WO2021044861A1 - 同期信号変換装置 - Google Patents

同期信号変換装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021044861A1
WO2021044861A1 PCT/JP2020/031460 JP2020031460W WO2021044861A1 WO 2021044861 A1 WO2021044861 A1 WO 2021044861A1 JP 2020031460 W JP2020031460 W JP 2020031460W WO 2021044861 A1 WO2021044861 A1 WO 2021044861A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
synchronization
lte
gps
search
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/031460
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
光博 高島
四本　宏二
洋一 串岡
Original Assignee
株式会社日立国際電気
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立国際電気 filed Critical 株式会社日立国際電気
Priority to JP2021543692A priority Critical patent/JP7055934B2/ja
Publication of WO2021044861A1 publication Critical patent/WO2021044861A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/10—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing dedicated supplementary positioning signals
    • G01S19/11—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing dedicated supplementary positioning signals wherein the cooperating elements are pseudolites or satellite radio beacon positioning system signal repeaters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
    • G01S19/37—Hardware or software details of the signal processing chain
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a synchronization signal conversion device attached to a base station of a mobile communication system, and can construct a system using time information synchronized with GPS even in an environment where GPS signals and network signals cannot be received.
  • the present invention relates to a synchronous signal converter capable of increasing the degree of freedom of construction.
  • TDD Time Division Duplex
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access
  • the base station In TDD (Time Division Duplex) wireless systems (existing wireless communication systems) such as CDMA (Code Division Multiple Access) and WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), the timing of communication between terminals and base stations is matched throughout the system. I need to let you. Therefore, the base station generates a synchronization signal synchronized with the GPS (Global Positioning System) reference time, controls the timing of uplink / downlink communication, and realizes a system synchronized with the GPS reference time.
  • GPS Global Positioning System
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a base station device (conventional base station device) provided with a GPS receiver.
  • the base station apparatus 20 includes a GPS antenna 203 and a GPS receiver 21.
  • the GPS antenna 203 receives the GPS signal from the GPS satellite 204 and outputs the GPS reception signal.
  • the GPS receiver 21 extracts a reference time represented by UTC (Coordinated Universal Time) from the GPS reception signal from the GPS antenna 203, and generates a synchronization signal that synchronizes (time synchronization) with the reference time. To do.
  • the conventional base station device 20 operates in accordance with the synchronization signal to perform communication synchronized with the GPS reference time.
  • GPS signals signals transmitted from each GPS satellite (satellite)
  • GPS signals signals in a state in which GPS signals from a plurality of satellites received by the GPS antenna 203 are superimposed are referred to as “GPS signals”.
  • GPS received signal the GPS reception signal is a signal input to the GPS receiver 21, and the GPS receiver 21 acquires the time information synchronized with the UTC and the current position information based on the input GPS reception signal ( (Calculate).
  • a mechanism for distributing time synchronization information via a wired network defined by IEEE1588 may be used.
  • the broadcast information transmitted from the base station to the terminal includes time synchronization information, and in the base station apparatus, another base is used as a substitute for the GPS signal.
  • a synchronization signal may be generated using the broadcast information from the station.
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G 5th generation communication
  • the CA Carrier Aggregation
  • the TDD method is a prerequisite for new frequency allocation in LTE and 5G.
  • the notification information from the base station does not include the time information
  • the periodic signal such as the frame number which is the synchronization signal of the system is notified, and this periodic signal is the reference time of GPS. Often in sync. Depending on the system, the periodic signal may have a certain deviation (offset) from the GPS reference time.
  • time information is included in the broadcast waves of terrestrial digital broadcasting and satellite broadcasting transmitted from broadcasting stations.
  • the clock accuracy differs for each broadcasting station and the reception timing fluctuates due to propagation.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-39514 "Synchronous signal conversion device" (Patent Document 1) and International Publication No. 2016/194518 "Synchronous signal conversion device” (Patent Document 2) are available. is there.
  • a broadcast wave synchronization signal is acquired from a received broadcast wave, converted into a pseudo GPS signal synchronization signal, and a pseudo GPS reception signal including the converted synchronization signal is generated.
  • a synchronous signal conversion device that outputs to a base station device provided with a GPS receiving unit and causes the base station device to generate a reference clock.
  • a timing pulse is generated from an externally input signal, an offset value is measured from the timing pulse, and a broadcast wave synchronization signal is adjusted based on the offset value to obtain a pseudo GNSS received signal.
  • a synchronization signal conversion device that converts a synchronization signal or a pseudo network reception signal into a synchronization signal and outputs the synchronization signal is described.
  • the base station apparatus since the broadcast information does not include the time information, the base station apparatus cannot generate a synchronization signal by using the broadcast information instead of the GPS signal, and the GPS. There is a problem that it is difficult to establish synchronization of a communication system in an environment where it is difficult to receive signals and network signals.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 the physical cell ID and the center frequency corresponding to the reference having the maximum correlation value are searched for based on the correlation value between the S-SS signal of the LTE signal and the known reference. Then, it is selected as the LTE signal for synchronization, the synchronization information of the communication system synchronized with the GPS reference time is extracted from the notification information of the LTE signal for synchronization, and the time information included in the broadcast wave is used as the synchronization information of the communication system. It is not described that correction is performed to obtain time information synchronized with the GPS reference time.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and realizes a system synchronized with a GPS reference time even in an environment where time information is not included in the broadcast information and it is difficult to receive GPS signals and network signals.
  • An object of the present invention is to provide a synchronous signal conversion device capable of increasing the degree of freedom in system construction.
  • the present invention for solving the problems of the above-mentioned conventional example is a synchronous signal conversion device connected to a receiver of a base station of a wireless communication system, and is an LTE signal receiving unit that receives an LTE signal and an LTE signal.
  • a synchronization LTE signal search unit that searches for the center frequency and physical cell ID of a synchronous LTE signal based on the correlation value between the S-SS signal and a known reference and selects it as the synchronization LTE signal, and a synchronization unit.
  • the broadcast information demodulator that demolishes the LTE signal to extract the broadcast information, the broadcast wave receiver that receives the broadcast wave, and the time information from the broadcast wave are acquired, and the system synchronization information synchronized with GPS is acquired from the broadcast information.
  • the synchronization time information synchronized with the GPS reference time is generated, and based on the synchronization time information, the receiver of the base station is equivalent to the GPS reception signal. It is characterized by including a pseudo GPS reception signal transmission unit that generates a pseudo GPS reception signal to be handled and outputs the pseudo GPS reception signal to the receiver of the base station.
  • the synchronization LTE signal search unit sequentially changes the center frequency for each center frequency search range for a plurality of center frequency search ranges, and obtains the LTE S-SS signal.
  • the correlation value with the known reference is calculated, the combination of the physical cell ID and the center frequency corresponding to the reference having the maximum correlation value is set in the broadcast information demodulation unit and demodulated, and an error from the broadcast information demodulation unit is performed.
  • a search process is performed to store the combination as a candidate for the synchronous LTE signal, and a plurality of candidates for the synchronous LTE signal are stored by the search process in a plurality of central frequency search ranges. Is characterized in that, among the candidates, the combination of the physical cell ID having the maximum correlation value and the center frequency is selected as the synchronization LTE signal and set in the broadcast information demodulation unit.
  • the synchronization LTE signal search unit monitors the error detection result from the broadcast information demodulation unit after selecting the synchronization LTE signal, and the error detection result is abnormal. In this case, after a certain period of time has elapsed, the search process is performed again for the plurality of central frequency search ranges to select the LTE signal for synchronization.
  • the present invention is characterized in that, in the synchronization signal conversion device, the synchronization LTE signal search unit periodically performs search processing on a plurality of center frequency search frequency bands to select a synchronization LTE signal. ..
  • the present invention is a synchronization signal conversion method in a synchronization signal conversion device connected to a receiver of a base station of a wireless communication system, and the LTE signal search unit for synchronization is known as an S-SS signal of an LTE signal.
  • the LTE signal search unit for synchronization is known as an S-SS signal of an LTE signal.
  • the center frequency and physical cell ID of the synchronous LTE signal are searched and selected as the synchronization LTE signal, and the notification information demodulator demotes the synchronization LTE signal to provide the notification information.
  • the pseudo GPS reception signal transmission unit acquires time information from the received broadcast wave, acquires system synchronization information synchronized with GPS from the broadcast information, and outputs the time information in accordance with the timing of the system synchronization information.
  • synchronization time information synchronized with the GPS reference time is generated, and based on the synchronization time information, a pseudo GPS reception signal that is treated in the same manner as the GPS reception signal by the receiver of the base station is generated to receive the base station. It is characterized by outputting to the machine.
  • a synchronous signal converter connected to a receiver of a base station of a wireless communication system, which includes an LTE signal receiver for receiving an LTE signal, an S-SS signal of the LTE signal, and a known reference.
  • the synchronization LTE signal search unit that searches for the center frequency and physical cell ID of the synchronizationable LTE signal based on the correlation value of, and selects it as the synchronization LTE signal, and the synchronization LTE signal is demolished to provide broadcast information.
  • the notification information demodulation unit to be extracted, the broadcast wave receiving unit that receives the broadcast wave, and the time information from the broadcast wave are acquired, and the system synchronization information synchronized with GPS is acquired from the notification information, and the time information is used as the system synchronization information.
  • Synchronized time information synchronized with the GPS reference time is generated by outputting according to the timing, and based on the synchronized time information, a pseudo GPS reception signal that is treated in the same manner as the GPS reception signal by the receiver of the base station is generated.
  • the pseudo GPS reception signal Since it is a synchronous signal converter equipped with a pseudo GPS reception signal transmission unit that outputs to the receiver of the base station, even if the base station is installed in an environment where GPS signals cannot be received, the pseudo GPS reception signal It is possible to realize a communication system by generating a synchronization signal synchronized with the GPS reference time based on the above, and there is an effect that the degree of freedom in system construction can be increased.
  • the synchronous LTE signal search unit sequentially changes the center frequency for each center frequency search range for a plurality of center frequency search ranges, and obtains the LTE S-SS signal and a known reference.
  • the correlation value is calculated, and the combination of the physical cell ID and the center frequency corresponding to the reference with the maximum correlation value is set in the broadcast information demodulation section and demodulated, and the error detection result from the broadcast information demodulation section is normal. If there is, a search process is performed to store the combination as a candidate for the synchronous LTE signal, and if a plurality of candidates for the synchronous LTE signal are stored by the search process in a plurality of central frequency search ranges, the candidates are among the candidates.
  • the combination of the physical cell ID with the maximum correlation value and the center frequency is selected as the synchronization LTE signal and set in the broadcast information demodulation unit as the above synchronization signal conversion device. There is an effect that any LTE signal having a good reception state at the installation location can be selected as the synchronization LTE signal.
  • the synchronization LTE signal search unit monitors the error detection result from the broadcast information demodulation unit after selecting the synchronization LTE signal, and if the error detection result is abnormal, Since the above-mentioned synchronization signal conversion device is used to select the LTE signal for synchronization by performing search processing for a plurality of central frequency search ranges again after a certain period of time has elapsed, it is useless processing by not performing search processing in case of a temporary defect. There is an effect that the synchronization with the LTE signal can be surely continued while suppressing the above.
  • a synchronization signal conversion method in a synchronization signal conversion device connected to a receiver of a base station of a wireless communication system, and a synchronization LTE signal search unit is used as an S-SS signal of an LTE signal.
