(57)【要約】【課題】  複数の基地局同士を精度よく同期することができる基地局間同期システム、同期制御装置および基地局を提供する。【解決手段】  複数の基地局１３と基地局集線装置１２とを含む基地局間同期システムにおいて、基地局集線装置１２は、同期制御情報を生成する制御情報生成部２１を備え、基地局１３は、入力された制御電圧に応じた周波数で発振するＶＣＯ３０と、同期制御情報に応じてＶＣＯ３０に入力される制御電圧を補正する補正部３３とを備える。これにより、複数の前記基地局における原振クロックを相互に同期させ、各基地局間で位相差を抑制し、基地局同士を精度よく同期することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局と、これら複数の基地局を相互に同期させる制御を行う同期制御装置とを含む基地局間同期システムであって、
前記同期制御装置は、複数の前記基地局における原振クロックを相互に同期させるための同期制御情報を生成する制御情報生成部を備え、
前記基地局は、入力された制御電圧に応じた周波数で発振する原振クロック生成部と、前記同期制御装置によって生成された同期制御情報に応じて前記原振クロック生成部に入力される制御電圧を補正する制御電圧補正部とを備えたことを特徴とする基地局間同期システム。
【請求項２】
前記同期制御装置は、前記基地局の上位装置であることを特徴とする請求項１記載の基地局間同期システム。
【請求項３】
前記同期制御装置は、複数の前記基地局と基地局制御装置とを中継する基地局集線装置であることを特徴とする請求項２記載の基地局間同期システム。
【請求項４】
前記同期制御装置は、複数の前記基地局を制御する基地局制御装置であることを特徴とする請求項２記載の基地局間同期システム。
【請求項５】
前記基地局は、前記原振クロック生成部が発振した原振クロックの位相情報を生成する位相情報生成部をさらに備え、
前記同期制御装置の前記制御情報生成部は、前記位相情報生成部によって生成された位相情報に応じた同期制御情報を生成することを特徴とする請求項１記載の基地局間同期システム。
【請求項６】
前記同期制御装置は、所定の周波数で発振するクロック生成部と、このクロック生成部が発振したクロックの位相情報を、前記基地局の位相情報生成部によって生成された位相情報と比較する位相比較部とをさらに備え、
前記同期制御装置の前記制御情報生成部は、前記位相比較部による位相比較の結果に応じた同期制御情報を生成することを特徴とする請求項５記載の基地局間同期システム。
【請求項７】
前記同期制御装置は、所定の周波数で発振するクロック生成部をさらに備え、
前記同期制御装置の前記制御情報生成部は、前記クロック生成部が発振したクロックの位相情報に応じた同期制御情報を生成することを特徴とする請求項１記載の基地局間同期システム。
【請求項８】
前記基地局は、前記原振クロック生成部が発振したクロックの位相情報を、前記同期制御情報に応じた位相情報と比較する位相比較部をさらに備え、
前記基地局の前記制御電圧補正部は、前記位相比較部による位相比較の結果に応じて前記原振クロック生成部に入力される制御電圧を補正することを特徴とする請求項７記載の基地局間同期システム。
【請求項９】
前記位相比較部は、複数の位相比較結果を平均化したものを出力することを特徴とする請求項６または８記載の基地局間同期システム。
【請求項１０】
前記位相比較部は、平均化の周期を設定可能であることを特徴とする請求項９記載の基地局間同期システム。
【請求項１１】
前記同期制御装置は、時刻情報を提供する時刻情報提供部をさらに備え、
前記同期制御装置の前記時刻情報提供部によって提供された時刻情報に基づいて、前記基地局の前記原振クロック生成部が発振したクロックの位相情報を補正することを特徴とする請求項５または８記載の基地局間同期システム。
【請求項１２】
複数の基地局を相互に同期させる制御を行う同期制御装置であって、
複数の前記基地局における原振クロックを相互に同期させるための制御情報を生成する制御情報生成部を備えたことを特徴とする同期制御装置。
【請求項１３】
他の基地局と同期する基地局であって、
入力された制御電圧に応じた周波数で発振する原振クロック生成部と、
外部から通知された同期制御情報に応じて前記原振クロック生成部に入力される制御電圧を補正する制御電圧補正部とを備えたことを特徴とする基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信端末と無線通信を行う基地局、複数の基地局を相互に同期させる制御を行う同期制御装置、およびこれらを含む基地局間同期システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）仕様に規定されるＷ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）方式等の移動体通信では、基地局（３ＧＰＰではＮｏｄｅＢと呼ぶ）が基地局制御装置（３ＧＰＰではＲＮＣ（Radio Network Controller）と呼ぶ）に対し直接接続される形態のみが規格化されている（非特許文献１参照）。【０００３】
また、一般的に、基地局制御装置の構成を考慮すると、ユーザ数容量の大小に関わらず、基地局制御装置に接続される基地局数には上限が存在し、かつ、既にサービスに使用されている基地局はソフトウェアの変更、あるいは、メモリ追加等のハードウェア変更をしなければ接続可能な基地局数を増加させることはできない。【０００４】
一方で、３ＧＰＰ仕様ではなく、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）網等の移動体通信網と公衆網との接続においては、基地局を束ねる役割をする上位装置として、基地局集線装置を用いる技術が存在する。公衆網と基地局との接続を行う上記基地局集線装置は、複数の基地局に接続された構成において、フレーム同期信号を複数の基地局に供給し、その結果、基地局集線装置のフレーム同期信号に基づいて、複数の基地局間のフレーム同期が確立される。（例えば、特許文献１参照）
【非特許文献１】3GPP TS(Technical Specification) 25.401 V3.10.0, 2002-06,   retrieved from the Internet [retrieved on 2005-01-24]:   <URL: http://www.3gpp.org/ftp/Specs/latest/R1999/25_series/25401-3a0.zip>.
