(57)【要約】【課題】ＧＰＳ信号を用いた同期において、ＧＰＳ信号を受信できなくなった場合でも同期を維持する。【解決手段】ＧＰＳ信号とクロック発生器１０のフィードバック信号との差分に基づいてクロック発生器１０を補正する信号同期装置であって、ＧＰＳ信号の喪失状態を検出するＧＰＳ信号喪失検出部２１と、クロック発生器１０が設置された地点の環境情報を検出する環境情報検出部２２と、前記環境情報と前記補正値とを関連付けて記憶する補正情報記憶部３０と、ＧＰＳ信号が喪失した場合に、検出した環境情報に対応する補正値をクロック発生器１０の補正値として取得する補正値情報読出部２４とを備える。【選択図】図１
2008160805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの基準信号と同期信号を生成する信号源のフィードバック信号との差分に基づいて前記信号源を補正する信号同期装置であって、
前記基準信号の喪失状態を検出する手段と、
前記信号源が設置された地点の環境情報を検出する手段と、
前記環境情報と前記補正値とを関連付けて記憶する手段と、
前記基準信号が喪失した場合に、検出した環境情報に対応する補正値を前記信号源の補正値として取得する手段とを備える信号同期装置。
【請求項２】
前記環境情報と前記補正値との関係に基づいて、任意の環境情報に対応する補正値を算出する手段を備える請求項１記載の信号同期装置。
【請求項３】
前記環境情報は温度であり、前記環境情報を検出する手段は温度を検出するセンサーを含むことを特徴とする請求項１および２に記載の信号同期装置。
【請求項４】
前記環境情報は電気装置の消費電力に関わる情報であり、前記環境情報を検出する手段は電力又は電流又は電圧を検出するセンサーを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の信号同期装置。
【請求項５】
外部からの基準信号と同期信号を生成する信号源のフィードバック信号との差分に基づいて前記信号源を補正する信号同期装置の同期方法であって、前記信号同期装置は、前記基準信号の喪失状態を検出する手段と、前記信号源が設置された地点の環境情報を検出する手段と、前記環境情報と前記補正値とを関連付けて記憶する手段とを備え、
前記基準信号が喪失した場合に、検出した環境情報に対応する補正値を前記信号源の補正値として取得することを特徴とする同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＧＰＳ信号等の基準信号と同期信号を生成する信号源のフィードバック信号との差分に基づいて前記信号源を補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＤＭＡシステムなど、無線通信を行う基地局においては、信号送信時のタイミングを合わせるために他基地局との間で時間的な同期をとる必要があり、同期手段としてＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号が用いられている。
【０００３】
図７は信号同期装置を含む基地局の従来の構成を示す図である。基地局は、信号同期装置１１０、ＧＰＳユニット２００、ＧＰＳアンテナ３００を含む。信号同期装置１１０は、クロック発生器１０、比較器２５を含む。ＧＰＳ衛星（図示省略）からＧＰＳアンテナ３００を介して受信され、ＧＰＳユニット２００で復調されたＧＰＳ信号と、クロック発生器１０からフィードバックされた生成信号とが、比較器２５で比較されることにより補正情報が生成され、補正を施した同期クロックがクロック発生器１０にて生成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＧＰＳアンテナ３００やＧＰＳユニット２００の不具合によりＧＰＳ信号が正しく受信できなくなった場合、クロック発生器１０を修正することができなくなるので、同期クロックにズレを生ずる。同期は、クロックにズレを生じるとシステム性能に致命的な影響を及ぼす重要な動作であるため、信頼性向上のために冗長構成（例えば、複数のＧＰＳ受信同期システムを搭載するなど）をとる方策もあるが、コスト面において問題があった。
【０００５】
