KR102188552B1 - 무선 통신 시스템, 무선 단말 및 시각 동기 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템, 무선 단말 및 시각 동기 방법 Download PDF

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Abstract

시각 동기 시스템은, 제1 무선 장치와 제2 무선 장치를 가진다. 제1 무선 장치의 무선부는, 타이밍 정보와, 제1 클록으로부터 취득한 시각이며 타이밍 정보가 송신된 시각인 송신 시각에 관한 시각 정보를 개별적으로 무선 송신한다. 제2 무선 장치의 무선부는, 무선 송신된 타이밍 정보와 시각 정보를 개별적으로 수신한다. 제2 무선 장치의 보정부는, 무선부가 타이밍 정보를 수신하였을 때의 제2 클록이 나타내는 시각인 참조 시각과, 시각 정보로부터 얻어진 송신 시각에 기초하여, 제2 클록을 보정한다.

Description

무선 통신 시스템, 무선 단말 및 시각 동기 방법
본 발명은 무선 통신 시스템, 무선 단말 및 시각 동기 방법에 관한 것이다.
본원은, 2016년 5월 18일에 일본 출원된 특원 2016-099714호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
2개의 장치 간 혹은 2개의 모듈 간에 있어서, 한쪽의 장치 혹은 모듈이 갖는 시각 정보를 다른 쪽의 장치 혹은 모듈에 전송하고, 다른 쪽의 장치 혹은 모듈이 보유하고 있는 시각을 한쪽의 장치 혹은 모듈이 갖는 시각에 동기하는 경우가 있다. 예를 들어, 조립 제어(built-in control)에서의 모듈 간의 동기에는, 실시간 OS(Operation System)에서의 인터럽트(interrupt) 처리로 처리 지터(processing jitter)를 억제하는 연구가 이루어져 있다. 또한, NTP(Network Time Protocol)에서는, 네트워크를 경유하여 시각 서버에 액세스한 장치가 시각 서버로부터 발송되는 시각 정보에 자체 장치에서 보유하는 클록을 맞춤으로써 시각을 동기 한다. NTP에서는, 네트워크상의 기기(라우터, 스위치 등)에서의 중계 기구가 초래하는 전송 변동을 억제하는 연구가 이루어져 있다.
무선 LAN(Local Area Network)에서는, TSF(Timing Synchronization Function)라고 불리는, 기지국과 단말 사이에서 시각 동기를 취하기 위한 기능이 구비되어 있다. 기지국은, 주기적으로 송신하는 비콘 신호를 이용하여 자신이 보유하는 클록의 값을 단말에 알린다. 그 비콘 신호를 수신한 단말은, 그 중에 설정되어 있는 클록 값에 자체 국의 클록을 맞춘다(예를 들어, 비특허문헌 1 참조).
비특허문헌 1: 모리쿠라 마사히로 외 1명, 「802.11 고속 무선 LAN 교과서」, 임프레스, 2005년 1월, p.103~106
실시간 OS를 기초로 한 조립 모듈은 특별한 하드웨어 구성으로 이루어지기 때문에, 범용성이 부족하고 고가의 장치로 이루어지기 쉽다. 그 때문에, 저가와 범용성을 요건으로 하는 센서 네트워크의 단말에는 유효하지 않다.
한편, NTP는 네트워크에 접속한 범용 장치에 제공할 수 있지만, 편도 전송 지연이 비록 일정해도, 애플리케이션 층과 물리 층 사이의 처리에 발생하는 처리 시간의 변동에 의해 시각 동기의 정밀도는 수십 밀리초 정도밖에 얻지 못한다.
무선 LAN을 비롯한 통신용 무선 규격에서는, MAC(Medium Access Control) 층에서의 자율적인 송신 대기나 자동적인 재송 제어가 자주 발생하기 때문에 통신에 관한 시간에 불확실성이 생긴다. 따라서, 시각 정보가 포함되는 신호를 수신한 단말이 자체 국의 클록을 맞출 때, 그 클록 값이 정확한 값에서 크게 괴리(乖離)되어 있을 가능성이 있다.
상기 사정을 감안하여, 본 발명은 무선에 의해 통신하는 장치 사이에서 클록을 고정밀도로 동기시킬 수 있는 무선 통신 시스템, 무선 단말 및 시각 동기 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 제1 실시형태에서의 무선 통신 시스템은, 제1 무선 장치와 제2 무선 장치를 구비하는 무선 통신 시스템으로서, 상기 제1 무선 장치는, 제1 클록; 및 타이밍 정보와, 상기 제1 클록으로부터 취득한 시각이며 상기 타이밍 정보가 송신된 시각인 송신 시각에 관한 시각 정보를 개별적으로 무선 송신하는 무선 송신부;를 구비하고, 상기 제2 무선 장치는, 제2 클록; 무선 송신된 상기 타이밍 정보와 상기 시각 정보를 개별적으로 수신하는 무선 수신부; 및 상기 무선 수신부가 상기 타이밍 정보를 수신하였을 때의 상기 제2 클록이 나타내는 시각인 참조 시각과, 상기 시각 정보로부터 얻어진 상기 송신 시각에 기초하여, 상기 제2 클록을 보정하는 보정부;를 구비한다.
본 발명의 제2 실시형태에 의하면, 상기 제1 실시형태의 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 보정부는, 상기 무선 수신부가 상기 타이밍 정보에 관한 무선 프레임의 동기를 검출하였을 때를 상기 타이밍 정보를 수신하였을 때로 한다.
본 발명의 제3 실시형태에 의하면, 상기 제2 실시형태의 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 보정부는, 상기 참조 시각과 상기 송신 시각과 상기 타이밍 정보의 전송 시간에 기초하여 상기 제2 클록을 보정한다.
본 발명의 제4 실시형태에 의하면, 상기 제1, 제2 및 제3 실시형태 중 어느 하나의 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 제2 무선 장치는, 상기 제2 클록의 시각 보정에 관한 이력 정보를 기록하는 기록부를 더 구비하고, 상기 보정부는, 상기 이력 정보에 기초하여 상기 제2 클록의 시각의 편차 경향을 산출하고, 산출한 상기 경향과, 상기 타이밍 정보를 수신하고 나서 상기 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 상기 경과 시간에서의 상기 제2 클록의 시각의 편차를 더 보정한다.
본 발명의 제5 실시형태에 의하면, 상기 제4 실시형태의 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 이력 정보는, 상기 제2 클록의 시각 보정을 행한 시각 정보를 포함하고, 상기 보정부는, 과거에 상기 제2 클록을 보정하고 나서 다음에 시각을 보정하기까지의 기간과, 상기 타이밍 정보를 수신하고 나서 상기 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 상기 경과 시간에서의 상기 제2 클록의 시각의 편차를 보정한다.
본 발명의 제6 실시형태에 의하면, 상기 제4 실시형태의 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 이력 정보는, 상기 제2 클록의 시각 보정을 행한 시각과, 상기 시각에서의 상기 제2 클록의 보정 폭 정보를 포함하고, 상기 보정부는, 시각 보정하고 나서 다음 시각 보정을 하기에 이르기까지의 기간과 상기 보정 폭에 기초하여 상기 제2 클록의 일정 시간에서의 편차를 산출하고, 산출한 상기 일정 시간에서의 편차와, 상기 타이밍 정보를 수신하고 나서 상기 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 상기 경과 시간에서의 상기 제2 클록의 시각의 편차를 보정한다.
본 발명의 제7 실시형태에서의 무선 단말은, 무선 기지국과 무선 단말을 구비하는 무선 통신 시스템에서의 무선 단말로서, 상기 무선 기지국으로부터 송신되는 타이밍 정보와, 상기 타이밍 정보가 송신되었을 때에 상기 무선 기지국에 구비되는 제1 클록이 나타내는 시각인 송신 시각에 관한 시각 정보를 개별적으로 수신하는 무선 수신부; 제2 클록; 및 상기 무선 수신부가 상기 타이밍 정보를 수신하였을 때의 상기 제2 클록이 나타내는 시각인 참조 시각과, 상기 시각 정보로부터 얻어지는 상기 송신 시각에 기초하여, 상기 제2 클록을 보정하는 보정부;를 구비한다.
