JPH06132879A - 同時放送ネットワークの基地局の無線同期のための方法 - Google Patents

同時放送ネットワークの基地局の無線同期のための方法

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JPH06132879A
JPH06132879A JP5040917A JP4091793A JPH06132879A JP H06132879 A JPH06132879 A JP H06132879A JP 5040917 A JP5040917 A JP 5040917A JP 4091793 A JP4091793 A JP 4091793A JP H06132879 A JPH06132879 A JP H06132879A
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JP
Japan
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synchronization
base station
base stations
estimates
transmission
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JP5040917A
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Pekka Lehto
レート ペッカ
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Tecnomen Oy
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Tecnomen Oy
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04H—BROADCAST COMMUNICATION
    • H04H20/00—Arrangements for broadcast or for distribution combined with broadcast
    • H04H20/65—Arrangements characterised by transmission systems for broadcast
    • H04H20/67—Common-wave systems, i.e. using separate transmitters operating on substantially the same frequency

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同期計画が単純で、しかも同期信号受信時の
誤差に耐える優れた能力のある高精度の同期を可能にす
る。 【構成】 基地局のいくつかが次々に同期信号を送信す
る。前記基地局のいくつかは、複数の同期誤差の推定値
を得るために前記送信された同期信号を受信するが、前
記複数の推定値のそれぞれは、送信基地局の一つと受信
基地局の一つの間の同期誤差の推定値である。同時放送
送信の要件を達成するために、基地局の連続する送信の
タイミングは、調整のために前記推定値を用いることに
より調整されるが、前記推定値のそれぞれは、調整下の
特定の基地局により送信または受信された同期信号に基
づいて得られた推定値である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、同期放送エリアにおけ
る複数の基地局（ＢＳ）、つまり互いに同期が必要な基
地局の無線同期のための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】同期放送ページングネットワークの一般
的な説明については、ページングネットワークの基地局
の無線同期の従来の方法について説明してあるヨーロッ
パ特許ＥＰ−０１９７５５６号に開示されている。
【０００３】同期放送ページングネットワークは準同期
的にはたらく。基地局のいくつかの送信機が、広い範囲
を継続してカバーするために同じ情報を同時に発信す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、ある一つのページング受信機が２個の送信機
の通達範囲内にある可能性があるという問題がある。送
信機は同じ周波数で作動するため、同期していない限り
互いに干渉する。
【０００５】ページング基地局の同期の目的は、基地局
が同じ情報を正確に同じ瞬間に送信することである（い
わゆる準同期送信）。広域デジタル情報のページングシ
ステムでは、このことは、同じ情報記号（データビッ
ト）が、様々な基地局から厳密に同時に送信されるとい
