JPH07508621A - デジタルセル式無線ネットワークのベースステーション用の発振ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 デジタルセル式無線ネットワークのベースステーション用の発振ユニット 発明の分野 本発明は、デジタルセル式（セルラー）無線ネットワークにおけるベースステー ション等のためのオーブン安定化クリスタル発振子を有する発振ユニットに関す る。

先行技術の説明 デジタルセル式無線システムのベースステーションにおいては、典型的に全ての タイミング及びクロック信号か、ベースステーションで局部的に発生されたマス タークロック信号から導出される。マスタークロック信号に対する安定性要求は 、例えば、０３Ｍシステムの推奨規格によれば、０．Ｏ５ｐｐｍである。この安 定性要求を満足する１つの解決策は、ベースステーションのマスター発振子とし て、非常に正確なりリスタル発振子を、いわゆるオーブンのような安定な環境温 度の空間に配置して使用することである。この種のクリスタル発振子は、一般に オーブン安定化クリスタル発振子と称する。しかしながら、充分に正確なオーブ ン安定化クリスタル発振子は、非常に高価な解決策であり、長い期間にわたり不 安定になることが不可避である。従って、オーブン安定化クリスタル発振子は動 作中に指定の周波数に対して定期的に校正しなければならない。

発明の要旨 本発明の目的は、改善された長期間安定性をもつオーブン安定化クリスタル発振 子を有した発振ユニットを提供することである。

この目的は、本発明によれば、前記の発振ユニットにおいて、オーブン安定化ク リスタル発振子か調整可能であり、そして発振ユニットは、更に、指定周波数に 実質的に対応し且つ発振ユニットの始動時のオーブン安定化クリスタル発振子の 周波数を定める制御情報を記憶するための不揮発性メモリ手段と；ベースステー ションと残りのセル式無線ネットワークとの間の固定のデジタル送信接続、例え ば、ＰＣＭ接続から基準周波数を導出するための手段と：オーブン安定化クリス タル発振子の周波数と上記基準周波数との間の差の長期間平均値に基づいて、オ ーブン安定化クリスタル発振子の長期間安定性を維持するための周波数制御ルー プとを備えたことを特徴とする発振ユニットによって達成される。

本発明による発振ユニットにおいては、オーブン安定化クリスタル発振子は、発 振ユニットの始動時に記憶されたデフオールド制御情報により定められた周波数 にセットされる。従って、発振ユニットは、オーブンがウオームアツプされるや 否や遅れなく作用状態に到達する。オーブン安定化クリスタル発振子は、充分な 短期間安定性を与える。長期間安定性は、ベースステーションに到来するデジタ ル送信接続から導出される基準周波数によりオーブン安定化クリスタル発振子の 周波数を制御することにより達せられる。発振子の周波数は、上記基準周波数と オーブン安定化クリスタル発振子の周波数との間の差の長期間平均値に基づいて 制御される。オーブン安定化クリスタル発振子の調整と調整との間隔は、ジッタ ／変動をフィルタするに充分な容量を得るためには、少なくとも１７．５分であ るのが好ましい。本発明によれば、公衆交換電話ネットワークの正確なセシウム ノルムをベースステーションの一次長期間周波数ノルムとして使用することがで きる。従って、発振ユニットには優れた長期間安定性を与えることができ、それ 故、動作中に発振ユニットを校正する必要性が低減されるか又は完全に排除され る。更に、オーブン安定化クリスタル発振子には短期間安定性しか要求されない ので、従来よりも安価なオーブン安定化クリスタル発振子を使用することができ る。一方、オーブン安定化発振子の充分な短期間安定性は、デジタル送信接続か ら導出された基準周波数か一時的に失われた場合でも、発振ユニットの動作を保 証する。更に、本発明の発振ユニットは、冷間始動（ｃｏｌｄ　５ｔｒａｔ）に 対して記憶されたデフオールド制御情報を動作中に上記基準周波数に基づいて更 新できるようにする。その結果、オーブン安定化クリスタル発振子の特性変イｈ 例えば、クリスタルのエージングによって生じる周波数エラーを、考えられる新 たな冷間始動に関して補正することかできる。

図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明のベースステーションを適用することのできるデジタルセル式無 線ネットワークを示すブロック図である。

