(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローカルクロック(330)を含むベースステーション(102)と、非同期データ送信接続(312)を経て上記ベースステーション(102)に接続されたネットワーク要素(300)とを備え、
上記ネットワーク要素(300)は、基準クロック(302)を含み、この基準クロック(302)は、タイムスタンプ信号を発生するための手段(306)と、上記非同期データ送信接続(312)を経て上記ネットワーク要素(300)から上記ベースステーション(102)へ上記タイムスタンプ信号(308)を送信するための手段(310)とを含み、
上記ベースステーション(102)は、上記非同期データ送信接続(312)を経て送信された上記タイムスタンプ信号(308)を受信するための手段(314)と、その受信されたタイムスタンプ信号(308)に基づいて、上記ベースステーション(102)の上記ローカルクロックによる時間(332)が上記基準クロック(302)による時間(304)からどれほどずれているか計算するための手段(316)とを含むような、セルラー無線ネットワークのネットワーク部分において、
上記ベースステーション(102)は、更に、少なくとも１つの計算されたずれ(318)に基づいて上記ローカルクロック(330)に対する速度修正ファクタ(324)を発生するための手段(322)と、上記ローカルクロック(330)の動作を上記速度修正ファクタ(324)を用いて修正するための手段(326)と、上記速度修正ファクタ(324)を用いて修正された上記ローカルクロック(330)を使用することにより上記ベースステーション(102)に必要とされる周波数を上記ローカルクロックにおけるクロック速度に応じて発生するための周波数シンセサイザー(212)とを含んでおり、
上記ローカルクロック(330)は、差動電圧制御回路を使用して自身の供給電圧を変化させることによりクロック速度を変更させるものであり、上記速度修正ファクタ(324)は、上記クロック速度を変更するために上記ローカルクロック(330)の供給電圧が変化するときを指示するものであり、上記供給電圧の１回の変化に要する全時間は、上記差動電圧制御回路の特性が変化する時間スケールより短く、上記供給電圧の変化を繰り返して上記ローカルクロック(330)の特性に徐々に生じる変化を補償することを特徴とするネットワーク部分。
【請求項２】
上記速度修正ファクタ(324)は、年に１回以上調整される請求項１に記載のネットワーク部分。
【請求項３】
上記ベースステーション(102)は、非同期データ送信接続(312)を経て送信されたタイムスタンプ信号(308)に対して送信遅延のずれを計算し、そのずれを所定の限界と比較し、そしてそのずれが所定の限界を越える場合にローカルクロック(330)の精度が必要なレベルを満足しないと結論付けるための手段(320)を含む請求項１に記載のネットワーク部分。
【請求項４】
セルラー無線ネットワークにおけるベースステーションの周波数同期を実行するための方法であって、セルラー無線ネットワークのネットワーク要素に基準クロックを維持し(402)、基準クロックにタイムスタンプ信号を発生し(404)、ネットワーク要素から非同期データ送信接続を経てベースステーションへタイムスタンプ信号を転送し(406)、その転送されたタイムスタンプ信号に基づいて、ベースステーションのローカルクロックによる時間が基準クロックによる時間からどれほどずれているか計算する(408)という段階を含む方法において、
少なくとも１つの計算されたずれに基づいてローカルクロックに対する速度修正ファクタを発生し(410)、
ローカルクロックの動作を速度修正ファクタを用いて修正し(412)、そして
速度修正ファクタを用いて修正されたローカルクロックを使用することによりベースステーションに必要とされる周波数を上記ローカルクロックにおけるクロック速度に応じて発生する(414)、という段階を更に含み、
上記ローカルクロック(330)は、差動電圧制御回路を使用して自身の供給電圧を変化させることによりクロック速度を変更させるものであり、上記速度修正ファクタ(324)は、上記クロック速度を変更するために上記ローカルクロック(330)の供給電圧が変化するときを指示するものであり、上記供給電圧の１回の変化に要する全時間は、上記差動電圧制御回路の特性が変化する時間スケールより短く、上記供給電圧の変化を繰り返して上記ローカルクロック(330)の特性に徐々に生じる変化を補償することを特徴とする方法。
【請求項５】
上記修正は、年に１回以上行う請求項４に記載の方法。
【請求項６】
上記非同期データ送信接続を経て送信されたタイムスタンプ信号に対する送信遅延のずれを計算し、そのずれを所定の限界と比較し、そしてそのずれが所定の限界を越えた場合にベースステーションにおけるローカルクロックの精度が必要なレベルを満足しないと結論付ける請求項４に記載の方法。
【請求項７】
セルラー無線ネットワークにおけるベースステーション(102)において、
