WO1995002932A1 - Systeme de synchronisation de phases interservices - Google Patents

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WO1995002932A1
WO1995002932A1 PCT/JP1994/001127 JP9401127W WO9502932A1 WO 1995002932 A1 WO1995002932 A1 WO 1995002932A1 JP 9401127 W JP9401127 W JP 9401127W WO 9502932 A1 WO9502932 A1 WO 9502932A1
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WO
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station
reference clock
base station
time
signal
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PCT/JP1994/001127
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Shogo Ito
Nobuhiro Nishikawa
Mitsuru Murata
Toshihiro Nozawa
Original Assignee
Ntt Mobile Communications Network Inc.
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/204—Multiple access
    • H04B7/212—Time-division multiple access [TDMA]
    • H04B7/2125—Synchronisation

Definitions

  • the present invention is used for mobile communication.
  • a plurality of base stations for setting up a wireless communication line with a mobile station are provided, and the plurality of base stations simultaneously transmit the same paging signal at the same frequency, the plurality of base stations transmit.
  • the present invention relates to a phase synchronization technique for a signal. (Background technology)
  • FIG. I0 is a configuration diagram illustrating the phase synchronization of the conventional example.
  • a radio paging system in which a mobile station has a receiver without having a transmitting device will be described as an example.
  • a paging signal is transmitted from a plurality of base stations 30 to 37 at the same frequency. Therefore, it is necessary to make the transmission timings of the radio signals in the base stations 30 to 37 uniform.
  • the ringing signal is from the central office 1 to the trunk line 20 to 27
  • the data is transmitted to base stations 30 to 37 (in principle, a wired line).
  • the base stations 30 to 37 transmit the calling signal as a radio wave at the same frequency so that the transmission timings of the base stations 30 to 37 are simultaneously added with a certain delay.
  • the base stations 30 to 37 receive the paging signal transmitted on the trunk lines 20 to 27 and the paging signal transmitted from the upper station transmitted as radio waves, extract the respective reception timing, and extract the reception timing.
  • a widely used method is to correct the time difference with a delay circuit, align the wireless signal transmission timing of the local station with the wireless signal transmission timing of the upper station, and synchronize the base stations 30 to 37 s>]. .
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-62244 discloses a system in which a central station 1 and base stations 30 to 37 each have a time signal generator, that is, a reference clock.
  • the phases of the radio signals transmitted from the central station 1 and the base stations 30 to 37 are configured to be transmitted according to the time information generated by the reference clock.
  • the time calibration of the reference clock is performed according to the calibration information transmitted from the central office 1.
  • the reference clock provided at each base station is calibrated accurately and transmitted in synchronization with the above method, the following problem still remains. That is, it is necessary to specify the transmission timing at each of the base stations 30 to 37 for the call signal transmitted from the central station 1 to each of the base stations 30 to 37. For this purpose, it is necessary to add a control signal indicating the time to be transmitted as shown in FIG. 11 for each series of call signals.
  • the transmission time is, for example, information indicating that a subsequent call signal is to be transmitted from ⁇ hours ⁇ minutes ⁇ seconds.
  • the control signal and the call signal are transmitted at, for example, 64 kb Zs.
  • the transmission rate of the radio wave signal transmitted from each of the base stations 30 to 37 is 1.2 kbs
  • the signal on the relay transmission line is an intermittent signal as shown in FIG.
  • this control signal is not transmitted as a radio signal from each of the base stations 30 to 37
  • each of the base stations 30 to 37 needs a circuit for removing this control signal. That is, the devices of the base stations 30 to 37 become complicated, and the transmission efficiency of the trunk line is reduced.
  • the present invention has been made in such a background, and establishes inter-station synchronization determined depending on the precision of a clock, thereby achieving a high signal speed!
  • the object of the present invention is to provide a phase synchronization method that can obtain a required synchronization accuracy even in a case.
  • An object of the present invention is to provide a method capable of calibrating a reference clock of a base station and a central station very accurately and substantially eliminating a phase shift of a frame signal transmitted by each station. I do.
  • An object of the present invention is to provide a system capable of substantially eliminating the phase shift of a frame signal transmitted by each station by extremely economical and practical means.
  • the present invention provides a system that does not require transmission timing information to be added to a call signal transmitted from a central station to each base station, simplifies the base station apparatus, and improves the transmission efficiency of a relay transmission line.
  • the purpose is to:
  • An object of the present invention is to provide a method for calibrating a high-precision clock for phase synchronization arranged in a central station and each base station.
  • a first aspect of the present invention is an inter-station phase synchronization method, which is characterized in that each base station has an extremely accurate reference clock that measures the same time.
  • the present invention includes a plurality of base stations connected to a mobile station by a radio line, and a central station controlling the plurality of base stations, wherein the central station transmits each base station to the mobile station.
  • the central station and each base station each include a reference clock for measuring the same time, and the frame based on time information of the reference clock. It is characterized by comprising means for adjusting the transmission timing of the synchronization signal, and means for calibrating the reference clock.
  • the means for calibrating the reference clock includes a means for calibrating the time of the reference clock of the own station by receiving a radio signal arriving from a satellite in the same system of GPS (Global Positioning System). Is desirable.
  • GPS Global Positioning System
  • the satellites in the same system are the same satellite.
