JP6718841B2

JP6718841B2 - 無線装置

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Publication number: JP6718841B2
Application number: JP2017111703A
Authority: JP
Inventors: 宏司中川
Original assignee: 大井電気株式会社
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2020-07-08
Anticipated expiration: 2037-06-06
Also published as: JP2018207338A

Description

本発明は、無線装置に関し、特に、基地局との間で実行される同期処理に関する。

無線ＬＡＮ（Local Area Network）が広く用いられている。無線ＬＡＮには、インターネット等の通信網に通信接続された複数のアクセスポイントが設置されるものがある。パーソナルコンピュータ、スマートホン等の情報端末は、アクセスポイントとの間で無線信号によるパケット通信を行い、アクセスポイントを介して通信網に通信接続する。

各アクセスポイントは、情報端末との間で無線通信が可能なサービスエリアを形成する。また、各アクセスポイントは情報端末との間で時分割通信を行い、複数の通信回線を実現する。情報端末は、あるサービスエリアから他のサービスエリアに移動するときにはハンドオーバ処理によって途切れのない通信を行う。このように、各アクセスポイントが時分割通信を行い、複数のアクセスポイントが連携して動作するためには、各アクセスポイントのパケット送受信タイミングが同期している必要がある。

そこで、各アクセスポイントは、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）から送信された信号から同期処理用の時刻情報を取得する。また、各アクセスポイントが、ＮＴＰ（Network Time Protocol）を用いてインターネットから時刻情報を取得する無線ＬＡＮもある。

以下の特許文献１には、ＧＰＳを利用した時刻同期処理システムが記載されている。このシステムでは、マスタがＧＰＳ衛星から送信された基準時刻情報を受信して、時刻の同期を行うための時刻パケットを生成する。マスタは、無線ＬＡＮを介して複数のスレーブに時刻パケットを同報送信する。また、非特許文献２には、複数の計測ノードの間で無線通信が行われる無線ＬＡＮが記載されている。各計測ノードは、計測対象の物理量を計測する装置を備えており、計測値を含むパケットを送受信する。複数の計測ノードのうち１つはＧＰＳ衛星から時刻情報を受信し、複数の計測ノードの間の通信に基づいて、複数の計測ノードが動作タイミングの同期を行う。

特開２００９−１１１６５４号公報

日山雅之他、「無線LANにおける高精度時刻同期方式の検討と実験」、信学技報, vol. 108, no. 460, IA2008-79, pp. 73-78, 2009年3月. 資料番号, SITE2008-56, IA2008-79.

無線通信の規格には、無線信号の送信を行った後、所定時間以上の送信休止が要求されるものがある。このような規格の下で複数の無線装置が同期処理を実行する場合、各無線装置は、無線信号の送信時間の制限の下、短時間で同期処理を実行する必要がある。そのため、各無線装置が確実に同期処理を実行することが困難となる場合がある。

本発明は、無線装置の同期処理を迅速に実行することを目的とする。

本発明は、基地局との間でパケットを送受信する無線部と、前記無線部を制御する制御部と、ローカル時計と、を備える無線装置において、前記制御部は、前記基地局から繰り返し送信され、タイミングを規定する同期パケットを受信する同期パケット受信処理と、時間を前後して受信される第１の同期パケットおよび第２の同期パケットのうち、前記第１の同期パケットが受信されてから前記第２の同期パケットが受信されるまでの間に遅延パケットを送信し、当該遅延パケットを送信した遅延パケット送信時刻を前記ローカル時計が示す時刻に基づいて求め、前記遅延パケット送信時刻を記憶する遅延パケット送信処理と、を前記無線部と共に実行し、時間を前後して受信される２つの同期パケットのうち後の同期パケットは、先の同期パケットが前記基地局から送信された時刻を示す情報を含み、前記制御部は、さらに、前記第２の同期パケットが受信された第２同期パケット受信時刻を前記ローカル時計が示す時刻に基づいて求め、前記遅延パケット送信時刻および前記第２同期パケット受信時刻に基づいて、前記遅延パケットを送信してから前記第２の同期パケットが受信されるまでの折り返し遅延時間を求める処理と、前記遅延パケットが前記基地局で受信されてから、前記基地局から前記第２の同期パケットが送信されるまでの折り返し待機時間を、前記第２の同期パケットに含まれる情報であって、前記遅延パケットが前記基地局で受信された時刻を示す情報と、前記第２の同期パケットの次に受信される第３の同期パケットに含まれる情報とに基づいて求める処理と、前記基地局から繰り返し送信される同期パケットのうちの１つである第４の同期パケットが前記基地局から送信された時刻と、当該第４の同期パケットが前記無線装置で受信された時刻との差異を示す仮オフセット時間を、当該第４の同期パケットの次に受信される第５の同期パケットに含まれる情報と、前記ローカル時計が示す時刻に基づいて求める処理と、前記仮オフセット時間、前記折り返し遅延時間、および前記折り返し待機時間に基づいて、前記ローカル時計を調整すべき時間を示すオフセット時間を求める処理と、を含むオフセット決定処理を実行することを特徴とする。