본 발명의 제8 실시형태에서의 시각 동기 방법은, 제1 무선 장치와 제2 무선 장치를 구비하는 무선 통신 시스템이 실행하는 시각 동기 방법으로서, 상기 제1 무선 장치가, 타이밍 정보와, 상기 제1 무선 장치에 구비되는 제1 클록으로부터 취득한 시각이며 상기 타이밍 정보가 송신된 시각인 송신 시각에 관한 시각 정보를 개별적으로 무선 송신하는 송신 단계; 상기 제2 무선 장치가, 무선 송신된 상기 타이밍 정보와 상기 시각 정보를 개별적으로 수신하는 수신 단계; 및 상기 타이밍 정보를 수신하였을 때의 상기 제2 무선 장치에 구비되는 제2 클록이 나타내는 시각인 참조 시각과, 상기 시각 정보로부터 얻어진 상기 송신 시각에 기초하여, 상기 제2 클록을 보정하는 보정 단계;를 가진다.
본 발명의 제9 실시형태에 의하면, 상기 제8 실시형태의 시각 동기 방법에 있어서, 상기 보정 단계에서는, 상기 타이밍 정보에 관한 무선 프레임의 동기가 검출되었을 때를 상기 타이밍 정보를 수신하였을 때로 한다.
본 발명의 제10 실시형태에 의하면, 상기 제9 실시형태의 시각 동기 방법에 있어서, 상기 보정 단계에서는, 상기 제2 무선 장치가 상기 참조 시각과 상기 송신 시각과 상기 타이밍 정보의 전송 시간에 기초하여 상기 제2 클록을 보정한다.
본 발명의 제11 실시형태에 의하면, 상기 제8, 제9 및 제10 실시형태 중 어느 하나의 시각 동기 방법에 있어서, 상기 제2 무선 장치가 상기 제2 클록의 시각 보정에 관한 이력 정보를 기록하는 기록 단계를 더 가지며, 상기 보정 단계에서는, 상기 이력 정보에 기초하여 상기 제2 클록의 시각의 편차 경향을 산출하고, 산출한 상기 경향과, 상기 타이밍 정보를 수신하고 나서 상기 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 상기 경과 시간 사이에서의 상기 제2 클록의 시각의 편차를 보정한다.
본 발명의 제12 실시형태에 의하면, 상기 제11 실시형태의 시각 동기 방법에 있어서, 상기 이력 정보는 상기 제2 클록의 시각 보정을 행한 시각 정보를 포함하고, 상기 보정 단계에서는, 과거에 상기 제2 클록을 보정하고 나서 다음에 시각을 보정하기에 이르기까지의 기간과, 상기 타이밍 정보를 수신하고 나서 상기 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 상기 경과 시간에서의 상기 제2 클록의 시각의 편차를 보정한다.
본 발명의 제13 실시형태에 의하면, 상기 제11 실시형태의 시각 동기 방법에 있어서, 상기 이력 정보는, 상기 제2 클록의 시각 보정을 행한 시각과, 상기 시각에서의 상기 제2 클록의 보정 폭 정보를 포함하고, 상기 보정 단계에서는, 시각 보정하고 나서 다음 시각 보정을 하기에 이르기까지의 기간과 상기 보정 폭에 기초하여 상기 제2 클록의 일정 시간에서의 편차를 산출하고, 산출한 상기 일정 시간에서의 편차와, 상기 타이밍 정보를 수신하고 나서 상기 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 상기 경과 시간에서의 상기 제2 클록의 시각의 편차를 보정한다.
본 발명에 의해, 무선에 의해 통신하는 장치 사이에서 클록을 고정밀도로 동기시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 무선 통신 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 실시형태에 의한 무선 통신 시스템에서의 시각 동기의 시퀀스도이다.
도 3은 제1 실시형태에 의한 시각 보정의 미세조정의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 제1 실시형태에 의한 시각 보정의 미세조정의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 제2 실시형태에 의한 무선 통신 시스템에서의 시각 동기의 시퀀스도이다.
도 6은 제3 실시형태의 시각 동기 시스템의 동작을 나타내는 시퀀스도이다.
도 7은 제4 실시형태의 시각 동기 시스템의 동작을 나타내는 시퀀스도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.
(제1 실시형태)
도 1은 제1 실시형태에 의한 시각 동기 시스템(1)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 시각 동기 시스템(1)은 무선 장치(100)(제1 무선 장치, 무선 기지국) 및 무선 장치(200)(제2 무선 장치, 무선 단말)를 구비한다. 시각 동기 시스템(1)은 복수의 무선 장치를 구비하는 무선 통신 시스템에 포함된다.
무선 장치(100)는, GPS(Global Positioning System)부(110), 제어부(120) 및 무선부(130)(무선 송신부)를 구비한다. GPS부(110) 및 제어부(120)의 사이는, 펄스 회선(141) 및 시리얼 회선(151)에 의해 접속된다. 제어부(120) 및 무선부(130)의 사이는 시리얼 회선(152)에 의해 접속된다.
GPS부(110))는 GPS를 탑재한 GPS 모듈이다. GPS부(110))는 GPS 위성의 시각 정보를 수신한다. 제어부(120)는, 예를 들어 CPU(central processing unit)나 각종 메모리에 의해 구성되는 제어 모듈이다. 제어부(120)는 각 부의 제어나 각종 연산을 행한다. 제어부(120)는 GPS 제어부(121), 무선 제어부(122), 보정부(123) 및 클록(124)(제1 클록)을 구비한다. GPS 제어부(121)는 GPS부(110))를 제어한다. 무선 제어부(122)는 무선부(130)를 제어한다. 보정부(123)는 클록(124)의 시각 보정을 행한다. 무선부(130)는 무선 모듈로서, RF(Radio Frequency: 무선 주파수) 신호를 송수신한다.
또, 무선 장치(100)는 제어부(120) 외부에 클록(124)을 구비해도 된다.
무선 장치(200)는 무선부(210)(무선 수신부), 무선 제어부(220), 센서 제어부(230) 및 센서부(240)를 구비한다. 무선부(210) 및 무선 제어부(220)의 사이는 시리얼 회선(251)에 의해 접속된다. 무선 제어부(220) 및 센서 제어부(230)의 사이는, 펄스 회선(242) 및 시리얼 회선(252)에 의해 접속된다.
무선부(210)는 무선 모듈로서, RF 신호를 송수신한다. 무선 제어부(220)는 무선부(210)를 제어하는 모듈로서, 예를 들어 CPU나 각종 메모리에 의해 구성된다. 무선 제어부(220)는 보정부(221), 이력 기록부(222) 및 클록(223)(제2 클록)을 구비한다. 보정부(221)는 클록(223)의 시각 보정을 행한다. 이력 기록부(222)는 클록(223)의 시각 보정에 관한 이력 정보를 기록한다.
센서 제어부(230)는 센서부(240)를 제어하는 모듈이다. 센서 제어부(230)는 보정부(231) 및 클록(232)을 구비한다. 보정부(231)는 클록(232)의 시각 보정을 행한다. 센서부(240)는 임의의 센서를 구비한 센서 모듈이다.
또, 무선 장치(200)는 클록(223)을 무선 제어부(220) 외부에 구비해도 된다.
또한, 무선 장치(200)는 센서부(240), 또는 센서 제어부(230) 및 센서부(240)를 무선 장치(200) 외부에 구비해도 된다. 또한, 센서 제어부(230) 및 센서부(240)가 하나의 센서 모듈에 구비되어도 된다.
도 2는 시각 동기 시스템(1)에서의 시각 동기의 시퀀스도이다. 도 2에서는, 무선 장치(100)가 무선 기지국(10)이며 무선 장치(200)가 단말국(20)인 경우의 예를 나타내고 있다. 무선 기지국(10)은 1대 이상의 단말국(20)에 대해 무선 회선을 통해 시각 정보를 동보(同報; broadcast)하고, 무선 기지국(10)과 단말국(20) 사이에 시각 동기를 도모한다.
도 2를 이용하여 무선 기지국(10) 내 모듈 간의 시각 동기에 대해 설명한다.
