(57)【要約】  時刻同期システムは、第一無線装置と第二無線装置とを有する。第一無線装置の無線部は、タイミング情報と、第一クロックから取得した時刻であってタイミング情報が送信された時刻である送信時刻に係る時刻情報とを個別に無線送信する。第二無線装置の無線部は、無線送信されたタイミング情報と時刻情報とを個別に受信する。第二無線装置の補正部は、無線部がタイミング情報を受信したときの第二クロックが示す時刻である参照時刻と、時刻情報から得られた送信時刻とに基づき、第二クロックを補正する。
2017200043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一無線装置と第二無線装置とを備える無線通信システムであって、
前記第一無線装置は、
第一クロックと、
タイミング情報と、前記第一クロックから取得した時刻であって前記タイミング情報が送信された時刻である送信時刻に係る時刻情報とを個別に無線送信する無線送信部を備え、
前記第二無線装置は、
第二クロックと、
無線送信された前記タイミング情報と前記時刻情報とを個別に受信する無線受信部と、
前記無線受信部が前記タイミング情報を受信したときの前記第二クロックが示す時刻である参照時刻と、前記時刻情報から得られた前記送信時刻とに基づき、前記第二クロックを補正する補正部とを備える、
無線通信システム。
【請求項２】
前記補正部は、前記無線受信部が前記タイミング情報に係る無線フレームの同期を検出したときを、前記タイミング情報を受信したときとする、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記補正部は、前記参照時刻と、前記送信時刻と、前記タイミング情報の伝送時間とに基づいて、前記第二クロックを補正する、
請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第二無線装置は、
前記第二クロックの時刻の補正に関する履歴情報を記録する記録部をさらに備え、
前記補正部は、前記履歴情報に基づいて前記第二クロックの時刻のズレの傾向を算出し、算出した前記傾向と、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレをさらに補正する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記履歴情報は、前記第二クロックの時刻の補正を行なった時刻の情報を含み、
前記補正部は、過去に前記第二クロックを補正してから次に時刻を補正するまでの期間と、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレを補正する、
請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記履歴情報は、前記第二クロックの時刻補正を行なった時刻と、前記時刻における前記第二クロックの補正幅の情報を含み、
前記補正部は、時刻補正してから次の時刻補正をするまでの期間と前記補正幅とに基づいて前記第二クロックの一定時間におけるズレを算出し、算出した前記一定時間におけるズレと、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレを補正する、
請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項７】
無線基地局と無線端末とを備える無線通信システムにおける無線端末であって、
前記無線基地局から送信されるタイミング情報と、前記タイミング情報が送信されたときに前記無線基地局に備えられる第一クロックが示す時刻である送信時刻に係る時刻情報とを個別に受信する無線受信部と、
第二クロックと、
前記無線受信部が前記タイミング情報を受信したときの前記第二クロックが示す時刻である参照時刻と、前記時刻情報から得られる前記送信時刻とに基づき、前記第二クロックを補正する補正部と、
を備える無線端末。
【請求項８】
第一無線装置と第二無線装置とを備える無線通信システムが実行する時刻同期方法であって、
前記第一無線装置が、
タイミング情報と、前記第一無線装置に備えられる第一クロックから取得した時刻であって前記タイミング情報が送信された時刻である送信時刻に係る時刻情報とを個別に無線送信する送信ステップと、
前記第二無線装置が、
無線送信された前記タイミング情報と前記時刻情報とを個別に受信する受信ステップと、
前記タイミング情報を受信したときの前記第二無線装置に備えられる第二クロックが示す時刻である参照時刻と、前記時刻情報から得られた前記送信時刻とに基づき、前記第二クロックを補正する補正ステップと、
を有する時刻同期方法。
【請求項９】
前記補正ステップでは、前記タイミング情報に係る無線フレームの同期が検出されたときを、前記タイミング情報を受信したときとする、
請求項８に記載の時刻同期方法。
【請求項１０】
前記補正ステップでは、前記第二無線装置が、前記参照時刻と、前記送信時刻と、前記タイミング情報の伝送時間とに基づいて、前記第二クロックを補正する、
請求項９に記載の時刻同期方法。
【請求項１１】
前記第二無線装置が、前記第二クロックの時刻の補正に関する履歴情報を記録する記録ステップをさらに有し、
前記補正ステップにおいては、前記履歴情報に基づいて前記第二クロックの時刻のズレの傾向を算出し、算出した前記傾向と、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレをさらに補正する、
ことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の時刻同期方法。
【請求項１２】
前記履歴情報は、前記第二クロックの時刻の補正を行なった時刻の情報を含み、
前記補正ステップにおいては、過去に前記第二クロックを補正してから次に時刻を補正するまでの期間と、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレを補正する、
請求項１１に記載の時刻同期方法。
【請求項１３】
前記履歴情報は、前記第二クロックの時刻補正を行なった時刻と、前記時刻における前記第二クロックの補正幅の情報を含み、
前記補正ステップにおいては、時刻補正してから次の時刻補正をするまでの期間と前記補正幅とに基づいて前記第二クロックの一定時間におけるズレを算出し、算出した前記一定時間におけるズレと、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレを補正する、
請求項１１に記載の時刻同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線端末及び時刻同期方法に関する。
本願は、２０１６年５月１８日に、日本に出願された特願２０１６−０９９７１４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
２つの装置間もしくは２つのモジュール間において、一方の装置もしくはモジュールが有する時刻情報を他方の装置もしくはモジュールへ伝送し、他方の装置もしくはモジュールが保持している時刻を、一方の装置もしくはモジュールが有する時刻に同期することがある。例えば、組み込み制御におけるモジュール間の同期には、リアルタイムＯＳ（Operation System）における割り込み処理で処理ジッタを抑える工夫がなされている。また、ＮＴＰ（Network Time Protocol）では、ネットワークを経由して時刻サーバにアクセスした装置が、時刻サーバから送られてくる時刻情報に自装置で保持するクロックを合わせることで、時刻を同期する。ＮＴＰでは、ネットワーク上の機器（ルータ、スイッチ等）における中継機構がもたらす伝送揺らぎを抑える工夫がなされている。【０００３】