望ましくは、前記制御部は、時間を前後して受信される２つの同期パケットが受信された第１の受信時刻および第２の受信時刻を、前記ローカル時計が示す時刻に基づいて求める処理と、前記２つの同期パケットのうち、先に受信された同期パケットが前記基地局から送信された第１の送信時刻を、前記２つの同期パケットのうち後に受信された同期パケットに含まれる情報に基づいて求める処理と、前記後に受信された同期パケットの次に受信された同期パケットに含まれる情報に基づいて、前記後に受信された同期パケットが前記基地局から送信された第２の送信時刻を求める処理と、前記第１の受信時刻および前記第２の受信時刻と、前記第１の送信時刻および前記第２の送信時刻とに基づいて、前記ローカル時計が時刻を刻む速さを調整する処理と、を含む調整処理を実行する。

望ましくは、前記制御部は、前記調整処理を実行した後に、前記オフセット決定処理を実行する。

本発明に関連する技術は、基地局との間でパケットを送受信する無線部と、前記無線部を制御する制御部と、ローカル時計と、を備える無線装置において、前記制御部は、前記基地局から繰り返し送信され、タイミングを規定する同期パケットを受信する同期パケット受信処理を前記無線部と共に実行し、時間を前後して受信される２つの同期パケットのうち後の同期パケットは、先の同期パケットが前記基地局から送信された時刻を示す情報を含み、前記制御部は、さらに、時間を前後して受信される２つの同期パケットが受信された第１の受信時刻および第２の受信時刻を、前記ローカル時計が示す時刻に基づいて求める処理と、前記２つの同期パケットのうち、先に受信された同期パケットが前記基地局から送信された第１の送信時刻を、前記２つの同期パケットのうち後に受信された同期パケットに含まれる情報に基づいて求める処理と、前記後に受信された同期パケットの次に受信された同期パケットに含まれる情報に基づいて、前記後に受信された同期パケットが前記基地局から送信された第２の送信時刻を求める処理と、前記第１の受信時刻および前記第２の受信時刻と、前記第１の送信時刻および前記第２の送信時刻とに基づいて、前記ローカル時計が時刻を刻む速さを調整する処理と、を実行する。

本発明によれば、無線装置の同期処理を迅速に実行することができる。

本発明の実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。同期処理のシーケンスチャートである。応用実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。アドホック通信システムの構成を示す図である。基地局のハードウエアの例を示す図である。同期用無線装置のハードウエアの例を示す図である。

図１には、本発明の実施形態に係る通信システムの構成が示されている。通信システムは、基地局１０、アクセスポイント１２−１〜１２−３、および情報端末２０を備える。ここでは、３台のアクセスポイント１２−１〜１２−３が設けられた例が示されているが、アクセスポイントの数は任意である。

各アクセスポイント１２−ｊ（ｊ＝１〜３）はインターネット１８に接続されており、無線ＬＡＮを構成する。情報端末２０は、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話機である。

各アクセスポイント１２−ｊは、情報端末２０との無線通信が可能なサービスエリアを形成する。情報端末２０は、自らが存在するサービスエリアを形成するアクセスポイントと無線通信を行い、インターネット１８に通信接続する。

基地局１０は、動作タイミング規定用の基地局時計を備えている。基地局１０は、ＧＰＳ衛星から基準時刻情報を受信し、基地局時計が発する時刻（基地局時刻）を基準時刻情報が表す基準時刻に合わせる。

アクセスポイント１２−ｊは、同期用無線装置１４−ｊおよび無線ＬＡＮノード１６−ｊを備える。同期用無線装置１４−ｊは、例えば、無線通信の規格であるＡＲＩＢＳＴＤ−Ｔ９３に従う特定小電力無線装置であってもよい。同期用無線装置１４−ｊは、無線ＬＡＮノード１６−ｊに時刻を出力するローカル時計を備えている。基地局１０は、アクセスポイント１２−ｊが備える同期用無線装置１４−ｊとの間で通信を行い、同期用無線装置１４−ｊと共に同期処理を実行する。同期用無線装置１４−ｊは、同期処理を実行することによって、自らのローカル時計が発する時刻を基地局時刻に合わせる。ローカル時計は、基地局時刻に合わせられた時刻を無線ＬＡＮノード１６−ｊに与える。無線ＬＡＮノード１６−ｊは、ローカル時計から与えられた時刻に従うタイミングで動作する。これによって、無線ＬＡＮノード１６−１〜１６−３の動作が同期する。