非同期データ送信接続(312)を経て上記ベースステーション(102)に接続されたネットワーク要素(300)は、基準クロック(302)を含み、この基準クロック(302)は、タイムスタンプ信号を発生するための手段(306)と、上記非同期データ送信接続(312)を経て上記ネットワーク要素(300)から上記ベースステーション(102)へ上記タイムスタンプ信号(308)を送信するための手段(310)とを含み、
上記ベースステーション(102)は、
ローカルクロック(330)と、
上記非同期データ送信接続(312)を経て送信された上記タイムスタンプ信号(308)を受信するための手段(314)と、
その受信されたタイムスタンプ信号(308)に基づいて、上記ベースステーション(102)の上記ローカルクロックによる時間(332)が上記基準クロック(302)による時間(304)からどれほどずれているか計算するための手段(316)と、
少なくとも１つの計算されたずれ(318)に基づいて上記ローカルクロック(330)に対する速度修正ファクタ(324)を発生するための手段(322)と、
上記ローカルクロック(330)の動作を上記速度修正ファクタ(324)を用いて修正するための手段(326)と、
上記速度修正ファクタ(324)を用いて修正された上記ローカルクロック(330)を使用することにより上記ベースステーション(102)に必要とされる周波数を上記ローカルクロックにおけるクロック速度に応じて発生するための周波数シンセサイザー(212)とを含んでおり、
上記ローカルクロック(330)は、差動電圧制御回路を使用して自身の供給電圧を変化させることによりクロック速度を変更させるものであり、上記速度修正ファクタ(324)は、上記クロック速度を変更するために上記ローカルクロック(330)の供給電圧が変化するときを指示するものであり、上記供給電圧の１回の変化に要する全時間は、上記差動電圧制御回路の特性が変化する時間スケールより短く、上記供給電圧の変化を繰り返して上記ローカルクロック(330)の特性に徐々に生じる変化を補償することを特徴とするベースステーション。
【請求項８】
ベースステーション(102)のローカルクロック手段(330)を調整するための装置において、
タイムスタンプ信号を発生するための手段(306)と、非同期データ送信接続(312)を経て上記タイムスタンプ信号(308)を送信するための手段(310)と、を含む基準クロック手段(302)から、上記非同期データ送信接続(312)を経て送信された上記タイムスタンプ信号(308)を受信するための手段(314)と、
その受信されたタイムスタンプ信号(308)に基づいて、上記ローカルクロック手段による時間(332)が上記基準クロック手段(302)による時間(304)からどれほどずれているか計算するための手段(316)と、
少なくとも１つの計算されたずれ(318)に基づいて上記ローカルクロック手段(330)に対する速度修正ファクタ(324)を発生するための手段(322)と、
上記ローカルクロック手段(330)の動作を上記速度修正ファクタ(324)を用いて修正するための手段(326)と、
上記速度修正ファクタ(324)を用いて修正された上記ローカルクロック手段(330)を使用することにより上記ベースステーション(102)に必要とされる周波数を上記ローカルクロック手段におけるクロック速度に応じて発生するための周波数発生装置(212)と、を含んでおり、
上記ローカルクロック手段(330)は、差動電圧制御回路手段を使用して自身の供給電圧を変化させることによりクロック速度を変更させるものであり、上記速度修正ファクタ(324)は、上記クロック速度を変更するために上記ローカルクロック手段(330)の供給電圧が変化するときを指示するものであり、上記供給電圧の１回の変化に要する全時間は、上記差動電圧制御回路の特性が変化する時間スケールより短く、上記供給電圧の変化を繰り返して上記ローカルクロック手段(330)の特性に徐々に生じる変化を補償することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、セルラー無線ネットワークのネットワーク部分において実行されるベースステーションの周波数同期に係る。
【０００２】
【背景技術】
セルラー無線ネットワークのベースステーションは、エアインターフェイスにおいて高周波数安定性及び正確なタイミングを保証するために正確なクロック信号を必要とする。ＧＳＭ仕様ではエアインターフェイスにおいて５ｘ１０-8の相対的精度が必要とされるが、これは、ピコセルラー環境で使用されるベースステーションに対して１０-7に緩和される。この高い精度は、全国的電話バックボーンに沿って、ＧＳＭインフラストラクチャー、例えば、移動交換センター（ＭＳＣ）又はベースステーションコントローラ（ＢＳＣ）に沿ってベースステーションまでクロック信号をパルス列として搬送することにより達成される。
【０００３】
全国的な基準クロックは、２４時間にわたり１０-11の相対的周波数安定性を有する。しかし、ベースステーションまでの長い送信チェーンは、クロック信号にジッタやワンダーを導入する。ベースステーションは、２Ｍビット／ｓのＰＣＭ（パルスコード変調）Ａｂｉｓインターフェイスにおいて１．５ｘ１０-6の精度に依存する。ベースステーション内のトランスコーダは、ＰＣＭクロックパルスに位相固定された１６ＭＨｚクロック（２ＭＨｚに分割される）を有し、２Ｈｚより高いジッタ及びワンダーがフィルタ除去され、そして信号が約１５分にわたって平均化される。このようにして「クリーン」にされた２ＭＨｚのクロック信号は、改善された精度を有し、そしてベースステーションコントローラファンクション（ＢＣＦ）の２６ＭＨｚクロックに対する基準クロックとして働く。無線インターフェイスにおける全周波数及びタイミングは、最終的に、この２６ＭＨｚクロックから導出される。
