(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された制御電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する電圧制御発振部と、
この電圧制御発振部から出力されたクロック信号を基に時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
この時刻情報生成部によって生成された時刻情報と参照時刻情報とを比較する時刻情報比較部と、
この時刻情報比較部によって得られた比較結果と所定の閾値とを比較して、前記比較結果が前記所定の閾値を越えたときに前記比較結果に応じた制御電圧を前記電圧制御発振部に指示する制御電圧指示部と、
を備えたことを特徴とするクロック信号生成装置。
【請求項２】
前記参照時刻情報は、通信ネットワークを介して接続された時刻情報サーバによって提供されることを特徴とする請求項１記載のクロック信号生成装置。
【請求項３】
前記制御電圧指示部は、前記時刻情報比較部によって得られた複数の比較結果を平均化し、この平均化によって得られた平均結果と前記所定の閾値とを比較して、前記平均結果が前記所定の閾値を越えたときに前記平均結果に応じた制御電圧を前記電圧制御発振部に指示することを特徴とする請求項１記載のクロック信号生成装置。
【請求項４】
前記制御電圧指示部は、請求項１もしくは３記載の比較結果、または請求項３の平均結果のうち、所定の条件から外れるものを除外することを特徴とする請求項１または３記載のクロック信号生成装置。
【請求項５】
常時駆動され、入力された制御電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する常時駆動発振部と、
駆動および非駆動が切替可能であり、所定発振周波数のクロック信号を出力する非常時駆動発振部と、
この非常時駆動発振部を駆動する電源を制御する電源制御部と、
前記常時駆動発振部から出力されたクロック信号の位相、および前記非常時駆動発振部から出力された参照クロック信号の位相を比較する位相比較部と、
この位相比較部によって得られた比較結果と所定の閾値とを比較して、前記比較結果が前記所定の閾値を越えたときに前記比較結果に応じた制御電圧を前記常時駆動発振部に指示する制御電圧指示部と、
を備えたことを特徴とするクロック信号生成装置。
【請求項６】
駆動および非駆動が切替可能であり、所定の発振周波数、または、入力された制御電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する発振部と、
この発振部を駆動する電源を制御する電源駆動部と、
前記発振部から出力されたクロック信号の位相、および他系クロック信号の位相を比較する位相比較部と、
この位相比較部によって得られた比較結果と所定の閾値とを比較して、前記比較結果が前記所定の閾値を越えたときに前記比較結果に応じた制御電圧を前記発振部に指示する制御電圧指示部と、
を備えた系を冗長化したことを特徴とするクロック信号生成装置。
【請求項７】
クロック信号を生成するクロック信号生成手段と、このクロック信号生成手段によって生成されたクロック信号を用いて移動体通信端末との間で無線通信を行う無線通信手段とを備えた無線基地局であって、
前記クロック信号生成手段は、前記請求項１、５〜６のいずれかに記載のクロック信号生成装置であることを特徴とする無線基地局。
【請求項８】
クロック信号を生成するクロック信号生成手段と、このクロック信号生成手段によって生成されたクロック信号を用いて移動体通信端末との間で移動体通信通信を行う無線通信手段とを備えた無線基地局であって、前記クロック信号生成手段は、
入力された制御電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する電圧制御発振部と、
この電圧制御発振部から出力されたクロック信号の位相と、クロック信号を供給可能な移動体通信端末から受信した参照クロック信号の位相とを比較する位相比較部と、
この位相比較部によって得られた比較結果と所定の閾値とを比較して、前記比較結果が前記所定の閾値を越えたときに前記比較結果に応じた制御電圧を前記電圧制御発振部に指示する制御電圧指示部と、
を備えたことを特徴とする無線基地局。
【請求項９】
外部から設定された設定電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する電圧制御発振部と、
この電圧制御発振部から出力されたクロック信号を基に時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
この時刻情報生成部によって生成された時刻情報と参照時刻情報とを比較する時刻情報比較部と、
この時刻情報比較部によって得られた比較結果と所定の閾値とを比較して、前記比較結果が前記所定の閾値を越えたときに前記比較結果に応じた設定電圧への設定変更を外部に通知する設定電圧通知部と、
を備えたことを特徴とするクロック信号生成装置。
【請求項１０】