  • the center frequency and physical cell ID of the synchronous LTE signal are searched and selected as the synchronization LTE signal, and the notification information demodulator demotes the synchronization LTE signal for notification.
  • the information is taken out, and the pseudo GPS reception signal transmission unit acquires the time information from the received broadcast wave, and also acquires the system synchronization information synchronized with GPS from the broadcast information, and adjusts the time information to the timing of the system synchronization information.
  • synchronous time information synchronized with the GPS reference time is generated, and based on the synchronized time information, a pseudo GPS reception signal that is treated in the same manner as the GPS reception signal by the receiver of the base station is generated, and the base station. Since the synchronization signal conversion method is used to output to the receiver of, even if the base station is installed in an environment where GPS signals cannot be received, a synchronization signal synchronized with the GPS reference time is generated based on the pseudo GPS reception signal. This has the effect of realizing a communication system and increasing the degree of freedom in system construction.
  • the LTE signal search unit for synchronization sets the center frequency in order to capture the LTE signal transmitted from the base station of the mobile communication system by LTE for synchronization.
  • the correlation value between the S-SS (Secondary Synchronization Signal) signal and a known reference is obtained, and the signal specified by the PCI (Physical Cell Id) and the center frequency corresponding to the reference with the maximum correlation value.
  • the signal is used as a candidate for the LTE signal for synchronization, and a plurality of searches are performed. Candidates are sought for the range, and if there are multiple candidates, the candidate with the maximum correlation value is selected as the synchronization LTE signal and set in the BCH demodulation unit 114, and the BCH demodulation unit 114 demolishes the synchronization LTE signal.
  • CRC Cyclic Redundancy Check
  • the broadcast information is output, and the pseudo GPS reception signal transmission unit extracts the system synchronization signal (for example, frame number) synchronized with the GPS reference time from the broadcast information, and the time information acquired from the broadcast wave is extracted from the system.
  • Pseudo GPS that generates time information synchronized with the reference time by correcting at the timing of the synchronization signal, and includes orbit information of a plurality of satellites and time information corresponding to the transmission time from each satellite corresponding to the time information.
  • a reception signal is generated and output to a receiving device equipped with a GPS receiver (for example, a base station device), and even a receiving device in an environment where the GPS signal cannot be received is GPS based on the pseudo GPS reception signal. It is possible to realize a communication system by generating a synchronization signal synchronized with a reference time, and to increase the degree of freedom in system construction.
  • this synchronization signal conversion device includes a plurality of antennas that receive signals from LTE base stations, and when searching for a synchronization LTE signal, S is specified in the frequency range (search range) to be searched. -The SS signal is received, the correlation value between the S-SS signal and the known reference corresponding to 504 PCIs is calculated, and the center frequency and PCI at which the correlation value is maximized at the specified center frequency.
  • the CRC result is stored as a candidate for the LTE signal for synchronization, and as a result of processing the entire search range, the central frequency, PCI, which has the maximum correlation value, And the antenna that received the signal is set in the broadcast information demodulation unit to be the LTE signal for synchronization, and the signal of any operator is received at the installation location regardless of the operator of the LTE system.
  • Any LTE signal in good condition can be designated as the synchronization LTE signal.
  • the synchronous signal conversion device is specialized for LTE / LTE-Advanced.
  • it is applicable to 5G and system notification information that does not include time information and is applicable to time synchronization in the entire system including a system synchronization signal synchronized with the GPS reference time.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the synchronous signal conversion device.
  • the synchronous signal conversion device 10 is used by being connected to a base station device 20 provided with a GPS receiver 21 similar to that in FIG. 6, and supplies a pseudo GPS reception signal to the base station device 20. It is a thing.
  • the synchronous signal conversion device 1 includes LTE receiving antennas 102 and 103 for receiving LTE radio signals and broadcast wave receiving antennas 104 and 105 for receiving broadcast waves from a broadcasting station. Using the radio signal and the broadcast wave, time information synchronized with the GPS reference time is generated, and the receiving device (here, the base station device 20) is made to acquire the time information synchronized with the GPS reference time. A pseudo GPS reception signal including information for the above is generated and output to the base station apparatus 20.
  • the base station device 20 is provided with a GPS receiver 21, but is not provided with a GPS antenna. Then, the GPS receiver 21 inputs a pseudo GPS reception signal from the present synchronization signal converter 10 instead of the GPS reception signal, acquires time information synchronized with the GPS reference time, and outputs a synchronization signal based on the time information. Generate.
  • the GPS receiver 21 of the connected base station device 20 can acquire accurate time information and correct position information synchronized with the UTC.
  • the GPS receiver 21 of the base station device 20 recognizes that the GPS signals from a plurality of satellites are superimposed and input as the GPS reception signal, and receives the original GPS. It operates in the same way as when a signal is input.
  • time information synchronized with the GPS reference time is used as a synonym for "time information synchronized with UTC”.
  • FIG. 2 is a block diagram of the configuration of the synchronous signal conversion device.
  • the synchronous signal conversion device 10 includes LTE receiving antennas 102 and 103, broadcast wave receiving antennas 104 and 105, LTE signal receiving unit 111, S-SS correlation value calculating unit 112, and LTE. It includes a signal search unit 113, a BCH (Broadcast Channel) demodulation unit 114, a broadcast wave signal reception unit 121, a pseudo GPS reception signal transmission unit 115, and a control unit 130.
  • BCH Broadcast Channel
  • the LTE receiving antennas 102 and 103 are antennas that receive radio waves from the base station of the LTE system.
  • Broadcast wave receiving antennas 104 and 105 are antennas that receive broadcast waves from a broadcasting station.
  • the LTE signal receiving unit 111 extracts a signal in the search range specified by the LTE signal searching unit 113 from the received signals from the LTE receiving antennas 102 and 103.
  • the search range is a range for searching the center frequency of the LTE signal for synchronization, and here, it is defined as one 2 GHz band and two 800 MHz bands used in the LTE system. Specifically, in the case of the 2 GHz band, the range is 60 MHz of 2110 to 2170 MHz, and in the case of the 800 MHz band, the range is 30 MHz of 860 to 890 MHz and the range of 15 MHz of 945 to 960 MHz.
  • the S-SS correlation value calculation unit 112 performs a correlation calculation between the S-SS signal in the received signal at the center frequency designated by the LTE signal search unit 113 and a known reference of 504 patterns, and calculates the correlation value. Since the bandwidth of the LTE signal is 1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, or 20MHz, the center frequency is specified in 0.1MHz units in order from the minimum value to the maximum value of the search range. And.
  • the known reference corresponds to PCI (Physical Cell ID) in the LTE system.
  • the S-SS correlation value calculation unit 112 outputs the center frequency, the PCI corresponding to the reference, and the correlation value to the LTE signal search unit 113.
  • the set of the center frequency, the PCI, and the correlation value shall be referred to as the search result.
  • the LTE signal search unit 113 performs search processing for the synchronization LTE signal and performs synchronization LTE signal search processing for specifying the PCI and center frequency of the synchronization LTE signal. Specifically, the LTE signal search unit 113 sequentially designates the center frequency to the S-SS correlation value calculation unit 112 for the above-mentioned three search ranges set in advance, and receives and stores the search result.
  • the LTE signal search unit 113 specifies all the possible center frequencies for one search range and finishes acquiring the search results
  • the PCI and the center frequency of the search result having the maximum correlation value are BCHed.
  • the demodulation unit 114 the broadcast signal of the LTE signal is demodulated, and a synchronization LTE signal candidate in the search range is specified based on the CRC result from the BCH demodulation unit 114.
  • the same search process is performed for the remaining two search ranges, and based on the search result with the maximum correlation value, the antenna, PCI, and center frequency are specified, and the LTE signal candidates for synchronization in each search range are specified. Is obtained, and among the candidates in the entire search range, the one having the maximum correlation value is used as the LTE signal for synchronization.
  • the LTE signal search process for synchronization of the LTE signal search unit 113 will be described later.
  • the LTE signal search unit 113 of the synchronization signal conversion device 10 once synchronizes with the LTE signal, monitors the CRC result from the BCH demodulation unit 114, and determines whether or not the signal is normally received. The operation after the synchronization is completed will also be described later.
  • the configuration in which the S-SS correlation value calculation unit 112 and the LTE signal search unit 113 are combined corresponds to the LTE signal search unit for synchronization described in claim.
  • the BCH demodulation unit 114 demodulates the BCH of the LTE signal received by the LTE reception antennas 102 and 103 based on the center frequency and PCI specified by the LTE signal search unit 113, and outputs the CRC results of the two antennas to the LTE signal. Output to the search unit 113. Further, when synchronized with the LTE signal, the BCH demodulation unit 114 outputs the broadcast information included in the LTE signal to the pseudo GPS reception signal transmission unit 115.
  • the control unit 130 controls the entire synchronous signal conversion device 10.
  • the broadcast wave signal receiving unit 121 acquires the broadcast wave signal received by the broadcast wave antennas 104 and 105.
  • the broadcast wave used by the synchronous signal conversion device 10 is a broadcast wave of terrestrial digital broadcasting.
  • the pseudo GPS reception signal transmission unit 115 extracts a system synchronization signal (for example, a frame number) synchronized with the GPS reference time from the notification information input from the BCH demodulation unit 114, and is input from the broadcast wave signal reception unit 121.
  • the time information is extracted from the broadcast wave signal, the time information of the broadcast wave is corrected by the system synchronization information of LTE, the time information synchronized with GPS is generated, and the pseudo GPS reception signal including the time information synchronized with the GPS is generated. Is output to the base station device 20 and the like.
  • the configuration and operation of the pseudo GPS reception signal transmission unit 115 will be described later.
  • the synchronization signal conversion device 10 performs a process of searching for and capturing the LTE signal for synchronization.
  • the S-SS correlation value calculation unit 112 calculates the correlation value between the S-SS signal and a known reference for the center frequency specified by the LTE signal search unit 113, and the correlation value is equal to or higher than a certain value.
  • the center frequency, the PCI corresponding to the reference, and the correlation value are output to the LTE signal search unit 113 as a search result.
  • the LTE signal search unit 113 specifies the PCI and the center frequency in the BCH demodulation unit 114 and demodulates each antenna, and if the CRC result is normal, stores it as a candidate for the LTE signal for synchronization.
  • the LTE signal search unit 113 searches for candidates for the LTE signal for synchronization in the entire search range (one in the 2 GHz band and two in the 800 MHz band), and as a result, for example, the antenna, PCI, and center frequency having the maximum correlation value. Is selected as the LTE signal for synchronization, the antenna, PCI, and center frequency are set in the BCH demodulation unit 114, and synchronization with the LTE signal is completed.
  • the BCH demodulation unit 114 demodulates the synchronization LTE signal based on the set antenna, PCI, and center frequency, and outputs the broadcast information to the pseudo GPS reception signal transmission unit 115.
  • the pseudo GPS reception signal transmission unit 115 acquires system synchronization information synchronized with GPS based on the notification information from the BCH demodulation unit 114, corrects the time information from the broadcast wave signal reception unit 121 based on the system synchronization information, and pseudo A GPS reception signal is generated and output to the outside (base station device 20).
  • the LTE signal search unit 113 of the synchronization signal conversion device 10 once synchronizes with the LTE signal, then only monitors the CRC result, and if the CRC result becomes abnormal, it is used for synchronization again after a certain period of time.