【０００４】
ベースステーションに正確なクロックを与える上記の既知の方法は、固定ネットワークからベースステーションへ連続的に存在する送信チェーンに依存する。これは、この送信チェーンの一部分が非クロック式ネットワークを横切って延びる場合に問題となり、これは、新規な屋内セルラー無線ネットワークの場合である。これらのネットワークでは、通常、ＢＳＣが存在せず、ＢＳＣの機能がＩＰ（インターネットプロトコル）ネットワーク又はイントラネットを経て分散される。ＩＰネットワークは、非同期で動作するのでクロックされず、送信時間は、著しく変化し、予想できない。
この問題に対する１つの解決策は、ネットワーク要素に高精度のクロックを設けることであり、クロック信号は、同期ライン、例えばＩＳＤＮ（サービス総合デジタル網）又はＨＤＳＬ（高ビットレートデジタル加入者ライン）送信ラインによりベースステーションへ分配される。
【０００５】
しかしながら、屋内セルラー無線ネットワークの目標は、ベースステーションを非同期ネットワークに直接接続することによりオフィス環境における既存のネットワーク配線の利点を取り入れることである。
クロック信号を搬送するための付加的なケーブルを設けることは、イントラネットを使用し、即ち既存のネットワークを良好に活用するという主たる理由に反する。付加的なケーブルを設ける場合には、ベースステーションをＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）に接続する必要が全くない。従って、ベースステーションは、同期式であって簡単なねじれ対ケーブルしか必要としないＨＤＳＬ送信を経て、ネットワークに直接接続することができる。
ベースステーションに使用できるクロックは、種々様々なものが存在する。非常に高価なクロックは、一定温度環境（オーブン維持）を必要とし、全国的基準クロックに近い高い精度を与える。システムのコスト効率を高めるためには、高価なオーブン維持型のクロックを、特に、ベースステーションにおいてできるだけ回避しなければならない。
【０００６】
【発明の開示】
本発明の目的は、上記問題を解消できる装置を提供することである。これは、ローカルクロックを含むベースステーションと、非同期データ送信接続を経てベースステーションに接続されたネットワーク要素とを備え、このネットワーク要素は、基準クロックを含み、この基準クロックは、タイムスタンプ信号を発生するための手段と、非同期データ送信接続を経てネットワーク要素からベースステーションへタイムスタンプ信号を送信するための手段とを含み、ベースステーションは、非同期データ送信接続を経て送信されたタイムスタンプ信号を受信するための手段と、その受信されたタイムスタンプ信号に基づいて、ベースステーションのローカルクロックによる時間が基準クロックによる時間からどれほどずれているか計算するための手段とを含むようなセルラー無線ネットワークのネットワーク部分である後述の装置により達成される。ベースステーションは、更に、少なくとも１つの計算されたずれに基づいてローカルクロックに対する速度修正ファクタを発生するための手段と、ローカルクロックの動作を速度修正ファクタを用いて修正するための手段と、速度修正ファクタを用いて修正されたローカルクロックを使用することによりベースステーションに必要とされる周波数をローカルクロックにおけるクロック速度に応じて発生するための周波数シンセサイザーとを含む。ここで、ローカルクロックは、差動電圧制御回路を使用して自身の供給電圧を変化させることによりクロック速度を変更させるものであり、速度修正ファクタは、ロック速度を変更するためにローカルクロックの供給電圧が変化するときを指示するものであり、供給電圧の１回の変化に要する全時間は、差動電圧制御回路の特性が変化する時間スケールより短く、供給電圧の変化を繰り返してローカルクロックの特性に徐々に生じる変化を補償するものとなっている。
【０００７】
更に、本発明は、セルラー無線ネットワークにおけるベースステーションの周波数同期を実行するための方法であって、セルラー無線ネットワークのネットワーク要素に基準クロックを維持し、基準クロックにタイムスタンプ信号を発生し、ネットワーク要素から非同期データ送信接続を経てベースステーションへタイムスタンプ信号を転送し、その転送されたタイムスタンプ信号に基づいて、ベースステーションのローカルクロックによる時間が基準クロックによる時間からどれほどずれているか計算するという段階を含む方法にも係る。この方法は、少なくとも１つの計算されたずれに基づいてローカルクロックに対する速度修正ファクタを発生し、ローカルクロックの動作を速度修正ファクタを用いて修正し、そして速度修正ファクタを用いて修正されたローカルクロックを使用することによりベースステーションに必要とされる周波数をローカルクロックにおけるクロック速度に応じて発生するという段階を更に含む。ここで、ローカルクロックは、差動電圧制御回路を使用して自身の供給電圧を変化させることによりクロック速度を変更させるものであり、速度修正ファクタは、クロック速度を変更するためにローカルクロックの供給電圧が変化するときを指示するものであり、供給電圧の１回の変化に要する全時間は、差動電圧制御回路の特性が変化する時間スケールより短く、供給電圧の変化を繰り返してローカルクロックの特性に徐々に生じる変化を補償するものとなっている。