常時駆動され、外部から設定された設定電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する常時駆動発振部と、
駆動および非駆動が切替可能であり、所定発振周波数のクロック信号を出力する非常時駆動発振部と、
この非常時駆動発振部を駆動する電源を制御する電源制御部と、
前記常時駆動発振部から出力されたクロック信号の位相、および前記非常時駆動発振部から出力された参照クロック信号の位相を比較する位相比較部と、
この位相比較部によって得られた比較結果と所定の閾値とを比較して、前記比較結果が前記所定の閾値を越えたときに前記比較結果に応じた設定電圧への設定変更を外部に通知する設定電圧通知部と、
を備えたことを特徴とするクロック信号生成装置。
【請求項１１】
駆動および非駆動が切替可能であり、所定の発振周波数、または、外部から設定された設定電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する発振部と、
この発振部を駆動する電源を制御する電源駆動部と、
前記発振部から出力されたクロック信号の位相、および他系クロック信号の位相を比較する位相比較部と、
この位相比較部によって得られた比較結果と所定の閾値とを比較して、前記比較結果が前記所定の閾値を越えたときに前記比較結果に応じた設定電圧への設定変更を外部に通知する設定電圧通知部と、
を備えた系を冗長化したことを特徴とするクロック信号生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロック信号を生成するクロック信号生成装置およびこれを用いた無線基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信端末に適用されるクロック信号生成装置として、基準周波数が経年変化によりずれても、フィードバック制御により収束した時点のパラメータ、つまり基地局の送信周波数に追従した基準周波数に対応するパラメータを、初期パラメータテーブルに上書き更新することによって、次回の起動時の初期発振の期間でも、初めから基地局の送信周波数に追従した基準周波数を得るものがある（たとえば、特許文献１参照）。たとえば、８００ＭＨｚ帯の携帯電話システムでは、移動体通信端末による基地局への追従精度は、１．５ｐｐｍ以下が要求され、同じく１．５ＧＨｚ帯では、２ｐｐｍ以下が要求される。【０００３】
一方、無線基地局に適用されるクロック信号生成装置の発振周波数の精度として、たとえばＷ−ＣＤＭＡ（広帯域−符号分割多元接続）では、第３世代携帯電話の標準規格である3GPP TS（3rd Generation Partnership Project Technical Specification）のうち、非特許文献１に記載されるとおり、±０．０５ｐｐｍが要求される。【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０７７６７０号公報（段落００１３〜００２０、図１、図３）
【特許文献２】特開平08-509346号公報
【非特許文献１】3GPP TS 25.141（6.3 Frequency Error）
【非特許文献２】3GPP TS 25.427（Node Synchronization）
【非特許文献３】3GPP TS 25.435（Node Synchronization）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、±０．０５ｐｐｍのように、高精度の発振周波数が要求されるクロック信号生成装置は、ＩＰ（Internet Protocol）網のように、クロック信号の周波数精度が保証されていない有線回線にしか接続されておらず伝送クロックに従属できない場合、極めて高額なルビジウム発振器を利用するか、設置場所が制限されるＧＰＳ（Global Positioning System）を利用するか、あるいは、高精度のＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）を使用して最大３年程度で交換・再調整するしかなかった。【０００６】
本発明の目的は、クロック信号の発振周波数を簡易かつ高精度に維持可能なクロック信号生成装置および無線基地局を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のクロック信号生成装置または無線基地局のクロック信号生成手段は、入力された制御電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する電圧制御発振部と、
この電圧制御発振部から出力されたクロック信号を基に時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
この時刻情報生成部によって生成された時刻情報と参照時刻情報とを比較する時刻情報比較部と、
この時刻情報比較部によって得られた比較結果に応じた制御電圧を前記電圧制御発振部に指示する制御電圧指示部と、
を備えたことを特徴とする。【０００８】