무선 기지국(10)의 제어부(120)는, 수신한 GPS 위성의 시각 정보를 GPS부(110)로부터 시리얼 회선(151)으로 취득한 것으로는 제어부(120)의 부하에 따라 취득시에 시간의 변동을 일으켜 정확하게 그 시각 정보를 취득할 수 없다. 그래서, 무선 기지국(10)에는, GPS부(110)와 제어부(120) 사이에 펄스 회선(141)과 시리얼 회선(151)이 병설(倂設)되고, GPS부(110)는 펄스 회선(141)을 이용하여 타이밍 정보를 제어부(120)에 전송한다. 구체적으로, GPS부(110)는 시각 정보보다 먼저 펄스 회선(141)에 의해 SYNC(펄스)를 타이밍 정보로서 전송한다(단계 S11). GPS부(110)로부터 매초 출력되는 PPS(pulse per second) 신호를 타이밍 정보로 이용해도 된다.
제어부(120)는 이 타이밍 정보를 인터럽트에 의해 바로 수신한다. 제어부(120)의 보정부(123)는 타이밍 정보의 수신시에 제어부(120)가 갖는 클록(124)에서의 시각(이하, 「참조 시각」이라고 함)(t1)을 참조하여 기록한다. 한편, GPS부(110)도, SYNC(펄스)에 의한 타이밍 정보를 전송할 때에 GPS 위성의 시각(T1)을 참조하여 기록한다. 그리고 GPS부(110)는 GPS 위성으로부터 수신한 시각(T1)에 관한 정보인 시각 정보(T1)를 시리얼 회선으로 전송한다(단계 S12). 즉, 시각 정보(T1)는 시각(T1)을 취득 가능한 정보이다.
제어부(120)는 시각 정보(T1)를 시리얼 회선(151)을 통해 수신한다. 제어부(120)의 보정부(123)는 시각 정보(T1)로부터 GPS 위성의 시각(T1)을 취득한다. 보정부(123)는 기록해 둔 참조 시각(t1)과, 시각 정보(T1)로부터 얻어진 시각(T1)에 기초하여, 자체 모듈이 갖는 클록(124)을 보정한다. 구체적으로, 보정부(123)는 참조 시각(t1)과 시각(T1)의 차분(t1-T1)을 보정 폭으로 하고, 클록(124)의 시각이 보정 폭을 감산한 시각으로 이루어지도록 클록(124)의 시각 보정을 행한다. 이때, 보정부(123)는 제어부(120)가 타이밍 정보를 수신하고 나서 GPS 위성의 시각에 관한 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간을 계측하고, 그 시간도 고려하여 클록(124)의 시각 보정을 행해도 된다. 보정부(123)는 이 경과 시간을 고려한 시각 보정을 후술하는 도 3 또는 도 4에 도시된 처리와 동일한 처리에 의해 행한다. 이 경우, 제어부(120)에, 클록(124)의 시각 보정에 관한 이력 정보를 기록하는 이력 기록부를 마련한다.
도 2를 이용하여 무선 기지국(10)과 단말국(20) 사이의 시각 동기에 대해 설명한다.
무선 기지국(10)의 무선부(130)는 정형 포맷의 신호를 타이밍 정보로서 무선 회선을 통해 송신한다. 이때, CSMA/CA 등의 랜덤 액세스 제어나 재송 제어를 수반하는 경우, 무선 기지국(10)의 제어부(120)가 실제 송신 타이밍을 제어할 수는 없다. 따라서, 단말국(20)이 상기 타이밍 정보를 수신하기에 이르기까지는 랜덤 액세스 제어나 재송 제어로 발생하는 지연이 가산되어, 단말국(20)은 정확한 시각에 타이밍 정보를 취득할 수 없다. 그래서 무선 기지국(10)과 단말국(20) 사이에서 타이밍 정보와 시각 정보를 각각 개별적으로 전송한다.
구체적으로, 무선 기지국(10)의 무선부(130)는 먼저 SYNC를 타이밍 정보로서 무선에 의해 전송한다(단계 S21). 타이밍 정보는 송신의 우선도를 높이는 것이 바람직하다. 또한, 타이밍 정보는 단말국(20)의 무선부(210)에서의 수신 동작에 필요로 하는 시간을 가능한 한 짧게 하기 위해 짧은 프레임 길이의 프레임으로 설정하는 것이 바람직하다.
단말국(20)의 무선부(210)는 무선 기지국(10)으로부터 타이밍 정보를 무선에 의해 수신한다. 또, 무선 기지국(10)의 무선부(130)가 무선 신호를 송신하고 나서 단말국(20)의 무선부(210)가 그 무선 신호를 수신하기에 이르기까지에 관한 시간은 CSMA/CA 등의 제어에 의한 지연보다 충분히 작다. 무선부(210)는 타이밍 정보를 수신하면 바로 인터럽트에 의해 무선 제어부(220)에 타이밍 정보를 출력한다. 무선 제어부(220)의 보정부(221)는 인터럽트에 의해 바로 타이밍 정보를 수신하고, 그때의 클록(223)에서의 시각인 참조 시각(t2)을 참조하여 기록한다. 한편, 무선 기지국(10)의 보정부(123)도, 무선부(130)가 타이밍 정보를 전송할 때에 자체 국이 갖는 클록(124)에서의 시각(T2)을 참조하여 기록한다. 즉, 시각(T2)은 무선 기지국(10)이 타이밍 정보를 송신한 시각이다. 참조 시각(t2)은 단말국(20)이 타이밍 정보를 수신한 시각이다.
무선 기지국(10)의 보정부(123)는 클록(124)의 시각(T2)에 관한 정보인 시각 정보(T2)를 시리얼 회선(152)을 이용하여 무선부(130)에 전송한다. 시각 정보(T2)는 시각(T2)을 취득 가능한 정보이다. 무선부(130)는 시각 정보(T2)를 무선 송신한다(단계 S22).
단말국(20)에 있어서, 무선 제어부(220)의 보정부(221)는, 수신한 시각 정보(T2)로부터 무선 기지국(10)의 클록(124)의 시각(T2)을 취득한다. 보정부(221)는, 기록해 둔 참조 시각(t2)과, 시각 정보(T2)로부터 취득한 시각(T2)에 기초하여 클록(223)을 보정한다. 구체적으로, 보정부(221)는 참조 시각(t2)으로부터 시각(T2)을 감산하여 얻어지는 차분(t2-T2)을 보정 폭으로 하고, 클록(223)의 시각이 보정 폭을 감산한 시각으로 이루어지도록 클록(223)의 시각을 보정한다.
또한, 보정부(221)는 클록(223)의 시각 보정을 행할 때, 단말국(20)이 타이밍 정보를 수신하고 나서 무선 기지국(10)이 갖는 클록(124)의 시각에 관한 정보인 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간(Δt)을 계측하고, 그 경과 시간(Δt)을 더 고려해도 된다. 도 3을 이용하여 경과 시간(Δt)을 더 고려한 시각 보정에 대해 설명한다.
도 3은 시각 보정의 미세조정의 예를 나타내는 도면이다. 도 3에서는, 타이밍 정보의 도래 시각과 시각 정보의 도래 시각 사이에 발생하는 편차(deviation)를 미세조정하는 예를 나타내고 있다.
무선 기지국(10)이 타이밍 정보를 송신하였을 때의 클록(124)의 시각을 T, 단말국(20)이 타이밍 정보를 수신하였을 때의 클록(223)의 참조 시각을 t, 시각(T)이 설정된 시각 정보를 시각 정보(T)라고 한다. 이력 기록부(222)는, 전회(前回) 보정부(221)가 클록(223)의 시각 보정을 행한 시각을 이력 정보에 기록해 둔다. 보정부(221)는 전회 클록(223)의 시각 보정을 행한 시각에서부터 타이밍 정보를 수신하였을 때의 참조 시각(t)에 이르기까지의 기간(P)과 경과 시간(Δt)에 기초하여, 경과 시간(Δt) 동안의 클록(223)의 편차를 추정한다. 이 펀차는, 예를 들어 (t-T)×Δt/P와 같이 추정된다. 보정부(221)는 클록(223)의 시각 보정시에 그 편차도 추가하여 보정한다. 즉, 보정부(221)는 (t-T)×(1+Δt/P)를 보정 폭으로 하고, 클록(223)의 시각이 보정 폭을 감산한 시각으로 이루어지도록 클록(223)의 시각 보정을 행한다.
도 4는 시각 보정의 미세조정의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 4에서는, 지금까지의 시각 보정의 이력에 기초하여 시각 보정의 미세조정을 행하는 예를 나타내고 있다.
