(57)【要約】【課題】本発明は、屋内等のＧＰＳ受信性能が劣化する環境においても複数の装置間の同期を確立する手段を与える。【解決手段】ネットワーク内の第１の装置は複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、第２の装置は上記第１の装置が受信可能なＧＰＳ衛星の内の一部のＧＰＳ信号を受信して、第１の装置から送られてきた第１の装置の位置と衛星の軌道情報を用いて基準時刻を推定し、その時刻に同期することを特徴とする同期方法によって解決される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ信号を用いて、ネットワークに接続される複数の装置の同期を確立する方法であって、該ネットワークに接続され、既知の位置に設置された第１の装置は複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信することが可能であり、第２の装置は上記第１の装置が受信可能なＧＰＳ衛星の内の一部のＧＰＳ信号を受信することが可能であり、上記第１の装置は、上記複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して上記ＧＰＳ信号について情報を入手し、上記ネットワークを通じて上記第２の装置に、上記の一部のＧＰＳ信号の情報を送信し、上記第２の装置は、上記一部のＧＰＳ信号の受信タイミングと上記第１の装置からの情報と上記第１の装置の送信した情報を用いて基準時刻を推定し、その時刻に同期することを特徴とする同期方法。
【請求項２】
請求項１記載の同期方法であって、上記第１の装置は、上記複数のＧＰＳ衛星のＧＰＳ信号を受信して、上記複数のＧＰＳ衛星に関する軌道情報の取得および上記第１の装置の位置の測定を行い、該測定結果を上記第２の装置に送信することを特徴とする同期方法。
【請求項３】
請求項１記載の同期方法であって、上記第１の装置は、上記複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して基準時刻を推定し、その推定した基準時刻に対する各受信ＧＰＳ信号の受信タイミング情報を作成し、該作成した受信タイミング情報を第２の装置に送信することを特徴とする同期方法。
【請求項４】
請求項１記載の同期方法であって、上記第１の装置は、複数存在する第２の装置に対し、少なくとも上記一部のＧＰＳ信号の情報を報知することを特徴とする同期方法。
【請求項５】
請求項２記載の同期方法であって、上記第２の装置は、観測したＧＰＳ信号の受信タイミング、上記第１の装置から送られてきた上記受信軌道情報、上記第１の装置の位置から、上記基準時刻を生成することを特徴とする同期方法。
【請求項６】
請求項３記載の同期方法であって、上記第２の装置は、観測したＧＰＳ信号の受信タイミング、上記第１の装置から送られてきた上記第１の装置における上記ＧＰＳ信号の受信タイミング情報から、上記基準時刻を生成することを特徴とする同期方法。
【請求項７】
ネットワークに接続された同期基準装置であって、複数のＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信するアンテナと、アンテナが受信した信号を復調してベースバンド信号に変換するＲＦ部と、ＲＦ部で復調された受信ベースバンド信号を信号処理して、上記ＧＰＳ衛星から受信される信号に関する同期情報を求めるＤＳＰ部と、ＤＳＰ部が作成した前記同期情報をネットワークを介して無線通信システムの基地局装置に送る情報送信部を有し、上記基地局装置は該同期基準装置が受信可能な上記複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号のうちの一部のＧＰＳ信号のみ受信可能であり、上記同期情報は基準時刻の推定および同期確立のために用いられることを特徴とする同期基準装置。
【請求項８】
請求項７記載の同期基準装置であって、上記同期情報として、上記ＧＰＳ衛星の軌道情報および上記アンテナ位置を上記基地局装置に送信することを特徴とする同期基準装置。
【請求項９】
請求項７記載の同期基準装置であって、上記同期情報として、上記ＧＰＳ信号の伝搬遅延時間についての情報を上記基地局装置へ送信することを特徴とする同期基準装置。
【請求項１０】
請求項７記載の同期基準装置であって、上記ネットワークを介して複数の基地局装置と接続され、上記同期情報を上記複数の基地局装置に向けて報知することを特徴とする同期基準装置。
【請求項１１】