【特許文献１】特開２００２−０９４４４１号公報
【特許文献２】特開平０８−２３７７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、３ＧＰＰに規格化された基地局制御装置では、ユーザ数容量の小さい基地局をユーザ数容量の大きい基地局の代わりに接続しても、接続する基地局数を増やす事ができないので、その基地局制御装置を用いた場合には全体のユーザ収容数が減少してしまう問題がある。これでは電波の不感地帯にユーザ数容量の小さい基地局を設置した場合にシステムの収容数が減少してしまう。【０００６】
上記問題の解決のために、複数の基地局を束ねる基地局集線装置を用いて、基地局制御装置に対し、複数の基地局を一つの基地局として認識させる技術が考えられる。このような技術では、ソフトハンドオーバの実現性などから、基地局集線装置に接続された基地局間において、タイミングが合っていることが不可欠である。しかしながら、基地局集線装置が各基地局に対してフレーム同期信号を供給する従来の構成であると、原振クロックの位相ずれにより、基地局の自走カウンタ値が非連続な値をとるケースが存在する。ここでいう自走カウンタ値は、基地局内に設けられ基地局内の各機能部にカウンタ値を供給する自走カウンタが出力したものである。【０００７】
特に、ＣＤＭＡ方式の場合、欠けたカウンタ値の時間的位置、カウンタ値の増減量などにより、動作現象数が増大し、基地局の検証作業量が増大する。具体的には、例えば、基地局集線装置の下位に接続された第１の基地局の自走カウンタで変調部および復調部の拡散符号の初期値をロードする回路になっていなかったか、第１の基地局の自走カウンタを待っている処理が想定より短くなってタイミングマージンが充分であったか等の評価をすることになる。【０００８】
中でも、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex；周波数分割複信）方式により複数ユーザが様々なタイミングで並列処理をしなければならないＣＤＭＡ基地局の場合、前記の検証作業数は指数関数的（タイミング検証を要する全ケース＾ユーザ数）に増加する。また、３ＧＰＰ仕様のCompressed-Mode、あるいは、報知チャネルのように極めて長周期で動作する処理においては、一般に次の周期まで正常化作業を待機するので、極めて稀なタイミング異常であっても、一瞬のタイミング抜けでシステム全体の動作が長時間にわたって異常になることがある。【０００９】
さらに、基地局集線装置と基地局との間の有線伝送路が、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）や専用線とは異なるＩＰ（Internet Protocol）回線になっていると、ハブ、ルータ等でクロックを直接伝送することができず、基地局において回線同期する事ができない。従って、基地局集線装置と基地局との間の伝送遅延や揺らぎと、基地局集線装置と別の基地局との間の伝送遅延や揺らぎとは、大きく異なるものになる。【００１０】
これらの事情により、従来構成では、どんなに高精度なクロック源を使用しても、長時間が経過すると複数の基地局間において無線フレームの時間タイミング差が大きくなっていき、基地局制御装置から送信されるデータが、ある基地局で早過ぎたり、また別な基地局では遅すぎたりすることになり、通信が正常に行えないという問題があった。【００１１】
本発明は、複数の基地局同士を精度よく同期することができる基地局間同期システム、同期制御装置および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】
【００１２】
本発明は、複数の基地局と、これら複数の基地局を相互に同期させる制御を行う同期制御装置とを含む基地局間同期システムであって、
前記同期制御装置は、複数の前記基地局における原振クロックを相互に同期させるための同期制御情報を生成する制御情報生成部を備え、
前記基地局は、入力された制御電圧に応じた周波数で発振する原振クロック生成部と、前記同期制御装置によって生成された同期制御情報に応じて前記原振クロック生成部に入力される制御電圧を補正する制御電圧補正部とを備えたことを特徴とする基地局間同期システムである。【００１３】
また、本発明は、複数の基地局を相互に同期させる制御を行う同期制御装置であって、
複数の前記基地局における原振クロックを相互に同期させるための制御情報を生成する制御情報生成部を備えたことを特徴とする同期制御装置である。【００１４】
また、本発明は、他の基地局と同期する基地局であって、
入力された制御電圧に応じた周波数で発振する原振クロック生成部と、
外部から通知された同期制御情報に応じて前記原振クロック生成部に入力される制御電圧を補正する制御電圧補正部とを備えたことを特徴とする基地局である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の前記基地局における原振クロックを相互に同期させる構成としたので、各基地局間で位相差を抑制し、基地局同士を精度よく同期することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るネットワーク構成を示す図である。このネットワークは、基地局制御装置１１と複数の基地局１３との間に基地局集線装置１２を接続して構成されている。基地局制御装置１１および基地局１３は、例えば、３ＧＰＰにて規定されるＷ−ＣＤＭＡ方式の装置であって、基地局１３は移動体通信端末（不図示）との間で無線通信を行う装置であり、基地局制御装置１１は複数の基地局１３に接続された上位装置である。基地局集線装置１２は、下位の複数の基地局１３とＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク等を介して接続され、上位の基地局制御装置１１に対して接続された全基地局１３が一つの基地局１３であると認識させる等のために存在する装置である。【００１７】
このうち、基地局集線装置１２とこれに接続された複数の基地局１３は、本発明の基地局間同期システムを構成する。【００１８】