단말국(20)의 이력 기록부(222)는 시각 보정 때마다 보정부(221)가 클록(223)의 시각 보정을 행한 시각과, 그 시각 보정에서의 클록(223)의 보정 폭을 대응시켜 기록해 둔다. 보정부(221)가 클록(223)의 시각 보정을 행한 시각은 보정 후의 시각이다. 보정부(221)는 이 시각과 보정 폭에 기초하여, 일정 기간에서의 클록(223)의 편차 폭(M)을 가산 평균 등의 통계적 수법에 의해 추정한다. 보정부(221)는, 추정한 편차 폭(M)과 경과 시간(Δt)에 기초하여 경과 시간(Δt) 동안의 클록(223)의 편차(예를 들어 M×Δt)를 추정하고, 보정시에 그 편차도 추가한다.
구체적으로, 이력 기록부(222)는, 보정부(221)가 n번째(n=1, 2, …)의 시각 보정을 행하였을 때에, 시각 정보로부터 취득한 시각(Tn)과, 클록(223)의 보정 폭((tn-Tn)+Mn×Δtn)을 대응시켜 기록해 둔다. tn은, n번째 시각 보정시의 참조 시각이다. 또한, Mn은, n번째 시각 보정시의 일정 기간에서의 클록(223)의 편차 폭이다. Δtn은, n번째 시각 보정시에 단말국(20)이 타이밍 정보를 수신하고 나서 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간(Δt)이다. 이 경우, 일정 기간에서의 클록(223)의 편차 폭(M)은, 과거 N번(N은 2 이상의 정수임)의 시각 보정을 행하였을 때의 정보를 이용하여 식(1)에 나타내는 MN으로서 산출된다. 보정부(221)는, ((t-T)+M×Δt)를 보정 폭으로 하고, 클록(223)의 시각이 보정 폭을 감산한 시각으로 이루어지도록 클록(223)의 시각 보정을 행한다.
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도 2를 이용하여 단말국(20)에서의 모듈 간의 시각 동기에 대해 설명한다. 단말국(20) 내에는, 무선부(210)를 제어하는 무선 제어부(220) 및 클록(223)과, 센서부(240)를 제어하는 센서 제어부(230) 및 클록(232)이 개별적으로 존재한다. 이와 같이, 단말국에는, 무선부를 제어하는 모듈 및 클록과 센서 등을 제어하는 모듈 및 클록이 개별적으로 존재하는 경우가 있다. 그 경우, 무선부(210)를 제어하는 무선 제어부(220)는 센서부(240)를 제어하는 센서 제어부(230)와의 사이에서 시각 동기를 도모할 필요가 있다. 센서 제어부(230)는, 무선 제어부(220)가 갖는 클록(223)의 시각을 무선 제어부(220)로부터 시리얼 회선(252)으로 취득한 것으로는 센서 제어부(230)의 부하에 따라 취득시에 시간의 변동을 일으켜 정확하게 상기 시각을 취득할 수 없다. 그래서 무선 제어부(220)와 센서 제어부(230)의 사이에 펄스 회선(242)과 시리얼 회선(252)이 병설되고, 무선 제어부(220)는 펄스 회선(242)을 이용하여 타이밍 정보를 센서 제어부(230)에 전송한다. 구체적으로, 무선 제어부(220)의 보정부(221)는 시각 정보보다 먼저 타이밍 정보를 센서 제어부(230)에 펄스 회선(242)을 통해 전송한다(단계 S31).
센서 제어부(230)는 이 타이밍 정보를 인터럽트에 의해 바로 수신한다. 센서 제어부(230)의 보정부(231)는, 타이밍 정보의 수신시에 센서 제어부(230)가 갖는 클록(232)의 시각(이하, 「참조 시각」이라고 함)(t3)을 참조하여 기록한다. 한편, 무선 제어부(220)의 보정부(221)도 타이밍 정보를 전송할 때에 무선 제어부(220)가 갖는 클록(223)의 시각(T3)을 참조하여 기록한다. 그리고 무선 제어부(220)의 보정부(221)는, 클록(223)의 시각(T3)에 관한 정보를 시리얼 회선(252)에 의해 센서 제어부(230)에 전송한다(단계 S32).
센서 제어부(230)는 시각 정보(T3)를 시리얼 회선(252)을 통해 수신한다. 센서 제어부(230)의 보정부(231)는, 시각 정보(T3)로부터 무선 제어부(220)가 갖는 클록(223)이 나타내고 있던 시각(T3)을 취득한다. 보정부(231)는, 기록해 둔 참조 시각(t3)과, 시각 정보(T3)로부터 얻어진 시각(T3)에 기초하여, 자체 모듈이 갖는 클록(232)을 보정한다. 구체적으로, 보정부(231)는 참조 시각(t3)과 시각(T3)의 차분(t3-T3)을 보정 폭으로 하고, 클록(232)이 나타내는 시각이 보정 폭을 감산한 시각으로 이루어지도록 클록(232)의 시각 보정을 행한다. 이때, 보정부(231)는, 센서 제어부(230)가 타이밍 정보를 수신하고 나서 무선 제어부(220)가 갖는 클록(223)의 시각에 관한 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간을 계측하고, 그 경과 시간도 고려하여 클록(232)의 시각 보정을 행해도 된다. 보정부(231)는, 이 경과 시간을 고려한 시각 보정을 도 3 또는 도 4에 도시된 처리와 동일한 처리에 의해 행한다. 이 경우, 센서 제어부(230)에, 클록(232)의 시각 보정에 관한 이력 정보를 기록하는 이력 기록부를 마련한다.
또, 상기에서는, 무선 기지국(10)이 타이밍 정보 및 시각 정보를 동보 송신하는 경우에 대해 설명하였지만, 특정의 단말국(20) 앞으로 송신해도 된다.
본 실시형태에 의하면, 무선 장치(100)와 무선 장치(200) 사이에서 클록을 동기시키기 위해, 무선 장치(100)의 무선부(130)는, 타이밍 정보와, 자체 장치의 클록(124)으로부터 취득한 시각이며 타이밍 정보를 송신하였을 때의 시각인 송신 시각에 관한 시각 정보를 개별적으로 무선 송신한다. 무선 장치(200)의 무선부(210)는 무선 송신된 타이밍 정보와 시각 정보를 개별적으로 수신한다. 무선 장치(200)의 보정부(221)는, 타이밍 정보를 수신하였을 때의 자체 장치의 클록(223)의 시각인 참조 시각과, 시각 정보로부터 얻어진 송신 시각에 기초하여, 클록(223)의 시각을 보정한다.
무선 장치(200)의 이력 기록부(222)가 클록(223)의 시각 보정에 관한 이력 정보를 기록해 둠으로써, 보정부(221)는, 이 이력 정보에 기초하여 산출한 클록(223)의 시각의 편차 경향과, 타이밍 정보를 수신하고 나서 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 이 경과 시간에서의 클록(223)의 시각의 편차를 더 보정할 수 있다.
예를 들어, 보정부(221)는, 과거에 클록(223)의 시각을 보정하고 나서 다음 시각을 보정하기에 이르기까지의 기간과, 타이밍 정보를 수신하고 나서 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 이 경과 시간에서의 클록(223)의 시각의 편차를 보정한다.
또한, 예를 들어, 보정부(221)는, 시각 보정하고 나서 다음 시각 보정을 하기에 이르기까지의 기간과 보정 폭의 정보를 이력 정보로부터 취득하고, 취득한 이들 정보에 기초하여 클록(223)의 일정 시간에서의 편차를 산출한다. 보정부(221)는, 산출한 일정 시간에서의 편차와, 타이밍 정보를 수신하고 나서 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 이 경과 시간에서의 클록(223)의 시각의 편차를 보정한다.
이에 의해, 무선 장치(100)와 무선 장치(200) 사이에서 클록을 고정밀도이고 저가로 동기시키는 것이 가능해진다.
(제2 실시형태)
본 실시형태의 시각 동기 시스템은, 제1 실시형태와 같이, 무선 기지국으로부터 단말국에 대해 무선 회선을 통해 시각 정보를 동보하고, 무선 기지국과 단말국 사이에서 시각 동기를 도모한다. 단, 본 실시형태의 시각 동기 시스템은, 모듈 간에 시각 동기를 행할 때에 타이밍 정보에 앞서서 그 타이밍 정보의 송신 시각을 나타내는 시각 정보를 송신한다. 이하, 제1 실시형태와의 다른 점을 중심으로 설명한다.
