JP2011109165A

JP2011109165A - 無線通信システム、誤差時間算出方法、基地局間時刻同期取得方法

Info

Publication number: JP2011109165A
Application number: JP2009258874A
Authority: JP
Inventors: Jun Nishimura; 純西村; Shinsuke Uga; 晋介宇賀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-06-02

Abstract

【課題】基地局と補助基地局からなる無線通信システムであって、基地局のみがＧＰＳ受信機を搭載している場合でも、基地局間時刻同期を取ることが可能な無線通信システムや、当該システムにおける誤差時間算出方法、基地局間時刻同期取得方法の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の無線通信システムは、ＧＰＳ信号５を受信する基地局１と、基地局１と専用回線３で接続されＧＰＳ信号５を受信しない補助基地局２とを備えて構成される無線通信システムである。基地局１は補助基地局２と時刻誤差信号を送受信し、時刻誤差信号の基地局１における送信時刻と、補助基地局２における受信時刻と、補助基地局２から基地局１への送信予定時刻と、基地局１における受信時刻とに基づいて補助基地局２の基地局１に対する誤差時間を測定することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）受信機が搭載された基地局とＧＰＳ受信機が搭載されていない補助基地局とを備えて構成され、基地局間が専用回線で接続されて複局同時送信が可能な無線通信システムにおける、基地局間時刻同期取得に関する。

複局同時送信を実現する無線通信システムでは基地局間時刻同期を取る必要がある。従来、ＧＰＳ受信機からの時刻情報は基地局間時刻同期に利用されておらず、外部からの同期用信号が供給されることにより、基地局間時刻同期を実現していた。

しかし、このようなシステムでは、基地局外部からの同期用信号の供給がない場合に各基地局の時刻同期が取れない。

特許文献１では、基地局と補助基地局の全てにＧＰＳ受信機が搭載されており、各基地局がＧＰＳ信号の時刻情報を利用して時刻同期が取れていることを前提として、無線エリア内への各基地局からの送信タイミングを算出する方法について開示されている。

特許第３３７６４４４号公報

特許文献１のように、基地局と補助基地局の全てにＧＰＳ受信機が搭載されている場合は、ＧＰＳ信号の時刻情報を利用して各基地局間の時刻同期を取ることが出来るが、基地局のみにＧＰＳ受信機が搭載されている場合は各基地局間の時刻同期を取ることが出来ず、複局同時送信を行う事が出来ない。

そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、基地局と補助基地局からなる無線通信システムであって、基地局のみがＧＰＳ受信機を搭載している場合でも、基地局間時刻同期を取ることが可能な無線通信システムや、当該システムにおける誤差時間算出方法、基地局間時刻同期取得方法の提供を目的とする。

本発明の無線通信システムは、ＧＰＳ信号を受信する基地局と、基地局と専用回線で接続されＧＰＳ信号を受信しない補助基地局とを備えて構成され、基地局は補助基地局と時刻誤差信号を送受信し、時刻誤差信号の基地局における送信時刻と、補助基地局における受信時刻と、補助基地局から基地局への送信予定時刻と、基地局における受信時刻とに基づいて補助基地局の基地局に対する誤差時間を測定する。

また、本発明の上記無線通信システムにおける誤差時間算出方法は、（ａ）基地局から補助基地局に送信される時刻誤差信号の送信時刻を基地局において記憶する工程と、（ｂ）補助基地局における時刻誤差信号の受信時刻と、補助基地局から基地局への時刻誤差信号の送信予定時刻とを時刻誤差信号に記載する工程と、（ｃ）基地局における受信時刻を基地局において記憶する工程と、（ｄ）基地局の送信時刻、受信時刻と、補助基地局の受信時刻、送信予定時刻とに基づいて補助基地局の基地局に対する誤差時間を基地局において測定する工程と、を備える。

また、本発明の基地局間時刻同期取得方法では、上記誤差時間算出方法によって測定した補助基地局の基地局に対する誤差時間を用いて、補助基地局の時刻を基地局の時刻に同期させる。

