(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。【解決手段】本発明にかかる基地局１１０の構成は、無線端末１０４との無線通信、およびフレーム同期を行う基地局であって、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、１ＰＰＳ信号のクロック数、および擬似１ＰＰＳ信号のクロック数をカウントするための発振器１４０と、１ＰＰＳ信号のクロック数と擬似１ＰＰＳ信号のクロック数の差分を算出する差分算出部１４２と、１ＰＰＳ信号を喪失している間、差分を加算し、加算した差分が所定値以上になったらフレーム同期を実行させる同期判断部１１６と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を行う基地局であって、
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、
前記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１ＰＰＳ信号のクロック数、および前記擬似１ＰＰＳ信号のクロック数をカウントするための発振器と、
前記１ＰＰＳ信号のクロック数と前記擬似１ＰＰＳ信号のクロック数の差分を算出する差分算出部と、
前記１ＰＰＳ信号を喪失している間、前記差分を加算し、該加算した差分が所定値以上になったら前記フレーム同期を実行させる同期判断部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】
他の基地局から受信した制御信号の受信タイミングを用いてフレーム同期を行う基地局の同期方法であって、
前記ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に含まれる１ＰＰＳ信号を受信可能なときは、該ＧＰＳ信号に含まれる１ＰＰＳ信号のクロック数をカウントし、
前記１ＰＰＳ信号を喪失している間は、
ホールドオーバ回路によって擬似１ＰＰＳ信号を出力し、
前記擬似１ＰＰＳ信号のクロック数をカウントして、前記１ＰＰＳ信号のクロック数と該擬似１ＰＰＳ信号のクロック数の差分を算出し、
前記加算した差分が所定値以上になったら前記フレーム同期を実行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を行う基地局、ならびに他の基地局から受信した制御信号の受信タイミングを用いてフレーム同期を行う基地局の同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、基地局の同期について説明する図である。図５（ａ）に示すように、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）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１０ａおよび１０ｂは、ＧＰＳ衛星１２から受信した１ＰＰＳ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）。
【０００３】
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。また図５（ｂ）に示すように、ＧＰＳユニットを搭載していない基地局１１ａおよび１１ｂでは、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）のＯＬＴ１４から供給されるクロック（同期源クロック）をフレームクロックとして使用して同期することもある。
【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】
上述した不具合を防ぐために、基地局には、ＧＰＳ衛星からの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。
【０００７】
そこで、ＧＰＳ衛星１２との通信がし難い状況においては、図５（ｃ）に示すように、ＧＰＳ衛星からの１ＰＰＳ信号を受信できない基地局１０ｂを、その周辺の他の基地局１０ａと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。
【０００８】
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およびその同期方法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】
【０００９】
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、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を行う基地局であって、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、１ＰＰＳ信号のクロック数、および擬似１ＰＰＳ信号のクロック数をカウントするための発振器と、１ＰＰＳ信号のクロック数と擬似１ＰＰＳ信号のクロック数の差分を算出する差分算出部と、１ＰＰＳ信号を喪失している間、差分を加算し、加算した差分が所定値以上になったらフレーム同期を実行させる同期判断部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明にかかる基地局の同期方法の代表的な構成は、他の基地局から受信した制御信号の受信タイミングを用いてフレーム同期を行う基地局の同期方法であって、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に含まれる１ＰＰＳ信号を受信可能なときは、ＧＰＳ信号に含まれる１ＰＰＳ信号のクロック数をカウントし、１ＰＰＳ信号を喪失している間は、ホールドオーバ回路によって擬似１ＰＰＳ信号を出力し、擬似１ＰＰＳ信号のクロック数をカウントして、１ＰＰＳ信号のクロック数と擬似１ＰＰＳ信号のクロック数の差分を算出し、加算した差分が所定値以上になったらフレーム同期を実行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同期方法を説明するフローチャートである。
【図４】クロック数のカウントおよびその差分について説明する図である。
【図５】基地局の同期について説明する図である。
【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・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および同期判断部１１６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。
【００２０】
上述したように、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、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必要があるが、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。したがって、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。
【００２１】