基地局集線装置１２は、ＶＣＯ（電圧制御発振器）２０および制御情報生成部２１を備えている。ＶＣＯ２０は、基地局集線装置１２に内蔵され、原振クロックを生成する。制御情報生成部２１は、基地局１３で生成された原振クロックの位相情報（原振クロックを元にしたカウンタ値）に応じて同期制御情報を生成する。ここでは、基地局集線装置１２で生成された原振クロックの位相情報（原振クロックを元にしたカウンタ値）と比較し、この比較結果に応じた同期制御情報として周波数偏差（カウンタ値の差分）を算出し、この周波数偏差に応じた制御電圧を同期制御情報として生成する。なお、基地局集線装置１２内の発振器は、電圧制御が不要な場合は、ＶＣＯ２０ではなくてＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）などで構わない。【００１９】
基地局１３は、ＶＣＯ３０を備えている。ＶＣＯ３０は、基地局１３に内蔵され、原振クロックを生成する。【００２０】
次に、図１の動作を説明する。【００２１】
基地局１３は、ＶＣＯ３０が発振する原振クロックによって生成された自走カウンタ値（タイムスタンプ）を位相情報として基地局集線装置１２に通知する。Ｗ−ＣＤＭＡ方式ならば、自走カウンタ値は、BFN(NodeB Frame Number)でも良い。基地局集線装置１２は、基地局１３における原振クロックの位相情報（原振クロックを元にしたカウンタ値）と、基地局集線装置１２における原振クロックの位相情報（原振クロックを元にしたカウンタ値）とを比較し、その差分値を、同期制御情報として基地局１３に対し通知する。基地局１３は、同期制御情報に応じてＶＣＯ３０に入力される制御電圧の補正を行う。このような一連の動作は、各基地局１３（＃１〜＃ｎ）と基地局集線装置１２との全ての組合せに対して行われる。【００２２】
図２は、基地局集線装置および基地局の詳細構成を示す図である。基地局集線装置１２は、ＶＣＯ２０および制御情報生成部２１の他に、自走カウンタ２２および位相比較部２３を備えている。自走カウンタ２２は、ＶＣＯ２０により動作するカウンタである。位相比較部２３は、減算器２４，２５、乗算器２６および積分器２７を備え、基地局集線装置１２の自走カウンタ２２によるカウンタ値（位相情報）と、基地局１３の自走カウンタ３１によるカウンタ値（位相情報）とを比較する。減算器２４は、基地局１３の自走カウンタ３１によるカウンタ値から、基地局集線装置１２の自走カウンタ２２によるカウンタ値を減算する。減算器２５は、減算器２４により求めたカウンタ値の差分から、積分器２７出力値を減算する減算器である。乗算器２６は、減算器２５より出力された結果に時定数α（０＜α＜１）を乗算する乗算器である。積分器２７は、減算器２５からの出力値に時定数αを乗算した結果を加算し続ける。減算器２５、乗算器２６および積分器２７は、カウンタ値の平均化を行うためのループ回路を構成する。制御情報生成部２１は、周波数偏差と制御電圧との関係を示すテーブルを記憶しており、位相比較部２３によって得られた比較結果としての周波数偏差に応じた制御電圧を、同期制御情報として生成し基地局に通知する。基地局集線装置１２の自走カウンタ２２による出力と、基地局１３の自走カウンタ３１による出力との差分の平均を取った結果値は、基地局集線装置１２と基地局１３との原振発振周波数の差分の平均に相当する。カウンタ値の差分の平均時間（平均化の周期）は、乗算器２６で設定された時定数αにより変更できる。カウント値の差分値と、制御電圧値との関係は、実験により、経験的に得た値を記憶させておく。【００２３】
基地局１３は、ＶＣＯ３０の他に、自走カウンタ３１、ＤＣ電源３２および補正部３３を備えている。自走カウンタ３１は、基地局１３のＶＣＯ３０により動作するカウンタである。ＤＣ電源３２は、ＶＣＯ３０に制御電圧を供給する電源である。補正部３３は、基地局集線装置１２から通知された同期制御情報に応じて、ＶＣＯ３０に供給される制御電圧を補正する。【００２４】
次に、図２の動作を説明する。【００２５】
基地局１３の自走カウンタ３１によるカウント値が（節目で遅延なく）基地局１３から基地局集線装置１２に通知される。基地局集線装置１２では、減算器２４において、基地局１３によって通知されたカウント値から、自走カウンタ２２によるカウント値が減算される。続いて、減算器２５において、減算器２４により減算されたカウント値の差分から、積分器２７より出力された値が減算される。減算器２５により減算された値には、乗算器２６によって時定数αが乗算される。１／αが大きいほど（αが小さいほど）、基地局集線装置１２と基地局１３との原振クロックの周波数偏差を長周期で計算することになる。１／αは値が大きいほど、長周期の安定した発振周波数の差分を抽出する場合に向いている。乗算器２６で乗算された結果は、積分器２７に入力され、入力値が加算されていく。積分器２７において加算されていった結果は、減算器２５および制御情報生成部２１に入力される。【００２６】
制御情報生成部２１において、基地局集線装置１２のカウント値と基地局１３のカウント値との差分の平均値は、カウント値の差分と制御電圧との関係を記憶したテーブルにより、制御電圧に置き換えられる。この制御電圧を示す情報が、同期制御情報として、基地局１３に通知される。【００２７】
基地局１３に通知された同期制御情報は、基地局１３内の補正部３３に入力される。補正部３３において、基地局集線装置１２から通知された同期制御情報（制御電圧）に基いて、ＤＣ電源３２から出力された制御電圧が補正される。補正後の制御電圧は、ＶＣＯ３０に入力され、ＶＣＯ３０は入力された制御電圧に応じた周波数で発振する。ＶＣＯ３０が生成したクロックは、基地局１３の原振クロックであって、基地局１３内の各機能部へ供給される。【００２８】
なお、補正は、ＶＣＯ３０に対して行うが、この代りに、自走カウンタ３１に対して行ってもよい。その場合は、自走カウンタ３１とは別の自走カウンタ３９（図３参照）も補正され、基地局１３内の各機能部の動作タイミングは、自走カウンタ３９を補正した後のカウンタ値に基づいて調整される。【００２９】
また、上記の説明では、制御情報生成部２１が基地局集線装置１２に含まれ、補正部３３が基地局１３に含まれる例を示した。この機能分担の場合、基地局１３への補正電圧指示に要する制御データ量がごく微量のとき、基地局集線装置１２と基地局１３との間のデータ伝送量を最適化でき有効となる。例えば、周波数偏差Δｆに対するＶＣＯ３０に必要となる補正量Δｖであるとする。制御情報生成部２１では、一気にΔｖの補正を指示するのではなく、例えばΔｖ／１６を指示することによって、ゆっくりした補正を実現する。このような処理により、データ伝送量を最適化できるだけでなく、自走カウンタ３９（図３参照）の出力が欠落するなど、短時間における積分器２７出力の変化にも対応可能となる。【００３０】
