(57)【要約】【課題】セルラ通信ネットワークにおいて複数の基地局を同期させる方法を提供する。【解決手段】独立の同期ソースを用いて、またはある基地局（３０n）をマスタソースとして特定して、基地局（３０n）を同期させる方法および装置。ＲＮＣ（Ｃ−ＲＮＣ）（３６，３８，４０）または基地局（３０n）が、１つの基地局（３０n）またはＵＥ（２０，２２，２４）に対して、同期を達成するために基地局（３０n）から導出される測定値を獲得するように指定することができる。同期活動は、定期的に行われてもよく、または、ドリフト値が所定しきい値を超えていることを定期的測定値が示している時に行われてもよい。【選択図】図１
2006081200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス通信システム内で複数の基地局を時間同期させる方法において、
ａ）複数の同期していない基地局の少なくとも１つを検出し、
ａ１）前記少なくとも１つの同期していない基地局よりも良好な時間同期品質を有する基地局を判定し、
ｂ）前記良好な時間同期品質の基地局によって測定されるセルタイミング信号を含む複数のセルタイミング信号を測定し、
ｃ）前記セルタイミング信号測定値に基づいて、複数の同期していない基地局の前記少なくとも１つよりも不良な時間同期品質を有するいずれの基地局からのタイミング信号測定値も用いずに、複数の同期していない基地局の前記少なくとも１つを補正する
ことを特徴とする複数の基地局を時間同期させる方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）が、
ｄ）共分散行列データベースを更新し、
ｅ）前記複数のセルタイミング信号から少なくとも１つの同期していない基地局を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｂ）が、
無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）から前記同期していない基地局の少なくとも１つへ基地局到着時刻（ＢＳＴＯＡ）値を求める要求を送出し、
前記ＢＳＴＯＡ値を送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｂ）が、
無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）から前記同期していない基地局の少なくとも１つへ基地局到着時刻（ＢＳＴＯＡ）値を求める要求を送出し、
前記ＢＳＴＯＡ値を送信する
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｂ）が、
ｆ）無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）から複数のユーザ機器（ＵＥ）の少なくとも１つへ基地局到着時刻（ＢＳＴＯＡ）値を求める要求を送出し、前記同期していない基地局を測定し、
ｇ）前記ＢＳＴＯＡ値を送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｂ）が、
ｆ）無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）から複数のユーザ機器の少なくとも１つへ基地局到着時刻（ＢＳＴＯＡ）値を求める要求を送出し、前記同期していない基地局を測定し、
ｇ）前記ＢＳＴＯＡ値を送信する
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記補正するステップ（ｃ）が、
前記ＢＳＴＯＡ値を格納されているＢＳＴＯＡ値と比較し、
補正メッセージを生成し、
前記同期していない基地局へ前記補正メッセージを送信し、
前記同期していない基地局から前記ＲＮＣへ報告を送信し、
前記共分散行列データベースを更新する
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記補正するステップ（ｃ）が、
前記ＢＳＴＯＡ値を、格納されているＢＳＴＯＡ値と比較し、
補正メッセージを生成し、
前記同期していない基地局へ前記補正メッセージを送信し、
前記同期していない基地局から前記ＲＮＣへ報告を送信し、
前記共分散行列データベースを更新する
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記ＲＮＣ上に前記共分散行列データベースを維持管理することをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＲＮＣ上に前記共分散行列データベースを維持管理することをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの同期していない基地局または少なくとも１つのＵＥが少なくとも２つの異なるＲＮＣの制御下にあり、前記方法が、さらに、
前記少なくとも２つの異なるＲＮＣ間に通信路を確立し、
基地局同期を実行する
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの同期していない基地局または少なくとも１つのＵＥが少なくとも２つの異なるＲＮＣの制御下にあり、前記方法が、さらに、
前記少なくとも２つの異なるＲＮＣ間に通信路を確立し、
基地局同期を実行する
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［背景］
本発明は、包括的にはディジタル通信システムに関する。特に、本発明は、セルラ通信ネットワークにおいて複数の基地局を同期させるシステムおよび方法に関する。
【０００２】