また、本発明は、セルラー無線ネットワークにおけるベースステーション(102)において；非同期データ送信接続(312)を経て上記ベースステーション(102)に接続されたネットワーク要素(300)は、基準クロック(302)を含み、この基準クロック(302)は、タイムスタンプ信号を発生するための手段(306)と、上記非同期データ送信接続(312)を経て上記ネットワーク要素(300)から上記ベースステーション(102)へ上記タイムスタンプ信号(308)を送信するための手段(310)とを含み；上記ベースステーション(102)は、ローカルクロック(330)と；上記非同期データ送信接続(312)を経て送信された上記タイムスタンプ信号(308)を受信するための手段(314)と；その受信されたタイムスタンプ信号(308)に基づいて、上記ベースステーション(102)の上記ローカルクロックによる時間(332)が上記基準クロック(302)による時間(304)からどれほどずれているか計算するための手段(316)と；少なくとも１つの計算されたずれ(318)に基づいて上記ローカルクロック(330)に対する速度修正ファクタ(324)を発生するための手段(322)と；上記ローカルクロック(330)の動作を上記速度修正ファクタ(324)を用いて修正するための手段(326)と；上記速度修正ファクタ(324)を用いて修正された上記ローカルクロック(330)を使用することにより上記ベースステーション(102)に必要とされる周波数を上記ローカルクロックにおけるクロック速度に応じて発生するための周波数シンセサイザー(212)とを含む。ここで、上記ローカルクロック(330)は、差動電圧制御回路を使用して自身の供給電圧を変化させることによりクロック速度を変更させるものであり、上記速度修正ファクタ(324)は、上記クロック速度を変更するために上記ローカルクロック(330)の供給電圧が変化するときを指示するものであり、上記供給電圧の１回の変化に要する全時間は、上記差動電圧制御回路の特性が変化する時間スケールより短く、上記供給電圧の変化を繰り返して上記ローカルクロック(330)の特性に徐々に生じる変化を補償することを特徴としている。
更にまた、本発明は、ベースステーション(102)のローカルクロック手段(330)を調整するための装置において；タイムスタンプ信号を発生するための手段(306)と、非同期データ送信接続(312)を経て上記タイムスタンプ信号(308)を送信するための手段(310)と、を含む基準クロック手段(302)から、上記非同期データ送信接続(312)を経て送信された上記タイムスタンプ信号(308)を受信するための手段(314)と；その受信されたタイムスタンプ信号(308)に基づいて、上記ローカルクロック手段による時間(332)が上記基準クロック手段(302)による時間(304)からどれほどずれているか計算するための手段(316)と；少なくとも１つの計算されたずれ(318)に基づいて上記ローカルクロック手段(330)に対する速度修正ファクタ(324)を発生するための手段(322)と；上記ローカルクロック手段(330)の動作を上記速度修正ファクタ(324)を用いて修正するための手段(326)と；上記速度修正ファクタ(324)を用いて修正された上記ローカルクロック手段(330)を使用することにより上記ベースステーション(102)に必要とされる周波数を上記ローカルクロック手段におけるクロック速度に応じて発生するための周波数発生装置(212)と、を含む。ここで、上記ローカルクロック手段(330)は、差動電圧制御回路手段を使用して自身の供給電圧を変化させることによりクロック速度を変更させるものであり、上記速度修正ファクタ(324)は、上記クロック速度を変更するために上記ローカルクロック手段(330)の供給電圧が変化するときを指示するものであり、上記供給電圧の１回の変化に要する全時間は、上記差動電圧制御回路の特性が変化する時間スケールより短く、上記供給電圧の変化を繰り返して上記ローカルクロック手段(330)の特性に徐々に生じる変化を補償することを特徴としている。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載する。
本発明の基本的な考え方は、タイムスタンプにより与えられるタイムデータに基づいてベースステーションのクロックの動作を制御することである。
本発明の方法及び装置は、多数の効果を発揮する。ベースステーションにおいて高価なクロックは必要とされず、これは、ベースステーションの製造コストを減少する。更に、タイムスタンプ信号を送信するのに同期データ送信接続が必要とされず、非同期データ送信接続で充分である。この方法を機能させる場合に、重要なことは、送信遅延の巾ではなく、遅延変化の安定性である。
