JP7415166B2 - 無線局、無線局システムおよび複数無線局の同期方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の無線局の同期に関する。

サイマルキャスト通信を行う無線通信システムは、複数のサイトの無線局が同時に同一の信号を送信することにより、受信可能領域を広げる無線システムである。サイマルキャスト通信では、複数の無線局を同期させる必要がある。

複数の無線局を同期させるために、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）から受信する信号で時刻を同期させる技術が用いられている。例えば、特許文献１の複数局間の通信同期方式は、各通信局が共通の時間信号を無線により受信する手段、すなわちＧＮＳＳ受信機を備え、ＧＮＳＳから受信する世界標準時に同期した時間信号で通信同期用クロックを共通にする。

特開平８－２５１６５４号公報

特許文献１の複数局間の通信同期方式では、通信局それぞれにＧＮＳＳ受信機が必要である。また、ＧＮＳＳ受信機の障害に備えるためには、通信局それぞれでＧＮＳＳ受信機を二重化する必要がある。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、複数の無線局を含む無線局システムで、ＧＮＳＳ受信機の数を、無線局の数より少なくすることを目的とする。

本発明の第１の観点に係る無線局は、
他の無線局から送信される一定周期の時刻信号を受信する受信部と、
前記受信部で受信した時刻信号を同期クロックとする無線通信部と、
前記無線通信部の同期クロックとする時刻信号を他の無線局に送信する送信部と、
ＧＮＳＳからの信号を受信して一定周期の時刻信号を生成するＧＮＳＳ受信機と、
前記無線通信部の同期クロックとする時刻信号を、前記受信部で受信した時刻信号と、前記ＧＮＳＳ受信機で生成した時刻信号とで切り替えるスイッチと、
を備え、
前記受信部で、前記一定周期より長い時間、時刻信号を受信しなかった場合に、前記無線通信部の同期クロックとする時刻信号を、前記ＧＮＳＳ受信機が生成する時刻信号に切り替える。

本発明の第２の観点に係る無線局システムは、
ＧＮＳＳからの信号を受信して一定周期の時刻信号を生成する第１のＧＮＳＳ受信機、
前記第１のＧＮＳＳ受信機で生成した時刻信号を同期クロックとする第１の無線通信部、および、
前記第１の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を他の無線局に送信する第１の送信部、
を備える第１の無線局と、
他の無線局から送信される一定周期の時刻信号を受信する受信部、および、
前記受信部で受信した時刻信号を同期クロックとする第２の無線通信部、
を備える第２の無線局と、
を含み、
少なくとも１台の前記第２の無線局は、前記第２の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を他の第２の無線局に送信する第２の送信部を備え、
少なくとも１台の前記第２の送信部を備える前記第２の無線局は、
ＧＮＳＳからの信号を受信して前記一定周期の時刻信号を生成する第２のＧＮＳＳ受信機と、
前記第２の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を、前記受信部で受信した時刻信号と、前記第２のＧＮＳＳ受信機で生成した時刻信号とで切り替えるスイッチと、
をさらに備え、
前記受信部で、前記一定周期より長い時間、時刻信号を受信しなかった場合に、前記第２の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を、前記第２のＧＮＳＳ受信機が生成する時刻信号に切り替える。

本発明の第３の観点に係る複数無線局の同期方法は、
ＧＮＳＳからの信号を受信して一定周期の時刻信号を生成する第１のＧＮＳＳ受信機および第１の無線通信部を備える第１の無線局と、第２の無線通信部を備える少なくとも１台の第２の無線局と、を含む無線局システムが実行する、複数無線局の同期方法であって、
前記第１の無線局は、
前記第１のＧＮＳＳ受信機で一定周期の時刻信号を生成し、
前記第１のＧＮＳＳ受信機で生成した時刻信号を前記第１の無線通信部の同期クロックとし、
前記第１の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を前記第２の無線局に送信し、
前記第２の無線局は、
前記第１の無線局または他の前記第２の無線局から送信される時刻信号を受信し、
受信した時刻信号を前記第２の無線通信部の同期クロックとし、
ＧＮＳＳからの信号を受信して前記一定周期の時刻信号を生成する第２のＧＮＳＳ受信機を備える前記第２の無線局は、
前記一定周期より長い時間、前記第１の無線局または他の前記第２の無線局から送信される時刻信号を受信しなかった場合に、
前記第２のＧＮＳＳ受信機で一定周期の時刻信号を生成し、かつ、前記第２の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を、前記第２のＧＮＳＳ受信機が生成する時刻信号に切り替える。

好ましくは、
少なくとも１台の前記第２の無線局は、前記第２の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を他の前記第２の無線局に送信する。