提案されている第３世代（３Ｇ）ワイヤレスプロトコルで必要とされる手法は、それぞれの基地局に対して、非常に精度の高い外部のソースに外部から同期することを要求するという、簡易だがコストのかかる手続きに基づいている。基地局同期をサポートする１つの技法では、基地局が、同期チャネル（ＳＣＨ）や共通制御物理チャネル（ＣＣＰＣＨ）等のチャネルで近隣からの同期送信を受動的に捕捉（ｌｉｓｔｅｎ）し、同期のためにユーザ機器（ＵＥ）によって実行されるのと同様の手続きに従うことが必要である。もう１つの手法では、各基地局が、送信を捕捉している１つまたは複数の近隣基地局と協調して、特別の同期バーストを時々送出することが必要である。さらにもう１つの手法では、２つのセルのそれぞれからの送信の到着時間差（ＴＤＯＡ）をＵＥに測定させる。これらの技法は、すべての基地局で高い精度のソースを利用する。各基地局がこのソースを有するので、これらの技法はコストがかかり不便である。
【０００３】
したがって、追加的な物理リソースを消費することなく、動作している基地局間での高速、効率的、かつ安価な同期を可能にするシステムおよび方法が必要とされている。
【０００４】
また、ノードＢと無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）の間のメッセージトラフィックを低減するだけでなく、通常のサービスの中断回数を最小限にして高精度の同期を提供するシステムも必要とされている。
【０００５】
［概要］
独立の同期ソースを用いて、またはある基地局をマスタソースとして特定して、基地局を同期させる方法および装置。ＲＮＣ（Ｃ−ＲＮＣ）または基地局が、１つの基地局またはＵＥに対して、同期を達成するために基地局から導出される測定値を獲得するように指定することができる。同期活動は、定期的に行われてもよく、または、ドリフト値が所定しきい値を超えていることを定期的測定値が示している時に行われてもよい。
【０００６】
本システムおよび方法の目的および利点は、好ましい実施形態の詳細な説明を読めば当業者には明らかとなるであろう。
【０００７】
本発明の実施形態は図面を参照して説明される。図中、全体を通して、同一番号は同一要素を表す。
【０００８】
［好ましい実施形態の詳細な説明］
図１は、単純化されたワイヤレススペクトラム拡散符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）または時分割二重（ＴＤＤ）通信システム１８を示している。システム１８は、複数のノードＢ２６，３２，...，３４、複数のＲＮＣ３６，３８，...，４０、複数のユーザ機器（ＵＥ）２０、２２、２４およびコアネットワーク４６を備える。システム１８内のノードＢ２６は、関連するユーザ機器２０〜２４（ＵＥ）と通信する。ノードＢ２６は、単一の基地局３０′、または複数の基地局３０1〜３０nのいずれかと関連する単一のサイトコントローラ（ＳＣ）３０を有する。各基地局は、セルと呼ばれる関連する地理的領域にサービスを提供する。なお、基地局同期について開示するが、本発明を用いてセル同期も実現することができることに留意すべきである。
【０００９】
ノードＢ２６、３２、３４のグループが、Ｉｕｂインタフェースにより無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）３６に接続される。ＲＮＣ３６〜４０は、Ｉｕｂインタフェースを通じてコアネットワーク４６にも接続される。簡単のため、以下では１つのノードＢだけに言及するが、本発明は、複数のノードＢにも直ちに適用可能である。
【００１０】
ノードＢ同期を管理することができる方法として、集中化手法または分散化手法の２つの基本的方法がある。集中化手法では、セル測定およびセルタイムベース補正のすべての下位機能が制御ＲＮＣ（ＣＲＮＣ）の要求により実行され、測定値がそのＲＮＣに報告される。分散化手法では、ノードＢ機能の一部または全部が、ＲＮＣからの直接の命令なしに行われる。また、集中化の程度にもさまざまなものがある。例えば、好ましい手法はほとんど完全に集中化されるが、限られた自律的機能を許容する。例えば、以下で説明するように、ノードＢは、ＲＮＣによって通知されるタイムベース補正において観測される傾向に基づいて、自己の内部周波数源を自律的に調整してもよい。
【００１１】
分散化手法の一例では、ＲＮＣ３６がノードＢ２６、３２、３４内の各セルに、どの近隣セルが同期のために用いられるかを知らせた後、それらの各セルに、時間変更をＲＮＣに明示的に通知することなく自律的に自己のクロックを調整させる。この技法では、セルは正確なクロックを維持しなければならない。そして、すべてのセルが互いに他のセルに基づいて調整を行うので、全体的なシステム安定性を保証することができない。この分散化手法は、提案されてはいるが、好ましい手法ではない。
【００１２】
好ましい一技法によれば、ＲＮＣ３６は、ノードＢ２６、３２、３４の内部および相互間で全体的な基地局同期を維持する。図２を参照すると、ＲＮＣ３６は、共分散行列５７を有するデータベース５９、同期コントローラ５５、メッセージジェネレータ５３および測定値レシーバ５４を含む。ＲＮＣ３６は、自己のメッセージジェネレータ５３を通じて基地局３０1〜３０nまたはＵＥ２０、２２、２４に対して測定値を要求すること、自己の測定値レシーバ５４を通じて測定値を受信すること、同期コントローラ５５を用いてこれらの測定値に基づいて状態に関する自己の推定値を最適に更新すること、および共分散行列５７に格納されている状態のセットを管理することができる。格納されている状態は、同期のために用いられ、ある基準に対する各基地局３０の時間誤差、各時間誤差の変化率、および基地局３０〜３０n間の伝送遅延を表す。