図２には、基地局１０と同期用無線装置１４−ｊとの間で実行される同期処理のシーケンスチャートが示されている。同期処理では、基地局１０が所定の送信周期ＳＴで各同期用無線装置１４−ｊに同期パケットを繰り返し送信する。基地局１０が、ＡＲＩＢＳＴＤ−Ｔ９３に従う特定小電力無線装置である場合には、送信周期ＳＴは、この規格に定められた送信休止時間に基づいて設定される。

基地局１０は、時刻Ｓ（０）に同期用無線装置１４−ｊを宛先とする同期パケットを送信する。同期パケットは、同期処理を実行するタイミングを規定するために同期用無線装置１４−ｊに送信するパケットである。同期パケットを送信する際に、基地局１０は、同期用無線装置１４−ｊに割り当てられたアドレスを同期パケットに含ませる。基地局１０は、さらに、同期パケットを送信した同期パケット送信時刻Ｓ（０）を自らの基地局時計によって求め、同期パケット送信時刻Ｓ（０）を記憶する。同期用無線装置１４−ｊは、受信された同期パケットに自らのアドレスが含まれていることを認識することで、同期パケットに応じた処理を実行する。なお、同期パケット送信時刻Ｓ（０）より先に同期パケットが送信されていた場合には、基地局１０は、時刻Ｓ（０）に送信する同期パケットに、時刻Ｓ（０）よりも送信周期ＳＴだけ前の同期パケット送信時刻Ｓ（−１）を含ませる。

同期用無線装置１４−ｊは同期パケット送信時刻Ｓ（０）から時間Δ１後の時刻Ｒ（０）に同期パケットを受信する。同期用無線装置１４−ｊは、同期パケット受信時刻Ｒ（０）を自らが備えるローカル時計によって求め、同期パケット受信時刻Ｒ（０）を記憶する。また、同期用無線装置１４−ｊは、受信した同期パケットに含まれる同期パケット送信時刻を同期パケットから取得し記憶する。

同様に、基地局１０は、時刻Ｓ（０）より後の時刻Ｓ（１），Ｓ（２），Ｓ（３），・・・・・に、送信周期ＳＴで同期用無線装置１４−ｊを宛先とする同期パケットを繰り返し送信する。基地局１０は、さらに、同期パケットを送信した同期パケット送信時刻Ｓ（１），Ｓ（２），Ｓ（３），・・・・・を基地局時計によって求め、各同期パケット送信時刻を記憶する。同期パケットを送信する際に、基地局１０は、同期用無線装置１４−ｊに割り当てられたアドレスに加えて、先の送信周期で同期パケットを送信した時刻を示す同期パケット送信時刻を同期パケットに含ませる。すなわち、基地局１０は、時刻Ｓ（１）に送信する同期パケットに同期パケット送信時刻Ｓ（０）を含ませる。同様に、基地局１０は、時刻Ｓ（２），Ｓ（３），Ｓ（４），・・・・・に送信する同期パケットに、それぞれ、同期パケット送信時刻Ｓ（１），Ｓ（２），Ｓ（３），・・・・・を含ませる。同期用無線装置１４−ｊは、受信された同期パケットに自らのアドレスが含まれていることを認識することで、その同期パケットに応じた処理を実行する。

同期用無線装置１４−ｊは同期パケット送信時刻Ｓ（１），Ｓ（２），Ｓ（３），・・・・・のそれぞれから時間Δ１後の同期パケット受信時刻Ｒ（１），Ｒ（２），Ｒ（３），・・・・・に同期パケットを受信する。同期用無線装置１４−ｊは、各同期パケット受信時刻を、自らが備えるローカル時計によって求め、各同期パケット受信時刻を記憶する。

同期用無線装置１４−ｊは、受信した同期パケットに含まれる同期パケット送信時刻を取得し、記憶する。これによって同期用無線装置は１４−ｊは、同期パケット受信時刻Ｒ（１），Ｒ（２），Ｒ（３），・・・・・に受信した同期パケットから、それぞれ、同期パケット送信時刻Ｓ（０），Ｓ（１），Ｓ（２），・・・・・を取得し、記憶する。

同期用無線装置１４−ｊは、同期パケットを受信するごとに、次のような周波数調整処理を実行する。すなわち、同期用無線装置１４−ｊは、同期パケット受信時刻Ｒ（ｎ＋１）に同期パケットを受信すると、その時までに記憶した同期パケット送信時刻Ｓ（ｎ−１）、同期パケット送信時刻Ｓ（ｎ）、同期パケット受信時刻Ｒ（ｎ−１）、および同期パケット受信時刻Ｒ（ｎ）を用いて、（数１）に従って周波数誤差δを求める。ここで、ｎは任意の整数である。

