(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置が知られている１つまたは複数の送信機によって送信された機会信号を用いて、ネットワークにわたって時間を送信するためのシステムであって、当該システムは、
基地受信機と遠隔受信機とを有しており、
前記基地受信機は基準時間に同期されたクロックを有しており、この基地受信機は機会信号をサンプリングし、当該サンプルに、計算された放送時間でタイムタグを付し、タイムタグが付された当該一連のサンプルをコミュニケーションネットワークにわたって送信し、ここで、前記基地受信機は、前記一連のサンプルに相当する信号の受信時間と、前記送信機から前記基地受信機への基準線に割り当てられた時間遅延とに基づいて前記放送時間を計算し、
前記遠隔受信機は、前記コミュニケーションネットワークにわたって情報を受信し、
当該遠隔受信機は、
前記機会信号のサンプルを格納し、タイムタグを付け、
前記コミュニケーションネットワークにわたって受信された、タイムタグが付された前記一連のサンプルを、当該格納されている、タイムタグが付されたサンプルと相関させ、
前記受信した一連のサンプルに相当する、前記格納されている、タイムタグが付されたサンプルの放送時間を計算し、
前記遠隔受信機で計算された当該放送時間と、前記基地受信機で計算された放送時間とにおける差としてタイムオフセットを定め、
当該タイムオフセットに基づいて、前記基地受信機における前記基準時間に対する時間を定める、ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記遠隔受信機は、前記遠隔受信機での前記一連のサンプルに相当する信号の受信時間と、前記遠隔受信機から前記送信機への基準線に割り当てられた時間遅延とに基づいて前記放送時間を計算する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記基地受信機は、クロック周波数を基準源へ同期し、前記放送された機会信号に関連付けされた搬送位相測定値を定め、位相情報を前記遠隔受信機へ提供し、
前記遠隔受信機は、クロックを有しており、前記放送された機会信号に関連付けされた搬送位相測定値を定め、前記遠隔受信機は、前記基地受信機のクロック周波数からの前記クロックの周波数オフセットを、前記基地受信機の位相測定値と前記遠隔受信機の位相測定値との間の差によって定め、
前記遠隔受信機は、当該周波数オフセットの測定値を、当該遠隔受信機のクロック周波数を前記基地受信機のクロック周波数に調整し、アライメントするために使用する、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記基地受信機および前記遠隔受信機は、前記放送された機会信号に位相ロックすること、前記周波数を積分して、前記送信機に関連付けされた放送周波数の累計位相をあらわすウェーブカウントを生成すること、および、各受信機の基準周波数に従って、前記ウェーブカウントを所定の時間で測定することによって前記位相測定値を定める、請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記基地受信機および前記遠隔受信機は、前記放送された機会信号を、各受信機の基準周波数によって生成されたダウンコンバーティング周波数源を用いてダウンコンバーティングすること、残りの周波数を積分して、前記基準周波数に従って所定の時間で測定された前記ダウンコンバーティング周波数からの前記機会信号の周波数オフセットをあらわすウェーブカウントを生成することによって前記位相測定値を定める、請求項３記載のシステム。
【請求項６】
さらに、付加的な遠隔受信機を含んでおり、当該付加的な遠隔受信機は前記基地受信機時間からのタイムオフセットとして相対的な時間を定める、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記基地受信機および前記遠隔受信機は、複数の送信機からの機会信号を使用する、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記基地受信機および前記遠隔受信機のうちの１つまたは両方は、設定可能なフロントエンドフィルタを含んでおり、当該フロントエンドフィルタは、使用する１つまたは複数の機会信号を