JP6335951B2 - Phase error measuring apparatus and method - Google Patents
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本発明は、時刻同期における位相誤差を測定する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for measuring a phase error in time synchronization.
基地局間の時刻同期を行うシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1のシステムは、ホールドオーバ回路を備えることで、衛星からの信号を受信できない環境においても時刻同期を行う。 A system that performs time synchronization between base stations has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The system of Patent Document 1 includes a holdover circuit, and performs time synchronization even in an environment where a signal from a satellite cannot be received.
ホールドオーバ回路は、時間の経過と共に、協定世界時(UTC:Coordinated Universal Time)とのずれが大きくなる。基地局によっては、衛星からの信号を受信できる状態から当該基地局に移動するまでに、時間を要する場合がある。この時間がホールドオーバ回路の性能を超えると、時刻同期の精度が低下する問題がある。 In the holdover circuit, the difference from the Coordinated Universal Time (UTC) increases with time. Depending on the base station, it may take time to move to a base station from a state in which a signal from a satellite can be received. If this time exceeds the performance of the holdover circuit, there is a problem that the accuracy of time synchronization is lowered.
衛星からの信号を受信できる状態から当該基地局に移動するまでに時間を要する場合であっても、時刻同期の精度の低下を防ぐことを目的とする。 Even if it takes time to move to a base station from a state in which a signal from a satellite can be received, an object is to prevent a decrease in time synchronization accuracy.
本願発明の位相誤差測定装置は、
同期が必要とされる複数のノード(81、82)を含んで成る通信ネットワークシステムにおける所定のノードの同期ずれを、当該複数のノードのうちの別ノードを用いて位相誤差として測定する位相誤差測定装置であって、
被測定ノードである前記所定のノードから出力された1PPS(Pulse Per Second)信号を1PPS被測定信号として入力する被測定信号用入力端子(17)と、
基準ノードとしての、同期ずれを生じていない前記別のノードから出力された1PPS信号を基準信号として入力する基準信号用入力端子(22)と、
前記基準信号用入力端子から入力された基準信号と位相同期した信号を出力する位相同期部(11)と、
前記位相同期部の出力した信号から生成された1PPS基準信号に対する前記1PPS被測定信号の位相誤差を求める位相比較部(13)と、
を備える。
また本願発明の位相誤差測定装置は、
被測定ノードから出力された1PPS(Pulse Per Second)信号を1PPS被測定信号として入力する被測定信号用入力端子(17)と、
前記被測定ノードとは異なる基準ノードから出力された1PPS信号を基準信号として入力する基準信号用入力端子(22)と、
前記基準信号用入力端子から入力された基準信号と位相同期した信号を出力する位相同期部(11)と、
前記位相同期部の出力した信号から生成された1PPS基準信号に対する前記1PPS被測定信号の位相誤差を求める位相比較部(13)と、
前記位相比較部の求めた位相誤差を被測定ノードごとに記憶し、位相誤差が記憶されている被測定ノードのなかに前記基準ノードが存在する場合、前記基準ノードと一致する被測定ノードの位相誤差に応じて、前記1PPS基準信号を補正する補正部(24)と、
を備える。
The phase error measuring device of the present invention is
Phase error measurement for measuring a synchronization error of a predetermined node in a communication network system including a plurality of nodes (81, 82) requiring synchronization as a phase error using another node among the plurality of nodes. A device,
A measured signal input terminal (17) for inputting a 1 PPS (Pulse Per Second) signal output from the predetermined node, which is a measured node , as a 1 PPS measured signal;
As standards node, a reference signal input terminal for inputting a 1PPS signal outputted from said another node which does not occur the sync as a reference signal (22),
A phase synchronization unit (11) that outputs a signal that is phase-synchronized with the reference signal input from the reference signal input terminal;
A phase comparison unit (13) for obtaining a phase error of the 1PPS signal under measurement with respect to a 1PPS reference signal generated from the signal output from the phase synchronization unit;
Is provided.