（数１）δ＝［Ｒ（ｎ）−Ｒ（ｎ−１）］／［Ｓ（ｎ）−Ｓ（ｎ−１）］

周波数誤差δは、基地局時計が時刻を刻む速さに対し、ローカル時計が時刻を刻む速さがδ倍であることを意味する。同期用無線装置１４−ｊは、周波数誤差δを求めるごとに、自らのローカル時計が時刻を刻む速さを１／δ倍に調整する。

同期パケットを受信し、周波数誤差δを求め、ローカル時計が時刻を刻む速さを１／δ倍に調整するという周波数調整処理を繰り返し実行することで、周波数誤差δが１に近付き、または１に一致する。

周波数調整処理が複数回に亘って実行された後、基地局１０および同期用無線装置１４−ｊは、次のような時刻調整処理を実行する。時刻調整処理は、１つの同期パケットを受信してから、次の同期パケットを受信するまでの間に同期用無線装置１４−ｊが基地局１０に遅延パケットを送信し、基地局１０が遅延パケットを受信してから順次送信する２つの同期パケットを、同期用無線装置１４−ｊが受信するものである。同期用無線装置１４−ｊは、各パケットの受信時刻、および同期パケットに含まれる情報に基づいて、ローカル時計が示す時刻を調整する。同期用無線装置１４−ｊは、遅延パケットを送信した時刻、遅延パケットを送信した後に同期パケットを受信した時刻、遅延パケットを送信した後に受信された２つの同期パケットに含まれる情報に基づいて、ローカル時計が示す時刻を調整する。

図２には、同期パケット受信時刻Ｒ（３）およびＲ（４）の間の時刻ｔ（３）に、同期用無線装置１４−ｊが遅延パケットを基地局１０に送信する例が示されている。同期パケットに対して同期用無線装置１４−ｊが実行する処理については、上記の周波数調整処理と同様であるため、ここではその説明を簡略化する。

同期用無線装置１４−ｊは、遅延パケットを送信した遅延パケット送信時刻ｔ（３）をローカル時計によって求め記憶する。同期パケット送信時刻Ｓ（３）およびＳ（４）の間の時刻ｔ（４）に基地局１０は遅延パケットを受信する。

基地局１０は、遅延パケットを受信すると、遅延パケット受信時刻ｔ（４）を基地局時計によって求め記憶する。そして、遅延パケット受信時刻ｔ（４）を含ませた同期パケットを同期パケット送信時刻Ｓ（４）に送信する。

同期用無線装置１４−ｊは、遅延パケット送信時刻ｔ（３）および同期パケット受信時刻Ｒ（４）に基づいて、遅延パケットを送信してから、その次の同期パケットを受信するまでの折り返し遅延時間ＬＤを求める。すなわち、同期用無線装置１４−ｊは、（数２）に基づいて折り返し遅延時間ＬＤを求める。

（数２）ＬＤ＝Ｒ（４）−ｔ（３）

同期用無線装置１４−ｊは、同期パケット受信時刻Ｒ（４）に受信された同期パケットに含まれる遅延パケット受信時刻ｔ（４）を取得する。また、同期用無線装置１４−ｊは、同期パケット受信時刻Ｒ（５）に受信された同期パケットに含まれる同期パケット送信時刻Ｓ（４）を取得する。

同期用無線装置１４−ｊは、同期パケット送信時刻Ｓ（４）および遅延パケット受信時刻ｔ（４）に基づいて、基地局１０が遅延パケットを受信してから、次の同期パケットを送信するまでの折り返し待機時間Ｗを求める。すなわち、同期用無線装置１４−ｊは、（数３）に基づいて折り返し待機時間Ｗを求める。

（数３）Ｗ＝Ｓ（４）−ｔ（４）

同期用無線装置１４−ｊは、折り返し遅延時間ＬＤおよび折り返し待機時間Ｗに基づいて遅延時間Ｄを求める。遅延時間Ｄは、基地局１０から同期パケットが送信され、その同期パケットが同期用無線装置１４−ｊで受信されるまでの時間、または、同期用無線装置１４−ｊから遅延パケットが送信され、その遅延パケットが基地局１０で受信されるまでの時間である。すなわち、同期用無線装置１４−ｊは、（数４）に基づいて遅延時間Ｄを求める。

（数４）Ｄ＝（ＬＤ−Ｗ）／２

同期用無線装置１４−ｊは、同期パケット受信時刻Ｒ（４）より後において、同期パケット受信時刻Ｒ（ｍ＋１）に同期パケットが受信されると、同期パケット送信時刻Ｓ（ｍ）および同期パケット受信時刻Ｒ（ｍ）を用いて、（数５）に従ってオフセット時間Ｔｏを求める。この例においてｍは４以上の整数である。オフセット時間Ｔｏは、ローカル時計が示す時刻が基地局時刻に対して進んでいる時間である。

