JP6151559B2 - Base station and synchronization method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、無線端末との無線通信、および他の基地局とのフレーム同期を行う基地局、ならびに他の基地局から受信した制御信号の受信タイミングを用いてフレーム同期を行う基地局の同期方法に関する。 The present invention relates to a base station that performs wireless communication with a wireless terminal and frame synchronization with another base station, and a base station synchronization method that performs frame synchronization using a reception timing of a control signal received from another base station. About.
基地局と無線端末との間で行なわれる無線通信の方式として、一つの周波数帯を時分割して送信受信を行なうTDD(Time Division Duplex:時分割多重複信)方式がある。PHS(Personal Handy phone System)に代表される無線通信システムでは、このTDD方式が採用されている。 As a wireless communication system performed between a base station and a wireless terminal, there is a TDD (Time Division Duplex) system in which one frequency band is transmitted and received in a time division manner. In a wireless communication system represented by PHS (Personal Handy phone System), this TDD system is adopted.
PHSでは、同期絶対基準となる基地局にはGPSユニットが搭載されており、GPSユニットが搭載された基地局は、GPS衛星から受信した1PPS信号の位相を絶対基準として送受信タイミングの同期(GPS同期)を行っている(例えば特許文献1)。一方、GPSユニットを搭載していない基地局では、周辺の基地局が送信した制御チャネルを受信することによって基地局間同期(以下、フレーム同期と称する)を行うことにより、送受信タイミングの同期を行っている。また同期後においても同期した精度を維持するため、基地局は、IP(Internet Protocol)網の光回線終端装置であり、絶対時間精度をもつOLT(Optical Line Terminal)−ONU(Optical Network Unit)から供給されるクロックをフレームクロックとして使用している。 In the PHS, a base station serving as a synchronization absolute reference is equipped with a GPS unit, and the base station equipped with the GPS unit synchronizes transmission and reception timing (GPS synchronization using the phase of the 1PPS signal received from a GPS satellite as an absolute reference. (For example, Patent Document 1). On the other hand, a base station not equipped with a GPS unit synchronizes transmission / reception timing by performing inter-base station synchronization (hereinafter referred to as frame synchronization) by receiving a control channel transmitted by a neighboring base station. ing. Further, in order to maintain the synchronized accuracy even after synchronization, the base station is an optical line terminating device of an IP (Internet Protocol) network, and is from OLT (Optical Line Terminal) -ONU (Optical Network Unit) having absolute time accuracy. The supplied clock is used as a frame clock.
上述したように、基地局は、OLT−ONUからのクロックをフレームクロックとすることで同期した精度を維持可能であるが、立地上の都合によりOLTが設置できないエリアもある。OLTが設置されていないエリアの基地局はGPS衛星からの1PPS信号のみによってフレームクロックを生成することとなる。このような基地局において、GPSユニットが故障したり、GPS衛星の見通しが悪くなったりすると、1PPS信号を受信できなくなり、フレームクロックの精度を維持することが困難となる。フレームクロックが劣化すると、同期が保てなくなり、自基地局と通信している無線端末の通信品質の劣化や、他基地局と通信している無線端末への干渉を起こすおそれがある。またGPSユニットの故障により基地局の運用を停止すると、エリア内において通信不能な領域が生じてしまう。 As described above, the base station can maintain synchronized accuracy by using the clock from the OLT-ONU as a frame clock, but there are some areas where the OLT cannot be installed due to locational reasons. A base station in an area where the OLT is not installed generates a frame clock only from the 1PPS signal from the GPS satellite. In such a base station, if the GPS unit breaks down or the visibility of the GPS satellites deteriorates, the 1PPS signal cannot be received, and it becomes difficult to maintain the accuracy of the frame clock. When the frame clock deteriorates, synchronization cannot be maintained, and there is a possibility that the communication quality of the wireless terminal communicating with the own base station deteriorates or interference with the wireless terminal communicating with another base station occurs. In addition, if the operation of the base station is stopped due to a failure of the GPS unit, an area where communication is impossible occurs in the area.
