(57)【要約】【課題】ＧＰＳ衛星との通信に支障が生じた場合であっても、フレームクロックの精度を維持しつつ、リソースの消費を抑制することが可能な基地局およびその同期方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかる基地局の代表的な構成は、ＧＰＳ衛星１０２からのＧＰＳ信号を受信して１ＰＰＳ信号を出力するＧＰＳ信号受信部１２２と、１ＰＰＳ信号を喪失したときに擬似１ＰＰＳ信号を出力するホールドオーバ回路１２４と、ホールドオーバ回路にクロックを供給する発振器（高精度発振器１２４ａ）と、温度計１４２と、発振器の温度特性に対する補正値を記憶したメモリ部１４４と、温度計が検知した温度に応じてメモリ部から補正値を読み出して擬似１ＰＰＳ信号を補正する補正回路１４６と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図３
2014225849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して１ＰＰＳ信号を出力するＧＰＳ信号受信部と、
１ＰＰＳ信号を喪失したときに擬似１ＰＰＳ信号を出力するホールドオーバ回路と、
前記ホールドオーバ回路にクロックを供給する発振器と、
温度計と、
前記発振器の温度特性に対する補正値を記憶したメモリ部と、
前記温度計が検知した温度に応じて前記メモリ部から補正値を読み出して前記擬似１ＰＰＳ信号を生成するための前記発振器のカウント値を補正する補正回路と、
を備えたことを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記補正回路は、前記ＧＰＳ受信部から１ＰＰＳ信号を受信している場合に、
１ＰＰＳ信号の間隔を前記発振器によってカウントし、
擬似１ＰＰＳ信号を生成するためのカウント値の基準値と１ＰＰＳ信号のカウント値とを比較し、
前記２つのカウント値から偏差量を算出し、
前記温度計から温度を取得して、前記偏差量をその温度に対する補正値として前記メモリ部に記憶されている補正値を更新することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
ＧＰＳ衛星からの１ＰＰＳ信号に代えて擬似１ＰＰＳ信号を生成するホールドオーバ回路にクロックを供給する発振器について、温度に対する補正値をメモリ部に記憶しておき、
運用時に１ＰＰＳ信号が受信できなかった場合に、温度を取得し、温度に対する補正値を前記メモリ部から取得し、前記ホールドオーバ回路が擬似１ＰＰＳ信号を生成するための前記発振器のカウント値を補正することを特徴とする基地局の同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線端末との無線通信、および他の基地局とのフレーム同期やエア同期を行う基地局、およびその同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基地局と無線端末との間で行なわれる無線通信の方式として、一つの周波数帯を時分割して送信受信を行なうＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割多重複信）方式がある。ＰＨＳ(Personal Handy phone System)に代表される無線通信システムでは、このＴＤＤ方式が採用されている。
【０００３】
ＰＨＳでは、同期絶対基準となる基地局にはＧＰＳユニットが搭載されており、ＧＰＳユニットが搭載された基地局は、ＧＰＳ衛星から受信した１ＰＰＳ（Pulse Per Second）信号の位相を絶対基準として送受信タイミングの同期（ＧＰＳ同期）を行っている（例えば特許文献１）。一方、ＧＰＳユニットを搭載していない基地局では、周辺の基地局が送信した制御チャネルを受信することによって基地局間同期（以下、フレーム同期と称する）を行うことにより、送受信タイミングの同期を行っている。