１つあるいは複数のＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信する基地局装置であって、上記ＧＰＳ信号を受信するアンテナと、該アンテナが受信した信号を復調してベースバンド信号に変換するＲＦ部と、ネットワークに接続して同期基準装置からの同期情報を受け取るネットワークＩＦ部と、上記ＲＦ部で復調された受信ベースバンド信号を信号処理して該受信ベースバンド信号の受信タイミングを検出し、該受信タイミングと上記同期情報に基づいて基準時刻を作成する時刻生成ＤＳＰ部を有し、上記同期基準装置は、該基地局装置が受信するＧＰＳ信号を含み、より多数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信する装置であって、上記同期情報は、該同期基準装置が受信するＧＰＳ信号信号についての測定情報を含むことを特徴とする基地局装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の基地局装置であって、上記同期情報として、上記同期基準装置の位置情報および上記１つまたは複数のＧＰＳ衛星の軌道情報を受信することを特徴とする基地局装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の基地局装置であって、上記同期情報として、上記同期基準装置において測定されたＧＰＳ信号の受信タイミング情報を受信することを特徴とする基地局装置。
【請求項１４】
無線通信基地局装置であって、請求項１記載の装置間同期方法を利用して複数の基地局間の同期を確立することを特徴とする無線通信基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋内等に設置された装置間の同期を確立するために用いられる。特にセルラやＰＣＳ等の無線通信基地局間の同期に活用される。
【背景技術】
【０００２】
無線通信は第４世代への転換が求められる中で、データレートの高速化と通信エリアの遍在化が進み、送信出力の小さい小型基地局装置のニーズが高まると考えられる。こうした装置は、屋内やビル街等の閉空間あるいは半閉空間に設置されることが多いと考えられる。小型基地局装置の課題は（１）アクセス系のコスト削減と（２）基地局間の同期確立にある。アクセス系のコストを削減するためには、既存のＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）接続やＡＤＳＬを使ったアクセス系を構築することで低コスト化を図ることができる。他方、同期については、従来ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）を利用する方法が実施されてきたが、屋内等の環境ではＧＰＳ衛星の信号は微弱となるため、実施が困難となる。以下では従来技術について説明し課題を明確にする。
【０００３】
図１を用いて、従来の技術からなるセルラおよびＰＣＳ等の無線通信基地局間の同期方法について説明する。図１はＩＳ−９５標準規格および米国特許第５１０３４５９号公報（特許文献１）に記載されている方法である。複数ある基地局１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、それぞれがＧＰＳ受信機２Ａ、２Ｂ、２Ｃを具備していて、個別にＧＰＳ基準時刻に同期することができる。
【０００４】
ＧＰＳ基準時刻を生成するための手順は以下に示される。まずＧＰＳ衛星から正確にＧＰＳ基準時刻に同期した信号が送信される。送られた信号は伝搬距離に比例した伝搬遅延を受け、その後基地局装置のＧＰＳ受信機に受信される。このとき送られた信号のＣ／ＡコードのＰＮ系列を使って相関演算（あるいは逆拡散演算）を行い、該当信号に関する遅延プロファイルを作成する。この遅延プロファイルのピーク検索から受信タイミングを求める。求められた受信タイミングは送信タイミングに伝搬遅延時間を加わえたものであるため、伝搬遅延時間を推定して受信タイミングから差し引くことで送信タイミングが判明する。送信タイミングはＧＰＳ基準時刻に同期しているため、送信タイミングが判明すれば、ＧＰＳ同期時刻を推定することができる。ここで遅延時間を求めるには伝搬距離を推定しなければならないが、この推定に衛星の位置と基地局装置の位置が必要となる。衛星の位置は時間の関数であるが、軌道情報は衛星から送信されており、ＧＰＳ受信機はこれを受信してメモリーに蓄積しておき、衛星の位置を推定する。他方基地局装置の位置はＧＰＳ測量により分かる。よって、それぞれの３次元座標から距離を推定することができる。但し、基地局装置の位置を算出するには、少なくとも４つ以上のＧＰＳ衛星３Ａ、３Ｂ、３Ｃ，３Ｄの信号を捕らえる必要がある。一般に得られた時刻情報はこれを元にＴＣＸＯに校正信号をかけることで制御し安定的なクロックを作成することができる。