（数５）Ｔｏ＝Ｒ（ｍ）−Ｓ（ｍ）−Ｄ

ローカル時計によって求められた同期パケット受信時刻Ｒ（ｍ）から、基地局時計によって求められた同期パケット送信時刻Ｓ（ｍ）を減算した値は、伝搬時間Ｄを含んだ仮のオフセット時間である。（数５）は、このような仮オフセット時間から遅延時間Ｄを減算することでオフセット時間Ｔｏが求められることを意味している。

なお、ｍ＝４の場合は、（数５）は簡略化され、同期用無線装置１４−ｊは（数６）に基づいてオフセット時間Ｔｏを求めてもよい。

（数６）Ｔｏ＝［Ｒ（４）−Ｓ（４）］／２−［ｔ（４）−ｔ（３）］／２

上記では、同期パケット受信時刻Ｒ（３）に同期パケットが受信されてから、同期パケット受信時刻Ｒ（４）に次の同期パケットが受信されるまでの間の時刻ｔ（３）に、同期用無線装置１４−ｊが遅延パケットを基地局１０に送信する例について説明した。一般的には、ｋを１以上の整数として、同期パケット受信時刻Ｒ（ｋ）に同期パケットが受信されてから、同期パケット受信時刻Ｒ（ｋ＋１）に次の同期パケットが受信されるまでの間の時刻ｔ（ｋ）に、同期用無線装置１４−ｊが遅延パケットを基地局１０に送信する処理が実行される。基地局１０は、同期パケット送信時刻Ｓ（ｋ）と同期パケット送信時刻Ｓ（ｋ＋１）との間の時刻ｔ（ｋ）に遅延パケットを受信する。

この場合（数２）および（数３）を一般化した（数７）および（数８）によって、折り返し遅延時間ＬＤおよび折り返し待機時間Ｗがそれぞれ求められる。また、（数５）におけるｍは、ｋ＋１以上の整数である。

（数７）ＬＤ＝Ｒ（ｋ＋１）−ｔ（ｋ）
（数８）Ｗ＝Ｓ（ｋ＋１）−ｔ（ｋ＋１）

ｍ＝ｋ＋１の場合、（数６）は、（数９）のように一般化される。

（数９）Ｔｏ＝［Ｒ（ｋ＋１）−Ｓ（ｋ＋１）］／２−［ｔ（ｋ＋１）−ｔ（ｋ）］／２

同期用無線装置１４−ｊは、（数２）〜（数５）、あるいは、（数７）、（数８）、（数４）および（数６）を、１つの数式ごとに実行してもよい。また、同期用無線装置１４−ｊは、（数２）で表される折り返し遅延時間ＬＤ、および（数３）で表される折り返し待機時間Ｗを（数４）に代入した数式を用いて遅延時間Ｄを求め、（数５）に基づいてオフセット時間Ｔｏを求める処理を実行してもよい。同期用無線装置１４−ｊは、さらに、（数２）で表される折り返し遅延時間ＬＤ、および（数３）で表される折り返し待機時間Ｗを（数４）に代入し、さらに、その数式で表される遅延時間Ｄを（数５）に代入して得られる数式を用いてオフセット時間Ｔｏを求める処理を実行してもよい。すなわち、いずれかの数式で求まる変数を適宜、他の数式に代入して得られる数式に基づいて、オフセット時間Ｔｏを求める処理を実行してもよい。

同期用無線装置１４−ｊは、オフセット時間Ｔｏを求めた後、自らのローカル時計の時刻からオフセット時間Ｔｏを減算することで、自らのローカル時計の時刻を基地局時刻に合わせる。同期用無線装置１４−ｊは、無線ＬＡＮノード１６−ｊに自らのローカル時計の時刻を出力する。

上記では、同期用無線装置１４−１〜１４−３のうちの１つと基地局１０とが実行する周波数調整処理および時刻調整処理について説明した。同期用無線装置１４−１〜１４−３は、それぞれ、同様の周波数調整処理および時刻調整処理を実行する。

また、同期パケットは、同期用無線装置１４−１〜１４−３に同報送信してもよい。この場合、基地局１０は、同期パケットを送信する際に、同期用無線装置１４−１〜１４−３に対して共通に割り当てられた同報アドレスを同期パケットに含ませる。各同期用無線装置は、受信された同期パケットに同報アドレスが含まれていることを認識することで、同期パケットに応じた処理を実行する。

同期パケット送信時刻、遅延パケット送信時刻等、基地局１０から各同期用無線装置に個別に送信される情報については、各同期用無線装置のアドレスと、各同期用無線装置に個別に向けられた情報とを対応付けた個別情報を１つの同期パケットに含ませればよい。各同期用無線装置は、同報送信された同期パケットを受信したときは、同期パケットに含まれる複数の個別情報のうち、自らのアドレスと一致するものから同期パケット送信時刻、遅延パケット送信時刻等を取得する。