  • the LTE signal search process is performed to try to synchronize with the LTE signal. While the synchronous LTE signal search process is being performed, the pseudo GPS reception signal transmission unit 115 self-propells using the internal clock, and the pseudo GPS reception signal is continuously output. In this way, the operation of the synchronous signal conversion device 10 is performed.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the LTE signal search process for synchronization.
  • the LTE signal search unit 113 first selects and sets one of the three search ranges (S11).
  • the 2 GHz band is used.
  • the LTE signal search unit 113 specifies an arbitrary center frequency in the search range to the S-SS correlation value calculation unit 112 (S12).
  • the center frequency is specified in steps of 0.1 MHz sequentially from the minimum value of the search range, for example, as described above.
  • the S-SS correlation value calculation unit 112 calculates the correlation value between the S-SS signal of the center frequency and the known reference, and outputs it as a search result.
  • the LTE signal search unit 113 acquires and stores the search result from the S-SS correlation value calculation unit 112 (S13).
  • the search results include the center frequency, PCI, and correlation value. Then, the LTE signal search unit 113 determines whether or not the search has been completed after designating the center frequency for the search range (S14).
  • the process returns to the process S12 and the next center frequency is specified. Further, when the search is completed in the process S14 (in the case of Yes), the search result having the maximum correlation value in the search range (initially 2 GHz band) is specified (S15), and its PCI and center. The frequency is specified in the BCH demodulation unit 114 (S16).
  • the BCH demodulation unit 114 demodulates the broadcast information of the designated LTE signal for each of the LTE reception antennas 102 and 103, and outputs the CRC result to the LTE signal search unit 113.
  • the LTE signal search unit 113 acquires the CRC result for each antenna from the BCH demodulation unit 114 (S17), and if the CRC result is normal, it is assumed that it is synchronized with the LTE signal, and the antenna, PCI, and center frequency. , Correlation value sets are stored as synchronization LTE signal candidates in the search range (S18). If the CRC result is not normal, it is determined that it is not synchronized with the LTE signal, and it is not stored as a candidate.
  • the LTE signal search unit 113 determines whether or not the search has been completed for the entire search range (S19). If the search range still remains in the process S18, the process proceeds to the process S11, and the next search range (for example, 860 to 890 MHz of 800 MHz) is specified. The LTE signal search unit 113 repeats the search from the process S12 to the process S18 at a cycle of 1 second, and performs a search process for all the center frequencies of the search range.
  • the correlation values are compared for the LTE signal candidates for synchronization in each search range, and the antenna, PCI, center frequency, and correlation value having the maximum correlation value are compared. Is selected as the LTE signal for synchronization (S20) and set in the BCH demodulation unit 114.
  • the BCH demodulation unit 114 can acquire the broadcast information in synchronization with the selected synchronization LTE signal and acquire the system synchronization information synchronized with the GPS. In this way, the LTE signal search process for synchronization is performed.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory view showing an example of a method for searching for a center frequency.
  • the center frequency is set in 0.1 MHz units in order from the minimum value of the search range to search, but by specifying only the assumed (expected) center frequency, the LTE signal for synchronization is specified. It is also possible to shorten the search processing time.
  • a case of searching for a center frequency in the 2 GHz band will be described as an example.
  • each of the three types of carriers uses the 20 MHz band in the search range (60 MHz) of the 2 GHz band.
  • the bandwidth of the LTE signal is considered to be 20 MHz, 10 MHz, and 5 MHz. Therefore, the center frequency setting is the center of the 20 MHz band as shown in (b), as shown in (1) and (c).
  • the S-SS correlation value calculation unit by designating the seven center frequencies (2) and (3), which are the centers of the 10 MHz band, and (4), (5), (6), and (7), which are the centers of the 5 MHz band. Let 112 calculate the correlation value between the S-SS signal and the known reference, and output the search result.
  • the search may be performed 7 times for 20 MHz, and the processing can be significantly reduced as compared with the method of searching from the lower limit to the upper limit of the search range in units of 0.1 MHz, until synchronization with the LTE signal. It is possible to shorten the time of. Further, when the type of carrier can be specified, it is only necessary to search for 20 MHz corresponding to the carrier within 60 MHz, and the processing can be further reduced.
  • the 800 MHz band can be searched by specifying only the assumed center frequency to reduce the processing and shorten the time required to synchronize with the LTE signal. It can be done.
  • FIG. 5 is a block diagram of the pseudo GPS reception signal transmission unit 115.
  • the pseudo GPS reception signal transmission unit 115 includes a synchronization signal acquisition unit 11, a time information acquisition unit 12, a time information synchronization unit 13, a GPS time information conversion unit 14, and a pseudo GPS reception signal output. It is provided with a unit 15.
  • the synchronization signal acquisition unit 11 extracts the system synchronization signal from the broadcast information included in the received LTE signal.
  • the system synchronization signal include a signal indicating a specific frame number and the like.
  • the system synchronization signal is synchronized with the timing of the GPS reference time. Depending on the type of wireless communication system, the system synchronization signal may have a certain offset from the GPS reference time.
  • the time information acquisition unit 12 extracts the time information included in the received broadcast wave.
  • the time information included in the broadcast wave includes an error due to a difference in clock accuracy and a fluctuation in reception timing due to radio wave propagation, and is not synchronized with the GPS reference time.
  • the time information synchronization unit 13 inputs the system synchronization information from the synchronization signal acquisition unit 11 and the time information from the time information acquisition unit 12, corrects the time information based on these, and synchronizes with the GPS reference time. Generate the time information (synchronous time information). The configuration and operation of the time information synchronization unit 13 will be described later.
  • the GPS time information conversion unit 14 generates a pseudo GPS reception signal based on the synchronization time information input from the time information synchronization unit 13. Specifically, the GPS time information conversion unit 14 pseudo-calculates GPS signals from a plurality of satellites so as to correspond to the synchronized time information, and a GPS reception signal (pseudo) as if a plurality of GPS signals overlap. GPS reception signal) is generated.
  • the pseudo GPS reception signal includes the orbit information of a plurality of satellites and the transmission time from each satellite, which are generated so that the synchronization time information is calculated by the receiving side device (base station device 20).
  • the GPS receiver 102 of the base station apparatus 10 calculates the same time information as the synchronization time information based on the received pseudo GPS reception signal to generate the synchronization signal, and also generates the synchronization signal.
  • the pseudo GPS reception signal is a signal that is treated in the same manner as the GPS reception signal by the GPS receiver 21 of the base station device 20 and the synchronization signal and time information are taken out.
  • the pseudo GPS reception signal is the same as the signal generated in the GPS simulator used for testing the GPS receiver. For example, Keysight Technologies, Inc., published on January 6, 2015, “Keysight Technologies GPS receiver. It is described in "Test”.
  • the pseudo GPS reception signal transmission unit 15 outputs the pseudo GPS reception signal output from the GPS time information conversion unit 14 to the connected base station device 20.
  • the time information synchronization unit 13 includes a synchronization correction unit 31, a time information correction unit 32, and a synchronization time generation unit 33.
  • the time information synchronization unit 13 basically performs a self-propelled operation based on the internal clock, and the synchronization time generation unit 33 transmits the time information from the time information correction unit 32 to the timing from the synchronization correction unit 31.
  • time information synchronized time information
  • the synchronization timing correction unit 311 corrects the timing
  • the time information synchronization unit 13 corrects the timing
  • the time correction unit 321 corrects the internal time information.
  • the synchronization time information can be output from the time information synchronization unit 13 without interruption.
  • the synchronization correction unit 31 includes a synchronization timing correction unit 311 and a synchronization counter 312.
  • the synchronization timing correction unit 311 corrects the timing of the synchronization counter 312 based on the system synchronization signal of 1PPS (Pulse Per Second) input from the synchronization signal acquisition unit 11, and the system synchronization signal is input. In that case, the timing is instructed to the synchronization counter 312.
  • 1PPS Pulse Per Second
  • the synchronization timing correction unit 311 determines whether or not the system synchronization signal can be normally received, and if the system synchronization signal can be normally received, updates the timing of the synchronization counter 312 in accordance with the system synchronization signal. At that time, if the system synchronization signal has a known offset with respect to the GPS reference time, the synchronization timing correction unit 311 gives a timing instruction that corrects the offset amount.
  • the synchronization counter 312 is a frequency generation circuit equipped with a VCXO (Voltage Controlled Crystal Oscillator), a TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator), and the like, and is a self-propelled signal (self-propelled) that counts timing. Clock) is generated.
  • the synchronization counter 312 outputs a synchronization timing (timing signal) every second based on the self-propelled clock. Further, when a timing instruction from the timing correction unit 311 is input, the synchronization counter 312 generates a synchronization timing every second starting from the timing.
  • the correction can be performed. .. That is, when the system synchronization signal is normally input, the synchronization counter 312 outputs a 1PPS timing signal synchronized with the GPS reference time.
  • the time information correction unit 32 includes a time correction unit 321 and a time counter 322.
  • the time correction unit 321 determines from the time information acquisition unit 12 whether or not the item information extracted from the broadcast wave can be normally received, and if it can be normally received, the counter value of the time counter 322 (internal). Update the time information) to the acquired time information.
  • the time counter 322 is a frequency generation circuit provided with a VCXO or TCXO, generates a self-propelled clock, generates independent time information (internal time information), and adds a specific time to the internal time information for corrected time information. Is output. The specific time will be described later.
  • the time counter 322 updates the internal time information with the input time information (time information acquired from the broadcast wave).
  • the time counter 322 outputs the corrected time information obtained by adding the specific time to the time information of the broadcast wave.
  • the specific time is a time to be added in order to perform a process of generating synchronized time information synchronized with the GPS reference time from the internal time information.
  • the specific time is set to be a time larger than the maximum time assumed as the deviation between the time information extracted from the broadcast wave and the GPS reference time, and is set to, for example, 0.5 seconds.
  • the internal time information may be slightly delayed or earlier than the broadcast wave time information during self-driving, if the broadcast wave time information is normally received, the internal time information will be adjusted to the broadcast wave time information. Since it is updated, there is no need to consider the deviation due to self-driving.
  • the synchronization time generation unit 33 holds the correction time information input from the time information correction unit 32, and when the synchronization correction unit 31 inputs a 1PPS timing signal synchronized with the GPS reference time, the correction is held. The time information is output according to the timing. As a result, the synchronization time generation unit 33 outputs time information (synchronization time information) synchronized with the GPS reference time every second.
  • the GPS time information conversion unit 14 generates a pseudo GPS reception signal as described above so that the base station device 10 on the receiving side calculates the same time as the synchronization time information, and sends out the pseudo GPS reception signal.
  • the pseudo GPS reception signal is output from the unit 15.
  • the LTE signal search unit 113 monitors the CRC result from the BCH demodulation unit 114 after the synchronization is completed. If the CRC result is normal, it is determined that synchronization with the LTE signal is continuing, and monitoring is continued.
  • the CRC result is abnormal, it is not determined that the LTE signal is out of sync immediately, but monitoring is continued for a certain period of time. For example, if an abnormality is reported continuously for 60 seconds, it is determined that the LTE signal is out of sync. Then, the LTE signal search process for synchronization shown in FIG. 3 is restarted. This is because even if there is a single problem such as when the reception level drops temporarily, synchronization may return again, so it reacts sensitively to such a problem and does not perform unnecessary processing. is there.
  • the LTE signal search unit 113 instructs the BCH demodulation unit 114 to stop the output of the broadcast information, and the BCH demodulation unit 114 does not output the broadcast information.