【００１３】
また、ＲＮＣ３６は、データベース５９に格納されている測定値のセットの管理も行う。この測定値のセットは、測定波形（すなわち同期バースト）の到着時刻、ＵＥ２０によって測定された２つの基地局からの送信のＴＤＯＡ、および状態不確定性および測定不確定性の推定値を含む。また、データベース５９は、対象となるすべての状態の推定値、例えば、マスタ以外のすべてのセル（ノードＢ）について、時間オフセットあるいは誤差（単位はナノ秒またはマイクロ秒であり、典型的な値は±３マイクロ秒すなわち±３０００ナノ秒の範囲にある）、時間オフセットの時間変化率（例えば、毎秒のドリフトのナノ秒数または毎秒のドリフトのマイクロ秒数）も含む。状態ベクトルは、すべての状態の順序セット、例えば
【００１４】
【数１】
2006081200.tif 000003
【００１５】
である。ここで、マスタすなわちノードＢ（０）を含めてｎ個のノードＢがある。状態ベクトルをＸ＝ｘ（１），ｘ（２），...，ｘ（ｍ）、ここで、ｍ＝２（ｎ−１）＝
【００１６】
【数２】
2006081200.tif 000004
【００１７】
で表す。共分散行列は、Ｒ（Ｉ，Ｊ）＝Ｅ（ｘ（ｉ）ｘ（ｊ））＝ｉ成分とｊ成分の積の期待値、であるようなｍ×ｍ行列である。ＲＮＣ３６は、カルマンフィルタのような高度なフィルタリングを用いて、相対クロックドリフトを規定するパラメータを推定し、成分間の正確な幅のようなパラメータを精密化する。推定された時間ドリフトを用いて、それぞれの基地局の周波数基準間の周波数不整合を推論し、合理性チェックにより、時々生じる非常に不正確な測定値がプロセスに悪影響を及ぼさないことを保証する。また、カルマンフィルタは、種々の状態の不確定性の推定も行う。これらの値は共分散行列に格納される。なお、共分散行列の対角成分は個々の状態の分散を表すことに留意すべきである。
【００１８】
好ましい実施形態は、ＲＮＣ３６が各基地局３０1〜３０nに時間品質を割り当てる階層的プロセスを用いる。この時間品質は、ＲＮＣ３６によって、１つの基地局を他のすべての基地局のタイムベース基準として選択することにより測定される。すべての他の基地局には、測定値および適用される補正に基づいて更新される時間品質変数が割り当てられる。時間品質は、整数（例えば０〜１０）であってもよい。品質値が低いほど精度が良いことを意味する。別法として、品質値は連続（浮動小数点）変数であってもよい。基準基地局（マスタ基地局）には、好ましくは、品質値０が割り当てられる。残りすべての他の基地局には、変化する値が割り当てられ、基準基地局に対して調整される。この時間品質階層設計を例示するため、図４は、マスタ基地局を示している。ここで、すべてのスレーブ基地局（スレーブ１、スレーブ２、スレーブ３）には、マスタ基地局に対して変化する時間品質値が割り当てられる。一実施形態では、スレーブ２基地局の時間品質には、スレーブ１基地局に対して変化する値が割り当てられ、スレーブ３基地局には、スレーブ２基地局に対して変化する値が割り当てられる。
【００１９】
完全に階層的なマスタ／スレーブ型アーキテクチャの一代替実施形態は、ピアツーピア型アーキテクチャである。このアーキテクチャでは、互いに信号が届く基地局の各ペアにおいて、それぞれの基地局が自己の周波数を互いにもう一方の基地局の周波数に近づけることを要請する。相対的調整量は、各基地局に割り当てられＲＮＣデータベース５９に格納される固有の重みのセットによって規定される。「同期している（ｉｎ  ｓｙｎｃ）」基地局および「同期していない（ｏｕｔ−ｏｆ−ｓｙｎｃ）」基地局が両方ともそれぞれの基地局に割り当てられた重みに基づいて調整されることを除いては、各基地局を調整するプロセスは、上記の好ましい実施形態に開示されたものと同様である。異なる重みを用いることで、完全に集中的なものから完全に分散的なものまで、さまざまな程度の集中化を実現することができる。しかし、多くの環境では、この種のピアツーピア型クロック更新は、ある基地局ペアのクロックドリフトが他の基地局ペアとの間で連続的であることを保証しない。
【００２０】
真の階層的クロック構造において、ＲＮＣ３６は、通常動作モードでは、所定時間ユニットごとに１回ずつ（例えば、５秒間、または運用担当者によって決定される時間ごとに１回ずつ）、ＲＮＣデータベース５９に格納されている状態に対する共分散行列５７を更新する。共分散行列５７の対角成分は、マスタ基地局に対する各基地局の時間誤差の推定分散である。
【００２１】
基地局の時間誤差分散が所定しきい値を超える場合、ＲＮＣ３６は、その基地局の時間誤差更新をサポートするためのメッセージを発信する。更新は、以下の３つの方法のうちの１つを用いて実行される。第１の方法では、対象となる基地局が、近隣基地局３０1，３０2，...，３０nからの同期バーストの基地局到着時刻（ＢＳＴＯＡ）を測定するように命令される。第２の方法では、より良い品質を有する近隣基地局３０1，３０2，...，３０nが、対象基地局の送信のＢＳＴＯＡを測定するように命令される。第３の方法では、ＵＥ２０が、当該基地局および近隣基地局３０1，３０2，...，３０nの同期バーストのＢＳＴＯＡを測定する。
【００２２】
基地局間のＢＳＴＯＡを用いる第１および第２の手法では、ある基地局から別の基地局への送信の到着時刻が観測される。図３を参照すると、送信側基地局３０1が、事前に規定された時刻に既知の送信パターンを送信する。この送信パターンは、基地局３０1の同期バーストジェネレータ６２からの同期バーストであってもよい。これは、アイソレータ６４を通過した後、アンテナ７０によって放射される。受信側基地局２０1は、送信された波形を検出し、それをアイソレータ６６を通して測定デバイス６８に送る。測定デバイス６８は、受信信号が期待されるシグネチャと一致する時に大きい値を出力し、その出力がその後送信される。受信側および送信側の基地局２０、３０が同じ位置にあり、正確に同期したクロックを有すると仮定すると、測定デバイス６８の出力は送信波形と同時に生じるであろう。しかし、クロック不整合および伝送路遅延が時間差を引き起こす。