うことである。規格の一つによると、たとえば、様々な
基地局により送信される記号の位相差が、その記号が一
つのページング受信機に到着した時に、その記号の送信
に必要とされる時間の１／４を越えていなければ、送信
は準同期と見なされる。
【０００６】通信速度が増すと、記号の持続時間が短く
なるため、同期性に対する要求が厳しくなる。
【０００７】たとえば、広域ページングシステムでは、
隣接する基地局からの送信タイミングにおいては、その
差が±１０マイクロ秒以下でないと実際には許容されな
い。この精度要求は、一定の時間基準に同期している高
精度の時間基準（原子時計）や、高精度の時間基準から
連続して時間を受信することにより達成することができ
るが、このどちらも非常に高価である。したがって、好
ましい解決法は、時間基準として水晶発振器を備え、同
期信号送信用の無線経路を用いて基地局のクロックを周
期的に互いに同期させる基地局を提供することである。
【０００８】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、同期計画が単純で、しかも同期信号受信時の誤差
に耐える優れた能力のある高精度の同期を可能にする改
良同期方法を達成することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段、作用及び発明の効果】上
記の目的を達成するために、本発明においては、基地局
が共通のコントローラから同期計画を受け取る。これ
は、所定の時間に所定の順番で同期メッセージを送るた
めの基地局選択が含まれているという点では前記のＥＰ
−０１９７５５６号の先行技術に類似している。前記先
行技術の方法では、同期計画には、一つの基地局からそ
の他の基地局に同期を伝える所定の経路も含まれてい
る。言い替えれば、基地局が同期メッセージを送ると
き、ある所定の基地局がそのクロックを送信基地局のク
ロックに同期させ、これにしたがって前記所定の基地局
が同期メッセージの送信を開始する。
【００１０】しかしながら、この所定の同期経路には、
同期計画が複雑になり同期が誤差を生じやすいという欠
点がある。同期メッセージ受信に一つでも妨害があると
同期が狂う。
【００１１】そこで、本発明は、同期計画が単純で、し
かも同期信号受信時の誤差に耐える優れた能力のある高
精度の同期を可能にする改良同期方法を達成しようとす
るのであり、その目的は、特許請求の範囲に記載した特
徴に基づいて達成される。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
しつつ説明する。図１は本発明の同時放送ネットワーク
の基地局の無線同期のための方法の一実施例の構成を示
す図である。
【００１３】図１において、ページングメッセージは公
衆電話網からページングシステムコントローラＰＳＣに
送られ、これはページングメッセージを基地局ＢＳに送
る。ページングシステムコントローラＰＳＣには、１個
または複数の同期コントローラＳＣが含まれており、各
同期コントローラＳＣは同期エリア内の複数の基地局Ｂ
Ｓの同期をコントロールする。このコントロールにはそ
のほかにクロック初期化、同期サイクル実行のためのコ
マンドの基地局への送信、基地局からの観察事項（同期
誤差の推定値）の受信、前記観察事項に基づくクロック
修正の推定、基地局におけるその後の送信のタイミング
を調整するための基地局へのクロック修正の送信が含ま
れる。ＰＳＣ／ＳＣとＢＳの間の通信はたとえば回線を
通じて行う。各基地局ＢＳには基地局コントローラＢＳ
Ｃがあり、これはＰＳＣとＳＣと通信を行って基地局の
送信機Ｔｘと受信機Ｒｘをコントロールする。
【００１４】基地局コントローラＢＳＣは、受信機から
得られた復調信号のエッジの瞬間の記録と、内部時間基
準（クロック）の初期化と修正を行う能力を備える必要
がある。
【００１５】本発明の好ましい実施例では、同期コント
ローラＳＣは適当な間隔で同期サイクルを開始する。こ
の同期サイクルは、同期計画に基づいて実行される。こ
の計画では、どの基地局が同期信号を送信するか、各基
地局ＢＳがいつ（基地局のクロックにしたがって）同期
信号を送信するかを規定している。同期計画（正確に
は、次期同期サイクルのための同期信号送信計画）につ
いては、後で詳しく説明する。
【００１６】各基地局ＢＳには、ネットワーク内でユニ
ークな識別子がついており、これはそのＢＳ自身と同期
コントローラＳＣが認識できる。
【００１７】ＢＳのクロックを初期化するため、ＳＣは
そのクロックの時間を、たとえば、次期同期サイクルの
ための同期信号送信の計画の送信に関係している各ＢＳ
に送る。あるＢＳがリセット後に同期されていない場
合、受信時間をクロックに送るが、その後、主にＳＣか
らＢＳへの通信の遅れの不確実さにより発生するＳＣと