【０００９】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１を参照し、セルラー無線ネットワークの典型的な構造について説明する。図１は、本発明を説明するのに重要なブロックしか含まないが、従来のセルラー無線ネットワークは、ここで詳細に説明する必要のない他の機能及び構造も含むことが当業者に明らかであろう。この例では、ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）を用いたＧＳＭセルラー無線ネットワークを示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
セルラー無線ネットワークは、通常、固定のネットワークインフラストラクチャー、即ちネットワーク部分と、加入者ターミナル１５０、例えば、固定取り付け、乗物搭載又はポータブルのターミナルとを備えている。加入者ターミナル１５０は、例えば、付加的なカードによってポータブルコンピュータに接続できる標準的な移動電話であり、そしてコンピュータは、例えば、パケットの順序付け及び処理のためにパケット送信に使用できるものである。
【００１０】
ネットワーク部分は、ベースステーション１００を含む。複数のベースステーション１００が、それらと通信するベースステーションコントローラ１０２により集中的に制御される。ベースステーション１００は、トランシーバ１１４を含む。ベースステーション１００は、通常、１ないし１６個のトランシーバ１１４を含む。１つのトランシーバ１１４は、１つのＴＤＭＡフレーム、即ち通常は、８個のタイムスロットに対する無線容量を与える。
ベースステーション１００は、トランシーバ１１４及びマルチプレクサ１１６の動作を制御する制御ユニット１１８を備えている。マルチプレクサ１１６は、複数のトランシーバ１１４により使用されるトラフィック及び制御チャンネルを単一の送信チャンネル１６０へとアレンジする。ベースステーション１００のトランシーバ１１４はアンテナユニット１１２へ接続され、該ユニットは、加入者ターミナル１５０に対する両方向無線接続１７０を与える。この両方向無線接続１７０に送信されるフレームの構造は、詳細に決定されており、そしてその接続は、エアインターフェイスと称される。
【００１１】
図２は、トランシーバ１１４の構造を詳細に示す。受信器２００は、所望の周波数帯域以外の周波数を阻止するフィルタを含む。信号は、次いで、中間周波数に変換されるか又は基本帯域に直接変換され、そしてこの形態で、信号は、アナログ／デジタルコンバータ２０２においてサンプリングされそして量子化される。イコライザ２０４は、例えば、多経路伝播により生じた干渉を補償する。イコライズされた信号から、復調器２０６はビット流を取り出し、これはデマルチプレクサ２０８に送信される。デマルチプレクサ２０８は、異なるタイムスロットからのビット流を個別の論理チャンネルへと分離する。チャンネルコーデック２１６は、個別の論理チャンネルのビット流をデコードし、即ちビット流がシグナリングデータであって制御ユニット２１４へ送信されるか、或いはビット流がスピーチであってベースステーションコントローラ１０２のスピーチコーデック１２２へ送信される（２４０）か判断する。又、チャンネルコーデック２１６は、エラー修正も実行する。制御ユニット２１４は、異なるユニットを制御することにより内部制御機能を実行する。バースト成形器２２８は、スピーチコーデック２１６から到着するデータにトレーニングシーケンス及びテールを追加する。マルチプレクサ２２６は、各バーストにタイムスロットを指定する。変調器２２４は、無線周波数搬送波にデジタル信号を変調する。これはアナログ動作であり、それ故、これを行うためにデジタル／アナログコンバータ２２２が必要となる。送信器２２０は、帯域巾を制限するフィルタを含む。又、送信器２２０は、送信の出力電力を制御する。シンセサイザー２１２は、異なるユニットに対して必要な周波数をアレンジする。シンセサイザー２１２は、本発明において例えばベースステーションコントローラ１０２のような別のネットワーク要素から制御されるクロックを備えている。シンセサイザー２１２は、例えば、電圧制御発振器を使用することにより必要な周波数を発生する。
【００１２】
図２に示すように、トランシーバの構造は、更に、高周波部分２３０と、ソフトウェアを含むデジタル信号プロセッサ２３２とに分割することができる。高周波部分２３０は、受信器２００と、送信器２２０と、シンセサイザー２１２とを含む。ソフトウェアを含むデジタル信号プロセッサ２３２は、イコライザ２０４と、復調器２０６と、デマルチプレクサ２０８と、チャンネルコーデック２１６と、制御ユニット２１４と、バースト成形器２２８と、マルチプレクサ２２６と、変調器２２４とを含む。アナログ／デジタルコンバータ２０２は、アナログ信号をデジタル信号に変換するのに必要であり、そして対応的に、デジタル／アナログコンバータ２２２は、デジタル信号をアナログ信号に変換するのに必要とされる。
【００１３】