【０００５】
本従来例によれば、各基地局はＧＰＳ基準時刻に同期するため、すべての基地局において同期を確立することができる。例えばＩＳ−９５標準規格では基地局の最低性能基準として１０マイクロ秒以内でＧＰＳ標準時刻に同期しなければならないが、屋外の見通しの良い環境にＧＰＳアンテナを設置すれば、本従来例は有効に働く。しかし、衛星から地上に届く信号は微弱であるため、屋外でもビル街等の見晴らしの悪い環境や、見通しを確保できない屋内といった環境では（１）観測可能な衛星数が極端に減少してしまい装置の位置が求められない、あるいは（２）衛星軌道情報を受信することができず、伝搬遅延により発生する受信信号のオフセットの補償ができない、といった現象が発生するため、本従来技術を用いた時間同期は困難であった。
【０００６】
図２を用いて他の従来技術からなる基地局間同期方法を説明する。図２は国際特許公開番号第ＷＯ０１／０２０８１８号公報（特許文献２）に記載される方法であり、複数ある基地局の同期は、ＧＰＳ機能を有する複数の端末４との通信によって確立される。該当基地局のセル内にいる端末は、該当基地局の信号を受信し、そのシステム時間のズレ６を求める。システム時間のズレ６は、図２に記載されているように、端末で測定されたシステム時間８から伝搬遅延時間７を引くことで求められる。伝搬遅延時間７は、端末がＧＰＳ受信機２を用いて求めた端末位置とページングチャネルで配信されている基地局位置から求めた伝搬距離を光速で割ることで求められる。システム時間のズレ６は無線回線を介して基地局装置１に伝えられる。基地局装置内のクロック生成回路５は、上記の補正情報を元に生成するクロックのタイミングを補正する。図２を用いて説明した従来技術では、端末がＧＰＳ衛星を４つ以上観測できる必要がある。基地局が４つ以上のＧＰＳ衛星を観測可能であるにも関わらず、その基地局に接続する端末がＧＰＳ衛星を４つ以上観測可能である必要があり、本実施例が実施可能な環境は特殊な場合に限定されてしまう。
【０００７】
次に、ＧＰＳ信号の受信感度を上げる方法についての従来技術を説明する。第３の従来例は米国特許５７８１１５６号公報（特許文献３）に記載されている方法であり、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いる方法である。大きなプロセス利得を得るためには長時間に関する同相加算演算を行う必要があるが、これを周波数領域で行うことで同相加算の演算量を低減するものである。演算量の削減により、同相加算演算の長期化が可能となり、ＧＰＳ受信感度を向上させることができる。
【０００８】
基地局装置が持っているＧＰＳ受信機能の感度が上がれば、例え屋内のように閉空間であっても観測できるＧＰＳ衛星の数が増加すると考えられ、図１で説明した従来技術と組み合わせれば、その活用可能なエリアは若干増加すると考えられるが、処理利得は、２倍の時間のデータ量を使っても３ｄＢの改善しか得られないため、微弱な４つの衛星からの信号を観測できるエリアはやはり限定的となってしまうと考えられる。既に述べているが、時間同期だけであれば原理的には１つのＧＰＳ衛星の信号が受信できれば良い。但し、伝搬距離に応じたオフセットを除く必要があって、そのために基地局装置の位置と衛星の位置が必要となる。本実施例のように高感度化を行ったとしても４つ以上の衛星からの信号を受信できなければ位置測定は完了できないため、基地局位置を自動で求めることは困難である。基地局装置を設置する際に手動で基地局位置を入力することも可能であるが、数多く設置すると考えられる機器１つ１つに座標入力を行う操作は利便性を低下させる要因となるし、入力ミスなどにより障害が発生する可能性もある。したがって自動で基地局位置を入力する方法を備えた同期方法が望まれている。
【０００９】
さらには衛星の位置を求めるにも障害がある。衛星の軌道情報は１２．５分周期で送信されている低データレート送信であるため、誤りなく確実に受信できることが望ましい。しかしながら、信号強度が弱い屋内等の環境でエラーフリーで情報を受信することは困難である。また、軌道情報のエフェメリスは数時間以内に更新される情報であるため、基地局装置の位置のように半固定の値を基地局装置のメモリに蓄積しておくこともできない。観測可能な衛星も時事刻々と変化してしまう。したがって屋内に置かれたＧＰＳ受信機単体での時刻同期方法がなかった。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５１０３４５９号公報