前記ＢＳのクロックの時間の差は不確実になる。
【００１８】図２は、１回の同期サイクルにおける同期
コントローラ（ＳＣ）と基地局の主な同期動作のタイミ
ングを示した図であり、図２に示した番号〜の動作
は以下の通りである。
【００１９】：ＳＣは、次回の同期サイクルがいつ開
始するかを決定する。ＳＣは、その時間の前に充分余裕
をもって前記同期サイクルのための同期信号送信の計画
を作成し、この計画をＢＳに送信する。この計画には、
同期信号を送信しようと意図する基地局の識別子、例え
ばＢＳi ，ＢＳj と、このような各基地局に対する前記
送信の予定時間が含まれている。
【００２０】：基地局ＢＳが計画を受信する。
【００２１】：基地局ＢＳは、そのクロックによる時
間が、この基地局ＢＳに対する送信予定時間と一致した
時に同期信号を送信する。この送信予定時間は受信した
計画により得られるものである。
【００２２】：送信を行わない基地局ＢＳは、同期信
号を受信しようとする。基地局ＢＳが同期信号を受信す
ると、そのクロックによる信号受信時間を記録し、送信
側ＢＳと前記受信側ＢＳの間の同期誤差の推定値を査定
する。なお、この査定については後に詳しく述べる。
【００２３】各ＢＳは、送信側のＢＳと受信側のＢＳの
識別子に関連あるこのような推定値をＳＣに送る。
【００２４】：ＳＣは、問題の同期信号中に得られた
同期誤差の推定値をＢＳから受け取る。
【００２５】：同期信号の前回の送信時間から所定の
時間が経過すると、ＳＣは、前記の推定値に基づいて、
各ＢＳについてのタイミング調整値を査定する。なお、
この査定については後に詳しく述べる。
【００２６】：ＳＣは各ＢＳに、そのＢＳのためのタ
イミング調整値を送る。
【００２７】：各ＢＳはタイミング調整値を受け取
る。
【００２８】：各ＢＳは、前記タイミング調整値にし
たがってそのクロックをその量だけ修正する。
【００２９】前述のように、次回の同期サイクルのため
の同期信号送信の計画は、同期コントローラＳＣで定め
られる。最も単純な解決法は、すべてのＢＳに対して同
期サイクル中に１回送信するよう指令することである。
【００３０】送信がオーバーラップしないことを確認し
たい場合には、すべてのＢＳに同期信号送信のためのタ
イムスロットを与えることができる。その場合、このよ
うな各タイムスロットの長さは、同期信号の所定の固定
長さと、ＢＳの各クロック間の差の推定上限によって定
まるタイムマージンの和になる。
【００３１】基地局ＢＳが同期信号を送信すると、送信
側ではないすべての基地局は信号を受信しようとする。
同期信号または同期メッセージにはまず、固定の部分が
あるが、これはデジタルパルス（１と０）の所定のシー
ケンスであり、それぞれは正確に所定の長さのものであ
る。このシーケンスは全体として周期的であってはなら
ない。即ち、受信した時にシーケンスの参照ポイントを
明確に決定できなくてはならない。
【００３２】このほか、送信側ＢＳの識別子も同期メッ
セージで送信される。送信側ＢＳの識別子が同期メッセ
ージで送信されるのが好ましいが、その理由は、もしそ
うでなかったら、受信側ＢＳが送信側ＢＳとの同期から
完全にはずれている場合、例えば数ミリ秒以上タイミン
グが不確実である場合や、複数のＢＳが同時に送信する
場合（同ネットワーク内または隣接ネットワーク内）
に、受信側の基地局が送信側ＢＳを決定するのが困難と
なるからである。
【００３３】また、同期メッセージの送信時間を同期メ
ッセージの一部として送ることもできる。
【００３４】各受信側基地局ＢＳにおいて、受信した同
期メッセージの参照ポイントの受信時間は正確に決定す
る必要がある。これは、たとえば以下のように行うこと
ができる。受信され復調された信号のエッジの瞬間を記
録する。記録したパルスのパターンと同期信号の所定の
固定部分とを比較する。これらのパターンのエッジの対
応が決定される。同期信号の参照ポイントの受信時間
を、１個または複数の記録された受信エッジの瞬間から
推定する。
【００３５】同期信号送受信の目的は、送信側ＢＳと受
信側ＢＳの間の同期誤差の推定値、つまり、これらのＢ
Ｓがページング送信中に同じページング信号を送った場
合における時間の差の推定値を見つけることである。本
発明の説明では、受信側ＢＳが送信側ＢＳより先にペー
ジング信号を送信した場合は、送信側ＢＳと受信側ＢＳ
の同期誤差がプラス、この逆の場合はマイナスであると
規定している。同期誤差の推定値の基本的成分は、以下
にあげたこの２つのＢＳのクロックの時間の差であるた
め、前の時間を後の時間から引く。
【００３６】送信側ＢＳのクロックによる、送信された
同期信号の参照ポイントの送信の時間 受信側ＢＳのクロックによる、受信され復調された同期
信号の対応するポイントの受信時間 重要な信号経路では、クロックの上記時間は、ＢＳＣと
