JP4996717B2 - Time synchronization system and time synchronization method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、無線システムに同期信号を供給する時刻同期システム及び時刻同期方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a time synchronization system and a time synchronization method for supplying a synchronization signal to a wireless system.
時分割多重複信方式の無線システムでは、上り(端末→無線部)、下り(無線部→端末)の無線信号の送受信タイミングの同期をとる必要がある。隣接基地局間で送受信タイミングがずれると信号が干渉してしまい、通信品質の低下、もしくは、通信できない場合が生じる。そこで、無線システム全体で共通に参照でき、かつ、精度の高いクロックとして、GPS(Global Positioning System)の1パルス/秒の基準信号(1秒信号)が用いられている。 In a time division multiple-duplex radio system, it is necessary to synchronize the transmission / reception timing of uplink (terminal → radio unit) and downlink (radio unit → terminal) radio signals. If transmission / reception timing is shifted between adjacent base stations, signals interfere with each other, resulting in a decrease in communication quality or inability to communicate. Therefore, a GPS (Global Positioning System) 1 pulse / second reference signal (1 second signal) is used as a highly accurate clock that can be commonly referred to throughout the entire wireless system.
ところが、上記手法では、GPS衛星の送信する電波を受信しなければならず、無線基地局の設置場所によってはGPSの基準信号を利用できない場合があり、無線システム普及の課題であった。 However, in the above method, it is necessary to receive radio waves transmitted by GPS satellites, and the GPS reference signal may not be used depending on the location of the wireless base station, which has been a problem in widespread use of wireless systems.
本実施形態の目的は、無線基地局間の同期状態を安定に保つことができる時刻同期システム及び時刻同期方法を提供することにある。 An object of the present embodiment is to provide a time synchronization system and a time synchronization method that can keep a synchronization state between radio base stations stable.
本実施形態に係る時刻同期システムは、無線基地局間を同期させるための第1同期信号を供給する親装置と、第1チャネル及び第2チャネルを有する伝送路を介して前記親装置と接続される子装置とを備える時刻同期システムであって、前記子装置は、GPS(Global Positioning System)の基準信号を受信するGPS受信部と、前記親装置への上り信号の第1チャネルに前記基準信号を多重する多重部と、前記上り信号を前記伝送路を介して送信する送信部とを具備し、前記親装置は、前記子装置への下り信号の第2チャネルに遅延測定信号を多重する多重部と、前記下り信号を前記伝送路を介して送信する送信部と、前記子装置からの上り信号から第1チャネル及び第2チャネルを分離する分離部と、前記第2チャネルの遅延測定信号に基づいて前記伝送路の遅延時間を測定する遅延測定部と、前記遅延時間をもとに前記第1チャネルの基準信号の位相を補正する第1位相補正部と、前記第1位相補正部で補正された基準信号に基づいて前記第1同期信号を出力する出力部とを具備するものである。 The time synchronization system according to the present embodiment is connected to the parent device via a parent device that supplies a first synchronization signal for synchronizing wireless base stations, and a transmission path having a first channel and a second channel. A time synchronization system including a slave device, wherein the slave device receives a GPS (Global Positioning System) reference signal, and the reference signal is transmitted to a first channel of an upstream signal to the parent device. And a transmitter for transmitting the uplink signal via the transmission path, and the master device multiplexes the delay measurement signal on the second channel of the downlink signal to the slave device. A transmission unit that transmits the downlink signal via the transmission path, a separation unit that separates the first channel and the second channel from the uplink signal from the slave device, and a delay measurement signal of the second channel On the basis of Corrected by a delay measurement unit that measures a delay time of the transmission path, a first phase correction unit that corrects the phase of the reference signal of the first channel based on the delay time, and the first phase correction unit And an output unit that outputs the first synchronization signal based on a reference signal.