また同期後においても同期した精度を維持するため、基地局は、ＩＰ（Internet Protocol）網の光回線終端装置であり、絶対時間精度をもつＯＬＴ（Optical Line Terminal）−ＯＮＵ（Optical Network Unit）から供給されるクロックをフレームクロックとして使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３９３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、基地局は、ＯＬＴ−ＯＮＵからのクロックをフレームクロックとすることで同期した精度を維持可能であるが、立地上の都合によりＯＬＴが設置できないエリアもある。ＯＬＴが設置されていないエリアの基地局はＧＰＳ衛星からの１ＰＰＳ信号のみによってフレームクロックを生成することとなる。このような基地局において、ＧＰＳユニットが故障したり、ＧＰＳ衛星の見通しが悪くなったりすると、１ＰＰＳ信号を受信できなくなり、フレームクロックの精度を維持することが困難となる。フレームクロックが劣化すると、同期が保てなくなり、自基地局と通信している無線端末の通信品質の劣化や、他基地局と通信している無線端末への干渉を起こすおそれがある。またＧＰＳユニットの故障により基地局の運用を停止すると、エリア内において通信不能な領域が生じてしまう。
【０００６】
そこで、ＧＰＳ衛星との通信がし難い状況においては、基地局を、その周辺の他の基地局をフレーム同期させることが考えられる。しかしながら、フレーム同期を行う際には、無線端末との通信に用いるタイムスロットを使用する必要がある。このため、フレームクロックの精度を維持するために頻繁にフレーム同期を行うと、無線端末との通信に割り当てるタイムスロット、すなわちリソースを消費してしまう。またフレーム同期後にはエア同期が行われることがあるが、これによってもリソースが消費されるため、周波数利用効率が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み、ＧＰＳ衛星との通信に支障が生じた場合であっても、フレームクロックの精度を維持しつつ、リソースの消費を抑制することが可能な基地局を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明にかかる基地局の代表的な構成は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して１ＰＰＳ信号を出力するＧＰＳ信号受信部と、１ＰＰＳ信号を喪失したときに擬似１ＰＰＳ信号を出力するホールドオーバ回路と、ホールドオーバ回路にクロックを供給する発振器と、温度計と、発振器の温度特性に対する補正値を記憶したメモリ部と、温度計が検知した温度に応じてメモリ部から補正値を読み出して擬似１ＰＰＳ信号を生成するための発振器のカウント値を補正する補正回路と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記補正回路は、ＧＰＳ受信部から１ＰＰＳ信号を受信している場合に、１ＰＰＳ信号の間隔を発振器によってカウントし、擬似１ＰＰＳ信号を生成するためのカウント値の基準値と１ＰＰＳ信号のカウント値とを比較し、２つのカウント値から偏差量を算出し、温度計から温度を取得して、偏差量をその温度に対する補正値としてメモリ部に記憶されている補正値を更新することが好ましい。
【００１０】
本発明にかかる基地局の同期方法の代表的な構成は、ＧＰＳ衛星からの１ＰＰＳ信号に代えて擬似１ＰＰＳ信号を生成するホールドオーバ回路にクロックを供給する発振器について、温度に対する補正値をメモリ部に記憶しておき、運用時に１ＰＰＳ信号が受信できなかった場合に、温度を取得し、温度に対する補正値をメモリ部から取得し、ホールドオーバ回路が擬似１ＰＰＳ信号を生成するための発振器のカウント値を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＧＰＳ衛星との通信に支障が生じた場合であっても、フレームクロックの精度を維持しつつ、リソースの消費を抑制することが可能な基地局およびその同期方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態にかかる基地局を含む通信システムを説明する図である。
【図２】本実施形態にかかる基地局の構成を例示する機能ブロック図である。
【図３】本実施形態にかかる基地局の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