  • the reference clock is a clock provided with a rubidium oscillator or a cesium oscillator
  • the calibrating means includes a movable reference clock provided separately from the reference clocks provided in the central station and each base station,
  • the movable reference clock may be configured to include means for electrically connecting the reference clock provided with the respective provided reference clocks with a short distance and a short distance so that the delay time does not matter, and for calibrating the time.
  • the means for adjusting the transmission timing of the frame synchronization signal includes: means for temporarily storing a transmission signal frame; a table representing the time information corresponding to the number of the transmission signal frame; and a table based on the table in synchronization with the time information. Means for selecting a transmission signal frame from the means for temporarily storing the transmission signal frame.
  • the means for temporarily storing may be a calibration including means for storing a signal transmitted from the central office for each transmission signal frame.
  • a second aspect of the present invention is a method of calibrating a reference clock, comprising a plurality of base stations connected to a mobile station by a radio line, and a high-precision central station that controls the plurality of base stations.
  • a movable reference clock is prepared separately from the reference clock, and the movable reference clock is physically moved to the base station and the central station, respectively, and the base clock is respectively moved to the base station.
  • the base station and the central office are juxtaposed with reference clocks, and the base station and the central office reference clock are set to the movable reference clock.
  • Each base station can obtain the same current time information by using a high-precision clock provided for each base station that measures the same time. By referring to the time information and the information of the frame to be transmitted correspondingly, each base station can independently perform the phase compensation control.
  • each base station can independently calibrate the reference clock using GPS.
  • GPS is inexpensive because its receiving device is mass-produced.
  • Each GPS satellite has a reference clock and its calibration is very accurate. Therefore, the central station and each base station can very accurately calibrate the reference clock of each station according to the clock information from the GPS. This calibration may be performed at any time or periodically according to the accuracy of the reference clock.
  • a movable reference clock is prepared separately from the reference clock, and the movable reference clock is physically moved to the base station and the central station, respectively, and juxtaposed with the reference clocks of the base station and the central station, respectively.
  • a high-precision clock using a rubidium oscillator or a cesium oscillator is collected at the central station, and the time is set. The trouble of distributing the clock to each base station can be omitted.
  • FIG. 2 is a block diagram of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a main part of a base station.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of a reference timepiece according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a waveform chart showing the operation of the retiming circuit.
  • FIG. 9 is a block diagram of a variable delay circuit according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a buffer memory accumulation procedure of a variable delay circuit according to a third embodiment of the present invention. [Fig. 9]
  • FIG. 9 is a flowchart showing a read transmission procedure of the variable delay circuit according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a signal transmitted to a conventional relay transmission line.
  • FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a block diagram of the main parts of the central station and base station.
  • the present invention is an inter-station phase synchronization system, which is characterized in that base stations 30 to 37 connected to mobile stations 40 to 42 by radio lines, and base stations 30 to 37,
  • the central station 1 controls the base station 30 to transmit a frame synchronization signal that each base station 30 to 37 should transmit to the mobile station 40 to 42 to the base station 30 to 37.
  • a phase synchronization signal transmitting unit 13 is provided as means for transmitting via the trunk lines 20 to 27, and each of the base stations 30 to 37 is a reference for measuring the same time as shown in FIG.
  • a clock 2 a variable delay circuit 3 as a means for compensating the transmission timing of the frame synchronization signal based on the time information of the reference clock 2
  • a calibration terminal 60 as a means for calibrating the reference clock 2. It is in.
  • the reference clock 2 which is a high-precision clock used in the first embodiment of the present invention and the time adjustment of the reference clock 2 will be described.
  • a high-precision reference clock using a rubidium oscillator or a cesium oscillator is used as the reference clock 2.
  • the time adjustment between the base stations 30 to 37 is performed by adjusting the time of the reference clock 2 installed at each of the base stations 30 to 37 at the same place, and then arranging them at the base stations 30 to 37. I do.
  • the time pulses sent from the two reference clocks are given to one comparison circuit for comparison, the difference is measured, and the value corresponding to the difference is advanced or delayed. ⁇ .
  • a call signal arriving at a base station from a trunk line is temporarily stored in a variable delay circuit 3, and the variable delay circuit 3 is read out by a signal of a reference clock 2 and a radio signal from a transmitter 4.
  • Each of the base stations 30 to 37 has the same configuration as that shown in FIG.
  • one mobile reference is provided separately from the central clock 1 or the reference clock fixedly provided at each base station 30 to 37.
  • a clock is provided (not shown), calibrated by the reference clock 2 of the central office 1, the transport reference clock is transported to each of the base stations 30 to 37, and the clock is connected to the calibration terminal 6.
  • the reference clocks 2 of the base stations 3 ⁇ to 37 are respectively calibrated.
  • a reference clock using a rubidium oscillator is used as the reference clock.
  • the reference clock 2 using the rubidium oscillator has at least a long-term frequency stability.
  • the time of the reference clock 2 of each of the base stations 30 to 37 is adjusted about once a month, the signal transmission time difference between the central station 1 and each of the base stations 30 to 37 (inter-station synchronization) (Accuracy) of 26 s or less is possible. Furthermore, when the time of the reference clock 2 of each of the base stations 30 to 37 is adjusted about once a week, inter-station synchronization with an inter-station synchronization accuracy of 7 (s) or less is possible.