  • the pseudo GPS reception signal transmission unit 115 generates a pseudo GPS reception signal by the time information synchronization unit 13 self-propelling as described above, and outputs the pseudo GPS reception signal to the base station device 20. It can be done.
  • the LTE signal search unit 113 may periodically perform the synchronization LTE signal search process even if the CRC result from the BCH demodulation unit 114 is normal. By performing the search process on a regular basis, it is possible to ensure synchronization with the LTE signal and stably output a highly accurate pseudo GPS reception signal.
  • the LTE signal search unit 113 sets the center frequency in the S-SS correlation value calculation unit 112 for a specific search range, and sets the center frequency between the S-SS signal and the known reference of the 504 pattern.
  • the correlation value is obtained, and the signal specified by the PCI and the center frequency corresponding to the reference having the maximum correlation value is demoted by the BCH demodulator 114, and if the CRC result is normal, the signal is used for synchronization.
  • the LTE signal search process is performed by using the LTE signal candidates, seeking candidates for a plurality of search ranges, selecting the candidate having the maximum correlation value as the synchronization LTE signal when there are a plurality of candidates, and setting the BCH demodulation unit 114. Then, the BCH demodulation unit 114 demolishes the synchronization LTE signal and outputs the broadcast information, and the pseudo GPS reception signal transmission unit 115 uses the broadcast information to synchronize the system synchronization signal (for example, frame number) with the GPS reference time. Is extracted, and the time information acquired from the broadcast wave is corrected at the timing of the system synchronization signal to generate time information synchronized with the reference time, and the GPS reception signal is generated in the base station device 20 provided with the GPS receiver.
  • the system synchronization signal for example, frame number
  • a pseudo GPS reception signal that is treated in the same manner as the above and the time information is calculated is generated and output to the base station device 20, even in a base station device in an environment where the GPS signal cannot be received, the pseudo GPS is generated. It is possible to realize a communication system by generating a synchronization signal synchronized with the GPS reference time based on the received signal, and there is an effect that the degree of freedom in system construction can be increased.
  • this synchronization signal conversion device once the LTE signal search unit 113 synchronizes with the LTE signal, the CRC result from the BCH demodulation unit 114 is monitored, and the CRC result becomes abnormal continuously for a certain period of time. In that case, the LTE signal for synchronization is searched again for a plurality of search ranges, and the CRC abnormality due to a temporary defect is not reflected, wasteful processing is suppressed, and the LTE signal is surely matched. It has the effect of maintaining synchronization.
  • the present invention is particularly suitable for a synchronous signal conversion device capable of constructing a system using time information synchronized with GPS even in an area where GPS signals cannot be received, and increasing the degree of freedom in system construction.
  • BCH demodulation unit 115 ... Pseudo GPS reception signal transmission unit, 121 ... Broadcast wave signal receiver, 311 ... Synchronous timing correction unit, 312 ... Synchronous counter, 321 ... Time correction unit, 322 ... Time counter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

課題：　ＧＰＳ信号の受信が困難な環境であっても、ＧＰＳの基準時刻に同期したシステムを実現し、システム構築の自由度を増大させる同期信号変換装置を提供する。　解決手段：　ＬＴＥ信号探索部１１３が、特定の探索範囲について、Ｓ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値に基づいて、ＰＣＩと中心周波数をＢＣＨ復調部１１４に設定して復調させ、ＣＲＣ結果が正常であれば、当該信号を同期用ＬＴＥ信号の候補とし、複数の探索範囲について候補を求め、相関値が最大となる候補を同期用ＬＴＥ信号として選択し、疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５が、同期用ＬＴＥ信号を復調して得られた報知情報からＧＰＳの基準時刻に同期したシステム同期信号を抽出し、放送波から取得した時刻情報を、システム同期信号のタイミングで補正して基準時刻に同期した時刻情報とし、疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、基地局装置２０に出力する同期信号変換装置としている。

Description

同期信号変換装置
　本発明は、移動体通信システムの基地局に取り付けられる同期信号変換装置に係り、特にＧＰＳ信号やネットワーク信号を受信できない環境であってもＧＰＳに同期した時刻情報を利用したシステムを構築でき、システム構築の自由度を増大させることができる同期信号変換装置に関する。
［先行技術の説明］
　ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）やＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）などのＴＤＤ（Time Division Duplex）方式の無線システム（既存の無線通信システム）では、端末と基地局の通信のタイミングをシステム全体で一致させる必要がある。そのため、基地局がＧＰＳ（Global Positioning System）の基準時刻に同期した同期信号を生成して、上り／下りの通信のタイミングを制御し、ＧＰＳの基準時刻に同期したシステムを実現している。
［ＧＰＳ受信機を備えた基地局装置：図５］
　ここで、ＧＰＳ受信機を備えた基地局装置について図５用いて説明する。図５は、ＧＰＳ受信機を備えた基地局装置（従来の基地局装置）の概略構成を示す説明図である。
　図５に示すように、基地局装置２０は、ＧＰＳアンテナ２０３と、ＧＰＳ受信機２１とを備えている。
　ＧＰＳアンテナ２０３は、ＧＰＳ衛星２０４からのＧＰＳ信号を受信して、ＧＰＳ受信信号を出力する。
　ＧＰＳ受信機２１は、ＧＰＳアンテナ２０３からのＧＰＳ受信信号から、ＵＴＣ（Coordinated Universal Time；協定世界時）で表された基準時刻を抽出し、当該基準時刻に同期（時刻同期）する同期信号を生成する。
　そして、従来の基地局装置２０は、当該同期信号に従って動作を行うことにより、ＧＰＳの基準時刻に同期した通信を行う。
　ここで、本明細書においては、各ＧＰＳ衛星（衛星）から送信される信号を「ＧＰＳ信号」と称し、ＧＰＳアンテナ２０３で受信した複数の衛星からのＧＰＳ信号が重畳された状態の信号を「ＧＰＳ受信信号」と称するものとする。
　つまり、ＧＰＳ受信信号は、ＧＰＳ受信機２１に入力される信号であり、ＧＰＳ受信機２１では、入力されたＧＰＳ受信信号に基づいて、ＵＴＣに同期した時刻情報と現在の位置情報とを取得（算出）するようになっている。
　ＧＰＳ信号の受信が困難な環境では、ＩＥＥＥ１５８８で規定される有線ネットワークを介して時刻同期の情報を配信する仕組みを利用する場合がある。
　また、ＴＤＤ方式を用いる既存の無線通信システムにおいて、基地局から端末に送信されている報知情報には、時刻同期の情報が含まれており、基地局装置では、ＧＰＳ信号の代替として他の基地局からの報知情報を用いて同期信号を生成する場合がある。
［通信システムの報知情報］
　しかしながら、現在の移動通信の主要システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ（以下、単にＬＴＥとする）、及び次世代システムである５Ｇ（第５世代通信）においては、基地局からの標準の報知情報には時刻情報が含まれていない。
　そのため、ＧＰＳ信号の代替としての活用が困難となっている。
　また、ＬＴＥでは、周波数を束ねて高速化を図るＣＡ（Carrier Aggregation）技術に基地局間の同期が必要であり、また、ＬＴＥ及び５Ｇの新たな周波数割り当てにおいては、ＴＤＤ方式が前提となっている。