【００１１】
【特許文献２】国際特許公開番号第ＷＯ０１／０２０８１８号公報
【特許文献３】米国特許５７８１１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、屋内等のＧＰＳ受信性能が劣化する環境においても複数の装置間の同期を確立する手段を与える。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、ＧＰＳ信号を用いてネットワーク内の複数の装置の同期を確立する方法であって、該ネットワーク内の第１の装置は複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信することが可能であり、第２の装置は上記第１の装置が受信可能なＧＰＳ衛星の内の一部のＧＰＳ信号を受信することが可能であり、上記第１の装置は、ネットワークを通じて上記第２の装置に、上記の一部のＧＰＳ信号の情報を送信し、上記第２の装置は、上記一部のＧＰＳ信号と上記第１の装置からの情報を用いて基準時刻を推定し、その時刻に同期することを特徴とする第１の同期方法によって解決される。
【００１４】
また、上記課題は上記第１の同期方法であって、上記第１の装置は、複数のＧＰＳ衛星のＧＰＳ信号を受信して、上記複数のＧＰＳ衛星に関する軌道情報の取得および第１の装置の位置の測定を行い、測定結果を第２の装置に送信することを特徴とする第２の同期方法によって解決される。
【００１５】
また、上記課題は上記第１同期方法であって、上記第１の装置は、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して基準時刻を推定し、その推定した基準時刻に対する各受信ＧＰＳ信号の受信タイミング情報を作成し、作成した受信タイミング情報を第２の装置に送信することを特徴とする第３の同期方法によって解決される。
【００１６】
また、上記課題は上記第１の同期方法であって、上記第１の装置は、複数存在する第２の装置に対し、上記一部のＧＰＳ信号の情報を報知することを特徴とする第４の同期方法によって解決される。
また、上記課題は上記第２の同期方法であって、上記第２の装置は、観測したＧＰＳ信号の受信タイミング、第１の装置から送られてきた上記受信軌道情報、第１の装置の位置から、基準時刻を生成することを特徴とする第５の同期方法によって解決される。
【００１７】
また、上記課題は上記第３の同期方法であって、上記第２の装置は、観測したＧＰＳ信号の受信タイミング、第１の装置から送られてきた上記ＧＰＳ信号の受信タイミング情報から、基準時刻を生成することを特徴とする第６の同期方法によって解決される。
また、上記課題は複数のＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信するアンテナと、アンテナが受信した信号を復調してベースバンド信号に変換するＲＦ部と、ＲＦ部で復調された受信ベースバンド信号を信号処理して、各ＧＰＳ衛星の軌道情報、上記アンテナ位置、基準時刻を求めるＤＳＰ部と、ＤＳＰ部が作成した情報をネットワークに送る情報送信部からなる第１の装置によって解決される。
【００１８】
また、上記課題は１つあるいは複数のＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信するアンテナと、アンテナが受信した信号を復調してベースバンド信号に変換するＲＦ部と、ネットワークに接続して第１の装置からの情報を受け取るネットワークＩＦ部と、ネットワークＩＦ部からの情報を使ってＲＦ部で復調された受信ベースバンド信号を信号処理して、基準時刻を作成する時刻生成ＤＳＰ部からなる第２の装置によって解決される。
また、上記課題は無線通信基地局装置であって、上記第１の同期方法を利用して複数の基地局間の同期を確立することを特徴とする無線通信基地局装置によって解決される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、屋内等のＧＰＳ受信性能が劣化する環境においても複数の装置間の同期を確立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の目的は、従来技術ではＧＰＳ信号を受信することが困難であった屋内等においてＧＰＳを使った同期の手段を与え、複数の装置間の数マイクロ秒オーダの精度で同期を確立するための手段を与えることである。