本実施形態に係る時刻同期方法は、無線基地局間を同期させるための第1同期信号を供給する親装置と、第1チャネル及び第2チャネルを有する伝送路を介して前記親装置と接続される子装置とを備える時刻同期システムに用いられる方法であって、前記子装置は、GPS(Global Positioning System)の基準信号を受信し、前記親装置への上り信号の第1チャネルに前記基準信号を多重し、前記上り信号を前記伝送路を介して送信することを有し、前記親装置は、前記子装置への下り信号の第2チャネルに遅延測定信号を多重し、前記下り信号を前記伝送路を介して送信し、前記子装置からの上り信号から第1チャネル及び第2チャネルを分離し、前記第2チャネルの遅延測定信号に基づいて前記伝送路の遅延時間を測定し、前記遅延時間をもとに前記第1チャネルの基準信号の位相を補正し、前記補正された基準信号に基づいて前記第1同期信号を出力することを有するものである。 The time synchronization method according to the present embodiment is connected to the parent device via a parent device that supplies a first synchronization signal for synchronizing wireless base stations and a transmission path having a first channel and a second channel. The slave device receives a GPS (Global Positioning System) reference signal and transmits the reference signal to the first channel of the upstream signal to the parent device. And transmitting the uplink signal via the transmission path, the master device multiplexes a delay measurement signal on the second channel of the downlink signal to the slave device, and the downlink signal is transmitted to the slave device. Transmitting through the transmission line, separating the first channel and the second channel from the upstream signal from the slave device, measuring the delay time of the transmission line based on the delay measurement signal of the second channel, and the delay Based on time The phase of the reference signal of the first channel is corrected, and the first synchronization signal is output based on the corrected reference signal.
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る時刻同期システム及び時刻同期方法を説明する。 Hereinafter, a time synchronization system and a time synchronization method according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る時刻同期システムを備えた無線システムを示す図である。無線基地局は、無線部7a,7bと無線制御部8とが分離され、その間が光ファイバ9a、9bで接続されている。時刻同期システムは、GPS(Global Positioning System)受信機1、GPSアンテナ2、GPS受信機1を制御する制御装置4、GPS受信機1と制御装置4との間を接続する伝送路3を備える。無線制御部8は、制御装置4から供給される第1同期信号6に基づいて、無線部7a、7bを同期させ、上り(端末→無線部)、下り(無線部→端末)の無線信号を時分割多重複信方式で送受できるようにしている。なお、分離型の無線基地局に限らず、無線部7a,7bと無線制御部8とが一体化された構成にしても良い。
FIG. 1 is a diagram illustrating a wireless system including a time synchronization system according to the present embodiment. In the radio base station, the
屋内でGPSを利用できない例としてキャリアの通信局舎を借り受けて無線制御部8を設置する場合がある。局舎は他事業者の所有物であるため、例えば屋上にGPS受信機1を設置できたとしても1秒信号を伝送する配線が敷設できない場合がある。しかし、局舎は加入者回線の集線場所であるから屋外のさまざまな場所へ電話線は敷設されている。本実施形態は、伝送路3として加入者回線を活用して、任意の屋外に設置されたGPS受信機1から無線制御部8へ第1同期信号6を供給する。
As an example in which GPS cannot be used indoors, there is a case where the
図2は、2つの局舎の無線基地局が隣接する場合の構成を示したものである。第1局舎と第2局舎は通信ネットワークNWにより接続される。制御装置4−1,4−2には、通信ネットワークNWに同期した第2同期信号5が入力される。伝送路3−1の遅延時間と伝送路3−2の遅延時間とが異なると、隣接する無線部7a−1,7b−1と、無線部7a−2,7b−2との間で送受信のタイミングがずれ、干渉が生じるおそれがある。そこで、本実施形態は、伝送路3−1,3−2等の遅延時間を解消し、1秒信号に同期した第1同期信号6−1,6−2を提供する手法を提案する。
FIG. 2 shows a configuration when radio base stations in two stations are adjacent to each other. The first station and the second station are connected by a communication network NW. A
なお、本実施形態では、一例として、伝送路3に、ISDN(Integrated Services Digital Network)基本レートインタフェースを用いるものとする。ISDN基本レートインタフェースは、64kbpsの2つのBチャネル(第1チャネル及び第2チャネル)と16kbpsの1つのDチャネルとを有する。
In the present embodiment, as an example, an ISDN (Integrated Services Digital Network) basic rate interface is used for the
図3は、GPS受信機1の構成を示すブロック図である。GPS受信機1は、GPS受信部11と、多重分離部12と、DSU(Digital Service Unit)部とを備える。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the
