JP3476720B2 - パケット無線信号の基地局への時間同期 - Google Patents

パケット無線信号の基地局への時間同期

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパケット源から無線基地
局に伝送されるパケット化無線信号の同期に関する。
【０００２】
【従来の技術】セルラー移動通信システムにおいて、一
つの基地局は通常特定の移動局と信号を交換する。移動
局が移動しもう一つの基地局に「ハンドオフ」した時、
異なる基地局が移動局に対する信号の伝送及び受信機能
を行う。この調整はアナログ無線伝送システム及びデジ
タルシステムで用いられているが、ＣＤＭＡ（符号分割
多重伝送方式）無線リンクが使われているところでは変
化している。ＣＤＭＡの特徴としてはソフトハンドオフ
と呼ばれる状況で、いくつかの基地局が特定の移動局に
信号を伝送したり、特定の移動局からの信号を受信する
ことが可能なことがある。ソフトハンドオフによって、
たいていはただ一つの基地局だけが特定の移動局と通信
するという形態に対してスムーズな遷移を加える。いく
つかの基地局によって信号が受信されたとき、フレーム
選択ユニットは移動局から受信される最良の信号を選択
するために用いられる。もし移動局が丘の多い地域を通
過している場合、あるいはたくさんの高いビルのある地
域を通過している場合、最も強い信号が一つの基地局か
らもう一つの基地局へ頻繁に移動する。移動局におい
て、何らかの最大制限内にあるいくつかの基地局の各々
からのデジタルフレームが受信されるようにされたと
き、移動局もまた最も強い信号を選択し、その信号を利
用する機能を果たす。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特定の移動局の呼に応
答する新しい基地局が追加されるときにはいつでも後続
の基地局が他の既に呼に応答している基地局に同期され
る必要があるために問題が生じてくる。多くの手段が同
期をとるための手助けとはなるが、これらの手段は実用
的設計に効果的に統合されてはいない。その手段とは次
の通りである。
【０００４】１．各基地局が航法目的のために使われる
衛星ユニット群から正確な時間を受信する。これらの衛
星からの信号はすぐに基地局のアンテナを使って検出さ
れる。
【０００５】２．移動交換局は基地局に伝送されてきた
各フレームと共に順序番号を送信する。フレームは２０
ミリ秒間隔で伝送され、実質的に時間がずれて基地局に
到着する。時間のずれは移動局によって許容されるずれ
よりも大きい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば前述の問
題が解決され、従来技術よりも進歩する。本発明におい
て、特定の順序番号をもつパケットの受信に応答して、
基地局は衛星からの入力に由来する時間により、その順
序番号に対して指定される時間にパケットが伝送される
ようにその順序番号のパケットの到着所要時間を計算す
る。計算された時間と実際の受信時間を使って基地局は
オフセットを計算し、移動体交換局や他のパケット源に
オフセットの指示値を伝送する。その指示値の受信に応
答して移動体交換局はオフセットによってパケットの伝
送を進めるか、遅らせるかの調整を行う。もし必要であ
れば他の基地局へのパケットは一つ以上の２０ミリ秒間
隔を置いて遅らされなければならない。もし、移動体交
換局から基地局への信号伝達時間が実質的に異なってい
ても、都合の良いことにこの調整を用いれば全ての基地
局が実質的に同時に同じＣＤＭＡフレームを伝送でき
る。
【０００７】
【実施例】図１は基地局と移動局の間のＣＤＭＡ伝送と
移動体交換局と基地局の間のパケット伝送を用いたセル
ラーシステムのイラストのブロック図である。１のＭＳ
Ｃは呼を制御する移動体交換局である。現在の標準であ
るイリジウム６３４改訂Ａ（ＩＳ６３４Ａ）はパケット
がパケットの順序番号に相当する正確な時間に伝送され
ることを要求する。その順序番号は１６パケット毎に繰
り返される４ビット量である。この条件のために無線送
信器がパケット源から離れているとき、パケットを受信
する基地局と移動体交換局または他のパケット源を同期
させることが必要とされる。さらに二つ以上の基地局が
同じパケットを移動局に伝送しているソフトハンドオフ