본 실시형태의 시각 동기 시스템의 구성은, 도 1에 도시된 제1 실시형태의 시각 동기 시스템(1)과 동일하다. 즉, 무선 장치(100)는 GPS 모듈을 탑재하여 GPS 위성의 시각을 수신할 수 있다.
도 5는 본 실시형태의 시각 동기 시스템의 동작을 나타내는 시퀀스도이다. 도 5에서는, 무선 장치(100)가 무선 기지국(10a)이며 무선 장치(200)가 단말국(20a)인 경우의 예를 나타내고 있다. 또, 무선 기지국(10a)과 단말국(20a) 사이의 시각 동기는, 제1 실시형태에서의 무선 기지국(10)과 단말국(20) 사이의 시각 동기와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
도 5를 이용하여 무선 기지국(10a) 내에서의 모듈 간의 시각 동기에 대해 설명한다. 무선 기지국(10a)은, 제1 실시형태의 무선 기지국(10)과 같이, GPS부(110)와 제어부(120)의 사이에 펄스 회선(141)과 시리얼 회선(151)이 병설된다. GPS부(110)는 펄스 회선으로 타이밍 정보를 제어부(120)에 전송한다. 그러나 제1 실시형태와 달리, GPS부(110)는, 시리얼 회선(151)을 이용하여 GPS 위성의 시각(T4)에 관한 정보인 시각 정보(T4)를 시각(T4)보다 전에 미리 전송한다(단계 S51). 단, GPS 위성의 시각에 관한 정보는, 시리얼 회선(151)으로 전송할 때에 발생하는 시간의 변동 이하의 단위 정보를 포함하지 않아도 된다. 제어부(120)의 보정부(123)는, GPS부(110)로부터 시각 정보(T4)를 수신하면, 시각 정보(T4)로부터 GPS 위성의 시각(T4)을 취득하여 기록한다.
그리고 GPS부(110)는, GPS 위성의 시각(T4)에 관한 정초(正秒; zero-second) 등의 타이밍에 펄스 회선(141)을 이용하여 타이밍 정보를 전송한다(단계 S52). 제어부(120)는 이 타이밍 정보를 인터럽트에 의해 바로 수신한다. 제어부(120)의 보정부(123)는, 이미 취득되어 있는 GPS 위성의 시각(T4)에 관한 정보와, 시각(T4)에 관한 타이밍 정보의 수신에 기초하여, 자체 모듈이 갖는 클록(124)을 보정한다. 즉, 보정부(123)는, 이 타이밍 정보를 수신한 타이밍을 단계 S51에서 먼저 수신한 GPS 위성의 시각(T4)에 관한 정초 등의 타이밍으로 파악하고 클록(124)을 보정한다. 그 때문에, 타이밍 정보의 송신 타이밍이 GPS 위성의 시각에 관한 정초 등의 타이밍인 것을 GPS부(110)와 제어부(120) 사이에서 미리 공유할 필요가 있다. 그러나 제1 실시형태와 같이, GPS부(110)가 타이밍 정보의 송신 시각을 기록하거나, 제어부(120)가 타이밍 정보의 수신 시각과 시각 정보의 수신 시각을 자체 모듈이 갖는 클록(124)을 참조하여 기록할 필요가 없다.
도 5에 도시된 단계 S61~단계 S62에서의 무선 기지국(10a)과 단말국(20a) 사이의 시각 동기의 시퀀스는, 도 2에 도시된 제1 실시형태의 단계 S21~단계 S22에서의 무선 기지국(10)과 단말국(20) 사이의 시각 동기의 시퀀스와 동일하다.
도 5를 이용하여 단말국(20a) 내에서의 모듈 간의 시각 동기에 대해 설명한다. 단말국(20a)은, 제1 실시형태의 단말국(20)과 같이, 무선 제어부(220)와 센서 제어부(230) 사이에 펄스 회선(242)과 시리얼 회선(252)이 병설된다. 무선 제어부(220)의 보정부(221)는, 펄스 회선(242)을 이용하여 타이밍 정보를 센서 제어부(230)에 전송한다. 그러나 제1 실시형태와 달리, 무선 제어부(220)의 보정부(221)는, 시리얼 회선(252)을 이용하여 자체 모듈이 갖는 클록(223)의 시각(T5)에 관한 정보인 시각 정보(T5)를 타이밍 정보보다 전에 미리 전송한다(단계 S71). 단, 클록(223)의 시각에 관한 정보는, 시리얼 회선(252)으로 전송할 때에 발생하는 시간의 변동 이하의 단위 정보를 포함하지 않아도 된다. 센서 제어부(230)의 보정부(231)는 시각 정보(T5)를 수신하면, 시각 정보(T5)로부터 시각(T5)을 취득하여 기록한다.
무선 제어부(220)의 보정부(221)는, 클록(223)의 시각(T5)에 관한 정초 등의 타이밍에 펄스 회선(242)을 이용하여 타이밍 정보를 센서 제어부(230)에 전송한다(단계 S72). 센서 제어부(230)는, 이 타이밍 정보를 인터럽트에 의해 바로 수신한다. 센서 제어부(230)의 보정부(231)는, 앞의 무선 제어부(220)가 갖는 클록(223)의 시각(T5)에 관한 정보와, 시각(T5)에 관한 타이밍 정보의 수신에 기초하여, 자체 모듈이 갖는 클록(232)을 보정한다. 즉, 보정부(231)는, 이 타이밍 정보를 수신한 타이밍을 단계 S71에서 먼저 수신한 무선 제어부(220)가 갖는 클록(223)의 시각(T5)에 관한 정초 등의 타이밍으로 파악하고 자체 모듈이 갖는 클록(233)을 보정한다. 그 때문에, 타이밍 정보의 송신 타이밍이 무선 제어부(220)가 갖는 클록(223)의 시각에 관한 정초 등의 타이밍인 것을 무선 제어부(220)와 센서 제어부(230) 사이에서 미리 공유할 필요가 있다. 그러나 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태와 같이 무선 제어부(220)가 타이밍 정보의 송신 시각을 기록하거나, 센서 제어부(230)가 타이밍 정보의 수신 시각과 시각 정보의 수신 시각을 자체 모듈이 갖는 클록(232)을 참조하여 기록할 필요가 없다.
(제3 실시형태)
제3 실시형태에서의 시각 동기 시스템은, 제1 및 제2 실시형태와 같이 무선 통신 시스템에 포함된다. 시각 동기 시스템은, 무선 기지국으로부터 단말국에 대해 무선 회선을 통해 시각 정보를 동보하고, 무선 기지국과 단말국 사이에서 시각 동기를 도모한다. 무선 기지국은, GPS 위성으로부터 수신한 신호로부터 시각 및 PPS 신호를 취득하는 GPS부를 구비한다. 제3 실시형태에서도 제1 및 제2 실시형태와 같이, 무선 기지국은, GPS부에 의해 취득되는 정확한 시각을 이용하여 자체 국의 클록과 단말국의 클록의 동기를 도모한다. 제3 실시형태에서의 무선 기지국은, 제1 실시형태에서 설명한 무선 장치(100)가 구비하는 구성과 동일한 구성을 구비한다. 제3 실시형태에서의 단말국은, 제1 실시형태에서 설명한 무선 장치(200)가 구비하는 구성과 동일한 구성을 구비한다.
무선 기지국에서의 GPS부(110)와 제어부(120) 사이에서의 시각 동기는, 제1 또는 제2 실시형태에서의 시각 동기와 동일하다. 단말국에서의 무선 제어부(220)와 센서 제어부(230) 사이에서의 시각 동기도, 제1 또는 제2 실시형태에서의 시각 동기와 동일하다. 이하, 무선 기지국과 단말국 사이에서의 시각 동기에 대해 설명한다.
무선 기지국은, 미리 정해진 포맷을 갖는 신호를 타이밍 정보(SYNC)로서 무선 회선을 통해 송신한다. 타이밍 정보를 송신하는 무선 프레임의 프레임 길이는 고정 길이이다. 타이밍 정보의 포맷에서는, 무선 프레임의 선두에 배치되는 프리앰블(preamble)에 이어서 무선 프레임에 포함되는 신호가 타이밍 정보임을 나타내는 동기 워드가 배치되어 있다. 동기 워드는, 미리 정해진 신호 패턴이다. 단말국이 동기 워드를 포함한 신호를 수신한 경우, 단말국은 수신한 신호에 대한 복조 및 복호를 행하지 않고도 동기 워드를 검출할 수 있다. 동기 워드는, 프리앰블로서 무선 프레임의 선두에 배치되어도 된다.