また、制御情報生成部２１が基地局１３に含まれていても良いし、補正部３３が基地局集線装置１２に含まれていても良い。制御情報生成部２１が基地局１３に含まれていると、ＶＣＯの特性による個体差などを基地局１３内で吸収できて有効である。補正部３３が基地局集線装置１２に含まれていると、基地局集線装置１２が複数の基地局１３における自走カウンタ３１を集中管理できるので、インテリジェントな付加機能を追加しやすい構成になる。例えば、基地局集線装置１２が同一ＶＣＯ構成の基地局１３に対し同じ制御をしているとき、他の基地局１３との動作比較が可能となり、異常な基地局１３を容易に検出できる。【００３１】
図３は、基地局におけるＶＣＯ以降の詳細構成を示す図である。Ｗ−ＣＤＭＡ方式の基地局１３内の構成を例示している。基地局１３内のＶＣＯ３０が生成した原振クロックは、基地局１３内の各機能部へ供給される。基地局１３は、ＶＣＯ３０の他に、有線インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３４、ＰＬＬ（位相ロックループ）３５，３６、チャネルコーディング・デコーディング部３７、変復調部３８および自走カウンタ３９を備えている。【００３２】
有線インタフェース部３４は、基地局集線装置１２および基地局制御装置１１とのデータ送受信を行う有線インターフェースである。ＰＬＬ３５は、ＶＣＯ３０より出力された16MHzの発振周波数を32MHzに変化させる回路である。ＰＬＬ３６は、ＰＬＬ３５より出力された32MHzの発振周波数を64MHzに変化させる回路である。チャネルコーディング・デコーディング部３７は、３ＧＰＰにより規定されたＷ−ＣＤＭＡ方式のチャネルコーディング・デコーディング部である。変復調部３８は、３ＧＰＰにより規定されたＷ−ＣＤＭＡ方式の変復調部である。自走カウンタ３９は、ＶＣＯ３０の出力を補正するための自走カウンタ３１とは別に、基地局１３内の各機能部へ基準タイミングを供給するためのカウンタである。【００３３】
次に、図３の動作を説明する。【００３４】
ＶＣＯ３０の発振周波数はもともと16MHzの仕様とし、基地局１３はＶＣＯ３０の発振周波数を、例えば、+0.5ppmだけ補正したとする。ＶＣＯ３０より出力された原振クロックの発振周波数16MHz+0.5ppmは、16MHzのクロックで動作する有線インタフェース部３４に入力される。有線インタフェース部３４は、基地局集線装置１２に接続された他の基地局１３の原振クロックとタイミング調整された（同期した）16MHz+0.5ppmで動作することになる。【００３５】
また、16MHzの倍の32MHzで動作するチャネルコーディング・デコーディング部３７は、ＶＣＯ３０出力の発振周波数が16MHz+0.5ppmであるために、ＰＬＬ３５出力後の32MHz+0.5ppmのクロックで動作する。これも、基地局集線装置１２に接続された他の基地局１３のチャネルコーディング・デコーディング部３７で用いられるクロックとタイミング調整されたことになる。【００３６】
また、ＰＬＬ３５から出力された32MHzのクロックは、さらにＰＬＬ３６によって、64MHzのクロックに発振周波数が変更され、64MHzを基準に動作する変復調部３８に供給される。ＶＣＯ３０による原振クロックの補正により、ＰＬＬ３６から出力された64MHzのクロックも、64MHz+0.5ppmとなっている。従って、変復調部３８に供給されるクロックは、64MHz+0.5ppmとなるが、これも、基地局集線装置１２に接続された他の基地局１３の変復調部３８で用いられるクロックとタイミング調整されたことになる。
また、自走カウンタ３９の位相もＶＣＯ３０の１６ＭＨｚ＋０．５ｐｐｍで合わされるので、各機能部３４，３７，３８への基準信号も基地局集線装置１２に接続された他の基地局１３の基準信号とタイミング調整されたことになる。【００３７】
よって、ＶＣＯ３０の発振周波数を補正することによって、基地局１３内の全ての機能部に供給されるクロックがタイミング調整されたことになり、フレーム同期信号を送ってそれぞれの機能部を個別にタイミング調整するよりも効率が良いといえる。また、これにより、基地局１３と移動体通信端末との無線送受信の性能も向上する。【００３８】
このように、本実施の形態１によれば、基地局１３と基地局集線装置１２との間で、原振クロックの周波数偏差の増大を長期間に渡り防止する事ができる。よって、基地局１３の原振クロックが全て基地局集線装置１２の原振クロックのタイミングに許容範囲内で合わせることができる。したがって、基地局１３（＃１〜＃ｎ）間の原振クロックの発振周波数を許容範囲内で合わせることができる。これにより、基地局制御装置１１と各基地局１３との間、また、各基地局１３と移動体通信端末との間での通信切断を回避する効果がある。【００３９】
特に、基地局１３と基地局集線装置１２とが、イーサネット（登録商標）などの非同期ネットワークを介して接続され、回線経由でクロックを抽出できない場合であっても、基地局間を高精度に同期させることができるため、極めて有効である。【００４０】
また、制御情報生成部２１および位相比較部２３を基地局１３ではなく、基地局集線装置１２に持つことによって、基地局１３の回路規模を削減し、基地局１３を低価格に抑えることができる。【００４１】
また、基地局制御装置１１から見て、複数の基地局１３が一つの基地局集線装置１２を介して一つの基地局として認識できなくなることを回避する効果がある。
また、原振クロックの位相差を比較する方法に、高分解能カウンタを用いて、同じカウンタ値となるまで合せることにより、１周期以上（３６０度以上）位相がずれてしまった場合にも、位相を合せることができるという効果がある。【００４２】
さらに、Ｗ−ＣＤＭＡ方式においては、以下３つの効果がある。
・効果（１）  有線データ送受信の窓の安定化。
・効果（２）  サーチ窓の安定化。
・効果（３）  チップレベルでの完全同期化。【００４３】