【００２３】
伝送路遅延は式１により定義される。
Ｒ／ｃ＋ｘ  （式１）
ここで、Ｒ／ｃは送信ユニットと受信ユニットの間の距離Ｒを光速ｃで割ったものである。項ｘは、機器遅延に相当する。基地局が非常に遠く離れている場合、一般に量Ｒ／ｃが支配的となる。電波は光速、すなわち１ナノ秒あたり約１フィート、あるいは毎秒３×１０8メートルで伝わる。基地局同期の目的は、基地局どうしを１〜３マイクロ秒以内に合わせることである。したがって、基地局が１／２マイル（１ｋｍ）以上程度の距離だけ離れている場合、このような距離は遅延に重大な影響を及ぼす。しかし、ピコセルまたはマイクロセルの場合、それらの間の距離は数十メートルであり、測定精度ｘに比べてわずかであって、測定精度ｘが支配的となる。
【００２４】
これらの考察に基づいて、遠く（１ｋｍより遠く）離れた基地局を同期させようとする場合、間隔（すなわち距離）の値の知識が重要である。５０メートル程度以内の基地局を同期させようとする場合には、正確な位置は重要でなくなる。ＢＳＴＯＡの測定を実行した後、ＲＮＣデータベース５９に格納されている既知の伝搬距離を減算すると、その差は、基地局間の時間の不整合と見なされる。
【００２５】
第３の手法は、ＵＥ２０によって観測される、２つの異なる基地局から送信された２つの送信間の相対的な到着時間差（ＴＤＯＡ）を測定する。ＵＥ２０は、２つの基地局からの送信間の観測されたＴＤＯＡを測定して報告する。ＲＮＣ３６は、２つの基地局のＴＤＯＡを測定することを求めるメッセージをＵＥ２０へ送信する。ＵＥ２０は、このメッセージを受信すると、自己のアンテナ７２およびアイソレータ６６経由でその２つの基地局の送信を受信し、ＵＥ測定受信デバイス６８を用いてＴＤＯＡを測定し、アイソレータ６６およびアンテナ７２を通じて関連する基地局へその測定値を送信する。
【００２６】
ＵＥ位置が既知（すなわち、２つの基地局のそれぞれまでの距離ｒ１およびｒ２が既知）であり、両方の基地局のタイミングが正確である場合、ＴＤＯＡは式２の通りである。
（ｒ１−ｒ２）／ｃ  （式２）
【００２７】
この値の偏差が測定されれば、タイムベース不整合の指標となる。当業者には知られているように、ピコサイズのセルの場合には成り立つように距離ｒ１およびｒ２が十分に小さい場合には、それらの値を知る必要はないであろう。観測されるＴＤＯＡを、送信の時間差の尺度として直接用いることができる。
【００２８】
１つの手法が選択された後、適当なメッセージが基地局３０1〜３０nまたはＵＥ２２，２４，２０のいずれかへ送信される。メッセージが基地局３０1〜３０n、例えば基地局３０2へ送信される場合、基地局３０2には、どの近隣基地局を監視し測定すべきかが命じられる。メッセージがＵＥ２２へ送信される場合、ＵＥ２２には、自己の基地局に加えて他のどの基地局を測定すべきかが指示される。
【００２９】
再び図２を参照する。ＲＮＣ３６は、各基地局３０1〜３０n間の距離を自己のデータベース５９内に格納した後、更新すべき基地局３０2よりも良好な時間品質を有する近隣基地局３０1があるかどうかをチェックする。このような近隣基地局３０1が見つかった場合、その近隣基地局３０1へ、「同期していない」基地局３０2を測定することを求めるメッセージを発信する。別法として、ＲＮＣ３６は、「同期していない」基地局３０2へメッセージを送信し、近隣基地局３０1を測定することを要求することも可能である。その後、要求された基地局、すなわち、本実施形態の目的上は、「同期していない」基地局３０2は、「同期している」基地局３０1を測定し、その測定値をＲＮＣ測定値レシーバ５４へ返送する。ＲＮＣ測定値レシーバ５４は、その測定値を同期コントローラ５５へ転送する。同期コントローラ５５は、伝搬時間ｒ／ｃを減算することにより、その測定値の送信時刻を計算する。
【００３０】
送信時刻がＲＮＣ同期コントローラ５５によって計算された後、その値が、ＲＮＣデータベース５９に格納されている値と比較される。その後、ＲＮＣ同期コントローラ５５は、カルマンフィルタ利得を計算し、計算された到着時刻と所定到着時刻の差および共通利得を用いて共分散行列５７内の状態を更新する。その差がある特定のしきい値を超える場合、ＲＮＣメッセージジェネレータ５３は、「同期していない」基地局３０2がＲＮＣ３６の制御下で他の基地局３０3〜３０nと「同期している」ようにするために、そのタイムベースまたはその基準周波数を調整することを求める別のメッセージを基地局３０2へ送信する。以下の２つの点に留意されたい。
（１）好ましい一実施形態では、ＲＮＣはノードＢへその周波数を調整することを求めるメッセージを送信することができる。しかし、（３ＧＰＰ(the Third Generation Partnership Project)ＲＡＮ仕様の場合のように）このようなメッセージは存在しないことがあり、その場合にはこの機能を用いることはできない。
（２）この考え方においては、推定された時間誤差が、あるしきい値を超えて、新たな測定値を必要とせずにタイムベース補正をトリガすることがある。すなわち、ドリフトレートの推定値の信頼性が高い場合、ＲＮＣは、推定されたドリフトレートを用いて、単に時間誤差を外挿するだけで、ノードＢがその許容時間オフセットを超過していることを正しく識別できる。
【００３１】