選択するために、前記放送された機会信号をスキャンする、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記コミュニケーションネットワークは使用可能な機会信号のリストを提供し、前記基地受信機および前記遠隔受信機のうちの１つまたは両方は当該リストから、使用のための１つまたは複数の機会信号を選択する、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記遠隔受信機は、前記格納された信号サンプルへの前記一連のサンプルの相関の間に定められた、非対称の、早い相関値または遅い相関値に基づいて、サンプルクロックの位相を調整する、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記遠隔受信機は、前記調整を行う前に、前記早い相関値および遅い相関値をフィルタリングする、請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
ネットワークの全てまたは一部をカバーする信号サービス領域を有する、位置が知られている１つまたは複数のローカル送信機によって送信された機会信号を用いてネットワークにわたって相対的な時間を送信するための方法であって、当該方法は以下のステップを有しており、すなわち、
クロックを基準時間スケールに同期し、
基地受信機で前記機会信号の一連のサンプルを格納し、当該一連のサンプルに、前記基地受信機のクロックを用いて計算された放送時間でタイムタグを付し、当該タイムタグが付された一連のサンプルを遠隔受信機に提供し、ここで、前記基地受信機は、前記基地受信機での信号の受信時間と、前記送信機から前記基地受信機への基準線に割り当てられた時間遅延とに基づいて時間を計算し、
当該遠隔受信機で前記機会信号のサンプルを格納し、当該受信された一連のサンプルを、当該格納されている信号のサンプルに相関させ、
前記一連のサンプルに相当する、前記信号のサンプルの放送時間を計算し、前記遠隔受信機で計算された当該放送時間と、前記基地受信機で計算された前記放送時間とにおける差としてタイムオフセットを定め、
当該タイムオフセットに基づいて、前記遠隔受信機と前記基地受信機との間の相対的な時間差を定めて、前記遠隔受信機での時間を定める、
ステップを有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記基地受信機は、前記基地受信機のクロックを世界的な基準に同期させる、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記基地受信機は、前記基地受信機のクロックをＧＮＳＳまたはＵＴＣ時間のクロックに同期させる、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記遠隔受信機で前記放送時間を計算するステップは、前記一連のサンプルに相当する信号の受信時間と、前記遠隔受信機から前記送信機への基準線に割り当てられた時間遅延とに基づいて時間を計算することを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記基地受信機で、前記放送された機会信号の搬送周波数に対応付けされた位相測定値を定め、位相測定情報を前記遠隔受信機へ提供し、
前記遠隔受信機で、前記放送された機会信号に対応付けされた位相測定値を定め、前記遠隔受信機で定められた前記位相測定値は前記基地受信機で定められた位相エラーに一致し、
当該周波数オフセットに基づいて前記遠隔受信機のクロックの周波数を前記基地受信機でのクロックとアライメントする、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記基地受信機および前記遠隔受信機で位相測定値を定めるステップは、前記放送された機会信号に位相ロックすること、前記受信された機会信号の搬送周波数を積分すること、および前記基準周波数から導出された時間間隔に基づいて前記積分値を周期的にサンプリングすることを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記基地受信機および前記遠隔受信機で位相測定値を定めるステップは、前記放送された機会信号を、各受信機の基準周波数から導出されたダウンコンバーティング周波数信号を用いて、より低い周波数にダウンコンバーティングすること、当該ダウンコンバートされた周波数を積分すること、および前記各受信機の基準周波数から導出された時間間隔に基づいて当該積分値を周期的にサンプリングすることを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
