(57)【要約】【課題】衛星同期信号が室内をカバーすることができず、また、有線の同期方式がネットワーク階層構造に対する要求が高いといった問題を効果的に克服するための技術を提供すること。【解決手段】本発明は、無線方式に基づくクロック同期の実現方法及びシステムを提供する。前記方法は、同期ノードが、無線インターフェイス信号を検出することで、同期待ち基地局を検索し、前記同期待ち基地局から送信されて受信された無線インターフェイス信号と、同期ノード自身が選択した同期参照ソースから提供された同期参照とに応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を算出するステップ（２０２）と、同期ノードが同期待ち基地局にアクセスし、前記時間オフセット値及び周波数オフセット値を同期待ち基地局に報告するステップ（２０３）と、同期待ち基地局が前記時間オフセット値及び周波数オフセット値に応じて、同期ノードとクロック同期を行うステップ（２０４）とを含む。【選択図】図２
2013516803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期ノードが、無線インターフェイス信号を検出することで、同期待ち基地局を検索し、前記同期待ち基地局から送信されて受信された無線インターフェイス信号と、同期ノード自身が選択した同期参照ソースから提供された同期参照とに応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を算出するステップと、
同期ノードが、同期待ち基地局にアクセスし、前記時間オフセット値及び周波数オフセット値を同期待ち基地局に報告するステップと、
同期待ち基地局が前記時間オフセット値及び周波数オフセット値に応じて、同期ノードとクロック同期を行うステップと
を含む無線方式に基づくクロック同期の実現方法。
【請求項２】
無線インターフェイス信号を検出する前に、前記方法は、
前記同期ノードが、同期参照ソースを選択し、前記同期参照ソースとクロック同期を行うステップを更に含む
請求項１に記載の無線方式に基づくクロック同期の実現方法。
【請求項３】
前記同期参照ソースは、衛星同期信号であり、
前記同期ノードが同期参照ソースとクロック同期を行うステップは、前記同期ノードが、前記衛星同期信号を受信し、前記衛星同期信号におけるクロックに応じて、ローカルクロックを調整する
請求項２に記載の無線方式に基づくクロック同期の実現方法。
【請求項４】
前記同期待ち基地局から送信されて受信された無線インターフェイス信号と、同期ノード自身が選択した同期参照ソースから提供された同期参照とに応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を算出するステップは、
同期ノードが、同期待ち基地局から送信されたパイロット周波数又はプリアンブルと、衛星同期信号から提供されたＰＰ１Ｓ（Pulse Per one Second）信号とのオフセットを測定し、パイロット周波数又はプリアンブルとＰＰ１Ｓ信号との間の予め設定されたオフセット値と、測定されたオフセットとに応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値を推定し、
同期ノードが、測定された前記パイロット周波数又はプリアンブルと、衛星同期信号から提供されたＰＰ１Ｓ信号との間の動的オフセット値に応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある周波数オフセット値を推定する
請求項３に記載の無線方式に基づくクロック同期の実現方法。
【請求項５】
前記同期参照ソースは、基地局であり、
前記同期ノードが同期参照ソースとクロック同期を行うステップは、
同期ノードが、参照ソース基地局に距離測定情報を送信し、
同期ノードが、参照ソース基地局から送信されたプリアンブル及び距離測定応答情報を受信し、前記距離測定応答情報には、前記距離測定情報の時間オフセットが含まれ、
同期ノードが、プリアンブル受信の時点と距離測定情報の時間オフセットとに応じて、ローカルクロックを調整する
請求項２に記載の無線方式に基づくクロック同期の実現方法。
【請求項６】
前記同期待ち基地局から送信されて受信された無線インターフェイス信号と、同期ノード自身が選択した同期参照ソースから提供された同期参照とに応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を算出するステップは、