本発明によれば、１つの無線局では、ＧＮＳＳ受信機で生成した時刻信号を同期クロックとし、同期クロックとする時刻信号を他の無線局に送信する。別の１つの無線局では、他の無線局から送信される一定周期の時刻信号を受信し、受信した時刻信号を同期クロックとする。その結果、ＧＮＳＳ受信機の数を、無線局の数より少なくすることができる。

本発明の実施の形態１に係る無線局システムの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係る無線局システムの構成を示すブロック図 実施の形態２に係る時刻信号切替の動作の一例を示すフローチャート 変形例に係る無線局システムの構成を示すブロック図

以下、本発明の実施の形態に係る無線局、無線局システムおよび複数無線局の同期方法について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線局システムの構成を示すブロック図である。図１の無線局システムは、サイマルキャストを行う複数のサイトのうちの１つのサイトの無線局システムの構成を示す。実施の形態１に係る無線局システムは、１つの無線局１０、１以上の無線局２０、および無線局３０を備える。無線局１０，２０および３０は、それぞれ、サイマルキャスト通信を行う無線通信システムの中継装置である。無線局システムが２つの無線局から構成される場合は、無線局２０はなくてもよい。あるいは、無線局３０の代わりに無線局２０を備えてもよい。

無線局１０は、ＧＮＳＳ受信機１、送信部２、無線通信部４および制御回路５を備える。無線局２０は、受信部３、送信部２、無線通信部４および制御回路５を備える。無線局２０は、無線局１０のＧＮＳＳ受信機１の代わりに、受信部３を備える。その他の構成は、無線局１０と同じである。無線局３０は、無線局２０の構成から送信部２を除いた構成である。

無線局１０，２０，３０は、サイマルキャスト通信を行う中継装置であって、無線通信部４を用いて、図示しない自通信エリア内の移動無線局との間で、音声、データおよび通信制御情報を伝送する。また、無線通信部４は、図示しない通信制御装置と自通信エリア内の移動無線局との間で通信制御情報を中継する。さらに、無線通信部４は、他の中継装置との間で、音声、データを中継する。

無線通信部４は、例えば、ＲＸ（受信）回路、ＴＸ（送信）回路、ＮＩＦ（ネットワークインタフェース）回路、およびＢＢＰ（ベースバンド処理）回路を有する。制御回路５は、無線通信部４を制御し、通信を中継する処理及び通信制御処理を行う。

無線局１０のＧＮＳＳ受信機１は、ＧＮＳＳアンテナ１１でＧＮＳＳからの電波を捕捉して、ＧＮＳＳ信号を受信する。ＧＮＳＳ受信機１は、受信したＧＮＳＳ信号から一定周期の時刻信号Ｃを生成する。時刻信号Ｃは、世界標準時に同期した信号である。時刻信号Ｃは、例えば、周期が１秒のパルス（ＰＰＳ：Pulse Per Second）である。無線局１０の無線通信部４は、ＧＮＳＳ受信機１で生成した時刻信号Ｃを同期クロックとして動作する。

無線局１０の送信部２は、無線通信部４の同期クロックとする時刻信号Ｃを、他の無線局２０または無線局３０に送信する。無線局１０は、ＧＮＳＳ受信機１でＧＮＳＳ信号から生成した時刻信号Ｃに同期するので、他のサイトの無線局と時刻同期する。

無線局２０、３０の受信部３は、無線局１０または他の無線局２０の送信部２から送信される時刻信号Ｃを受信し、自局の無線通信部４の同期クロックとして供給する。無線局２０の送信部２は、無線通信部４の同期クロックとする時刻信号Ｃを、他の無線局２０または無線局３０に送信する。

無線局１０を先頭として、無線局１０、２０は送信部２および受信部３でデイジーチェーンに接続され、末尾の無線局３０に接続される。無線局３０は、無線局１０または無線局２０から送信される時刻信号Ｃを受信部３で受信し、無線通信部４の同期クロックとする。無線局３０はデイジーチェーンの末尾なので、送信部２を必要としない。

無線局１０，２０，３０は、時刻信号Ｃを送る信号線がデイジーチェーンに接続され、無線局システム全体で１つのＧＮＳＳ受信機１でＧＮＳＳ信号を受信して生成した時刻信号に同期する。送信部２は、信号線に時刻信号Ｃのパルスを送出するだけであって、遅延時間を無視できる。受信部３は、信号線を終端して時刻信号Ｃを受信するだけであって、遅延時間を無視できる。１つのサイトを構成する無線局の数では、サイマルキャストの同期に関して、時刻信号をデイジーチェーンで接続する遅延時間は無視できる。

無線局システム全体は、ＧＮＳＳ信号から生成した時刻信号に同期するので、他のサイトの無線局と同期する。そのため、無線局システムをサイマルキャスト通信に用いることができる。