  • the time reference is the central station 1 or the specific radio station has been described, but the time can be subordinately adjusted between the neighboring base stations 30 to 37.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of a reference timepiece according to a second embodiment of the present invention.
  • the clocks installed in each of the base stations 30 to 37 are In the second embodiment of the present invention, each base station 30 to 37 receives a GPS radio wave and adjusts the time of the clock using this radio wave. .
  • the GPS satellites 8, 8 ' are one of 24 orbiting human satellites orbiting the earth.Each satellite has an extremely accurate atomic clock. You. Its accuracy is extremely high.
  • this GPS is used for position measurement.
  • time signals transmitted from three or four satellites are received at the same time, and their position is calculated based on the difference in arrival time. This can be used for time calibration.
  • Time calibration is performed as follows. First, measure the position of your own station using GPS. This is the primary purpose of GPS, where the position is measured with reasonable accuracy. Next, each base station 30 to 37 calibrates its own reference clock 2 by receiving highly accurate time information based on the atomic clock transmitted from the artificial satellite 8 or 8 ′.
  • each base station 30 to 37 can accurately calibrate the reference clock 2 based on the time information from the GPS. This calibration accuracy is higher than 0.1 S, which is sufficient for inter-station phase synchronization.
  • FIG. 4 shows a specific configuration of the reference timepiece 2 according to the second embodiment of the present invention.
  • the GPS receiving unit 5 receives the radio wave of the artificial satellite 8.
  • the reference clock calibrating unit 6 calibrates the time of the reference clock unit 7 according to the time information included in this radio wave.
  • the reference clock calibration unit 6 includes a circuit for calculating a distance from the artificial satellite 8 or 8 'to correct a time error.
  • FIG. 5 is a waveform chart showing the operation of the retiming circuit.
  • the variable delay circuit 3 is configured by a retiming circuit.
  • the retiming circuit is a circuit that retimed the input signal shown in Fig. 5 (a) with the input clock and outputs it. This can be realized using a flip-flop circuit. Retiming is performed at the rising edge of the input clock shown in Fig. 5 (b). With such a retiming circuit, transmission timing control within 1 bit is possible.
  • FIG. 6 is a diagram showing a framed paging signal format.
  • FIG. 7 is a block diagram of the variable delay circuit 3 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flow chart showing a storage procedure of the buffer memory 53 of the variable delay circuit 3 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a reading procedure of the variable delay circuit 3 according to the third embodiment of the present invention.
  • the third embodiment of the present invention is applied to a case where the transmission timing control range is widened. This will be described with reference to the configuration of the base station 30 shown in FIG.
  • the call signal coming from the central station 1 via the trunk line is temporarily stored in the delay circuit 52, and the frame is detected by the frame detection circuit 51 from the call signal. Then, the read output of the delay circuit 52 is accumulated in the buffer memory 53 for each frame.
  • a table as shown in Table 1 for the transmission signal of this base station is set in the storage circuit 54, and the read control circuit 55 is connected to the buffer memory 53 according to the signal from the reference clock. Control the reading out of the frame signal and send the contents to the transmitter in sequence.
  • the base station 30 receives the call signal (S 1), and when the head of the signal frame shown in FIG. 6 (frame synchronization signal) is detected (S 2), the base station 30 writes the signal to the buffer memory 53. Change the destination (S 3) and accumulate it in the buffer memory 53 for each frame (S 4) o
  • the information written in the buffer memory 53 is When the signal transmission time comes (S 10), the signal is transferred to the transmitter and transmitted wirelessly (S 11).
  • the read timing control in the c buffer memory 53 determines the transmission timing (transmission time) of each frame by the base station. This can be achieved by setting 30 in advance as a table.
  • Table 1 shows an example of the correspondence between the base station transmission time and the transmission frame when the frame identification information is added to the signal header.
  • Table 1 shows the signal transmission time and the frame identification. It is a table
  • the signal transmission time of frame acknowledgment "1" is set to t0. From Table 1, the i-frame is
  • time t 0 is set to 0 seconds per minute in standard time. If it is set to transmit one frame every second, the number n of frames is 60. Then, the number of buffer memories 53 in Fig. 7 is 60c, that is, the call signal received from the central office via the trunk line is divided into frame signals every 1 second when transmitted as radio signals. Then, each is distributed to the buffer memory 53, and from time t0, for example, one buffer every second from 2: 03: 00.0 seconds. It is read out and transmitted according to the frame.
  • the frame period T is always shows the case of a constant
  • the frame peripheral Kihinoto is, T,, T 2, T 3, as well in the case where there is eta types of T eta frame number and signal
  • the explanation was made assuming that the hardware 53 and the timing control unit 50 are hardware having different configurations, but the buffer memory 53 and the timing control unit 50 may have the same configuration, and processing may be performed by software. It is possible.
  • the frame number information is added to the signal header, but the frame number information may not be added for each frame. For example, by determining the paging signal information of a transmission frame at a certain time and providing a means for detecting the corresponding frame, a frame examination is not required. Alternatively, if the transmission frame number at a certain time is determined and the frame number is added only to the corresponding frame, the frame number information is unnecessary for the subsequent frames. In this case, The synchronization tolerance for inter-station synchronization is TZ2.
  • the radio paging method has been described.