無線ＬＡＮ（Local Area Network）ではＴＳＦ（Timing Synchronization Function）と呼ばれる、基地局と端末の間で時刻同期をとるための機能が備わっている。基地局は、周期的に送信するビーコン信号を用いて、自身が保持するクロックの値を端末に報知する。そのビーコン信号を受信した端末は、その中に設定されているクロックの値に自局のクロックを合わせる（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】守倉  正博、外１名、「８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、インプレス、2005年1月、p.103〜106
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リアルタイムＯＳをベースとした組み込みモジュールは特別のハードウェア構成となるため、汎用性に乏しく、高価な装置となりやすい。そのため、安価と汎用性を要件とするセンサネットワークの端末には有効ではない。【０００６】
一方、ＮＴＰはネットワークに接続した汎用装置に提供できるが、片道伝送遅延がたとえ一定であっても、アプリケーション層と物理層の間の処理に発生する処理時間の揺らぎにより、時刻同期の精度は数十ミリ秒程度しか得られない。【０００７】
無線ＬＡＮをはじめとする通信用無線規格においては、ＭＡＣ（Medium Access Control）層における自律的な送信待ちや自動的な再送制御が頻繁に発生するため、通信に係る時間に不確実性が生じる。従って、時刻情報が含まれる信号を受信した端末が自局のクロックを合わせる際、そのクロック値が正確な値から大きく乖離している可能性がある。【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、無線により通信する装置間においてクロックを高精度に同期させることができる無線通信システム、無線端末及び時刻同期方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の実施態様における無線通信システムは、第一無線装置と第二無線装置とを備える無線通信システムであって、前記第一無線装置は、第一クロックと、タイミング情報と、前記第一クロックから取得した時刻であって前記タイミング情報が送信された時刻である送信時刻に係る時刻情報とを個別に無線送信する無線送信部を備え、前記第二無線装置は、第二クロックと、無線送信された前記タイミング情報と前記時刻情報とを個別に受信する無線受信部と、前記無線受信部が前記タイミング情報を受信したときの前記第二クロックが示す時刻である参照時刻と、前記時刻情報から得られた前記送信時刻とに基づき、前記第二クロックを補正する補正部とを備える。【００１０】
本発明の第２の実施態様によれば、上記の第１の実施態様の無線通信システムにおいて、前記補正部は、前記無線受信部が前記タイミング情報に係る無線フレームの同期を検出したときを、前記タイミング情報を受信したときとする。【００１１】
本発明の第３の実施態様によれば、上記の第２の実施態様の無線通信システムにおいて、前記補正部は、前記参照時刻と、前記送信時刻と、前記タイミング情報の伝送時間とに基づいて、前記第二クロックを補正する。【００１２】
本発明の第４の実施態様によれば、上記の第１、第２及び第３の実施態様のいずれかの無線通信システムにおいて、前記第二無線装置は、前記第二クロックの時刻の補正に関する履歴情報を記録する記録部をさらに備え、前記補正部は、前記履歴情報に基づいて前記第二クロックの時刻のズレの傾向を算出し、算出した前記傾向と、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレをさらに補正する。【００１３】
本発明の第５の実施態様によれば、上記の第４の実施態様の無線通信システムにおいて、前記履歴情報は、前記第二クロックの時刻の補正を行なった時刻の情報を含み、前記補正部は、過去に前記第二クロックを補正してから次に時刻を補正するまでの期間と、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレを補正する。【００１４】
本発明の第６の実施態様によれば、上記の第４の実施態様の無線通信システムにおいて、前記履歴情報は、前記第二クロックの時刻補正を行なった時刻と、前記時刻における前記第二クロックの補正幅の情報を含み、前記補正部は、時刻補正してから次の時刻補正をするまでの期間と前記補正幅とに基づいて前記第二クロックの一定時間におけるズレを算出し、算出した前記一定時間におけるズレと、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレを補正する。【００１５】
本発明の第７の実施態様における無線端末は、無線基地局と無線端末とを備える無線通信システムにおける無線端末であって、前記無線基地局から送信されるタイミング情報と、前記タイミング情報が送信されたときに前記無線基地局に備えられる第一クロックが示す時刻である送信時刻に係る時刻情報とを個別に受信する無線受信部と、第二クロックと、前記無線受信部が前記タイミング情報を受信したときの前記第二クロックが示す時刻である参照時刻と、前記時刻情報から得られる前記送信時刻とに基づき、前記第二クロックを補正する補正部と、を備える。【００１６】
本発明の第８の実施態様における時刻同期方法は、第一無線装置と第二無線装置とを備える無線通信システムが実行する時刻同期方法であって、前記第一無線装置が、タイミング情報と、前記第一無線装置に備えられる第一クロックから取得した時刻であって前記タイミング情報が送信された時刻である送信時刻に係る時刻情報とを個別に無線送信する送信ステップと、前記第二無線装置が、無線送信された前記タイミング情報と前記時刻情報とを個別に受信する受信ステップと、前記タイミング情報を受信したときの前記第二無線装置に備えられる第二クロックが示す時刻である参照時刻と、前記時刻情報から得られた前記送信時刻とに基づき、前記第二クロックを補正する補正ステップと、を有する。【００１７】
本発明の第９の実施態様によれば、上記の第８の実施態様の時刻同期方法において、前記補正ステップでは、前記タイミング情報に係る無線フレームの同期が検出されたときを、前記タイミング情報を受信したときとする。【００１８】
本発明の第１０の実施態様によれば、上記の第９の実施態様の時刻同期方法において、前記補正ステップでは、前記第二無線装置が、前記参照時刻と、前記送信時刻と、前記タイミング情報の伝送時間とに基づいて、前記第二クロックを補正する。【００１９】
本発明の第１１の実施態様によれば、上記第８、第９及び第１０の実施態様のいずれかの時刻同期方法において、前記第二無線装置が、前記第二クロックの時刻の補正に関する履歴情報を記録する記録ステップをさらに有し、前記補正ステップにおいては、前記履歴情報に基づいて前記第二クロックの時刻のズレの傾向を算出し、算出した前記傾向と、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレをさらに補正する。【００２０】