【実施例１】
【００２１】
図３を使って本発明の構成を説明する。図３は本発明からなる第１の実施例の構成を示す図である。基地局装置１１は、基地局間が同期して動作する無線通信システムにおいて、無線通信システムのインフラネットワークに接続され、端末装置とは無線で通信を行う基地局装置である。本実施例では従来技術と同様にＧＰＳ受信機を基地局装置11内に内蔵する。但し、別途屋外にＧＰＳ受信機であるＧＰＳセンタ装置９を配置する。両者はＬＡＮ等の簡便なネットワーク手段で接続する構成をとる。ＬＡＮはもともと基地局装置を外部と接続するゲートウエイ装置１３と接続するためにあるネットワークで、本特許を実施するためだけに設置したものではない。また当然であるがＬＡＮの代わりにＡＤＳＬ等の代替接続手段であっても基地局装置１１とＧＰＳセンタ装置間の距離が小さければ（好ましい実施例では数ｋｍ以内）、本発明の効果は変わらない。
【００２２】
まず、ＧＰＳセンタ装置９の動作について説明する。図において、ＧＰＳセンタ装置９は屋上等の見通しの良い環境に設置されており、ＧＰＳ衛星３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄからの信号を受信し、信号処理によりＧＰＳセンタ装置９の位置を求める。ＧＰＳセンタ装置９の位置を求める方法は、一般的によく知られている、ＧＰＳ信号を用いる方法である。装置９の位置を求めるためには可観測であるＧＰＳ衛星３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの軌道情報を入手する必要があるが、これはＧＰＳ衛星から送信されているＣ／Ａコード上の情報を復調することにより得る。これらの機能は、従来からあるＧＰＳ受信機の標準機能である。ＧＰＳセンタ装置９はイーサネット（登録商標）（ＬＡＮ）あるいはＡＤＳＬ等のネットワーク手段１２に接続していることは既に説明したが、このネットワーク手段１２を用いて基地局装置１１に情報を伝達することができる。
【００２３】
ＧＰＳセンタ装置９は間欠的に上記で求めたＧＰＳセンタ装置の位置と複数のＧＰＳ衛星の軌道情報をネットワーク手段１２を介して送信する。軌道情報はアルマナック情報とエフェメリス情報に分けられる。アルマナック情報はＧＰＳ衛星の概算位置を示すもので、数日のオーダの頻度で変更される情報である。エフェメリス情報は、アルマナック情報の補正に用いられる情報である。エフェメリス情報はアルマナック情報よりも高い精度でＧＰＳ衛星の位置を示し、更新周期がもう少し早く、数時間のオーダの頻度で変更される。ＧＰＳセンタ装置９の位置は半恒久的に変化しないものであるから、ネットワーク手段１２を介した基地局装置１１への情報の伝達は上記軌道情報の更新に合わせて送られる。基地局装置１１にはＩＰアドレスが設定されていて、このアドレスをＧＰＳセンタ装置９は予め記憶しておく。ＧＰＳセンタ装置９が上記軌道情報の更新を認知した場合に、記憶していた基地局装置１１のＩＰアドレスを読み出し、そのあて先にＧＰＳセンタ装置９の位置および更新されたＧＰＳ衛星の軌道情報を送信する。
【００２４】
続いて基地局装置１１の動作について説明する。屋内あるいはビル街等に設置された基地局装置１１は、既に述べたように、ＧＰＳ受信装置１０を内蔵する。この装置は屋内等に設置されており、課題で述べたようにＧＰＳ衛星からの信号は微弱であるため、必ずしも複数のＧＰＳ衛星の信号を受信することはできない。しかしながら、少なくとも１つのＧＰＳ衛星の信号受信に成功すれば、上記のＧＰＳセンタ装置９から送られてきた情報を使ってＧＰＳ基準時刻を推定することができる。よって時間同期が確立可能なエリアが大幅に拡大され、課題は解決される。  
【００２５】