ベースステーションコントローラ１０２は、スイッチングフィールド１２０及び制御ユニット１２４を備えている。スイッチングフィールド１２０は、スピーチ及びデータをスイッチングしそしてシグナリング回路を接続するのに使用される。ベースステーション１００及びベースステーションコントローラ１０２は、トランスコーダ１２２を更に含むベースステーションシステムを形成する。トランスコーダ１２２は、公衆交換電話ネットワークと無線ネットワークとの間で使用される異なるデジタルスピーチコードモードを互いに適合し得るように変換し、例えば、６４ｋビット／ｓの固定ネットワーク形態から別のセルラー無線ネットワーク形態（１３ｋビット／ｓのような）へ及びそれとは逆に変換する。トランスコーダ１２２は、通常、移動交換センター１３２にできるだけ接近して配置される。というのは、このようにすれば、トランスコーダ１２２とベースステーションコントローラ１０２との間でスピーチをセルラー無線ネットワーク形態で送信することができ、送信容量を節約することができる。制御ユニット１２４は、コール制御、移動管理、統計学的データ及びシグナリングの収集を実行する。
【００１４】
図１は、加入者ターミナル１５０と公衆交換電話ネットワークターミナル１３６との間に回路交換送信接続がいかに確立されるかを示している。面中に線で示すように、データは、システムを通り、エアインターフェイス１７０を経てアンテナ１１２からトランシーバ１１４へ送られ、そしてそこからマルチプレクサ１１６でマルチプレクスされて送信接続１６０を経てスイッチングフィールド１２０へ送られ、そこで、トランスコーダ１２２へ通じる出力へ接続が確立され、そしてそこから更に、移動サービス交換センター１３２に確立された接続を経て、公衆交換電話ネットワーク１３４に接続されたターミナル１３６へ送られる。ベースステーション１００では、制御ユニット１１８は、送信を行うマルチプレクサ１１６を制御し、そしてベースステーションコントローラ１０２では、制御ユニット１２４は、正しいスイッチングを確保するようにスイッチングフィールド１２０を制御する。
【００１５】
本発明は、オフィスに配置されたセルラー無線ネットワークに使用するのに特に良く適している。ベースステーション１００は、この場合に、オフィスベースステーションと称される。オフィスに配置されたセルラー無線ネットワークにより与えられる主たる効果は、ベースステーション１００とベースステーションコントローラ１０２との間に送信接続１６０を与えるのにビルディング内のテレコミュニケーションネットワークを無料で使用できることである。テレコミュニケーションネットワークは、例えば、ＩＰネットワーク（インターネットプロトコル）又はＡＴＭネットワーク（非同期転送モード）である。例えば、ＩＰネットワークが使用される場合には、各ネットワーク要素は、個別のＩＰアドレスを有し、そこにデータパケットがアドレスされる。又、テレコミュニケーションネットワークは、大型の社内ネットワーク、即ち会社の地理的に個別のオフィスを互いに接続するイントラネットでもよい。
【００１６】
上述したように、屋内のセルラー無線ネットワークは、必ずしも、ベースステーションコントローラと称するネットワーク要素をもたない。むしろ、ベースステーションコントローラにより与えられる機能は、非同期データ送信接続を経て互いに接続されるネットワーク要素に分散することができ、これにより、コントローラは、例えば、テレコミュニケーションネットワークにおいて通常のベースステーションコントローラ機能を与えると共に、更にテレコミュニケーショントラフィックの必要な管理も与える２つのコンピュータで構成される。
本発明によれば、セルラー無線ネットワークのネットワーク要素、例えば、ベースステーションコントローラ１０２は、タイムスタンプを送信し、そしてベースステーションは、それらを直接受信し、更に、各ベースステーションは、それ自身の基準周波数を発生する。
【００１７】
別の解決策は、ＬＡＮノード要素、例えば、屋内セルラー無線ネットワークに専用のＬＡＮに使用するように変更されたハブ、ブリッジ、ルータ又はスイッチがタイムスタンプを送信し、そしてベースステーションがそれらを直接受信し、更に、各ベースステーションがそれ自身の基準周波数を発生することである。特に、ハブは、トラフィックに生じる衝突が少なく、それ故、タイムスタンプ送信機能の信頼性が高いという効果を与える。
従って、ベースステーションには、安価なクロックを設けることができる。タイムスタンプを送信するユニットには、より高価なクロックが必要とされるが、いかなる場合にも、それらは少数しか必要とされない。
タイムスタンプを送信するネットワーク要素がどこから正確な基準を受信できるかについては、異なる選択肢がある。
【００１８】
これは、Ａインターフェス即ちＭＳＣ１３２に向かうインターフェイスを経てセルラー無線ネットワークにおいて「見ることのできる」全国的基準クロックにより発生されるクロック信号を受信することができる。次いで、到来するクロックパルスは、公知術と同様にベースステーションにおいて平均化される。従って、タイムスタンプ送信ユニットにおけるクロックは、少なくとも１ｘ１０-8の精度を得ることができる。
又、全国的基準クロックは、他の何らかのテレコミュニケーションライン、例えば、インターネットサービスプロバイダーへのＥ１／Ｔ１接続を経て見ることができる。