上記の効果（１）は、基地局制御装置１１と基地局１３との間のデータ送受信に使用するタイミング幅の安定化を意味する。上記の効果（２）は、基地局１３内の変復調部３８における、パスサーチのためのウィンドウ幅の安定化のことである。上記の効果（３）は、基地局１３内の変復調部３８に用いられるスクランブリングコード及びチャネライゼーションコードのタイミングの同期化のことである。これら効果（１）〜（３）について以下に詳説する。【００４４】
図４は、基地局の原振クロックを示す図である。同じ基地局集線装置１２に接続された複数の基地局のうち、２つの基地局＃１，＃２の原振クロックにより生成されるカウンタ値を例示している。各基地局１３の原振クロック補正を開始する時刻Ｔ１以前は、基地局＃１のカウンタ値と基地局＃２のカウンタ値との間に、ずれ（位相差）が生じている。補正を開始した時刻Ｔ１から補正を終了する時刻Ｔ２までの間に、原振クロックの補正を行う。この間、基地局＃２のＶＣＯ３０における発振周波数を変化させる。基地局＃２のクロック位相が基地局＃１のクロック位相に比べ遅れている場合は、周波数を増大させ、逆に進んでいる場合は、周波数を減少させる。【００４５】
図５は、効果（１）を説明するための図である。上から順に、基地局集線装置１２のカウンタ値、基地局＃１のカウンタ値、および基地局＃２のカウンタ値を時間軸上にそれぞれ並べたものである。図５（ａ）は、各基地局の原振クロック補正前の状態を示す図であり、図５（ｂ）は、補正後の状態を示す図である。【００４６】
図５（ａ）において、各基地局＃１、＃２の原振クロック補正を開始する時刻Ｔ１以前は、基地局＃１のカウンタ値と基地局＃２のカウンタ値のタイミングが異なっている。このため、基地局は一つだと認識している基地局制御装置１１から送信されてくる下りのデータＤについて、基地局＃１では受信タイミングが受信窓の範囲内に入るので、基地局＃１での受信は可能だが、もう一つの基地局＃２では受信タイミングが受信窓の範囲内に入らないので、基地局＃２での受信は不可能となり、通信が切断されてしまう。【００４７】
図５（ｂ）において、＃１、＃２の原振クロック補正を終了した時刻Ｔ２以後は、基地局＃１のカウンタ値と基地局＃２のカウンタ値とのタイミングが受信窓が大幅にずれない程度に合っており、相対位置も固定である。このため、基地局は一つだと認識している基地局制御装置１１から送信されてくる下りのデータＤについて、どちらの基地局＃１、＃２の受信タイミングも、受信窓の範囲外に外れることはない。よって、基地局制御装置１１から両方の基地局＃１、＃２への下りデータＤの送信は可能であり、通信が切断される事はない。【００４８】
なお、基地局集線装置から下位の基地局に対しフレーム同期信号を供給するだけの従来技術では、基地局集線装置と下位の基地局との間の回線によって、フレーム同期信号のタイミングも変化してしまうので、複数の基地局の間で受信窓を合わせることも、この複数の基地局の間で受信窓の相対位置を固定化することもできない。【００４９】
また、図４では簡略化のため、「原振クロック補正中」の区間として３パルス程度のものを図示しているが、実際には、通信システムで許容できる周波数安定度（３ＧＰＰ規格では±0.05ppm）に応じた範囲内（３ＧＰＰ規格では、108個のパルスあたりカウンタ値＝５の補正）でのゆっくりとした補正が行われる。【００５０】
図６は、効果（２）を説明するための図である。Ｗ−ＣＤＭＡ方式の同じ基地局集線装置１２に接続された基地局＃１と基地局＃２において、この２つの基地局＃１，＃２が共に同じ移動体通信端末と通信しているソフトハンドオーバ時に、各基地局＃１，＃２が移動体通信端末からの上り信号を復調して、パスの相関を検出するサーチ処理を行える時間の範囲を示すサーチ窓を示している。サーチ窓の時間的位置は、基地局＃１，＃２の各カウンタ値に基づいて決定される。【００５１】
図６（ａ）は、基地局の電源を入れてまもなく移動体通信端末との通信が開始された場合における各基地局のサーチ窓位置と検出されたパスの相関パルスを示している。この場合には、各基地局の原振クロックの補正を行わなくても、原振クロックの位相ずれによるカウンタ値のずれは未だ起こっていない。すなわち、各基地局のサーチ窓は同じタイミングを示しており（各基地局と移動体通信端末との間の距離は等しいと仮定）、各基地局は共にパスの相関パルスを検出した状態にある。この状態において、基地局集線装置１２を用いて、基地局制御装置１１に対して、基地局が一つしかないように見せかけた場合のソフトハンドオーバは問題なく機能する。【００５２】
ところが、時間が経過すると、それぞれの基地局の原振クロックにおける発振周波数の違いから、カウンタ値同士は、相互にずれていく。このようなカウンタ値のずれを生ずる前の状態で、基地局制御装置１１から、基地局集線装置１２を経由して基地局１３（＃１、＃２）にソフトハンドオーバ用のチャネル設定が指示されたときを考える。基地局＃１との通信時に移動体通信端末で測定したオフセット情報（基地局の基準信号からのずれ。3GPP TS25.433でいうところのchip-offset、frame-offsetに相当）が基地局制御装置１１まで報告される。基地局制御装置１１は、その場合の移動体通信端末のオフセット情報を基地局＃２に指示する。【００５３】
次に、長時間、基地局＃１および基地局＃２と同時に接続した状態で通信しつづけているケースを考える。移動体通信端末において基地局＃１が優位に見えるとき（すなわち、基地局＃１が３ＧＰＰ規格でいうところのprimary-cellに見えるとき）、基地局＃２は、基地局＃１との原振クロックにおける発振周波数の違いによりカウンタ値がずれてしまっている。このために、実際には、図６（ｂ）に示すとおり、サーチ窓が基地局＃１の位置とは異なった位置に作られてしまうので、パスの相関パルスを検出する事ができず、本来ソフトハンドオーバをすることにより通信品質を確保している移動体通信端末は、所望の通信ができなくなる。【００５４】
各基地局の原振クロックにおける発振周波数の補正を行う場合は、基地局＃１と基地局＃２のサーチ窓の位置関係が相対的に変化していく事がないので、図６（ｃ）に示すとおり、いくら時間が経っても、パスの相関パルスを検出し続けることができる。その後、移動体通信端末がいずれかの基地局単独のエリアに移動しても、通信が切断される事がない。つまり、ソフトハンドオーバが問題なく機能する。サーチ窓の安定化とは、このような効果のことである。【００５５】