本発明の第１２の実施態様によれば、上記第１１の実施態様の時刻同期方法において、前記履歴情報は、前記第二クロックの時刻の補正を行なった時刻の情報を含み、前記補正ステップにおいては、過去に前記第二クロックを補正してから次に時刻を補正するまでの期間と、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレを補正する。【００２１】
本発明の第１３の実施態様によれば、上記第１１の実施態様の時刻同期方法において、前記履歴情報は、前記第二クロックの時刻補正を行なった時刻と、前記時刻における前記第二クロックの補正幅の情報を含み、前記補正ステップにおいては、時刻補正してから次の時刻補正をするまでの期間と前記補正幅とに基づいて前記第二クロックの一定時間におけるズレを算出し、算出した前記一定時間におけるズレと、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレを補正する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、無線により通信する装置間においてクロックを高精度に同期させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態による無線通信システムにおける時刻同期のシーケンス図である。
【図３】第１の実施形態による時刻補正の微調整の例を示す図である。
【図４】第１の実施形態による時刻補正の微調整の例を示す図である。
【図５】第２の実施形態による無線通信システムにおける時刻同期のシーケンス図である。
【図６】第３の実施形態の時刻同期システムの動作を示すシーケンス図である。
【図７】第４の実施形態の時刻同期システムの動作を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による時刻同期システム１の構成を示す図である。同図に示す時刻同期システム１は、無線装置１００（第一無線装置、無線基地局）及び無線装置２００（第二無線装置、無線端末）を備える。時刻同期システム１は、複数の無線装置を備える無線通信システムに含まれる。
【００２５】
無線装置１００は、ＧＰＳ（Global Positioning System）部１１０、制御部１２０及び無線部１３０（無線送信部）を備える。ＧＰＳ部１１０及び制御部１２０の間は、パルス回線１４１及びシリアル回線１５１により接続される。制御部１２０及び無線部１３０の間はシリアル回線１５２により接続される。
【００２６】
ＧＰＳ部１１０は、ＧＰＳを搭載したＧＰＳモジュールである。ＧＰＳ部１１０は、ＧＰＳ衛星の時刻の情報を受信する。制御部１２０は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）や各種メモリにより構成される制御モジュールである。制御部１２０は、各部の制御や各種の演算を行う。制御部１２０は、ＧＰＳ制御部１２１、無線制御部１２２、補正部１２３及びクロック１２４（第一クロック）を備える。ＧＰＳ制御部１２１は、ＧＰＳ部１１０を制御する。無線制御部１２２は、無線部１３０を制御する。補正部１２３は、クロック１２４の時刻補正を行う。無線部１３０は、無線モジュールであり、ＲＦ（Radio Frequency：無線周波数）信号を送受信する。
【００２７】
なお、無線装置１００は、制御部１２０の外部にクロック１２４を備えてもよい。
【００２８】
無線装置２００は、無線部２１０（無線受信部）、無線制御部２２０、センサ制御部２３０及びセンサ部２４０を備える。無線部２１０及び無線制御部２２０の間は、シリアル回線２５１により接続される。無線制御部２２０及びセンサ制御部２３０の間は、パルス回線２４２及びシリアル回線２５２により接続される。
【００２９】
無線部２１０は、無線モジュールであり、ＲＦ信号を送受信する。無線制御部２２０は、無線部２１０を制御するモジュールであり、例えば、ＣＰＵや各種メモリにより構成される。無線制御部２２０は、補正部２２１、履歴記録部２２２及びクロック２２３（第二クロック）を備える。補正部２２１は、クロック２２３の時刻補正を行う。履歴記録部２２２は、クロック２２３の時刻補正に関する履歴情報を記録する。
【００３０】
センサ制御部２３０は、センサ部２４０を制御するモジュールである。センサ制御部２３０は、補正部２３１及びクロック２３２を備える。補正部２３１は、クロック２３２の時刻補正を行う。センサ部２４０は、任意のセンサを備えたセンサモジュールである。
【００３１】
なお、無線装置２００は、クロック２２３を無線制御部２２０の外部に備えてもよい。
また、無線装置２００は、センサ部２４０、又は、センサ制御部２３０及びセンサ部２４０を無線装置２００の外部に備えてもよい。また、センサ制御部２３０及びセンサ部２４０が一つのセンサモジュールに備えられてもよい。
【００３２】
図２は、時刻同期システム１における時刻同期のシーケンス図である。同図では、無線装置１００が無線基地局１０であり、無線装置２００が端末局２０である場合の例を示している。無線基地局１０は１台以上の端末局２０に対して、無線回線を介して時刻情報を同報し、無線基地局１０と端末局２０との間で時刻同期を図る。
【００３３】
図２を用いて、無線基地局１０内のモジュール間の時刻同期について説明する。
無線基地局１０の制御部１２０は、受信したＧＰＳ衛星の時刻の情報をＧＰＳ部１１０からシリアル回線１５１で取得したのでは、制御部１２０の負荷に応じて取得時に時間の揺らぎを生じ、正確にその時刻の情報を取得することができない。そこで、無線基地局１０には、ＧＰＳ部１１０と制御部１２０の間にパルス回線１４１とシリアル回線１５１とが併設され、ＧＰＳ部１１０はパルス回線１４１を用いてタイミング情報を制御部１２０へ伝送する。具体的には、ＧＰＳ部１１０は、時刻情報より先にパルス回線１４１によりＳＹＮＣ（パルス）をタイミング情報として伝送する（ステップＳ１１）。ＧＰＳ部１１０から毎秒出力されるＰＰＳ（pulse per second）信号をタイミング情報として用いてもよい。
【００３４】
制御部１２０は、このタイミング情報を割り込みによって即座に受信する。制御部１２０の補正部１２３は、タイミング情報の受信時に、制御部１２０が有するクロック１２４における時刻（以下、「参照時刻」という。）ｔ１を参照し、記録する。一方、ＧＰＳ部１１０も、ＳＹＮＣ（パルス）によるタイミング情報を伝送するときに、ＧＰＳ衛星の時刻Ｔ１を参照し、記録する。そして、ＧＰＳ部１１０は、ＧＰＳ衛星から受信した時刻Ｔ１に関する情報である時刻情報Ｔ１をシリアル回線で伝送する（ステップＳ１２）。つまり、時刻情報Ｔ１は、時刻Ｔ１を取得可能な情報である。
【００３５】
制御部１２０は、時刻情報Ｔ１を、シリアル回線１５１を介して受信する。制御部１２０の補正部１２３は、時刻情報Ｔ１からＧＰＳ衛星の時刻Ｔ１を取得する。補正部１２３は、記録しておいた参照時刻ｔ１と、時刻情報Ｔ１から得られた時刻Ｔ１とに基づき、自モジュールが有するクロック１２４を補正する。具体的には、補正部１２３は、参照時刻ｔ１と時刻Ｔ１との差分（ｔ１−Ｔ１）を補正幅とし、クロック１２４の時刻が補正幅を減算した時刻となるように、クロック１２４の時刻補正を行う。この際、補正部１２３は、制御部１２０がタイミング情報を受信してから、ＧＰＳ衛星の時刻に関する時刻情報を受信するまでの経過時間を計測し、その時間も考慮してクロック１２４の時刻補正を行ってもよい。補正部１２３は、この経過時間を考慮した時刻補正を、後述する図３又は図４に示す処理と同様の処理により行う。この場合、制御部１２０に、クロック１２４の時刻補正に関する履歴情報を記録する履歴記録部を設ける。
【００３６】
図２を用いて、無線基地局１０と端末局２０との間の時刻同期について説明する。