の場合、同時に伝送しなければならない後続の基地局が
過度の信号中断なしに同期されるように初めの基地局が
同期されることが重要である。
【０００８】図２は初めに加えられた基地局の同期プロ
セスを図示している。ＭＳＣはいくつかの順序番号を含
むパケットを基地局に送信する（ブロック２０１）。基
地局がパケットを受信する（ブロック２０３）。基地局
はＣＤＭＡシステム時間（衛星信号に由来する）に換算
してそのパケットの到着時間を計算し、受信された順序
番号のパケットの伝送に対するＣＤＭＡシステム時間で
パケットを伝送するために、そこからその順序番号のパ
ケットが受信された時刻を引く。基地局は計算結果すな
わちオフセットを移動体交換局へ伝送する（ブロック２
０７）。移動体交換局は順序番号を調整し、必要なオフ
セットに相当する時間を伝送する（ブロック２０９）。
ＭＳＣは調整された順序番号を持つ次のパケットを調整
された伝送時間で伝送する（ブロック２１１）。
【０００９】図３はタイミング問題とパケット到着時間
エラー（ＰＡＴＥ）を図示した物である。左側は基地局
の時間軸である。幅広い目盛りは衛星システムから基地
局で受信した時間点を示している。各目盛りは現実の時
間間隔に関連づけられる。基地局に対する時間軸の左側
半分の目盛りは各パケットの希望到着時間を示し、パケ
ットは希望時間に無線によって伝送される。パケットが
正確な時間に移動局に伝送されるように順序番号によっ
て識別されるパケットが受信される基地局の時間軸上の
点で「順序番号はＫであるべき」とラベルされた点線矢
印の左端は終端している。
【００１０】右側の垂直な線は移動体交換局での時間を
示している。幅広い目盛りは移動体交換局での繰り返し
のクロック時間である。図３において順序番号が低い場
合はパケットの同期以前の初めの順序番号を示し、高い
順序番号の場合は同期されたパケットの順序番号を示し
ている。時間軸の左側の短い目盛りは同期以前に特定の
パケットが伝送された時間を示している。「ｋ」とそえ
られている左側半分の目盛りは順序番号「ｋ」の初めの
パケットが基地局に伝送された時間を示している。
【００１１】時間軸の右側の短い目盛りはＰＡＴＥ調整
をした後の修正されたオフセットを示している。基地局
は各パケットが正確な時間に受信されるように修正され
たオフセットを伴う時間に送信する。実施例では、ＭＳ
ＣはＫ＋２の希望の到着時間とＫ＋３のパケットの希望
の到着時間の間の時間に順序番号ｋのパケットを送信す
る。基地局は順序番号「ｋ］のパケットの実際の到着時
間と順序番号Ｋのパケットに対する希望のあるいは予想
される到着時間との間のオフセットを計算する。その差
がＰＡＴＥである。基地局はＰＡＴＥの値をＭＳＣに返
送し、ＭＳＣはそのオフセットをＰＡＴＥ調整によって
調整する。このオフセット調整を行いＭＳＣは、ＭＳＣ
の時間軸の左側の半分の目盛りに従ってパケットを伝送
する代わりに時間軸の右側の半分の目盛りに従ってパケ
ットを伝送する。結果としてＭＳＣと基地局の時間軸と
を結ぶ最下の矢印によって図示されるように、ＭＳＣは
順序番号Ｋ＋６のパケットを基地局に正確な到着時間で
伝送する。
【００１２】図４は呼にレッグを加えるプロセスを示し
ている。これはいわゆるハンドオフ、すなわち移動局が
二つ以上の基地局から信号を受信している間にハンドオ
フが実行されるために必要なプロセスである。新しい基
地局はＭＳＣに存在する呼に対してレッグを追加するこ
とを要求する（ブロック４０１）。標準システムと同様
にＭＳＣは全ての基地局に同時にパケットを送信する
（ブロック４０３）。新しい基地局は実際のマイナス予
想時間を計算しその結果をＭＳＣに送信する（ブロック
４０５）。もし新しい基地局がより早いフレームを要求
したならば、ＭＳＣはその結果を用いて伝送時間を調整
し、おそらくより高い順序番号にする（ブロック４０
７）。ＭＳＣは新しい時間に調整された順序番号を持つ
次のパケットを全ての基地局に伝送する（ブロック４０
９）。もし順序番号が調整されたならば、元の基地局は
より遅い伝送に特徴付けられた次のフレームを受信し、
何かあるものを送信し、次の間隔のためにパケットを蓄
積するだろう（ブロック４１１）。
【００１３】多重レッグのソフトハンドオフは符号分割
多重伝送方式（ＣＤＭＡ）無線システムの標準として供
給される。ここで示された調整はパケット源が無線送信