なお、基地局集線装置から下位の基地局に対しフレーム同期信号を供給するだけの従来技術では、基地局集線装置と下位の基地局との間の回線によって、フレーム同期信号のタイミングも変化してしまうので、基地局間でサーチ窓の位置を合わせることも、上記サーチ窓の相対位置を固定化することもできない。【００５６】
以下の条件であった場合について、詳しく説明する。
・条件（ａ）  相関をとる事によりパスサーチを行う時間幅（サーチ窓の幅）が32chip分である、セル半径が小さい基地局がある。1chipあたりの時間が0.26μsであるため、32chipで8.3μsとなる。
・条件（ｂ）  基地局＃１は、基地局＃２に比べて、10分間あたり3μsだけ、原振クロックによるカウンタ値の位相が遅れる。
・条件（ｃ）  移動体通信端末は、基地局＃１のセルと基地局＃２のセルの重なり合った位置に存在し、ハンドオーバの状態位置で静止している。基地局＃１がprimary-cellである。
・条件（ｄ）  基地局＃１，＃２と基地局集線装置１２とが、ＩＰネットワークにより接続されている。ITU-T勧告Y.1541のclass0として規定されるように、ＩＰ網を通過した場合、50msの遅延が生じ得るモデルがあるので、50msの揺らぎが生じ得るものとする。
・条件（ｅ）  基地局、基地局集線装置が持っている自走カウンタ２２，３１は、16MHzの各原振クロックによりカウントアップされていく。すなわち、0.0625μsで１カウントアップされていくものとする。【００５７】
上記の条件（ａ）〜（ｅ）の場合、パス検出をした最初の瞬間は、原振クロックの位相差が無いため、サーチ窓が同じ位置にあり、パスの位置情報であるチップオフセットの情報（10chip=2.6μsとする）が基地局＃１から基地局制御装置１１に通知され、同じ情報が基地局＃２に通知されても、基地局＃２でパスを検知することができる。【００５８】
基地局の原振クロックの発振周波数を補正する機能が存在しない場合、520秒だけ時間が経過すると、基地局＃２は自走カウンタが2.6μsだけ遅れてしまう関係で、基地局制御装置１１から10chipのチップオフセットの情報を受信していても、サーチ窓は基地局＃１のサーチ窓に比べて2.6μs遅れた位置に形成され、パスを検知することができなくなり、基地局＃２と移動体通信端末との通信は切断され、ハンドオーバは失敗する。【００５９】
基地局の原振クロックの発振周波数を補正する機能が存在する場合、基地局集線装置１２は、50ms程度のＩＰネットワーク伝送での揺らぎを打ち消すため、50msに対して充分長い時間である50,000ms（=50秒）の間、基地局からの原振クロックの発振周波数に関する情報を取得し、平均化する。平均化すると、基地局＃１と基地局集線装置１２とのカウンタ値の差は、+6(0.375μs)であり、基地局＃２と基地局集線装置１２とのカウンタ値の差は+2(0.125μs)であった。基地局集線装置１２は、カウンタ値の差とＶＣＯ制御電圧との関係を記憶したテーブルにより、基地局＃１に対しては原振クロックの周期を１度だけ0.375μs÷50秒=0.0075μs短くする -0.006V（例）の補正を行い、基地局＃２に対しては原振クロックの周期を0.125μs÷50秒=0.0025μs短くすることを意味する -0.002V（例）の補正を行う。これにより、５０秒に1度、基地局＃１と基地局＃２との原振クロックの発振周波数は補正され、基地局＃２のサーチ窓は５０秒毎に基地局＃１のサーチ窓との位置がずれていくのを補正されることになる。【００６０】
以下、効果（１），（２）両方に適用される、更なる効果を説明する。【００６１】
ＩＰルーティングのルーティングテーブル変化や、ＩＰネットワークの負荷変化（ＦＴＰ（File transfer protocol）のような巨大パケット）による平均遅延時間の変化、基地局集線装置１２と基地局１３との間に揺らぎ等が起こった場合、上記のように、50秒に一度の平均化を行っていれば、最初の50秒平均でのカウンタ値差分による補正（例えば、基地局＃１のカウンタ値差分＝+6に対し、-0.006Vの制御電圧補正、基地局＃２のカウンタ値差分＝+2に対し、-0.002Vの制御電圧補正）を行った後、平均遅延時間などが起こって、次の50秒平均での差分による補正（例えば、基地局＃１のカウンタ値差分＝+2に対し、-0.002Vの制御電圧補正を行い、基地局＃２のカウンタ値差分＝±0に対し、制御電圧補正0.0V）を行うというように、その都度平均化を行えば良いことになる。【００６２】
また、平均化により、バースト的なデータ遅延の揺らぎを抑えることができる。【００６３】
さらに、基地局間の同期をとるためには、固定遅延をある程度除去しないと、基地局＃１は100μsの固定遅延、基地局＃２は30msの固定遅延というケースに対応できない。これには、基地局集線装置１２に、ＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバ機能等の時刻情報サーバ機能を設けることで対応可能である。基地局集線装置１２の下位に接続された基地局１３（＃１）から基地局集線装置１２に時刻に関する問合せ要求の通知があれば、基地局１３に対して時刻を通知する。これによって、基地局１３の固定遅延をある程度除去する事ができ、基地局１３と基地局集線装置１２とのカウント値差分を正確に算出できる。これらの固定遅延量は、基地局１３の起動時にカウンタ初期値として設定すればよい。【００６４】
図７は、基地局と基地局集線装置との間における固定遅延を示す図である。図８は、固定遅延を除去する手順を示す図である。図８は、図２の基地局集線装置１２に時刻情報サーバ機能を有する時刻調整部４０を追加したものである。以下、図７および図８を参照して、固定遅延の除去手順を順に説明する。
・手順（１）  基地局集線装置１２が、下位に接続された基地局１３に対して、時刻情報の要求が無いか問い合わせる信号を送信する。
・手順（２）  基地局１３は、基地局集線装置１２に対して時刻情報要求を送信する（送信時刻Ａ１）。送信された時刻情報要求は、基地局集線装置１２で受信され時刻調整部４０に伝えられる（受信時刻Ｍ１）。