無線基地局１０の無線部１３０は、定型フォーマットの信号をタイミング情報として無線回線を介して送信する。この際、ＣＳＭＡ／ＣＡ等のランダムアクセス制御や再送制御を伴う場合、無線基地局１０の制御部１２０が、実際の送信タイミングを制御することはできない。従って、端末局２０が上記のタイミング情報を受信するまでにはランダムアクセス制御や再送制御で生じる遅延が加算され、端末局２０は正確な時刻にタイミング情報を取得することができない。そこで、無線基地局１０と端末局２０との間でタイミング情報と時刻情報とをそれぞれ個別に伝送する。
【００３７】
具体的には、無線基地局１０の無線部１３０は、先にＳＹＮＣをタイミング情報として無線により伝送する（ステップＳ２１）。タイミング情報は、送信の優先度を高くすることが望ましい。また、タイミング情報は、端末局２０の無線部２１０における受信動作に要する時間をなるべく短くするため、短いフレーム長のフレームに設定することが望ましい。
【００３８】
端末局２０の無線部２１０は、無線基地局１０からタイミング情報を無線により受信する。なお、無線基地局１０の無線部１３０が無線信号を送信してから、端末局２０の無線部２１０がその無線信号が受信するまでに係る時間は、ＣＳＭＡ／ＣＡ等の制御による遅延よりも十分に小さい。無線部２１０は、タイミング情報を受信すると即座に、割り込みによって無線制御部２２０にタイミング情報を出力する。無線制御部２２０の補正部２２１は、割り込みにより即座にタイミング情報を受信し、その時のクロック２２３における時刻である参照時刻ｔ２を参照し、記録する。一方、無線基地局１０の補正部１２３も、無線部１３０がタイミング情報を伝送するときに、自局が有するクロック１２４における時刻Ｔ２を参照し、記録する。すなわち、時刻Ｔ２は、無線基地局１０がタイミング情報を送信した時刻である。参照時刻ｔ２は、端末局２０がタイミング情報を受信した時刻である。
【００３９】
無線基地局１０の補正部１２３は、クロック１２４の時刻Ｔ２に関する情報である時刻情報Ｔ２を、シリアル回線１５２を用いて無線部１３０に伝送する。時刻情報Ｔ２は、時刻Ｔ２を取得可能な情報である。無線部１３０は時刻情報Ｔ２を無線送信する（ステップＳ２２）。
【００４０】
端末局２０において、無線制御部２２０の補正部２２１は、受信した時刻情報Ｔ２から、無線基地局１０のクロック１２４の時刻Ｔ２を取得する。補正部２２１は、記録しておいた参照時刻ｔ２と、時刻情報Ｔ２から取得した時刻Ｔ２とに基づき、クロック２２３を補正する。具体的には、補正部２２１は、参照時刻ｔ２から時刻Ｔ２を減算して得られる差分（ｔ２−Ｔ２）を補正幅とし、クロック２２３の時刻が補正幅を減算した時刻となるように、クロック２２３の時刻を補正する。
【００４１】
また、補正部２２１は、クロック２２３の時刻の補正を行う際、端末局２０がタイミング情報を受信してから、無線基地局１０が有するクロック１２４の時刻に関する情報である時刻情報を受信するまでの経過時間Δｔを計測し、その経過時間Δｔをさらに考慮してもよい。図３を用いて、経過時間Δｔをさらに考慮した時刻補正について説明する。
【００４２】
図３は、時刻補正の微調整の例を示す図である。同図では、タイミング情報の到来時刻と時刻情報の到来時刻との間に生じるズレを微調整する例を示している。
無線基地局１０がタイミング情報を送信したときのクロック１２４の時刻をＴ、端末局２０がタイミング情報を受信したときのクロック２２３の参照時刻をｔ、時刻Ｔが設定された時刻情報を時刻情報（Ｔ）とする。履歴記録部２２２は、前回、補正部２２１がクロック２２３の時刻補正を行った時刻を、履歴情報に記録しておく。補正部２２１は、前回のクロック２２３の時刻補正を行った時刻からタイミング情報を受信したときの参照時刻ｔまでの期間Ｐと、経過時間Δｔとに基づき、経過時間Δｔの間のクロック２２３のズレを推定する。このズレは、例えば、（ｔ−Ｔ）×Δｔ／Ｐのように推定される。補正部２２１は、クロック２２３の時刻の補正の際に、そのズレも追加して補正する。つまり、補正部２２１は、（ｔ−Ｔ）×（１＋Δｔ／Ｐ）を補正幅とし、クロック２２３の時刻が補正幅を減算した時刻となるように、クロック２２３の時刻補正を行う。
【００４３】
図４は、時刻補正の微調整の他の例を示す図である。同図では、これまでの時刻補正の履歴に基づき時刻補正の微調整を行う例を示している。
端末局２０の履歴記録部２２２は、時刻補正のたびに、補正部２２１がクロック２２３の時刻補正を行った時刻と、その時刻補正におけるクロック２２３の補正幅とを対応付けて記録しておく。補正部２２１がクロック２２３の時刻補正を行った時刻は、補正後の時刻である。補正部２２１は、この時刻と補正幅とに基づいて、一定期間におけるクロック２２３のズレ幅Ｍを、加算平均などの統計的手法により推定する。補正部２２１は、推定したズレ幅Ｍと経過時間Δｔに基づき、経過時間Δｔの間のクロック２２３のズレ（例えば、Ｍ×Δｔ）を推定し、補正の際にそのズレも追加する。
【００４４】
具体的には、履歴記録部２２２は、補正部２２１がｎ回目（ｎ＝１，２，…）の時刻補正を行ったときに、時刻情報から取得した時刻Ｔｎと、クロック２２３の補正幅（ｔｎ−Ｔｎ）＋Ｍｎ×Δｔｎとを対応付けて記録しておく。ｔｎは、ｎ回目の時刻補正のときの参照時刻である。また、Ｍｎは、ｎ回目の時刻補正のときの一定期間におけるクロック２２３のズレ幅である。Δｔｎは、ｎ回目の時刻補正のときに、端末局２０がタイミング情報を受信してから時刻情報を受信するまでの経過時間Δｔである。この場合、一定期間におけるクロック２２３のズレ幅Ｍは、過去Ｎ回（Ｎは２以上の整数）の時刻補正を行ったときの情報を用いて、式（１）に示すＭＮとして算出される。補正部２２１は、（（ｔ−Ｔ）＋Ｍ×Δｔ）を補正幅とし、クロック２２３の時刻が補正幅を減算した時刻となるように、クロック２２３の時刻補正を行う。
【００４５】
【数１】
2017200043.tif 000003
【００４６】
図２を用いて、端末局２０におけるモジュール間の時刻同期について説明する。端末局２０内には、無線部２１０を制御する無線制御部２２０及びクロック２２３と、センサ部２４０を制御するセンサ制御部２３０及びクロック２３２とが、個別に存在する。このように、端末局には、無線部を制御するモジュール及びクロックとセンサ等を制御するモジュール及びクロックとが、個別に存在する場合がある。その場合、無線部２１０を制御する無線制御部２２０は、センサ部２４０を制御するセンサ制御部２３０との間で時刻同期を図る必要がある。センサ制御部２３０は、無線制御部２２０が有するクロック２２３の時刻を無線制御部２２０からシリアル回線２５２で取得したのでは、センサ制御部２３０の負荷に応じて取得時に時間の揺らぎを生じ、正確に当該時刻を取得することができない。そこで、無線制御部２２０とセンサ制御部２３０の間にパルス回線２４２とシリアル回線２５２とが併設され、無線制御部２２０はパルス回線２４２を用いてタイミング情報をセンサ制御部２３０へ伝送する。具体的には、無線制御部２２０の補正部２２１は、時刻情報より先にタイミング情報をセンサ制御部２３０にパルス回線２４２を介して伝送する（ステップＳ３１）。
【００４７】
センサ制御部２３０は、このタイミング情報を割り込みによって即座に受信する。センサ制御部２３０の補正部２３１は、タイミング情報の受信時に、センサ制御部２３０が有するクロック２３２の時刻（以下、「参照時刻」という。）ｔ３を参照し、記録する。一方、無線制御部２２０の補正部２２１もタイミング情報を伝送するときに、無線制御部２２０が有するクロック２２３の時刻Ｔ３を参照し、記録する。そして、無線制御部２２０の補正部２２１は、クロック２２３の時刻にＴ３に関する情報をシリアル回線２５２によりセンサ制御部２３０へ伝送する（ステップＳ３２）。