また、本発明のクロック信号生成装置は、常時駆動され、入力された制御電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する常時駆動発振部と、
駆動および非駆動が切替可能であり、所定発振周波数のクロック信号を出力する非常時駆動発振部と、
この非常時駆動発振部を駆動する電源を制御する電源制御部と、
前記常時駆動発振部から出力されたクロック信号の位相、および前記非常時駆動発振部から出力された参照クロック信号の位相を比較する位相比較部と、
この位相比較部によって得られた比較結果に応じた制御電圧を前記常時駆動発振部に指示する制御電圧指示部と、
を備えたことを特徴とする。【０００９】
また、本発明のクロック信号生成装置は、駆動および非駆動が切替可能であり、所定の発振周波数、または、入力された制御電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する非常時駆動発振部と、
この非常時駆動発振部を駆動する電源を制御する電源駆動部と、
前記非常時駆動発振部から出力されたクロック信号の位相、および他系クロック信号の位相を比較する位相比較部と、
この位相比較部によって得られた比較結果に応じた制御電圧を前記電圧制御発振部に指示する制御電圧指示部と、
を備えた系を冗長化したことを特徴とする。【００１０】
また、本発明のクロック信号生成装置は、入力された制御電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する電圧制御発振部と、
この電圧制御発振部から出力されたクロック信号を基に時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
経年変化する前記電圧制御発振部の発振周波数と制御電圧との関係を示す情報を記憶する経年変化情報記憶部と、
この経年変化情報記憶部に記憶された情報に従って、前記時刻情報生成部が生成した時刻情報に応じた制御電圧を前記電圧制御発振部に指示する制御電圧指示部と、
を備えたことを特徴とする。【００１１】
また、本発明のクロック信号生成装置は、外部から設定された設定電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する電圧制御発振部と、
この電圧制御発振部から出力されたクロック信号を基に時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
経年変化する前記電圧制御発振部の発振周波数と設定電圧との関係を示す情報を記憶する経年変化情報記憶部と、
この経年変化情報記憶部に記憶された情報に従って、前記時刻情報生成部が生成した時刻情報に応じた設定電圧への設定変更を外部に通知する設定電圧通知部と、
を備えたことを特徴とするクロック信号生成装置。【００１２】
さらに、本発明の無線基地局は、クロック信号を生成するクロック信号生成手段と、このクロック信号生成手段によって生成されたクロック信号を用いて移動体通信端末との間で無線通信を行う無線通信手段とを備えた無線基地局であって、前記クロック信号生成手段は、
入力された制御電圧に応じた発振周波数のクロック信号を出力する電圧制御発振部と、
この電圧制御発振部から出力されたクロック信号の位相と、クロック信号を供給可能な移動体通信端末から受信した参照クロック信号の位相とを比較する位相比較部と、
この位相比較部によって得られた比較結果に応じた制御電圧を前記電圧制御発振部に指示する制御電圧指示部と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電圧制御発振部から出力されたクロック信号を基に生成した時刻情報を、経年変化の影響がない参照時刻情報と比較し、比較結果に応じた制御電圧を電圧制御発振部に指示して、電圧制御発振部による発振周波数を補正するので、クロック信号の発振周波数を簡易かつ高精度に維持することができる。【００１４】
また、本発明によれば、常時駆動発振部の位相と比較する対象として、経年変化の影響が少ない非常時駆動発振部の位相を用いることによって、電圧制御発振部による発振周波数を補正するので、クロック信号の発振周波数を簡易かつ高精度に維持できる。【００１５】
また、本発明によれば、冗長系を構成するクロック信号生成装置において、運用系の非常時駆動発振部の位相を待機系の非常時駆動発振部の位相と比較するので、位相比較しないときに待機系の非常時駆動発振部を非駆動とすることができる。よって、非常時駆動発振部の経年変化を抑制でき、クロック信号の発振周波数を簡易かつ高精度に維持することができる。【００１６】
また、本発明によれば、経年変化する発振周波数と制御電圧との関係を記憶しておき、ある時刻に達したときに、その時刻に応じた制御電圧を指示して発振周波数を補正するので、クロック信号の発振周波数を簡易かつ高精度に維持することができる。【００１７】
また、本発明によれば、経年変化する発振周波数と設定電圧との関係を記憶しておき、ある時刻に達したときに、その時刻に応じた設定電圧を通知して発振周波数の補正を促すので、クロック信号の発振周波数を簡易かつ高精度に維持することができる。【００１８】
