JP2014222857A - クロック発生装置、及び、クロック発生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度を悪化させずに高安定基準周波数発振器の個数を削減する。【解決手段】第１発振器が生成したクロック信号又は第２発振器が生成したクロック信号を選択する選択部と、内部クロックを含み、選択されたクロック信号および累積データを用いて、外部クロックに内部クロックを同期し、内部クロックに基づくクロック信号を出力するクロック部と、選択部で選択されるクロック信号の切替を指示する切替信号を受信した場合、選択部に選択するクロック信号の切替を指示し、クロック部に累積データを削除することを指示する制御部とを備え、選択部は、制御部からの指示に基づいて、選択するクロック信号を切り替え、クロック部は、前記累積データを削除する指示を受けた場合、累積データを削除し、選択部によって切り替えられたクロック信号を用いて、外部クロックに内部クロックを同期し、内部クロックに基づくクロック信号を出力するクロック発生装置とする。【選択図】図３

Description

本発明は、クロック発生装置、及び、クロック発生方法に関する。

無線基地局では、現在、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式が採用されている
が、セルの小型化に向けてＴＤＤ（Time Division Duplex）方式の採用も検討されている。ＴＤＤ方式では、ＦＤＤ方式に比べて、無線基地局間の相互のタイミングが重要な課題になっている。この課題の解決のために、ＩＥＥＥ１５８８で規定されているＰＴＰ（Precision Time Protocol）と呼ばれるプロトコルまたはＧＰＳ（Global Positioning System）等を使用した時刻同期が使用される。ＰＴＰ（Precision Time Protocol）は、ネッ
トワーク上のデバイスを同期する方法を規定した標準規格である。

無線基地局では、基地局間同期カードにＰＴＰのオーディナリクロックまたはＧＰＳ受信器を実装して、これに同期したクロックを生成して、無線部にクロックを供給することで、無線基地局間同期が実現される。

図１は、従来の無線基地局における基地局間同期カード、クロックカードの構成例を示す図である。図１の例では、無線基地局は、基地局間同期カードおよび２つのクロックカード（クロックカード＃１、クロックカード＃２）を含む。

無線基地局では、クロックカードからデータ処理を行う無線カードに対して通信用クロックを供給している。クロックカードは、通信用クロックの安定供給のために冗長構成をとっている。即ち、無線基地局には、複数のクロックカードが搭載されている。クロックカードには、それぞれに高安定基準周波数発振器（以後、発振器ともいう）が搭載されている。

また、外部マスタークロック（例えば、ＰＴＰマスタ又はＧＰＳアンテナ）を基準として同期用クロックを生成するための基地局間同期カードにも、高安定基準周波数発振器が搭載されている。

特開平４−２９１５３３号公報

高安定基準周波数発振器は無線基地局における精度保証のために使用される。高安定基準周波数発振器は高価であるため、使用する個数を削減することが求められる。さらに、高安定基準周波数発振器の使用個数を削減することで、精度が悪化しないようにすることが求められる。

本件開示の技術は、クロック発生装置において、精度を悪化させずに高安定基準周波数発振器の個数を削減することを課題とする。

開示の技術は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。

即ち、第１の態様は、
クロック信号を生成する第１発振器を有する第１装置と、クロック信号を生成する第２発振器を有する第２装置とに接続されるクロック発生装置であって、
前記第１発振器が生成したクロック信号および前記第２発振器が生成したクロック信号のうちいずれか一方を選択する選択部と、
内部クロックを含み、クロック信号に基づく累積データを格納し、前記選択部で選択されたクロック信号および前記累積データを用いて、外部マスタークロックに内部クロックを同期し、前記内部クロックに基づくクロック信号を出力するクロック部と、
前記選択部で選択されるクロック信号を切り替えることを指示する切替信号を受信した場合、前記選択部に選択するクロック信号を切り替えることを指示し、前記クロック部に前記累積データを削除することを指示する制御部と、を備え、
前記選択部は、前記制御部からの指示に基づいて、選択するクロック信号を切り替え、
前記クロック部は、前記累積データを削除する指示を受けた場合、前記累積データを削除し、前記選択部によって切り替えられたクロック信号を用いて、前記外部マスタークロックに前記内部クロックを同期し、前記内部クロックに基づくクロック信号を出力する
クロック発生装置である。

開示の態様は、プログラムが情報処理装置によって実行されることによって実現されてもよい。即ち、開示の構成は、上記した態様における各手段が実行する処理を、情報処理装置に対して実行させるためのプログラム、或いは当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として特定することができる。また、開示の構成は、上記した各手段が実行する処理を情報処理装置が実行する方法をもって特定されてもよい。