図４を用いて、基地局装置１１で観測可能なＧＰＳ衛星３Ａの受信タイミングtmからＧＰＳ基準時間ttを推定する方法について説明する。衛星は楕円軌道を辿っているが、瞬時的には直線運動で近似することができる。衛星と地上との距離は衛星の仰角によって時間的な変動が異なる。特に衛星の仰角が高く天頂に近い時には衛星との距離は時間的には殆ど変化はしない（図でa == 0のケース）。他方、衛星の仰角が低く、水平線に近い時には衛星との距離は秒速数ｋｍの速度で時間的に変化している（図でa != 0のケース）。いずれのケースにおいても、伝搬距離dは図にあるようにd=at+bといった一次式で近似することができる。受信タイミングは伝搬距離を光速Ｃ（＝299792458ｍ毎秒）で割った時間だけ遅延するため、tm = tt + d/c = (1+a/c)tt + b/c と表すことができる。したがって、a、bの値が判明すれば測定タイミングtmからＧＰＳ基準時間である送信タイミングttを推定することが可能である。実際にはＧＰＳ衛星の時計には誤差があるため、それを補正する時計補正係数等を考慮する必要がある。補正方法は例えば「ＧＰＳ測量の基礎」土屋、辻著（社団法人日本測量協会）といった書籍に記載されている従来技術で知られているため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２６】
伝搬距離dを求めるためには、衛星の軌道情報と基地局の位置が必要である。まず基地局装置１１の位置であるが、既に課題で述べたように、基地局装置１１ではＧＰＳ衛星の観測数が少ないために位置検出が困難である。本実施例では、ＧＰＳセンタ装置９の位置はほぼ基地局装置１１の位置と同じとして考え、ＧＰＳセンタ装置９の位置を使って上記の伝搬遅延ｄを求める。この際に基地局装置１１とＧＰＳセンタ装置９との距離が誤差要因となる。しかしながら先に述べたようにＩＳ−９５標準規格では１０マイクロ秒以内の精度で収まればよい。これは伝搬距離にして３０００ｍに相当する。劣化配分としてＧＰＳ精度誤差に１マイクロ秒を割当てたとしても残り２７００ｍ程度の精度を確保していれば良い。したがってＧＰＳセンタ局の位置は比較的広い範囲にある基地局装置１１の近似位置として用いることができ、１つのＧＰＳセンタ装置で広範囲にある基地局装置の同期確立をサポートすることができる。次に衛星の軌道情報であるが、これもＧＰＳセンタ局では誤りなく受信することは容易であるため、基地局装置１１に配信することは何ら問題ではない。よって、本実施例によって伝搬距離ｄを求めることができる。なお、ＧＰＳセンタ装置９が基地局装置としての機能を兼ね備えていてもよい。
【００２７】
ＧＰＳセンタ局９の動作の一例を図８を用いて説明する。電源が投入されると、まずＧＰＳ信号に同期する作業（ステップ１０１）を実施する。これは相関演算によってどの衛星からの信号が受信可能かを複数用意された相関器で観測する。続いてＧＰＳからの情報（アルマナック情報およびエフェメリス情報）を取得する（ステップ１０２）。情報はＧＰＳからの信号に500ｂｐｓの速度で挿入されているので、これを復調する。続いて位置検出、時刻同期を行う（ステップ１０３）。既に述べたようにＧＰＳ情報と受信信号の受信タイミングを使って三辺測量の原理で位置と時刻を求める。次に状態が変化したかを調査する（ステップ１０４）。基地局装置１１には、情報が変化した際に変化した後の情報を通知して常に最新の情報が基地局装置１１にあるように制御される。ステップ１０４で変化が観測された場合にはステップ１０５に移り、ネットワーク１２を経由して情報（ＧＰＳ衛星の情報、基地局位置）を基地局装置１１に伝送する。それ以外の場合、あるいはステップ１０５が終了後にはＧＰＳ同期の更新を行う（ステップ１０６）。これにより、衛星の移動や伝搬環境の変化、ＧＰＳセンタ局のクロックずれ等を原因とする受信衛星の切り替えや受信タイミングの変化に追従する。その後はステップ１０２からのループを続ける。本説明では説明が簡単なようにステップに分けて時系列に処理が行われる例で説明しているが、実際には、フィンガの更新やＧＰＳ情報取得等の処理はそれぞれの機能を持つ回路が独立に動作していても本発明の効果は変わらない。
【００２８】
基地局装置１１の動作の一例を図１０を用いて説明する。電源が投入されると、まずＧＰＳ信号に同期する作業（ステップ２０１）を実施する。方法はＧＰＳセンタ局９と同じである。続いてネットワークからＧＰＳに関する情報が送られているかを観測する（ステップ２０２）。具体的はネットワークからＧＰＳに関する情報を受け取ると割り込みをかけてメモリにあった情報を更新していく方法もある。その際には、時刻同期中に割り込みをマスクしておき、時刻同期中に情報の書き換えが発生しないようにしておく。情報がきている場合には得られたＧＰＳ情報や基地局位置の情報を使ってメモリを更新する（ステップ２０３）。この仕組みによって基地局装置は常に最新のＧＰＳ情報等を使って時刻同期を行うことができる。ネットワークからの情報がない場合や情報更新した後には、時刻同期を行う（ステップ２０４）。時刻同期は基地局の位置とＧＰＳ衛星の位置、そして該当するＧＰＳ衛星からの受信信号のタイミング解析結果を用いて行われる。基地局とＧＰＳ衛星の位置からは伝搬遅延が判明し、ＧＰＳ衛星からの受信信号のタイミングに対してその遅延分を戻した時間がＧＰＳ時刻となる。これにより基地局装置１１は時刻同期が可能となる。当然のことながら、１回の測定で時刻同期を完了してもよいが、複数回の平均をとることでその精度を向上させることができる。