図２は、本発明による発振ユニットのブロック図である。

好ましい実施例の詳細な説明 本発明は、主としてデジタルセル式無線システムに適用されるものとする。図１ は、デジタルＧＳＭ移動無線システムを示している。ベースステーションシステ ムＢＳＳは、移動交換機ｌの制御のもとにある。ベースステーションシステムＢ ＳＳは、１つ以上のベースステーションコントローラ２Ａ、２Ｂ及び２Ｃを含む ことができ、その各々は、１つ以上のベースステーション３Ａ、　３Ｂ、　３Ｃ 。

３Ｄ及び３Ｅを制御する。これらベースステーションＢＴＳは、通常は、ベース ステーションコントローラＢＳＣからある距離に配置され、例えば、ベースステ ーソヨン３Ａ及び３Ｂは、ベースステーションコントローラ２Ａからある距離に 配置される。或いは又、ベースステーションＢＴＳは、ベースステーションコン トローラＢＳＣと同じ位置に配置することもでき、例えば、ベースステーション ３Ｃは、ベースステーションコントローラ２Ｂと共に配置される。更に、ベース ステーション３Ｄ及び３Ｅと、ベースステーションコントローラ２Ｃの場合のよ うに、上記２つのケースの組み合わせも考えられる。本発明は、全ての形式のベ ースステーションシステムに適用できる。

移動交換機ＭＳＣとベースステーションコントローラＥＳＣとの間の送信接続４ は、Ａインターフェイスを経て確立され、スピーチ及びデータ接続（よ、標準デ ジタルＰＣＭ接続、例えば、２Ｍｂ／ｓ　（２，０４８Ｍビ・ノド７秒）又は８ Ｍｂ／ｓ　（８，１９２Ｍビット／秒）である。ベースステーションコントロー ラＢＳＣとベースステーションＢＴＳとの間の接続及び信号送信は、Ａ−ＢＩＳ インターフェイスを経て行われる。本発明の基準周波数としては、ペニスステー ションのインターフェイスユニットＢＴＥにおけるＡ−ＢＩＳインターフェイス を経て確立されたベースステーションコントローラＢＳＣとベースステーション との間のＰＣＭ接続５から導出された２Ｍｂ／ｓクロ・ンク信号か、又はベース ステーションコントローラＢＳＣから直接得られた８Ｍｂ／ｓクロック信号を使 用することかできる。本発明は、各々のベースステーションコントローラＢＳＣ がＡインターフェイスを経てデジタル電話交換機ＭＳＣに同期されたときには常 １：ＧｓＭシステムのベースステーソヨンＢＴＳに適用することができる。

図２は、本発明の第１の実施例による発振ユニットを示しており、該ユニットに おいては、電圧制御されるクリスタル発振子が一定温度の環境（オーブン）に配 置され、いわゆるオーブン安定化クリスタル発振子を形成している。発振子の短 期間安定性は、少なくとも０．Ｏ５ｐｐｍである。この発振子２１は、指定周波 数が１３ＭＨｚのマスタークロック信号を発生する。このマスタークロックはバ ッファ３５を経てベースステーションの他の装置へ供給される。電圧制御発振子 ２１は、デジタル／アナログコンバータ２２の出力電圧によって制御される。

この電圧は、マイクロプロセッサ２６からアドレス及びデータバス２９を経て送 られるデジタル制御値からコンバータ２２によって発生される。コンバータ２２ の基準電圧Ｖｒ＊ｔは、オーブン安定化クリスタル発振子２１の基準電圧から発 生され、従って、非常に安定している。ＥＥＰＲＯＭメモリ２７には、発振ユニ ットの冷間始動のためのデフオールド値として使用されるべきデジタル制御値が 記憶される。このデフオールド値は、冷間始動に関連してメモリ２７からプロセ ッサ２６によって読み取られて、デジタル／アナログコンバータ２２へ供給され 、これは、電圧制御発振子２１を所望の指定周波数に直接制御する。製造時にメ モリ２７に記憶されたデフオールド制御値は、発振ユニットの最初の設定時に使 用され、そしてその後の冷間始動のために以下に述べるように動作中に更新又は 校正される。