開示の技術によれば、クロック発生装置において、精度を悪化させずに高安定基準周波数発振器の個数を削減することができる。

図１は、従来の無線基地局における基地局間同期カード、クロックカードの構成例を示す図である。 図２は、無線基地局の構成例を示す図である。 図３は、無線基地局の基地局間同期カードおよびクロックカードの構成例を示す図である。 図４は、ＰＴＰデバイスに供給されるクロック信号の切り替えの動作フローの例を示す図である。 図５は、動作シーケンスの例（１）を示す図である。 図６は、動作シーケンスの例（２）を示す図である。 図７は、位相調整の動作フローの例を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、開示の構成は、開示の実施形態の具体的構成に限定されない。開示の構成の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。

〔実施形態〕
（構成例）
図２は、無線基地局の構成例を示す図である。無線基地局１０は、基地局間同期カード１００、クロックカードＡ２００、クロックカードＢ３００、制御カード４００、無線カード５００、スイッチカード６００、局インタフェースカード７００を含む。無線基地局１０は、ＬＴＥ局のＰＴＰマスタとの間でパケットを送受信する。

基地局間同期カード１００は、ＰＴＰマスタからのＰＴＰパケット等に基づいてＰＴＰマスタのクロックに内部クロックを同期する。基地局間同期カード１００は、内部クロックに基づいてクロック信号を生成し、クロックカードＡ２００およびクロックカードＢ３００に生成したクロック信号を出力する。

クロックカードＡ２００は、基地局間同期カード１００からのクロック信号等に基づいて、通信用クロック信号を生成し、無線カードに出力する。クロックカードＢ３００は、クロックカードＢ３００と同様構成を有し、クロックカードＡ２００が故障した時などの緊急用のクロックカードとして使用される。

制御カード４００は、クロックカードＡ２００およびクロックカードＢ３００を制御する。無線カード５００は、無線端末との間で、送信信号および受信信号に対して、ベースバンド信号処理を行う。無線カード５００は、クロックカードから通信用クロック信号を受信する。スイッチカード６００は、無線カードを切り替える。局インタフェースカード７００は、Ｌ２ＳＷ（Layer 2 Switch）を含む。Ｌ２ＳＷは、ＰＴＰマスタからのＰＴＰパケットを抽出し、基地局間同期カード１００に送信する。

図３は、無線基地局の基地局間同期カードおよびクロックカードの構成例を示す図である。図３の例では、無線基地局は、基地局間同期カード１００、クロックカードＡ２００、クロックカードＢ３００を含む。基地局間同期カード１００には、ＰＴＰマスタ１１００、ＧＰＳアンテナ１２００が接続される。ＰＴＰマスタ１１００及びＧＰＳアンテナ１２００のうち、どちらか一方は、省略されてもよい。

基地局間同期カード１００は、ＰＴＰデバイス１０２、クロック選択部１１２、信号変化監視部１１４、切替用状態遷移制御部１１６、同期状態監視制御部１１８、ＰＴＰデバイス通信部１２０を含む。基地局間同期カード１００は、さらに、ＧｂＥＰＨＹ１３０、ＧＰＳ１４０、ＣＰＵ１５０、メモリ１６０を含む。

ＰＴＰデバイス１０２は、クロック選択部１１２から所定の周波数のクロック信号を受信する。所定の周波数は、例えば、１０ＭＨｚまたは５ＭＨｚである。ＰＴＰデバイス１０２は、クロック選択部１１２から受信したクロック信号（ローカルクロック）の、ＰＴＰマスタ１１００のクロックに対するドリフト、オフセットを補正する。ＰＴＰデバイス１０２は、１ＰＰＳ（1 Pulse Per Second）信号、１０ＭＨｚクロック信号、ＴｏＤ（Time of Day）等を出力する。１ＰＰＳ信号は、１秒毎のパルス信号である。ＴｏＤ（Time of Day）は、時刻情報である。ＰＴＰデバイス１０２は、クロック部の一例である。

ＰＴＰデバイス１０２は、内部の累積データと、入力されるクロック信号と、ＰＴＰマスタ１１００等からの信号によって、１ＰＰＳ信号等を生成する。ＰＴＰデバイス１０２の内部の累積データは、入力されるクロック信号によって得られるデータである。入力されるクロック信号は、入力されるクロック信号を生成する発振器に依存する。よって、累積データは、入力されるクロック信号を生成する発振器に依存する。従って、入力されるクロック信号を生成する発振器の変更前に得られたＰＴＰデバイス１０２の内部の累積データを使用して、入力されるクロック信号を生成する発振器の変更後に、１ＰＰＳ信号等を生成すると、動作保証がされない。よって、ＰＴＰデバイス１０２に入力されるクロック信号を生成する発振器が変更された場合、ＰＴＰデバイス１０２の内部の累積データがリセットされることが求められる。