  • the present invention is not limited to the radio paging method, and may be similarly applied to a radio communication method requiring inter-station synchronization. it can.
  • an inter-station synchronization determined depending on the accuracy of a clock is established, and a phase synchronization method capable of obtaining a required synchronization accuracy even at a high signal speed is realized. be able to.
  • the first to third embodiments of the present invention have been described as using a high-precision clock such as a rubidium oscillator or a system oscillator, a GPS is used as shown in the second embodiment of the present invention. Assuming that the reference clock is frequently calibrated, it is not necessary to use a clock that maintains high accuracy for a long time. Thereby, an inexpensive base station device can be configured.
  • a high-precision clock such as a rubidium oscillator or a system oscillator

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Description

明 細 書 局間位相同期方式
〔技術分野〕
本発明は移動通信に利用する。 特に、 移動局との閗に無線通信回線を設定する 基地局が複数設けられ、 その複数の基地局が同一の呼出信号を同一周波数で同時 に送信する場合に、 その複数の基地局が送信する信号の位相同期技術に関する。 〔背景技術〕
従来例を図 1 0を参照して 明する。 図 i 0は従来例の位相同期を説明する構 成図である。 ここでは、 移動局が送信装置を持たずに受信機により構成される無 線呼出方式を例にとって説明する。 無線呼出方式では複数の基地局 3 0〜3 7力、 ら同一周波数で呼出信号を送信するので、 各基地局 3 0〜3 7での無線信号送信 タイミングを揃える'必要がある。 呼出信号は、 中央局 1から中継回線 2 0〜2 7
(原則として有線回線） により基地局 3 0〜3 7に伝送される。 基地局 3 0〜3 7では上記呼出信号に一定の遅延を加えて各基地局 3 0 - 3 7の送信タイミング が同時になるように同一周波数で電波として送信する。
このとき基地局 3 0〜3 7では、 中継回線 2 0〜2 7で伝送される呼出信号と 電波として送信される上位局からの呼出信号を受信し、 それぞれの受信タイミン グを抽出してその時間差を遅延回路で補正することにより、 自局の無線信号送出 タイミングを上位局の無線信号送出タイミングに揃え、 基地局 3 0〜3 7 s>]の同 期をとる方法が広く用いられている。
しかし、 このような従来の位相同期方式では、 中継回線 2 0〜2 7の受信タイ ミング測定誤差および無線区間の受信タイミング測定誤差が累積されるから、 同 期精度が悪く、 特に信号速度が速い場合には必要とする範囲に同期タイミングが 入らなくなることがある。 また、 特開昭 6 1— 6 2 2 4 4号公報には、 中央局 1および基地局 3 0〜 3 7 にそれぞれ時刻信号発生装置、 すなわち基準時計を備える方式が開示されている。 この方式では、 中央局 1および基地局 3 0〜3 7から送信される無線信号の位相 は、 この基準時計が発生する時刻情報にしたがって送信されるように構成されて いる。 しかも、 この基準時計の時刻較正は、 中央局 1から送信される較正情報に したがって行われるようになつている。 しかしこの場合には、 中央局 1と各基地 局 3 0〜 3 7とのそれぞれの中継伝送路の距離に依存することになり、 較正情報 の遅延時間が異なるから、 ある限度以上の正確な時刻較正を行うことができない。 この場合に各中継伝送路の距離情報にしたがって遅延時間差を補償すにことが考 えられる。 これも、 中央局 1と各基地局 3 0 - 3 7とを接続する通信回線が常時 一定の経路長となる回線である場合にはそれも可能である。 しかし、 多くの場合 には、 そのときのトラヒック状況により中央局 1と各基地局 3 0〜3 7とを接続 する通信回線の経路は変化するので、 そのような場合には正確な基準時計の較正 は不可能である。