頻繁なフレーム同期によるリソースの消費を抑制するためには、ホールドオーバ回路１２４による擬似１ＰＰＳ信号によって基本クロックひいてはフレームクロックを生成するホールドオーバ状態を少しでも長く維持することが望ましい。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、ホールドオーバ状態を維持し続けると、リソースの消費は抑制できるものの、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。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、発振器１４０、差分算出部１４２およびメモリ部１４４を更に備え、制御部１１２は同期判断部１１６として機能する。発振器１４０は、１ＰＰＳ信号のクロック数、および擬似１ＰＰＳ信号のクロック数をカウントするために用いられる。差分算出部１４２は、１ＰＰＳ信号のクロック数と擬似１ＰＰＳ信号のクロック数の差分を算出する。
【００２３】
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、発振器１４０を用いてカウントした１ＰＰＳ信号のクロック数を記憶する。また制御部１１２は、同期判断部１１６として機能し、１ＰＰＳ信号を喪失している間、１ＰＰＳ信号のクロック数と擬似１ＰＰＳ信号のクロック数の差分を加算し、加算した差分が所定値以上になったらフレーム同期を実行させる。
【００２４】
図３は、本実施形態にかかる基地局１１０の同期方法を説明するフローチャートである。図４は、クロック数のカウントおよびその差分について説明する図であり、図４（ａ）は１ＰＰＳ信号のクロック数のカウントについて説明する図であり、図４（ｂ）は擬似１ＰＰＳ信号のクロック数のカウントについて説明する図であり、図４（ｃ）はそれらの差分の算出について説明する図である。
【００２５】
図３に示すように、本実施形態にかかる基地局の同期方法では、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）。
【００２６】
本実施形態では、ＧＰＳ同期を行う際、差分算出部１４２が発振器１４０を用いて、受信したＧＰＳ信号に含まれる１ＰＰＳ信号のクロック数をカウントする（ステップＳ２０６）。具体的には、図４（ａ）に示すように、発振器１４０のパルスによって１ＰＰＳ信号をカウントし、次の１ＰＰＳ信号を受信するまでの間のクロック数が１秒あたりのクロック数となる。図４（ａ）では、１ＰＰＳ信号のクロック数Ａをａ（カウント）としている。カウントされた１ＰＰＳ信号のクロック数は、差分算出部１４２によってメモリ部１４４に記憶される（ステップＳ２０８）。
【００２７】
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）、すなわち１ＰＰＳ信号を喪失した場合、制御部１１２は、ホールドオーバ回路１２４によって擬似１ＰＰＳ信号を出力するホールドオーバを開始する（ステップＳ２１０）。この際、差分算出部１４２が発振器１４０を用いて、ホールドオーバ回路１２４によって出力される擬似１ＰＰＳ信号のクロック数をカウントする（ステップＳ２１２）。
【００２８】
擬似１ＰＰＳ信号は、ＧＰＳ衛星の１ＰＰＳ信号のような正確さはないため、図４（ｂ）に示すように、α１やα２のような誤差が生じる。上述したように、ステップＳ２０６において１ＰＰＳ信号のクロック数をカウントすることにより、１カウントあたりの時間である１／ａが算出される。これにより、発振器１４０のパルスによって擬似１ＰＰＳ信号をカウントし、次の擬似１ＰＰＳ信号が出力されるまでの時間である１秒＋αを、１カウントあたりの時間である１／ａによって除算することにより、擬似１ＰＰＳ信号のクロック数Ｂがａ（１秒＋α）（カウント）と算出される。
【００２９】
ステップＳ２１２において擬似１ＰＰＳ信号のクロック数Ｂが算出されたら、差分算出部１４２は、ステップＳ２０６においてカウントされ、メモリ部１４４に記憶された１ＰＰＳ信号のクロック数を読み出し、かかる１ＰＰＳ信号のクロック数と擬似１ＰＰＳ信号のクロック数との差分を算出する（ステップＳ２１４）。同期判断部１１６は、算出した差分が所定値以上であるか否かを判断し（ステップＳ２１６）、差分が所定値未満であったら（ステップＳ２１６のＮＯ）、制御部１１２は、ステップＳ２１２〜ステップＳ２１６を繰り返す。
【００３０】
ここで、差分が所定値未満であり（ステップＳ２１６のＮＯ）、ステップＳ２１２〜ステップＳ２１６が繰り返される間、同期判断部１１６は、ステップＳ２１６において算出した差分を加算し続ける（ステップＳ２１８）。ホールドオーバ時に出力される擬似１ＰＰＳ信号をカウントし続けると、図４（ｃ）に示すように、１ＰＰＳ信号のカウント数と擬似１ＰＰＳ信号の差分が次第に大きくなる。差分を加算し続けた結果、それが所定値以上となったら（ステップＳ２１６のＹＥＳ）、同期判断部１１６は、他の基地局から受信した制御信号の受信タイミングを用いて当該基地局１１０のフレーム同期を実行する（ステップＳ２２２）。
【００３１】
上記構成によれば、１ＰＰＳ信号のクロック数と擬似１ＰＰＳ信号のクロック数の差分が所定値未満、すなわちクロックのズレ幅が許容範囲内である場合には、ホールドオーバ状態が維持される。そして、１ＰＰＳ信号のクロック数と擬似１ＰＰＳ信号のクロック数の差分が所定値以上、すなわちクロックのズレ幅が許容範囲を超えた際にフレーム同期が行われる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の基地局１１０およびその同期方法によれば、擬似１ＰＰＳ信号のクロックの精度が保たれている間はホールドオーバ状態が継続され、クロックの精度が低下したらフレーム同期が行われることにより、例えば、従来１時間おきに行っていたフレーム同期の同期間隔を２時間おき、ないし３時間おきといったように広げることができる。したがって、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。したがって、ＧＰＳ衛星１０２との通信に支障が生じた場合であっても、クロックひいては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となる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、メモリ部１４４に記憶された１ＰＰＳ信号のクロック数を読み出し、それと擬似１ＰＰＳ信号のクロック数との差分を算出する構成を例示したが、これと併せて更に温度補正を追加してもよい。例えば、ＧＰＳ同期が可能な状況において、基地局１１０内の所定温度ごと（例えば５℃ごと）の１ＰＰＳ信号あたりの発振器１４０のカウント値（クロック数）をテーブル化し、メモリ部１４４に記憶させておく。これにより、ＧＰＳ同期が不可になった際に、ホールドオーバ動作中の温度変化にも対応した補正、すなわちカウント値の温度補正が可能となり、より正確な差分（ズレ幅）検出が可能となる。
【００３４】
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】
【００３５】
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を行う基地局、ならびに他の基地局から受信した制御信号の受信タイミングを用いてフレーム同期を行う基地局の同期方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ａ・１０ｂ・１１ａ・１１ｂ…基地局、１２…ＧＰＳ衛星、１４…ＯＬＴ、１００…通信システム、１００ａ…エリア、１０２…ＧＰＳ衛星、１０４…無線端末、１１０・１１０ａ・１１０ｂ・１１０ｃ・１１０ｄ・１１０ｅ…基地局、１１２…制御部、１１４…クロック制御部、１１６…同期判断部、１２２…ＧＰＳ信号受信部、１２２ａ…ＧＰＳアンテナ、１２４…ホールドオーバ回路、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、１４０…発振器、１４２…差分算出部、１４４…メモリ部
【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５】
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