クロック選択部１１２は、ＰＴＰデバイス１０２に出力するクロック信号を、通常用（アクティブ系）と緊急用（スタンバイ系）との間で、切り替える。クロック選択部１１２
に入力されるクロック信号は、クロックカードＡ２００の高安定基準周波数発振器２０２で生成されたクロック信号、及び、クロックカードＡ３００の高安定基準周波数発振器３０２で生成されたクロック信号である。クロック選択部１１２は、通常時、クロックカードＡ２００の高安定基準周波数発振器２０２で生成されたクロック信号を、ＰＴＰデバイス１０２に出力する。クロック信号の切り替えは、例えば、切替用状態遷移制御部１１６からの指示により行われる。クロック選択部１１２は、選択部の一例である。

信号変化監視部１１４は、切替信号を監視して、変化があれば切替用状態遷移制御部１１６に通知する。

切替用状態遷移制御部１１６は、信号変化監視部１１４からのトリガ（通知）により、切替の遷移を制御する。

同期状態監視制御部１１８は、ＰＴＰデバイス通信部１２０を経由して、ＰＴＰデバイス１０２の状態の読み出しとＰＴＰデバイス１０２の操作とを実行する。

ＰＴＰデバイス通信部１２０は、ＰＴＰデバイス１０２との間で、ＰＴＰデバイス１０２固有の通信を行う。ＰＴＰデバイス通信部１１２による通信は、例えば、Ｉ２Ｃ等の低速のシリアル通信である。

ＧｂＥＰＨＹ１３０は、ＰＴＰマスタ３００からＰＴＰパケットを受信する。ＧｂＥＰＨＹ１３０は、ＰＴＰデバイス１０２に、ＰＴＰパケットを送信する。ＧｂＥＰＨＹ１３０は、ＰＴＰデバイス１０２から、ＰＴＰマスタ３００向けのＰＴＰパケットを受信する。ＧｂＥＰＨＹ１３０は、ＰＴＰパケットをＰＴＰマスタ１１００に送信する。

ＧＰＳモジュール１４０は、ＧＰＳアンテナで受信したＧＰＳ信号から、１ＰＰＳ信号、ＴｏＤを生成し、ＰＴＰデバイス１０２に出力する。ＧＰＳによるクロックは、外部マスタークロックの一例である。

ＣＰＵ１５０は、基地局間同期カード１００を制御する。ＣＰＵ１５０は、記録媒体に記録されたプログラムをメモリ１６０の作業領域にロードして実行し、プログラムの実効を通じて周辺機器等が制御されることによって、所定の目的に合致した機能を実現できる。ＣＰＵ１５０の代わりにＤＳＰ（Digital Signal Processor）が使用されてもよい。

メモリ１６０は、ＣＰＵ１５０で使用されるプログラムやデータが格納される。メモリ１６０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。

基地局間同期カード１００は、ＧｂＥＰＨＹ１３０及びＧＰＳモジュール１４０のうち、少なくともいずれか１つを備えていればよい。

クロック選択部１１２、信号変化監視部１１４、切替用状態遷移制御部１１６、同期状態監視制御部１１８、ＰＴＰデバイス通信部１２０は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を使用して実現される。

信号変化監視部１１４、切替用状態遷移制御部１１６、同期状態監視制御部１１８、ＰＴＰデバイス通信部１２０は、１つの制御部として動作してもよい。

クロックカードＡ２００は、高安定基準周波数発振器２０２、ＤＰＬＬ２０４、選択器２０６、ＡＰＬＬ２０８、位相差検出部２１０、異常時切替部２１２を含む。

クロックカードＢ３００は、高安定基準周波数発振器３０２、ＤＰＬＬ３０４、選択器３０６、ＡＰＬＬ３０８、位相差検出部３１０、異常時切替部３１２を含む。

クロックカードＡ２００及びクロックカードＢ３００で生成されるクロック信号は、無線カードなどに出力される。

クロックカードＡ２００及びクロックカードＢ３００は、同様の機能を有する。ここでは、クロックカードＡ２００が通常時に使用されるクロックカードであり、クロックカードＢ３００が緊急時に使用されるカードであるとする。ここでは、主として、クロックカードＡ２００について説明する。

高安定基準周波数発振器２０２は、所定の周波数の信号（クロック信号）を発生する。所定の周波数は、例えば、５ＭＨｚ又は１０ＭＨｚである。高安定基準周波数発振器２０２が発生する信号は、ＤＰＬＬ２０４、基地局間同期カード１００のクロック選択部１１２に出力される。