GPS受信部11は、GPSアンテナ2により受信された信号から同期信号となる1秒信号を生成する。多重分離部12は、制御装置4からの下りフレームから各チャネルを分離し、後述するように、制御装置4への上りフレームの第1チャネルに1秒信号を多重する。DSU部は、伝送路3との接続インタフェースであり、局舎に設置された制御装置4へ上りフレームを伝送する。
The GPS receiving unit 11 generates a 1-second signal as a synchronization signal from the signal received by the
図4は、制御部4の構成を示すブロック図である。制御部4は、OCU(Official Channel Unit)部41、多重分離部42、遅延測定部43、第1移相器44、PLL回路45、移相比較部46、第2移相器47、及びドライバ48を備える。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the
OCU部41は、ISDN基本インタフェースの加入者回線インタフェース機能を提供する。多重分離部42は、ISDN基本レートインタフェースの各チャネルを多重分離する。多重分離部42は、第1チャネルから1秒信号を取り出して端子Bに出力したり、第2チャネルを使って遅延測定用信号の送受信をする。遅延測定部43は、端子Cから挿入した信号が端子Dに戻ってくるまでの遅延時間を測定する。第1移相器44は、端子Bから出力された1秒信号に対して回路及び伝送路3の伝送遅延を打ち消すように、上記遅延時間をもとに位相を補正した1秒信号を端子Eに出力する。
The
PLL(Phase-Locked Loop)回路45は、通信ネットワークNWに同期した第2同期信号5をもとに1秒信号を生成し端子Gに出力する。第2同期信号5は、GPSの供給する1秒信号より日食などの影響を受けない可用性が高い信号であり、例えば、8kHzや64kHzの周波数のクロックを供給する。PLL回路45で生成された1秒信号の出力(端子G)は第2移相器47に入力され、ドライバ48を介して無線制御部8へ出力される。一方、第2移相器47から分岐された出力(端子F)は、位相比較部46に入力され、第1移相器44を経たGPSの1秒信号と移相比較され位相差が無くなるまで第2移相器にて位相調整される。このようにして、可用性が高くかつ位相補正された1秒信号が得られる。
A PLL (Phase-Locked Loop) circuit 45 generates a 1-second signal based on the
次に、本実施形態における伝送遅延測定動作の詳細について説明する。 Next, details of the transmission delay measurement operation in the present embodiment will be described.
図5は、ISDN基本レートインタフェースの加入者回線における信号形態を示す図である。1秒信号は上りフレームのB1チャネルを使って伝送され、遅延測定には上りフレーム及び下りフレームのB2チャネルが使用される。 FIG. 5 is a diagram showing a signal form in the subscriber line of the ISDN basic rate interface. The 1-second signal is transmitted using the B1 channel of the upstream frame, and the B2 channel of the upstream frame and the downstream frame is used for delay measurement.
図6は、伝送遅延の測定方法を示す図である。遅延測定を開始する時刻に端子Cを論理値1にする。GPS受信機1の内部でB2チャネルの上りフレームと下りフレームは接続されているので端子C’に現れた論理値1の信号はそのまま端子D’に入力される。通信回路3を介して折り返された論理値1の信号は端子Dに現れる。端子Cの0から1への変化から端子Dの0から1への変化に要する時間(2t)の2分の1がGPS受信機1と制御装置4との間の遅延時間(t)である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a transmission delay measurement method. The terminal C is set to the
したがって、制御装置4内で遅延時間(t)を差し引いた1秒信号は、伝送路3などの遅延時間を打ち消したことになり、制御装置4の設置場所で受信したGPSの1秒信号と等しくなる。図7は、1秒信号の位相関係を示したものであり、GPS受信機1側の端子Aから制御装置4側の端子Bまでに遅延時間(t)が発生しているが、第1移相器44により遅延補正された信号が端子Eから出力される。このようにすることで、無線基地局から離れたところにGPS受信機が設置された場合でも、GPSの基準信号(1秒信号)をタイミングソースに用いることができる。
Therefore, the 1-second signal obtained by subtracting the delay time (t) in the
さらに、通信ネットワークNWに同期した第2同期信号5をもとに1秒信号を作り直しているため、GPS衛星から送信される電波が受信できない場合にも安定して第1同期信号6を供給できるようになる。このような場合は、端子Eの信号が無くなるので一時的に位相比較部46の動作は停止させておく。
Furthermore, since the 1-second signal is recreated based on the
以上述べたように、上記実施形態によれば、GPS信号が受信できない場合にも、無線基地局間の同期状態を安定に保つことが可能となり、通信品質の安定した無線システムを構築できる。必ずしもGPSを可視できる場所を選択する必要が無く、無線基地局の設置場所に制限されることが無いので、ネットワーク構築に柔軟性が生まれるという利点もある。 As described above, according to the above embodiment, even when GPS signals cannot be received, the synchronization state between the radio base stations can be kept stable, and a radio system with stable communication quality can be constructed. It is not always necessary to select a location where GPS can be seen, and there is an advantage that flexibility is created in network construction because there is no restriction on the location where the radio base station is installed.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…GPS受信機、2…GPSアンテナ、3…伝送路(加入者回線)、4…GPSを制御する制御装置、5…第2同期信号、6…第1同期信号、7a.7b…無線部、8…無線制御部、9a,9b…光ファイバ、11a,11b…端末、NW…通信ネットワーク、11…GPS受信部、12…多重分離部、13…DSU部、41…OCU部、42…多重分離部、43…遅延測定部、44…第1移相器、45…PLL回路、46…位相比較部、47…第2移相器、48…ドライバ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記子装置は、