【００４８】
センサ制御部２３０は、時刻情報Ｔ３を、シリアル回線２５２を介して受信する。センサ制御部２３０の補正部２３１は、時刻情報Ｔ３から、無線制御部２２０が有するクロック２２３が示していた時刻Ｔ３を取得する。補正部２３１は、記録しておいた参照時刻ｔ３と、時刻情報Ｔ３から得られた時刻Ｔ３とに基づき、自モジュールが有するクロック２３２を補正する。具体的には、補正部２３１は、参照時刻ｔ３と時刻Ｔ３との差分（ｔ３−Ｔ３）を補正幅とし、クロック２３２が示す時刻が補正幅を減算した時刻となるように、クロック２３２の時刻補正を行う。この際、補正部２３１は、センサ制御部２３０がタイミング情報を受信してから、無線制御部２２０が有するクロック２２３の時刻に関する時刻情報を受信するまでの経過時間を計測し、その経過時間も考慮してクロック２３２の時刻補正を行ってもよい。補正部２３１は、この経過時間を考慮した時刻補正を、図３又は図４に示した処理と同様の処理により行う。この場合、センサ制御部２３０に、クロック２３２の時刻補正に関する履歴情報を記録する履歴記録部を設ける。
【００４９】
なお、上記では、無線基地局１０がタイミング情報及び時刻情報を同報送信する場合について説明したが、特定の端末局２０宛に送信してもよい。
【００５０】
本実施形態によれば、無線装置１００と無線装置２００との間でクロックを同期させるため、無線装置１００の無線部１３０は、タイミング情報と、自装置のクロック１２４から取得した時刻であってタイミング情報を送信したときの時刻である送信時刻に係る時刻情報とを個別に無線送信する。無線装置２００の無線部２１０は、無線送信されたタイミング情報と時刻情報とを個別に受信する。無線装置２００の補正部２２１は、タイミング情報を受信したときの自装置のクロック２２３の時刻である参照時刻と、時刻情報から得られた送信時刻とに基づき、クロック２２３の時刻を補正する。
【００５１】
無線装置２００の履歴記録部２２２が、クロック２２３の時刻の補正に関する履歴情報を記録しておくことで、補正部２２１は、この履歴情報に基づいて算出したクロック２２３の時刻のズレの傾向と、タイミング情報を受信してから時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、この経過時間におけるクロック２２３の時刻のズレをさらに補正することができる。
例えば、補正部２２１は、過去にクロック２２３の時刻を補正してから次に時刻を補正するまでの期間と、タイミング情報を受信してから時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、この経過時間におけるクロック２２３の時刻のズレを補正する。
また、例えば、補正部２２１は、時刻補正してから次の時刻補正をするまでの期間と補正幅との情報を履歴情報から取得し、取得したこれらの情報に基づいてクロック２２３の一定時間におけるズレを算出する。補正部２２１は、算出した一定時間におけるズレと、タイミング情報を受信してから時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、この経過時間におけるクロック２２３の時刻のズレを補正する。
【００５２】
これにより、無線装置１００と無線装置２００との間でクロックを高精度かつ安価に同期させることが可能となる。
【００５３】
（第２の実施形態）
本実施形態の時刻同期システムは、第１の実施形態と同様に、無線基地局から端末局に対して、無線回線を介して時刻情報を同報し、無線基地局と端末局間で時刻同期を図る。ただし、本実施形態の時刻同期システムは、モジュール間で時刻同期を行う際に、タイミング情報に先立って、そのタイミング情報の送信時刻を示す時刻情報を送信する。以下、第１の実施形態との差分を中心に説明する。
【００５４】
本実施形態の時刻同期システムの構成は、図１に示す第１の実施形態の時刻同期システム１と同様である。つまり、無線装置１００は、ＧＰＳモジュールを搭載し、ＧＰＳ衛星の時刻を受信することができる。
【００５５】
図５は、本実施形態の時刻同期システムの動作を示すシーケンス図である。同図では、無線装置１００が無線基地局１０ａであり、無線装置２００が端末局２０ａである場合の例を示している。なお、無線基地局１０ａと端末局２０ａとの間の時刻同期は、第１の実施形態における無線基地局１０と端末局２０との間の時刻同期と同様であるため、説明を省略する。
【００５６】
図５を用いて、無線基地局１０ａ内でのモジュール間の時刻同期について説明する。無線基地局１０ａは、第１の実施形態の無線基地局１０と同様に、ＧＰＳ部１１０と制御部１２０との間にパルス回線１４１とシリアル回線１５１とが併設される。ＧＰＳ部１１０は、パルス回線でタイミング情報を制御部１２０に伝送する。しかし、第１の実施形態と異なり、ＧＰＳ部１１０は、シリアル回線１５１を用いて、ＧＰＳ衛星の時刻Ｔ４に関する情報である時刻情報Ｔ４を、時刻Ｔ４よりも前に予め伝送する（ステップＳ５１）。但し、ＧＰＳ衛星の時刻に関する情報は、シリアル回線１５１で伝送する時に生じる時間の揺らぎ以下の単位の情報を含まなくてもよい。制御部１２０の補正部１２３は、ＧＰＳ部１１０から時刻情報Ｔ４を受信すると、時刻情報Ｔ４からＧＰＳ衛星の時刻Ｔ４を取得し、記録する。
【００５７】
そして、ＧＰＳ部１１０は、ＧＰＳ衛星の時刻Ｔ４に係る正秒等のタイミングで、パルス回線１４１を用いてタイミング情報を伝送する（ステップＳ５２）。制御部１２０は、このタイミング情報を割り込みにより即座に受信する。制御部１２０の補正部１２３は、既に取得しているＧＰＳ衛星の時刻Ｔ４に関する情報と、時刻Ｔ４に係るタイミング情報の受信に基づき、自モジュールが有するクロック１２４を補正する。つまり、補正部１２３は、このタイミング情報を受信したタイミングを、ステップＳ５１において先に受信したＧＰＳ衛星の時刻Ｔ４に係る正秒等のタイミングと捉え、クロック１２４を補正する。そのため、タイミング情報の送信タイミングがＧＰＳ衛星の時刻に係る正秒等のタイミングであることを、ＧＰＳ部１１０と制御部１２０との間で予め共有する必要がある。しかし、第１の実施形態のように、ＧＰＳ部１１０がタイミング情報の送信時刻を記録したり、制御部１２０がタイミング情報の受信時刻と時刻情報の受信時刻とを自モジュールが有するクロック１２４を参照して記録したりする必要がない。
【００５８】
図５に示すステップＳ６１〜ステップＳ６２における無線基地局１０ａと端末局２０ａとの間の時刻同期のシーケンスは、図２に示す第１の実施形態のステップＳ２１〜ステップＳ２２における無線基地局１０と端末局２０との間の時刻同期のシーケンスと同様である。
【００５９】
図５を用いて、端末局２０ａ内におけるモジュール間の時刻同期について説明する。端末局２０ａは、第１の実施形態の端末局２０と同様に、無線制御部２２０とセンサ制御部２３０との間にパルス回線２４２とシリアル回線２５２とが併設される。無線制御部２２０の補正部２２１は、パルス回線２４２を用いてタイミング情報をセンサ制御部２３０に伝送する。しかし、第１の実施形態と異なり、無線制御部２２０の補正部２２１は、シリアル回線２５２を用いて、自モジュールが有するクロック２２３の時刻Ｔ５に関する情報である時刻情報Ｔ５を、タイミング情報よりも前に予め伝送する（ステップＳ７１）。但し、クロック２２３の時刻に関する情報は、シリアル回線２５２で伝送する時に生じる時間の揺らぎ以下の単位の情報を含まなくてもよい。センサ制御部２３０の補正部２３１は、時刻情報Ｔ５を受信すると、時刻情報Ｔ５から時刻Ｔ５を取得し、記録する。