さらに、 上記のような方式により各基地局に設けられた基準時計が、 かりに正 確に較正されてそれに同期して送信が行われるとしても、 なお次のような問題が 残る。 すなわち、 中央局 1から各基地局 3 0 - 3 7に送信する呼出信号は各基地 局 3 0〜3 7での送信タイミングを指定することが必要である。 このために、 図 1 1に示すように送信すべき時刻を表示した制御信号を一連の呼出信号毎に付加 することが必要である。 この送信時刻は例えば続く呼出信号を〇時〇分〇秒から 送信するようにという情報である。 そしてこの制御信号およびこの呼出信号は例 えば 6 4 k b Z sで伝送される。 一方、 各基地局 3 0〜 3 7から送信される電波 による信号の伝送速度は 1 . 2 k b sであるから、 中継伝送路の信号は図 1 1 に示すように断続的な信号になる。 しかも、 この制御信号は各基地局 3 0 ~ 3 7 からは電波信号としては送信しないので、 各基地局 3 0〜3 7にはこの制御信号 の部分を除去する回路が必要になる。 つまり、 各基地局 3 0〜3 7の装置が複雑 になるとともに、 中継回線の伝送効率が低下する欠点がある。 本発明は、 このような背景に行われたものであり、 時計の精度に依存して決定 される局間同期を確立し、 信号速度の速！/、場合でも所要の同期精度を得ることが できる位相同期方式を提供することを目的とする。
本発明は、 基地局および中央局の基準時計をきわめて正確に較正することがで き、 各局が送信するフレーム信号の位相ずれを実質的になくすることができる方 式を提供することを目的とする。
本発明は、 きわめて経済的かつ実用的な手段により、 各局が送信するフレーム 信号の位相ずれを実質的になくすることができる方式を提供することを目的とす る。
本発明は、 中央局から各基地局に伝送する呼出信号に送信タイミングの情報を 付加する必要がなく、 基地局装置を簡単化し、 中継伝送路の伝送効率を向上する ことができる方式を提供することを目的とする。
本発明は、 中央局および各基地局に配置された位相同期用の高精度時計の較正 方法を提供することを目的とする。
〔発明の開示〕
本発明の第一の観点は局間位相同期方式であり、 各基地局が同一の時刻を計時 するきわめて正確な基準時計を備えて!/、るところにその特徴がある。
すなわち本発明は、 移動局と無線回線により接続される複数の基地局と、 この 複数の基地局を制御する中央局とを備え、 前記中央局は、 各基地局が移動局に対 して送信すべきフレーム同期信号を前記基地局に対して送出する手段を備え、 前 記中央局および各基地局はそれぞれ、 同一の時刻を計時する基準時計と、 この基 準時計の時刻情報に基づき前記フレーム同期信号の送出タイミングを調節する手 段と、 その基準時計を較正する手段とを備えたことを特徴とする。
前記基準時計を較正する手段は、 G P S (Global Posit ion ing System) の同一 システム内の衛星から到来する電波信号を受信することにより自局の基準時計の 時刻を較正する手段を含む構成とすることが望ましい。
前記同一システム内の衛星は、 さらに同一の衛星であることが望ましい。 前記基準時計は、 ルビジユウム発振器あるいはセシユウム発振器を備えた時計 であり、 前記較正する手段は、 前記中央局および各基地局にそれぞれ設けられた 基準時計とは別に設けられた移動可能な基準時計と、 この移動可能な基準時計を 前記それぞれ設けられた基準時計とを遅延時間が問題にならな 、程度の短 、距離 で電気的に接続しその時刻を較正する手段とを含む構成とすることができる。 前記フレーム同期信号の送出タイミングを調節する手段は、 送信信号フレーム を一時蓄積する手段と、 送信信号フレームの番号に対応する前記時刻情報を表す テーブルと、 前記時刻情報に同期してこのテーブルに基づく送信信号フレームを 前記一時蓄積する手段から選択する手段とを含む構成とすることがよい。
前記一時蓄積する手段は、 前記中央局から送られてきた信号を送信信号フレー ム毎に区分して蓄積する手段を含む較正とすることがよい。
本発明の第二の観点は基準時計の較正方法であって、 移動局と無線回線により 接続される複数の基地局、 およびこの複数の基地局を制御する中央局にそれぞれ 備えられた高精度の基準時計を較正する方法において、 前記基準時計とは別に移 動可能な基準時計を用意し、 この移動可能な基準時計をそれぞれ前記基地局およ び前記中央局に物理的に移動してそれぞれ基地局および中央局の基準時計と並置 させ、 前記基地局および 記中央局の基準時計の時刻をこの移動可能な基準時計 に合わせることを特徴とする。
各基地局毎に備えられた同じ時刻を計時する高精度の時計により、 各基地局は それぞれ同一の現在時刻情報を得ることができる。 この時刻情報とこれに対応し て送信されるべきフレームの情報とを参照することにより、 位相補償制御を各基 地局が独自に行うことができる。
これにより、 時計の精度に依存して決定される局間同期を確立することができ る。 また、 信号速度の速い場合でも十分な同期精度を得ることができる。
さらに、 G P Sを用いて基準時計を各基地局がそれぞれ独自に較正できるよう に設備を設けることがよい。 G P Sはその受信装置が量産されて安価である。 G P Sの衛星はそれぞれ基準時計を備え、 その較正はきわめて正確に行われている。 したがって、 中央局および各基地局は、 G P Sからの時計情報にしたがって、 各 局の基準時計をきわめて正確に較正することができる。 この較正は、 その基準時 計の精度にあわせて随時、 あるいは定期的に行うことにすればよい。