CSMA/CA 등을 이용한 랜덤 액세스 제어나 재송 제어가 이루어지는 경우, 기지국 장치가 타이밍 정보를 송신하는 송신 타이밍을 제어하는 것은 곤란하다. 기지국 장치가 타이밍 정보를 송신하는 처리를 개시하고 나서 단말국이 타이밍 정보를 수신하는 처리를 완료하기에 이르기까지의 시간에는, 랜덤 액세스 제어나 재송 제어에 의해 발생하는 지연이 포함된다. 따라서, 소정의 타이밍에 기지국 장치가 타이밍 정보를 송신하고, 그 타이밍에서 단말국 장치가 타이밍 정보를 수신하는 것은 곤란하다.
제3 실시형태의 시각 동기 시스템은, 제1 실시형태의 시각 동기 시스템(1)과 같이, 무선 기지국이 타이밍 정보와 시각 정보를 개별적으로 전송하고, 단말국이 지연의 영향을 저감시킨 시각 동기를 행한다.
도 6은 제3 실시형태의 시각 동기 시스템의 동작을 나타내는 시퀀스도이다. 도 6에서는, 무선 장치(100)가 무선 기지국(10b)이며 무선 장치(200)가 단말국(20b)인 경우를 나타내고 있다.
도 6을 참조하여 제3 실시형태의 시각 동기 방법에서의 무선 기지국(10b)의 동작에 대해 설명한다. 무선 기지국(10b)에서 시각 동기의 동작이 개시되면, 무선 제어부(122)는, 무선부(130)에 대해 타이밍 정보의 송신을 지시한다(단계 S101). 무선부(130)는 송신권을 획득하기 위해 캐리어 센스(carrier sensing; CS)를 행한다. 무선부(130)는, 송신권을 획득하면, 캐리어 센스가 완료되었음을 무선 제어부(122)에 통지하고(단계 S102), 타이밍 정보(SYNC)의 송신을 개시한다(단계 S103).
무선부(130)는 타이밍 정보를 다 송신하면, 타이밍 정보의 송신이 완료되었음을 무선 제어부(122)에 통지한다(단계 S104). 무선 제어부(122)는, 무선부(130)로부터 송신 완료가 통지되면, 클록(124)이 나타내는 시각(T2)을 취득한다. 무선 제어부(122)는, 취득한 시각을 무선부(130)에 의한 타이밍 정보의 송신이 완료된 송신 시각으로서 기억한다. 무선 제어부(122)는, 무선부(130)에 대해 송신 시각을 나타내는 정보를 포함한 시각 정보의 송신을 지시한다(단계 S105). 무선부(130)는, 캐리어 센스에 의해 송신권을 획득한 후에 시각 정보를 송신한다(단계 S106).
단말국(20b)에 있어서, 무선 기지국(10b)으로부터 송신된 타이밍 정보(SYNC)를 무선부(210)가 수신한 경우, 무선부(210)는 동기 워드를 검출한다. 무선부(210)는, 동기 워드를 검출하였음을 무선 제어부(220)에 통지한다(단계 S201). 무선 제어부(220)는 동기 워드 검출의 통지를 받으면, 클록(223)이 나타내는 시각(T'6)을 참조 시각으로서 취득하고, 취득한 시각(T'6)을 기억한다. 즉, 무선 제어부(220)는, 동기 워드가 검출되었을 때를 타이밍 정보를 수신하였을 때라고 판정하고 시각(T'6)을 기억한다.
무선부(210)는, 수신한 타이밍 정보의 신호에 대한 신호 처리를 완료하면, 신호 처리가 완료되었음을 무선 제어부(220)에 통지한다(단계 S202). 신호 처리에는, 예를 들어 타이밍 정보의 신호에 포함되는 PHR 헤더에 대한 처리, 페이로드에 포함되는 데이터의 복조, CRC를 이용한 오류 검출 등의 처리가 포함된다. 무선부(210)는, 무선 기지국(10b)으로부터 시각 정보를 수신하고, 시각 정보로부터 송신 시각(T2)을 취득한다. 무선부(210)는, 송신 시각(T2)을 무선 제어부(220)에 통지한다(단계 S203). 무선 제어부(220)는, 송신 시각(T2)을 취득하면 클록(223)을 보정한다.
무선 제어부(220)의 보정부(221)는, 기억한 참조 시각(T'6)과, 통지된 송신 시각(T2)과, 타이밍 정보의 프레임 길이에 기초하여 클록(223)을 보정한다. 보정부(221)는, 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간(t6)을 산출하기 위해 타이밍 정보의 프레임 길이를 이용한다. 타이밍 정보의 전송에 소요되는 시간(t6)은, 무선부(210)가 타이밍 정보의 수신을 개시하고 나서 무선부(210)가 타이밍 정보의 수신을 완료하기에 이르기까지의 시간이다. 시간(t6)은, 타이밍 정보의 전송 시간이라고 해도 된다. 무선 기지국(10b)과 단말국(20b) 사이에서의 무선 통신에 이용되는 전송 속도는 미리 정해져 있기 때문에, 보정부(221)는 타이밍 정보의 프레임 길이와 전송 속도로부터 시간(t6)을 산출할 수 있다. 보정부(221)는, 타이밍 정보의 프레임 길이 대신에 타이밍 정보의 데이터량을 이용하여 시간(t6)을 산출해도 된다.
무선 기지국(10b)에서부터 단말국(20b)에 이르기까지의 전송 구간에서의 전송 시간을 거의 제로로 하여, 보정부(221)는, 시각(T'6)과 시간(t6)으로부터 무선 기지국(10b)이 타이밍 정보의 송신을 완료하였을 때의 클록(223)이 나타내는 시각(T6=T'6+t6)을 추정한다. 보정부(221)는, 송신 시각(T2)과 시각(T6)의 차분(T6-T2)을 보정 폭으로서 이용하여 클록(223)을 보정한다.
제3 실시형태에서도, 무선 제어부(220)는, 도 3 또는 도 4에 도시된, 무선 기지국(10b)에서부터 송신 시각을 취득하기에 이르기까지 경과한 경과 시간(Δt)에 기초한 시각 보정을 적용해도 된다. 즉, 보정부(221)는, 차분(T6-T2)과, 경과 시간(Δt)에서의 시각 편차에 기초하여 클록(223)을 보정해도 된다. 경과 시간(Δt)에서의 시각 편차는, 시각(T6)에서부터 시각 정보를 취득하기에 이르기까지의 경과 시간(Δt)에서 클록(124)과 클록(223) 사이에서 발생하는 시각 편차이다.
무선부(210)가 타이밍 정보의 신호에 대한 신호 처리를 완료하기에 이르기까지 소요되는 시간은, 무선부(210)의 처리 속도, 처리 부하에 따라 변화하는 경우가 있다. 제3 실시형태에서는, 무선부(210)가 동기 워드의 검출을 무선 제어부(220)에 통지함으로써, 타이밍 정보의 수신이 개시된 타이밍을 무선 제어부(220)가 취득할 수 있다. 동기 워드의 검출은, 무선부(210)의 처리 속도, 처리 부하의 영향을 거의 받지 않는다. 그 때문에, 동기 워드가 검출된 시각(T'6)과 타이밍 정보의 전송에 소요되는 시간(t6)을 이용함으로써, 보정부(221)는 무선 기지국(10b)이 타이밍 정보의 송신을 완료하였을 때의 클록(223)의 시각을 취득할 수 있다.
제3 실시형태에서의 단말국(20b)은, MAC층에서의 자율적인 송신 대기에 수반하는 지연과 수신 처리에 의해 발생하는 지연의 영향을 억제하여 클록(223)을 클록(124)에 동기시킬 수 있다.
(제4 실시형태)
제4 실시형태에서의 시각 동기 시스템은, 제1, 제2 및 제3 실시형태와 같이 무선 통신 시스템에 포함된다. 제4 실시형태는, 무선 기지국에서 타이밍 정보의 송신이 완료되었을 때의 클록(223)이 나타내는 시각을 추정하는 순서가 제3 실시형태와 다르다.