付加的な遠隔受信機が、前記基地受信機の時間からのタイムオフセットからの相対的な時間同期を定めるステップを行うことを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
前記基地受信機および前記遠隔受信機において、複数の送信機からの機会信号を使用することを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項２１】
前記基地受信機および前記遠隔受信機のうちの１つまたは両方が、使用する機会信号を選択するために、前記放送信号をスキャンすることを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項２２】
前記基地受信機および前記遠隔受信機のうちの１つまたは両方は、使用可能な機会信号のリストから、使用する機会信号を選択することを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項２３】
前記遠隔受信機で信号をサンプリングするステップは、前記格納された信号サンプルへのスナップショットの相関の間に定められた、非対称のより早い相関値またはより遅い相関値に基づいて、サンプリングの位相を調整することを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項２４】
前記調整のステップは、前記調整を行う前に、前記より早い相関値およびより遅い相関値をフィルタリングすることを含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
ネットワークの全てまたは一部をカバーする信号サービス領域を有する、位置が知られている１つまたは複数の送信機によって送信された機会信号を用いて、ネットワークにわたって２つまたはそれより多くの受信機の間で周波数を送信するためのシステムであって、当該システムは；
基地受信機と遠隔受信機とを有しており、
前記基地受信機は基準周波数に同期されたクロックを有しており、前記基地受信機は、前記機会信号に位相ロックし、所定の間隔で位相測定値を形成し、当該位相測定値を、コミュニケーションネットワークを介して送信し、
前記遠隔受信機はクロックを有しており、前記コミュニケーションネットワークにわたって情報を受信し、
当該遠隔受信機は、
前記機会信号へ位相ロックし、位相測定値を形成し、
前記基地受信機および前記遠隔受信機で形成された前記位相測定値における変化率として前記遠隔受信機のクロックの周波数オフセットを定め、
当該測定されたオフセットを除去するために前記遠隔受信機クロックの周波数を調整する、ことを特徴とするシステム。
【請求項２６】
さらに、付加的な遠隔受信機を含んでおり、当該付加的な遠隔受信機は、前記基地受信機から受信された位相測定値を用いて定められた周波数エラーに基づいて、周波数において同期されている、請求項２５記載のシステム。
【請求項２７】
前記基地受信機および前記遠隔受信機は、複数の送信機からの機会信号を使用する、請求項２５記載のシステム。
【請求項２８】
前記基地受信機および前記遠隔受信機のうちの１つまたは両方は、設定可能なフロントエンドフィルタを含んでおり、当該フロントエンドフィルタは、使用する機会信号を選択するために、前記放送信号をスキャンする、請求項２５記載のシステム。
【請求項２９】
前記コミュニケーションネットワークは使用可能な機会信号のリストを提供し、前記基地受信機および前記遠隔受信機のうちの１つまたは両方は当該リストから、使用する１つまたは複数の機会信号を選択する、請求項２５記載のシステム。
【請求項３０】
前記基地受信機および前記遠隔受信機は、前記放送された機会信号に位相ロックすること、周波数を積分して、前記送信機に割り当てられた放送周波数の累計位相をあらわすウェーブカウントを生成すること、および前記各受信機の基準周波数に従って、前記ウェーブカウントを所定の時間で測定することによって位相測定値を定める、請求項２５記載のシステム。