　ＴＤＤ方式では、正確なタイミングで送受信を行わないと干渉を起こしてしまう。そのため、これらの通信システムにおいては、基地局からの報知情報に時刻情報は含まないものの、システムの同期信号であるフレーム番号等の周期信号が報知されており、この周期信号はＧＰＳの基準時刻と同期していることが多い。
　システムによっては、周期信号がＧＰＳの基準時刻に対して一定のずれ（オフセット）を持つ場合もある。
［放送信号の時刻情報］
　また、放送局から送信されている地上デジタル放送や衛星放送の放送波には、時刻情報が含まれている。
　放送波の時刻情報には、放送局毎のクロック精度の違いや、伝搬による受信タイミングのゆらぎが発生する。
［関連技術］
　尚、同期信号変換装置の従来技術としては、特開２０１６－３９５１４号公報「同期信号変換装置」（特許文献１）、国際公開第２０１６／１９４５１８号「同期信号変換装置」（特許文献２）がある。
　特許文献１には、受信した放送波から放送波同期信号を取得して、疑似的なＧＰＳ信号の同期信号に変換し、当該変換された同期信号を含む疑似的なＧＰＳ受信信号を生成してＧＰＳ受信部を備えた基地局装置に出力し、基地局装置に基準クロックを生成させる同期信号変換装置が記載されている。
　特許文献２には、外部入力される信号からタイミングパルスを生成し、当該タイミングパルスからオフセット値を計測し、放送波同期信号を当該オフセット値に基づいて調整して、疑似的なＧＮＳＳ受信信号の同期信号又は疑似的なネットワーク受信信号の同期信号に変換して出力する同期信号変換装置が記載されている。
特開２０１６－３９５１４号公報 国際公開第２０１６／１９４５１８号
　上述したように、ＬＴＥの通信システムにおいては、報知情報に時刻情報が含まれていないため、基地局装置が、ＧＰＳ信号の代わりに報知情報を用いて同期信号を生成することができず、ＧＰＳ信号やネットワーク信号の受信が困難な環境における通信システムの同期確立が困難であるという問題点があった。
　尚、特許文献１及び特許文献２には、ＬＴＥ信号のＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値に基づいて、相関値が最大となるリファレンスに対応する物理セルＩＤと中心周波数とを探索して、同期用ＬＴＥ信号として選択し、同期用ＬＴＥ信号の報知情報から、ＧＰＳ基準時刻に同期した通信システムの同期情報を抽出し、放送波に含まれる時刻情報を当該通信システムの同期情報で補正して、ＧＰＳ基準時刻に同期した時刻情報を得ることは記載されていない。
　本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、報知情報に時刻情報が含まれず、ＧＰＳ信号やネットワーク信号の受信が困難な環境であっても、ＧＰＳの基準時刻に同期したシステムを実現し、システム構築の自由度を増大させることができる同期信号変換装置を提供することを目的とする。
　上記従来例の問題点を解決するための本発明は、無線通信システムの基地局の受信機に接続される同期信号変換装置であって、ＬＴＥ信号を受信するＬＴＥ信号受信部と、ＬＴＥ信号のＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値に基づいて、同期可能なＬＴＥ信号の中心周波数及び物理セルＩＤを探索して、同期用ＬＴＥ信号として選択する同期用ＬＴＥ信号探索部と、同期用ＬＴＥ信号を復調して報知情報を取り出す報知情報復調部と、放送波を受信する放送波受信部と、放送波から時刻情報を取得すると共に、報知情報からＧＰＳに同期したシステム同期情報を取得して、時刻情報をシステム同期情報のタイミングに合わせて出力することによりＧＰＳ基準時刻に同期した同期時刻情報を生成して、同期時刻情報に基づいて、基地局の受信機においてＧＰＳ受信信号と同等に扱われる疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、基地局の受信機に出力する疑似ＧＰＳ受信信号送出部とを備えたことを特徴としている。
　また、本発明は、上記同期信号変換装置において、同期用ＬＴＥ信号探索部が、複数の中心周波数探索範囲について中心周波数探索範囲ごとに、中心周波数を順次変更しつつ、ＬＴＥのＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値を算出し、相関値が最大となったリファレンスに対応する物理セルＩＤと中心周波数の組み合わせを、報知情報復調部に設定して復調させ、報知情報復調部からの誤り検出結果が正常であった場合に、組み合わせを同期用ＬＴＥ信号の候補として記憶する探索処理を行い、複数の中心周波数探索範囲における探索処理によって、同期用ＬＴＥ信号の候補が複数記憶された場合には、候補の内、相関値が最大となった物理セルＩＤと中心周波数の組み合わせを同期用ＬＴＥ信号として選択し、報知情報復調部に設定することを特徴としている。
　また、本発明は、上記同期信号変換装置において、同期用ＬＴＥ信号探索部が、同期用ＬＴＥ信号の選択後、報知情報復調部からの誤り検出結果を監視して、誤り検出結果が異常であった場合には、一定時間経過後に、再度複数の中心周波数探索範囲について探索処理を行って同期用ＬＴＥ信号を選択することを特徴としている。
　また、本発明は、上記同期信号変換装置において、同期用ＬＴＥ信号探索部が、定期的に、複数の中心周波数探索周波数帯域について探索処理を行って同期用ＬＴＥ信号を選択することを特徴としている。
　また、本発明は、無線通信システムの基地局の受信機に接続される同期信号変換装置における同期信号変換方法であって、同期用ＬＴＥ信号探索部が、ＬＴＥ信号のＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値に基づいて、同期可能なＬＴＥ信号の中心周波数及び物理セルＩＤを探索して、同期用ＬＴＥ信号として選択し、報知情報復調部が同期用ＬＴＥ信号を復調して報知情報を取り出し、疑似ＧＰＳ受信信号送出部が、受信した放送波から時刻情報を取得すると共に、報知情報からＧＰＳに同期したシステム同期情報を取得して、時刻情報をシステム同期情報のタイミングに合わせて出力することによりＧＰＳ基準時刻に同期した同期時刻情報を生成して、当該同期時刻情報に基づいて基地局の受信機においてＧＰＳ受信信号と同等に扱われる疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、基地局の受信機に出力することを特徴としている。
　本発明によれば、無線通信システムの基地局の受信機に接続される同期信号変換装置であって、ＬＴＥ信号を受信するＬＴＥ信号受信部と、ＬＴＥ信号のＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値に基づいて、同期可能なＬＴＥ信号の中心周波数及び物理セルＩＤを探索して、同期用ＬＴＥ信号として選択する同期用ＬＴＥ信号探索部と、同期用ＬＴＥ信号を復調して報知情報を取り出す報知情報復調部と、放送波を受信する放送波受信部と、放送波から時刻情報を取得すると共に、報知情報からＧＰＳに同期したシステム同期情報を取得して、時刻情報をシステム同期情報のタイミングに合わせて出力することによりＧＰＳ基準時刻に同期した同期時刻情報を生成して、同期時刻情報に基づいて、基地局の受信機においてＧＰＳ受信信号と同等に扱われる疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、基地局の受信機に出力する疑似ＧＰＳ受信信号送出部とを備えた同期信号変換装置としているので、基地局が、ＧＰＳ信号を受信できない環境に設置されている場合でも、疑似ＧＰＳ受信信号に基づいてＧＰＳ基準時刻に同期した同期信号を生成して通信システムを実現でき、システム構築の自由度を増大させることができる効果がある。
　また、本発明によれば、同期用ＬＴＥ信号探索部が、複数の中心周波数探索範囲について中心周波数探索範囲ごとに、中心周波数を順次変更しつつ、ＬＴＥのＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値を算出し、相関値が最大となったリファレンスに対応する物理セルＩＤと中心周波数の組み合わせを、報知情報復調部に設定して復調させ、報知情報復調部からの誤り検出結果が正常であった場合に、組み合わせを同期用ＬＴＥ信号の候補として記憶する探索処理を行い、複数の中心周波数探索範囲における探索処理によって、同期用ＬＴＥ信号の候補が複数記憶された場合には、候補の内、相関値が最大となった物理セルＩＤと中心周波数の組み合わせを同期用ＬＴＥ信号として選択し、報知情報復調部に設定する上記同期信号変換装置としているので、どの事業者の信号であっても、設置場所において受信状態が良好な任意のＬＴＥ信号を同期用ＬＴＥ信号として選択できる効果がある。
　また、本発明によれば、同期用ＬＴＥ信号探索部が、同期用ＬＴＥ信号の選択後、報知情報復調部からの誤り検出結果を監視して、誤り検出結果が異常であった場合には、一定時間経過後に、再度複数の中心周波数探索範囲について探索処理を行って同期用ＬＴＥ信号を選択する上記同期信号変換装置としているので、一時的な不具合では探索処理を行わないようにして無駄な処理を抑えつつ、ＬＴＥ信号との同期を確実に継続できる効果がある。
　また、本発明によれば、無線通信システムの基地局の受信機に接続される同期信号変換装置における同期信号変換方法であって、同期用ＬＴＥ信号探索部が、ＬＴＥ信号のＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値に基づいて、同期可能なＬＴＥ信号の中心周波数及び物理セルＩＤを探索して、同期用ＬＴＥ信号として選択し、報知情報復調部が同期用ＬＴＥ信号を復調して報知情報を取り出し、疑似ＧＰＳ受信信号送出部が、受信した放送波から時刻情報を取得すると共に、報知情報からＧＰＳに同期したシステム同期情報を取得して、時刻情報をシステム同期情報のタイミングに合わせて出力することによりＧＰＳ基準時刻に同期した同期時刻情報を生成して、当該同期時刻情報に基づいて基地局の受信機においてＧＰＳ受信信号と同等に扱われる疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、基地局の受信機に出力する同期信号変換方法としているので、基地局が、ＧＰＳ信号を受信できない環境に設置されている場合でも、疑似ＧＰＳ受信信号に基づいてＧＰＳ基準時刻に同期した同期信号を生成して通信システムを実現でき、システム構築の自由度を増大させることができる効果がある。
本同期信号変換装置の概略を示す説明図である。 本同期信号変換装置の構成ブロック図である。 同期用ＬＴＥ信号探索処理を示すフローチャートである。 中心周波数探索の例を示す説明図である。 疑似ＧＰＳ受信信号送出部の構成ブロック図である。 従来の基地局装置の概略を示す説明図である。
　本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
　本発明の実施の形態に係る同期信号変換装置は、ＬＴＥによる移動体通信システムの基地局から送信されたＬＴＥ信号を同期用として捕捉するため、同期用ＬＴＥ信号探索部が、中心周波数を設定してＳ－ＳＳ（Secondary Synchronization Signal）信号と既知のリファレンスとの相関値を求め、相関値が最大となったリファレンスに対応するＰＣＩ(Physical Cell Id：物理セルＩＤ)と中心周波数で指定される信号を、ＢＣＨ（Broadcast Channel：報知情報チャネル）復調部１１４に復調させ、そのＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check：巡回冗長検査）結果が正常であれば、当該信号を同期用ＬＴＥ信号の候補とし、複数の探索範囲について候補を求め、候補が複数ある場合には相関値が最大となる候補を同期用ＬＴＥ信号として選択してＢＣＨ復調部１１４に設定し、ＢＣＨ復調部１１４が同期用ＬＴＥ信号を復調して報知情報を出力し、疑似ＧＰＳ受信信号送出部が、当該報知情報から、ＧＰＳの基準時刻に同期したシステム同期信号（例えばフレーム番号）を抽出すると共に、放送波から取得した時刻情報を、当該システム同期信号のタイミングで補正することにより基準時刻に同期した時刻情報を生成し、当該時刻情報に対応して、複数の衛星の軌道情報及び各衛星からの送信時刻に相当する時刻情報を含む疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、ＧＰＳ受信機を備えた受信側装置（例えば基地局装置）に出力するものであり、ＧＰＳ信号が受信できない環境にある受信側装置でも、疑似ＧＰＳ受信信号に基づいてＧＰＳ基準時刻に同期した同期信号を生成して通信システムを実現でき、システム構築の自由度を増大させることができるものである。