さらに、本発明によれば、移動体通信端末から供給されたクロック信号の位相と電圧制御発振部の位相を比較するので、クロック信号の発振周波数を簡易かつ高精度に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る通信ネットワーク構成を示す図である。
【図２】クロック信号生成部の詳細構成を示す図である。
【図３】参照時刻情報およびカレンダ情報を例示する図である。
【図４】周波数ずれΔｆの時間変化の第１例を示す図である。
【図５】周波数ずれΔｆの時間変化の第２例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る通信ネットワーク構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係るクロック信号生成部の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係るクロック信号生成部の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る通信ネットワークの構成を示す図である。
【図１０】クロック信号生成部の詳細構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１１  無線基地局
１２  基地局制御装置
１３  時刻情報サーバ
１４  ゲートウエイ
１６  有線通信部
１７  無線通信部
２０  クロック信号生成部（実施の形態１，２）
２１  電圧制御発振部
２２  時刻情報生成部
２３  時刻情報比較部
２４  制御電圧指示部
２５  制御部
２６  ＤＡ変換部
２７  記憶部
２８  時刻情報受信部
Δｆ  周波数ずれ
Δｆａ  許容範囲
Δｆｃ  補正幅
Δｆｔ  閾値
Ｃ（Δｆ）  曲線
３０  クロック信号生成部（実施の形態３）
３１  常時駆動発振部
３２  非常時駆動発振部
３３  位相比較部
３４  制御電圧指示部
３５  電源制御部
４０  クロック信号生成部（実施の形態４）
４１  制御電圧指示部
５０  クロック信号生成部（実施の形態５）
５１  無線クロック抽出部
６０  移動体通信端末
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る通信ネットワーク構成を示す図である。無線基地局１１と基地局制御装置１２とが同一の通信ネットワークを介して接続され、時刻情報サーバ１３が別の通信ネットワークに接続され、両通信ネットワークはゲートウエイ１４を介して相互に接続される。【００２２】
無線基地局１１は、たとえばＷ−ＣＤＭＡ方式の基地局であって、下位の移動体通信端末（不図示）との間で無線通信を行い、上位の基地局制御装置１２との間で有線通信を行う無線通信装置である。基地局制御装置１２は、たとえばＷ−ＣＤＭＡ方式のＲＮＣ（Radio Network Controller）であって、さらに上位の装置からの信号を無線基地局１１に有線送信し、無線基地局１１からの信号を上位の装置に有線送信するとともに、無線基地局１１を制御する装置である。時刻情報サーバ１３は、たとえばＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバであって、通信ネットワークを介して接続された各種クライアント（端末）に現在時刻を提供する装置である。ゲートウエイ１４は、異種の通信ネットワークを接続し、通信プロトコルの変換を行う装置である。【００２３】
無線基地局１１は、クロック信号生成部２０、有線通信部１６および無線通信部１７を備えている。クロック信号生成部２０は、本発明のクロック信号生成装置またはクロック信号生成手段に相当し、無線基地局１１内で使用する高精度のクロック信号を生成する。有線通信部１６は、基地局制御装置１２または時刻情報サーバ１３との間で有線通信を行う有線インタフェースである。無線通信部１７は、移動体通信端末との間で無線通信を行う無線インタフェースである。【００２４】
無線基地局１１は、２つの通信ネットワークとゲートウエイ１４を介して、時刻情報サーバ１３から提供された現在時刻を受け取ることができる。【００２５】
なお、時刻情報サーバ１３は、無線基地局１１および基地局制御装置１２が接続された同一の通信ネットワークに接続されてもよい。【００２６】
図２は、クロック信号生成部の詳細構成を示す図である。クロック信号生成部２０は、電圧制御発振部（ＶＣＯ）２１、時刻情報生成部２２、制御部２５、ＤＡ変換部（ＤＡＣ）２６、記憶部２７および時刻情報受信部２８を備えている。【００２７】
電圧制御発振部２１は、入力された制御電圧に応じた発振周波数のクロック信号を、無線基地局１１内で使用するシステムクロックとして出力する高精度の発振器であって、たとえば、周波数の精度が０．０５ｐｐｍ以下のＶＣ−ＯＣＸＯ（電圧制御−恒温槽型水晶発振器）やＶＣ−ＤＴＣＸＯ（電圧制御−デジタル温度補償型水晶発振器）である。また、時刻情報サーバ１３は、これより２桁以上良い精度のクロック源を持つか、あるいはそのクロック源に従属して動作する。時刻情報生成部２２は、たとえば、入力されたクロック信号の周波数を分周するカウンタであって、電圧制御発振部２１が出力したクロック信号を基に時刻情報を生成する。【００２８】