前記基準時計とは別に移動可能な基準時計を用意し、 この移動可能な基準時計 をそれぞれ前記基地局および前記中央局に物理的に移動してそれぞれ基地局およ び中央局の基準時計と並置させ、 前記基地局および前記中央局の基準時計の時刻 をこの移動可能な基準時計に合わせることにより、 ルビジユウム発振器あるいは セシユウム発振器を使用した高精度の時計を中央局に集めて時刻を設定し、 この 時計を各基地局に配分するような手数を省くことができる。
〔図面の簡単な説明〕
【図 1】
本発明第一実施例装置のブロック構成図。
【図 2】
基地局要部を示すプロック構成図。
【図 3】
本発明第二実施例の構成図。
【図 4】
本発明第二実施例の基準時計のプロック構成図。
【図 5】
リタイミング回路の動作を示す波形図。
【図 6】
フレーム分けされた呼出信号フォーマツトを示す図。
【図 7】
本発明第三実施例の可変遅延回路のプロック構成図。
【図 8】
本発明第三実施例の可変遅延回路のバッファメモリ蓄積手順を示すフローチヤ 一ト。 【図 9】
本発明第三実施例の可変遅延回路の読出送信手順を示すフローチャート。
【図 1 0】
従来例の構成図。
【図 1 1】
従来例中継伝送路に伝送される信号の構成図。
〔発明を実施するための最良の形態〕
本発明第一実施例の構成を図 1および図 2を参照して説明する。 図 1は本発明 第一実施例装置のプロック構成図である。 図 2は中央局および基地局の要部プロ ック構成図である。
本発明は局間位相同期方式であり、 その特徴とするところは、 移動局 4 0〜4 2と無線回線により接続される基地局 3 0〜3 7と、 この基地局 3 0 - 3 7を制 御する中央局 1とを備え、 中央局 1は、 各基地局 3 0〜 3 7が移動局 4 0〜 4 2 に対して送信すべきフレーム同期信号を基地局 3 0〜3 7に対して中継回線 2 0 〜2 7を介して送出する手段として位相同期信号送出部 1 3を備え、 各基地局 3 0〜 3 7は、 図 2に示すようにそれぞれ、 同一の時刻を計時する基準時計 2と、 この基準時計 2の時刻情報に基づき前記フレーム同期信号の送出タイミングを補 償する手段として可変遅延回路 3と、 基準時計 2を較正する手段としての較正端 子 6 0とを備えるところにある。
次に、 本発明第一実施例に用いる高精度な時計である基準時計 2と、 この基準 時計 2の時刻合わせについて説明する。 基準時計 2としては、 ルビジユウム発振 器あるいはセシユウム発振器を使用した高精度の基準時計を用いる。 また、 基地 局 3 0〜 3 7間の時刻合わせは、 各基地局 3 0〜 3 7に設置する基準時計 2を同 一場所において時刻を合わせた後に、 各基地局 3 0〜 3 7に配置する。 この時刻 を合わせるには、 二つの基準時計がそれぞれ送出する時刻パルスを一つの比較回 路に与えて比較し、 その差分を計測してその差分に相当する値を進めあるいは遅 らせるようにして ぅ。 本発明第一実施例では、 中継回線から基地局に到来する呼出信号は可変遅延回 路 3に一時蓄積され、 この可変遅延回路 3は基準時計 2の信号により読出され、 送信機 4から電波信号として送信される。
各基地局 3 0〜3 7についてもこの図 2に示す構成と同様である。 各基地局 3 0〜 3 7の時計の同時性を保持するために、 中央局 1または各基地局 3 0〜 3 7 に固定的に設けられた基準時計とは別に 1台の移動用の基準時計を設けて （図示 していない） 、 これを中央局 1の基準時計 2によって較正し、 この移動用の基準 時計をそれぞれの基地局 3 0 ~ 3 7に運搬し、 この時計を較正端子 6 0に接続す ることにより基地局 3 ϋ〜 3 7の基準時計 2をそれぞれ較正する。 本発明第一実 施例では基準時計として、 ルビジユウム発振器を用いた基準時計を使用した。 こ のルビジユウム発振器を用いた基準時計 2は、 その長期周波数安定度が少なくと も
2 X 1 0 - ' 1 Ζ月
以上あり、 1秒の基準をこのルビジユウム発振器にて発振させるものとすれば、 その一力月当たりの時刻誤差の最大値は
6 0 (秒） X 6 0 (分） X 2 4 (時間） X 3 0 (曰） X 2 X 1 0 - Μ x 1 X 2
Figure imgf000009_0001
となる。 このため、 各基地局 3 0 ~ 3 7の基準時計 2の時刻合わせを一力月に一 回程度行うことにより、 中央局 1と各基地局 3 0〜3 7の信号送出時間差 （局間 同期精度） を 2 6 s以下とする局間同期が可能となる。 さらに、 各基地局 3 0 〜 3 7の基準時計 2の時刻合わせを一週間に一回程度行う場合には局間同期精度 を 7 ( s ) 以下とする局間同期が可能となる。 ここでは、 時刻基準が中央局 1 または特定無線局の場合について説明したが、 近隣の基地局 3 0〜3 7間で従属 的に時刻合わせを行うこともできる。
次に、 本発明第二実施例を図 3および図 4を参照して説明する。 図 3は本発明 第二実施例の構成図である。 図 4は本発明第二実施例の基準時計のプロック構成 図である。 本発明第一実施例では、 各基地局 3 0〜3 7に設置された時計を中央 局 1の基準時計 2と個別に較正する場合について説明したが、 本発明第二実施例 では、 各基地局 3 0〜3 7において G P Sの電波を受信し、 この電波により時計 の時刻合わせを行う。