基地局３０2は、要求された調整を行い、その報告をＲＮＣ測定デバイス５４に返す。ＲＮＣ３６内のデータベースは更新される。これは、対象基地局３０2の時間基準、その時間変化率（これは、周波数調整がなかった場合には当てはまらない）に対する補正、その共分散行列５７（最も重要なこととして、その推定ＲＭＳ時間誤差およびドリフト誤差を含む）の更新、およびその時間品質に対する更新を含む。
【００３２】
図４を参照すると、タイムベースが別の基地局との比較に基づいて補正された基地局には、それがスレーブとして従属している基地局の品質以上の品質が割り当てられることはない。この手続きが安定性を保証する。例えば、スレーブ２基地局を補正する場合、スレーブ２基地局には、スレーブ１基地局の時間品質の値より低い値しか割り当てることができない。これにより、基地局の時間品質が、同じ時間品質レベル以下のスレーブ基地局に同期することはないことが保証され、マスタ基地局に「同期していない」状態でドリフトする多数の基地局が最終的に生じる。
【００３３】
以上説明したように、「同期していない」基地局３０2を調整するために測定を行う一代替手法では、ＵＥ２０、２２、２４を用いる。この方法がＲＮＣ３６によって選択された場合、「同期していない」基地局３０2および「同期している」基地局３０1の同期バーストを測定することを求めるメッセージがＵＥ２２へ送信される。ＵＥ２２によって測定が行われた後、測定値はＲＮＣ３６に送信されて処理される。前述の方法と同様に、測定値は、ＲＮＣデータベース５６および共分散行列５７に格納されている既知の測定値と比較され、「同期していない」基地局３０2へ調整測定値が送信される。
【００３４】
好ましい実施形態による方法の流れ図を図５ａおよび図５ｂに示す。ＲＮＣ３６は、単位時間ごとに１回ずつ共分散行列５７およびデータベース５９を更新する（ステップ５０１）。ＲＮＣ３６は、基地局３０2〜３０nの時間誤差分散が所定しきい値を超えていることを検出すると（ステップ５０２）、「同期していない」基地局の時間誤差分散を更新するために、基地局（ＢＳ）を用いてＢＳＴＯＡを測定するか、それともＵＥを用いてＴＤＯＡを測定するかを決める（ステップ５０３）。ＲＮＣ３６がＢＳＴＯＡを測定することに決めた場合、基地局到着時刻（ＢＳＴＯＡ）を測定することを求めるメッセージを「同期していない」基地局の近隣基地局へ送信するか、または、近隣基地局の到着時刻を測定することを求めるメッセージを「同期していない」基地局へ送信する（ステップ５０４）。適当な基地局が、要求された測定を行い（ステップ５０５）、ＲＮＣ３６へその測定値を送信する（ステップ５０６）。
【００３５】
ＲＮＣ３６は、ＴＤＯＡを測定することに決めた場合、２つの基地局（一方は「同期していない」基地局である）のＴＤＯＡを測定することを求めるメッセージをＵＥへ送信する（ステップ５０７ａ）。ＵＥは、各基地局のＴＤＯＡを測定し（ステップ５０７ｂ）、これらの測定値の差をＲＮＣ３６へ送信する（ステップ５０７ｃ）。
【００３６】
ＲＮＣ３６が適当な測定値を受信した後（ステップ５０８）、ＲＮＣ３６は、その測定値を、ＲＮＣデータベース５９に格納されている値と比較する（ステップ５０９）。その差がある特定のしきい値を超える場合、ＲＮＣ３６は、この差に応じて「同期していない」基地局のタイムベースまたは基準周波数を調整することを求めるメッセージを「同期していない」基地局へ送信する（ステップ５１０）。「同期していない」基地局は、要求された調整を行い（ステップ５１１）、その報告をＲＮＣ３６に返す（ステップ５１２）。そして、ＲＮＣデータベース５９および共分散行列５７が更新され、その新しい値が取り込まれる（ステップ５１３）。
【００３７】
好ましい一実施形態は、各ＲＮＣ３６に存在するシステムおよび方法である。従来技術では、制御無線ネットワークコントローラ（Ｃ−ＲＮＣ）がその配下の基地局と直接交信し、サービング無線ネットワークコントローラ（Ｓ−ＲＮＣ）がその配下のＵＥと直接交信する。近隣の基地局が異なるＲＮＣの制御下にある場合、近隣の基地局およびＵＥを制御するＣ−ＲＮＣとＳ−ＲＮＣの間の通信を追加しなければならないことがある。
【００３８】
一代替実施形態では、完全に集中化された制御によるアーキテクチャの代わりに、より分散化された更新アーキテクチャに依拠してもよい。この実施形態では、互いに信号が届く基地局のペアの各メンバが、自己の周波数を相手の周波数に近づけることができる。相対的調整量は、各基地局に割り当てられＲＮＣデータベース５９に格納される固有の重みのセットによって規定される。「同期している」基地局および「同期していない」基地局が両方ともそれぞれの基地局に割り当てられた重みに基づいて調整されることを除いては、各基地局を調整するプロセスは、上記の好ましい実施形態に開示されたものと同様である。異なる重みを用いることで、完全に集中的なものから完全に分散的なものまで、さまざまな程度の集中化を実現することができる。
【００３９】
集中化手法または分散化手法のいずれかを問わず、単一のノードＢ内の複数のセルが「同期している」状態に保たれるような方法には多くの可能性がある。最も好ましい実施形態によれば、ＲＮＣ３６は、基地局３０1〜３０nに時間補正および／または周波数補正を送信することができる。マスタ基地局は、単一のノードＢ内のその配下の各基地局が、指定された限界内の精度で、マスタ基地局に従属する時間基準を有することを保証する責任を持つ。ＲＮＣ３６は、そのアルゴリズムおよび補正において、マスタ基地局とその配下の基地局との間に存在する誤差は無視できると仮定し、したがって、すべての基地局が同じ時間基準を有すると仮定する。
【００４０】