図１は、本実施形態にかかる基地局１１０を含む通信システム１００を説明する図である。図２は、本実施形態にかかる基地局１１０の構成を例示する機能ブロック図である。以下、図１に示す通信システム１００について説明しながら本実施形態の基地局１１０およびその同期方法について説明する。
【００１５】
図１に示すように、通信システム１００では、エリア１００ａ内に複数の基地局１１０ａ・１１０ｂ・１１０ｃ・１１０ｄ・基地局１１０ｅが設置されている。基地局１１０ａ〜１１０ｅは、無線端末１０４（図２参照）との無線通信を行う。また、このエリア１００ａ内にはＯＬＴが設置されていないため、基地局１１０ａ〜１１０ｅは、ＧＰＳ衛星１０２（図２参照）からのＧＰＳ信号に含まれる１ＰＰＳ信号によってフレームクロックを生成している。なお、基地局１１０ａ〜１１０ｅは、全て同一の構成を有するため、特にことわらない限り、以下の説明では基地局１１０ａ〜１１０ｅを基地局１１０と称する。
【００１６】
図２に示すように、基地局１１０は制御部１１２を備える。制御部１１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１１０全体を管理および制御する。また後述するように、本実施形態では制御部１１２はクロック制御部１１４としても機能する。
【００１７】
ＧＰＳ信号受信部１２２は、ＧＰＳアンテナ１２２ａを介してＧＰＳ衛星１０２からのＧＰＳ信号を受信し、それに含まれる１ＰＰＳ信号を出力する。このＧＰＳ信号に含まれる１ＰＰＳ信号は、ホールドオーバ回路１２４を経由してクロック制御部１１４に伝達される。ホールドオーバ回路１２４とは、ＧＰＳ衛星１０２からの１ＰＰＳ信号（ＧＰＳ信号）の受信が行われなくなった際、すなわち１ＰＰＳ信号を喪失したときに、本実施形態にかかる発振器である高精度発振器１２４ａをクロック源とし、かかる高精度発振器１２４ａから供給されるクロックによって擬似１ＰＰＳ信号（ＨＯ＿１ＰＰＳ信号）を生成し、クロック制御部１１４に出力する回路である。
【００１８】
クロック制御部１１４は、伝達された１ＰＰＳ信号を参照し、基本クロックを生成する電圧制御発振器１２６（ＶＣＴＣＸＯ）に印加する制御電圧を調節する。これにより、電圧制御発振器１２６のクロックスピードが制御され、当該基地局１１０のクロック同期が行われる。電圧制御発振器１２６において生成された基本クロックは、フレームクロック生成部１２８に伝達される。フレームクロック生成部１２８は、その基本クロックを参照してフレームクロックを生成する。フレームクロック生成部１２８において生成されたフレームクロックは、ベースバンド部１３０に伝達される。
【００１９】
ベースバンド部１３０は、ベースバンド信号をアナログ／デジタル変換し、フレーム同期やチャネルデコード等の処理を行う。無線通信部１３２は、通信アンテナ１３２ａを介して、ＰＨＳ端末等の無線端末１０４との無線通信、および周囲に存在する他の基地局１１０（図２では基地局１１０ｂを例示）とのフレーム同期やエア同期を行う。また無線通信部１３２による通信によって取得された他の基地局１１０ｂの制御チャネルは、ベースバンド部１３０を経由して制御部１１２に伝達される。なお、フレーム同期とは、フレームの位相を周辺の基地局と合わせるための同期であり、エア同期はフレーム同期後の位相を保つために実施する同期である。
【００２０】
ここで、本実施形態のようにＯＬＴが設置されていないエリアの基地局１１０はＧＰＳ衛星１０２からの１ＰＰＳ信号によってフレームクロックを生成する。このため、ＧＰＳ信号受信部１２２の不具合等により１ＰＰＳ信号を受信できなくなると、基本クロックひいてはフレームクロックの精度を維持することが困難となり、無線端末１０４の通信品質の劣化等、様々な不具合が生じるおそれがある。このため、基地局１１０には、上述したように１ＰＰＳ信号を喪失したときに擬似１ＰＰＳ信号を生成するホールドオーバ回路１２４が設けられている。しかしながら、擬似１ＰＰＳ信号を参照して生成されたフレームクロックは、１ＰＰＳ信号を参照して生成されたフレームクロックよりも同期周波数精度が低い。このため、周辺基地局のフレームとの間で位相に徐々にずれが生じ、周辺基地局との同期精度が低下してしまう。
【００２１】