【００６０】
無線制御部２２０の補正部２２１は、クロック２２３の時刻Ｔ５に係る正秒等のタイミングで、パルス回線２４２を用いてタイミング情報をセンサ制御部２３０に伝送する（ステップＳ７２）。センサ制御部２３０は、このタイミング情報を割り込みにより即座に受信する。センサ制御部２３０の補正部２３１は、先の無線制御部２２０が有するクロック２２３の時刻Ｔ５に関する情報と、時刻Ｔ５に係るタイミング情報の受信とに基づき、自モジュールが有するクロック２３２を補正する。つまり、補正部２３１は、このタイミング情報を受信したタイミングを、ステップＳ７１において先に受信した無線制御部２２０が有するクロック２２３の時刻Ｔ５に係る正秒等のタイミングと捉え、自モジュールが有するクロック２３３を補正する。そのため、タイミング情報の送信タイミングが、無線制御部２２０が有するクロック２２３の時刻に係る正秒等のタイミングであることを、無線制御部２２０とセンサ制御部２３０との間で予め共有する必要がある。しかし、第２の実施形態では、第１の実施形態のように無線制御部２２０がタイミング情報の送信時刻を記録したり、センサ制御部２３０がタイミング情報の受信時刻と時刻情報の受信時刻とを自モジュールが有するクロック２３２を参照して記録したりする必要がない。
【００６１】
（第３の実施形態）
第３の実施形態における時刻同期システムは、第１及び第２の実施形態と同様に、無線通信システムに含まれる。時刻同期システムは、無線基地局から端末局に対して、無線回線を介して時刻情報を同報し、無線基地局と端末局との間で時刻同期を図る。無線基地局は、ＧＰＳ衛星から受信した信号から時刻及びＰＰＳ信号を取得するＧＰＳ部を備える。第３の実施形態においても第１及び第２の実施形態と同様に、無線基地局は、ＧＰＳ部により取得される正確な時刻を用いて、自局のクロックと端末局のクロックとの同期を図る。第３の実施形態における無線基地局は、第１の実施形態において説明した無線装置１００が備える構成と同様の構成を備える。第３の実施形態における端末局は、第１の実施形態において説明した無線装置２００が備える構成と同様の構成を備える。
【００６２】
無線基地局におけるＧＰＳ部１１０と制御部１２０との間における時刻同期は、第１又は第２の実施形態における時刻同期と同様である。端末局における無線制御部２２０とセンサ制御部２３０との間における時刻同期も、第１又は第２の実施形態における時刻同期と同様である。以下、無線基地局と端末局との間における時刻同期について説明する。
【００６３】
無線基地局は、予め定められたフォーマットを有する信号をタイミング情報（ＳＹＮＣ）として、無線回線を介して送信する。タイミング情報を送信する無線フレームのフレーム長は固定長である。タイミング情報のフォーマットでは、無線フレームの先頭に配置されるプリアンブルに続いて、無線フレームに含まれる信号がタイミング情報であることを示す同期ワードが配置されている。同期ワードは、予め定められた信号パターンである。端末局が同期ワードを含む信号を受信した場合、端末局は、受信した信号に対する復調及び復号を行わずとも、同期ワードを検出できる。同期ワードは、プリアンブルとして無線フレームの先頭に配置されていてもよい。
【００６４】
ＣＳＭＡ／ＣＡ等を用いたランダムアクセス制御や再送制御が行われる場合、基地局装置がタイミング情報を送信する送信タイミングを制御することは困難である。基地局装置がタイミング情報を送信する処理を開始してから、端末局がタイミング情報を受信する処理を完了するまでの時間には、ランダムアクセス制御や再送制御により生じる遅延が含まれる。従って、所定のタイミングにて基地局装置がタイミング情報を送信し、そのタイミングにおいて端末局装置がタイミング情報を受信することは困難である。
【００６５】
第３の実施形態の時刻同期システムは、第１の実施形態の時刻同期システム１と同様に、無線基地局がタイミング情報と時刻情報とを個別に伝送し、端末局が遅延の影響を低減させた時刻同期を行う。
【００６６】
図６は、第３の実施形態の時刻同期システムの動作を示すシーケンス図である。同図では、無線装置１００が無線基地局１０ｂであり、無線装置２００が端末局２０ｂである場合を示している。
【００６７】
図６を参照して、第３の実施形態の時刻同期方法における無線基地局１０ｂの動作について説明する。無線基地局１０ｂにおいて時刻同期の動作が開始されると、無線制御部１２２は、無線部１３０に対して、タイミング情報の送信を指示する（ステップＳ１０１）。無線部１３０は、送信権を獲得するために、キャリアセンス（ＣＳ）を行う。無線部１３０は、送信権を獲得すると、キャリアセンスが完了したことを無線制御部１２２へ通知し（ステップＳ１０２）、タイミング情報（ＳＹＮＣ）の送信を開始する（ステップＳ１０３）。
【００６８】
無線部１３０は、タイミング情報を送信し終えると、タイミング情報の送信が完了したことを無線制御部１２２へ通知する（ステップＳ１０４）。無線制御部１２２は、無線部１３０から送信完了が通知されると、クロック１２４が示す時刻（Ｔ２）を取得する。無線制御部１２２は、取得した時刻を無線部１３０によるタイミング情報の送信が完了した送信時刻として記憶する。無線制御部１２２は、無線部１３０に対して、送信時刻を示す情報を含む時刻情報の送信を指示する（ステップＳ１０５）。無線部１３０は、キャリアセンスにより送信権を獲得した後に、時刻情報を送信する（ステップＳ１０６）。
【００６９】
端末局２０ｂにおいて、無線基地局１０ｂから送信されたタイミング情報（ＳＹＮＣ）を無線部２１０が受信した場合、無線部２１０は同期ワードを検出する。無線部２１０は、同期ワードを検出したことを無線制御部２２０へ通知する（ステップＳ２０１）。無線制御部２２０は、同期ワード検出の通知を受けると、クロック２２３が示す時刻（Ｔ’６）を参照時刻として取得し、取得した時刻（Ｔ’６）を記憶する。すなわち、無線制御部２２０は、同期ワードが検出されたときを、タイミング情報を受信したときと判定し、時刻（Ｔ’６）を記憶する。
【００７０】
無線部２１０は、受信したタイミング情報の信号に対する信号処理を完了すると、信号処理が完了したことを無線制御部２２０へ通知する（ステップＳ２０２）。信号処理には、例えば、タイミング情報の信号に含まれるＰＨＲヘッダに対する処理、ペイロードに含まれるデータの復調、ＣＲＣを用いた誤り検出などの処理が含まれる。無線部２１０は、無線基地局１０ｂから時刻情報を受信し、時刻情報から送信時刻（Ｔ２）を取得する。無線部２１０は、送信時刻（Ｔ２）を無線制御部２２０へ通知する（ステップＳ２０３）。無線制御部２２０は、送信時刻（Ｔ２）を取得すると、クロック２２３を補正する。
【００７１】
無線制御部２２０の補正部２２１は、記憶した参照時刻（Ｔ’６）と、通知された送信時刻（Ｔ２）と、タイミング情報のフレーム長とに基づいて、クロック２２３を補正する。補正部２２１は、タイミング情報の受信に要する時間（ｔ６）を算出するために、タイミング情報のフレーム長を用いる。タイミング情報の伝送に要する時間（ｔ６）は、無線部２１０がタイミング情報の受信を開始してから無線部２１０がタイミング情報の受信を完了するまでの時間である。時間（ｔ６）は、タイミング情報の伝送時間といってもよい。無線基地局１０ｂと端末局２０ｂとの間における無線通信に用いられる伝送速度は予め定められているため、補正部２２１はタイミング情報のフレーム長と伝送速度とから時間（ｔ６）を算出できる。補正部２２１は、タイミング情報のフレーム長に代えて、タイミング情報のデータ量を用いて時間（ｔ６）を算出してもよい。