The phase error measuring device of the present invention is
A measured signal input terminal (17) for inputting a 1 PPS (Pulse Per Second) signal output from the measured node as a 1PPS measured signal;
A reference signal input terminal (22) for inputting, as a reference signal, a 1PPS signal output from a reference node different from the measured node;
A phase synchronization unit (11) that outputs a signal that is phase-synchronized with the reference signal input from the reference signal input terminal;
A phase comparison unit (13) for obtaining a phase error of the 1PPS signal under measurement with respect to a 1PPS reference signal generated from the signal output from the phase synchronization unit;
The phase error obtained by the phase comparison unit is stored for each measured node, and when the reference node exists in the measured nodes in which the phase error is stored, the phase of the measured node that matches the reference node A correction unit (24) for correcting the 1PPS reference signal according to an error;
Is provided.
本願発明の位相誤差測定方法は、
同期が必要とされる複数のノード(81、82)を含んで成る通信ネットワークシステムにおける所定のノードの同期ずれを、当該複数のノードのうちの別ノードを用いて位相誤差として測定する位相誤差測定方法であって、
基準ノードとしての、同期ずれを生じていない前記別のノードから出力された1PPS信号を基準信号とし、前記基準信号と位相同期した信号を出力させる手順と、
当該基準信号と位相同期した信号から1PPS基準信号を生成し、生成した当該1PPS基準信号に対する、前記所定のノードから出力された1PPS信号である1PPS被測定信号の位相誤差を求める手順と、
を有する。
The phase error measuring method of the present invention is
Phase error measurement for measuring a synchronization error of a predetermined node in a communication network system including a plurality of nodes (81, 82) requiring synchronization as a phase error using another node among the plurality of nodes. A method,
The procedure as criteria node, a reference signal 1PPS signal outputted from said another node that is not cause sync to output the reference signal and the phase synchronization signal,
It generates a 1PPS reference signal from the reference signal and the phase synchronization signal, for generating the said 1PPS reference signal, and determined Mel procedure the phase error of the 1PPS signal to be measured is a 1PPS signal output from the predetermined node,
Have
本発明によれば、衛星からの信号を受信できる状態から当該基地局に移動するまでに時間を要する場合であっても、時刻同期の精度の低下を防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent a reduction in time synchronization accuracy even when it takes time to move to a base station from a state in which a signal from a satellite can be received.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below. These embodiments are merely examples, and the present invention can be implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.
図1に、実施形態に係るシステム構成の一例を示す。実施形態に係るシステムは、Precision Time Protocolを使用してUTC時刻に同期するノード82が接続されている通信ネットワークシステムである。ノード82は、BC(Boundary Clock)として機能し、1Hzの1PPS(Pulse Per Second)信号を出力する。実施形態に係る位相誤差測定装置91は、ネットワークの品質を確認するために、被測定ノードであるBCから出力される1PPS信号の位相誤差を測定する機能を有する。ノード82は、GM(Grandmaster)として機能するノード81に接続されていてもよい。
FIG. 1 shows an example of a system configuration according to the embodiment. The system according to the embodiment is a communication network system to which a node 82 that synchronizes with UTC time is connected using a Precision Time Protocol. The node 82 functions as a BC (Boundary Clock) and outputs a 1 PPS (Pulse Per Second) signal of 1 Hz. The phase
図2に、実施形態に係る位相誤差測定装置の構成の一例を示す。位相誤差測定装置91は、位相同期部11、分周部12、位相比較部13及び判定部14を備える。位相同期部11に基準信号が入力され、位相比較部13に被測定信号となるBCからの1PPS信号が入力される。