よって、ＲＮＣ３６は、マスタ基地局とそのスレーブ基地局の間の個々の時間誤差を推定しようとしない。マスタ基地局は、関連するＲＮＣ３６が補正を実行しないので、マスタ基地局と他の各基地局との間のタイミング誤差を除去または補償しなければならない。この実施形態は、ＲＮＣ３６とマスタ基地局の間のクリーンなインタフェースを提示する。これによれば、マスタ基地局は、ピコセルに適したスレーブ同期のために固有のソリューションを適用することができる。また、この方法は、必要な無線同期の量を低減する。というのは、ノードＢ内のすべてのセルについて現在の時間・周波数基準を知るためには、ノードＢの１つのセルだけを測定すればよいからである。しかし、この方法によれば、ノードＢのハードウェアにおける労力が増える。というのは、ノードＢサイトコントローラ（ＳＣ）とセルの間でクロック基準を伝達しなければならず、ＳＣとセルの間の距離が大きい場合には、距離のみに基づくタイミング誤差のため、この方法は非実際的となる。
【００４１】
「セルマスタ周波数・時間基準」と呼ばれる第１代替実施形態では、各基地局は独立の時間・周波数基準を有し、それによりＲＮＣ３６は、各基地局へ時間補正および／または周波数補正を送信することができる。ＲＮＣ３６は、そのアルゴリズムおよび補正において、各基地局の時間・周波数誤差を表す状態を推定する。結果として、ＲＮＣ３６は、各基地局とマスタ基地局との間の個別の時間誤差を推定しようとし、ある基地局に関わる測定値は別の基地局の状態を推定するための利益とはならない。したがって、基地局メーカーは、基地局のタイミングおよび時間ドリフトの誤差には緩い限界を設けるだけでよいが、すべての基地局は、もう１つの基地局（同一または異なる基地局）への許容できる無線接続を有していなければならない。
【００４２】
この代替実施形態は、基地局間の距離が遠い、大きいセルラエリアにとって有益である。ノードＢの時間基準に従属しているある基地局を、同じノードＢに従属しているもう１つの基地局に関する測定値により補正する能力は限定される。
【００４３】
「ＳＣマスタ周波数基準／セルマスタ時間基準」と呼ばれる第２代替実施形態では、各基地局は独立の時間基準を使用するが、マスタ基地局は周波数基準を提供する。ＲＮＣ３６は、各基地局に対する時間補正を個別に、および／または単一の周波数補正をマスタ基地局に送信する。ＲＮＣ３６は、各基地局のクロックが周波数に関してマスタ基地局のクロックに従属することを保証する。ＲＮＣ３６は、そのアルゴリズムおよび補正において、マスタ基地局とそれに割り当てられた基地局との間に存在するドリフト誤差は無視できると仮定するが、扱われるオフセットは一定と推定する。ＲＮＣ３６は、マスタ基地局とその配下の基地局との間の個別の時間誤差、およびマスタ基地局に対する基地局の共通の周波数ドリフトを推定する。
【００４４】
第３代替実施形態は、「ＳＣマスタ周波数・時間基準」の実施形態と同様の特徴を有するが、マスタ基地局から遠くにある基地局にとって有益である。この実施形態は、長距離の時間不整合を除去するメカニズムを提供する。これらの時間オフセットが安定であるという仮定を利用して、この実施形態は、マスタ基地局のクロックに従属するいずれかの基地局周波数に関する測定を利用することにより、同じマスタ基地局に従属するすべての基地局のドリフトレートを更新する。
【００４５】
「補助付きＳＣマスタ周波数・クロック基準(Assisted SC Master Frequency and Clock Reference)」と呼ばれる第４代替実施形態では、ＲＮＣ３６は、マスタ基地局に従属する基地局をマスタ基地局が同期させることをサポートするために、マスタ基地局に推定値を提供する。ＲＮＣ３６は、それぞれの関連する基地局に対する時間補正および／または周波数補正をそのそれぞれのマスタ基地局へ送信する。マスタ基地局は、指定された限界内の精度で、自分に関連する基地局がそれぞれ自分に従属する時間基準を有することを保証する。マスタ基地局は、基地局同期を助けるために、基地局固有の推定値を使用することを選択してもよい。ＲＮＣ３６は、そのアルゴリズムおよび補正において、マスタ基地局とその配下の基地局との間の時間・周波数誤差の最良の推定値を生成する。状態推定を実行する際に、ＲＮＣ３６は、測定値間の相対的な信頼度と、基地局誤差の不確定性とに重みを加える。結果として、ＲＮＣ３６は、マスタ基地局とその配下の基地局との間の個別の時間誤差を推定しようと試み、マスタ基地局は、マスタ基地局とその時間基準に従属する各基地局との間のタイミング誤差を除去および／または補償するか、またはＲＮＣ３６に対して支援を要求する。本実施形態によれば、「ＳＣマスタ周波数・時間基準」の実施形態と同様の構成が可能となるが、より低い精度でもマスタ基準に合格することに起因する調整が可能であり、その実施形態の限界の一部を緩和する。
【００４６】
すべてのタイミングモデルにおいて、ネットワークは、通常のサービスの中断回数を最小限にして正確に同期する。これは、無線インタフェースにおけるブランキングの量を減らし、ＩＵＢインタフェースを通るメッセージの数を減らすので、上記で開示したようにノードＢ同期をサポートするのに必要なオーバーヘッドの量が減る。
【００４７】
高チップレート（ＨＣＲ）ＴＤＤシステムおよび低チップレート（ＬＣＲ）ＴＤＤシステムでは、ＲＮＣから要求される測定を任意のノードＢが行うために、ブランキング信号の使用が必要とされる。ＨＣＲ  ＴＤＤシステムは、事前のスケジュール（ｐｒｅｓｃｈｅｄｕｌｅ）を用いて前もってブランキングを行う。測定を行うことができるように、通常は、ノードＢが（別のノードＢによって自己のＴＯＡを測定する目的で）ブランキング信号を送信するだけでよい。ＬＣＲ  ＴＤＤシステムは、送信側ノードＢが、その近隣セルの一部とともに、測定側ノードＢにより受信される信号に対してこれらの近隣セルによって引き起こされる干渉を避けるためにブランキングを行う。当業者には知られているように、システムにおいてあまりに多くのブランキング信号を使用すると、システムの通常の動作を妨げることにより劣化が起こる。