【請求項３１】
前記基地受信機および前記遠隔受信機は、前記放送された機会信号を各受信機の基準周波数から形成されたダウンコンバーティング周波数源を用いてダウンコンバーティングすること、および、残りの周波数を積分して、前記基準周波数に従って所定の時間で測定されたダウンコンバーティング周波数からの機会信号の周波数オフセットをあらわすウェーブカウントを形成することによって位相測定値を定める、請求項２５記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願とのクロスレファレンス
本出願は、２００７年１１月２日に出願された、米国特許仮出願第６０／９８５０３６号明細書の優先権を主張する。
【０００２】
発明の背景
技術分野
本発明は一般的に、ネットワーク化された受信機に対して、正確な時間および周波数を分配するためのシステムおよび方法に関し、殊に、ローカルラジオまたはテレビ信号等の放射された「機会信号（signals of opportunity）」を使用して、時間および周波数を分配するためのシステムに関する。
【０００３】
背景情報
タイミングはネットワーク、例えば、ハンドオフが行われる高速ワイヤレスネットワークにおいてクリチカルである。タイミングがクリチカルであるネットワークの別の例は都市電力分配ネットワークであり、ここでは、高電圧の直流電流（ＤＣ）伝送線路が、電力生成設備（例えば水力発電ダム）と顧客との間の長い距離にわたって電力を伝送するのに用いられる。ビジネスおよび世帯に分配される前に、高電圧ＤＣ電力信号は低電圧ＡＣ電力信号に変換されなければならない。都市は通常多数の電流変換局を有している。これらの局は、このような変換を行うためにパワーグリッド上で相互に連結されている。相互に連結されたこれらの電力変換局は、信号が共通の低電圧伝送線路にわたって分配される前に、正確に同じ周波数および位相の低電圧ＡＣ電力信号を生成しなければならない。従って、電力変換局の動作は時間および周波数において同期していなければならない。従って、ネットワーク内の分配される、または遠隔の位置において正確な時間決定並びに正確な周波数決定が必要である。
【０００４】
遠隔場所でのＧＮＳＳ受信機は、遠隔場所でのアンテナが充分にクリアーな見晴らしを有している限りは、タイミングおよび周波数情報を提供することができる。しかし、市街地内での遠隔場所はしばしば、そのような見晴らしを有しておらず、従って、遠隔場所でタイミング情報および周波数情報を提供する必要がある。
【０００５】
本発明の要約
分布している、または遠隔の受信機でのタイミング情報を提供するための方法およびシステムは、放射される機会信号を使用する。これは例えば、ＡＭおよびＦＭラジオ信号、テレビ信号、静止通信衛星からの信号等である。これは同時に基地および遠隔受信機によって受信され、基地局で定められた時間および周波数からの時間および周波数オフセットを定める。この基地局には、分配される時間および／または周波数のソースが設けられている。測定されたこのオフセットに基づいて、遠隔受信機は基地局からの自身の相対的な時間差および周波数差を定め、自身のクロックの位相および周波数を、基地局のクロックのものにより近くなるように修正する等の適切な行動を行う。
【０００６】
基地局および遠隔受信機は、自身の各位置および機会信号送信機（本願では「ＳＯＰ送信機」とも称する）の位置を知っている。分配される、基準クロックと同期している正確なタイムクロック（例えばＧＮＳＳまたはＵＴＣ時間）を有する基地局は、放送機会信号を連続してサンプリングし、基地局とＳＯＰ送信機との間の既知の基準線にわたった伝送に関する時間遅延に基づいて伝送時間を定め、このサンプルにタイムタグを付ける。基地局はその後、タイムタグが付された一連のサンプルを伝送する。
【０００７】
時間周期が重畳している間、遠隔受信機は、放送信号のサンプルを格納する。遠隔受信機はその後、タイムタグが付された一連のサンプルを格納されている信号サンプルと相関させ、この一連に相当する、格納されている信号の伝送時間を定める。この際に、各遠隔受信機とＳＯＰ送信機との間の既知の基準線にわたった遅延が考慮される。遠隔受信機は自身の位相クロックエラーを、各遠隔受信機と基地受信機で計算された伝送時間の間の時間差から定める。従って遠隔受信機は、ＧＮＳＳまたはＵＴＣ時間等の基準時間と結び付いている基地受信機時間のマイクロ秒内に時間を維持することができる。