上記では、３台のアクセスポイント１２−１〜１２−３があり、各アクセスポイント１２−ｊ（ｊ＝１〜３）が同期用無線装置１４−ｊを備える例について説明したが、アクセスポイントの数は任意である。

このような処理によって、各無線ＬＡＮノードは、基地局時刻に同期した時刻を取得する。基地局時刻は、ＧＰＳ衛星から送信される基準時刻に同期しているため、各無線ＬＡＮノードが認識する時刻は、基準時刻に同期する。これによって、複数の無線ＬＡＮノードのそれぞれの動作が同期する。

基地局時刻と、ローカル時計が示す時刻（ローカル時刻）との相違の要因には、基地局時刻とローカル時刻との間に一定時間のずれがあることの他、基地局時計が時刻を刻む速さと、ローカル時計が時刻を刻む速さとが異なることがある。ローカル時刻を基地局時刻に合わせたとしても、これらの時計が時刻を刻む速さが異なる場合、短時間でこれらの時計が示す時刻に相違が生じてしまう。

本実施形態に係る通信システムでは、周波数調整処理が繰り返し実行される。この処理では、基地局から同期用無線装置に同期パケットが送信され、同期用無線装置から基地局にパケットが送信されなくてもよい。そのため、簡単な処理によって迅速に、ローカル時計が時刻を刻む速さが、基地局時計が時刻を刻む速さに近似し、または一致する。さらに、本実施形態に係る通信システムでは、周波数調整処理が実行された上で、時刻調整処理が実行され、ローカル時刻が調整される。したがって、ローカル時計が時刻を刻む速さが基地局時計が時刻を刻む速さに近似し、または一致したという条件の下で、ローカル時刻が基地局時刻に近似させられ、または一致させられる。例えば、図２に示された例では、同期用無線装置１４−ｊが遅延パケットを１回送信する処理と、基地局１０が同期パケットを２回送信する処理によって、１回の時刻調整処理が完了する。したがって、ローカル時刻が基地局時刻に迅速に近似し、または迅速に一致する。

図３には、応用実施形態に係る通信システムの構成が示されている。この通信システムは、図１に示される通信システムに対し、中継局２２を設けたものである。中継局２２は、中継無線装置２４および中継基地局２６を備える。中継無線装置２４は同期用無線装置１４−１および１４−２と同様の構成を有し、同期用無線装置１４−１および１４−２と同様の処理を実行する。中継基地局２６は基地局１０と同様の構成を有し、基地局１０と同様の処理を実行する。

中継無線装置２４は基地局１０との間で同期処理、すなわち、周波数調整処理および時刻調整処理を実行し、そのローカル時計の時刻を基地局時刻に合わせる。中継無線装置２４は、ローカル時計の時刻を中継基地局２６に与える。中継基地局２６は、自らが備える基地局時計の基地局時刻を、中継無線装置２４から与えられた時刻に合わせる。

中継基地局２６は、各アクセスポイント１２−ｊ（ｊ＝１または２）が備える同期用無線装置１４−ｊとの間で同期処理を実行する。同期処理を実行すると共に、同期用無線装置１４−ｊは、それぞれに付設された無線ＬＡＮノード１６−ｊにローカル時計の時刻を与える。

このような処理によって、各無線ＬＡＮノード１６−ｊは、中継基地局２６の基地局時刻に同期し、さらには、基地局１０の基地局時刻に同期した時刻を取得する。各無線ＬＡＮノード１６−ｊが同期用無線装置１４−ｊから与えられた時刻に従ったタイミングで動作することで、複数のアクセスポイントの動作が同期する。また、基地局１０の基地局時刻は、ＧＰＳ衛星から送信される基準時刻に同期しているため、各アクセスポイントが認識する時刻は、基準時刻に同期する。

この通信システムでは、各アクセスポイント１２−ｊが、中継局２２との間で同期処理を実行し、中継局２２が基地局１０との間で同期処理を実行する。したがって、図１に示される通信システムに比べて、基地局１０と各アクセスポイント１２−ｊの間の距離を大きくしてもよい。

同期用無線装置および無線ＬＡＮノードは、無線ＬＡＮのアクセスポイントを構成する他、アドホック無線装置を構成してもよい。複数のアドホック無線装置はマルチホップ通信によって、送信元のアドホック無線装置から宛先のアドホック無線装置にパケットを送信する。マルチホップ通信とは、送信元のアドホック無線装置から送信されたパケットが、他の１つまたは複数のアドホック無線装置による中継送信によって、通信状況によっては直接、宛先のアドホック無線装置に伝送される通信形態をいう。