도 7은, 제4 실시형태의 시각 동기 시스템의 동작을 나타내는 시퀀스도이다. 도 7에서는, 무선 장치(100)가 무선 기지국(10c)이며 무선 장치(200)가 단말국(20c)인 경우를 나타내고 있다. 제4 실시형태의 시각 동기 방법에서의 무선 기지국(10c)의 동작은 제3 실시형태의 무선 기지국(10b)의 동작(단계 S101~S105)과 동일하므로, 중복되는 설명을 생략한다.
도 7을 참조하여 제4 실시형태의 시각 동기 방법에서의 단말국(20c)의 동작을 설명한다. 단말국(20b)에 있어서, 무선 기지국(10c)으로부터 송신된 타이밍 정보(SYNC)를 무선부(210)가 수신한 경우, 무선부(210)는 동기 워드를 검출한다. 무선부(210)는, 동기 워드를 검출하였음을 무선 제어부(220)에 통지한다(단계 S211). 무선 제어부(220)는, 동기 워드 검출의 통지를 받으면 클록(223)이 나타내는 시각(T'6)을 취득하고, 취득한 시각(T'6)을 기억한다.
무선부(210)는, 수신한 타이밍 정보의 신호에 대한 신호 처리를 완료하면, 신호 처리가 완료되었음을 무선 제어부(220)에 통지한다(단계 S212). 무선 제어부(220)는, 신호 처리 완료의 통지를 받으면 클록(223)이 나타내는 시각(T'7)을 완료 시각으로서 취득하고, 취득한 시각(T'7)을 기억한다. 무선부(210)는, 무선 기지국(10b)으로부터 시각 정보를 수신하고, 시각 정보로부터 송신 시각(T2)을 취득한다. 송신부(210)는, 송신 시각(T2)을 무선 제어부(220)에 통지한다(단계 S213). 무선 제어부(220)는, 송신 시각(T2)을 취득하면 클록(223)을 보정한다.
보정부(221)는, 기억한 시각(T'6) 및 시각(T'7)과, 통지된 송신 시각(T2)과, 타이밍 정보의 프레임 길이에 기초하여 클록(223)을 보정한다. 보정부(221)는, 타이밍 정보의 프레임 길이와, 무선 기지국(10c)과 단말국(20c) 사이에서의 무선 통신에 이용되는 전송 속도로부터 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간(t6)을 산출한다. 보정부(221)는, 시각(T'6)에서부터 시각(T'7)에 이르기까지의 시간(t'7)을 산출한다. 보정부(221)는, 산출한 시간(t'7)과 시간(t6)으로부터 무선부(210)가 타이밍 정보를 포함한 신호에 대한 신호 처리에 소요되는 시간(t7=t'7-t6)을 산출한다. 신호 처리에는, 예를 들어 타이밍 정보의 신호에 포함되는 PHR 헤더에 대한 처리, 페이로드에 포함되는 데이터의 복조, CRC를 이용한 오류 검출 등의 처리가 포함된다.
무선 기지국(10c)에서부터 단말국(20c)에 이르기까지의 전송 구간에서의 전송 시간을 거의 제로로 하여, 보정부(221)는, 시각(T'7)과 시간(t7)으로부터 무선 기지국(10c)이 타이밍 정보의 송신을 완료하였을 때의 클록(223)이 나타내는 시각(T7=T'7-t7)을 추정한다. 보정부(221)는, 송신 시각(T2)과 시각(T7)의 차분(T7-T2)을 보정 폭으로서 이용하여 클록(223)을 보정한다.
제4 실시형태에서도, 보정부(221)는, 도 3 또는 도 4에 도시된, 무선 기지국(10c)에서부터 송신 시각을 취득하기에 이르기까지 경과한 경과 시간(Δt)에 기초한 시각 보정을 적용해도 된다. 즉, 차분(T7-T2)과, 시각(T7)에서부터 시각 정보를 취득하기에 이르기까지의 경과 시간(Δt)에서 발생하는 클록(124)과 클록(223)의 시각 편차에 기초하여, 보정부(221)는 클록(223)을 보정해도 된다. 보정부(221)는, 시각(T'7)을 기점으로 경과 시간(Δt)을 계측해도 된다.
제4 실시형태의 단말국(20c)에서는, 무선부(210)가 타이밍 정보에 대한 신호 처리의 완료를 무선 제어부(220)에 통지한다. 무선 제어부(220)의 보정부(221)는, 참조 시각(T'6)과, 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간(t6)과, 신호 처리의 완료가 통지되었을 때에 클록(223)이 나타내는 시각(T'7)인 완료 시각에 기초하여, 무선부(210)가 타이밍 정보를 포함한 신호에 대한 신호 처리에 소요되는 시간(t7)을 산출한다. 보정부(221)는, 산출한 시간(t7)과 완료 시각(T'7)에 기초하여 클록(223)을 보정한다. 이상의 동작에 의해, 제4 실시형태에서의 단말국(20c)은, MAC층에서의 자율적인 송신 대기에 수반하는 지연과 수신 처리에 의해 발생하는 지연의 영향을 억제하여 클록(124)과 클록(223)을 동기시킬 수 있다.
상술한 실시형태에 의하면, 시각 동기 시스템은, 시각 동기에 관한 정보인 시각 정보로부터 타이밍에 관한 정보인 타이밍 정보를 분리하고, 시각 정보와 타이밍 정보를 따로따로 전송한다. 이에 의해, 특별한 하드웨어 구성을 수반하지 않고 무선 장치 간 혹은 무선 장치 내 모듈 간의 고정밀도(수십μ초 정도)의 시각 동기를 달성할 수 있다.
구체적으로, 무선 장치 간의 타이밍 정보의 전송에는 무선 회선을 이용하고, 무선 장치 내의 모듈 간의 타이밍 정보의 전송에는 펄스 회선 등의 범용적이고 고속의 회선을 이용한다.
무선 장치(또는 모듈)는, 타이밍 정보를 다른 무선 장치(또는 모듈)에 송신하고, 그 타이밍 정보의 송신 시각을 자체 장치(또는 모듈)의 클록으로부터 취득한다. 그리고 무선 장치(또는 모듈)는, 타이밍 정보를 송신한 후에, 취득한 시각을 설정한 시각 정보를 다른 무선 장치(또는 모듈)에 송신한다. 이에 의해, 통신에 관한 시간의 불확실성을 회피한다.
또는, 모듈 간에 있어서, 타이밍 정보가 시각 정보에 관련된 정초(정밀리초 등도 포함함)를 나타내는 정보임을 사전에 규정해 둔다. 시각 정보가 타이밍 정보로 나타내는 타이밍(초)보다 단위가 큰 시각을 나타내도록 함으로써, 시각 정보의 처리에 관한 시간의 변동을 무시할 수 있다.
상기 실시형태에 의하면, 무선에 의해 통신하는 장치 간 혹은 모듈 간에서 시각 동기를 도모함에 있어서, 특별한 하드웨어 구성을 가지지 않고 범용성이 풍부하며 저가로 고도(수십μ초 정도)의 동기 정밀도를 달성할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상술하였지만, 구체적인 구성은 본 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위의 설계 등도 포함된다.
[산업상 이용가능성]
본 발명은, 장치 간 또는 모듈 간의 시각 동기에 이용 가능하다.