【００２９】
本実施例に関するいくつかの追加的な機能について説明する。
第１点は基地局装置１１に内蔵されるＧＰＳ受信機１０についてである。このＧＰＳ装置は従来技術で示したＦＦＴを使って感度を向上させる方法を利用することができる。この際にＧＰＳ衛星から送られてくる信号のドップラー周波数が判明していることが必要となるが、こうしたＧＰＳ衛星の信号を受信するための情報は、既に観測可能なＧＰＳ衛星の信号を受信しているＧＰＳセンタ局９で把握することができるため、ＧＰＳセンタ局９でドップラー周波数を測定し、ネットワーク１２を介して基地局装置１１内のＧＰＳ受信機１０に送ることで実施可能である。これにより、ＧＰＳ衛星からの信号を少なくとも１つ観測できるエリアが拡大する。
【００３０】
第２点は基地局装置１１が複数ある場合である。屋内に配置される基地局装置１１は例えば同一の建物内に複数配置されることは十分に考えられる。また、屋外であっても、ビル街でトラヒックが高い場合には、多数の基地局装置を同一エリアに集中配置することは十分に考えられる。この場合、各基地局装置に対応してＧＰＳセンタ局９を1対１で配置するのではなく、その機能上からも複数の基地局装置に対してＧＰＳセンタ局を１つ設置し、統一のＧＰＳセンタ局から情報配信することが望ましい。よってこの場合には、そのエリアに１つのＧＰＳセンタ局を配置する。既に述べてあるが、ＧＰＳセンタ局と基地局装置間の距離が時間同期の誤差要因となるため、その値が要求仕様以下となるならば、いくつの基地局装置に対して情報を配信しようとも本発明の効果は変わらない。このときに情報配信の手段としては報知（ブロードキャスト）の機能を利用することは本特許の範疇である。ＬＡＮ等のネットワークの構成は様々な組み合わせが考えられる。例えばサブネット構成を採用し、複数のルータが介在するケースも考えられるが、こうしたネットワークの構成によっても、本発明の効果は変わらない。
【００３１】
第３点は基地局装置１１で複数のＧＰＳ衛星が観測できる場合であるが、これについては従来技術と同様に最小２乗法を利用した情報の活用が精度を向上させる点で望ましい。
【００３２】
第４点は、本実施例では無線基地局装置を例に説明を行ってきたが、同期する装置はこれに限定されるものではない。ネットワークに接続される複数の機器間で、高精度の同期が必要な場合には、本発明が利用可能である。
【００３３】
図６は、ＧＰＳセンタ装置の構成を示す図である。図でＧＰＳアンテナ１８が受信した複数のＧＰＳ衛星から送信される信号は、ＲＦ部１４で増幅、周波数変調、フィルタリングを経てベースバンド信号に変換される。変換された信号はＤＳＰ部１５において復調されＧＰＳの軌道情報が収集される。収集された軌道情報はＤＳＰ部内に蓄積される。またＤＳＰ部ではＲＦ部で変換された信号を各衛星のＰＮ系列で相関演算することで受信タイミング検出を行い、複数の受信タイミング結果と蓄積されている軌道情報を使ってＧＰＳセンタ装置の位置を算出する。算出された位置と衛星の軌道情報はネットワークＩＦ部１６からネットワーク１２に送られる。
【００３４】
図７は、基地局装置の構成を示す図である。図で、ＧＰＳアンテナ１８が受信した複数のＧＰＳ衛星から送信される信号は、ＲＦ部１４で増幅、周波数変調、フィルタリングを経てベースバンド信号に変換される。ネットワークＩＦ部１６はネットワーク１２からＧＰＳセンタ装置の位置と衛星の軌道情報を受け取り、ＤＳＰ部のメモリに蓄積しておく。またＤＳＰ部１９ではＲＦ部で変換された信号を各衛星のＰＮ系列で相関演算することで受信タイミング検出を行い、複数の受信タイミング結果と蓄積されている軌道情報およびＧＰＳセンタ局の位置を使ってＧＰＳ基準時間を算出する。算出された結果を利用してＴＣＸＯ１７を制御して、安定したクロックを生成する。
【実施例２】
【００３５】