制御部２５は、時刻情報比較部２３および制御電圧指示部２４を備えている。時刻情報比較部２３は、時刻情報生成部２２によって生成された時刻情報と参照時刻情報とを比較する。制御電圧指示部２４は、時刻情報比較部２３によって得られた比較結果、たとえば時刻情報の差分に応じた制御電圧を電圧制御発振部２１に指示する。【００２９】
ＤＡ変換部２６は、制御電圧指示部２４から電圧制御発振部２１に指示される制御電圧信号を、デジタルからアナログに変換する変換器である。記憶部２７は、制御電圧指示部２４から指示された制御電圧データを記憶するための不揮発性のメモリであり、記憶データは電源オフ時に失われないため再起動時に継続して使用可能である。時刻情報受信部２８は、時刻情報サーバ１３から伝送された時刻情報を参照時刻情報として受信する。【００３０】
次に、本実施の形態に係る動作を説明する。【００３１】
無線基地局１１の有線通信部１６は、通信ネットワークを介してアクセス可能な時刻情報サーバ１３に対し、定期的に（たとえば周期＝５６時間）時刻情報の提供を要求する。あるいは、定期的な時刻情報を提供するように要求する。また、無線基地局１１は、電源投入後の初期には、時刻情報サーバ１３から参照時刻情報を取得しても、時刻情報比較部２３において比較動作を行うことなく、時刻情報生成部２２の初期値として使用する。時刻情報生成部２２は、初期値からクロック信号のカウントを開始し、順次カウントアップしていく。所定時間が経過した後に、時刻情報サーバ１３から再び参照時刻情報を取得して、時刻情報生成部２２が生成した時刻情報（以下、カレンダ情報と呼ぶ）と比較する。これを一定周期ごとに続けて行う。【００３２】
たとえば、時刻情報サーバ１３としてＮＴＰサーバを使用した場合、1/1000秒までの時刻情報が入手可能である。図３に例示するとおり、参照時刻情報として、
「参照時刻情報：  2005年10月9日 7時14分25.000秒」
を取得したとして、その参照時刻におけるカレンダ情報が、
「カレンダ情報：  2005年10月9日 7時14分25.010秒」
であった場合、これらを比較する。比較結果として、カレンダ情報の方が10ミリ秒進んでいるという情報が得られ、「0.01ppmだけクロック周波数が速い」として、ＤＡ変換部２６を介して電圧制御発振部２１に現在の制御電圧よりも、例えば0.005V低い制御電圧を指示する。制御電圧は、電圧制御発振部２１に指示されるとともに、記憶部２７に記憶される。逆に、参照時刻情報に比べてカレンダ情報の方が10ミリ秒遅れている場合は、「0.01ppmだけクロック周波数が遅い」として、ＤＡ変換部２６に対して、例えば0.005V高い制御電圧を指示する。参照時刻情報に対するカレンダ情報の遅れ／進みの度合いが小さく、速い／遅いの判定を下す閾値内であれば、現状の制御電圧を維持するように指示する。【００３３】
図４は、周波数ずれΔｆの時間変化の第１例を示す図である。本実施の形態によれば、電圧制御発振部２１による周波数ずれΔｆは、図４に示すとおり時間の経過とともに変化する。電圧制御発振部２１は、電源投入後の初期は調整されていて周波数ずれΔｆ＝０で発振を開始し（ＯＣＸＯの場合、恒温槽が充分に温まった後に周波数ずれΔｆ＝０となる）、時間とともに周波数ずれΔｆは大きくなっていく。電圧制御発振部２１は、高精度であるとはいえ、発振周波数の補正を何ら行わないで継続使用すると、所定時間が経過したときに許容範囲Δｆａを超えてしまう。この許容範囲Δｆａを超えるまでに要する時間が短いほど廉価な発振器である。一般的に、高精度の発振器では、図４に示すとおり、時間の経過とともに単位時間あたりの周波数ずれΔｆの増大幅は減少する。【００３４】
これに対し、本実施の形態で説明したような周波数の補正動作を実行する。たとえば、周波数ずれΔｆが所定の閾値Δｆｔを超えたときに、時刻情報の比較に基づいて制御電圧を変化させる。閾値Δｆｔは、周波数ずれΔｆの許容範囲Δｆａよりも小さい値にしておく。これによって、カレンダ情報が参照時刻情報に対して進んでいるときには発振周波数が低くなるように、カレンダ情報が参照時刻情報に対して遅れているときには発振周波数が高くなるように、新たな制御電圧が指示される。制御電圧値として取り得る値は、最小電圧幅の等間隔を置いた離散的な電圧値である。１回の補正によって、最小電圧幅だけずれた制御電圧値が指示され、図５に示す補正幅Δｆｃが周波数ずれΔｆから減じられる。このような制御電圧の指示を行う度ごとに、周波数ずれΔｆは、その変化曲線Ｃ（Δｆ）上から、これを補正幅Δｆｃだけ下方にシフトした変化曲線に移行しながら、各変化曲線に沿って時間変化していく。このため、周波数ずれΔｆは許容範囲Δｆａを超えることが無い。
なお、上記の説明では、最小電圧幅を使った場合を説明したが、時刻情報受信部２８が受信する参照時刻情報と時刻情報生成部２２が生成するカレンダ情報との時間差の精度が高いシステムでは、周波数ずれΔｆ＝０とするような制御電圧を電圧制御発振部２１に常時指示することも有効である。参照時刻情報とカレンダ情報との時間差の精度が高いシステムとは、たとえば、ネットワークによる揺らぎが少ないシステム、あるいは、極めて長時間の平均を取得可能なシステムである。【００３５】