　特に、本同期信号変換装置は、ＬＴＥ基地局からの信号を受信するアンテナを複数備え、同期用ＬＴＥ信号を探索する際に、探索する周波数範囲（探索範囲）において、中心周波数を指定しながらＳ－ＳＳ信号を受信して、当該Ｓ－ＳＳ信号と、５０４通りのＰＣＩに対応する既知のリファレンスとの相関値を算出し、指定された中心周波数で相関値が最大となった中心周波数及びＰＣＩを用いて報知情報を復調し、ＣＲＣ結果が正常であれば、同期用ＬＴＥ信号の候補として記憶し、探索範囲の全域について処理を行った結果、相関値が最大となった中心周波数、ＰＣＩ、及び当該信号を受信したアンテナを報知情報復調部に設定して、同期用ＬＴＥ信号とするものであり、ＬＴＥシステムの事業者に関わらず、どの事業者の信号であっても、設置場所において受信状態が良好な任意のＬＴＥ信号を同期用ＬＴＥ信号として指定できるものである。
　尚、以下の実施の形態では、無線システムとして、ＬＴＥ／ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄに適用した例を説明するが、本発明の実施の形態に係る同期信号変換装置は、ＬＴＥ／ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄに特化したものではなく、５Ｇや、システム報知情報に時刻情報を含まず、ＧＰＳの基準時刻に同期したシステム同期信号を含むシステム全般における時刻同期に適用可能なものである。
［本同期信号変換装置の概略：図１］
　図１は、本同期信号変換装置の概略を示す説明図である。
　本同期信号変換装置１０は、図１に示すように、図６と同様のＧＰＳ受信機２１を備えた基地局装置２０に接続されて用いられ、基地局装置２０に疑似ＧＰＳ受信信号を供給するものである。
　具体的には、本同期信号変換装置１は、ＬＴＥの無線信号を受信するＬＴＥ受信アンテナ１０２，１０３と、放送局からの放送波を受信する放送波受信アンテナ１０４，１０５とを備え、ＬＴＥの無線信号と放送波とを用いて、ＧＰＳの基準時刻に同期した時刻情報を生成し、更に受信側の装置（ここでは基地局装置２０）に当該ＧＰＳの基準時刻に同期した時刻情報を取得させるための情報を含む疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、基地局装置２０に出力するものである。
　基地局装置２０は、ＧＰＳ受信機２１を備えているが、ＧＰＳアンテナは設けられていない。そして、ＧＰＳ受信機２１が、ＧＰＳ受信信号の代わりに本同期信号変換装置１０からの疑似ＧＰＳ受信信号を入力して、ＧＰＳの基準時刻に同期した時刻情報を取得し、それに基づいて同期信号を生成する。
　ここで、本発明の同期信号変換装置で生成される疑似ＧＰＳ受信信号は、接続された基地局装置２０のＧＰＳ受信機２１が、ＵＴＣに同期した正確な時刻情報と正しい位置情報とを取得できるように生成された信号であり、複数の衛星からのＧＰＳ信号をＧＰＳ受信信号として受信した場合と同様に、複数の衛星に対応する軌道情報や各衛星の送信時刻に相当する時刻情報を含む信号である。
　つまり、基地局装置２０のＧＰＳ受信機２１は、疑似ＧＰＳ受信信号が入力されると、複数の衛星からのＧＰＳ信号が重畳されてＧＰＳ受信信号として入力されたものとして認識し、本来のＧＰＳ受信信号を入力した場合と同じ動作を行うものである。
　尚、ここでは「ＧＰＳの基準時刻に同期した時刻情報」は「ＵＴＣに同期した時刻情報」と同義として用いる。
［本同期信号変換装置の構成：図２］
　本同期信号変換装置の構成について図２を用いて説明する。図２は、本同期信号変換装置の構成ブロック図である。
　図２に示すように、本同期信号変換装置１０は、ＬＴＥ受信アンテナ１０２，１０３と、放送波受信アンテナ１０４，１０５と、ＬＴＥ信号受信部１１１と、Ｓ－ＳＳ相関値算出部１１２と、ＬＴＥ信号探索部１１３と、ＢＣＨ（Broadcast Channel：報知情報チャネル）復調部１１４と、放送波信号受信部１２１と、疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５と、制御部１３０とを備えている。
　本同期信号変換装置１０の各部について説明する。
　ＬＴＥ受信アンテナ１０２，１０３は、ＬＴＥシステムの基地局からの電波を受信するアンテナである。
　放送波受信アンテナ１０４，１０５は、放送局からの放送波を受信するアンテナである。
　ＬＴＥ信号受信部１１１は、ＬＴＥ受信アンテナ１０２，１０３からの受信信号から、ＬＴＥ信号探索部１１３によって指定された探索範囲の信号を抽出する。
　探索範囲とは、同期用ＬＴＥ信号の中心周波数を探索する範囲であり、ここでは、ＬＴＥシステムで用いられる２GHz帯１つと、８００MHz帯２つとしている。
　具体的には、２GHz帯の場合には、２１１０～２１７０MHzの６０MHzの範囲とし、８００MHz帯の場合には、８６０～８９０MHzの３０MHzの範囲、及び、９４５～９６０MHzの１５MHzの範囲とする。
　Ｓ－ＳＳ相関値算出部１１２は、ＬＴＥ信号探索部１１３によって指定された中心周波数の受信信号におけるＳ－ＳＳ信号と、５０４パターンの既知のリファレンスとの相関演算を行い、相関値を算出する。
　ＬＴＥ信号の帯域幅は、１．４MHz、３MHz、５MHz、１０MHz、１５MHz、２０MHzのいずれかであるため、中心周波数は０．１MHz単位で、探索範囲の最小値から最大値まで順に指定されるものとする。
　ここで、既知のリファレンスは、ＬＴＥシステムにおけるＰＣＩ（物理セルＩＤ）に対応している。
　Ｓ－ＳＳ相関値算出部１１２は、中心周波数と、リファレンスに対応するＰＣＩと、相関値とをＬＴＥ信号探索部１１３に出力する。中心周波数とＰＣＩと相関値の組を探索結果と称するものとする。
　ＬＴＥ信号探索部１１３は、同期用ＬＴＥ信号の探索処理を行って同期用ＬＴＥ信号のＰＣＩ及び中心周波数を特定する同期用ＬＴＥ信号探索処理を行うものである。
　具体的には、ＬＴＥ信号探索部１１３は、予め設定されている上述した３つの探索範囲について、Ｓ－ＳＳ相関値算出部１１２に順次中心周波数を指定して、探索結果を受け取って記憶する。
　そして、ＬＴＥ信号探索部１１３は、１つの探索範囲について可能性のある中心周波数を全て指定して探索結果を取得し終わると、相関値が最大となった探索結果のＰＣＩと中心周波数とをＢＣＨ復調部１１４に指定して、ＬＴＥ信号の報知信号を復調させ、ＢＣＨ復調部１１４からのＣＲＣ結果に基づいて、当該探索範囲での同期用ＬＴＥ信号候補を特定する。
　同様の探索処理を、残りの２つの探索範囲についても行って、相関値が最大となった探索結果に基づいて、アンテナ、ＰＣＩ、中心周波数を特定して各探索範囲での同期用ＬＴＥ信号候補を求め、全ての探索範囲における候補の内で、相関値が最大となったものを同期用ＬＴＥ信号とする。
　ＬＴＥ信号探索部１１３の同期用ＬＴＥ信号探索処理については、後述する。
　更に、本同期信号変換装置１０のＬＴＥ信号探索部１１３は、一旦ＬＴＥ信号と同期した後は、ＢＣＨ復調部１１４からのＣＲＣ結果の監視を行って、正常に受信しているかどうかを判断する。同期完了後の動作についても後述する。
　尚、Ｓ－ＳＳ相関値算出部１１２とＬＴＥ信号探索部１１３とを合わせた構成が、請求項に記載した同期用ＬＴＥ信号探索部に相当している。
　ＢＣＨ復調部１１４は、ＬＴＥ信号探索部１１３から指定された中心周波数及びＰＣＩに基づいて、ＬＴＥ受信アンテナ１０２，１０３が受信したＬＴＥ信号のＢＣＨをそれぞれ復調し、２つのアンテナのＣＲＣ結果をＬＴＥ信号探索部１１３に出力する。
　また、ＢＣＨ復調部１１４は、ＬＴＥ信号に同期した場合には、当該ＬＴＥ信号に含まれる報知情報を疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５に出力する。
　制御部１３０は、本同期信号変換装置１０全体の制御を行う。
　放送波信号受信部１２１は、放送波用アンテナ１０４，１０５で受信した放送波信号を取得する。本同期信号変換装置１０が利用する放送波は、地上波デジタル放送の放送波としている。
　疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５は、ＢＣＨ復調部１１４から入力される報知情報から、ＧＰＳの基準時刻に同期したシステム同期信号（例えばフレーム番号）を抽出すると共に、放送波信号受信部１２１から入力される放送波信号から時刻情報を抽出し、放送波の時刻情報をＬＴＥのシステム同期情報で補正して、ＧＰＳに同期した時刻情報を生成し、当該ＧＰＳに同期した時刻情報を含む疑似ＧＰＳ受信信号として、基地局装置２０等に出力する。
　疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５の構成及び動作については後述する。
［本同期信号変換装置の動作：図２］
　本同期信号変換装置１０の動作について図２を用いて説明する。
　まず、本同期信号変換装置１０では、同期用ＬＴＥ信号を探索して捕捉する処理を行う。
　具体的には、Ｓ－ＳＳ相関値算出部１１２が、ＬＴＥ信号探索部１１３から指定された中心周波数についてＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値を算出し、相関値が一定値以上となった場合に中心周波数とリファレンスに対応するＰＣＩと相関値とを、探索結果としてＬＴＥ信号探索部１１３に出力する。
　ＬＴＥ信号探索部１１３は、探索結果に基づいて、ＢＣＨ復調部１１４にＰＣＩと中心周波数とを指定してアンテナ毎に復調させ、ＣＲＣ結果が正常であれば同期用ＬＴＥ信号の候補として記憶する。
　ＬＴＥ信号探索部１１３は、全ての探索範囲（２GHz帯１つ、８００MHz帯２つ）について同期用ＬＴＥ信号の候補を探索し、その結果、例えば相関値が最大となったアンテナ、ＰＣＩ、中心周波数を同期用ＬＴＥ信号として選択し、ＢＣＨ復調部１１４に当該アンテナ、ＰＣＩ、中心周波数を設定して、ＬＴＥ信号との同期を完了する。
　同期完了後、ＢＣＨ復調部１１４は、設定されたアンテナ、ＰＣＩ、中心周波数に基づいて同期用ＬＴＥ信号を復調して、報知情報を疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５に出力する。
　疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５は、ＢＣＨ復調部１１４からの報知情報に基づいてＧＰＳに同期したシステム同期情報を取得し、それに基づいて放送波信号受信部１２１からの時刻情報を補正して、疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、外部（基地局装置２０）に出力する。
　そして、本同期信号変換装置１０のＬＴＥ信号探索部１１３は、一旦ＬＴＥ信号と同期したら、その後はＣＲＣ結果の監視のみを行い、ＣＲＣ結果が異常となった場合には、一定期間後に再び同期用ＬＴＥ信号探索処理を行って、ＬＴＥ信号との同期を試みる。
　同期用ＬＴＥ信号探索処理を行っている間は、疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５は、内部クロックを用いて自走し、疑似ＧＰＳ受信信号は継続して出力される。
　このようにして本同期信号変換装置１０の動作が行われるものである。
［同期用ＬＴＥ信号探索処理：図３］
　次に、本同期信号変換装置のＬＴＥ信号探索部１１３における同期用ＬＴＥ信号探索処理について図３を用いて説明する。図３は、同期用ＬＴＥ信号探索処理を示すフローチャートである。
　図３に示すように、ＬＴＥ信号探索部１１３は、まず３つの探索範囲の中から１つを選んで設定する（Ｓ１１）。ここでは、例えば２GHz帯とする。
　そして、ＬＴＥ信号探索部１１３は、Ｓ－ＳＳ相関値算出部１１２に当該探索範囲において、任意の中心周波数を指定する（Ｓ１２）。中心周波数は、例えば上述したように、探索範囲の最小値から順次０．１MHzステップで指定される。
　Ｓ－ＳＳ相関値算出部１１２は、これを受けて当該中心周波数のＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値を算出して、探索結果として出力する。
　ＬＴＥ信号探索部１１３は、Ｓ－ＳＳ相関値算出部１１２から探索結果を取得して記憶する（Ｓ１３）。探索結果には、中心周波数、ＰＣＩ、相関値が含まれる。
　そして、ＬＴＥ信号探索部１１３は、当該探索範囲について、中心周波数を指定し終えて探索が終了したかどうかを判断する（Ｓ１４）。
　処理Ｓ１４で、探索が終了していない場合（Ｎｏの場合）には、処理Ｓ１２に戻って、次の中心周波数を指定する。
　また、処理Ｓ１４で探索が終了している場合には（Ｙｅｓの場合）、当該探索範囲（最初は２GHz帯）で相関値が最大となった探索結果を特定し（Ｓ１５）、そのＰＣＩ及び中心周波数をＢＣＨ復調部１１４に指定する（Ｓ１６）。
　ＢＣＨ復調部１１４は、これを受けて、ＬＴＥ受信アンテナ１０２，１０３のそれぞれについて、指定されたＬＴＥ信号の報知情報を復調し、ＣＲＣ結果をＬＴＥ信号探索部１１３に出力する。
　ＬＴＥ信号探索部１１３は、ＢＣＨ復調部１１４からのアンテナ毎のＣＲＣ結果を取得して（Ｓ１７）、ＣＲＣ結果が正常であった場合には当該ＬＴＥ信号と同期したとして、アンテナ、ＰＣＩ、中心周波数、相関値の組を当該探索範囲における同期用ＬＴＥ信号候補として記憶する（Ｓ１８）。ＣＲＣ結果が正常でなかった場合には、ＬＴＥ信号と同期していないと判断し、候補として記憶しない。
　尚、処理Ｓ１８において、同一のＰＣＩ、中心周波数のＬＴＥ信号について、ＬＴＥ受信アンテナ１０２，１０３の両方で受信し、両方ともＣＲＣ結果が正常であった場合には、予め設定されたいずれか一方のアンテナを選択して記憶する。