・手順（３）  基地局集線装置１２の時刻調整部４０は、要求に従って時刻情報を生成し、生成した時刻情報を要求に応答する形で基地局１３に対して返信する（送信時刻Ｍ２）。送信された時刻情報応答は、基地局１３で受信される（受信時刻Ａ２）。
・手順（４）  基地局１３は通知された時刻情報に基いて時刻を補正する。この時、基地局１３の時刻の補正量は、次の式によって算出される。【００６５】
（（Ａ２−Ａ１）−（Ｍ２−Ｍ１））／２
ただし、ここでは、基地局１３と基地局集線装置１２とのデータ送受信の伝送遅延が同じであると仮定している。したがって、必ずしも基地局１３の時刻を精確にすることはできないが、算出された固定遅延時間を各基地局１３のカウンタ値から減算することで基地局１３と基地局集線装置１２とのデータ伝送の固定遅延を除去する事ができる。【００６６】
なお、基地局１３に時刻情報サーバ機能を設けて、ＩＰネットワークの固定遅延時間を算出することも有効である。【００６７】
また、基地局集線装置１２から基地局１３に時刻情報を要求して、基地局１３から時刻情報を受け取り、基地局集線装置１２内で固定遅延を算出し、その結果を基地局１３の自走カウンタ３１へ送出し、基地局１３の自走カウンタ３１のカウンタ値を補正することも有効である。【００６８】
また、ある程度の時間間隔をおいて、上記固定遅延算出処理を起動することが有効である。【００６９】
さらに、ＩＰパケットのロス、あるいは、バースト的に固定遅延算出処理のパケットが揺らいだときの影響を低減するため、充分な回数・充分な時間にわたって平均をとることも有効である。【００７０】
続いて、図９〜図１１を用いて効果（３）を説明する。【００７１】
効果（３）にいう「チップ」とは、ＣＤＭＡにおける拡散後の１パルスのことを言う。このチップの単位においても同期がとれていることを、以後、チップレベルでの同期と呼ぶ。【００７２】
チップレベルで完全同期化できていた場合、図９に示すとおり、有線データ送受信の窓のわずかなずれにより、基地局＃１では下りデータに対してTiming-adjustmentが送信され、基地局＃２では下りデータに対してTiming-adjustmentが送信されないというような複雑なケースが無くなる。【００７３】
また、チップレベルで完全同期化できていた場合、図１０に示すとおり、基地局１３（＃１，＃２）のセル半径が小さいときに、移動体通信端末１４において検出したチップオフセット情報およびフレームオフセット情報そのものが、ハンドオーバ先の基地局で使えるため、サーチ時間を短縮することができる。【００７４】
さらに、チップレベルで完全同期化できていない場合、図１１に示すとおり、基地局集線装置１２に対し、比較的遠距離に設置され伝送遅延が大きい基地局＃１から送られてくる信号と、比較的近距離に設置され伝送遅延が小さい基地局＃２から送られてくる信号とを最大比合成することを考えると、最大比合成部４１の前段には、基地局＃１，＃２それぞれに対応した待ち合わせ用のＦＩＦＯ（First In First Out）バッファ４２（＃１，＃２）を設ける必要がある。【００７５】
これに対し、チップレベルで完全同期化できていた場合、基地局集線装置１２と基地局１３との間の低遅延を背景に、軟判定情報を基地局集線装置１２に伝送して、基地局集線装置１２の最大比合成部４１で行う最大比合成処理が、図１１に示したような待ち合わせ用のＦＩＦＯバッファ４２を設ける必要がなくなる。【００７６】
本発明は、基地局１３の原振クロックの発振周波数を補正する際、ＩＰネットワークによる揺らぎやデータ損失を除去するために、ネットワーク揺らぎに比べ、かなり長い期間にわたって平均化を行う。よって、システム的に、基地局集線装置１２と基地局１３までのＩＰネットワークにおける揺らぎ、データ損失がチップレベルよりも充分低く抑えられていることが事前に分かっている場合（ハブ等を経由していない場合、または、ハブの処理能力が極めて高く低遅延が補償されている場合、等）に効果（３）は有効である。【００７７】
実施の形態２．
図１２は、本発明の実施の形態２に係る基地局間同期システムの構成を示す図である。本実施の形態２は、実施の形態１（図１参照）における基地局集線装置１２に相当する基地局集線機能部５２を、基地局制御装置１１に組み入れたものである。実施の形態１における基地局制御装置１１は、本実施の形態２では、基地局制御機能部５１に相当する。基地局制御装置１１の基地局制御機能部５２および基地局１３は、例えば、３ＧＰＰにて規定されるＷ−ＣＤＭＡ方式の構成である。基地局１３と基地局制御装置１１とは、ＩＰネットワークなどで接続される。その他の構成、動作および効果については、実施の形態１と同一であるため、説明を省略する。【００７８】
このように、多数の基地局１３を基地局制御装置１１に接続する必要が無い場合は、基地局集線装置１２を省略することができる。【００７９】
なお、図１２に記載したＶＣＯ２０（電圧制御の不要な場合はＯＣＸＯなどで構わない）および制御情報生成部２１の他、自走カウンタ２２および位相比較部２３の一部は、基地局集線機能部５２内に設ける必要はなく、基地局集線機能部５２外の基地局制御装置１１内に設けることも可能である。【００８０】
実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３に係る基地局間同期システムの構成を示す図である。本実施の形態３は、実施の形態１（図１参照）におけるＶＣＯ２０，３０を高精度のＶＣＯ６０に置き換えたものである。ＶＣＯ６０は、例えば、VC-OCXO（電圧制御−恒温槽型水晶発振器）またはVC-DTCXO（電圧制御−ディジタル温度補償型水晶発振器）であって、高精度の原振クロックを生成できる。その他の構成、動作および効果については、実施の形態１と同一であるため、説明を省略する。なお、本実施の形態においても、基地局集線装置１２内の発振器は、電圧制御が不要な場合は、ＶＣＯではなくて、ＯＣＸＯまたはＤＴＣＸＯ等で構わない。【００８１】
自走カウンタ周波数はＲＦ（Radio Frequency）送信基準に使わなければならないので、許容される周波数偏差を維持できる速度で周波数の変更を行うことになる。前記変更速度は極めて低速であり、例えば、0.01ppmの周波数変更をする場合、１時間で36μsの補正しかできない。従って、高精度クロックであると、各基地局１３において原振クロックの発振周波数を随時補正する必要がなくなる。【００８２】