同期ノードが、同期待ち基地局から送信されたプリアンブルに応じて、参照ソース基地局のデータフレームの開始位置を取得し、前記データフレームの開始位置と、同期ノードがローカルに記憶した参照ソース基地局のデータフレームの開始位置とを比較して、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を推定する
請求項５に記載の無線方式に基づくクロック同期の実現方法。
【請求項７】
前記同期ノードが同期待ち基地局にアクセスするステップは、アクセスプロセスで交換された距離測定情報に応じて、推定された時間オフセット値及び周波数オフセット値を微調整する
請求項４又は６に記載の無線方式に基づくクロック同期の実現方法。
【請求項８】
前記時間オフセット値及び周波数オフセット値を同期待ち基地局に報告するステップは、前記時間オフセット値及び周波数オフセット値をメディアアクセス制御層管理メッセージに構成させて、前記時間オフセット値及び周波数オフセット値を同期待ち基地局に報告する
請求項１に記載の無線方式に基づくクロック同期の実現方法。
【請求項９】
前記同期参照ソースは、同期ノードのローカルクロックである
請求項１に記載の無線方式に基づくクロック同期の実現方法。
【請求項１０】
無線インターフェイス信号を検出することで同期待ち基地局を検索し、前記同期待ち基地局から送信されて受信された無線インターフェイス信号と、同期ノード自身が選択した同期参照ソースから提供された同期参照とに応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を算出する同期ノードと、
基地局自身にアクセスした同期ノードから報告された時間オフセット値及び周波数オフセット値に応じて、同期ノードとクロック同期を行う同期待ち基地局と
を含む無線方式に基づくクロック同期の実現システム。
【請求項１１】
前記同期ノードは、さらに、同期参照ソースを選択し、前記同期参照ソースとクロック同期を行う
請求項１０に記載の無線方式に基づくクロック同期の実現システム。
【請求項１２】
前記同期参照ソースは、衛星同期信号、基地局又は同期ノードのローカルクロックである
請求項１０又は１１に記載の無線方式に基づくクロック同期の実現システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクロック同期技術に関し、特に、無線方式に基づくクロック同期の実現方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信では、基地局間の同期が非常に重要であり、基地局間に同期外れ又は大きな同期誤差存在すると、例えば、アクセス不可、ハンドオーバー不可、ドロップコール等のような様々な問題が発生する。従来の無線通信では、周波数分割多重（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：ＦＤＭ）技術が用いられることが多く、周波数スペクトルリソースが日に々に減少しているため、無線通信は、周波数スペクトルの使用がより柔軟である時分割多重（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：ＴＤＭ）技術へと徐々に発展している。こにより、基地局間の同期に対して更に高い要求を設定することができ、従来の周波数同期に対する要求に加えて位相同期に対する要求を満たすことができる。即ち、クロック周波数を介して任意の２つの基地局間により直接的に取得されたＰＰ１Ｓ（Ｐｕｌｓｅ  Ｐｅｒ  ｏｎｅ  Ｓｅｃｏｎｄ）信号も同期される。
【０００３】
全地球側位システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＰＳ）と、正確な時間同期プロトコルに基づく同期技術とは、効果的に同期の問題を解決することができるが、大きな制限がある。ＧＰＳ信号は地形の影響を受けやすく、且つ室内をカバーすることができない。正確な時間同期プロトコルに基づく有線の同期技術は、ネットワーク遅延の対称分布性に非常に敏感であるため、ネットワーク階層構造に対する要求が厳しく、この要求を満たさないと、同期することができない。このため、基地局間クロック同期が問題となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