【００７２】
無線基地局１０ｂから端末局２０ｂまでの伝送区間における伝送時間をほぼゼロとして、補正部２２１は、時刻（Ｔ’６）と時間（ｔ６）とから、無線基地局１０ｂがタイミング情報の送信を完了したときのクロック２２３が示す時刻（Ｔ６＝Ｔ’６＋ｔ６）を推定する。補正部２２１は、送信時刻Ｔ２と時刻（Ｔ６）との差分（Ｔ６−Ｔ２）を補正幅として用いて、クロック２２３を補正する。
【００７３】
第３の実施形態においても、無線制御部２２０は、図３又は図４において示した、無線基地局１０ｂから送信時刻を取得するまでに経過した経過時間Δｔに基づいた時刻補正を適用してもよい。すなわち、補正部２２１は、差分（Ｔ６−Ｔ２）と、経過時間Δｔにおける時刻ズレとに基づいて、クロック２２３を補正してもよい。経過時間Δｔにおける時刻ズレは、時刻Ｔ６から時刻情報を取得するまでの経過時間Δｔにおいて、クロック１２４とクロック２２３との間において生じる時刻ズレである。
【００７４】
無線部２１０がタイミング情報の信号に対する信号処理を完了するまでに要する時間は、無線部２１０の処理速度、処理負荷に応じて変化することがある。第３の実施形態では、無線部２１０が同期ワードの検出を無線制御部２２０へ通知することにより、タイミング情報の受信が開始されたタイミングを無線制御部２２０が取得することができる。同期ワードの検出は、無線部２１０の処理速度、処理負荷の影響をほとんど受けない。そのため、同期ワードが検出された時刻（Ｔ’６）とタイミング情報の伝送に要する時間（ｔ６）とを用いることにより、補正部２２１は、無線基地局１０ｂがタイミング情報の送信を完了したときのクロック２２３の時刻を取得できる。
【００７５】
第３の実施形態における端末局２０ｂは、ＭＡＣ層における自律的な送信待ちに伴う遅延と受信処理により生じる遅延との影響を抑えて、クロック２２３をクロック１２４に同期させることができる。
【００７６】
（第４の実施形態）
第４の実施形態における時刻同期システムは、第１、第２及び第３の実施形態と同様に、無線通信システムに含まれる。第４の実施形態は、無線基地局においてタイミング情報の送信が完了したときのクロック２２３が示す時刻を推定する手順が、第３の実施形態と異なる。
【００７７】
図７は、第４の実施形態の時刻同期システムの動作を示すシーケンス図である。同図では、無線装置１００が無線基地局１０ｃであり、無線装置２００が端末局２０ｃである場合を示している。第４の実施形態の時刻同期方法における無線基地局１０ｃの動作は第３の実施形態の無線基地局１０ｂの動作（ステップＳ１０１〜Ｓ１０５）と同じであるので、重複する説明を省略する。
【００７８】
図７を参照して、第４の実施形態の時刻同期方法における端末局２０ｃの動作を説明する。端末局２０ｂにおいて、無線基地局１０ｃから送信されたタイミング情報（ＳＹＮＣ）を無線部２１０が受信した場合、無線部２１０は同期ワードを検出する。無線部２１０は、同期ワードを検出したことを無線制御部２２０へ通知する（ステップＳ２１１）。無線制御部２２０は、同期ワード検出の通知を受けると、クロック２２３が示す時刻（Ｔ’６）を取得し、取得した時刻（Ｔ’６）を記憶する。
【００７９】
無線部２１０は、受信したタイミング情報の信号に対する信号処理を完了すると、信号処理が完了したことを無線制御部２２０へ通知する（ステップＳ２１２）。無線制御部２２０は、信号処理完了の通知を受けると、クロック２２３が示す時刻（Ｔ’７）を完了時刻として取得し、取得した時刻（Ｔ’７）を記憶する。無線部２１０は、無線基地局１０ｂから時刻情報を受信し、時刻情報から送信時刻（Ｔ２）を取得する。送信部２１０は、送信時刻（Ｔ２）を無線制御部２２０へ通知する（ステップＳ２１３）。無線制御部２２０は、送信時刻（Ｔ２）を取得すると、クロック２２３を補正する。
【００８０】
補正部２２１は、記憶した時刻（Ｔ’６）及び時刻（Ｔ’７）と、通知された送信時刻Ｔ２と、タイミング情報のフレーム長とに基づいて、クロック２２３を補正する。補正部２２１は、タイミング情報のフレーム長と、無線基地局１０ｃと端末局２０ｃとの間における無線通信に用いられる伝送速度とからタイミング情報の受信に要する時間（ｔ６）を算出する。補正部２２１は、時刻（Ｔ’６）から時刻（Ｔ’７）までの時間（ｔ’７）を算出する。補正部２２１は、算出した時間（ｔ’７）と時間（ｔ６）とから、無線部２１０がタイミング情報を含む信号に対する信号処理に要した時間（ｔ７＝ｔ’７−ｔ６）を算出する。信号処理には、例えば、タイミング情報の信号に含まれるＰＨＲヘッダに対する処理、ペイロードに含まれるデータの復調、ＣＲＣを用いた誤り検出などの処理が含まれる。
【００８１】
無線基地局１０ｃから端末局２０ｃまでの伝送区間における伝送時間をほぼゼロとして、補正部２２１は、時刻（Ｔ’７）と時間（ｔ７）とから、無線基地局１０ｃがタイミング情報の送信を完了したときのクロック２２３が示す時刻（Ｔ７＝Ｔ’７−ｔ７）を推定する。補正部２２１は、送信時刻Ｔ２と時刻（Ｔ７）との差分（Ｔ７−Ｔ２）を補正幅として用いて、クロック２２３を補正する。
【００８２】
第４の実施形態においても、補正部２２１は、図３又は図４において示した、無線基地局１０ｃから送信時刻を取得するまでに経過した経過時間Δｔに基づいた時刻補正を適用してもよい。すなわち、差分（Ｔ７−Ｔ２）と、時刻Ｔ７から時刻情報を取得するまでの経過時間Δｔにおいて生じるクロック１２４とクロック２２３との時刻ズレとに基づいて、補正部２２１はクロック２２３を補正してもよい。補正部２２１は、時刻（Ｔ’７）を起点に経過時間Δｔを計測してもよい。
【００８３】
第４の実施形態の端末局２０ｃでは、無線部２１０がタイミング情報に対する信号処理の完了を無線制御部２２０へ通知する。無線制御部２２０の補正部２２１は、参照時刻（Ｔ’６）と、タイミング情報の受信に要する時間（ｔ６）と、信号処理の完了が通知されたときにクロック２２３が示す時刻（Ｔ’７）である完了時刻とに基づいて、無線部２１０がタイミング情報を含む信号に対する信号処理に要する時間（ｔ７）を算出する。補正部２２１は、算出した時間（ｔ７）と完了時刻（Ｔ’７）とに基づいて、クロック２２３を補正する。以上の動作により、第４の実施形態における端末局２０ｃは、ＭＡＣ層における自律的な送信待ちに伴う遅延と受信処理により生じる遅延との影響を抑えて、クロック１２４とクロック２２３とを同期させることができる。
【００８４】
上述した実施形態によれば、時刻同期システムは、時刻同期に係る情報である時刻情報から、タイミングに関する情報であるタイミング情報を分離し、時刻情報とタイミング情報を別々に伝送する。これにより、特別なハードウェア構成を伴わずに、無線装置間、あるいは、無線装置内のモジュール間の高精度（数十μ秒程度）な時刻同期を達成することができる。
具体的には、無線装置間のタイミング情報の伝送には、無線回線を用い、無線装置内のモジュール間のタイミング情報の伝送には、パルス回線などの汎用的かつ高速な回線を用いる。
無線装置（又はモジュール）は、タイミング情報を他の無線装置（又はモジュール）に送信し、そのタイミング情報の送信時刻を自装置（又はモジュール）のクロックから取得する。そして、無線装置（又はモジュール）は、タイミング情報を送信した後に、取得した時刻を設定した時刻情報を他の無線装置（又はモジュール）に送信する。これにより、通信に係る時間の不確実性を回避する。
又は、モジュール間において、タイミング情報が、時刻情報に関連する正秒（正ミリ秒なども含む）を表す情報であることを事前に規定しておく。時刻情報がタイミング情報で表すタイミング（秒）よりも単位の大きな時刻を表すようにすることで、時刻情報の処理に係る時間の揺らぎを無視することができる。