器から離れ、パケットの空を越えて伝送される時間を特
徴付けるような条件のあるＩＳ６３４Ａに類似した標準
システムを用いる他のパケット無線システムに適用でき
る。異なる基地局の間で同期を取ることはソフトハンド
オフがデジタル無線技術によって支持されるときだけ必
要とされる。
【００１４】今まで記載してきたことは本出願発明の一
つの好ましい実施例にすぎない。当業者であれば本発明
の範囲を逸脱することなく多くの他の適用をすることが
できる。本発明は添付の特許請求の範囲においてのみ適
切に定められる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、無線基地局が正確な実
時間でパケットを送信できるようにパケット源から一つ
以上の無線基地局にパケットを伝送するための手段と装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】同時に信号を特定の移動局に送受信する３つの
基地局を伴うセルラーシステムの図である。
【図２】基地局にパケットを送信する移動体交換局にお
けるオフセット調整に対する流れ図である。
【図３】基地局とパケット源の間の同期プロセスを示す
タイミングの図である。
【図４】呼にレッグを加えるプロセスを示す流れ図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−242937（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−136424（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−298347（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−68001（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−154271（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 12/00 H04Q 7/38

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セルラー無線通信システムの無線送信器
    部への送信のフレームのタイミングを調整する方法であ
    って、 該無線送信器部がフレーム系列源の正確な時間を表す信
    号を受信するステップと、 該フレーム系列源の正確な時間を表す信号から、マルチ
    フレーム信号の各フレームの始端を示す周期的なマルチ
    フレームタイミング信号のタイミングと該周期的なマル
    チフレームタイミング信号内の各フレームの識別子を表
    す該マルチフレーム系列の系列番号とを導き出すステッ
    プと、 周期的なフレーム系列源から、系列番号と該周期的なフ
    レーム系列内の第１のフレームの送信時間とを含んでい
    る第１のフレームを送信するステップと、 該無線送信器部において、該第１のフレームの実際の受
    信時間と該第１のフレームと共に受信した系列番号を有
    するフレームの望ましい受信時間との間の時間オフセッ
    トとフレームオフセットとを計算するステップと、 該時間オフセットと該フレームオフセットとを該フレー
    ム系列源に送信するステップと、 該フレーム系列源において、該時間オフセットと該フレ
    ームオフセットとに従ってマルチフレーム系列内の系列
    番号と該フレーム系列源からの送信時間とを調節するス
    テップとを含み、 それによって、送信の特定の時間に対応する望ましい到
    着時間に該無線送信器部で後続のフレームを受信するこ
    とが可能であるような時間に、該後続のフレームを該フ
    レーム系列源から送信する方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、該フレー
    ム系列源の正確な時間を表す信号は、地球投影位置決定
    衛星システムから受信される方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の方法において、 該フレーム系列を送信するための他の無線送信器部を加
    える必要性を認識するステップと、 第２のフレームの第２の送信時間の系列番号を含む第２