【０００８】
より厳格なタイミング、殊に周波数要求の場合には、基地局は放送機会信号の周波数を監視し、対応付けされた位相エラーを定める。この位相エラーとは、ＳＯＰ送信機の登録されている放送周波数と実際の放送周波数との間の位相差のことである。基地局は自身の基準周波数コントロールを使用する。従って基地局は放送信号の実際の周波数と、基準周波数との間の位相差を定める。基地局はこの位相エラー情報を遠隔受信機に送信する。遠隔受信機は、基準周波数に位相ロックするためにこの位相エラー情報を使用する。共通の機会信号源を使用しているネットワークにわたった周波数同期化精度が、ナノ秒／秒内の正確さになる。
【０００９】
以下で本発明の説明を、添付図面を参照して行う。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に即して構成されたシステムの機能ブロックダイヤグラム
【図２】機会信号のスナップショットの図
【実施例】
【００１１】
図示された実施例の詳細な説明
図１では、基準局または基地局２０（以降では「基地受信機」と称される）および遠隔受信機２２１．．．２２ｎがコミュニケーションネットワーク２４に接続されている。これは例えばインターネット、またはプライベートネットワークである。各受信機は同時に、１つまたは複数のハイパワー送信アンテナ２６から放送信号を受信する。この送信アンテナの位置は既知であり、例えばＡＭ／ＦＭラジオ送信局、ビーコンまたはロラン送信機、テレビ局、静止通信衛星等であり、ネットワークの全てまたは一部をカバーする各サービス領域を有している。その信号の質、既知の伝送位置および継続的な放送のために選択された放送信号は、「機会信号」である。「機会信号」は種々の周波数で放送され、ランダムな会話または対話の伝送等を目的に放送される。この信号は、例えば、ＧＮＳＳ衛星によって同じ周波数で放送され、特定のコードを搬送するＧＮＳＳ信号とは異なる。さらに、既知のシステムとは異なり、現在のシステムは放送信号に変調された情報のデータまたはコンテンツを使用しない。すなわち、例えば、放送信号に含まれている伝送された時刻情報を使用しない。このような地上波放送機を以降で「ＳＯＰ送信機」と称する。
【００１２】
基地受信機２０は１つの実施形態ではＧＮＳＳ受信機を使用して、ネットワークに対して基準時間および周波数を提供する。ＧＮＳＳ受信機を使用するので、基地受信機は次のように配置される。すなわち、ＧＮＳＳ衛星信号を用いてＧＮＳＳ時間を定めるのに充分にクリアーな見晴らしを有するように配置される。既知の方法で作動する基地受信機２０は、その後、自身のクロック２１を、ＧＮＳＳ衛星信号に基づいてＧＮＳＳ時間またはＵＴＣ時間に同期させる。有利には基地受信機は充分にクリアーな見晴らしを、ＧＮＳＳ衛星信号を用いて自身の位置を定めるためにも有している。そうでなければ、基地受信機のＸ、Ｙ、Ｚ位置座標が知られていなければならない。これは例えば、測量、および／またはトポロジカルマップを通じて、基地受信機の設置の間に、手持ち式ＧＰＳ受信機から得られたＧＮＳＳ衛星情報によって知られる。
【００１３】
遠隔受信機２２１．．．２２ｎの位置も既知である。あるアプリケーションでは、遠隔受信機の番地で充分である。より正確なアプリケーションでは、より厳格な許容範囲内で位置が知られていなければならない。これは例えば、測量またはトポロジカルマップを通じて、基地受信機の設置の間に、手持ち式ＧＰＳ受信機から得られたＧＮＳＳ衛星情報によって知られる。
【００１４】
ＳＯＰ送信機２６の位置は通常は既知である、または登記当局によって提供された情報から容易に定められる。これは例えばアメリカ合衆国連邦通信委員会またはＦＣＣである。この情報は、例えばインターネットを経由して得られる。ネットワーク２４は、使用可能なローカル機会信号のリストを基地受信機と遠隔受信機に提供する。またはシステムは、特定の機会信号を選択する。これは例えば、その搬送周波数の安定性、その変調された周波数含有および各受信機での信号の場の強度に基づいている。さらに冗長性のために、１つより多くのＳＯＰ受信機からの信号が使用されてもよい。
【００１５】