図５は、周波数ずれΔｆの時間変化の第２例を示す図である。周波数ずれΔｆを定期的に補正する場合は、周波数ずれΔｆが許容範囲Δｆａに達する前に一度補正を行い、最初の補正までの時間を周期とすればよい。周波数ずれΔｆの増加率は補正を行う度ごとに減っていくため、このような周期を採用すれば、以降、周波数ずれΔｆが許容範囲Δｆａを超えることはない。この周期で周波数の補正を行う場合、電圧制御発振部２１は周波数ずれΔｆ＝０から動作を開始し、周期に達すると補正を行う。この場合、図５に示したように、１回の補正による補正幅は、補正幅Δｆｃを超えてもよい。その後、定期的に周波数の補正を行うと、周波数ずれΔｆの増加率は徐々に減少する。【００３６】
以上のように、本実施の形態によれば、閾値Δｆｔを超える毎または定期的に制御電圧を変更して発振周波数の補正を行うので、廉価な高精度発振器を使った簡易な構成で長時間に渡り許容範囲内に発振周波数を維持することができ、充分な周波数安定性を確保できる。特に、回線を通してクロックを抽出できないような場合、Ethernet（登録商標）などの非同期ネットワークに有効である。【００３７】
また、制御電圧指示部２４は、時刻情報比較部２３によって得られたひとつの比較結果を基に制御電圧の指示を行っても良いが、複数の比較結果を平均化し、この平均結果に応じた制御電圧を指示しても良い。たとえば、参照時刻情報とカレンダ情報との時間差を定期的に求め、カレンダ情報の不確かさに対して充分に長い時間に渡って平均値を求め、求められた平均値と閾値Δｆｔとを比較する。あるいは、ｎ（＝１，２，…）サンプルの移動平均値
（Δｔｘ＋Δｔｘ＋１＋…＋Δｔｘ＋ｎ−１）／ｎ
を、平均値として用いる。閾値Δｆｔよりも平均値が大きくなったときに、制御電圧を変更して周波数の補正を行う。これによって、揺らぎを吸収することができ、より高精度に発振周波数を維持できる。【００３８】
また、制御電圧指示部２４は、時刻情報比較部２３によって得られたひとつの比較結果または上記複数の比較結果に基づく平均結果を全て採用して制御電圧を指示しても良いが、比較結果または平均結果のうち、予測される比較結果または平均結果の条件等、所定の条件から外れるものを除外しても良い。これによって、周波数の精度維持に逆行するような不適切なデータを除外でき、発振周波数の精度を一層向上できる。
さらに、上記では制御電圧指示部２４による制御電圧の指示に基づき自動的に電圧制御発振部２１の制御電圧を変更しているが、電圧制御発振部２１を手動設定可能な設定電圧に従って発振する構成とし、制御電圧指示部４１に代えて設定電圧を操作者に通知する設定電圧通知部を使うことも可能である。これによって、操作者に発振周波数の調整を促すことができる。【００３９】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る通信ネットワーク構成を示す図である。実施の形態１は、時刻情報サーバ１３が参照時刻情報を提供していたが、実施の形態２は、時刻情報サーバ１３に代わって基地局制御装置１２が参照時刻情報を提供する。この場合、基地局制御装置１２は、無線基地局１１のクロック信号生成部２０が生成するクロック信号よりも２桁以上精度の良いクロック源をもつか、それに従属して動作する。たとえば、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の移動体通信システムでは、基地局制御装置１２から一定の周期で無線基地局１１にデータを送信できる。非特許文献３（3GPP TS 25.427）または非特許文献４（3GPP TS 25.435）に記載されているNode Synchronizationはその１つで、基地局制御装置１２から無線基地局１１に向けて、ＲＦＮ（RNC Frame Number）という粒度0.125msのタイムスタンプ情報を送信できる。この情報を基地局制御装置１２から無線基地局１１に一定の周期で送信する一方、無線基地局１１において、無線基地局１１のタイミング情報であってカレンダ情報に相当するＢＦＮ（NodeB Frame Number）と比較する。たとえば、Node Synchronizationの到着間隔を計算する。これによって、無線基地局１１は、自局のクロック周波数が速いか遅いかを判別することができる。クロック周波数が速いと判別した場合は、周波数が低くなる方向へ、遅いと判別した場合は、周波数が高くなる方向へ、どちらにも判別されなければ現状周波数の維持へ、制御電圧を指示する。【００４０】
このように、本実施の形態では、基地局制御装置１２から提供される参照時刻情報とカレンダ情報を比較することによって、さらに簡易な構成とすることができ、かつクロック信号生成部２０の発振周波数を高精度に維持することができる。【００４１】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係るクロック信号生成部の詳細構成を示す図である。本実施の形態３は、実施の形態１におけるクロック信号生成部２０（図２）をクロック信号生成部３０（図７）に置き換えたものである。クロック信号生成部３０は、ＤＡ変換部２６および記憶部２７の他、常時駆動発振部３１、非常時駆動発振部３２、位相比較部３３、制御電圧指示部３４および電源制御部３５を備えている。ＤＡ変換部２６および記憶部２７は、実施の形態１（図２）と同一のものである。【００４２】
