、他の情報の所定の数のビットをこのカウント結果のために保存されたビット数に加えて、３７で示されるフレーム内の送信装置に相当する電子装置１３のＦＰＧＡ構成部品内に含めることによって、同期パイロット基準からのカウンタ情報に加えて、他の情報を伝送することが可能になる。ＩＣで記されるこの通信情報は、クロックパイロット信号Ｈのデジタル値から３９で分離され、端子４０で利用可能である。このように、通信フレーム内で、アラーム、制御データ、基地局とアンテナ機器の間の通信プロトコル、またはあらゆる他のプロトコルなどの情報を伝送することが可能である。

この実施形態により、クロックパイロット信号の周波数が同期に関与しない限り、クロックパイロット信号のの安定性と、通信寄生の一部とから完全に解放することが可能になる。通信フレームによるカウンタの値のみが関与する。いくつかのフレーム同期信号もスタビリティにこの悪影響を及ぼさないことに留意すべきである。この方法はデジタル信号の特性を基にしているためデータの干渉や侵害に強い符号化が可能である

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

本発明は携帯電話通信の分野への適用が有用である。

５ 中継アンテナ
６ 無線通信リンク
７ 無線通信ベイ
１２，１３ 電子装置
１９，２５ 局部発振器構成部品
２３ アナログデジタル変換器
２７，２８ カウンタ
２９ 比較回路
３２ 混合器
３３ 発振器
３７ フレーム
３８ 復調手段
ＥＸ 送信チャネル
Ｈ クロックパイロット信号
ＲＸ 受信チャネル
ＲＳ 基準信号

Claims (8)

1. 送信チャネル（ＥＸ）および受信チャネル（ＲＸ）を含む経路を介して、電気信号の伝送のための無線通信リンク（６）で結ばれた第１と第２の電子装置を同期させる方法であって、前記第１と第２の電子装置（１２、１３）はネットワーク、特に携帯電話ネットワーク内に含まれ、前記携帯電話ネットワークは中継アンテナ（５）および無線通信ベイ（７）を備え、それぞれに前記第１と第２の電子装置（１２、１３）の一方が接続され、前記第１と第２の電子装置（１２、１３）の間で、無線リンクの経路である送信及び受信の双方のチャンネルを介して、ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）を用いて、カウンタ情報が、前記第１の電子装置（１３）と、前記第２の電子装置（１２）の間で、直接、無線送信され、
   前記カウンタ情報を用いて、無線で受けた前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）から前記カウンタ情報を回復した後、ディジタルクロックパイロット信号を受ける前記第１と第２の電子装置（１２、１３）の間の一つの基準信号（ＲＳ）を同期する方法であって、
   前記第１の電子装置（１３）において、前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）のディジタル値が確立され、前記ディジタルクロックパイロット信号上で前記ディジタル値が変調され、
   前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）上で、前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）のディジタル値に加えられるフレーム情報（３７）が変調されることをさらに含む、
   ことを特徴とする、特に携帯電話ネットワークの無線リンクの２つの電子装置を同期する方法。
2. 前記デジタル値に変調された前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）を、前記第１の電子装置（１３）から前記第２の電子装置（１２）に送信することを特徴とする、請求項１に記載の特に携帯電話ネットワークの無線リンクの２つの電子装置を同期する方法。
3. 前記第１の電子装置（１３）と前記第２の電子装置（１２）の間で、直接、前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）の無線伝送が、いくつかの隣接する伝送チャネル間を介して送信されることを特徴とする、請求項１、または２に記載の特に携帯電話ネットワークの無線リンクの２つの電子装置を同期する方法。
4. 前記第２の電子装置（１２）が、前記基準信号（ＲＳ）を生成する局部発振器構成部品（１９、２５）と、前記基準信号（ＲＳ）の同期のため、前記第２の電子装置（１２）が前記第１の電子装置（１３）から無線で受信した前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）に応答して、前記局部発振器構成部品（１９、２５）を制御するための比較手段とを備えていることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の、特に携帯電話ネットワークの無線リンクの２つの電子装置を同期する方法を実施するシステム。
5. 前記第２の電子装置（１２）が、前記ディジタルクロックパイロット信号と前記基準信号（ＲＳ）を個別にカウントする２つのカウンタ（２７，２８）と、前記２つのカウンタの出力を比較する比較手段（２９）と、前記比較手段（２９）により確立された信号によって制御される局部発振回路（２５）を備えていることを特徴とする、請求項４に記載の特に携帯電話ネットワークの無線リンクの２つの電子装置を同期する方法を実施するシステム。
6. 前記第２の電子装置（１２）が、前記基準信号（ＲＳ）を生成する前記局部発振回路（２５）により制御される発信器（３３）を備えた混合器（３２）を有することを特徴とする、請求項５に記載の特に携帯電話ネットワークの無線リンクの２つの電子装置を同期する方法を実施するシステム。
7. 前記第１の電子装置（１３）が、前記ディジタルクロックパイロット信号のデジタル値によって前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）を変調する変調手段を備え、前記第２の電子装置（１２）が、前記ディジタルクロックパイロット信号のディジタル値を回復するために、無線で受信した前記ディジタルクロックパイロット信号を復調する復調装置（３８）を備えていることを特徴とする、請求項６に記載の特に携帯電話ネットワークの無線リンクの２つの電子装置を同期する方法を実施するシステム。
8. 前記ディジタルクロックパイロット信号上で、前記ディジタルクロックパイロット信号を変調する変調手段と、前記ディジタルクロックパイロット信号（Ｈ）のデジタル値に加わる、フレーム情報を備えていることを特徴とする、請求項７に記載の特に携帯電話ネットワークの無線リンクの２つの電子装置を同期する方法を実施するシステム。
   

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