特に、充分に低い周波数の放送信号は優良な建物侵入力を有している。従って遠隔受信機は特に良好な見晴らしを有する必要はなく、その代わりに、比較的良好な、選択された放送機会受信を有していなければならない。さらに、このような低い周波数の信号を使用することによって、受信機は、設定可能なフロントエンドフィルタでスキャンすることができる。これは例えばチャージされるキャパシタフィルタまたはデジタルＦＩＲフィルタであり、最良の機会信号候補を見出すことができる。
【００１６】
その位置が既知であるまたはＧＮＳＳ衛星信号を用いて定められている基地受信機２０は容易に、選択されたＳＯＰ送信機２６への基準線を定めることができる。同様に、遠隔受信機２２．．．２２ｎは自身の既知の位置を用いて、容易に、選択されたＳＯＰ送信機への各基準線を定めることができる。ＳＯＰ送信機が基地受信機と遠隔受信機との間の基準線に関して遠い場合には、受信機とＳＯＰ送信機との間の基準線の代わりに、方向ベクトルが使用されてもよい。基準線から、放送アンテナと受信機との間のＳＯＰ信号伝播または移動時間が計算され、以降で説明するように時間同期をさらに改善するために使用される。
【００１７】
図２では、基地受信機２０は、放送機会信号の一連のサンプル２００を取り、このサンプルにタイムタグを付ける。この一連のサンプルは、１秒の何分の１の長さ、またはより長い、例えば１／４秒の長さである。基地受信機は必要に応じてサンプルを連続的に採取しても、または予め定められた時間で採取してもよい。
【００１８】
サンプルにタイムタグを付けるために、基地受信機は自身の各伝送時間を定める。従って基地受信機はＳＯＰ送信機２６から基地受信機への信号の伝送に関して、サンプルの受信に対して、クロック２１によって提供された時間から時間遅延を減算し、放送時間でサンプルにタイムタグを付ける。受信機は例えば、一連の各サンプルにタイムタグを付けてもよいが、択一的に、基地受信機が、スナップショットの第１のサンプルにタイムタグを付ける、または特定の一連のサンプルにタイムタグを付けてもよい。その後、基地受信機２０は、タイムタグが付けられた一連のサンプルを遠隔受信機２２１．．．２２ｎにコミュニケーションネットワーク２４にわたって伝送する。必要に応じて、基地受信機は、コミュニケーションネットワークにわたった容易な伝送のための情報を含んでいる。
【００１９】
遠隔受信機２２１．．．２２ｎは同時に、自身のローカルクロック２３１．．．２３ｎに基づいて放送機会信号のサンプルを格納し、タイムタグを付ける。サンプルにタイムタグを付けるために、遠隔受信機は、ＳＯＰ送信機２６から遠隔受信機への送信に関して、相応する信号が遠隔受信機で受信された時間から時間遅延を減算し、放送時間を定める。必要に応じて遠隔受信機が、一連のサンプルと同じ長さを有するまたはよりも一連のサンプルよりも僅かに長い信号セグメントのサンプルを格納してもよい。これによって相応する信号サンプルの捕獲が保証される。所定の遠隔受信機２２ｉは、基地受信機から受信された一連のサンプルを、格納されているタイムタグが付されたデータと相関させ、信号サンプルがアライメントされる。遠隔受信機と一連の放送時間と、基地受信機による、一連のサンプルの放送時間の間の時間差は遠隔受信機でのクロックエラー、または時間オフセットである。
【００２０】
この時間オフセットを用いて、遠隔受信２２ｉは、自身の時間を基準時間とアライメントする。すなわち、ＧＮＳＳ時間またはＵＴＣ時間に同期されているクロックを有する基地受信機で定められた時間とアライメントする。基地受信機は、タイムタグが付された一連のサンプルを遠隔受信機に送信し続け、１マイクロ秒または数マイクロ秒内でアライメントされた継続的な時間を保証する。
【００２１】
遠隔受信機２２１．．．２２ｎは、受信された一連のサンプル２００を使用してタイムオフセットを定める。このサンプルは拡散周波数含有を有する。これは例えば背景信号とは異なる、放送信号内での変化に相応する一連であり、定期的に繰り返されず、例えば会話の特定のビットである。この一連は「変調イベント」をあらわし、格納され、受信された変調イベントのアライメントは相関関数を生成する。この相関関数は実質的に三角形であり、単独の相関ピークを有する相関関数である。特定の音楽的なセグメント等である、繰り返し音に一致する一連は、タイムオフセットを定めるのに使用されない。なぜなら、この割り当てられている相関関数は多数のピークを有しており、従ってタイムオフセットが充分な精度で定められないからである。