そこで、GPS衛星との通信がし難い状況においては、基地局を、その周辺の他の基地局をフレーム同期させることが考えられる。しかしながら、フレーム同期を行う際には、無線端末との通信に用いるタイムスロットを使用する必要がある。このため、フレームクロックの精度を維持するために頻繁にフレーム同期を行うと、無線端末との通信に割り当てるタイムスロット、すなわちリソースを消費してしまう。 Therefore, in a situation where it is difficult to communicate with a GPS satellite, it is conceivable that the base station is frame-synchronized with other base stations around it. However, when performing frame synchronization, it is necessary to use a time slot used for communication with a wireless terminal. For this reason, if frame synchronization is frequently performed in order to maintain the accuracy of the frame clock, time slots, that is, resources allocated for communication with the wireless terminal are consumed.
本発明は、このような課題に鑑み、GPS衛星との通信に支障が生じた場合であっても、フレームクロックの精度を維持しつつ、リソースの消費を抑制することが可能な基地局およびその同期方法を提供することを目的とする。 In view of such a problem, the present invention provides a base station capable of suppressing resource consumption while maintaining the accuracy of a frame clock even when communication with a GPS satellite is hindered. An object is to provide a synchronization method.
上記課題を解決するために、本発明にかかる基地局の同期方法の代表的な構成は、他の基地局から受信した制御信号の受信タイミングを用いてフレーム同期を行う基地局の同期方法であって、制御部と、基本クロックを生成するクロック生成部と、クロック生成部に制御電圧を印加してクロックスピードを制御するクロック制御部とを備え、クロック制御部は、フレーム同期の際に他の基地局の制御信号のタイミングに応じて制御電圧を変化させて当該基地局の基本クロックを補正し、制御部は、フレーム同期した際の制御電圧の変化量が所定値以上であったらフレーム同期の間隔を短くし、変化量が所定値未満であったらフレーム同期の間隔を長くすることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of a base station synchronization method according to the present invention is a base station synchronization method in which frame synchronization is performed using reception timings of control signals received from other base stations. A control unit, a clock generation unit that generates a basic clock, and a clock control unit that controls a clock speed by applying a control voltage to the clock generation unit. The control voltage is changed in accordance with the timing of the control signal of the base station to correct the base clock of the base station, and if the amount of change in the control voltage at the time of frame synchronization is a predetermined value or more, the control unit The interval is shortened, and if the amount of change is less than a predetermined value, the frame synchronization interval is increased.
上記基地局の同期方法では、他の基地局からの制御信号の受信を複数回行い、複数回受信した制御信号の受信タイミングを平滑化し、受信タイミングを平滑化して決定した同期タイミングを用いてフレーム同期を行うとよい。 In the base station synchronization method, control signals from other base stations are received a plurality of times, the reception timings of the control signals received a plurality of times are smoothed, and the reception timings of the received control signals are smoothed. Synchronize.
上記課題を解決するために、本発明にかかる基地局の代表的な構成は、無線端末との無線通信、および他の基地局とのフレーム同期を行う基地局であって、当該基地局の動作を制御する制御部と、基本クロックを生成するクロック生成部と、クロック生成部に制御電圧を印加してクロックスピードを制御するクロック制御部と、基本クロックを参照してフレームクロックを生成するフレームクロック生成部と、他の基地局から複数回受信した制御信号の受信タイミングを平滑化することにより同期タイミングを決定するタイミング決定部とを備え、制御部は、フレーム同期した際の制御電圧の変化量が所定値以上であったらフレーム同期の間隔を短くし、変化量が所定値未満であったらフレーム同期の間隔を長くすることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a representative configuration of a base station according to the present invention is a base station that performs radio communication with a radio terminal and frame synchronization with another base station, and the operation of the base station A control unit that controls the clock, a clock generation unit that generates a basic clock, a clock control unit that applies a control voltage to the clock generation unit to control the clock speed, and a frame clock that generates a frame clock by referring to the basic clock A generation unit, and a timing determination unit that determines the synchronization timing by smoothing the reception timing of the control signal received multiple times from another base station, and the control unit changes the control voltage when the frame is synchronized Is equal to or greater than a predetermined value, the frame synchronization interval is shortened. If the change amount is less than the predetermined value, the frame synchronization interval is lengthened.