図４にはアドホック通信システムの構成が示されている。アドホック無線装置２８−ｊ（ｊ＝１〜３）は、同期用無線装置１４−ｊおよび無線ＬＡＮノード１６−ｊを備える。同期用無線装置１４−ｊは、基地局１０との間で同期処理を実行し、基準時刻に同期した時刻を発生する。同期用無線装置１４−ｊは基準時刻に同期した時刻を無線ＬＡＮノード１６−ｊに与える。無線ＬＡＮノード１６−ｊは、同期用無線装置１４−ｊから与えられた時刻に従って動作する。これによって無線ＬＡＮノード１６−１〜１６−３の動作タイミングが同期する。無線ＬＡＮノード１６−１〜１６−３は動作タイミングが同期した状態でマルチホップ通信を行う。

無線ＬＡＮノード１６−ｊには、情報端末２０−ｊが接続されている。情報端末２０−ｊは、無線ＬＡＮノード１６−ｊにマルチホップ通信を行わせることで、宛先の情報端末との間でパケット通信を行う。

図５には基地局１０のハードウエアの例が示されている。基地局１０は、ＧＰＳ受信部３０、基地局時計３２、制御部３４、無線部３６を備える。ＧＰＳ受信部３０は、ＧＰＳ衛星から基準時刻情報を受信し、基準時刻を制御部３４に出力する。基地局時計３２は、基地局時刻を制御部３４に出力する。制御部３４は、基地局時計３２を制御して、基地局時刻を基準時刻に合わせる。

無線部３６はパケットを受信し制御部３４に出力する。また、無線部３６は、制御部３４から出力されたパケットを送信する。

制御部３４は、例えば、予め読み込まれたプログラム、または、予め書き込まれたプログラムによって演算処理を実行するプロセッサによって構成される。制御部３４は、無線部３６と共に、同期パケットを同期用無線装置に送信する同期パケット送信処理を実行する。また、制御部３４は、同期パケット送信時刻および遅延パケット受信時刻を必要に応じて記憶するメモリを備える。

制御部３４は、先の同期パケット送信処理で同期パケットが送信された時刻を示す同期パケット送信時刻を、次の同期パケット送信処理で送信される同期パケットに含ませる。

また、制御部３４は、遅延パケットが無線部３６で受信され、遅延パケットが無線部３６から出力されると、基地局時計３２が示す時刻に従って遅延パケット受信時刻を求める。制御部３４は、次に送信する同期パケットに遅延パケット受信時刻を含ませる。

図６には同期用無線装置１４のハードウエアの例が示されている。同期用無線装置１４は、制御部３８、ローカル時計４０、インターフェース４２、および無線部４４を備える。インターフェース４２には、上述の無線ＬＡＮノード、情報端末等の情報処理装置が接続される。ローカル時計４０は、インターフェース４２に接続された情報処理装置の動作タイミングを規定する時刻を発し、制御部３８に出力する。

無線部４４はパケットを受信し制御部３８に出力する。また、無線部４４は、制御部３８から出力されたパケットを送信する。

制御部３８は、例えば、予め読み込まれたプログラム、または、予め書き込まれたプログラムによって演算処理を実行するプロセッサによって構成される。制御部３８は、無線部４４と共に同期パケット受信処理を実行する。同期パケット受信処理は、基地局１０から送信され、タイミングを規定する同期パケットを受信する処理である。また、制御部３８は、同期パケット受信時刻、同期パケット送信時刻、および遅延パケットを送信時刻を必要に応じて記憶するメモリを備える。

同期パケットには、先の同期パケット受信処理で基地局１０が同期パケットを送信した同期パケット送信時刻が含まれる。同期パケット受信処理には、同期パケットを受信した同期パケット受信時刻を求める処理が含まれる。

制御部３８は、基地局１０から繰り返し送信される同期パケットを受信する同期パケット受信処理と、時間を前後して受信される第１の同期パケットおよび第２の同期パケットのうち、第１の同期パケットが受信されてから第２の同期パケットが受信されるまでの間に遅延パケットを送信する遅延パケット送信処理とを無線部４４と共に実行する。

制御部３８は時刻調整処理を実行する。時刻調整処理は、遅延パケットを送信してから第２の同期パケットが受信されるまでの折り返し遅延時間をローカル時計４０が示す時刻に基づいて求める処理と、遅延パケットが基地局１０で受信されてから、基地局１０から第２同期パケットが送信されるまでの折り返し待機時間を、第２の同期パケットに含まれる情報と第２の同期パケットの次に受信される第３の同期パケットに含まれる同期パケット送信時刻とに基づいて求める処理と、基地局１０から繰り返し送信される同期パケットのうちいずれかである第４の同期パケットが基地局１０から送信された時刻と、第４の同期パケットが無線部４４で受信された時刻との差異を示す仮オフセット時間を、第４の同期パケットの次の受信される第５の同期パケットに含まれる情報と、ローカル時計４０が示す時刻と基づいて求める処理と、仮オフセット時間、折り返し遅延時間、および折り返し待機時間に基づいて、ローカル時計４０を調整すべき時間を示すオフセット時間を求めるオフセット決定処理とを含む。