そこで、ＧＰＳ衛星１０２との通信がし難い状況においては、基地局１１０を、その周辺の他の基地局１１０とフレーム同期させることが考えられるが、フレーム同期を行う際には、無線端末１０４との通信に用いるタイムスロットを使用する必要がある。このため、頻繁にフレーム同期を行うと無線端末１０４との無線通信のためのリソースを消費してしまう。そこで本実施形態では、ＧＰＳ衛星１０２との通信に支障が生じた場合であっても、フレームクロックの精度を維持しつつ、リソースの消費を抑制することが可能な基地局１１０を提供する。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態の特徴として、基地局１１０は、温度計１４２、メモリ部１４４および補正回路１４６を更に備える。温度計１４２は当該基地局１１０の温度、とりわけ高精度発振器１２４ａ近傍の温度を検知する。メモリ部１４４は、ＲＯＭやＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成され、制御部１１２が実行するプログラムを記憶する。また本実施形態では、メモリ部１４４は、高精度発振器１２４ａの温度特性に対する補正値（初期値）を記憶する。
【００２３】
ここで、高精度発振器１２４ａは、初期偏差、経年変化、温度変化等の影響により周波数が変動する。そこで、まず初期偏差を除外するために、基地局１１０の出荷時等に、高精度発振器１２４ａは、１ＰＰＳの代わりとなるジェネレータの信号によってキャリブレーション（較正）が行われる。かかるキャリブレーションでは、ジェネレータの信号を高精度発振器１２４ａのパルスでカウントすることにより、基準値（理想のカウンタ値）に対する偏差量を算出し、その偏差量を反映させた補正値が初期値としてメモリ部１４４に記憶される。基準値とは、例えば高精度発振器１２４ａが１０ＭＨｚであった場合、１ＰＰＳ（１秒間隔）であれば１０Ｍ（１０，０００，０００）カウントが基準値となる。
【００２４】
このとき、高精度発振器１２４ａにおいて温度による偏差量が異なる場合は、温度毎の補正値をメモリ部１４４に記憶する。これにより、温度変化の影響を除外することが可能となる。なおメモリ部１４４は不揮発性メモリであって、当該基地局１１０の電源が切断された場合であっても、メモリ部１４４に記憶されたデータ（補正値）は消えないものとする。
【００２５】
図３は、本実施形態にかかる基地局１１０の動作を説明するフローチャートである。以下、図３を参照しながら、温度計１４２が検知した温度に応じてメモリ部１４４から補正値を読み出して擬似１ＰＰＳ信号を補正する補正回路１４６の動作についても説明する。
【００２６】
図３に示すように、まず制御部１１２は、ＧＰＳ信号受信部１２２によってＧＰＳ信号すなわち１ＰＰＳ信号が受信できているか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２においてＧＰＳ信号が受信できていた場合（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、当該基地局１１０ａはＧＰＳ同期を行う（ステップＳ２０４）。
【００２７】
本実施形態では、ＧＰＳ同期を行った後、上述したメモリ部１４４に記憶されている補正値を更新するための処理を行う。具体的には、１ＰＰＳ信号が受信できている場合、ＧＰＳ同期後（ステップＳ２０４）、補正回路１４６は、次の１ＰＰＳ信号までの間隔を高精度発振器１２４ａによってカウントする（ステップＳ２０６）。そして、補正回路１４６は、擬似１ＰＰＳ信号を生成するためのカウント値の基準値と、ステップＳ２０６での１ＰＰＳ信号のカウント値とを比較し（ステップＳ２０８）、それらの２つのカウント値から補正値（偏差量）を算出する（ステップＳ２１０）。
【００２８】
続いて、補正回路１４６は、温度計１４２を参照して当該基地局１１０の温度を取得し（ステップＳ２１２）、ステップＳ２１０において算出した補正値を、ステップＳ２１２において取得した温度の補正値として、メモリ部１４４に記憶されている補正値を更新する（ステップＳ２１４）。これにより、メモリ部１４４に記憶されている補正値によって、高精度発振器１２４ａの経年変化および温度変化による周波数変動の影響を除外することが可能となる。
【００２９】