図 3に示すように、 G P Sの人工衛星 8、 8 ' は、 地球を周回する 2 4個の人 ェ衛星の一つであり、 各人工衛星にはきわめて精度の高 、原子時計を搭載してい る。 その精度はきわめて高い。 一般に、 この G P Sは位置の測定に用いられるも のである。 位置の測定には同時に 3個または 4個の衛星から送信される時刻信号 を受信して、 その到達時刻差により自分の位置を演算するようになっている。 こ れを時刻較正よ利用することができる。 時刻較正は次のようにして行う。 はじめ に G P Sを利用して自局の位置測定を行う。 これは G P Sの本来の目的であり、 相応の精度により位置が測定される。 次に、 人工衛星 8または 8 ' から送信され ている原子時計に基づく高精度な時刻情報を受信し、 各基地局 3 0〜3 7が自己 の基準時計 2を較正する。 この際、 人工衛星 8または 8 ' と各基地局 3 0〜 3 7 との距離に依存する時刻誤差が生じるが、 上記のように測定された自局位置から、 自局と当該衛星との間の距離は、 定められた数式に当てはめて演算することによ り正確に求められる。 これは現実にはコンピュータにより自動的に実行される。 このように、 各基地局 3 0〜3 7は G P Sからの時刻情報により、 基準時計 2を 正確に較正することができる。 この較正精度は 0 . 1 Sより高い精度であり、 局間位相同期には十分な値である。
本発明第二実施例における基準時計 2の具体的構成を図 4に示す。 図 4に示す ように、 G P S受信部 5が人工衛星 8の電波を受信する。 この電波に含まれる時 刻情報にしたがって、 基準時計較正部 6は基準時計部 7の時刻を較正する。 基準 時計較正部 6には、 人工衛星 8または 8 ' との距離を演算して時刻誤差を補正す るための回路が含まれている。
G P Sを用いた時刻較正をひんぱんに行うようにすることにより、 各基地局に 備える基準時計 7はルビジュゥム発振器を備えるような高級なものを利用しなく ともよいことになる。 次に、 本発明第一および第二実施例における基地局 3 0 - 3 7の動作を図 5を 参照して説明する。 図 5はリタイミング回路の動作を示す波形図である。 図 2に 示すように、 可変遅延回路 3はリタイミング回路で構成されている。 リタイミン グ回路は、 入力クロックで図 5 ( a ) に示す入力信号のタイ ミ ングを取り直して 出力する回路である。 フリップフロップ回路を利用して実現できる。 図 5 ( b ) に示す入カク ックの立ち上がりタィミングでリタイミングを行っている。 この ようなリタイミング回路によって、 1ビット以内の送出タイミング制御が可能と なる。
次に、 本発明第三実施例を図 6ないし図 9を参照して説明する。 図 6は、 フレ ーム分けされた呼出信号フォーマツトを示す図である。 図 7は、 本発明第三実施 例の可変遅延回路 3のブロック構成図である。 図 8は、 本発明第三実施例の可変 遅延回路 3のバッファメモリ 5 3の蓄積手順を示すフ口一チャートである。 図 9 は本発明第三実施例の可変遅延回路 3の読出手順を示すフローチャートである。 本発明第三実施例は、 送出タイミング制御範囲を大きくとる場合に適用する。 図 7に示す基地局 3 0の構成を参照しながら説明する。 基地局 3 0では、 中継 回線を介して中央局 1から到来する呼出信号を遅延回路 5 2に一時蓄積するとと もに、 その呼出信号からフレーム検出回路 5 1によりフレームを検出する。 そし てフレーム毎に遅延回路 5 2の読出出力をバッファメモリ 5 3に蓄積する。 一方 、 この基地局の送信信号について表 1に示すようなテーブルを記憶回路 5 4に設 定しておき、 読出制御回路 5 5が基準時計からの信号にしたがつてこのバッファ メモリ 5 3に接続されたフレーム信号を読出を制御して順次その内容を送信機へ 达る o
図 8に示すように、 基地局 3 0では呼出信号を受信し （S 1 ) 、 図 6に示す信 号フレームの先頭 （フレーム同期信号） を検出すると （S 2 ) 、 バッファメモリ 5 3の書込先を変更し （S 3 ) 、 フレーム毎にバッファメモリ 5 3に蓄積する （ S 4 ) o
図 9に示すように、 ノ、'ッファメモリ 5 3に書込まれた情報は、 このフレームの 信号送出時刻が来ると （S 1 0 ) 、 送信機に転送され無線送信される （S 1 1 ) c ノ ッファメモリ 5 3における読出タイミング制御は、 各フレームの送出タイミ ング （送信時刻） を基地局 3 0にテーブルとしてあらかじめ設定しておくことに より実現できる。 ここで、 フレーム周期を Tと仮定し、 信号のヘッダにフレーム 審号情報を付加した場合の基地局送信時刻と送信フレームの対応例を表 1に示す 表 1は、 信号送信時刻とフレーム審号の対応を示す表である。
【表 1】
Figure imgf000012_0001
表 1においては、 フレーム審号 「 1」 の信号送信時刻を t 0としている。 表 1 より i フレームは、
時刻 （i一 1 ) T + t 0
に送信すればよいことがわかる。
分かりやすい例を説明すると、 時刻 t 0は標準時刻で毎分 0秒と設定する。 そ して、 1秒毎に 1つのフレームを送信するという設定であるとすると、 フレーム の数 nは 6 0である。 そうすると図 7のバッファメモリ 5 3の数は 6 0個である c つまり、 中央局から中継回線を介して受信した呼出信号は電波信号として送信さ れるときの状態で 1秒毎のフレーム信号に区分されて、 それぞれバッファメモリ 5 3に分配され、 時刻 t 0から、 例えば 2時 3分 0 0. 0 0秒から 1秒毎に 1フ レー厶づっ読出されて送信される。