本発明の無線通信システムは、ＧＰＳ信号を受信する基地局と、基地局と専用回線で接続されＧＰＳ信号を受信しない補助基地局とを備えて構成され、基地局は補助基地局と時刻誤差信号を送受信し、時刻誤差信号の基地局における送信時刻と、補助基地局における受信時刻と、補助基地局から基地局への送信予定時刻と、基地局における受信時刻とに基づいて補助基地局の基地局に対する誤差時間を測定する。これにより、補助基地局ではＧＰＳ信号を受信できなくとも、基地局との時刻誤差信号の送受信によって基地局に対する誤差時間を知ることが出来る。

また、本発明の上記無線通信システムにおける誤差時間算出方法は、基地局から補助基地局に送信される時刻誤差信号の送信時刻を基地局において記憶する工程と、補助基地局における時刻誤差信号の受信時刻と、補助基地局から基地局への時刻誤差信号の送信予定時刻とを時刻誤差信号に記載する工程と、基地局における受信時刻を基地局において記憶する工程と、基地局の送信時刻、受信時刻と、補助基地局の受信時刻、送信予定時刻とに基づいて補助基地局の基地局に対する誤差時間を基地局において測定する工程と、を備える。これにより、補助基地局ではＧＰＳ信号を受信できなくても、基地局との時刻誤差時間の送受信を経て、基地局が補助基地局の誤差時間を測定することが出来る。

また、本発明の基地局間時刻同期取得方法では、上記誤差時間算出方法によって測定した補助基地局の基地局に対する誤差時間を用いて、補助基地局の時刻を基地局の時刻に同期する。これにより、補助基地局ではＧＰＳ信号を受信できなくても、基地局間時刻同期を取ることが出来る。

本発明に係る無線通信システムの全体構成図である。本発明の基地局間時刻同期方法における基地局と補助基地局の動作を示したフローチャートである。補助基地局の補正時刻を算出する方法を説明する図である。

（実施の形態１）
＜構成＞
図１は、実施の形態１の複局同時通信を実現する無線通信システムの全体を示す模式図である。実施の形態１の無線通信システムは、基地局１と、基地局１と専用回線３で接続される補助基地局２と、基地局１のＧＰＳアンテナ６にＧＰＳ信号５を送信するＧＰＳ衛星４と、を備える。基地局１の通信エリア９内で携帯型無線機１１は基地局１から無線信号１３を受信可能であり、補助基地局２の通信エリア１０内で携帯型無線機１２は補助基地局２から無線信号１４を受信可能である。基地局１から補助基地局２への信号を下り信号７、補助基地局２から基地局１への信号を上り信号８とする。補助基地局２はＧＰＳ信号を受信することが出来ない。

図１では1台の補助基地局を示したが、補助基地局は基地局１に対して複数あっても良い。

＜基地局間時刻同期方法＞
ＧＰＳ信号を利用した基地局１−補助基地局２間での基地局間時刻同期方法について図２を用いて説明する。図２は、複局同時通信を開始する前に行う時刻同期を取る過程における、基地局１と補助基地局２の動作を示したフローチャートである。

基地局１はＧＰＳ信号５を受信すると（ステップＳ１）、ＧＰＳ信号５のＧＰＳ時刻情報を基に基地局１内部の時刻を補正する（ステップＳ２）。基地局１は時刻誤差信号を生成し（ステップＳ３）、専用回線３を介して補助基地局２に時刻誤差信号を送信する（ステップＳ４）。送信時刻は基地局１において保存しておく（ステップＳ５）。

専用回線３を介して時刻誤差信号を基地局１から受信した補助基地局２は、時刻誤差信号の受信時刻と基地局１への時刻誤差信号送信予定時刻を時刻誤差信号に追記する（ステップＳ６）。このとき、時刻誤差信号の受信時刻には補助基地局２内部の時刻誤差と専用回線３による伝播遅延誤差が含まれており、時刻誤差信号送信予定時刻には補助基地局２内部の時刻誤差が含まれている。補助基地局２は当該追記を行った時刻誤差信号を専用回線３を介して基地局１に返信する（ステップＳ７）。