また、ＧＰＳ信号を受信できない場合でも同期クロックのズレを抑制できるように、高精度のクロック発生器を搭載したり、温度特性を補正する機構を搭載したりするなどの方策も考えられるが、特に、温度特性を補正するにはあらゆる環境を想定する必要があり、また、特性変動に対するキャリブレーション等に多くの工数がかかるため、やはりコスト面で問題があった。
【０００６】
本発明はＧＰＳ信号を用いた同期において、ＧＰＳ信号を受信できなくなった場合でも同期を維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、外部からの基準信号と同期信号を生成する信号源のフィードバック信号との差分に基づいて前記信号源を補正する信号同期装置であって、前記基準信号の喪失状態を検出する手段と、前記信号源が設置された地点の環境情報を検出する手段と、前記環境情報と前記補正値とを関連付けて記憶する手段と、前記基準信号が喪失した場合に、検出した環境情報に対応する補正値を前記信号源の補正値として取得する手段とを備える。また、本発明は、外部からの基準信号と同期信号を生成する信号源のフィードバック信号との差分に基づいて前記信号源を補正する信号同期装置の補正方法であって、前記信号同期装置は、前記基準信号の喪失状態を検出する手段と、前記信号源が設置された地点の環境情報を検出する手段と、前記環境情報と前記補正値とを関連付けて記憶する手段とを備え、前記基準信号が喪失した場合に、検出した環境情報に対応する補正値を前記信号源の補正値として取得する。この構成によれば、検出した環境情報に対応する過去の補正値を信号源の補正値として取得できるため、ＧＰＳ信号を喪失した場合でも、取得した補正値に基づいて信号源を補正することで、ＧＰＳ信号を受信できなくなった場合でも同期を維持することができる。
【０００８】
本発明において、前記環境情報と前記補正値との関係に基づいて、任意の環境情報に対応する補正値を算出することができる。
【０００９】
また、本発明において、前記環境情報は温度であり、前記環境情報を検出する手段は温度を検出するセンサーを含むことを特徴とする
或いは、前記環境情報は電気装置の消費電力に関わる情報であり、前記環境情報を検出する手段は電力又は電流又は電圧を検出するセンサーを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明は、外部からの基準信号と同期信号を生成する信号源のフィードバック信号との差分に基づいて前記信号源を補正する信号同期装置の同期方法であって、前記信号同期装置は、前記基準信号の喪失状態を検出する手段と、前記信号源が設置された地点の環境情報を検出する手段と、前記環境情報と前記補正値とを関連付けて記憶する手段とを備え、前記基準信号が喪失した場合に、検出した環境情報に対応する補正値を前記信号源の補正値として取得することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の実施の形態における信号同期装置を含む基地局の構成を示す図である。基地局は、信号同期装置１００、ＧＰＳユニット２００、ＧＰＳアンテナ３００を含む。信号同期装置１００は、クロック発生器１０、比較器２０、補正情報記憶部３０、を含む。信号同期装置１００は、ＧＰＳ衛星（図示省略）からＧＰＳアンテナ３００を介して受信され、ＧＰＳユニット２００で復調されたＧＰＳ信号を取得する。
【００１２】
クロック発生器１０は、同期クロックを生成する。また、比較器２０で生成される補正値情報に基づいて、補正した同期クロックを外部へ送出する。比較器２０は、ＧＰＳ信号とクロック発生器１０からのフィードバック信号とを比較して、クロック発生器１０のタイミング補正に必要な補正値を計算し、クロック発生器１０へ送出する。比較器２０は、更に、ＧＰＳ信号喪失検出部２１、環境情報検出部２２、補正情報記録部２３、補正値情報読出部２４を含む。
【００１３】