衛星同期信号が室内をカバーすることができず、また、有線の同期方式がネットワーク階層構造に対する要求が高いといった問題を効果的に克服するために、本発明は、無線方式に基づいて基地局間のクロック同期を実現する方法及びシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る無線方式に基づくクロック同期の実現方法は、
同期ノードが、無線インターフェイス信号を検出することで、同期待ち基地局を検索し、前記同期待ち基地局から送信されて受信された無線インターフェイス信号と、同期ノード自身が選択した同期参照ソースから提供された同期参照とに応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を算出するステップと、
同期ノードが同期待ち基地局にアクセスし、前記時間オフセット値及び周波数オフセット値を同期待ち基地局に報告するステップと、
同期待ち基地局が前記時間オフセット値及び周波数オフセット値に応じて、同期ノードとクロック同期を行うステップとを含む。
【０００６】
好ましくは、無線インターフェイス信号を検出する前に、前記方法は、前記同期ノードが同期参照ソースを選択し、前記同期参照ソースとクロック同期を行うステップを更に含む。
【０００７】
好ましくは、前記同期参照ソースは、衛星同期信号であり、前記同期ノードが同期参照ソースとクロック同期を行うステップは、前記同期ノードが前記衛星同期信号を受信し、前記衛星同期信号におけるクロックに応じてローカルクロックを調整する。
【０００８】
好ましくは、前記同期待ち基地局から送信されて受信された無線インターフェイス信号と、同期ノード自身が選択した同期参照ソースから提供された同期参照とに応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を算出する前記ステップは、同期ノードが、同期待ち基地局から送信されたパイロット周波数又はプリアンブルと、衛星同期信号から提供されたＰＰ１Ｓ信号とのオフセットを測定し、パイロット周波数又はプリアンブルとＰＰ１Ｓ信号との間の予め設定されたオフセット値と、測定されたオフセットとに応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値を推定し、同期ノードが、測定された前記パイロット周波数又はプリアンブルと衛星同期信号から提供されたＰＰ１Ｓ信号との間の動的オフセット値に応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある周波数オフセット値を推定する。
【０００９】
好ましくは、前記同期参照ソースは、基地局であり、前記同期ノードが同期参照ソースとクロック同期を行うステップは、
同期ノードが参照ソース基地局に距離測定情報を送信し、
同期ノードが参照ソース基地局から送信されたプリアンブル及び距離測定応答情報を受信し、前記距離測定応答情報に前記距離測定情報の時間オフセットが含まれ、
同期ノードがプリアンブル受信の時点と距離測定情報の時間オフセットとに応じて、ローカルクロックを調整する。
【００１０】
好ましくは、前記同期待ち基地局から送信されて受信された無線インターフェイス信号と、同期ノード自身が選択した同期参照ソースから提供された同期参照とに応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を算出するステップは、同期ノードが、同期待ち基地局から送信されたプリアンブルに応じて参照ソース基地局のデータフレームの開始位置を取得し、前記データフレームの開始位置と同期ノードがローカルに記憶した参照ソース基地局のデータフレームの開始位置とを比較して、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値と周波数オフセット値を推定する。
【００１１】
好ましくは、前記同期ノードが同期待ち基地局にアクセスするステップは、更に、アクセスプロセスで交換された距離測定情報に応じて、推定された時間オフセット値及び周波数オフセット値を微調整する。
【００１２】
好ましくは、前記時間オフセット値及び周波数オフセット値を同期待ち基地局に報告するステップは、前記時間オフセット値及び周波数オフセット値をメディアアクセス制御層管理メッセージに構成させて、前記時間オフセット値及び周波数オフセット値を同期待ち基地局に報告する。
【００１３】