FIG. 2 shows an example of the configuration of the phase error measuring apparatus according to the embodiment. The phase
位相同期部11は、位相比較器111、増幅器112、発振器113及び分周器114を備える。位相比較器111は、基準信号と分周器114からのパルス信号との位相を比較する。増幅器112は、位相比較器111からの出力信号を増幅する。発振器113は、増幅器112から出力される周波数制御電圧に応じた周波数の正弦波を出力する。ここで、発振器113は、精度が高くかつ安定度の高いものが好ましく、例えばルビジウム発振器を用いることが好ましい。分周器114は、発振器113から出力される正弦波を用いて1PPS信号を生成する。
The
分周部12は、発振器113から出力される正弦波を用いて1PPS基準信号を生成する。分周部12及び分周器114は、共通の回路を用いて構成してもよい。位相比較部13は、分周部12からの信号と被測定信号用入力端子17からの被測定信号の位相を比較し、位相誤差を求める。位相誤差測定装置91は、位相誤差を用いて、BCの出力する1PPS被測定信号が1PPS基準信号からどの程度ずれているかを表示する。これにより、位相誤差測定装置91のユーザは、タイムエラーを評価することができる。
The frequency divider 12 uses the sine wave output from the
判定部14は、位相誤差が閾値を超えているか否かを判定する。これにより、位相誤差測定装置91は、タイムエラーを表示することができる。
The determination unit 14 determines whether or not the phase error exceeds a threshold value. Thereby, the phase
位相誤差測定装置91は、さらに、基準信号生成部15及びアンテナ16を備える。アンテナ16は、衛星測位システムで用いられる協定世界時(UTC:Coordinated Universal Time)に同期した衛星信号を受信する。基準信号生成部15は、衛星信号を用いて、1PPS信号を生成し、これを基準信号S1として出力する。
The phase
位相誤差測定装置91は、さらに、スイッチ21及び基準信号用入力端子22を備える。基準信号用入力端子22に、GM又はBCとして機能する任意のノードから出力された1PPS信号が基準信号S2として入力される。基準信号用入力端子22に接続されるノードが基準ノードとなる。
The phase
BCの設置場所によっては、衛星信号が受信できないか、基準信号生成部15で使用する衛星の数が予め定められた数に満たない場合がある。この場合、位相同期部11を基準信号生成部15からの基準信号S1に同期させ、同期後の発振器113からの信号を1PPS基準信号に用いることが考えられる。
Depending on the installation location of the BC, the satellite signal may not be received or the number of satellites used in the reference
しかし、基準信号生成部15が基準信号S1を生成できない状態になると、時間の経過と共に、位相同期部11から出力される1PPS基準信号とUTCに同期した1PPS信号とのずれが大きくなる。そこで、基準信号S1を用いることができない場合、UTCに同期した状態にあるGM又はBCからの1PPS信号を基準信号用入力端子22に入力する。
However, when the reference
このように、衛星信号から得られる基準信号だけでなく、外部から入力される1PPS信号を基準信号に用いる。これにより、基準信号S1を生成できない状態において、衛星信号を用いて位相同期部11をホールドオーバさせた1PPS基準信号よりも精度の高い1PPS基準信号を用いて、ネットワークの品質を確認することができる。
In this way, not only the reference signal obtained from the satellite signal but also the 1PPS signal input from the outside is used as the reference signal. Thereby, in a state where the reference signal S1 cannot be generated, the quality of the network can be confirmed using the 1PPS reference signal with higher accuracy than the 1PPS reference signal obtained by holding the
例えば、図1において、ノード82−1についてはUTCとの同期が確認できているが、ノード82−2については基準信号S1を生成できない場合を想定する。BCであるノード82−1と82−2が近接している場合は、ノード82−1からの1PPS信号を基準信号用入力端子22に入力し、位相同期部11をノード82−1からの1PPS信号で同期させた状態で、ノード82−2からの1PPS信号を被測定信号用入力端子17に入力する。
For example, in FIG. 1, it is assumed that the node 82-1 has been confirmed to be synchronized with UTC, but the node 82-2 cannot generate the reference signal S1. When the nodes 82-1 and 82-2, which are BCs, are close to each other, the 1PPS signal from the node 82-1 is input to the reference
ノード82−1と82−2が近接しておらず、ケーブル引き回しの制約などで直接比較することが困難な場合は、ノード82−1からの1PPS信号を基準信号用入力端子22に入力し、位相同期部11を基準信号用入力端子22から入力されたBCの1PPS信号に同期させる。そして、ノード82−1を基準信号用入力端子22から外し、ノード82−2からの1PPS信号を被測定信号用入力端子17に入力する。
When the nodes 82-1 and 82-2 are not close to each other and it is difficult to directly compare them due to cable routing restrictions, the 1PPS signal from the node 82-1 is input to the reference
なお、ノード82−1は、ノード82−2よりもGM側の上流に接続されているノードであってもよいし、GM側とは反対の下流に接続されているノードであってもよい。 Note that the node 82-1 may be a node connected upstream of the node 82-2 on the GM side, or may be a node connected downstream opposite to the GM side.