ＤＰＬＬ（Digital Phase Locked Loop）２０４は、デジタル位相同期回路である。Ｄ
ＰＬＬ２０４は、高安定基準周波数発振器２０２又はＰＴＰデバイス１０２からの信号に基づいて、位相差検出部２１０からの指示により、出力する信号の周波数を例えば１ＰＰＭ単位で調整する。ＤＰＬＬ２０４は、３．８４ＭＨｚの信号（通信用クロック信号）を選択器２０６に出力する。

選択器２０６は、２つの入力信号から１つの信号を選択し出力する。選択器２０６には、ＤＰＬＬ２０４からの信号、クロックカードＢ３００からの信号が入力される。選択器２０６において、通常時、ＤＰＬＬ２０４からの信号が選択される。また、クロックカードＢ３００の選択器３０６において、通常時、クロックカードＡ２００からの信号が選択される。

ＡＰＬＬ（Analog Phase Locked Loop）２０８は、アナログ位相同期回路である。ＡＰＬＬ２０８は、選択器２０６から入力されるクロック信号に同期したクロック信号を出力する。ＡＰＬＬ２０８から出力された信号（通信用クロック信号）は、無線カードに入力される。

位相差検出部２１０は、自己位相を保存するレジスタを有し、外部の１ＰＰＳ及びＴｏＤと、自己位相の１ＰＰＳ及びＴｏＤとを比較することで、自己位相が遅れているか進んでいるかを検出する。位相差検出部２１０は、位相差により、ＤＰＬＬ２０４の同期位相を調整する。

異常時切替部２１２は、クロックカードＢ３００の異常検出部３１４から異常通知を受けると、基地局間同期カード１００の信号変化監視部１１４に、切替信号を送信する。

異常検出部２１４は、クロックカードＡ２００の状態を監視し、クロックカードＡ２００の異常を検出する。異常検出部２１４は、クロックカードＡ２００が通常時に使用されるクロックカードとして動作しているときに、クロックカードＡ２００の異常を検出すると、クロックカードＢ３００の異常時切替部３１２に、異常通知を行う。

クロックカードＢ３００の異常時切替部３１２は、クロックカードＡ２００の異常検出部２１４から異常通知を受けると、基地局間同期カード１００の信号変化監視部１１４に、切替信号を送信する。

複数の構成要素が一体となって１つの構成要素として動作してもよい。また、１つの構成要素が複数の構成要素に分かれて動作してもよい。さらに、複数の構成要素が別の複数の構成要素として動作してもよい。

基地局間同期カード１００、クロックカードＡ２００、クロックカードＢ３００の各ユニットは、ハードウェアの構成要素、ソフトウェアの構成要素、又は、これらの組み合わせとして、それぞれ実現され得る。

ハードウェアの構成要素は、ハードウェア回路であり、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ： Application Specific Integrated Circuit）、ゲートアレイ、論理ゲートの組み合わせ、アナログ回路等がある。

ソフトウェアの構成要素は、ソフトウェアとして所定の処理を実現する部品である。ソフトウェアの構成要素は、ソフトウェアを実現する言語、開発環境等を限定する概念ではない。

（時刻同期）
基地局間同期カード１００のＰＴＰデバイス１０２のクロック（内部クロック）を、ＰＴＰマスタ１１００のクロックに、同期することについて説明する。

ＰＴＰマスタ１１００は、基地局間同期カード１００のＰＴＰデバイス１０２に対して、ＰＴＰマスタ１１００における時刻Ｔ１に、Sync Messageを送信する。基地局間同期カード１００は、ＰＴＰマスタ１１００からのSync Messageを、ＰＴＰデバイス１０２における時刻Ｔ２に、受信する。また、ＰＴＰデバイス１０２は、ＰＴＰマスタ１１００におけるSync Messageの送信時刻Ｔ１を、ＰＴＰマスタ１１００からSync Follow up Messageで受信する。

また、ＰＴＰデバイス１０２は、ＰＴＰマスタ１１００に対して、ＰＴＰデバイス１０２における時刻Ｔ３に、Delay Request Messageを送信する。ＰＴＰマスタ１１００は、
ＰＴＰデバイス１０２からのDelay Request Messageを、ＰＴＰマスタ１１００における
時刻Ｔ４に、受信する。また、ＰＴＰデバイス１０２は、ＰＴＰマスタ１１００におけるDelay Request Messageの受信時刻Ｔ４を、ＰＴＰマスタ１１００からDelay Response Messageで受信する。