好ましくは、前記同期参照ソースは、同期ノードのローカルクロックである。
【００１４】
本発明に係る無線方式に基づくクロック同期の実現システムは、
無線インターフェイス信号を検出することで同期待ち基地局を検索し、前記同期待ち基地局から送信されて受信された無線インターフェイス信号と、同期ノード自身が選択した同期参照ソースから提供された同期参照とに応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を算出する同期ノードと、
基地局自身にアクセスした同期ノードから報告された時間オフセット値及び周波数オフセット値に応じて、同期ノードとクロック同期を行う同期待ち基地局とを含む。
【００１５】
好ましくは、前記同期ノードは、さらに、同期参照ソースを選択し、前記同期参照ソースとクロック同期を行う。
【００１６】
好ましくは、前記同期参照ソースは、衛星同期信号、基地局又は同期ノードのローカルクロックである。
【００１７】
本発明は、従来の同期技術の使用範囲が制限されているという問題を克服するために、無線ネットワークの発展によって提案された新たな要求を考慮して、無線インターフェイスを用いて同期を行う方法を提案する。その核心は、同期ノードが、基地局信号を無線で検出し、無線端末の方式で基地局にアクセスし、時間オフセット値及び周波数オフセット値を基地局に報告し、基地局が、この時間オフセット値及び周波数オフセット値に応じて同期ノードとクロック同期を行うことにある。本発明に係る技術的解決法によれば、衛星同期信号が屋内エリアをカバーすることができず、また、有線の同期方式がネットワーク階層構造に対する要求が高いといった問題を効果的に克服することができる。また、基地局間の同期を実現するための実用的な方法が更に提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】同期ノードのネットワーク構造図である。
【図２】本発明に係る無線方式に基づくクロック同期の実現方法のフローチャートである。
【図３】本発明に係る同期参照ソースが衛星同期信号である場合の同期ノードの動作フローチャートである。
【図４】本発明に係る同期参照ソースが基地局である場合の同期ノードの動作フローチャートである。
【図５】本発明に係る無線方式に基づくクロック同期の実現システムの構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳しく説明する。
【００２０】
同期ノードは、通常の端末の動作をシミュレーションし、また、１つ以上の基地局に正常にアクセスすることができる。その同期参照ソースは、衛星同期信号であってよく、アクセスされた、或いはアクセスされていない１つ以上の基地局であってもよい。図１に示すように、同期ノードのネットワーク構造は、同期ノード１０１、同期衛星１０２、基地局Ａ１０３及び基地局Ｂ１０４を含む。
【００２１】
図２に示すように、本発明に係る無線方式に基づくクロック同期の実現方法は、以下のステップを含む。
【００２２】
ステップ２０１において、同期ノードは、同期参照ソースを選択し、且つ当該同期参照ソースとクロック同期を行う。
【００２３】
ステップ２０２において、同期ノードは、無線インターフェイス信号を検出することで同期待ち基地局を検索し、前記同期待ち基地局から送信されて受信された無線インターフェイス信号と、同期ノード自身が選択した同期参照ソースから提供された同期参照とに応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を算出する。
【００２４】
ステップ２０３において、同期ノードは、同期待ち基地局にアクセスし、前記時間オフセット値及び周波数オフセット値を同期待ち基地局に報告する。
【００２５】
ステップ２０４において、同期待ち基地局は、前記時間オフセット値及び周波数オフセット値に応じて同期ノードとクロック同期を行う。
【００２６】
図３に示すように、同期参照ソースが衛星同期信号である場合、同期ノードにより基地局が同期される動作プロセスは、以下のステップを含む。
【００２７】
ステップ３０１において、同期ノードは、参照の選択を行い、手動又は自動で参照衛星同期信号を設定し、そして、同期ノードが衛星同期信号とクロック同期を行う。具体的には、同期ノードは、衛星同期信号を受信し、衛星同期信号におけるクロックによりローカルクロックを調整する。
【００２８】