ここで、発振器113のホールドオーバ性能が優れている場合、基準信号との同期状態が失われた状態であっても、位相同期部11は、そのホールドオーバ性能を利用して一定時間UTCの位相情報を保つことができる。発振器113の短期安定度は、5×10−9/1s未満であることが好ましい。
Here, when the holdover performance of the
位相誤差測定装置91は、さらに、自動検出部23を備えることが好ましい。自動検出部23は、基準信号用入力端子22からの入力信号を検出する。基準信号用入力端子22からの入力信号がない場合、スイッチ21は、基準信号生成部15からの1PPS信号を位相同期部11に出力する。一方、自動検出部23が入力信号を検出すると、スイッチ21は、基準信号用入力端子22からの1PPS信号を位相同期部11に出力する。
The phase
位相誤差測定装置91は、さらに、補正部24を備えることが好ましい。補正部24は、既に測定した位相誤差をノード82−1ごとに保持する。自動検出部23がノード82−1の1PPS信号を検出した場合、補正部24は、ノード82−1の位相誤差に応じて、分周部12から出力される1PPS基準信号を補正する。例えば、ノード82−1の位相が遅れていた場合、1PPS基準信号の位相をその分だけ早める。ノード82−1の位相が進んでいた場合、1PPS基準信号の位相をその分だけ遅らせる。これにより、BCからの1PPS信号に含まれる位相誤差を補正することができる。
The phase
なお、位相誤差測定装置91は、補正部24を備えず、判定部14が補正部24と同様の機能を備えていてもよい。この場合、判定部14は、位相比較部13の求めた位相誤差を補正した後に、位相誤差が閾値を超えているか否かを判定する。
The phase
本発明は情報通信産業に適用することができる。 The present invention can be applied to the information communication industry.
11:位相同期部
12:分周部
13:位相比較部
14:判定部
15:基準信号生成部
16:アンテナ
17:被測定信号用入力端子
21:スイッチ
22:基準信号用入力端子
23:自動検出部
24:補正部
81、82:ノード
91:位相誤差測定装置
111:位相比較器
112:増幅器
113:発振器
114:分周器
11: Phase synchronization unit 12: Frequency division unit 13: Phase comparison unit 14: Determination unit 15: Reference signal generation unit 16: Antenna 17: Input terminal for signal under measurement 21: Switch 22: Input terminal for reference signal 23: Automatic detection Unit 24:
Claims (5)
被測定ノードである前記所定のノードから出力された1PPS(Pulse Per Second)信号を1PPS被測定信号として入力する被測定信号用入力端子(17)と、
基準ノードとしての、同期ずれを生じていない前記別のノードから出力された1PPS信号を基準信号として入力する基準信号用入力端子(22)と、
前記基準信号用入力端子から入力された基準信号と位相同期した信号を出力する位相同期部(11)と、
前記位相同期部の出力した信号から生成された1PPS基準信号に対する前記1PPS被測定信号の位相誤差を求める位相比較部(13)と、
を備える位相誤差測定装置。 Phase error measurement for measuring a synchronization error of a predetermined node in a communication network system including a plurality of nodes (81, 82) requiring synchronization as a phase error using another node among the plurality of nodes. A device,
A measured signal input terminal (17) for inputting a 1 PPS (Pulse Per Second) signal output from the predetermined node, which is a measured node , as a 1 PPS measured signal;
As standards node, a reference signal input terminal for inputting a 1PPS signal outputted from said another node which does not occur the sync as a reference signal (22),
A phase synchronization unit (11) that outputs a signal that is phase-synchronized with the reference signal input from the reference signal input terminal;
A phase comparison unit (13) for obtaining a phase error of the 1PPS signal under measurement with respect to a 1PPS reference signal generated from the signal output from the phase synchronization unit;
A phase error measuring device comprising:
前記被測定ノードとは異なる基準ノードから出力された1PPS信号を基準信号として入力する基準信号用入力端子(22)と、
前記基準信号用入力端子から入力された基準信号と位相同期した信号を出力する位相同期部(11)と、
前記位相同期部の出力した信号から生成された1PPS基準信号に対する前記1PPS被測定信号の位相誤差を求める位相比較部(13)と、
前記位相比較部の求めた位相誤差を被測定ノードごとに記憶し、位相誤差が記憶されている被測定ノードのなかに前記基準ノードが存在する場合、前記基準ノードと一致する被測定ノードの位相誤差に応じて、前記1PPS基準信号を補正する補正部(24)と、
を備える位相誤差測定装置。 A measured signal input terminal (17) for inputting a 1 PPS (Pulse Per Second) signal output from the measured node as a 1PPS measured signal;