他の実施例について図５を用いて説明する。上記第１の実施例では、ＧＰＳセンタ装置９から基地局装置１１へ送られる情報は、ＧＰＳ衛星の軌道情報とＧＰＳセンタ装置の位置であった。本実施例では、ＧＰＳセンタ装置からは時間補正値そのものを送る。図５で、横軸は遅延時間を示している。衛星Ａ〜ＤはＧＰＳ基準時刻に信号を送信する。それぞれの信号は伝搬遅延を経て、ＧＰＳセンタ装置に受信される。基地局装置においてもその一部（図では衛星Ｃ）が受信される。ＧＰＳセンタ装置は、基地局装置に対して受信可能な基地局Ａ〜Ｄの伝搬遅延時間を通知する。基地局装置では、通知された情報から自身が受信可能な衛星Ｃの信号に関する情報を取り出し、測定した受信タイミングから取り出した補正値（遅延時間）を差し引くことでＧＰＳ基準時刻を算出することができる。よって課題は解決される。本実施例の場合、基地局装置のＧＰＳ装置は衛星の軌道計算等の複雑な演算を一切必要とせず、単純に相関演算器で得られた受信タイミングから補正値を引くだけの処理で実施可能である。よって基地局装置のＧＰＳ受信機のコストを削減することができる。但し、補正情報は時事刻々と変化する数値である。図４で説明したように時刻をパラメータとする一次式の形式でaとbの値を基地局装置に伝える。衛星は楕円軌道を周回しているので、直線近似による誤差が無視できる範囲で情報を更新する必要がある。
【００３６】
ＧＰＳセンタ局９の動作の一例を図９を用いて説明する。ステップ１０１およびステップ１０２については、上記の実施例１の場合と同様である。本実施例では、適当な時間間隔において位置検出と時刻同期を行い受信タイミング情報を生成して基地局装置にその情報を伝達する。そのためのタイミング管理をしているのがステップ１０９である。適当なタイミングにおいて、ＧＰＳの機能を利用して位置検出と時刻同期が実施される（ステップ１０３）。ステップ１０３については実施例１の場合と同様である。また、その結果を用いて受信タイミング情報が生成される。生成方法は、図５を使って説明した通りである。生成された受信タイミング情報はステップ１０８において基地局装置１１に伝送される。そしてフィンガの更新を行ってステップ１０２に戻る。
【００３７】
基地局装置１１の動作の一例を図１１を用いて説明する。実施例１と異なる点はステップ２０６のネットワークから送られてくる情報が違うために受けとるブロックが異なることと、ステップ２０７の時刻同期の方法が異なる点である。時刻同期の方法は図５を用いて説明したように、基地局において受信できたＧＰＳ衛星の受信タイミングからＧＰＳセンタ局９から送られてきた伝搬遅延時間を戻した時間がＧＰＳ時刻となる。これにより基地局装置１１は時刻同期が可能となる。実施例１と同様に、複数回の測定結果を使った方法では時刻同期の精度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上説明したように、本特許によれば例えばセルラ無線基地局のように基地局間の同期が必要な場合で、且つ屋内等のＧＰＳ衛星からの信号が微弱な場合においても装置間の同期を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の技術からなる同期方法で、各基地局装置がＧＰＳ受信機能を持つ場合の構成図。
【図２】従来の技術からなる同期方法で、ＧＰＳ機能を持つ端末からの情報を利用して同期を行う方法の構成図。
【図３】本発明からなる実施例の同期方法の構成図。
【図４】本発明からなる実施例の伝搬遅延の影響について説明するための図。
【図５】本発明からなる他の実施例の処理を説明する図。
【図６】本発明からなるＧＰＳセンタ装置の構成図。
【図７】本発明からなる基地局装置のＧＰＳ受信機の構成図。
【図８】本発明からなる実施例のＧＰＳセンタ局のフローを説明する図。
【図９】本発明からなる他の実施例ＧＰＳセンタ局のフローを説明する図。
【図１０】本発明からなる実施例の基地局のフローを説明する図。
【図１１】本発明からなる他の実施例の基地局のフローを説明する図。
【符号の説明】
【００４０】
１：基地局、２：ＧＰＳ受信機、３：ＧＰＳ衛星、４：端末、５：クロック生成回路、６：システム時間のずれ、７：伝搬遅延時間、８：端末で測定されたシステム時間、９：ＧＰＳセンタ装置、１０：ＧＰＳ受信装置、１１：基地局装置、１２：ネットワーク手段、１３：ゲートウェイ装置、１４：ＲＦ部、１５、１９：ＤＳＰ部、１６：ネットワークＩＦ部、１７：ＴＣＸＯ、１８：ＧＰＳアンテナ、１０１〜１０８および２０１〜２０７は方式を説明するためのブロック。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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