ＰＴＰマスタ１１００とＰＴＰマスタ１０２との間の（一方向の）経路遅延Ｔｄは、Ｔｄ＝（（Ｔ２−Ｔ１）＋（Ｔ４−Ｔ３））／２と算出される。経路遅延Ｔｄを用いて、ＰＴＰマスタ１１００とＰＴＰデバイス１０２との時間差Ｔｍｓは、Ｔｍｓ＝Ｔｄ−（Ｔ２−Ｔ１）＝（Ｔ４−Ｔ３）−Ｔｄと算出される。時間差Ｔｍｓは、ＰＴＰデバイス１０２で算出される。

時間差Ｔｍｓは、ＰＴＰデバイス１０２で、継続的に（例えば、所定時間毎に）算出され、ＰＴＰデバイス１０２に累積される。ＰＴＰデバイス１０２は、時間差Ｔｍｓの平均値を算出する。ＰＴＰデバイス１０２に累積される時間差Ｔｍｓや時間差Ｔｍｓの平均値は、累積データの例である。累積データは、ＰＴＰデバイス１０２に格納される。ＰＴＰデバイス１０２の内部クロックは、時間差Ｔｍｓの平均値を用いて、修正される。ＰＴＰデバイス１０２は、内部クロックに基づくクロック信号を、クロックカードＡ２００およびクロックカードＢ３００に出力する。時間差Ｔｍｓは、ＰＴＰデバイス１０２に入力されるクロック信号（高安定基準周波数発振器が生成するクロック信号）に依存する。従って、ＰＴＰデバイス１０２に入力されるクロック信号が変更されたにも関わらず、累積さ
れた時間差Ｔｍｓの平均値を用いて修正された、ＰＴＰデバイス１０２から出力されるクロック信号の精度は、保証されない。

ＧＰＳクロックにＰＴＰデバイス１０２のクロック（内部クロック）を同期する場合、ＰＴＰデバイス１０２は、ＧＰＳクロックとＰＴＰデバイス１０２のクロックとの時間差を算出する。当該時間差は、ＰＴＰデバイス１０２で、継続的に算出され、累積される。ＰＴＰデバイス１０２の内部クロックは、当該時間差の平均値を用いて、修正される。当該時間差も、ＰＴＰデバイス１０２に入力されるクロック信号に依存する。従って、ＰＴＰデバイス１０２に入力されるクロック信号が変更されたにも関わらず、累積された時間差の平均値を用いて修正された、ＰＴＰデバイス１０２から出力されるクロック信号の精度は、保証されない。

（動作例）
図４は、本実施形態のＰＴＰデバイスに供給されるクロック信号の切り替えの動作フローの例を示す図である。

クロックカードＡ２００において、異常が検出されると、クロックカードＢ３００の異常時切替部３１２に通知される（Ｓ１０１）。クロックカードＢ３００の異常時切替部３１２は、クロックカードＡ２００の異常を認知すると、基地局間同期カード１００に対し、切替信号を送信する（Ｓ１０２）。切替信号は、クロックカードの切り替え、及び、ＰＴＰデバイス１０２のリセットを指示する信号である。また、異常時切替部３１２は、クロックカードＡ２００及びクロックカードＢ３００に、自走モード（ホールドオーバーモード）に切り替えることを指示する（Ｓ１０３）。自走モードは、各クロックカードが基地局間同期カード１００からのクロック信号に依存せずに、通信用クロック信号を出力するモードである。また、各クロックカードは、無線カード等に出力する通信用クロック信号を、クロックカードＡ２００の通信用クロック信号から、クロックカードＢ３００の通信用クロック信号に切り替える（Ｓ１０４）。

基地局間同期カード１００は、切替信号を受信すると、ＰＴＰデバイス１０２のリセットを行う（Ｓ１０５）。また、基地局間同期カード１００は、ＰＴＰデバイス１０２に入力されるクロック信号を、クロックカードＡ２００のクロック信号から、クロックカードＢ３００のクロック信号に変更する（Ｓ１０６）。

また、基地局間同期カード１００は、ＰＴＰデバイス１０２の累積データを削除する。基地局間同期カード１００のＰＴＰデバイス１０２は、外部マスタークロックとの再同期処理を行う。基地局間同期カード１００は、ＰＴＰデバイス１０２が再び同期状態になると、各クロックカードに対し、自走モードから従属モードに切り替えることを指示する（Ｓ１０７）。各クロックカードは、自走モードから従属モードに切り替え、ＰＴＰデバイス１０２によるクロック信号を受信する。これにより、各クロックカードは、再び、ＰＴＰデバイス１０２のクロック信号に基づいた通信用クロック信号を無線カードなどに向けて出力する。