各ＢＳの無線装置Ｔｘ／Ｒｘの間の関係する品号のタイ
ミングを示している。同期信号が送信されると、重要な
信号経路は送信側ＢＳのＢＳＣから送信側ＢＳのＴｘに
行く。そこから無線経路により受信側ＢＳのＲｘに行
き、そこから受信側ＢＳのＢＳＣに行く。
【００３７】受信側基地局が前者の時間を調べるにはい
くつかの方法がある。一つは、前記送信時間を送信側Ｂ
Ｓからの同期メッセージの一部として受信側ＢＳに送る
方法で、もう一つは、同期メッセージの一部として送信
側ＢＳの識別子を送り、この識別子を同期信号送信計画
から探して関係する送信時間を探す方法である。
【００３８】以下の遅延推定値を前記クロックの時間の
差から引くと、同期誤差のさらに正確な推定値が得られ
る。
【００３９】受信側ＢＳの送信側−受信側−ループ遅延 ２つのＢＳの間の直接経路における送信遅延。
【００４０】上記の遅延推定値は、前記先行技術の特許
ＥＰ−０１９７５５６で説明されている。
【００４１】複数のＢＳが、一つの同一の基地局ＢＳか
ら同じ同期信号を受信することがあるため、一つの同期
メッセージ送信により複数の観察事項、即ち同期誤差の
推定値が得られる。観察事項の数、即ち同期誤差の推定
値は、基地局が、同期信号を送信した後に、前記受信側
基地局から同期信号をすでに受信している隣接する基地
局から同期信号を受信した場合、さらに増加する。
【００４２】基地局の各タイミング調整のために得られ
る同期誤差の推定値は複数個あるため、誤差の可能性は
最小限に抑えることができる。
【００４３】図３は、本発明のこの特徴をマトリックス
で表したもので、得られたＢＳ間の同期誤差の推定値の
一例を”×”で示してある。図より、各ＢＳについて前
記推定値が複数個あり、この推定値では同一のＢＳが送
信側ＢＳであったり受信側ＢＳであったりする。
【００４４】本発明では、各基地局の連続する送信のタ
イミングが、できるだけ多くの調整について複数の同期
誤差の推定値が使用されるよう、調整することが重要で
ある。前記同期誤差の複数の推定値に基づき、たとえ
ば、最小自乗法により、将来の同期誤差を縮小または最
小限に抑えるために必要な調整値を見つけることが可能
である。所定の許容範囲内にある同期誤差の推定値はす
べて、一つの同期コントローラＳＣで処理され、各基地
局に必要なタイミング調整を査定する。勿論、上記の研
究は、所定の同期エリアにおける所定数の基地局に関す
るものである。
【００４５】基地局のタイミング調整値、即ち相対的な
クロック調整値の査定では、その目的は、次に続くＢＳ
間の同期誤差が、各クロック調整値Ｃ1...n が、対応す
るＢＳ（ＢＳ1...n ）に送られてから充分小さくなり、
そのＢＳのクロックに加えられるように、クロック調整
値Ｃ1...n （n は同期すべきＢＳの数）の集合を査定す
ることである。この査定は、以下の記号を用いて説明で
きる。
【００４６】ＤijはＢＳi が送信しＢＳj が受信した同
期信号に基づいて得られたＢＳiとＢＳj 間の同期誤差
の推定値。
【００４７】Ｃi ，Ｃj はＢＳi とＢＳj について査定
されるタイミング調整値、即ちクロック調整値）。
【００４８】クロック調整値Ｃ1...n がＢＳのクロック
に加えられたとする。すると、加えられたクロック調整
値Ｃ1...n がこの同期誤差にどのような影響を与えたか
を表すために、Ｄijの同期誤差の推定値を調整値するた
めには、各推定値ＤijをＤij−Ｃi＋Ｃjに変える必要が
ある。これは、調整値Ｃ1...n を加えることによりクロ
ックを調整した後の問題の同期誤差の推定を表すもので
ある。
【００４９】基地局間の同期誤差を縮小または最小限に
するには、この同期誤差の調整推定値および２つの基地
局間の同期誤差のその他の対応する推定値は、ほぼゼロ
でなくてはならない。このことは、必要なタイミング調
整（クロック調整）の査定のアルゴリズムのために重要
な要件である。必要な修正集合Ｃ1...n の一般的な解法
は、既知の最小自乗法で得られる。すると、最小にすべ
き関数は以下のようになる。
【００５０】 ここで、もちろん、同期誤差の許容推定値が得られない
場合、対応する修正推定値の自乗がなく、つまり、和は
問題の同期サイクル中に得られた推定値Ｄijにのみ基づ
いて査定されるべきである。
【００５１】ＢＳ間の同期誤差の推定値により、絶対的
なタイミングではなく相対的なタイミングが分かる。す
べてのＣ1...n に同じオフセットを加えても、修正推定
値の値は変わらない。したがって、最小にすべき前記関
数の最低値は、オフセットのみが異なり他はすべて同じ
である無限の数のクロック調整値Ｃ1...n の集合により
得られる。すると、集合Ｃ1...n の前記一つの解法が分
かれば、必要であれば、適切なオフセットを選択しこの
オフセットをすべてのＣ1...n に加えることにより、好