また、制御部３８は周波数調整処理を実行する。周波数調整処理は、時間を前後して受信される２つの同期パケットが受信された第１の受信時刻および第２の受信時刻を、ローカル時計４０が示す時刻に基づいて求める処理と、２つの同期パケットのうち、先に受信された同期パケットが基地局１０から送信された第１の送信時刻を、２つの同期パケットのうち後に受信された同期パケットに含まれる情報に基づいて求める処理と、後に受信された同期パケットの次に受信された同期パケットに含まれる情報に基づいて、後に受信された同期パケットが基地局１０から送信された第２の送信時刻を求める処理と、第１の受信時刻および第２の受信時刻と、第１の送信時刻および第２の送信時刻とに基づいて、ローカル時計４０が時刻を刻む速さを調整する処理とを含む。

制御部３８は、インターフェース４２に接続された情報処理装置に、ローカル時計４０が発する時刻を出力する。

１０基地局、１２−１〜１２−３アクセスポイント、１４−１〜１４−３同期用無線装置、１６−１〜１６−３無線ＬＡＮノード、１８インターネット、２０情報端末、２２中継局、２４中継無線装置、２６中継基地局、２８−１〜２８−３アドホック無線装置、３０ＧＰＳ受信部、３２基地局時計、３４，３８制御部、３６，４４無線部、４０ローカル時計、４２インターフェース。

Claims

基地局との間でパケットを送受信する無線部と、
前記無線部を制御する制御部と、
ローカル時計と、を備える無線装置において、
前記制御部は、
前記基地局から繰り返し送信され、タイミングを規定する同期パケットを受信する同期パケット受信処理と、
時間を前後して受信される第１の同期パケットおよび第２の同期パケットのうち、前記第１の同期パケットが受信されてから前記第２の同期パケットが受信されるまでの間に遅延パケットを送信し、当該遅延パケットを送信した遅延パケット送信時刻を前記ローカル時計が示す時刻に基づいて求め、前記遅延パケット送信時刻を記憶する遅延パケット送信処理と、を前記無線部と共に実行し、
時間を前後して受信される２つの同期パケットのうち後の同期パケットは、先の同期パケットが前記基地局から送信された時刻を示す情報を含み、
前記制御部は、さらに、
前記第２の同期パケットが受信された第２同期パケット受信時刻を前記ローカル時計が示す時刻に基づいて求め、前記遅延パケット送信時刻および前記第２同期パケット受信時刻に基づいて、前記遅延パケットを送信してから前記第２の同期パケットが受信されるまでの折り返し遅延時間を求める処理と、
前記遅延パケットが前記基地局で受信されてから、前記基地局から前記第２の同期パケットが送信されるまでの折り返し待機時間を、前記第２の同期パケットに含まれる情報であって、前記遅延パケットが前記基地局で受信された時刻を示す情報と、前記第２の同期パケットの次に受信される第３の同期パケットに含まれる情報とに基づいて求める処理と、
前記基地局から繰り返し送信される同期パケットのうちの１つである第４の同期パケットが前記基地局から送信された時刻と、当該第４の同期パケットが前記無線装置で受信された時刻との差異を示す仮オフセット時間を、当該第４の同期パケットの次に受信される第５の同期パケットに含まれる情報と、前記ローカル時計が示す時刻に基づいて求める処理と、
前記仮オフセット時間、前記折り返し遅延時間、および前記折り返し待機時間に基づいて、前記ローカル時計を調整すべき時間を示すオフセット時間を求める処理と、
を含むオフセット決定処理を実行することを特徴とする無線装置。
請求項１に記載の無線装置において、
前記制御部は、
時間を前後して受信される２つの同期パケットが受信された第１の受信時刻および第２の受信時刻を、前記ローカル時計が示す時刻に基づいて求める処理と、
前記２つの同期パケットのうち、先に受信された同期パケットが前記基地局から送信された第１の送信時刻を、前記２つの同期パケットのうち後に受信された同期パケットに含まれる情報に基づいて求める処理と、
前記後に受信された同期パケットの次に受信された同期パケットに含まれる情報に基づいて、前記後に受信された同期パケットが前記基地局から送信された第２の送信時刻を求める処理と、
前記第１の受信時刻および前記第２の受信時刻と、前記第１の送信時刻および前記第２の送信時刻とに基づいて、前記ローカル時計が時刻を刻む速さを調整する処理と、
を含む調整処理を実行することを特徴とする無線装置。
請求項２に記載の無線装置において、
前記制御部は、前記調整処理を実行した後に、前記オフセット決定処理を実行することを特徴とする無線装置。