【００４８】
上記に開示したように、本発明によるノードＢ同期手続きは、（集中型であるか分散型であるかを問わず）以下のような同一の基本機能（および下位機能）を含む：
１）セル測定が行われる。
ａ．バーストを送信する側のセルは、バーストを送信するように命令される。
ｂ．送信側セルの近くのセル（複数可）は、自己のダウンリンク物理同期チャネル（ＤｗＰＣＨ）をブランキングし、測定を行うように命じられる。
ｃ．必要に応じて測定が報告される。
２）１つまたは複数のセルのタイミングのセル調整が行われる。
【００４９】
なお、機能１および機能２は非同期であってもよいことに留意すべきである。セル調整なしに行われる複数のセル測定があってもよく、単一のセル測定のための複数のセル調整があってもよい。
【００５０】
集中化手法では、セル測定のすべての下位機能は同一のスケジューリングメッセージにおいて行われ、セル調整は制御ＲＮＣ（ＣＲＮＣ）によって要求される。分散化手法では、セル測定の各下位機能が別個のメッセージを伴い、ノードＢはこの場合自律的にセル調整手続きを行うことができる。
【００５１】
上記の機能においてＤｗＰＣＨの代わりに物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）バーストを用いる場合、上記のことはＨＣＲ  ＴＤＤノードＢ同期にも同様に当てはまる。ただし、アップリンクＰＲＡＣＨバーストを使用する場合、アップリンクＰＲＡＣＨタイムスロットが同期のために必要とされる時にそれをブランキングすることができるように、セル内のすべてのＵＥがそのスケジュールを知っていなければならない点が異なる。
【００５２】
これらのメッセージはすべて、Ｉｕｂの使用を必要とし、それらのトラフィック負荷は１つのファクタとなり得る。
【００５３】
しかし、ノードＢに対して自己のタイムベースを補正するように命令するメッセージはＩｕｂに影響を及ぼすが、無線インタフェースリソースには影響を及ぼさない。別個のメッセージを用いるがスケジュールのない分散化手法では、Ｉｕｂを通るメッセージは多くなるが、それらのメッセージは短くなる。しかし、Ｉｕｂ負荷スイッチングはメッセージサイズ以外のことも伴い、メッセージ数はＩｕｂ負荷の１つのファクタである。
【００５４】
ノードＢが連続的な同期を確保するために測定を行う必要があることからシステムに生じるブランキングの量をなくすため、第５代替実施形態は、ＲＮＣの能力を利用して、規定された基準に対する各ノードＢの長期ドリフトを追跡する。上記に開示したように、ＲＮＣは、ノードＢへ、測定を行うこと、送信をブランキングすること、または自己のタイムベースを補正することを求めるメッセージを送信することがある。これらのメッセージは、あらかじめ規定されたスケジュールに従って、例えば定期的に（毎時、毎秒等）送信することができる。各ノードＢの長期ドリフトレートを使用することは、測定を行う際に必要な周期性を低減する。仮に短期ドリフトが１つのファクタでなければ、ＲＮＣは、測定要求のレートを非常に低くして、同期を定常状態に維持することができるであろう。したがって、測定要求のレートは、長期ドリフトレートに直接関係する。
【００５５】
例えば、ノードＢ（Ａ）が１日あたりＸ分の長期ドリフトレートを有する場合、ＲＮＣは、例えば、ノードＢ（Ａ）がある時間基準から３マイクロ秒、例えば、任意のセルどうしの間でのフレーム開始時刻の最大偏差より大きくドリフトするのにかかる時間量に関して、ノードＢ（Ａ）に対する測定要求を行うことができる。この時間量は長期ドリフトレートのみに依存する。したがって、測定結果の周期性は、ノードＢ（Ａ）が３マイクロ秒ドリフトするのにかかる時間量に等しくなる。
【００５６】
与えられたノードＢは、他の１つのノードＢの送信のＴＯＡを測定することができればよい。上記のように、２つのノードＢのいずれか一方が、より精度の高いタイムベースを有すると判断され得る。ＲＮＣは、補正を命令するために、２つのノードＢのいずれか一方を選択してもよい。最も簡単な例では、指定された時間基準が別のノードＢ（すなわちスレーブ）からのＴＯＡを測定する。ＲＮＣは、この測定値を用いて、スレーブの時間誤差およびドリフトに対する自己の推定を改善する。
【００５７】
短期ドリフト（安定性）は１つのファクタであるので、測定レートは、長期安定性ではなく短期安定性によって動かされる。実際には、ＲＮＣは、過去の履歴に基づいて、所与のノードＢの長期ドリフトレートの非常に精度の高い推定値を導出することができるが、そのドリフトレートは変わり得るので、新たな測定が必要となる。このような新たな測定は、不確定性の時間成長率が所定しきい値を超える時に行われる。この不確定性（最大許容誤差）の時間成長率の値は、ＲＮＣに格納されているいずれかの測定値から導出することができる。格納されている測定値を用いてこの率を求める方法は当技術分野で既知である。Ｉｕｂ上での補正メッセージの頻度は、長期ドリフトレートに比例し、最大許容誤差に反比例するであろう。この頻度は、無線測定の頻度より高くなる。
【００５８】
ノードＢ同期のために提案されているＲＮＣからノードＢへのメッセージの現在のセットは、ＲＮＣがノードＢに対して、送信をブランキングすること、同期送信を行うこと、測定を実行すること、またはタイムベース補正を行うことを命じる能力を含む。提案されているもう１つのメッセージは、ノードＢに対して、Ｎ個の測定のセットを実行し、平均をとってから、この平均値をＲＮＣに報告するか、または補正を行うことを命令する。これらの命令は、定期スケジュールによって実行しても、単一のイベントとして実行してもよい。これらの新しいメッセージは、Ｉｕｂトラフィックの低減に役立つが、測定をサポートするためのブランキングの必要性を低減するものではない。