　そして、ＬＴＥ信号探索部１１３は、全ての探索範囲について探索を終了したかどうか判断する（Ｓ１９）。
　処理Ｓ１８で、まだ探索範囲が残っている場合には、処理Ｓ１１に移行して、次の探索範囲（例えば８００MHzの８６０～８９０MHz）を指定する。
　ＬＴＥ信号探索部１１３は、処理Ｓ１２から処理Ｓ１８までの探索を１秒周期で繰り返して、探索範囲の中心周波数全てについて探索処理を行う。
　処理Ｓ１９で、３つの探索範囲全ての探索が終了した場合には、各探索範囲の同期用ＬＴＥ信号候補について相関値を比較し、相関値が最大となったアンテナ、ＰＣＩ、中心周波数、相関値の組を同期用ＬＴＥ信号として選択し（Ｓ２０）、ＢＣＨ復調部１１４に設定する。
　つまり、３つの探索範囲の探索が終了した時点で、同期用ＬＴＥ信号候補として１つしか記憶されていない場合には当該アンテナ、ＰＣＩ、中心周波数、相関値の組を同期用ＬＴＥ信号として選択する。
　また、複数の同期用ＬＴＥ信号候補が記憶されていれば、相関値を比較して最大の候補を同期用ＬＴＥ信号として選択する。
　これにより、ＢＣＨ復調部１１４は、当該選択された同期用ＬＴＥ信号に同期して報知情報を取得し、ＧＰＳに同期したシステム同期情報を取得できるものである。
　このようにして、同期用ＬＴＥ信号探索処理が行われる。
［中心周波数の探索方法：図４］
　次に、同期用ＬＴＥ信号探索処理における中心周波数の探索方法の例について図４を用いて説明する。図４は、中心周波数の探索方法の例を示す模式説明図である。
　上述した例では、探索範囲の最小値から順次０．１MHz単位で中心周波数を設定して探索するようにしているが、想定（予想）される中心周波数のみを指定することにより、同期用ＬＴＥ信号探索処理の時間を短縮することも可能である。
　ここでは、２GHz帯における中心周波数を探索する場合を例として説明する。
　図４（ａ）に示すように、２GHz帯の探索範囲（６０MHz）においては、３種類のキャリア（事業者）がそれぞれ２０MHzの帯域を使用しているものとする。
　この場合、ＬＴＥ信号の帯域幅としては２０MHz、１０MHz、５MHzが考えられるため、中心周波数の設定は、（ｂ）に示すように２０MHz帯域の中心である（１）、（ｃ）に示すように１０MHz帯域の中心である（２）及び（３）、更に５MHz帯域の中心である（４）（５）（６）（７）の７つの中心周波数を指定して、Ｓ－ＳＳ相関値算出部１１２にＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値を算出させ、探索結果を出力させる。
　つまり、２０MHzに対して７回の探索を行えばよく、０．１MHz単位で探索範囲の下限から上限まで探索する方法に比べて、大幅に処理を軽減することができ、ＬＴＥ信号と同期するまでの時間を短縮することができるものである。
　更に、キャリアの種類も特定できる場合には、６０MHzの内の当該キャリアに対応する２０MHzについてのみ探索すればよく、一層処理を軽減することができるものである。
　ここでは２GHz帯について説明したが、８００MHz帯についても同様に、想定される中心周波数のみを指定して探索を行うようにすることで、処理を軽減し、ＬＴＥ信号と同期するまでの時間を短縮できるものである。
［疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５の構成：図５］
　次に、図２に示した疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５の構成について図５を用いて説明する。図５は、疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５の構成ブロック図である。
　図５に示すように、疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５は、同期信号取得部１１と、時刻情報取得部１２と、時刻情報同期部１３と、ＧＰＳ時刻情報変換部１４と、疑似ＧＰＳ受信信号出力部１５とを備えている。
　同期信号取得部１１は、受信したＬＴＥ信号に含まれる報知情報から、システム同期信号を抽出する。システム同期信号としては、例えば特定のフレーム番号を示す信号等がある。システム同期信号は、ＧＰＳの基準時刻のタイミングと同期している。
　尚、無線通信システムの種類によっては、システム同期信号がＧＰＳの基準時刻から一定のオフセットを持つ場合もある。
　時刻情報取得部１２は、受信した放送波に含まれる時刻情報を抽出する。放送波に含まれる時刻情報は、クロック精度の違いや電波伝搬による受信タイミングのゆらぎによる誤差を含んでおり、ＧＰＳの基準時刻とは同期していない。
　時刻情報同期部１３は、同期信号取得部１１からのシステム同期情報と、時刻情報取得部１２からの時刻情報とを入力し、これらに基づいて時刻情報を補正して、ＧＰＳの基準時刻に同期した時刻情報（同期時刻情報）を生成する。
　時刻情報同期部１３の構成及び動作については後述する。
　ＧＰＳ時刻情報変換部１４は、時刻情報同期部１３から入力された同期時刻情報に基づいて、疑似ＧＰＳ受信信号を生成する。
　具体的には、ＧＰＳ時刻情報変換部１４では、同期時刻情報に対応するよう、複数の衛星からのＧＰＳ信号を疑似的に算出し、あたかも複数のＧＰＳ信号が重なったようなＧＰＳ受信信号（疑似ＧＰＳ受信信号）を生成する。
　上述したように、疑似ＧＰＳ受信信号には、受信側装置（基地局装置２０）で当該同期時刻情報が算出されるように生成された、複数の衛星の軌道情報及び各衛星からの送信時刻に相当する時刻情報が含まれており、基地局装置１０のＧＰＳ受信機１０２は、受信した疑似ＧＰＳ受信信号に基づいて同期時刻情報と同一の時刻情報を算出して同期信号を生成すると共に、位置を算出することが可能となる。
　つまり、疑似ＧＰＳ受信信号は、基地局装置２０のＧＰＳ受信機２１において、ＧＰＳ受信信号と同等に扱われて、同期信号や時刻情報が取り出される信号である。
　尚、疑似ＧＰＳ受信信号は、ＧＰＳ受信機のテストに用いられるＧＰＳシミュレータにおいて生成される信号と同様であり、例えば、キーサイトテクノロジー合同会社，２０１５年１月６日発行，「Keysight Technologies　ＧＰＳレシーバ・テスト」に記載されている。
　疑似ＧＰＳ受信信号送出部１５は、ＧＰＳ時刻情報変換部１４から出力された疑似ＧＰＳ受信信号を、接続する基地局装置２０に出力する。
　ここで、時刻情報同期部１３について図５を用いて説明する。
　時刻情報同期部１３は、同期補正部３１と、時刻情報補正部３２と、同期時刻生成部３３とを備えている。
　時刻情報同期部１３は、基本的には内部クロックに基づいて自走動作を行うものであり、同期時刻生成部３３が、時刻情報補正部３２からの時刻情報を、同期補正部３１からのタイミングに従って出力することで、ＧＰＳ基準時刻に同期した時刻情報（同期時刻情報）を生成するようになっている。
　そして、時刻情報同期部１３では、ＢＣＨ復調部１１４からシステム同期信号が入力された場合に、同期タイミング補正部３１１でタイミングの補正を行い、また、放送波の時刻情報が入力された場合には時刻補正部３２１で内部の時刻情報を補正する。
　時刻情報同期部１３が自走動作を行うことにより、無線通信システムの基地局からの電波や、放送中継局からの放送波が十分届かない場合や、メンテナンス等で電波の送出を休止する場合でも、時刻情報同期部１３からは途切れることなく同期時刻情報を出力できるようにしている。
　時刻情報同期部１３の各部について具体的に説明する。
　同期補正部３１は、同期タイミング補正部３１１と、同期カウンタ３１２とを備えている。
　同期タイミング補正部３１１は、同期信号取得部１１から入力される１ＰＰＳ（Pulse Per Second）のシステム同期信号に基づいて、同期カウンタ３１２に対してタイミング補正を行うものであり、システム同期信号が入力された場合に同期カウンタ３１２にタイミングを指示する。
　具体的には、同期タイミング補正部３１１は、システム同期信号が正常に受信できているかどうかを判断し、正常に受信できている場合に同期カウンタ３１２のタイミングをシステム同期信号に合わせて更新する。
　その際、システム同期信号がＧＰＳ基準時刻に対して既知のオフセットがある場合には、同期タイミング補正部３１１は、オフセット分を補正したタイミング指示を行う。
　同期カウンタ３１２は、ＶＣＸＯ（Voltage Controlled Crystal Oscillator；電圧制御水晶発振器）やＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator；温度補償水晶発振器）等を備えた周波数生成回路であり、タイミングをカウントする自走信号（自走クロック）を生成する。
　ここでは、同期カウンタ３１２は、自走クロックに基づいて、１秒毎に同期タイミング（タイミング信号）を出力する。また、同期カウンタ３１２は、タイミング補正部３１１からのタイミング指示が入力されると、当該タイミングを起点として１秒毎の同期タイミングを生成する。
　これにより、システム同期信号がＧＰＳの基準時刻に対してオフセットを持つ場合や、自走状態が長引いて同期カウンタ３１２で生成する同期タイミングがずれた場合に、その補正を行うことができるものである。
　つまり、システム同期信号が正常に入力されている場合には、同期カウンタ３１２からはＧＰＳの基準時刻に同期した１ＰＰＳのタイミング信号が出力される。
　時刻情報補正部３２は、時刻補正部３２１と、時刻カウンタ３２２とを備えている。
　時刻補正部３２１は、時刻情報取得部１２より、放送波から抽出した事項情報が正常に受信できているかどうかを判断し、正常に受信できている場合には、時刻カウンタ３２２のカウンタ値（内部時刻情報）を取得した時刻情報に更新する。
　時刻カウンタ３２２は、ＶＣＸＯやＴＣＸＯを備えた周波数生成回路であり、自走クロックを生成して、自立した時刻情報（内部時刻情報）を生成し、内部時刻情報に特定時間を加算した補正時刻情報を出力する。特定時間については後述する。
　また、時刻カウンタ３２２は、時刻補正部３２１から時刻情報更新の指示が入力されると、内部時刻情報を入力された時刻情報（放送波から取得した時刻情報）で更新する。
　これにより、放送波から取得した時刻情報が正常に入力されている場合には、時刻カウンタ３２２からは、放送波の時刻情報に特定時間が加算された補正時刻情報が出力される。
　ここで、時刻カウンタ３２２で加算する特定時間について説明する。
　特定時間は、内部時刻情報からＧＰＳ基準時刻に同期した同期時刻情報を生成する処理を行うために加算する時間である。
　具体的には、特定時間は、放送波から抽出した時刻情報とＧＰＳの基準時刻とのずれとして想定される最大の時間より大きい時間としており、例えば、０．５秒としている。
　尚、自走時には内部時刻情報が放送波の時刻情報より若干遅れたり早まったりすることはあるものの、放送波の時刻情報を正常に受信すれば、放送波の時刻情報に合わせて内部時刻情報が更新されるため、自走によるずれを考慮する必要はない。
　同期時刻生成部３３は、時刻情報補正部３２から入力される補正時刻情報を保持すると共に、同期補正部３１からＧＰＳ基準時刻に同期した１ＰＰＳのタイミング信号が入力されると、保持している補正時刻情報を当該タイミングに従って出力する。
　これにより、同期時刻生成部３３からはＧＰＳ基準時刻に同期した時刻情報（同期時刻情報）が１秒毎に出力されるものである。
　そして、ＧＰＳ時刻情報変換部１４で、受信側の基地局装置１０において当該同期時刻情報と同一の時刻が算出されるよう、上述したように疑似ＧＰＳ受信信号が生成されて、疑似ＧＰＳ受信信号送出部１５から当該疑似ＧＰＳ受信信号が出力される。
［同期完了後の動作］
　次に、同期用ＬＴＥ信号が選択されてＬＴＥ信号との同期が完了した後の動作について簡単に説明する。
　ＬＴＥ信号探索部１１３は、同期完了後はＢＣＨ復調部１１４からのＣＲＣ結果を監視する。ＣＲＣ結果が正常であれば、ＬＴＥ信号との同期が継続していると判断し、監視を続ける。
　ＣＲＣ結果が異常の場合、直ちにＬＴＥ信号と同期が外れたと判断するのではなく、一定時間監視を続け、例えば６０秒間連続して異常が報告された場合に、ＬＴＥ信号との同期が外れたと判断して、図３に示した同期用ＬＴＥ信号探索処理を再度開始する。
　これは、一時的に受信レベルが低下した場合など、単発的な不具合があったとしても再び同期が戻る場合があるため、このような不具合に過敏に反応して不要な処理を行わないためである。
　同期用ＬＴＥ信号探索処理を行っている間、ＬＴＥ信号探索部１１３はＢＣＨ復調部１１４に対して報知情報の出力を停止するよう指示し、ＢＣＨ復調部１１４からは報知情報は出力されない。
　この状態であっても、疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５は、上述したように時刻情報同期部１３が自走することによって疑似ＧＰＳ受信信号を生成し、基地局装置２０へ疑似ＧＰＳ受信信号を出力できるものである。
　また、ＬＴＥ信号探索部１１３は、ＢＣＨ復調部１１４からのＣＲＣ結果が正常であったとしても、同期用ＬＴＥ信号探索処理を定期的に行うようにしてもよい。
　定期的に探索処理を行うことにより、ＬＴＥ信号との同期を確実にし、安定して高精度の疑似ＧＰＳ受信信号を出力することができるものである。