ＧＰＳ信号喪失検出部２１は、何等かの原因によりＧＰＳ信号が取得できなくなった喪失状態を検出する。環境情報検出部２２は、温度や湿度などに係る環境情報をセンサー（図示省略）を介して検出する。なお、センサーは信号同期装置１００が影響を受ける環境情報を検出できれば、信号同期装置１００の内部又は外部の何れに在っても良い。補正情報記録部２３は、クロック発生器１０に行った補正に係る補正値情報と環境情報とを関連付け、補正情報として補正情報記憶部３０に記録する。補正値情報読出部２４は、補正情報記憶部３０で生成される後述の最適補正値データテーブルから、当該時点における環境情報に対応する補正値を読み出す。補正情報記憶部３０は、比較器２０から取得した補正情報を記憶する。補正情報記憶部３０内の最適補正情報生成部３１は、取得した補正情報をデータベース化し、任意の環境情報に係る補正値を算出して最適補正値データテーブルを生成する。
【００１４】
（ＧＰＳ信号通常受信時の動作）
比較器２０は、ＧＰＳ信号検知部２１で取得したＧＰＳ信号とクロック発生器１０のフィードバック信号とから同期タイミングの補正値を算出し、クロック発生器１０へ送出する。補正情報記録部２３は、クロックの補正が行われるたびに、環境情報検出部２２で検出した温度情報と補正値情報とを関連付けた補正情報を補正情報記憶部３０へ記録する。補正情報記憶部３０の最適補正情報生成部３１は、記録された複数の補正情報のデータベース化を行う。
【００１５】
図２は本発明の実施の形態における信号同期装置の、補正情報記憶部に格納される補正情報データベースのデータ構成を示す図である。最適補正情報生成部３１は、比較器２０より取得した温度情報（環境情報）と補正値情報にデータ収集日情報を付加してデータベースを生成する。図２の例では、補正情報が温度ごとにソートされている。最適補正情報生成部３１は、補正情報が記録されるたびにデータベースの生成を行う。
【００１６】
最適補正情報生成部３１は、補正情報データベースの作成と同時に、同じ温度において蓄積された複数の補正値情報に基づいて算出した当該温度における最適な補正値に関する最適補正値データテーブルを生成する。最適補正値データテーブルは、ＧＰＳ信号喪失時に利用するテーブルである。図３は、最適補正値データテーブルのデータ構成を概念的に示す図である。
【００１７】
最適補正値データテーブルの生成方法について具体的に説明する。例えば、図２に示す補正情報データベースにおいて、温度Ｔ１０についてはα１０１からα１０ＭまでＭ個の補正値データが蓄積されている。このＭ個の補正値は、同じ温度Ｔ１０において生成された補正値であるので、これらの履歴データを利用して補正値を確度の高い数値に調整することができる。一つの手法としてＭ個の補正値の平均を計算する方法がある。その他にも、中央値や最頻値を算出してもよい。このような計算を信号同期装置１００の設置環境で想定される温度範囲にわたって実行すれば、当該温度範囲における最適な補正値を算出することができる。
【００１８】
本実施の形態では、それぞれの温度において蓄積可能な補正情報数を予め設定できるようにしている（例えば、上記の例では、Ｔ１０においてＭ個の補正値データが蓄積可能）。そして、蓄積された補正情報数がＭ個を超過した場合、最も古い補正情報が削除され、その代わりとして最新の補正情報が記録される。
【００１９】
また、本実施の形態では、蓄積されてから所定の期限を経過した補正情報をデータベースから削除するようにしている。あまりに古い補正値情報は、その時点の温度環境における最適な補正値の算出には好ましくないと考えられるからである。蓄積されている補正情報が予め設定した個数に満たない場合、平均値算出などの処理により調整される補正値の信頼度は一般的に低いと考えられる。そこで、任意温度における現在の蓄積補正情報数をｍ、蓄積可能数（設定値）をＭとし、β＝ｍ／Ｍの計算式により習熟度βを算出するようにしている。即ち、β＝１であれば調整された最適な補正値の信頼度（習熟度）が高いと考えられるが、βが１よりも低くなるにつれて習熟度が比較的低いことを把握することができる。図３に示すように、本実施の形態の最適補正値データテーブルでは、最適補正値と共に上記の習熟度も提供している。
【００２０】
以上の構成により、例えば、気象や季節により設置環境に温度変化が生じても、その時点における最適な補正値（調整された最適補正値）を算出することができる。最適補正情報生成部３１は、補正情報の削除や追記などの更新が行われる都度、次の補正タイミングまでにこの最適補正値データテーブルを生成する。周辺環境の変化を適切に反映した最適な補正値を算出できるようにするためである。従って、後述するＧＰＳ信号の喪失時には、常に最新のデータテーブルを参照して適切な補正値を取得することができる。