本発明によれば、GPS衛星との通信に支障が生じた場合であっても、フレームクロックの精度を維持しつつ、リソースの消費を抑制することが可能な基地局およびその同期方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a base station and a synchronization method thereof capable of suppressing resource consumption while maintaining the accuracy of a frame clock even when communication with a GPS satellite is hindered. be able to.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiment are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
図1は、本実施形態にかかる基地局110を含む通信システム100を説明する図である。図2は、本実施形態にかかる基地局110の構成を例示する機能ブロック図である。以下、図1に示す通信システム100について説明しながら本実施形態の基地局110およびその同期方法について説明する。
FIG. 1 is a diagram for explaining a
図1に示すように、通信システム100では、エリア100a内に複数の基地局110a・110b・110c・110d・110eが設置されている。基地局110a〜110eは、無線端末104(図2参照)との無線通信を行う。また、このエリア100a内にはOLTが設置されていないため、基地局110a〜110eは、GPS衛星102(図2参照)からのGPS信号に含まれる1PPS信号によってフレームクロックを生成している。なお、基地局110a〜110eは、全て同一の構成を有するため、特にことわらない限り、以下の説明では基地局110a〜110eを基地局110と称する。
As shown in FIG. 1, in the
図2に示すように、基地局110は制御部112を備える。制御部112は、中央処理装置(CPU)を含む半導体集積回路により基地局110全体を管理および制御する。また後述するように、本実施形態では制御部112は、クロック制御部114およびタイミング決定部116としても機能する。
As shown in FIG. 2, the
GPS信号受信部122は、GPSアンテナ122aを介してGPS衛星102(図2参照)からのGPS信号を受信する。このGPS信号に含まれる1PPS信号は、ホールドオーバ回路124を経由してクロック制御部114に伝達される。ホールドオーバ回路124とは、GPS衛星102からの1PPS信号(GPS信号)の受信が行われなくなった際に、高精度発振器124aをクロック源として擬似1PPS信号(HO_1PPS信号)をクロック制御部114に伝達する回路である。
The GPS
クロック制御部114は、伝達された1PPS信号を参照し、基本クロックを生成するクロック生成部である電圧制御発振器126(VCTCXO)に印加する制御電圧を調節する。これにより、電圧制御発振器126のクロックスピードが制御され、当該基地局110のクロック同期が行われる。
The
電圧制御発振器126において生成された基本クロックは、フレームクロック生成部128に伝達される。フレームクロック生成部128は、その基本クロックを参照してフレームクロックを生成する。フレームクロック生成部128において生成されたフレームクロックは、ベースバンド部130に伝達される。
The basic clock generated by the voltage controlled
ベースバンド部130は、ベースバンド信号をアナログ/デジタル変換し、フレーム同期やチャネルデコード等の処理を行う。無線通信部132は、通信アンテナ132aを介して、PHS端末等の無線端末104との無線通信、および周囲に存在する他の基地局110(図2では基地局110bを例示)とのフレーム同期を行う。また無線通信部132による通信によって取得された他の基地局110bの制御チャネルは、ベースバンド部130を経由して制御部112に伝達される。
The
ここで、本実施形態のようにOLTが設置されていないエリアの基地局110はGPS衛星102からの1PPS信号によってフレームクロックを生成する。このため、GPS信号受信部122の不具合等により1PPS信号を受信できなくなると、基本クロックひいてはフレームクロックの精度を維持することが困難となり、無線端末104の通信品質の劣化等、様々な不具合が生じるおそれがある。そこで、GPS衛星102との通信がし難い状況においては、基地局110を、その周辺の他の基地局110とフレーム同期させることが考えられるが、フレーム同期を行う際には、無線端末104との通信に用いるタイムスロットを使用する必要があるため、頻繁にフレーム同期を行うと無線端末104との無線通信のためのリソースを消費してしまう。
Here, the
そこで本実施形態では、GPS衛星102との通信に支障が生じた場合であっても、フレームクロックの精度を維持しつつ、リソースの消費を抑制することが可能な基地局110およびその同期方法を提供する。なお、以下の説明では、GPS衛星102との通信がし難い基地局110aが、他の基地局110bとフレーム同期を行う場合を例示して説明する。
Therefore, in the present embodiment, a
図3は、本実施形態にかかる基地局110の同期方法を説明するフローチャートである。図3に示すように、まず制御部112は、GPS信号受信部122によってGPS信号すなわち1PPS信号が受信できているか否かを判断する(ステップS202)。ステップS202においてGPS信号が受信できていた場合(ステップS202のYES)、当該基地局110aはGPS同期を行う(ステップS204)。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a synchronization method of the