［実施の形態の効果］
　本同期信号変換装置によれば、ＬＴＥ信号探索部１１３が、特定の探索範囲について、Ｓ－ＳＳ相関値算出部１１２に中心周波数を設定してＳ－ＳＳ信号と５０４パターンの既知のリファレンスとの相関値を求めさせ、相関値が最大となったリファレンスに対応するＰＣＩと中心周波数で指定される信号を、ＢＣＨ復調部１１４に復調させ、そのＣＲＣ結果が正常であれば、当該信号を同期用ＬＴＥ信号の候補とし、複数の探索範囲について候補を求め、候補が複数ある場合には相関値が最大となる候補を同期用ＬＴＥ信号として選択してＢＣＨ復調部１１４に設定するＬＴＥ信号探索処理を行い、ＢＣＨ復調部１１４が同期用ＬＴＥ信号を復調して報知情報を出力し、疑似ＧＰＳ受信信号送出部１１５が、当該報知情報から、ＧＰＳの基準時刻に同期したシステム同期信号（例えばフレーム番号）を抽出すると共に、放送波から取得した時刻情報を、当該システム同期信号のタイミングで補正することにより基準時刻に同期した時刻情報を生成し、ＧＰＳ受信機を備えた基地局装置２０においてＧＰＳ受信信号と同等に扱われて当該時刻情報が算出される疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、基地局装置２０に出力するようにしているので、ＧＰＳ信号が受信できない環境にある基地局装置でも、疑似ＧＰＳ受信信号に基づいてＧＰＳ基準時刻に同期した同期信号を生成して通信システムを実現でき、システム構築の自由度を増大させることができる効果がある。
　また、本同期信号変換装置によれば、ＬＴＥ信号探索部１１３が、一旦ＬＴＥ信号と同期した後は、ＢＣＨ復調部１１４からのＣＲＣ結果を監視し、一定時間連続してＣＲＣ結果が異常となった場合には、再度複数の探索範囲について同期用ＬＴＥ信号の探索を行うようにしており、一時的な不具合によるＣＲＣ異常は反映させずに、無駄な処理を抑えつつ、確実にＬＴＥ信号との同期を維持できる効果がある。
　この出願は、２０１９年９月３日に出願された日本出願特願２０１９－１６０３３１を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
　本発明は、特にＧＰＳ信号を受信できない地域であってもＧＰＳに同期した時刻情報を利用したシステムを構築でき、システム構築の自由度を増大させることができる同期信号変換装置に適している。
　１０…同期信号変換装置、　１１…同期信号取得部、　１２…時刻情報取得部、　１３…時刻情報同期部、　１４…ＧＰＳ時刻情報変換部、　１５…疑似ＧＰＳ受信信号送出部、　　２０…基地局装置、　２１…ＧＰＳ受信機、　３１…同期補正部、　３２…時刻情報補正部、　３３…同期時刻生成部、　３４…時刻初期設定部、　２０３…ＧＰＳアンテナ、　２０４…ＧＰＳ衛星、　１０２，１０３…ＬＴＥ受信アンテナ、　１０４，１０５…放送波受信アンテナ、　１１１…ＬＴＥ信号受信部、　１１２…Ｓ-ＳＳ相関値算出部、　１１３…ＬＴＥ信号探索部、　１１４…ＢＣＨ復調部、　１１５…疑似ＧＰＳ受信信号送出部、　１２１…放送波信号受信部、　３１１…同期タイミング補正部、　３１２…同期カウンタ、　３２１…時刻補正部、　３２２…時刻カウンタ

Claims (5)

  1. 　無線通信システムの基地局の受信機に接続される同期信号変換装置であって、
    　ＬＴＥ信号を受信するＬＴＥ信号受信部と、
    　ＬＴＥ信号のＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値に基づいて、同期可能なＬＴＥ信号の中心周波数及び物理セルＩＤを探索して、同期用ＬＴＥ信号として選択する同期用ＬＴＥ信号探索部と、
    　前記同期用ＬＴＥ信号を復調して報知情報を取り出す報知情報復調部と、
    　放送波を受信する放送波受信部と、
    　前記放送波から時刻情報を取得すると共に、前記報知情報からＧＰＳに同期したシステム同期情報を取得して、前記時刻情報を前記システム同期情報のタイミングに合わせて出力することによりＧＰＳ基準時刻に同期した同期時刻情報を生成して、前記同期時刻情報に基づいて、前記基地局の受信機においてＧＰＳ受信信号と同等に扱われる疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、前記基地局の受信機に出力する疑似ＧＰＳ受信信号送出部とを備えたことを特徴とする同期信号変換装置。
  2. 　同期用ＬＴＥ信号探索部が、複数の中心周波数探索範囲について前記中心周波数探索範囲ごとに、中心周波数を順次変更しつつ、ＬＴＥのＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値を算出し、相関値が最大となったリファレンスに対応する物理セルＩＤと中心周波数の組み合わせを、報知情報復調部に設定して復調させ、前記報知情報復調部からの誤り検出結果が正常であった場合に、前記組み合わせを同期用ＬＴＥ信号の候補として記憶する探索処理を行い、前記複数の中心周波数探索範囲における探索処理によって、前記同期用ＬＴＥ信号の候補が複数記憶された場合には、前記候補の内、相関値が最大となった物理セルＩＤと中心周波数の組み合わせを前記同期用ＬＴＥ信号として選択し、報知情報復調部に設定することを特徴とする請求項１記載の同期信号変換装置。
  3. 　同期用ＬＴＥ信号探索部が、同期用ＬＴＥ信号の選択後、報知情報復調部からの誤り検出結果を監視して、前記誤り検出結果が異常であった場合には、一定時間経過後に、再度複数の中心周波数探索範囲について探索処理を行って同期用ＬＴＥ信号を選択することを特徴とする請求項２記載の同期信号変換装置。
  4. 　同期用ＬＴＥ信号探索部が、定期的に、複数の中心周波数探索周波数帯域について探索処理を行って同期用ＬＴＥ信号を選択することを特徴とする請求項２記載の同期信号変換装置。
  5. 　無線通信システムの基地局の受信機に接続される同期信号変換装置における同期信号変換方法であって、
    　同期用ＬＴＥ信号探索部が、ＬＴＥ信号のＳ－ＳＳ信号と既知のリファレンスとの相関値に基づいて、同期可能なＬＴＥ信号の中心周波数及び物理セルＩＤを探索して、同期用ＬＴＥ信号として選択し、報知情報復調部が前記同期用ＬＴＥ信号を復調して報知情報を取り出し、疑似ＧＰＳ受信信号送出部が、受信した放送波から時刻情報を取得すると共に、前記報知情報からＧＰＳに同期したシステム同期情報を取得して、前記時刻情報を前記システム同期情報のタイミングに合わせて出力することによりＧＰＳ基準時刻に同期した同期時刻情報を生成して、前記同期時刻情報に基づいて前記基地局の受信機においてＧＰＳ受信信号と同等に扱われる疑似ＧＰＳ受信信号を生成して、前記基地局の受信機に出力することを特徴とする同期信号変換方法。
PCT/JP2020/031460 2019-09-03 2020-08-20 同期信号変換装置 WO2021044861A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021543692A JP7055934B2 (ja) 2019-09-03 2020-08-20 同期信号変換装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-160331 2019-09-03
JP2019160331 2019-09-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021044861A1 true WO2021044861A1 (ja) 2021-03-11

Family

ID=74852864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/031460 WO2021044861A1 (ja) 2019-09-03 2020-08-20 同期信号変換装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7055934B2 (ja)
WO (1) WO2021044861A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7495896B2 (ja) 2021-03-22 2024-06-05 株式会社日立国際電気 同期信号変換装置及び同期信号変換方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016194518A1 (ja) * 2015-05-29 2016-12-08 株式会社日立国際電気 同期信号変換装置
JP2016213530A (ja) * 2015-04-28 2016-12-15 株式会社Ｎｔｔドコモ セルサーチ方法及びユーザ装置
JP2017169150A (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 Kddi株式会社 基地局同期装置、基地局装置、基地局同期方法及びコンピュータプログラム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016213530A (ja) * 2015-04-28 2016-12-15 株式会社Ｎｔｔドコモ セルサーチ方法及びユーザ装置
WO2016194518A1 (ja) * 2015-05-29 2016-12-08 株式会社日立国際電気 同期信号変換装置
JP2017169150A (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 Kddi株式会社 基地局同期装置、基地局装置、基地局同期方法及びコンピュータプログラム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7495896B2 (ja) 2021-03-22 2024-06-05 株式会社日立国際電気 同期信号変換装置及び同期信号変換方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021044861A1 (ja) 2021-03-11
JP7055934B2 (ja) 2022-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6463472B2 (ja) 同期信号変換装置
US8705509B2 (en) Time synchronizer
US8010138B2 (en) Alternate mobile network cell synchronization
US20220225132A1 (en) Measurement configuration in non-terrestrial network (ntn)
WO2016078401A1 (zh) 一种基带与射频联合的时序调整方法与装置
WO2021044861A1 (ja) 同期信号変換装置
JP6876205B2 (ja) 同期信号変換装置
US9629111B2 (en) Systems and methods for virtually synchronizing unsynchronized or loosely synchronized networks for position location determination
JP6363906B2 (ja) 同期信号変換装置
US20230379850A1 (en) Synchronization information determination with respect to neighboring cells
US9146321B2 (en) Wireless communication apparatus
JP2019204999A (ja) 同期信号変換装置
US10812180B2 (en) Communication repeater system and method
JP7495896B2 (ja) 同期信号変換装置及び同期信号変換方法
CN104160758B (zh) 用于在下行链路协调多点传送场景中的节点的频率同步方法
CN115136501A (zh) 地面网络通信和非地面网络通信集成中的频率同步机制的方法及其系统
US10419119B2 (en) Communication repeater system and method
US20230319749A1 (en) Method for event reporting in a network
KR101860779B1 (ko) 무선 메쉬 시스템에서의 메쉬 노드 동기화 방법
JP2009171228A (ja) 基準信号発生器、基地局システム及び信号伝送方法
JP2015039121A (ja) 基地局およびエア同期方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20859860

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021543692

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20859860

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1