電圧制御発振子２１の出力周波数は、周波数分割回路２３において、適当な除数 、例えば、３２５０によって分割されて、４ＫＨｚ信号を発生し、これは位相比 較２４の一方の入力に送られる。

発振ユニットの基準クロック入力は、セレクタ回路３０によって形成される。

セレクタ回路３０の２つの入力は、個別のＰＣＭ接続から導出された基準周波数 ２．０４８ＭＨｚ又は８．１９２ＭＨｚを受け取る。バス２９を経て、マイクロ プロセッサ２６は、セレクタ回路３０に命令を発し、２つの入力のいずれかから 基準周波数を選択することができる。この解決策によれば、発振ユニットの動作 に、ＰＣＭ接続の考えられる故障に対する冗長度を与えることができる。セレク タ回路３０によって選択された基準周波数は、測定回路３１へ送ら札そして更に 周波数分割回路３２へ送られる。この回路３２は、基準周波数を適当な除数で分 割し、２ＫＨｚの周波数が発生されて位相比較器２４の他方の入力に送られるよ うにする。測定回路３１により、マイクロプロセッサ２６は、到来する基準周波 数（２，０４８ＭＨｚ又は８．１９２ＭＨｚ）をおおよそ測定し、従って、それ を識別することができる。この識別による結果に基づいて、マイクロプロセッサ ２６は、周波数分割器３２に適した除数を選択することができ、即ち２．０４８ ＭＨｚの基準周波数の場合は３２５０を、又は８．１９２ＭＨｚの基準周波数の 場合は４０９６を選択することができる。

本発明の第１の実施例においては、位相比較器２４がデジタルカウンタをベース としているので、比較されるべき周波数は、少なくとも１オクターブは互いに異 なるものでなければならない。従って、周波数分割器２３の出力周波数は、周波 数分割器３２の出力周波数の少なくとも２倍でなければならない。一方、比較に 数ＫＨｚの低い周波数を使用することにより、低速で且つ安価なカウンタ回路を 使用することができると共に、より正確な位相比較を行うことができる。例えば 、１０ミリ秒の間隔で、プロセッサ２６は、比較されるべき信号間の位相差を表 すデジタル値を位相比較器２４から読み取り、例えば、約２．５秒の間に得た値 の平均値を計算し、そしてその平均値をＲＡＭメモリ２８に記憶する。新たな平 均値を計算した後に、プロセッサ２６は、その新たな平均値とその前の平均値と の差を計算し、その新たな差を、それまでに計算されている対応する差に累積的 に加算する。例えば、約４２０の加算の後に、ブロモ・ノサ２６は、デジタル／ アナログコンバータ２２に対する新たな制御ｉＸＩ値をその累積された値に基づ し）て計算する。−例として上記したパラメータを使用するときには、マイクロ プロセッサ２６は、１７．５分の間隔て新たな制御値を計算し、そしてそれをデ ジタル／アナログコンバータ２２へ付与する。デジタル／アナログコンノく一夕 ２２の制御値の更新間隔は、発振子２１、周波数分割器２３、位相比較器２４、 マイクロプロセッサ２６及びデジタル／アナログコンバータ２２によって形成さ れた周波数制御ループにおける周波数制御のための制御時定数を決定する。制御 ループにおけるジッタ／変動をフィルタする充分な容量を得るためには、制御ル ープの制御時定数か分の程度であって好ましくは１７．５分でなければならない 。又、発振子２１の出力周波数か指定の周波数から著しく異なるときには通常の 動作の場合よりも低い周波数時定数を使用することができる。ＧＳＭの用途では 、発振ユニットの移動伝達関数は、ベースステーションがＣＣＩＴＴ規格６８２ ３により決定されたＰＣＭネットワーク環境において動作するときに出力周波数 の変動及びジッタがＧＳＭ仕様を満足するに充分なほど低くなるものでなければ ならない。

プロセッサにより計算されたデジタル／アナログコンバータ２２の制御値により 、プロセッサ２６は、発振子２１の劣化により生じるエラーを補償するためにＥ ＥＰＲＯＭメモリ２７に記憶された冷間始動デフオールド値も更新する。

添付図面及びそれに関連した以上の説明は、本発明を単に解説するものに過ぎな い。本発明の発振ユニットは、その細部について、添付の請求の範囲内で変更し 得るものである。