一方、ステップS202においてGPS信号が受信できていなかった場合(ステップS202のNO)、基地局110aでは、その前まで受信されていた1PPS信号の精度履歴情報の周波数精度や、高精度発振器の周波数精度がホールドオーバ回路124からクロック制御部114に伝達され、それを参照してフレームクロックが生成される。しかしながら、このようにして生成されたフレームクロックは、同期周波数精度が1PPS信号を参照して生成されたフレームクロックよりも精度が低い。このため、周辺基地局のフレームとの間で位相にずれが生じ、周辺基地局との同期精度が低下してしまう。
On the other hand, if the GPS signal has not been received in step S202 (NO in step S202), the
そこで本実施形態では、ステップS202においてGPS信号が受信できていなかった場合(ステップS202のNO)、制御部112は、まず無線通信部132によって、周辺に存在する他の基地局110b〜110eの制御信号を受信する(ステップS206)。そして、制御部112は、受信した制御チャネルの強度が最も高かった基地局110b(他の基地局)を同期先の基地局として決定する(ステップS208)。
Therefore, in this embodiment, when the GPS signal cannot be received in step S202 (NO in step S202), the
上記のように、制御チャネルの受信強度が最も高かった基地局110bを同期先の基地局とすることにより、後述する受信タイミングを決定する際に、ノイズによる誤差の影響を低減することができる。なお、基地局110は、固定的に設置される、すなわち移動しないので、伝搬距離は同じである。したがって、障害物が動かない限りマルチパスの影響は変化せず、伝搬遅延特性はほぼ同じと考えてよい。
As described above, by setting the
次に制御部112は、無線通信部132によって同期先の基地局110bの制御チャネルを再度受信し(ステップS210)、所定回数(複数回)の受信が終わるまで、それを繰り返す(ステップS212のNO)。所定回数の制御チャネルの受信が終わったら(ステップS212のYES)、タイミング決定部116は、同期先の基地局110bから所定回数受信した制御信号の受信タイミングを平滑化し、同期タイミングを決定する(ステップS214)。そして、制御部112は、決定された同期タイミングにおいて、無線通信部132によって同期先の基地局110bとのフレーム同期を行う(ステップS216)。このように、複数回受信した同期先の基地局110bの制御信号のタイミングを平滑化することで、同期先の基地局110bの制御信号の送信タイミングのずれによる影響を排除することができる。
Next, the
続いて、クロック制御部114は、フレーム同期の際に同期先の基地局110bの制御信号のタイミングに応じて制御電圧を変化させて当該基地局110aの基本クロックを補正する(ステップS218)。そして、制御部112は、フレーム同期した際の制御電圧の変化量が所定値以上であるか否かを判断する(ステップS220)。
Subsequently, the
制御電圧の変化量が所定値以上であったら(ステップS220のYES)、制御部112は、当該基地局110aのフレーム同期の間隔を短くする(ステップS222)。制御電圧の変化量が所定値以上であった場合、すなわち基本クロックの補正に制御電圧を多く要した場合は、基本クロックのずれが大きいということである。したがって、フレーム同期の間隔を短くすることで同期回数を増やし、周波数精度を向上させる。
If the change amount of the control voltage is equal to or greater than the predetermined value (YES in step S220), the
一方、制御電圧の変化量が所定値未満であったら、制御部112は、当該基地局110aのフレーム同期の間隔を長くする(ステップS224)。制御電圧の変化量が所定値未満であった場合、すなわち基本クロックの補正に要した制御電圧が少なかった場合、基本クロックのずれが小さいということである。したがって、フレーム同期の間隔を長くすることで同期回数を減らすことができ、それによって空いたスロットを無線端末との通信に割り当てることができる。
On the other hand, if the change amount of the control voltage is less than the predetermined value, the
上記説明したように、本実施形態にかかる基地局110およびその同期方法によれば、基本クロックを補正する際の制御電圧を参照することにより、基本クロックのずれ(誤差)に応じて同期回数を変更可能である。したがって、GPS衛星102との通信に支障が生じた場合であっても、基本クロックの誤差が大きかった場合は同期回数を増やすことにより基本クロックひいてはフレームクロックの精度を維持しつつ、基本クロックの誤差が小さかった場合はリソースの消費を抑制することが可能となる。
As described above, according to the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、無線端末との無線通信、および他の基地局とのフレーム同期を行う基地局、ならびに他の基地局から受信した制御信号の受信タイミングを用いてフレーム同期を行う基地局の同期方法として利用可能である。 The present invention relates to a base station that performs wireless communication with a wireless terminal and frame synchronization with another base station, and a base station synchronization method that performs frame synchronization using a reception timing of a control signal received from another base station. Is available as