タイムスタンプ送信ユニットは、特に、ＩＰネットワークを経ての精度のロスが予想より大きい場合、又は全国的基準クロックが見えない（例えば、Ａインターフェイスをもたないスタンドアローン型屋内セルラー無線ネットワーク）場合には、内蔵のスタンドアローンクロックをもつことができる。例えば、原子クロック又はＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）クロックのような精度が１ｘ１０-8のクロックが必要とされ、この場合には、ＧＰＳ受信器のアンテナは、ビルディングの外部に配置しなければならない。
【００１９】
タイムスタンプ送信ユニットをケーブルによりスタンドアローンクロックに容易に接続できる場合、例えば、これらユニットが装置ルームに一緒に保持される場合には、屋内セルラー無線ネットワークシステム又はビルディング当たり１つのスタンドアローンクロックをもつだけで充分である。
又、外部ベースステーションによりエアインターフェイスを経て送信されるクロック信号が基準クロックとして直接働くような別の解決策も考えられる。この場合には、タイムスタンプ送信ユニットが、エアインターフェイスを経て送られるそのクロックの周波数をこの方法で同期することができる。
上記解決策は、ベースステーションをネットワーク要素に接近して配置する必要がないので、タイムスタンプを送信する１つのネットワーク要素が多数のベースステーションにサービスできるという効果を有する。
【００２０】
図３は、本発明のセルラー無線ネットワークにおけるネットワーク部分の構造の一例を示す図である。右側に破線で描かれた四角形は、本発明に係るベースステーション１０２の構造を示す。ベースステーション１０２は、ローカルクロック３３０を含む。
左側に破線で描かれた四角形は、非同期データ送信接続３１２を経てベースステーション１０２に接続されたネットワーク要素３００を示す。このネットワーク要素３００は、基準クロック３０２を含む。非同期データ送信接続３１２は、実際には、図１に示されたデータ送信接続１６０と同じである。
基準クロック３０２は、タイムスタンプ信号を発生する手段３０６と、ネットワーク要素３００から非同期データ送信接続３１２を経てベースステーション１０２へタイムスタンプ信号３０８を送信する手段３１０とを含む。
【００２１】
タイムスタンプ受信ユニット即ちベースステーション１０２は、タイムスタンプ３１２を周期的に要求し（３３６）、これは、タイムスタンプが発生された２つの連続する時点間の差を表わす。従って、要求判断は、分散化される。別の可能性として、タイムスタンプ送信ユニット即ちネットワーク要素３００は、特定のタイムスタンプ要求３３６を伴わずにタイムスタンプ３１２を自動的に送信する。
ベースステーション１０２は、非同期データ送信接続３１２を経て送信されたタイムスタンプ信号３０８を受信する手段３１４と、その受信されたタイムスタンプ信号３０８に基づいて、ベースステーション１０２のローカルクロックによる時間３３２が基準クロック３０２による時間３０４からどれほどずれているか計算するための手段３１６とを備えている。
【００２２】
タイムスタンプ信号３０８は、当然、ベースステーション１０２のローカルクロックによる時間３３２を、基準クロック３０２による時間に対応するよう変更するのにも使用される。これは、この方法を機能させるのに必要であり、その他の点では、クロックを同期させるのには必要でない。というのは、セルラー無線ネットワークでは、異なるベースステーションの送信が通常は相互に非同期だからである。
ベースステーション１０２は、更に、少なくとも１つの計算されたずれ３１８に基づいてローカルクロック３３０に対する速度修正ファクタ３２４を発生するための手段３２２と、ローカルクロック３３０の動作を速度修正ファクタ３２４を用いて修正するための手段３２６と、速度修正ファクタ３２４で修正されたローカルクロック３３０を使用することによりベースステーション１０２に必要とされる周波数を発生するための周波数シンセサイザー２１２とを備えている。
【００２３】
従って、速度修正ファクタ３２４は、ローカルクロック３３０をより正確に動作するためにローカルクロック３３０の動作を将来どのように修正すべきか通知する。換言すれば、ローカルクロック３３０の時間は、瞬間的に変更されるのではなく、クロックの動作レートが連続的に制御される。ローカルクロック１３０は、少なくとも５０ないし１００時間は必要な精度を維持する。ローカルクロック１３０において、差動電圧制御機構を使用して、クロックの速度が変更される。速度修正ファクタ３２４は、受信したタイムスタンプ３１２に基づき、ローカルクロック３３０の実際の速度と基準クロック３０２の速度との差から導出される。
【００２４】
好ましい実施形態では、速度修正ファクタ３２４は、ローカルクロック３３０の供給電圧が変化するときを指示し、従って、クロック速度の実際の修正が差の制御電圧によって実行されるときを指示する。この差電圧の印加は、約８０％の正確さである。というのは、相対的な電圧変化が非常に小さく、そして電圧とクロック速度との間の関係が完全に直線的ではないからである。繰り返しは、クロックを正確に修正する手段を与え、５ないし１０回の繰り返しで充分である。１回の繰り返し手順に要する全時間は、差動電圧制御回路の特性が変化する典型的な時間スケール（約１年）より相当に短くなければならない。従って、速度修正ファクタ３２４は、ローカルクロック３３０の特性に徐々に生じる変化を補償する。それ故、速度修正ファクタ３２４は、１年に一度以上調整されるのが好ましい。