ステップ３０２において、同期ノードは、無線インターフェイス信号を検出することで、同期待ち基地局を検索する。
【００２９】
無線インターフェイス信号を検出することは、主に、現在のプロトコル（例えばＩＥＥＥ  ８０２．１６プロトコル）の規定に合致する技術を用いて無線インターフェイスから受信されたパイロット周波数又はプリアンブル等のタグ信号に対して検出を行う。
【００３０】
ステップ３０３において、同期ノードは、時間オフセットの推定を行う。具体的には、同期ノードは、同期待ち基地局から送信されたパイロット周波数又はプリアンブル等のタグ信号と、衛星同期信号から提供されたＰＰ１Ｓ信号とのオフセットを測定し、パイロット周波数又はプリアンブル等のタグ信号とＰＰ１Ｓ信号との間の、現在のプロトコルに規定された又は予め設定されたオフセット値に応じて、同期待ち基地局の無線インターフェイス信号の実際の位置と予測位置とのオフセット値を推定する。即ち、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値を推定する。
【００３１】
ステップ３０４において、同期ノードは、周波数オフセットの推定を行う。具体的には、同期ノードは、パイロット周波数又はプリアンブル等のタグ信号と衛星同期信号から提供されたＰＰ１Ｓ信号との動的オフセット値を測定し、この動的オフセット値に応じて、同期待ち基地局が調整する必要がある周波数オフセット値を推定する。
【００３２】
ここで、ステップ３０３と３０４は、前後の順番を問わない。
【００３３】
ステップ３０５において、同期ノードは、現在のプロトコルにおける規定に合致する端末アクセス動作を行い、同期待ち基地局とメッセージ交換を行うことで同期待ち基地局にアクセスする。
【００３４】
ステップ３０６において、同期ノードは、アクセスプロセスにおいて交換された距離測定情報に応じて、同期待ち基地局の推定された時間オフセット値及び周波数オフセット値を微調整する。微調整の目的は、後続プロセスで更に正確なクロック同期を行うことにある。
【００３５】
ステップ３０７において、同期ノードは、微調整後の時間オフセット値及び周波数オフセット値を報告する。具体的には、同期ノードは、同期ノード及び同期待ち基地局によって予め規定された方式を使用して、同期待ち基地局が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を報告する。ここで、予め規定された方式は、同期ノードが無線インターフェイスの特殊位置で報告データを送信するか、現在のプロトコルにおけるフォーマット規定に合致するメッセージを用いてデータを報告するか、又は上層応用プログラムとして現在の無線インターフェイスプロトコルに基づいてデータを報告する方式である。
【００３６】
ここで、同期ノードが現在のプロトコルにおけるフォーマット規定に合致するメッセージを用いてデータを報告することは、具体的には、同期ノードが微調整後の時間オフセット値及び周波数オフセット値をＩＥＥＥ  ８０２．１６プロトコルにおける規定に合致するメディアアクセス制御層管理メッセージに構成させて、微調整後の時間オフセット値及び周波数オフセット値を、同期待ち基地局に報告することであってよい。ここで、メディアアクセス制御層管理メッセージの保留フィールドに、規定の識別フィールドが記入されることで、プロトコルにおける規定外の管理メッセージと区別される。
【００３７】
前記同期待ち基地局は、報告された前記時間オフセット値及び周波数オフセット値に応じて同期ノードとクロック同期を行う。
【００３８】
図４に示すように、同期参照ソースが基地局である場合に、図１を参照して、本発明に記載の無線方式に基づく基地局間クロック同期の実現方法は、以下のステップを含む。
【００３９】
ステップ４０１において、同期ノード１０１の参照方式を基地局信号として手動で設定し、基地局Ａ１０３を同期参照ソースとして選択し、同期ノードが無線インターフェイスの無線信号を検出し、基地局の設定された識別情報に応じて、予め設定された参照基地局Ａ１０３の周波数帯域を選択する。
【００４０】
ステップ４０２において、同期ノード１０１は、基地局Ａ１０３にＩＥＥＥ  ８０２．１６プロトコルにおいて規定された端末の初期アクセスの距離測定情報を送信し、基地局Ａ１０３から送信されたＩＥＥＥ  ８０２．１６プロトコルにおいて規定されたプリアンブル及び距離測定応答情報を受信する。距離測定応答情報には、以前に送信した距離測定情報の時間オフセットが含まれる。同期ノード１０１は、受信したプリアンブルの時間点と距離測定情報の時間オフセットとによりローカルクロックを調整して、基地局Ａ１０３をトラック及びロックし、基地局Ａ１０３と同期させる。このステップは、１０秒のタイミング（時間間隔）で繰り返しされて、同期ノードと基地局Ａ１０３との同期が維持される。