【００２２】
遠隔受信機２２ｉは連続的に、受信された一連のサンプル２００または変調イベントを、格納されている、タイムタグが付されている信号サンプルデータと相関させ、最も高い相関値を生成する、格納されたデータを選択する。次に、遠隔受信機は上述のようにタイムオフセットを定める。タイムオフセット値は、基地受信機２０によって提供されたその後の変調イベントでプロセスを繰り返すことによって変わる。
【００２３】
基地受信機２０で採取され、遠隔受信機２２ｉに与えられたサンプルは僅かに異なる時間で採取される。なぜなら、サンプルは受信機のクロックに関連して採取されるからである。従って、最適な適合、すなわち最高の相関値の選択を当てにする相関プロセスとの時間アライメントの精度は、実質的にサンプリングレートによって制限される。精度を高めるために、微調整が復調サンプル収集プロセスの位相に対して行われてもよい。これによって遠隔受信機でのサンプリング時間を、基地受信機でのサンプリング時間により近づけることができる。
【００２４】
遠隔受信機２２ｉは、相関関数ピークの各側での相関値、すなわち早い方の相関値および遅い方の相関値が実質的に対称的であるか否かを定める。対称的でない場合、遠隔受信機はサンプル収集プロセスの位相、すなわちサンプルクロックを、より早い方のまたはより遅い方の相関値のうちのより大きい方の方向にシフトさせる。遠隔受信機が位相を、分析を行う予め定められた各時間の合計によってシフトさせてもよい。択一的に、遠隔受信機が、より早い方の相関値とより遅い方の相関値における差の大きさに相当する位相を総計によってシフトさせてもよい。早い方の相関出力値と遅い方の相関出力値とが実質的に対称であるか否かを定める前に、遠隔受信機２２ｉが相関出力値を、比較前に、例えば連続的な一連にわたってそれらを平均化することによってフィルタリングしてもよい。
【００２５】
アライメントの精度は、放送変調周波数含有および選択された機会信号の帯域幅、ノイズ比に対する放送信号および早い方および遅い方の相関パラメータの帯域幅フィルタリングに依存する。
【００２６】
５ｋＨｚの帯域幅および平均的なノイズを有する典型的なＡＭラジオトークショー放送を機会信号として用い、１０ＫＨｚのレートでサンプリングすると、遠隔受信機２２ｉは、サンプリング収集プロセスの位相の微調整によって、遠隔受信機時間を基地受信機時間の１μ秒内にアライメントすることができる。すなわちＧＮＳＳまたはＵＴＣ等の基準時間を参照する。この代わりに１００ＫＨｚ帯域幅および平均ノイズを有するテレビジョン放送が機会信号として選択されると、遠隔受信機は自身の時間を絶対時間と、１マイクロ秒以下にアライメントする。
【００２７】
より厳格な周波数同期要求を有するアプリケーションに対しても、基地受信機２０は代わりに、または付加的に、放送機会信号に関連した位相情報を伴う、遠隔受信機２２ｉを提供する。従って、遠隔受信機は基地基準周波数に位相をロックすることができる。これを行うために、既知の方法で作動する基地受信機は実際のクロック周波数を定めるために自身の選択された基準周波数源を使用する。これは例えばＧＰＳ衛星情報である。基地受信機はその後、放送機会信号に位相ロックし、継続的に、出願した、ＳＯＰキャリアの出現した周波数を積分する。周期的に、例えば１秒毎に、基地受信機は累計周波数積分の値を測定し、ＳＯＰ位相測定値を提供する。これは整数および小数の搬送の周期成分を含む。この位相測定値は予め定められた間隔で作成され、これは例えば、基準時間および周波数に関連した秒の間隔である。
【００２８】
小数周期成分は正確に測定される。しかし、整数周期成分は、基地受信機によって割り当てられなければならない任意の開始値を有している。基地受信機２０は、位相測定のタイミングを定めるために自身のクロック２１を使用する。これは、ＧＮＳＳと結び付けられた周波数コントロールである。従って、位相測定は、分配される基準周波数に基づいている。基地受信機は位相情報を提供する。これは遠隔受信機２２１．．．２２ｎへの整数および小数搬送周期成分、測定の時間およびＳＯＰ送信機を識別する情報、例えば局識別子、公称の局周波数等を含んでいる。これに加えて、基地受信機は、信号の質に関する情報および／または基地受信機トラッキング動作に関する情報、例えば信号ノイズ比、取得からの秒数、最後のロックブレークまたは周期スリップ等を送信する。