時刻誤差信号を補助基地局２から受信した基地局１は、その受信時刻を保存する（ステップＳ８）。基地局１は、時刻誤差信号の基地局１における送信時刻と受信時刻、時刻誤差信号に追記された補助基地局２における受信時刻と送信予定時刻を基に、補助基地局２における時刻補正値、すなわち補助基地局２の基地局１に対する誤差時間を算出する（ステップＳ９）。時刻補正値の算出方法については後に詳述する。基地局１は、算出した補助基地局２における時刻補正値より時刻補正値信号を生成し（ステップＳ１０）、専用回線３を介して補助基地局２に送信する（ステップＳ１１）。

補助基地局２は時刻補正値信号を基地局１から受信し、自装置の時刻を補正する（ステップＳ１２）。時刻補正が完了すると、補助基地局２は専用回線３を介して基地局１に対し時刻補正完了通知を送信する（ステップＳ１３）。

このように、本実施の形態の無線通信システムは、ＧＰＳ信号５を受信する基地局１と、基地局１と専用回線３で接続されＧＰＳ信号５を受信しない補助基地局２とを備えて構成される無線通信システムである。基地局１は補助基地局２と時刻誤差信号を送受信し、時刻誤差信号の基地局１における送信時刻と、補助基地局２における受信時刻と、補助基地局２から基地局１への送信予定時刻と、基地局１における受信時刻とに基づいて補助基地局２の基地局１に対する誤差時間を測定する。そして、補助基地局２の基地局１に対する誤差時間を用いて、補助基地局２の時刻を基地局１の時刻に同期させる。これにより、基地局１のみがＧＰＳ信号５を受信できる環境であっても基地局間同期を取ることが出来る。

また、本実施の形態の誤差時間算出方法は、上記無線通信システムにおける誤差時間算出方法であり、基地局１から補助基地局２に送信される時刻誤差信号の送信時刻を基地局１において記憶する工程と、補助基地局２における時刻誤差信号の受信時刻と、補助基地局２から基地局１への誤差信号の送信予定時刻とを時刻誤差信号に記載する工程と、基地局における受信時刻を基地局１において記憶する工程と、基地局１の送信時刻、受信時刻と、補助基地局２の受信時刻、送信予定時刻とに基づいて補助基地局２の基地局１に対する誤差時間を基地局１において測定する工程と、を備える。これにより、基地局１のみがＧＰＳ信号を受信できる環境であっても補助基地局２の基地局１に対する時刻誤差を知ることが出来る。

また、本実施の形態の基地局間時刻同期取得方法は、上記の誤差時間算出方法によって測定した補助基地局２の基地局１に対する誤差時間を用いて、補助基地局２の時刻を基地局１の時刻に同期させる。これにより、基地局１のみがＧＰＳ信号を受信できる環境であっても基地局間同期を取ることが出来る。

＜時刻補正値算出方法＞
補助基地局２の時刻補正値の算出方法を、図３を用いて説明する。基地局１から補助基地局２への下り信号７における下り遅延時間をＤＬ＿Ｄｅｌａｙ、補助基地局２から基地局１への上り信号８における上り遅延時間をＵＬ＿Ｄｅｌａｙとし、ＤＬ＿Ｄｅｌａｙ＝ＵＬ＿Ｄｅｌａｙと仮定する。基地局１が算出したい値は、補助基地局２の時刻補正値＝誤差（Ｅｒｒ＿ｓｅｍｉ）である。基地局１において補助基地局２より時刻誤差信号を受信した時点で既知となる値は、基地局１での送信時刻ＴＸ＿ｂａｓｅ、基地局１での受信時刻ＲＸ＿ｂａｓｅ、補助基地局２での受信時刻ＲＸ＿ｓｅｍｉ＿ｍｅａｓ、補助基地局２での送信予定時刻ＴＸ＿ｓｅｍｉ＿ｍｅａｓの４つである。

補助基地局２での受信時刻ＲＸ＿ｂａｓｅと送信予定時刻ＴＸ＿ｓｅｍｉ＿ｍｅａｓには誤差が生じており、基地局１の時刻と同期した時刻をＲＸ＿ｓｅｍｉとすると、受信時刻ＲＸ＿ｂａｓｅと送信予定時刻ＴＸ＿ｓｅｍｉ＿ｍｅａｓは以下のように表される。