以上説明したように、実施の形態１の無線局システムによれば、１つのＧＮＳＳ受信機１で２以上の無線局１０，２０，３０を同期させるので、複数の無線局を含む無線局システムで、ＧＮＳＳ受信機１の数を無線局１０，２０，３０の数より少なくすることができる。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る無線局システムの構成を示すブロック図である。実施の形態２では、無線局１０以外にＧＮＳＳ受信機１を備える無線局４０が無線局システムに含まれる。実施の形態２の無線局システムは、実施の形態１の無線局２０の１つに、ＧＮＳＳ受信機１とスイッチ６を追加した構成である。その他の構成は、実施の形態１と同様である。図２では、無線局２０と無線局３０の無線通信部４の内部の各回路が省略されている。

無線局４０では、無線局１０が正常に動作し、無線局１０のＧＮＳＳ受信機１が生成した時刻信号Ｃを受信部３で受信している間は、制御回路５はスイッチ６に受信部３と無線通信部４とを接続させ、受信部３から出力される時刻信号Ｃを同期クロックとして無線通信部４に供給している。そして、送信部２は、無線通信部４の同期クロックとする時刻信号Ｃを他の無線局に送信する。

無線局１０の何らかの障害で、例えば、ＧＮＳＳ受信機１の故障で、時刻信号Ｃを受信できなくなった場合に、無線局４０の制御回路５は、スイッチ６に無線局４０のＧＮＳＳ受信機１と無線通信部４とを接続させ、ＧＮＳＳ受信機１が生成する時刻信号Ｃを無線通信部４の同期クロックとして供給する。例えば、時刻信号Ｃの一定周期より長い時間、時刻信号Ｃを受信しなかった場合に、制御回路５は、スイッチ６を切り替えて、ＧＮＳＳ受信機１と無線通信部４とを接続し、無線通信部４の同期クロックを受信部３の出力からＧＮＳＳ受信機１の生成する時刻信号Ｃに切り替える。

無線局４０のＧＮＳＳ受信機１は、待機系である。受信部３で時刻信号Ｃを受信できなくなったときにＧＮＳＳ受信機１を起動してもよいが、通信の途切れる時間を短くするために、常時作動させておくことが望ましい。

無線局４０の下流に接続される無線局２０および無線局３０は、無線局１０からの時刻信号Ｃが途絶えても、無線局４０が送信する時刻信号Ｃで同期できる。したがって図２に示すように、無線局１０から直接、時刻信号Ｃを受信する位置に、無線局４０を配置するのが望ましい。

図３は、実施の形態２に係る時刻信号切替の動作の一例を示すフローチャートである。無線局４０は、起動されたときに時刻信号切替処理を開始する。まず、時刻信号の周期より長い時間のタイマーをセットして（ステップＳ１０）、タイマー時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ１１）。

タイマー時間が経過していない場合は（ステップＳ１１；Ｎ）、時刻信号を受信したか否かを判別する（ステップＳ１２）。時刻信号Ｃを受信していない場合は（ステップＳ１２；Ｎ）、ステップＳ１１に戻る。タイマー時間が経過していない間に（ステップＳ１１；Ｎ）、時刻信号を受信すれば（ステップＳ１２；Ｙ）、タイマーをリセットして（ステップＳ１３）、ステップＳ１１から繰り返す。

時刻信号を受信する前に（ステップＳ１２；Ｎ）、タイマー時間が経過した場合は（ステップＳ１１；Ｙ）、無線通信部４の同期クロックとする時刻信号を、ＧＮＳＳ受信機１が生成する時刻信号に切り替えて（ステップＳ１４）、処理を終了する。つまり、時刻信号の一定周期より長い時間、時刻信号Ｃを受信しなかった場合に、無線通信部４の同期クロックとする時刻信号を、ＧＮＳＳ受信機１が生成する時刻信号Ｃに切り替える。

以上説明したように、実施の形態２の無線局システムでは、少なくとも１台の無線局４０は、受信部３で、一定周期より長い時間、時刻信号Ｃを受信しなかった場合に、無線通信部４の同期クロックとする時刻信号Ｃを、ＧＮＳＳ受信機１が生成する時刻信号Ｃに切り替える。無線局１０のＧＮＳＳ受信機１が故障した場合でも、デイジーチェーンの無線局４０以下の無線局２０、３０は、ＧＮＳＳ受信機１で生成した時刻信号Ｃに同期し、無線通信部４でサイマルキャストの無線通信を継続できる。

変形例．
図４は、変形例に係る無線局システムの構成を示すブロック図である。変形例では、無線局１０に受信部３およびスイッチ６を追加した無線局５０を備え、無線局３０に代えて無線局２０を備える。そして、デイジーチェーンの末尾の無線局２０の送信部２から、無線局５０の受信部３に時刻信号Ｃを送信する。