Ｂ５５ ＦＩＧ、　１ フロントページの続き （７２）発明者　ユオラ　ヴエリ フィンランド　エシュフ　−９０５５０オウル　ペイコンテイエ　３ニー （７２）発明者　ケルキー　タパニ フィンランド　ニスエフ　−９０５４０オウル　クオヴイティエ　１２アー６ （７２）発明者　ヴエーネネン　ラッシーフィンランド　ニスエフ　−９０１０ ０オウル　トリカテユ　１６アー５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．デジタルセル式無線ネットワークにおけるベースステーション等のための発 振ユニットであって、オーブン安定化クリスタル発振子（２１）を備えているよ うな発振ユニットにおいて、上記オーブン安定化クリスタル発振子（２１）は調 整可能であり、そして発振ユニットは、更に、指定の周波数に実質的に対応し且 つ発振ユニットの始動時における上記オーブン安定化クリスタル発振子（２１） の周波数を定める制御情報を記憶するための不揮発性メモリ手段（２７）と； ベースステーションと残りのセル式無線ネットワークとの間の固定のデジタル送 信接続、例えば、ＰＣＭ接続から基準周波数を導出するための手段（３０，３１ ，３２）と； 上記オーブン安定化クリスタル発振子（２１）の周波数と上記基準周波数との間 の差の長期間平均値に基づいて、上記オーブン安定化クリスタル発振子の長期間 安定性を維持するための周波数制御ループ（２１，２２，２３，２４）と、を備 えたことを特徴とする発振ユニット。 ２．上記制御情報は、上記オープン安定化クリスタル発振子（２１）の周波数と 上記基準周波数との間の差の長期間平均値に基づいて更新される請求項１に記載 の発振ユニット。 ３．上記オープン安定化クリスタル発振子（２１）は、電圧制御されるオープン 安定化クリスタル発振子であり、そして上記周波数制御ループは、デジタル／ア ナログコンバータ（２２）を備え、このコンバータは、これに入力されるデジタ ル制御値に応答して上記オープン安定化クリスタル発振子の制御値を発生し、２ つの次々に入力される制御値間の間隔が周波数制御ループの制御時定数を決定す る請求項の前記各項いずれかに記載の発振ユニット。 ４．上記制御ループは、上記クリスタル発振子の周波数を第１除数で分割するた めの第１周波数分割手段（２３）と、ＰＣＭ接続から導出した２０４８ＫＨｚ又 は８１９２ＫＨｚの周波数を第２除数で分割するための第２の周波数分割手段（ ３２）と、これら第１及び第２の周波数分割手段の出力信号間の位相差を表すデ ジタル値を発生するためのデジタル位相比較手段（２４）と、上記デジタル値を 読み取り、そして上記デジタル／アナログコンバータ（２２）に対する新たな制 御値を、所定の時間周期中に読み取ったデジタル値の平均値に基づいて計算する ためのプロセッサ手段（２６）とを備えている請求項３に記載の発振ユニット。 ５．上記デジタル／アナログコンバータ（２２）の基準値（Ｖ、ｒｅｆ）は、上 記オープン安定化発振子の基準電圧から導出される請求項４に記載の発振ユニッ ト。 ６．上記デジタル位相比較器（２４）は、デジタルカウンタによって実施される 請求項３に記載の発振ユニット。 ７．ＰＣＭ接続から導出された基準周波数２０４８ＫＨｚ又は４×２０４８＝８ １９２ＫＨｚを識別し、そして上記第２の周波数分割手段（３２）の除数をその 基準周波数に対応するようにセットするための手段（３１）を更に備えた請求項 の前記各項いずれかに記載の発振ユニット。 ８．２つの交互の固定ＰＣＭ接続から基準周波数を選択するためのセレクタ手段 （３０）を更に備えた請求項の前記各項いずれかに記載の発振ユニット。 ９．上記オープン安定化発振子（２１）の周波数は、約１３ＭＨｚであり、上記 第１の周波数分割手段（２３）の出力周波数は、４ＫＨｚであり、そして上記第 ２の周波数分割手段（３２）の出力周波数は、２ＫＨｚである請求項の前記各項 いずれかに記載の発振ユニット。