    のフレームを該他の無線送信器部に送信するステップ
    と、 該他の無線送信器部において、該第２のフレームの実際
    の受信時間と該第２のフレームを受信することにより受
    信した第２の系列番号を有する第２のフレームの望まし
    い受信時間との間の第２の時間オフセットと第２のフレ
    ームオフセットとを計算するステップと、 該第２の時間オフセットと該第２のフレームオフセット
    とを該フレーム系列源に送信するステップと、 該第２の時間オフセットと該第２のフレームオフセット
    とに従って、ある特定の送信時間の新たな候補の系列番
    号と該フレーム系列源からの送信のための新たな時間オ
    フセットとを計算するステップと、 該新たな候補の系列番号と指示値とを比較するステップ
    と、 無線送信器部での受信のためにもっとも早い送信を要求
    する当該無線送信器部に、該指示値と該新たな候補の指
    示値のうちの何れが時間通りにパケットを配達するかを
    選択するステップとを含む方法。
  4. 【請求項４】 該セルラー無線通信システムの無線通信
    基部に送信するパケットのタイミングを調節する装置で
    あって、該無線通信基部は、 フレーム系列源の正確な時間を表す信号を受信する手段
    と、 フレーム系列源の正確な時間を表す信号から、マルチフ
    レーム信号の各フレームの始端を示す周期的なマルチフ
    レームタイミング信号のタイミングと該周期的なマルチ
    フレームタイミング信号内の各フレームの識別子を表す
    マルチフレーム系列の系列番号とを導き出す手段と、 周期的なフレーム系列源から、系列番号と該周期的なフ
    レーム系列内の第１のフレームの送信時間とを含んでい
    る第１のフレームを送信する手段と、 該無線送信器部において、該第１のフレームの現実の受
    信時間と該第１のフレームを受信することにより受信し
    た系列番号を有するフレームの望ましい受信時間との間
    の時間オフセットとフレームオフセットとを計算する手
    段と、 該時間オフセットと該フレームオフセットとを該フレー
    ム系列源に送信する手段とを含み、該フレーム系列源
    は、 該フレーム系列源において、該時間オフセットと該フレ
    ームオフセットとに従ってマルチフレーム系列内の系列
    番号と該フレーム系列源からの送信時間とを調節する手
    段を含み、 それによって、ある特定の送信時間に対応する望ましい
    到着時間に該無線送信器部で後続のフレームを受信する
    ことが可能であるような時間に、該後続のフレームを該
    フレーム系列源から送信する装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の装置において、該フレー
    ム系列源の正確な時間を表す信号は、地球投影位置決定
    衛星システムから受信される装置。
  6. 【請求項６】 請求項４記載の装置において、 該フレーム系列を送信するための他の無線送信器部を加
    える必要性を認識する手段と、 第２のフレームの第２の送信時間の系列番号を含む第２
    のフレームを該他の無線送信器部に送信する手段と、 該他の無線送信器部において、該第２のフレームの実際
    の受信時間と該第２のフレームを受信することにより受
    信した第２の系列番号を有する第２のフレームの望まし
    い受信時間との間の第２の時間オフセットと第２のフレ
    ームオフセットとを計算する手段と、 該第２の時間オフセットと該第２のフレームオフセット
    とを該フレーム系列源に送信する手段と、 該第２の時間オフセットと該第２のフレームオフセット
    とに従って、ある特定の送信時間の新たな候補の系列番
    号と該フレーム系列源からの送信のための新たな時間オ
    フセットとを計算する手段と、 該新たな候補の系列番号と指示値とを比較する手段と、 無線送信器部での受信のために最も早い送信を要求する
    当該無線送信器部に、該指示値と該新たな候補の指示値
    のうちの何れが時間通りにパケットを配達するかを選択
    する手段とを含む装置。
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