GPS(Global Positioning System)の基準信号を受信するGPS受信部と、
前記親装置への上り信号の第1チャネルに前記基準信号を多重する多重部と、
前記上り信号を前記伝送路を介して送信する送信部と
を具備し、
前記親装置は、
前記子装置への下り信号の第2チャネルに遅延測定信号を多重する多重部と、
前記下り信号を前記伝送路を介して送信する送信部と、
前記子装置からの上り信号から第1チャネル及び第2チャネルを分離する分離部と、
前記第2チャネルの遅延測定信号に基づいて前記伝送路の遅延時間を測定する遅延測定部と、
前記遅延時間をもとに前記第1チャネルの基準信号の位相を補正する第1位相補正部と、
前記第1位相補正部で補正された基準信号に基づいて前記第1同期信号を出力する出力部と
を具備することを特徴とする時刻同期システム。 A time synchronization system comprising: a parent device that supplies a first synchronization signal for synchronizing radio base stations; and a child device that is connected to the parent device via a transmission path having a first channel and a second channel. There,
The child device is
A GPS receiver that receives a GPS (Global Positioning System) reference signal;
A multiplexing unit for multiplexing the reference signal on the first channel of the upstream signal to the parent device;
A transmission unit for transmitting the uplink signal via the transmission path,
The parent device is
A multiplexing unit for multiplexing the delay measurement signal on the second channel of the downstream signal to the slave device;
A transmission unit for transmitting the downlink signal via the transmission path;
A separation unit that separates the first channel and the second channel from an upstream signal from the slave device;
A delay measuring unit that measures a delay time of the transmission path based on a delay measurement signal of the second channel;
A first phase correction unit that corrects the phase of the reference signal of the first channel based on the delay time;
An output unit that outputs the first synchronization signal based on the reference signal corrected by the first phase correction unit;
前記子装置は、
GPS(Global Positioning System)の基準信号を受信し、
前記親装置への上り信号の第1チャネルに前記基準信号を多重し、
前記上り信号を前記伝送路を介して送信することを有し、
前記親装置は、
前記子装置への下り信号の第2チャネルに遅延測定信号を多重し、
前記下り信号を前記伝送路を介して送信し、
前記子装置からの上り信号から第1チャネル及び第2チャネルを分離し、
前記第2チャネルの遅延測定信号に基づいて前記伝送路の遅延時間を測定し、
前記遅延時間をもとに前記第1チャネルの基準信号の位相を補正し、
前記補正された基準信号に基づいて前記第1同期信号を出力すること
を有することを特徴とする時刻同期方法。 A time synchronization system comprising: a parent device that supplies a first synchronization signal for synchronizing radio base stations; and a child device connected to the parent device via a transmission path having a first channel and a second channel A method used,
The child device is
Receives GPS (Global Positioning System) reference signal,
Multiplexing the reference signal on the first channel of the upstream signal to the parent device;
Transmitting the upstream signal via the transmission path,
The parent device is
Multiplexing a delay measurement signal on the second channel of the downstream signal to the slave device;
Transmitting the downlink signal via the transmission path;
Separating the first channel and the second channel from the upstream signal from the slave device;
Measuring the delay time of the transmission line based on the delay measurement signal of the second channel;
Correcting the phase of the reference signal of the first channel based on the delay time;
A time synchronization method comprising: outputting the first synchronization signal based on the corrected reference signal.
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