次に、本実施形態のＰＴＰデバイスに供給されるクロック信号の切り替えの動作を、動作シーケンスを使用して、詳細に説明する。

図５及び図６は、本実施形態の動作シーケンスの例を示す図である。図５の「Ａ」乃至「Ｎ」は、それぞれ、図６の「Ａ」乃至「Ｎ」と接続する。

クロックカードＡ２００の異常検出部２１４は、クロックカードＡ２００の状態を監視する。異常検出部２１４は、クロックカードＡ２００の異常を検出する（ＳＱ１００１）
と、クロックカードＢ３００の異常時切替部３１２に、異常通知を送信する（ＳＱ１００２）。クロックカードＡ２００の異常とは、例えば、高安定基準周波数発振器２０２の故障である。異常検出部２１４は、例えば、高安定基準周波数発振器２０２の故障を、高安定基準周波数発振器２０２のクロック信号の断検出で、検出する。

異常時切替部３１２は、クロックカードＡ２００の異常検出部２１４からクロックカードＡ２００の異常通知を受けると、切替信号を基地局間同期カード１００の信号変化監視部１１４に送信する（ＳＱ１００３）。切替信号は、クロックカードの切り替え、及び、ＰＴＰデバイス１０２のリセットを指示する信号である。異常時切替部３１２は、例えば、クロックカードＡ２００の点検、検査、修理等によりクロックカードＡ２００が停止する場合に、切替信号を基地局間同期カード１００の信号変化監視部１１４に送信してもよい。

異常時切替部３１２は、クロックカードＡ２００の位相差検出部２１０に対し、自走モード（自走同期モード）に切り替えることを指示する（ＳＱ１００４）。クロックカードＡ２００は、自走モードに切り替えることにより、ＰＴＰデバイス１０２からのクロック信号の影響を受けなくなる。また、異常時切替部３１２は、クロックカードＢ３００の位相差検出部３１０に対し、自走モード（自走同期モード）に切り替えることを指示する（ＳＱ１００５）。クロックカードＢ３００は、自走モードに切り替えることにより、ＰＴＰデバイス１０２からのクロック信号の影響を受けなくなる。各クロックカードは、ＰＴＰデバイス１０２からのクロック信号からの信号を受けなくても、自走モードで、所定時間の間、精度保証された通信用クロック信号を供給することができる。

また、異常時切替部３１２は、クロックカードＡ２００の選択器２０６に対し、クロックカードＢ３００からの信号を選択することを指示する（ＳＱ１００６）。クロックカードＢ３００からの信号が選択されることにより、クロックカードＡ２００からクロックカードＢ３００によって生成された通信用クロック信号が無線カード４００に出力されるようになる。異常時切替部３１２は、クロックカードＢ３００の選択器３０６に対し、クロックカードＢ３００のＤＰＬＬ３０４からの信号を選択することを指示する（ＳＱ１００７）。クロックカードＢ３００のＤＰＬＬ３０４からの信号が選択されることにより、クロックカードＢ３００からクロックカードＢ３００によって生成された通信クロック信号が無線カード４００に出力されるようになる。

一方、基地局間同期カード１００の信号変化監視部１１４は、異常時切替部３１２から切替信号を受信すると、切替用状態遷移制御部１１６に、切替信号を受信したことを通知する（ＳＱ１００８）。

切替用状態遷移制御部１１６は、信号変化監視部１１４から通知を受けると、同期状態監視制御部１１８に、リセット要求を送信する（ＳＱ１００９）。リセット要求は、ＰＴＰデバイス１０２のリセットを要求するものである。また、切替用状態遷移制御部１１６は、クロック選択部１１２に対し、選択するクロック信号を変更することを要求するクロック選択要求を送信する（ＳＱ１０１０）。クロック選択部１１２は、切替用状態遷移制御部１１６からクロック選択要求を受信すると、ＰＴＰクロックに入力するクロック信号を、クロックカードＡ２００のクロック信号からクロックカードＢ３００のクロック信号に切り替える。クロックカードＡ２００のクロック信号は、高安定基準周波数発振器２０２によって生成される。クロックカードＢ３００のクロック信号は、高安定基準周波数発振器３０２によって生成される。

同期状態監視制御部１１８は、切替用状態遷移制御部１１６からリセット要求を受信すると、ＰＴＰデバイス通信部１２０に対し、ＰＴＰデバイス１０２をリセットすることを
指示する（ＳＱ１０１１）。