【００２５】
タイムスタンプは、２４時間ごとに一度、低トラフィック周期中に（例えば、夜間に）要求することができる。これは、以下の計算に使用される一例に過ぎない。ネットワーク要素３００においてサービス要員によりイントラネットの特定の遅延可変特性に基づいて値がセットされる。
タイムスタンプは、ＩＰネットワークにおいて遅延されるが、この方法の場合には、これら遅延の可変性が当該量である。２ｘ１０-6の目標精度の場合に、遅延の可変性は、２ミリ秒未満でなければならない。
好ましい実施形態では、ベースステーション１０２は、非同期データ送信接続３１２を経て送信されたタイムスタンプ信号３２４の送信遅延の変化を計算し、そのずれを所定の限界と比較し、そしてそのずれが所定の限界を越えた場合に、ローカルクロックの精度が所要レベルを満足しないと推論するための手段３２０を備えている。上記限界は、例えば、上述した２ミリ秒である。クロックの精度が所要精度を満足する場合には、測定が必要とされないが、さもなければ、例えば、セルラー無線システムを監視する管理システムにおいて、アラーム３３８を作動することができる。
【００２６】
タイムスタンプを送信する場合には、ネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）のような確立されたプロトコルを使用することができる。タイムスタンプ送信ユニットは、ＮＴＰサーバーとして働き、そしてタイムスタンプ受信ユニットは、ＮＴＰクライアントとして働く。ＮＴＰは、送信遅延を測定し、そして数秒間持続し得る繰り返しプロセスにおいてタイムスタンプを修正する。プロトコルは、ＮＴＰのようにＩＰベースである必要はなく、イーサネットリンク層の頂部に直接構築することもできる。
高いレートのタイムスタンプは、この方法の精度を高めるものではない。しかし、例えば、１時間当り１つのタイムスタンプというレートは、タイムスタンプ受信ユニットが遅延の可変性を推定して、上記制約を満足することを確認し、そしてさもなければ、アラームを発生することができるようにする。
【００２７】
本発明は、オフィスシステムにおける高価なクロックの数を著しく減少することができる。というのは、多数のベースステーションが同じタイムスタンプ送信ユニットから基準周波数を受信できるからである。このような筋書き一例は、１つのビルディングに、外部ネットワークを基準クロックとして使用する１つのネットワーク要素（ベースステーションでもよい）があるというものである。この基準ネットワーク要素は、ビルディング内のより深部にある他のベースステーションにタイムスタンプを送信する。１つのビルディング内では、ＩＰ遅延可変性が、通常、極めて低い。大規模なイントラネットの場合には、遅延可変性が著しく大きなものとなる。従って、２つ以上のタイムスタンプ送信ユニットが必要となる。
本発明のネットワーク部分の一部分は、プロセッサにおいて実行されるソフトウェアにより実施されるのが好ましい。又、本発明のネットワーク部分の一部分は、例えば、ＡＳＩＣ（アプリケーション特有の集積回路）又は個別ロジックを適用することによりハードウェア解決策として実施することもできる。
【００２８】
又、本発明は、図４に示す方法として説明することもできる。この方法は、ブロック４００においてスタートする。ブロック４０２では、セルラー無線ネットワークにおけるネットワーク部分の基準クロックが維持される。ブロック４０４では、基準クロックにおいてタイムスタンプ信号が発生される。ブロック４０６では、タイムスタンプ信号がネットワーク要素から非同期データ送信接続を経てベースステーションへ転送される。ブロック４０８では、転送されたタイムスタンプ信号に基づいて、ベースステーションのローカルクロックによる時間が基準クロックによる時間からどれほどずれるか計算される。ブロック４１０では、少なくとも１つの計算されたずれからローカルクロックに対する速度修正ファクタが発生される。ブロック４１２では、その速度修正ファクタを適用することによりローカルクロックの実行が修正される。ブロック４１４では、ベースステーションに必要とされる周波数が、速度修正ファクタで修正されたローカルクロックを使用することにより発生される。この方法は、ブロック４１６で完了となる。  以上、添付図面を参照して本発明を一例として説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲内で多数の変更がなされ得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  セルラー無線ネットワークの構造の一例を示す図である。
【図２】  トランシーバの構造を示す図である。
【図３】  本発明のセルラー無線ネットワークの一例を示す図である。
【図４】  本発明の方法を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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