【００２１】
（ＧＰＳ信号喪失時の動作）
比較器２０のＧＰＳ信号喪失検出部２１は、図４に示すように、通常のＧＰＳ信号受信のタイミングでＧＰＳ信号を受信できなかった場合、何等かの不具合でＧＰＳ信号が喪失したものと判断する。ＧＰＳ信号喪失が検出されたとき、比較器２０の補正値情報読出部２４は、補正情報記憶部３０に格納されている最適補正値データテーブルを参照し、環境情報検出部２２が検出した温度データに対応する補正値データを取得する。
【００２２】
図５は、最適補正値データテーブルの参照と最適補正値取得の様子を説明するための図である。データテーブル参照時の温度ＴｎｅｗがＴ８であった場合、最適補正値データテーブルのＴ８に対応する補正値α‘８が最適な補正値として取得される。本実施の形態では、補正値情報読出部２４がα‘８の習熟度βも一緒に取得する。この補正値を用いてクロック発生器１０のクロック生成が補正されるので、暫定的にＧＰＳ信号受信時に近い精度で同期クロックを生成し続けることができる。
【００２３】
尚、ＧＰＳ信号喪失時には、補正処理と同時にＧＰＳ信号喪失の旨を基地局の制御機能部やセンター局に通知するためのアラーム報知を行うことが好ましい。本実施の形態では補正値データに加え習熟度データが提供されているので、補正値の習熟度が低く、正規のＧＰＳ信号による補正よりズレが生じる可能性が高くなると推定される場合には、障害レベルを上げてアラーム報知することもできる。即ち、補正値の習熟度に応じて障害レベルのアラームを変更することが可能である。
【００２４】
図６は本発明の実施の形態における信号同期装置の処理の状態遷移を説明するための図である。待ち受け状態は、ＧＰＳ信号の受信を待ち受けている状態で、ＧＰＳ信号の受信タイミングでＧＰＳ信号受信状態へ移行する。ＧＰＳ信号受信状態は、ＧＰＳ信号を受信する状態で、ＧＰＳ信号の受信により通常受信時の補正処理へ移行し、ＧＰＳ信号喪失時には、信号喪失時の補正処理へと移行する。ＧＰＳ信号通常受信時の補正処理では、ＧＰＳ信号とクロック発生器１０のフィードバック信号を比較し、補正値情報がクロック発生器１０に送出される。また、補正値情報と温度情報を関連付けた補正情報は補正情報記憶部３０に記録され、補正情報記憶部３０の最適補正情報生成部３１で補正情報データベースが生成される。最適補正情報生成部３１は、ＧＰＳ信号喪失時に利用する最適補正値データテーブルを生成する。上記処理の終了後に待ち受け状態に移行する。ＧＰＳ信号喪失時の補正処理では、当該時点で取得した温度情報に対応する最適な補正値が、補正情報記憶部３０の最適補正値データテーブルから読み出される。また、比較器２０から、ＧＰＳ信号喪失をアラームとして報知することもできる。この際、補正値情報の習熟度に応じて障害レベルを変更することができる。
【００２５】
上記実施の形態によれば、最適補正値データテーブルがそれぞれの基地局で適時更新されるため、クロック発生器の個体差や設置環境の違い、更にはクロック発生器の経年変化をも反映した最適な補正値をクロック発生器に提供することができる。また、信号同期装置の製造においては、出荷前のキャリブレーション等を省略でき、製造に係る工数削減を図ることもできる。
【００２６】
（環境情報として装置の消費電力を用いる実施例）
前述の環境情報をある電気装置の消費電力の情報（消費電流又は供給電圧などから算出する場合を含む）としても良い。
【００２７】
これにより、この電気装置の発熱がクロック発生装置１０と温度センサーとのそれぞれに対し異なった影響をした場合でも、適切な補正値が得られるようになる。
【００２８】
以下にその詳細を説明する。
【００２９】
ある閉空間に収められた電気装置は、その電気装置が電波や光又は電気信号などのかたちで電力消費に伴うエネルギーを閉空間外部へ出力しない限り、この電気装置が消費した消費電力は最終的に全て熱となって閉空間内に放出される。
【００３０】