ＰＴＰデバイス通信部１２０は、同期状態監視制御部１１８から指示を受けると、ＰＴＰデバイス１０２に対し、リセット指示を送信する（ＳＱ１０１２）。

ＰＴＰデバイス１０２は、リセット指示を受信すると、ＰＴＰデバイス１０２のリセット処理を行う。ＰＴＰデバイス１０２は、リセット処理では、クロック信号の生成に使用される累積データの削除を行う。ＰＴＰデバイス１０２はリセット処理が終了すると、ＧｂＥＰＨＹ１３０を介したＰＴＰマスタ１１００又はＧＰＳモジュール１４０との間で、改めて同期処理（再同期処理）を行う。再同期処理では、例えば、ＰＴＰデバイス１０２は、ＰＴＰマスタ１１００との間でＰＴＰパケットの送受信を繰り返し、平均値処理等を行う。再同期処理が終了すると、ＰＴＰデバイスは同期状態となる。ＰＴＰデバイス１０２は、高安定基準周波数発振器２０２が生成したクロック信号を使用している際に累積された累積データを、高安定基準周波数発振器３０２が生成したクロック信号を使用している際に、使用しない。よって、ＰＴＰデバイス１０２は、精度保証されたクロック信号を出力することができる。

同期状態監視制御部１１８は、ＰＴＰデバイス通信部１２０を介して、ＰＴＰデバイス１０２の状態の読み出しを行う。同期状態監視制御部１１８は、ＰＴＰデバイス１０２のリセット処理及び再同期処理が終了し、ＰＴＰデバイス１０２が再び同期状態となったのを確認すると、リセット処理及び再同期処理の終了を切替用状態遷移制御部１１６に通知する（ＳＱ１０１３）。同期状態監視制御部１１８は、リセット処理の開始から所定時間経過時を、リセット処理の終了としてもよい。

切替用状態遷移制御部１１６は、ＰＴＰデバイス通信部１２０から通知を受けると、位相差検出部２１０に対し、自走モードから従属モードに切り替えることを指示する（ＳＱ１０１４）。クロックカードＡ２００は、従属モードに切り替えることにより、ＰＴＰデバイス１０２からの１０ＭＨｚの信号（クロック信号）を受信する。

位相差検出部２１０は、外部の１ＰＰＳ及びＴｏＤと、自己位相の１ＰＰＳ及びＴｏＤとを比較することで、自己位相が遅れているか進んでいるかを検出する。位相差検出部２１０は、位相差を解消すべく、ＤＰＬＬ２０４の同期位相を調整する。位相調整により、外部の信号の位相と自己位相との間の位相差は徐々に解消される。位相調整については、後に詳述する。

また、切替用状態遷移制御部１１６は、ＰＴＰデバイス通信部１２０から通知を受けると、位相差検出部３１０に対し、自走モードから従属モードに切り替えることを指示する（ＳＱ１０１５）。クロックカードＢ３００は、従属モードに切り替えることにより、ＰＴＰデバイス１０２からの１０ＭＨｚの信号を受信する。

位相差検出部３１０は、外部の１ＰＰＳ及びＴｏＤと、自己位相の１ＰＰＳ及びＴｏＤとを比較することで、自己位相が遅れているか進んでいるかを検出する。位相差検出部３１０は、位相差を解消すべく、ＤＰＬＬ２０４の同期位相を調整する。位相調整により、外部の信号の位相と自己位相との間の位相差は徐々に解消される。

図７は、位相調整の動作フローの例を示す図である。

位相差検出部２１０は、基準クロック信号であるＰＴＰデバイス１０２からの１ＰＰＳ及びＴｏＤと、自己位相の１ＰＰＳ及びＴｏＤとを比較する（Ｓ２０１）。

位相差検出部２１０は、基準クロック信号の位相と自己位相との間に位相差があるか否かを判定する（Ｓ２０２）。位相差がない場合（Ｓ２０２；ＹＥＳ）、処理が終了する。位相差がある場合（Ｓ２０２；ＮＯ）、処理がステップＳ２０３に進む。

位相差検出部２１０は、基準クロック信号の位相に対して自己位相が進んでいるか否かを判定する（Ｓ２０３）。基準クロック信号の位相に対して自己位相が遅れている場合（Ｓ２０３；ＹＥＳ）、処理がステップＳ２０４に進む。基準クロック信号の位相に対して自己位相が進んでいる場合（Ｓ２０２；ＮＯ）、処理がステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０４では、位相差検出部２１０は、ＤＰＬＬ２０４の周波数を＋１ＰＰＭ（parts per million）にする。その後、処理がステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２０５では、位相差検出部２１０は、ＤＰＬＬ２０４の周波数を−１ＰＰＭにする。その後、処理がステップＳ２０１に戻る。