100…通信システム、102…GPS衛星、104…無線端末、110…基地局、110a…基地局、110b…基地局、110c…基地局、110d…基地局、110e…基地局、112…制御部、114…クロック制御部、116…タイミング決定部、122…GPS信号受信部、122a…GPSアンテナ、124…ホールドオーバ回路、124a…高精度発振器、126…電圧制御発振器、128…フレームクロック生成部、130…ベースバンド部、132…無線通信部、132a…通信アンテナ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
制御部と、基本クロックを生成するクロック生成部と、前記クロック生成部に制御電圧を印加してクロックスピードを制御するクロック制御部とを備え、
前記クロック制御部は、フレーム同期の際に、複数回受信した前記制御信号の受信タイミングを平滑化して同期タイミングを決定し、前記同期タイミングに応じて制御電圧を変化させて当該基地局の基本クロックを補正し、
前記制御部は、フレーム同期した際の制御電圧の変化量が所定値以上であったらフレーム同期の間隔を短くし、該変化量が所定値未満であったらフレーム同期の間隔を長くすることを特徴とする基地局の同期方法。 A base station synchronization method for performing frame synchronization using a reception timing of a control signal received from another base station,
A control unit; a clock generation unit that generates a basic clock; and a clock control unit that controls a clock speed by applying a control voltage to the clock generation unit,
The clock control unit determines the synchronization timing by smoothing the reception timing of the control signal received a plurality of times during frame synchronization, and changes the control voltage according to the synchronization timing to change the base clock of the base station To correct
The control unit shortens the frame synchronization interval if the change amount of the control voltage at the time of frame synchronization is greater than or equal to a predetermined value, and lengthens the frame synchronization interval if the change amount is less than the predetermined value. The base station synchronization method.
当該基地局の動作を制御する制御部と、
基本クロックを生成するクロック生成部と、
前記クロック生成部に制御電圧を印加してクロックスピードを制御するクロック制御部と、を備え、
前記クロック制御部は、フレーム同期の際に、複数回受信した前記制御信号の受信タイミングを平滑化して同期タイミングを決定し、前記同期タイミングに応じて制御電圧を変化させて当該基地局の基本クロックを補正し、
前記制御部は、フレーム同期した際の制御電圧の変化量が所定値以上であったらフレーム同期の間隔を短くし、該変化量が所定値未満であったらフレーム同期の間隔を長くすることを特徴とする基地局。 A base station that performs frame synchronization using the reception timing of a control signal received from another base station ,
A control unit for controlling the operation of the base station;
A clock generator for generating a basic clock;
A clock control unit for controlling a clock speed by applying a control voltage to the clock generation unit ,
The clock control unit determines the synchronization timing by smoothing the reception timing of the control signal received a plurality of times during frame synchronization, and changes the control voltage according to the synchronization timing to change the base clock of the base station To correct
The control unit shortens the frame synchronization interval if the change amount of the control voltage at the time of frame synchronization is greater than or equal to a predetermined value, and lengthens the frame synchronization interval if the change amount is less than the predetermined value. Base station.
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