無線局５０では、自局のＧＮＳＳ受信機１で時刻信号Ｃを生成できなくなったときに、すなわち、時刻信号Ｃの一定周期より長い時間、時刻信号Ｃが生成されなかった場合に、無線通信部４の同期クロックとする時刻信号Ｃを、受信部３で受信する時刻信号Ｃに切り替える。

変形例の無線局システムは、デイジーチェーンが環状に接続されるので、無線局５０のＧＮＳＳ受信機１が故障した場合でも、すべての無線局２０，４０，５０は、無線局４０のＧＮＳＳ受信機１が生成する時刻信号Ｃに同期し、無線通信部４でサイマルキャストの無線通信を継続できる。

１ ＧＮＳＳ受信機
２ 送信部
３ 受信部
４ 無線通信部
５ 制御回路
６ スイッチ
１０，２０，３０，４０，５０ 無線局
１１ ＧＮＳＳアンテナ

Claims (4)

1. 他の無線局から送信される一定周期の時刻信号を受信する受信部と、
   前記受信部で受信した時刻信号を同期クロックとする無線通信部と、
   前記無線通信部の同期クロックとする時刻信号を他の無線局に送信する送信部と、
   ＧＮＳＳからの信号を受信して一定周期の時刻信号を生成するＧＮＳＳ受信機と、
   前記無線通信部の同期クロックとする時刻信号を、前記受信部で受信した時刻信号と、前記ＧＮＳＳ受信機で生成した時刻信号とで切り替えるスイッチと、
   を備え、
   前記受信部で、前記一定周期より長い時間、時刻信号を受信しなかった場合に、前記無線通信部の同期クロックとする時刻信号を、前記ＧＮＳＳ受信機が生成する時刻信号に切り替える無線局。
2. ＧＮＳＳからの信号を受信して一定周期の時刻信号を生成する第１のＧＮＳＳ受信機、
   前記第１のＧＮＳＳ受信機で生成した時刻信号を同期クロックとする第１の無線通信部、および、
   前記第１の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を他の無線局に送信する第１の送信部、
   を備える第１の無線局と、
   他の無線局から送信される一定周期の時刻信号を受信する受信部、および、
   前記受信部で受信した時刻信号を同期クロックとする第２の無線通信部、
   を備える第２の無線局と、
   を含み、
   少なくとも１台の前記第２の無線局は、前記第２の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を他の第２の無線局に送信する第２の送信部を備え、
   少なくとも１台の前記第２の送信部を備える前記第２の無線局は、
   ＧＮＳＳからの信号を受信して前記一定周期の時刻信号を生成する第２のＧＮＳＳ受信機と、
   前記第２の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を、前記受信部で受信した時刻信号と、前記第２のＧＮＳＳ受信機で生成した時刻信号とで切り替えるスイッチと、
   をさらに備え、
   前記受信部で、前記一定周期より長い時間、時刻信号を受信しなかった場合に、前記第２の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を、前記第２のＧＮＳＳ受信機が生成する時刻信号に切り替える、
   無線局システム。
3. ＧＮＳＳからの信号を受信して一定周期の時刻信号を生成する第１のＧＮＳＳ受信機および第１の無線通信部を備える第１の無線局と、第２の無線通信部を備える少なくとも１台の第２の無線局と、を含む無線局システムが実行する、複数無線局の同期方法であって、
   前記第１の無線局は、
   前記第１のＧＮＳＳ受信機で一定周期の時刻信号を生成し、
   前記第１のＧＮＳＳ受信機で生成した時刻信号を前記第１の無線通信部の同期クロックとし、
   前記第１の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を前記第２の無線局に送信し、
   前記第２の無線局は、
   前記第１の無線局または他の前記第２の無線局から送信される時刻信号を受信し、
   受信した時刻信号を前記第２の無線通信部の同期クロックとし、
   ＧＮＳＳからの信号を受信して前記一定周期の時刻信号を生成する第２のＧＮＳＳ受信機を備える前記第２の無線局は、
   前記一定周期より長い時間、前記第１の無線局または他の前記第２の無線局から送信される時刻信号を受信しなかった場合に、
   前記第２のＧＮＳＳ受信機で一定周期の時刻信号を生成し、かつ、前記第２の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を、前記第２のＧＮＳＳ受信機が生成する時刻信号に切り替える、
   複数無線局の同期方法。
4. 少なくとも１台の前記第２の無線局は、前記第２の無線通信部の同期クロックとする時刻信号を他の前記第２の無線局に送信する、請求項３に記載の複数無線局の同期方法。

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