【００４１】
ステップ４０３において、同期ノード１０１は、無線インターフェイスの無線信号を再検出し、基地局Ｂ１０４を検索する。
【００４２】
ステップ４０４において、同期ノード１０１は、基地局Ｂ１０４から送信されたＩＥＥＥ  ８０２．１６プロトコルに規定されたプリアンブルに応じて、基地局Ｂ１０４のデータフレームの開始位置を取得し、このデータフレームの開始位置と同期ノードがローカルに記憶した基地局Ａ１０３のデータフレームの開始位置とを比較し、基地局Ｂ１０４が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を推定する。
【００４３】
ステップ４０５において、同期ノード１０１は、ＩＥＥＥ  ８０２．１６プロトコルにおける規定に合致する端末アクセス動作を行い、基地局Ｂ１０４とメッセージ交換を行うことで、基地局Ｂ１０４にアクセスする。
【００４４】
ステップ４０６において、同期ノード１０１は、アクセスプロセスにおいて交換されたの距離測定情報に応じて、推定された基地局Ｂ１０４の時間オフセット値及び周波数オフセット値を微調整する。
【００４５】
ステップ４０７において、同期ノード１０１は、微調整後の時間オフセット値及び時間オフセット値をＩＥＥＥ  ８０２．１６プロトコルにおける規定に合致するメディアアクセス制御層管理メッセージに構成させて、微調整後の時間オフセット値及び時間オフセット値を、基地局Ｂ１０４に報告する。ステップ４０６は、１０秒のタイミングで繰り返えされる。ここで、メディアアクセス制御層管理メッセージの保留フィールドに、規定された識別フィールドが記入されて、プロトコルにおける規定外の管理メッセージと区別される。
【００４６】
前記基地局Ｂ１０４は、メディアアクセス制御層管理メッセージに応じて同期ノードとクロック同期を行う。
【００４７】
また、同期参照ソースは、同期ノードのローカルクロックであってもよい。これは、従来の技術であり、従って、ここでは詳細には説明しない。
【００４８】
対応して、本発明は、無線方式に基づくクロック同期の実現システムを更に提供する。図５に示すように、このシステムは、同期ノード５０及び同期待ち基地局５２を含む。
【００４９】
同期ノード５０は、同期参照ソース５１を選択して、同期参照ソース５１とクロック同期を行う。更に、同期ノード５０は、無線インターフェイス信号を検出することで同期待ち基地局５２を検索し、前記同期待ち基地局５２から送信されて受信された無線インターフェイス信号と、同期参照ソース５１から提供された同期参照とに応じて、同期待ち基地局５２が調整する必要がある時間オフセット値及び周波数オフセット値を算出する。
【００５０】
同期待ち基地局５２は、同期待ち基地局自身５２にアクセスする同期ノード５０から報告された時間オフセット値及び周波数オフセット値に応じて、同期ノード５０とクロック同期を行う。
【００５１】
ここで、同期参照ソース５１は、衛星同期信号、基地局又は同期ノードのローカルクロックであってもよい。
【００５２】
以上の説明は、本発明の好適な実施形態に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者にとっては、本発明に基づく種々の変更と変形が可能である。本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく実施されたあらゆる修正、同等の置換及び改良等は、すべて本発明の保護範囲に属する。
【図１】
2013516803.tif 000003
【図２】
2013516803.tif 000004
【図３】
2013516803.tif 000005
【図４】
2013516803.tif 000006
【図５】
2013516803.tif 000007
【国際調査報告】
2013516803.tif 000008
2013516803.tif 000009
2013516803.tif 000010
2013516803.tif 000011
2013516803.tif 000012
2013516803.tif 000013