このようにすることにより、基準クロックの位相と自己位相との間に位相差が徐々に解消される。

クロックカードＢ３００の位相差検出部３１０についても、クロックカードＡ２００の位相差検出部２１０と、同様である。

（実施形態の作用、効果）
無線基地局１０における基地局間同期カード１００のＰＴＰデバイス１０２は、クロックカードＡ２００の高安定基準周波数発振器２０２又はクロックカードＢ３００の高安定基準周波数発振器３０２が生成するクロック信号を受信する。基地局間同期カード１００は、高安定基準周波数発振器を有さない。ＰＴＰデバイス１０２は、入力されるクロック信号が切り替えられる際に、ＰＴＰデバイス１０２の内部の累積データを削除する。ＰＴＰデバイス１０２は、切り替えられたクロック信号を用いて、外部マスタークロックに内部のクロックを同期する。ＰＴＰデバイス１０２に入力されるクロック信号が切り替えられる際に、ＰＴＰデバイス１０２の内部の累積データが削除される。これにより、切り替え後に、ＰＴＰデバイス１０２は、切り替え前の累積データの影響を受けることなく、ＰＴＰデバイス１０２の内部クロックを外部マスタークロックに同期させることができる。即ち、基地局間同期カード１００は、ＰＴＰデバイス１０２に供給されるクロックを切り替えた後も、精度保証されたクロック信号を出力することができる。

各クロックカードが自走モードで動作している間に、ＰＴＰデバイス１０２は、累積データを削除し再同期処理を行う。これにより、基地局間同期カード１００は、クロックカードからの通信用クロック信号の供給に影響をあたえることなく、ＰＴＰデバイス１０２に供給するクロック信号を切り替えることができる。

基地局間同期カード１００が高安定基準周波数発振器を有さないので、従来技術と比べて、無線基地局１０における高安定基準周波数発振器の個数が削減される。また、基地局間同期カード１００が高安定基準周波数発振器を有さないので、従来技術と比べて、高安定基準周波数発振器を取り除くことで実装面積が削減される。

１０ 無線基地局
１００ 基地局間同期カード
１０２ ＰＴＰデバイス
１１２ クロック選択部
１１４ 信号変化監視部
１１６ 切替用状態遷移制御部
１１８ 同期状態監視制御部
１２０ ＰＴＰデバイス通信部
１３０ ＧｂＥＰＨＹ
１４０ ＧＰＳモジュール
１５０ ＣＰＵ
１６０ メモリ
２００ クロックカードＡ
２０２ 高安定基準周波数発振器
２０４ ＤＰＬＬ
２０６ 選択器
２０８ ＡＰＬＬ
２１０ 位相差検出部
２１２ 異常時切替部
２１４ 異常検出部
３００ クロックカードＢ
３０２ 高安定基準周波数発振器
３０４ ＤＰＬＬ
３０６ 選択器
３０８ ＡＰＬＬ
３１０ 位相差検出部
３１２ 異常時切替部
３１４ 異常検出部
４００ 制御カード
５００ 無線カード
６００ スイッチカード
７００ 局インタフェースカード
１１００ ＰＴＰマスタ
１２００ ＧＰＳアンテナ

Claims (2)

1. クロック信号を生成する第１発振器を有する第１装置と、クロック信号を生成する第２発振器を有する第２装置とに接続されるクロック発生装置であって、
   前記第１発振器が生成したクロック信号および前記第２発振器が生成したクロック信号のうちいずれか一方を選択する選択部と、
   内部クロックを含み、クロック信号に基づく累積データを格納し、前記選択部で選択されたクロック信号および前記累積データを用いて、外部マスタークロックに前記内部クロックを同期し、前記内部クロックに基づくクロック信号を出力するクロック部と、
   前記選択部で選択されるクロック信号を切り替えることを指示する切替信号を受信した場合、前記選択部に選択するクロック信号を切り替えることを指示し、前記クロック部に前記累積データを削除することを指示する制御部と、を備え、
   前記選択部は、前記制御部からの指示に基づいて、選択するクロック信号を切り替え、
   前記クロック部は、前記累積データを削除する指示を受けた場合、前記累積データを削除し、前記選択部によって切り替えられたクロック信号を用いて、前記外部マスタークロックに前記内部クロックを同期し、前記内部クロックに基づくクロック信号を出力する
   クロック発生装置。
2. クロック信号を生成する第１発振器を有する第１装置と、クロック信号を生成する第２発振器を有する第２装置とに接続されるクロック発生装置において、
   クロック発生装置が、
   前記第１発振器が生成したクロック信号および前記第２発振器が生成したクロック信号のうちいずれか一方を選択し、
   選択されたクロック信号および前記クロック信号に基づく累積データを用いて、外部マスタークロックに前記クロック装置の内部クロックを同期し、前記内部クロックに基づくクロック信号を出力し、
   選択されるクロック信号を切り替えることを指示する切替信号を受信した場合、選択するクロック信号を切り替え、前記累積データを削除し、切り替えられたクロック信号を用いて、前記外部マスタークロックに前記内部クロックを同期し、前記内部クロックに基づくクロック信号を出力する
   クロック発生方法。

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