A reference signal input terminal (22) for inputting, as a reference signal, a 1PPS signal output from a reference node different from the measured node;
A phase synchronization unit (11) that outputs a signal that is phase-synchronized with the reference signal input from the reference signal input terminal;
A phase comparison unit (13) for obtaining a phase error of the 1PPS signal under measurement with respect to a 1PPS reference signal generated from the signal output from the phase synchronization unit;
The phase error obtained by the phase comparison unit is stored for each measured node, and when the reference node exists in the measured nodes in which the phase error is stored, the phase of the measured node that matches the reference node A correction unit (24) for correcting the 1PPS reference signal according to an error ;
A phase error measuring device comprising:
前記衛星信号を用いて1PPS信号を生成し、基準信号として出力する基準信号生成部(15)と、
前記位相同期部に入力される基準信号を、前記基準信号生成部から出力された第1の基準信号と前記基準信号用入力端子から入力された第2の基準信号とで切り替えるスイッチ(21)と、
をさらに備える請求項1又は2に記載の位相誤差測定装置。 An antenna (16) for receiving satellite signals including signals synchronized to Coordinated Universal Time;
A reference signal generator (15) that generates a 1PPS signal using the satellite signal and outputs the signal as a reference signal;
A switch (21) for switching a reference signal input to the phase synchronization unit between a first reference signal output from the reference signal generation unit and a second reference signal input from the reference signal input terminal; ,
Further comprising a phase error measuring device according to claim 1 or 2.
前記スイッチは、前記自動検出部が入力信号を検出すると、前記第2の基準信号を前記位相同期部に出力する、
請求項3に記載の位相誤差測定装置。 An automatic detection unit (23) for detecting an input signal from the reference signal input terminal;
The switch outputs the second reference signal to the phase synchronization unit when the automatic detection unit detects an input signal.
The phase error measuring device according to claim 3 .
基準ノードとしての、同期ずれを生じていない前記別のノードから出力された1PPS信号を基準信号とし、前記基準信号と位相同期した信号を出力させる手順と、
当該基準信号と位相同期した信号から1PPS基準信号を生成し、生成した当該1PPS基準信号に対する、前記所定のノードから出力された1PPS信号である1PPS被測定信号の位相誤差を求める手順と、
を有する位相誤差測定方法。 Phase error measurement for measuring a synchronization error of a predetermined node in a communication network system including a plurality of nodes (81, 82) requiring synchronization as a phase error using another node among the plurality of nodes. A method,
The procedure as criteria node, a reference signal 1PPS signal outputted from said another node that is not cause sync to output the reference signal and the phase synchronization signal,
It generates a 1PPS reference signal from the reference signal and the phase synchronization signal, for generating the said 1PPS reference signal, and determined Mel procedure the phase error of the 1PPS signal to be measured is a 1PPS signal output from the predetermined node,
A phase error measuring method comprising:
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