ましい解法が得られる。
【００５２】本発明は、上記に説明した実施例に限定さ
れるものではなく、上記で説明した先行技術の特性の変
種と組合せが多数可能であることは、技術精通者には明
らかであり、したがって、特許請求の範囲内において本
発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ページングネットワークの略図である。
【図２】 １回の同期サイクルにおける同期コントロー
ラ（ＳＣ）と基地局の主な同期動作のタイミングを示し
た図である。
【図３】 本発明の一つの態様を説明するために一つの
マトリックスにおける同期誤差の査定推定値を示した図
である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の基地局が同期信号を送信する段階
    と、 前記複数の基地局が同期誤差の複数の推定値を得るため
    に少なくとも一つの前記送信された同期信号を受ける
    （前記複数の推定値のそれぞれは送信側基地局の一つと
    受信側基地局の一つの間の同期誤差の推定値である）段
    階と、 同時放送の送信の要件を達成するため、少なくとも一つ
    の基地局の連続する送信のタイミングは、前記推定値の
    調節を用いて調節される（前記各推定値は、調整下にあ
    る特定の基地局により送信または受信された同期信号に
    基づいて得られた推定値である）段階とから構成される
    ことを特徴とする同期すべき複数の基地局を含む同時放
    送ネットワーク内の基地局の無線同期のための方法。
  2. 【請求項２】 複数の基地局の連続する送信タイミング
    が、各基地局の調整のために前記複数の推定値の少なく
    とも２つの推定値を用いて調整されることを特徴とする
    請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 同期誤差の推定値の成分が、送信基地局
    のクロックによる信号送信の瞬間と、 受信基地局のクロックによる受信送信の瞬間との差とし
    て査定されることを特徴とする請求項１または２記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 基地局間の同期誤差が、同期すべき各基
    地局の前記調整が複数またはすべての前記同期誤差推定
    値に基づいて行われるよう基地局の前記送信タイミング
    （クロック）を調整することにより、最小に抑えられる
    ことを特徴とする、請求項１または２または３記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 同期コントローラが、 同期信号送信のための基地局の選択と、 送信用に選択された各基地局に対する同期信号の送信時
    間の決定とから構成される同期計画を規定することを特
    徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記同期誤差の推定値の複数または全部
    が、各基地局に必要なタイミング調整を査定するために
    一つの同期コントローラで処理されることを特徴とす
    る、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記基地局のいくつかが同期信号を送信
    する段階と、 前記基地局のいくつかが、同期誤差の複数の推定値を得
    るために、少なくとも一つの前記送信された同期信号を
    受信する（前記複数の推定値のそれぞれは送信側基地局
    の一つと受信側基地局の一つの間の同期誤差の推定値で
    ある）段階と、 基地局間の同期誤差を減少させるために、少なくとも一
    つの基地局の連続する送信のタイミングが、一つの基地
    局の調整のために少なくとも前記複数の推定値の２つを
    利用することにより調整される（前記少なくとも２つの
    推定値は、調整下にある特定の基地局により送信または
    受信された同期信号に基づいて得られた推定値である）
    段階とから構成されることを特徴とする同期すべき基地
    局が複数含まれた同時放送ネットワーク内の基地局の無
    線同期のための方法。
JP5040917A 1992-03-05 1993-03-02 同時放送ネットワークの基地局の無線同期のための方法 Pending JPH06132879A (ja)

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DE (1) DE69307169T2 (ja)
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