【００２９】
所与の遠隔受信機２２ｉは、同様に、放送機会信号へフェーズロックし、同様に継続的に、その認知されたＳＯＰ搬送周波数を積分し、同様に周期的にＳＯＰ周波数積分プロセスを、遠隔受信機の基準周波数から導出されたサンプリングレートでサンプリングする。遠隔受信機は自身のＳＯＰ位相測定値を、基地受信機のそれと比較し、基地受信機と遠隔受信機との間の周波数差を形成する。基地受信機から受信した最初のカウントをベースにして、遠隔受信機は自身の積分周期カウントを、基地受信機によってセットされたカウントにセットし、自身のクロックの周波数を調整する。これによって遠隔受信機での位相測定が基地受信機でのそれと同じになる。遠隔受信機は周波数エラーを、基地受信機と遠隔受信機で行われた、位相測定値間の変化率として定める。これは、基地受信機から受信した後続の位相測定をベースにする。遠隔受信機はその後、自身のクロック周波数を、計算された周波数エラーを用いて、基地受信機のクロックの周波数、すなわち、基準周波数に同期させる。
【００３０】
このシステムは、絶対時間を定めて、または絶対時間を定めること無しに、ネットワークにわたった同期周波数を定める。遠隔受信機は例えば、絶対時間を必要とせず、その代わりにより正確さの低い、他のソースから定められた時間または任意の時間を使用する。遠隔受信機が基準時間に同期する場合も、基地受信機および遠隔受信機は、絶対時間への同期化が定められる変調イベントを識別するために搬送周期カウントを使用する。一連のサンプル２００を使用する相関方法の提供によって、ＳＯＰ搬送の１／２波長よりも良好に、基地受信機と遠隔受信機との間の時間を同期させることが可能になり、遠隔受信機の周期カウントの整数あいまいさが解決され、基地と正確にマッチするようにセットされる。あいまいさが解決された搬送がクロック調整および周波数調整のために用いられる場合、遠隔受信機での時間および周波数の精度が、ＧＮＳＳまたはＵＴＣ時間等の基準時間および周波数のナノ秒内、およびナノ秒／秒内に保持される。
【００３１】
基地受信機でのトラッキング動作の質に関連する、基地受信機からの情報によって、遠隔受信機はさらに自身の同期性を改善する。これは、例えば、最高の質の測定値対だけを使用することによって行われる。すなわち、基地受信機および遠隔受信機両方での高い質の測定値だけを使用する。択一的にまたは付加的に、情報の質によって遠隔受信機が測定値差を重み付けしてもよい。これは冗長的な測定値をベースにした最低のスクエアソリューションにおいてである。さらに質の情報によって、単独のＳＯＰ信号をトラッキングしている遠隔受信機が別のＳＯＰ信号にスイッチされる。
【００３２】
ここに記載したシステムの利点は、放送機会信号用いた、基地受信機と遠隔受信機との間の正確な時間および周波数伝送である。コミュニケーションネットワークは有線または無線であってよい。既知のＳＯＰ送信機の位置は、固定位置よりも軌道的である。例えばＳＯＰ送信機は、自動車、航空機、船または衛星等の移動プラットフォームから伝送し、送信機の位置および速度ベクトルはシステムによって定められる。衛星送信の場合には、例えば軌道位置換算表パラメータが容易に得られなくてはならない。１つまたは複数の遠隔受信機がＧＮＳＳ衛星信号を受信し、位置を定めてもよい。ＧＮＳＳ遠隔受信機はモバイルまたは位置固定式受信機である。基地および遠隔受信機は、位相エラー測定値を、受信した機会信号を基本帯域にダウンコンバートすることによって定める。これは送信機に対する公称の登録周波数またはその他の低い周波数を用いる。さらに残りの周波数オフセットを定め、ダウンコンバートされた周波数オフセットを積分して、位相エラー測定値を計算する。その後、遠隔受信機は、基地受信機と遠隔受信機で作成された位相測定値における差に基づいて、周波数オフセットを定める。位相測定値を定めるためにダウンコンバートすることによって、積分周期カウント値はより大きくなることはなく、従ってプロセスに対してより効果的であり、遠隔受信機と通信するのに要求される帯域幅がより小さくなる。
【図１】
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【図２】
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