常時駆動発振部３１は、実施の形態１（図２）の電圧制御発振部２１と同一のものであって、常時駆動される。非常時駆動発振部３２は、たとえば、ＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）等の高精度の発振器であって、電源制御部３５による電源のオン／オフ制御によって駆動／非駆動の切替えが可能である。位相比較部３３は、常時駆動発振部３１から出力されたクロック信号を、非常時駆動発振部３２から出力された参照クロック信号と比較し、その差分を比較結果として出力する。電圧制御指示部３４は、位相比較部３３による比較結果に応じた制御電圧をＤＡ変換部２６を介して常時駆動発振部３１に指示するとともに、制御電圧値を記憶部２７に格納する（ＯＣＸＯの場合、恒温槽が充分に温まった後の制御電圧を使う）。この他に、電圧制御指示部３４は、電源制御部３５に電源オン／オフのタイミングを指示する。電源制御部３５は、非常時駆動発振部３２の電源をオン／オフ制御する制御回路である。【００４３】
このうち、常時駆動発振部３１、位相比較部３３、制御電圧指示部３４およびＤＡ変換部２６は、非常時駆動発振部３２からのクロック信号を参照クロック信号として使用し、自局内のシステムクロックを生成するＰＬＬ（位相ロックループ）回路を構成する。【００４４】
こうした構成のクロック信号生成部３０において、通常は、非常時駆動発振部３２の電源をオフにしておき、常時駆動発振部３１による発振周波数の補正が必要になったときに、非常時駆動発振部３２の電源をオンにする。クリスタルの水分が蒸発する等の理由により、非常時駆動発振部３２による発振周波数の経年変化は電源オン時に進行するため、電源のオン／オフ制御を行うことによって、経年変化の進行を抑制できる。このため、非常時駆動発振部３２の発振周波数は、常時駆動発振部３１の発振周波数に比べて、高精度を維持している。【００４５】
したがって、本実施の形態３では、２つの高精度発振器が必要になるものの、他装置から参照クロック信号または参照時刻情報の提供を受けることなく、発振周波数の高精度を長時間に渡って維持できる。【００４６】
なお、常時駆動発振部３１と非常時駆動発振部３２とは、通常、同一の基板上に搭載され各個別の電源が必要となるが、それぞれ別の基板上に搭載されてもよい。すなわち、常時駆動発振部３１を搭載する基板にその基板全体を常時駆動する電源を設け、同じく非常時駆動発振部３２を搭載する基板にその基板全体を非常時駆動する電源を設ければよい。【００４７】
また、クロック信号生成部３０は、冗長構成とすることも可能である。すなわち、システムクロックを出力する常時駆動発振部３１を非常時駆動のものに代えた発振部、位相比較部３３、制御電圧指示部３４、電源制御部３５、ＤＡ変換部２６および記憶部２７を２重化する。運用系と待機系とを切替えつつ、待機系の発振部から出力されたクロック信号を運用系において参照クロック信号として用いる。こうした構成でも、発振周波数の高精度を長時間に渡って維持できる。【００４８】
さらに、上記では制御電圧指示部３４による制御電圧の指示に基づき自動的に常時駆動発振部３１の制御電圧を変更しているが、常時駆動発振部３１を手動設定可能な設定電圧に従って発振する構成とし、制御電圧指示部３４に代えて設定電圧を操作者に通知する設定電圧通知部を使うことも可能である。これによって、操作者に発振周波数の調整を促すことができる。
あるいは、ここに示した周波数補正の機能は、オペレーションセンタから起動することも可能である。【００４９】
実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係るクロック信号生成部の詳細構成を示す図である。本実施の形態４は、実施の形態１のクロック信号生成部２０（図２）を、クロック信号生成部４０（図８）に置き換えたものである。クロック信号生成部４０は、電圧制御発振部２１、時刻情報生成部２２、ＤＡ変換部２６および記憶部２７の他、制御電圧指示部４１を備えている。【００５０】
時刻情報生成部２２は、電圧制御発振部２１の電源がオンになったときをゼロとする時刻、すなわち電源がオンになってからの総時間を生成して出力する。電圧制御発振部２１による発振周波数の経年変化を予測したデータに基づいて、各時刻または総時間ごとに正確な発振周波数を出力するための制御電圧を求め、求められた発振周波数と制御電圧との関係を記憶部２７に格納しておく。制御電圧指示部４１では、時刻情報生成部２２によって生成された時刻（総時間）情報に対応した発振周波数と制御電圧との関係から、所望の発振周波数に応じた制御電圧を指示する。あるいは、発振周波数の経年変化を予測したデータを記憶部２７に格納しておき、制御電圧指示部４１において必要な制御電圧を算定してもよい。【００５１】