【００５９】
Ｉｕｂメッセージレートを低減するためのいくつかの他の手法としては以下のものが挙げられる。
１）ノードＢに対して自己のクロックレートをｎ１  ｐｐｍだけ変更するように命令する新しいメッセージを提供する。ｎ１は所定の数である。
２）ノードＢに対して自己の周波数基準（これがクロックを駆動する）をｎ１  ｐｐｍだけ変更するように命令する新しいメッセージを提供する。
３）ノードＢに対して自己のクロックをｎ２フレームあたりｎ１チップだけインクリメント（またはデクリメント）するように命令する既存のセル調整メッセージに対して、調整を繰り返すべきフレーム数を追加することによってパラメータを提供する。
４）ノードＢに対して、ＲＮＣからの自己の時間補正から自己のドリフトレートを導出し、自己のクロックを自律的に調整する要件を課する。
【００６０】
手法１および手法２は、ＲＮＣが、ノードＢに対して、自己のクロックレートまたは周波数レートをある一定量だけ調整することを指示する既存のセル調整メッセージ内でさらなるメッセージを送信することを要求する。このメッセージは、ノードＢの長期ドリフトレートに応じて、ある定期的時刻に送信される。例えば、ＲＮＣがノードＢのクロックレートを１０マイクロ秒ごとに１回ずつ調整すべきであると判定した場合、メッセージは１０マイクロ秒ごとに１回ずつ送信され、このメッセージは調整の量を示す。
【００６１】
手法３は、ＲＮＣが、ノードＢに対して、どのくらいの頻度（調整レート）で自己のクロックレートを更新すべきかを示す単一のメッセージを送信することを要求する。この頻度は、ＲＮＣに格納されている測定値を用いてＲＮＣによって計算される推定長期ドリフトレートに依存する。ＲＮＣは長期ドリフトレートを計算することができるので、単一のメッセージを用いて、Ｉｕｂトラフィックなしに連続的にノードＢの長期レートを調整することができる。その後、ＲＮＣは、長期レートの可能な変化とともに、短期ドリフトのみを考慮すればよく、長時間にわたって繰り返し同じ補正をする必要はない。このメッセージは１回だけ送信される。ＲＮＣが、最大許容誤差に到達したと判定し、ノードＢに対して、自己の推定長期ドリフトレートを調整する測定を要求するまで、ノードＢは、受信した調整レートで自己のクロックレートまたは周波数基準の更新を継続する。
【００６２】
手法３は最も簡単でもあり、タイミング調整メッセージにわずかに機能を追加するだけで実施することができる。さらに、この手法は、ＲＮＣがノードＢの挙動を知ること（分散化手法の弱点）を可能にする。
【００６３】
上記に開示した測定の管理には次の２つのオプションがある。
・ＲＮＣは、（追跡技法に基づいて）推定した不確定性がしきい値を超える時に測定を要求する。
・ＲＮＣは、あらかじめ仮定された測定スケジュールを、十分となるように前もって単に予定することができる。
【００６４】
第１のオプションは、必要な時だけ測定をスケジューリングすることによって、無線インタフェースへの影響を最適に低減するが、Ｉｕｂトラフィックを増大させる。第２のオプションは、Ｉｕｂトラフィックを減少させる。ＲＮＣは、個別のノードＢドリフト特性における（履歴から決定される）差に対して、適宜異なる測定更新レートを割り当てることによって、調整を行うことができる。これらの２つのオプションのいずれも、無線インタフェースおよびＩｕｂに対する要求は現在のＬＣＲノードＢ手法の候補よりも１桁低く、いずれのオプションも、既存のメッセージセットとともに実施することができる。
【００６５】
手法３は必須ではないが、Ｉｕｂトラフィックのさらなる低減をもたらすであろう。これは、ＬＣＲ  ＴＤＤについて、セル同期調整メッセージに簡単な修正を加えることによって、達成することができる。
【００６６】
手法４は、ＲＮＣにおける追跡アルゴリズムの一部をノードＢに移して組み込む。ノードＢは、ＲＮＣからの時間補正から自己のドリフトレートを導出し、自己のドリフトレートに基づいて調整レートを決定する。ノードＢは、決定した調整レートに従って自己のクロックを調整する。
【００６７】
以上、本発明を好ましい実施形態に関して説明したが、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内に入る他の変形形態は当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】通信システムのブロック図である。
【図２】本発明の好ましい一実施形態による無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）のブロック図である。
【図３】本発明の好ましい一実施形態による基地局およびＵＥのブロック図である。
【図４】本発明の好ましい一実施形態による階層的時間品質設計の説明図である。
【図５ａ】図５ｂとともに、本発明の好ましい一実施形態によるシステムの流れ図を示す。
【図５ｂ】図５ａとともに、本発明の好ましい一実施形態によるシステムの流れ図を示す。
【符号の説明】
【００６９】
１８  システム
２６、３２、３４  ノードＢ
３６，３８、４０  ＲＮＣ
２０、２２、２４  ユーザ機器（ＵＥ）
４６  コアネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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