一方、前述の温度センサーは前述のクロック発生装置１０の温度を検出するために成るべく同一の場所に取り付けたいが、個別の装置であれば厳密には同一の場所に取り付けることは出来ない。また装置の組み込み上の都合などにより、必ずしも近い場所に取りつけられないこともある。このような状況では、前述の電気装置の発熱がクロック発生装置１０と温度センサーとのそれぞれに対し異なった影響をし、温度差を生じさせることがある。
【００３１】
ところで、これら電気装置、クロック発生装置１０、温度センサーなどが閉空間の近傍にある場合など、空気の対流などの影響の無視や位置関係の変化が微小と考えられる場合には、各装置間における熱の伝わり安さである熱抵抗θ［℃／Ｗ］は一定となり、熱源の温度Ｔ１［℃］、熱の影響を受けた部分の温度Ｔ２［℃］、電気装置の発熱に寄与する消費電力Ｐ［Ｗ］とした場合、
【数１】
2008160805.tif 000003
【００３２】
このように一意に表されることが一般に知られている。
【００３３】
このことから、熱源である電気装置の温度をＴ１［℃］、クロック発生装置１０の温度をＴＣ［℃］、温度センサーの温度をＴＳ［℃］、その他の熱源の発熱は特に増減しない環境である場合、電気装置からクロック発生装置１０への熱抵抗θ１→Ｓ［℃／Ｗ］は、
【数２】
2008160805.tif 000004
【００３４】
電気装置から温度センサーへの熱抵抗θ１→Ｓ［℃／Ｗ］は、
【数３】
2008160805.tif 000005
【００３５】
で表すことが出来る。これら数２、数３より、クロック発生装置１０と温度センサーとの温度差ＴＳ−ＴＣ［℃］を求めると、
【数４】
2008160805.tif 000006
【００３６】
となることが分かる。このことから、少なくともクロック発生装置１０と温度センサーとの温度差は、熱源となる電気装置の消費電力と相関関係があることがわかる。
【００３７】
なお、電気装置が前述のように閉空間外にエネルギーを出力していたとしても、そのエネルギーの量が一定な場合や、変化が電気装置の消費電力全体に対し微小である場合などは前述の相関関係が維持されると考えることが出来る。
【００３８】
これらのことから、閉空間内に各装置が固定されているような装置系では、熱源となる電気装置の消費電力の情報を環境情報として加味して前述のデータテーブルを生成することにより、より適切な補正値を生成することが可能となる。
【００３９】
また、クロック発生装置１０と温度センサーとの間の熱抵抗が考慮できることにより、各装置の取り付け位置などの設計事項に自由度を与えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態における信号同期装置を含む基地局の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態における信号同期装置の、補正情報記憶部に格納される補正情報データベースのデータ構成を図
【図３】最適補正値データテーブルのデータ構成を示す図
【図４】ＧＰＳ信号が受信できなかった場合の様子を説明するための図
【図５】最適補正値データテーブルの参照と補正値取得の様子を説明するための図
【図６】本発明の実施の形態における信号同期装置の処理の状態遷移を説明するための図
【図７】信号同期装置を含む基地局の従来の構成を示す図
【符号の説明】
【００４１】
１０  クロック発生器
２０  比較器
２１  ＧＰＳ信号検出部
２２  環境情報検出部
２３  補正情報記録部
２４  補正値情報読出部
３０  補正情報記憶部
３１  最適補正情報生成部
１００、１１０  信号同期装置
２００  ＧＰＳユニット
３００  ＧＰＳアンテナ
【図１】
2008160805.tif 000007
【図２】
2008160805.tif 000008
【図３】
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【図４】
2008160805.tif 000010
【図５】
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【図６】
2008160805.tif 000012
【図７】
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