発振周波数の予測データは、たとえば、次のようにして収集する。まず、電圧制御発振部２１と同一構成のサンプル発振器について、２年または３年の長時間経過時に発振周波数を測定する。一方で、電圧制御発振部２１として用いる発振器の実機について、実運用前に２週間から１ヶ月程度の性能遷移を測定する。これらの測定データを基にして、その後の予測データを統計的に類推する。一般に、ある程度の時間が経過した後のクリスタルの発振周波数は、クリスタルの水分の蒸発につれ単調に増加、あるいは、減少する。これを線形近似あるいは２次曲線（放物線）近似等の簡単な算出式で近似することで、記憶部２７に時間的に飛び飛びのごく僅かなデータを格納しておくだけで推定が可能になる。【００５２】
したがって、本実施の形態４では、記憶部２７に、経年変化する電圧制御発振部２１の発振周波数と制御電圧との関係を示す情報を記憶しておくことで、クロック信号生成部をさらに簡易な構成とすることができ、かつ発振周波数を高精度に維持できる。【００５３】
なお、時刻情報生成部２２として、電圧制御発振部２１からの出力クロック信号をカウントする構成を説明したが、電源をオンの総時間が１ヶ月程度の精度で測定できればよいので、実施の形態２で説明したように、基地局制御装置から送信されるタイムスタンプ情報を使用したり、ＣＰＵ（中央処理装置）等のプロセッサを動作させる、比較的精度の低いクロック信号でも代用したりすることが可能である。【００５４】
また、電圧制御発振部２１付近の温度を測定する温度測定ＩＣ（集積回路）を追加し、記憶部２７に温度に依存した補正データを格納しておくことも有効である。温度測定ＩＣで使用時の温度を測定し、測定された温度に応じた補正データを記憶部２７から読み出し、経年変化と温度変化とを加えた上で制御電圧を指示する。これによって、温度補償も可能となる。【００５５】
さらに、上記では制御電圧指示部４１による制御電圧の指示に基づき自動的に電圧制御発振部２１の制御電圧を変更しているが、電圧制御発振部２１を手動設定可能な設定電圧に従って発振する構成とし、制御電圧指示部４１に代えて設定電圧を操作者に通知する設定電圧通知部を使うことも可能である。これによって、操作者に発振周波数の調整を促すことができる。このときの設定電圧の通知は、予測データから電圧制御発振部２１のＶＣ（電圧制御）端子から制御可能な範囲を超え、規格割れとなる時間を計算し、その時間を経過したときに、ＬＥＤ（発光ダイオード）を点灯させたり、クロック信号生成装置４０と接続されているオペレーションセンタにアラーム信号を送信したりすることで実現できる。また、オペレーションセンタにアラーム信号を送信した場合、さらに、異常動作をする前に、オペレーションセンタからの制御や手動によって、操作者に発振周波数の調整等を促すことも可能である。【００５６】
実施の形態５．
図９は、本発明の実施の形態５に係る通信ネットワークの構成を示す図である。本実施の形態５は、実施の形態１（図１）において、時刻情報サーバ１３に代えて移動体通信端末６０を加え、クロック信号生成部１０をクロック信号生成部５０（図１０で後述）に置き換えたものである。移動体通信端末６０は、周波数補正専用の端末であって、ＧＰＳ受信機あるいはルビジウム発振器等の高安定発振源あるいは電波時計受信機を備え、クロック信号あるいは時刻情報を無線回線を介して無線基地局１１に送信する。【００５７】
図１０は、クロック信号生成部の詳細構成を示す図である。クロック信号生成部５０は、電圧制御発振部２１、制御電圧指示部２４、ＤＡ変換部２６、記憶部２７および位相比較部３３の他、無線クロック抽出部５１を備えている。電圧制御発振部２１、制御電圧指示部２４、ＤＡ変換部２６および記憶部２７は、実施の形態１（図２）と同じものである。位相比較部３３は、実施の形態３（図７）と同じものである。無線クロック抽出部５１は、無線基地局１１の無線通信部１７が移動体通信端末６０から受信した信号からクロック信号を抽出する。このうち、電圧制御発振部２１、位相比較部３３、制御電圧指示部２４およびＤＡ変換部２６は、システムクロックを出力するＰＬＬ回路を構成している。【００５８】
移動体通信端末６０からのクロック信号を含む無線信号は、無線基地局１１の無線通信部１７で受信される。受信された信号は、クロック信号生成部５０の無線クロック抽出部５１に渡され、クロック信号あるいは時刻情報が抽出される。抽出されたクロック信号あるいは時刻情報は、ＰＬＬ回路の参照クロック信号として出力される。このように無線回線を介して受信した参照クロック信号を用いて、電圧制御発振部２１の発振周波数を補正することができる。時刻情報の場合、実施の形態１において、ＮＴＰサーバから得られた時刻情報と同等の扱いとなる。【００５９】
以上のように、実施の形態５では、周波数補正専用の移動体通信端末６０を用いることにより、簡易な構成で周波数を高精度に維持することができる。
【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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