又、補助基地局２からの情報を基に基地局１で算出する、専用回線３における誤差を含んだ下り回線遅延時間ＤＬ＿Ｄｅｌａｙ＿ｍｅａｓは以下のように表される。

又、補助基地局２からの情報を基に基地局１にて算出する専用回線３における誤差を含んだ上り回線遅延時間ＵＬ＿Ｄｅｌａｙ＿ｍｅａｓは以下のように表される。

ＤＬ＿Ｄｅｌａｙ＝ＵＬ＿Ｄｅｌａｙという仮定より、以下の式が求められる。

よって、補助基地局２での誤差Ｅｒｒ＿ｓｅｍｉは以下のように推測できる。

＜効果＞
本実施の形態の無線通信システムは、既に述べた通り以下の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の無線通信システムは、ＧＰＳ信号５を受信する基地局１と、基地局１と専用回線３で接続されＧＰＳ信号５を受信しない補助基地局２とを備えて構成される無線通信システムであり、基地局１は補助基地局２と時刻誤差信号を送受信し、時刻誤差信号の基地局１における送信時刻と、補助基地局２における受信時刻と、補助基地局２から基地局１への送信予定時刻と、基地局１における受信時刻とに基づいて補助基地局２の基地局１に対する誤差時間を測定する。これにより、これにより、基地局１のみがＧＰＳ信号を受信できる環境であっても補助基地局２の基地局１に対する時刻誤差を知ることが出来る。

そして、補助基地局２の基地局１に対する誤差時間を用いて、補助基地局２の時刻を基地局１の時刻に同期させる。これにより、基地局１のみがＧＰＳ信号５を受信できる環境であっても基地局間同期を取ることが出来る。

本発明は、複局同時通信を実現する無線通信システムにおいて基地局間同期を取るために信号供給がない場合に利用できる。

１基地局、２補助基地局、３専用回線、４ＧＰＳ衛星、５ＧＰＳ信号、６ＧＰＳアンテナ、９基地局の通信エリア、１０補助基地局の通信エリア、１１，１２携帯型無線機。

Claims

ＧＰＳ信号を受信する基地局と、前記基地局と専用回線で接続されＧＰＳ信号を受信しない補助基地局とを備えて構成される無線通信システムであって、
前記基地局は前記補助基地局と時刻誤差信号を送受信し、
前記時刻誤差信号の前記基地局における送信時刻と、前記補助基地局における受信時刻と、前記補助基地局から前記基地局への送信予定時刻と、前記基地局における受信時刻とに基づいて前記補助基地局の前記基地局に対する誤差時間を測定することを特徴とする、無線通信システム。
前記補助基地局の前記基地局に対する誤差時間を用いて、前記補助基地局の時刻を前記基地局の時刻に同期させることを特徴とする、請求項１に記載の無線通信システム。
ＧＰＳ信号を受信する基地局と、前記基地局と専用回線で接続されＧＰＳ信号を受信しない補助基地局とを備えて構成される無線通信システムにおける誤差時間算出方法であって、
（ａ）前記基地局から前記補助基地局に送信される時刻誤差信号の送信時刻を前記基地局において記憶する工程と、
（ｂ）前記補助基地局における前記時刻誤差信号の受信時刻と、前記補助基地局から前記基地局への前記時刻誤差信号の送信予定時刻とを前記時刻誤差信号に記載する工程と、
（ｃ）前記基地局における受信時刻を前記基地局において記憶する工程と、
（ｄ）前記基地局の前記送信時刻、前記受信時刻と、前記補助基地局の前記受信時刻、前記送信予定時刻とに基づいて前記補助基地局の前記基地局に対する誤差時間を前記基地局において測定する工程と、を備える誤差時間算出方法。
請求項３に記載の誤差時間算出方法によって測定した前記補助基地局の前記基地局に対する誤差時間を用いて、前記補助基地局の時刻を前記基地局の時刻に同期させることを特徴とする、基地局間時刻同期取得方法。