[부호의 설명]
1…시각 동기 시스템
10, 10a…무선 기지국
20, 20a…단말국
100, 200…무선 장치
110…GPS부
120…제어부
121…GPS 제어부
122, 220…무선 제어부
123, 221, 231…보정부
124, 223, 232…클록
130, 210…무선부
141, 142, 242…펄스 회선
151, 152, 251, 252…시리얼 회선
222…이력 기록부
230…센서 제어부
240…센서부

Claims (15)

  1. 제1 무선 장치와 제2 무선 장치를 구비하는 무선 통신 시스템으로서,
    상기 제1 무선 장치는,
    제1 클록; 및
    타이밍 정보와, 상기 제1 클록으로부터 취득한 시각이며 상기 타이밍 정보의 송신이 완료된 송신 시각을 나타내는 시각 정보를 개별적으로 무선 송신하는 무선 송신부;
    를 구비하고,
    상기 제2 무선 장치는,
    제2 클록;
    무선 송신된 상기 타이밍 정보와 상기 시각 정보를 개별적으로 수신하는 무선 수신부; 및
    상기 타이밍 정보의 프레임 길이 또는 데이터량으로부터 상기 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간을 산출하고, 상기 무선 수신부가 상기 타이밍 정보에 관한 무선 프레임의 동기를 검출하였을 때의 상기 제2 클록이 나타내는 시각인 참조 시각과, 상기 시각 정보에서 보이는 상기 송신 시각과 산출한 상기 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간에 기초하여, 상기 제2 클록을 보정하는 보정부;
    를 구비하며,
    상기 무선 수신부는, 상기 타이밍 정보의 수신에 관한 신호 처리의 완료를 상기 보정부에 통지하고,
    상기 보정부는, 상기 신호 처리의 완료가 통지된 때에 상기 제2 클록이 나타내는 시각을 완료 시각으로 취득하며, 상기 참조 시각과 상기 완료 시각과의 차분으로부터, 산출한 상기 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간을 감산하여, 상기 신호 처리에 소요된 시간을 산출하고, 상기 완료 시각으로부터 상기 신호 처리에 소요된 시간을 감산하여 얻어진 시각과 상기 송신 시각과의 차분을 이용하여 상기 제2 클록을 보정하는, 무선 통신 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 보정부는, 상기 참조 시각과 상기 송신 시각과 상기 타이밍 정보의 전송 시간에 기초하여 상기 제2 클록을 보정하는, 무선 통신 시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 무선 장치는,
    상기 제2 클록의 시각 보정에 관한 이력 정보를 기록하는 기록부;
    를 더 구비하고,
    상기 보정부는, 상기 이력 정보에 기초하여 상기 제2 클록의 시각의 편차 경향을 산출하고, 산출한 상기 경향과, 상기 타이밍 정보를 수신하고 나서 상기 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 상기 경과 시간에서의 상기 제2 클록의 시각의 편차를 더 보정하는, 무선 통신 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 이력 정보는, 상기 제2 클록의 시각 보정을 행한 시각 정보를 포함하고,
    상기 보정부는, 과거에 상기 제2 클록을 보정하고 나서 다음에 시각을 보정하기에 이르기까지의 기간과, 상기 타이밍 정보를 수신하고 나서 상기 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 상기 경과 시간에서의 상기 제2 클록의 시각의 편차를 보정하는, 무선 통신 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 이력 정보는, 상기 제2 클록의 시각 보정을 행한 시각과, 상기 시각에서의 상기 제2 클록의 보정 폭 정보를 포함하고,
    상기 보정부는, 시각 보정하고 나서 다음 시각 보정을 하기에 이르기까지의 기간과 상기 보정 폭에 기초하여 상기 제2 클록의 일정 시간에서의 편차를 산출하고, 산출한 상기 일정 시간에서의 편차와, 상기 타이밍 정보를 수신하고 나서 상기 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 상기 경과 시간에서의 상기 제2 클록의 시각의 편차를 보정하는, 무선 통신 시스템.
  7. 무선 기지국과 무선 단말을 구비하는 무선 통신 시스템에서의 무선 단말로서,
    상기 무선 기지국으로부터 송신되는 타이밍 정보와, 상기 무선 기지국이 상기 타이밍 정보의 송신을 완료하였을 때에 상기 무선 기지국에 구비되는 제1 클록이 나타내는 시각인 송신 시각을 나타내는 시각 정보를 개별적으로 수신하는 무선 수신부;
    제2 클록; 및
    상기 타이밍 정보의 프레임 길이 또는 데이터량으로부터 상기 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간을 산출하고, 상기 무선 수신부가 상기 타이밍 정보에 관한 무선 프레임의 동기를 검출하였을 때의 상기 제2 클록이 나타내는 시각인 참조 시각과, 상기 시각 정보에서 보이는 상기 송신 시각과, 산출한 상기 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간에 기초하여, 상기 제2 클록을 보정하는 보정부;
    를 구비하며,
    상기 무선 수신부는, 상기 타이밍 정보의 수신에 관한 신호 처리의 완료를 상기 보정부에 통지하고,
    상기 보정부는, 상기 신호 처리의 완료가 통지된 때에 상기 제2 클록이 나타내는 시각을 완료 시각으로 취득하며, 상기 참조 시각과 상기 완료 시각과의 차분으로부터, 산출한 상기 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간을 감산하여, 상기 신호 처리에 소요된 시간을 산출하고, 상기 완료 시각으로부터 상기 신호 처리에 소요된 시간을 감산하여 얻어진 시각과 상기 송신 시각과의 차분을 이용하여 상기 제2 클록을 보정하는, 무선 단말.
  8. 제1 무선 장치와 제2 무선 장치를 구비하는 무선 통신 시스템이 실행하는 시각 동기 방법으로서,
    상기 제1 무선 장치가, 타이밍 정보와, 상기 제1 무선 장치에 구비되는 제1 클록으로부터 취득한 시각이며 상기 타이밍 정보의 송신이 완료된 송신 시각을 나타내는 시각 정보를 개별적으로 무선 송신하는 송신 단계;
    상기 제2 무선 장치가, 무선 송신된 상기 타이밍 정보와 상기 시각 정보를 개별적으로 수신하는 수신 단계;
    상기 제2 무선 장치가, 상기 타이밍 정보의 수신에 관한 신호 처리를 완료한 때에 상기 제2 클록이 나타내는 시각을 완료 시각으로서 취득하는 취득 단계;
    상기 제2 무선 장치가, 상기 타이밍 정보의 프레임 길이 또는 데이터량으로부터 상기 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간을 산출하는 산출 단계; 및
    상기 제2 무선 장치가, 상기 타이밍 정보에 관한 무선 프레임의 동기를 검출하였을 때의 상기 제2 무선 장치에 구비되는 제2 클록이 나타내는 시각인 참조 시각과, 상기 시각 정보에서 보이는 상기 송신 시각과, 산출한 상기 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간에 기초하여, 제2 클록을 보정하는 보정 단계;
    를 가지며,
    상기 보정 단계에서는, 상기 제2 무선 장치가, 상기 참조 시각과 상기 완료 시각과의 차분으로부터, 산출한 상기 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간을 감산하여, 상기 신호 처리에 소요된 시간을 산출하고, 상기 완료 시각으로부터 상기 신호 처리에 소요된 시간을 감산하여 얻어진 시각과 상기 송신 시각과의 차분을 이용하여 상기 제2 클록을 보정하는, 시각 동기 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 보정 단계에서는, 상기 제2 무선 장치가, 상기 참조 시각과 상기 송신 시각과 상기 타이밍 정보의 전송 시간에 기초하여 상기 제2 클록을 보정하는, 시각 동기 방법.
  11. 청구항 8 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 무선 장치가, 상기 제2 클록의 시각 보정에 관한 이력 정보를 기록하는 기록 단계;
    를 더 가지며,
    상기 보정 단계에서는, 상기 이력 정보에 기초하여 상기 제2 클록의 시각의 편차 경향을 산출하고, 산출한 상기 경향과, 상기 타이밍 정보를 수신하고 나서 상기 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 상기 경과 시간에서의 상기 제2 클록의 시각의 편차를 더 보정하는 것을 특징으로 하는, 시각 동기 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 이력 정보는, 상기 제2 클록의 시각 보정을 행한 시각 정보를 포함하고,
    상기 보정 단계에서는, 과거에 상기 제2 클록을 보정하고 나서 다음에 시각을 보정하기에 이르기까지의 기간과, 상기 타이밍 정보를 수신하고 나서 상기 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 상기 경과 시간에서의 상기 제2 클록의 시각의 편차를 보정하는, 시각 동기 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 이력 정보는, 상기 제2 클록의 시각 보정을 행한 시각과, 상기 시각에서의 상기 제2 클록의 보정 폭 정보를 포함하고,
    상기 보정 단계에서는, 시각 보정하고 나서 다음 시각 보정을 하기에 이르기까지의 기간과 상기 보정 폭에 기초하여 상기 제2 클록의 일정 시간에서의 편차를 산출하고, 산출한 상기 일정 시간에서의 편차와, 상기 타이밍 정보를 수신하고 나서 상기 시각 정보를 수신하기에 이르기까지의 경과 시간에 기초하여, 상기 경과 시간에서의 상기 제2 클록의 시각의 편차를 보정하는, 시각 동기 방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 보정부는, 상기 참조 시각과 산출한 상기 타이밍 정보의 수신에 소요되는 시간의 가산 결과와, 상기 송신 시각과의 차분을 이용하여 상기 제2 클록을 보정하는, 무선 통신 시스템.
  15. 삭제
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