【００８５】
上記実施形態によれば、無線により通信する装置間もしくはモジュール間において時刻同期を図るにあたり、特別のハードウェア構成を有さず、汎用性に富み、安価に、高度（数十μ秒程度）な同期精度を達成することができる。
【００８６】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、装置間又はモジュール間の時刻同期に利用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１…時刻同期システム
１０、１０ａ…無線基地局
２０、２０ａ…端末局
１００、２００…無線装置
１１０…ＧＰＳ部
１２０…制御部
１２１…ＧＰＳ制御部
１２２、２２０…無線制御部
１２３、２２１、２３１…補正部
１２４、２２３、２３２…クロック
１３０、２１０…無線部
１４１、１４２、２４２…パルス回線
１５１、１５２、２５１、２５２…シリアル回線
２２２…履歴記録部
２３０…センサ制御部
２４０…センサ部
【図１】
2017200043.tif 000004
【図２】
2017200043.tif 000005
【図３】
2017200043.tif 000006
【図４】
2017200043.tif 000007
【図５】
2017200043.tif 000008
【図６】
2017200043.tif 000009
【図７】
2017200043.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月11日(2017.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一無線装置と第二無線装置とを備える無線通信システムであって、
前記第一無線装置は、
第一クロックと、
タイミング情報と、前記第一クロックから取得した時刻であって前記タイミング情報が送信された時刻である送信時刻に係る時刻情報とを個別に無線送信する無線送信部を備え、
前記第二無線装置は、
第二クロックと、
無線送信された前記タイミング情報と前記時刻情報とを個別に受信する無線受信部と、
前記無線受信部が前記タイミング情報に係る無線フレームの同期を検出したときの前記第二クロックが示す時刻である参照時刻と、前記時刻情報から得られた前記送信時刻とに基づき、前記第二クロックを補正する補正部とを備える、
無線通信システム。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記補正部は、前記参照時刻と、前記送信時刻と、前記タイミング情報の伝送時間とに基づいて、前記第二クロックを補正する、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第二無線装置は、
前記第二クロックの時刻の補正に関する履歴情報を記録する記録部をさらに備え、
前記補正部は、前記履歴情報に基づいて前記第二クロックの時刻のズレの傾向を算出し、算出した前記傾向と、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレをさらに補正する、
請求項１又は請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記履歴情報は、前記第二クロックの時刻の補正を行なった時刻の情報を含み、
前記補正部は、過去に前記第二クロックを補正してから次に時刻を補正するまでの期間と、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレを補正する、
請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記履歴情報は、前記第二クロックの時刻補正を行なった時刻と、前記時刻における前記第二クロックの補正幅の情報を含み、
前記補正部は、時刻補正してから次の時刻補正をするまでの期間と前記補正幅とに基づいて前記第二クロックの一定時間におけるズレを算出し、算出した前記一定時間におけるズレと、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレを補正する、
請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項７】
無線基地局と無線端末とを備える無線通信システムにおける無線端末であって、
前記無線基地局から送信されるタイミング情報と、前記タイミング情報が送信されたときに前記無線基地局に備えられる第一クロックが示す時刻である送信時刻に係る時刻情報とを個別に受信する無線受信部と、
第二クロックと、
前記無線受信部が前記タイミング情報に係る無線フレームの同期を検出したときの前記第二クロックが示す時刻である参照時刻と、前記時刻情報から得られる前記送信時刻とに基づき、前記第二クロックを補正する補正部と、
を備える無線端末。
【請求項８】
第一無線装置と第二無線装置とを備える無線通信システムが実行する時刻同期方法であって、
前記第一無線装置が、タイミング情報と、前記第一無線装置に備えられる第一クロックから取得した時刻であって前記タイミング情報が送信された時刻である送信時刻に係る時刻情報とを個別に無線送信する送信ステップと、
前記第二無線装置が、無線送信された前記タイミング情報と前記時刻情報とを個別に受信する受信ステップと、
前記第二無線装置が、前記タイミング情報に係る無線フレームの同期を検出したときの前記第二無線装置に備えられる第二クロックが示す時刻である参照時刻と、前記時刻情報から得られた前記送信時刻とに基づき、前記第二クロックを補正する補正ステップと、
を有する時刻同期方法。
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
前記補正ステップでは、前記第二無線装置が、前記参照時刻と、前記送信時刻と、前記タイミング情報の伝送時間とに基づいて、前記第二クロックを補正する、
請求項８に記載の時刻同期方法。
【請求項１１】
前記第二無線装置が、前記第二クロックの時刻の補正に関する履歴情報を記録する記録ステップをさらに有し、
前記補正ステップにおいては、前記履歴情報に基づいて前記第二クロックの時刻のズレの傾向を算出し、算出した前記傾向と、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレをさらに補正する、
ことを特徴とする請求項８又は請求項１０に記載の時刻同期方法。
【請求項１２】
前記履歴情報は、前記第二クロックの時刻の補正を行なった時刻の情報を含み、
前記補正ステップにおいては、過去に前記第二クロックを補正してから次に時刻を補正するまでの期間と、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレを補正する、
請求項１１に記載の時刻同期方法。
【請求項１３】
前記履歴情報は、前記第二クロックの時刻補正を行なった時刻と、前記時刻における前記第二クロックの補正幅の情報を含み、
前記補正ステップにおいては、時刻補正してから次の時刻補正をするまでの期間と前記補正幅とに基づいて前記第二クロックの一定時間におけるズレを算出し、算出した前記一定時間におけるズレと、前記タイミング情報を受信してから前記時刻情報を受信するまでの経過時間とに基づき、前記経過時間における前記第二クロックの時刻のズレを補正する、
請求項１１に記載の時刻同期方法。
【国際調査報告】
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