ここでは、 フレーム周期 Tがつねに一定の場合について示したが、 フレーム周 期丁が、 T , 、 T 2 、 Τ3 、 Τ ηの η種類があるような場合にも同様にフ レーム番号と信号送信時刻をこのような表に設定しておくことにより、 基準とな る時刻 t 0から局間同期をとつて通信を行うことが可能である。 このように各フ レームが複雑になる場合には、 1 0を毎時0分0 0秒、 4分 0 0秒、 8分 0 0秒、 、 のように 4分毎に設定することもできる。
また、 ここでは、 ノ ッファノモリ 5 3とタイミング制御部 5 0とを別構成のハ 一ドウエアとして説明したが、 バッファメモリ 5 3とタイミング制御部 5 0を同 一構成とし、 ソフトゥヱァで処理することも可能である。
このように、 各基地局にあらかじめテーブルを設定しておき、 このテーブルに したがってバッファメモリの内容を読出すように制御することにより、 中央局か ら各基地局に宛てて中継回線に送信する呼出信号には、 それぞれ送信時刻を付加 するようなことが必要でなくなる。 したがって、 各基地局の構成は簡単化され、 各基地局から送信されるフレーム信号は同期された状態を正確に保持することが できるようになる。
このように各基地局にバッファメモリ 5 3を備えることにより、 中央局から各 基地局への中継回線の遅延量に急な変動があつたときにも対応することができる。 遅延量の急な変動は中継回線のルートが切替えられたような場合に発生する。 こ の場合には、 その時点でバッファメモリ 5 3に蓄積されている情報の大きさの範 囲でその変動を吸収することができる。
また、 ここでは、 信号のヘッダにフレーム番号情報を付加したが、 フレーム毎 にフレーム番号情報を付加しない場合も考えられる。 例えば、 ある時刻における 送信フレームの呼出信号情報を決定しておいて、 該当フレームを検出する手段を 備えることにより、 フレー厶審号は不要となる。 あるいは、 ある時刻における送 信フレーム番号を決定しておき、 該当フレームにのみフレーム蕃号を付加してお けば、 それ以降のフレームにはフレーム番号情報は不要となる。 この場合には、 局間同期の同期合わせ許容誤差は土 TZ 2となる。
本発明第一ないし第三実施例では、 無線呼出方式について述べたが、 本発明は 無線呼出方式に限定されるものではなく、 局間同期を要する無線通信方式につい ては同様に適用することができる。
以上説明したように、 本発明によれば、 時計の精度に依存して決定される局間 同期を確立し、 信号速度の速い場合でも所要の同期精度を得ることができる位相 同期方式を実現することができる。
また、 本発明第一ないし第三実施例では、 ルビジユウ厶発振器あるいはセシュ ゥム発振器のような高精度な時計を用いるとして説明したが、 本発明第二実施例 で示したように G P Sを用し、てひんぱんに基準時計を較正することを前提とすれ ば、 必ずしも長期間にわたり高精度を維持する時計を用いる必要はない。 これに より、 安価な基地局装置を構成することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 移動局と無線回線により接続される複数の基地局と、 この複数の基地局を制 御する中央局とを備え、 前記中央局は、 各基地局が移動局に対して送信すべきフ レーム同期信号を前記基地局に対して送出する手段を備え、
前記中央局および各基地局はそれぞれ、 同一の時刻を計時する基準時計と、 こ の基準時計の時刻情報に基づき前記フレーム同期信号を含む呼出信号の送出タィ ミングを調節する手段と、 前記基準時計を較正する手段とを備えた
ことを特徴とする局間位相同期方式。
2. 前記基準時計を較正する手段は、 G P S (Global Posit ion ing System) の同 一システム内の衛星から到来する電波信号を受信することにより自局の基準時計 の時刻を較正する手段を含む請求項 1記載の局間位相同期方式。
3. 前記同一システム内の衛星は同一の衛星である請求項 2記載の局間位相同期 ¾式。
4. 前記基準時計は、 ルビジユウム発振器あるいはセシユウム発振器を備えた時 計であり、
前記較正する手段は、 前記中央局および各基地局にそれぞれ設けられた基準時 計とは別に設けられた移動可能な基準時計と、 この移動可能な基準時計を前記そ れぞれ設けられた基準時計とを遅延時間が問題にならない程度の短い距離で電気 的に接続しその時刻を較正する手段とを含む請求項 1記載の局間位相同期方式。
5. 前記フレーム同期信号の送出タイミングを調節する手段は、 送信すべき信号 をフレーム毎に区分して一時蓄積する手段と、 このフレームの番号に対応する前 記時刻情報を表すテーブルと、 前記時刻情報に同期してこのテーブルに基づくフ レームを前記一時蓄積する手段から選択する手段とを含む請求項 1ないし 4のい ずれかに記載の局間位相同期方式。
6. 前記一時蓄積する手段は、 前記中央局から送られてきた信号をフレーム毎に 区分して蓄積する手段を含む請求項 5記載の局間位相同期方式。
7. 移動局と無線回線により接続される複数の基地局、 およびこの複数の基地局 を制御する中央局にそれぞれ備えられた高精度の基準時計を較正する方法におい て、 前記基準時計とは別に移動可能な基準時計を用意し、 この移動可能な基準時 計をそれぞれ前記基地局および前記中央局に物理的に移動してそれぞれ基地局お よび中央局の基準時計と並置させ、 前記基地局および前記中央局の基準時計の時 刻をこの移動可能な基準時計に合わせることを特徴とする基準時計の較正方法。
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