一方、ＧＰＳ信号が受信できていなかった場合（ステップＳ２０２のＮＯ）、補正回路１４６は、温度計１４２を参照して当該基地局１１０の温度を取得し（ステップＳ２２０）、その温度に応じた補正値をメモリ部１４４から読み出す（ステップＳ２２２）。そして、読み出した補正値に基づいて擬似１ＰＰＳ信号を補正する（ステップＳ２２４）。例えば高精度発振器１２４ａは１０Ｍカウント／１ＰＰＳがデフォルトであり、補正値が−αカウントであった場合、メモリ部１４４に記憶されている補正値は１０Ｍ−αカウントとなる。したがって、この補正値（１０Ｍ−αカウント）に基づいて擬似１ＰＰＳ信号を出力することで、１ＰＰＳを喪失した場合でも非常に精度の高い周波数を出力できる。
【００３０】
続いて制御部１１２は、所定のタイミングにおいて、無線通信部１３２によって、周辺に存在する他の基地局１１０ｂ〜１１０ｅの制御信号を受信し、制御チャネルの強度が最も高かった基地局１１０を同期先の基地局としてフレーム同期を行う（ステップＳ２２６）。このとき本実施形態では、上述したようにメモリ部１４４に記憶された補正値によって擬似１ＰＰＳ信号が補正されることで、ＧＰＳ衛星１０２からの１ＰＰＳ信号を喪失した後においてもクロックひいてはフレームクロックを高い精度で維持することが可能となる。したがって、フレーム同期までの間隔を長くとる、すなわちフレーム同期の回数を減らすことができる。
【００３１】
例えば、従来のフレーム同期およびエア同期は１時間おきに行っていたとすると、本発明を適用することにより、２時間おき、ないし３時間おきといったように、同期間隔を広げることができる。このため、空いた分のタイムスロットを無線端末１０４との通信に割り当てることができ、リソースの有効活用を図ることが可能となる。また上述したように補正値によって初期偏差が除外されていることで、基地局始動時に（始めから）１ＰＰＳ信号を受信できなかった場合にもフレーム同期の間隔を長くすることができるため、周波数利用効率を向上させることが可能となる。
【００３２】
フレーム同期後（ステップＳ２２６）、制御部１１２は、ＧＰＳ信号受信部１２２によってＧＰＳ信号すなわち１ＰＰＳ信号が受信できているか否かを再度判断する（ステップＳ２２８）。１ＰＰＳ信号が受信できなかった場合（ステップＳ２２８のＮＯ）、当該基地局はステップＳ２０２〜ステップＳ２２８までを繰り返す。
【００３３】
一方、１ＰＰＳ信号が受信できた場合（ステップＳ２２８のＹＥＳ）、その１ＰＰＳ信号と、当該基地局１１０のフレームクロックの位相差がなくなるよう、クロック制御部１１４は、電圧制御発振器１２６に印加する制御電圧を調整する（ステップＳ２３０）。これにより、フレームクロックの基となる基本クロックが補正され、１ＰＰＳ信号と擬似１ＰＰＳ信号とが位相同期する。
【００３４】
上記説明したように、本実施形態にかかる基地局１１０およびその同期方法によれば、初期偏差、経年変化、温度変化等の影響を除外した補正値を参照して擬似１ＰＰＳ信号を補正することで、ＧＰＳ衛星１０２からの１ＰＰＳ信号が受信できない場合であっても、フレームクロックの精度が好適に維持される。したがって、他の基地局とのフレーム同期やエア同期を頻繁に行う必要がなくなるため、それに要していたリソースを開放することがすることができ、周波数利用効率を向上させることが可能となる。
【００３５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、無線端末との無線通信、および他の基地局とのフレーム同期やエア同期を行う基地局、およびその同期方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１００…通信システム、１００ａ…エリア、１０２…ＧＰＳ衛星、１０４…無線端末、１１０…基地局、１１０ａ〜１１０ｅ…基地局、１１２…制御部、１１４…クロック制御部、１２２…ＧＰＳ信号受信部、１２２ａ…ＧＰＳアンテナ、１２４…ホールドオーバ回路、１２４ａ…高精度発振器、１２６…電圧制御発振器、１２８…フレームクロック生成部、１３０…ベースバンド部、１３２…無線通信部、１３２ａ…通信アンテナ、１４２…温度計、１４４…メモリ部、１４６…補正回路
【図１】
2014225849.tif 000003
【図２】
2014225849.tif 000004
【図３】
2014225849.tif 000005