なお、高精度のＶＣＯ６０は、基地局１３にのみ適用することも、逆に、基地局集線装置１２にのみ適用することも可能である。これにより、高精度のＶＣＯ６０を適用しない場合に比べ、原振クロックの発振周波数を補正する精度は向上する。【００８３】
実施の形態４．
図１４は、本発明の実施の形態４に係る基地局間同期システムの構成を示す図である。本実施の形態４は、実施の形態１（図２参照）に対し、セレクタ７１を追加し、位相比較部２３を位相比較部７２に置き換えたものである。【００８４】
セレクタ７１は、基地局１３内の自走カウンタ３１のカウンタ値であって、ある時刻に入力したカウンタ値を、初期値として基地局集線装置１２内の自走カウンタ２２に送る他、初期値を自走カウンタ２２に送ってから所定の時間が経過した後に、再び基地局１３内の自走カウンタ３１のカウント値を、基地局集線装置１２内の位相比較部７２に送る。なお、セレクタ７１は、位相比較部７２に一体的に組み込まれて構成されても良い。【００８５】
位相比較部７２は、実施の形態１における位相比較部２３と同様に、基地局集線装置１２内の自走カウンタ２２による位相情報を、基地局１３内の自走カウンタ３１による位相情報と比較する。ただし、位相比較部７２は、実施の形態１の位相比較部２３のうち、減算器２４のみによって構成される。【００８６】
その他の構成、動作および効果については、実施の形態１と同一であるため、説明を省略する。【００８７】
なお、基地局１３から基地局集線装置１２へのカウント値を、ある一定の時間間隔をおいて供給する構成とすれば、セレクタ７１は不要となる。あるいは、基地局１３から基地局集線装置１２へカウント値を供給するタイミングは、基地局集線装置１２が指定しても良い。その場合、基地局１３は、基地局集線装置１２からの指定に基いたタイミングで、基地局１３のカウンタ値を基地局集線装置１２に対して供給する。【００８８】
また、図１４には基地局制御装置１１に加えて基地局集線装置１２を含む構成を図示したが、実施の形態２（図１２参照）と同様に、基地局制御装置１１内に、基地局集線機能部５２を組み入れた構成とすることも可能である。【００８９】
実施の形態５．
図１５は、本発明の実施の形態５に係る基地局間同期システムの構成を示す図である。本実施の形態５は、実施の形態４（図１４参照）において基地局集線装置１２内に設けられていた制御情報生成部２１、セレクタ７１および位相比較部７２を、基地局１３に移したものである。【００９０】
セレクタ７１は、基地局集線装置１２内の自走カウンタ２２から送られてきたカウンタ値であって、ある時刻に入力されたカウンタ値を、初期値として基地局１３内の自走カウンタ３１に送る他、所定の時間が経過した後に、再び基地局集線装置１２内の自走カウンタ２２から送られてきたカウンタ値を、基地局１３内の位相比較部７２に送る。なお、セレクタ７１は、位相比較部７２に一体的に組み込まれて構成されても良い。【００９１】
位相比較部７２は、基地局１３内の自走カウンタ３１による位相情報を、基地局集線装置１２内の自走カウンタ２２による位相情報と比較する。ただし、位相比較部７２は、実施の形態１の位相比較部２３のうち、減算器２４のみによって構成される。【００９２】
その他の構成、動作および効果については、実施の形態１と同一であるため、説明を省略する。また、本実施の形態５による独特の効果としては、基地局集線装置１２の構成を簡素化でき、低価格化を実現することができる。【００９３】
なお、基地局集線装置１２から基地局１３へのカウント値を、ある一定の時間間隔をおいて供給する構成とすれば、セレクタ７１は不要となる。あるいは、基地局集線装置１２からの指示によって、セレクタ７１の出力先を切り替える構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るネットワーク構成を示す図である。
【図２】基地局集線装置および基地局の詳細構成を示す図である。
【図３】基地局におけるＶＣＯ以降の詳細構成を示す図である。
【図４】基地局の原振クロックを示す図である。
【図５】効果（１）を説明するための図である。
【図６】効果（２）を説明するための図である。
【図７】基地局と基地局集線装置との間における固定遅延を示す図である。
【図８】固定遅延を除去する手順を示す図である。
【図９】効果（３）を説明するための図（その１）である。
【図１０】効果（３）を説明するための図（その２）である。
【図１１】効果（３）を説明するための図（その３）である。
【図１２】実施の形態２に係る基地局間同期システムの構成を示す図である。
【図１３】実施の形態３に係る基地局間同期システムの構成を示す図である。
【図１４】実施の形態４に係る基地局間同期システムの構成を示す図である。
【図１５】実施の形態５に係る基地局間同期システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１１  基地局制御装置
１２  基地局集線装置
１３  基地局
１４  移動体通信端末
２０  ＶＣＯ（電圧制御発振器）
２１  制御情報生成部
２２  自走カウンタ
２３  位相比較部
２４，２５  減算器
２６  乗算器
２７  積分器
３０  ＶＣＯ（電圧制御発振器；原振クロック生成部）
３１  自走カウンタ
３２  ＤＣ電源
３３  補正部
３４  有線インタフェース（Ｉ／Ｆ）部
３５，３６  ＰＬＬ（位相ロックループ）
３７  チャネルコーディング・チャネルデコーディング部
３８  変復調部
３９  自走カウンタ
４０  時刻調整部
４１  最大比合成部
４２  ＦＩＦＯバッファ
５１  基地局制御機能部
５２  基地局集線機能部
６０  ＶＣＯ（高精度ＣＬＫ生成）
７１  セレクタ
７２  位相比較部
Ｄ  データ
Ａ１  送信時刻（時刻情報要求）
Ａ２  受信時刻（時刻情報応答）
Ｍ１  受信時刻（時刻情報要求）
Ｍ２  送信時刻（時刻情報応答）
Ｉｔ  情報
【図１】
2006082628.tif 000002
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
2006082628.tif 000017
2006082628.tif 000018