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JP7762022B2 - Synchronous signal conversion device - Google Patents
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JP7762022B2 - Synchronous signal conversion device - Google Patents

Synchronous signal conversion device

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JP7762022B2 JP2021151832A JP2021151832A JP7762022B2 JP 7762022 B2 JP7762022 B2 JP 7762022B2 JP 2021151832 A JP2021151832 A JP 2021151832A JP 2021151832 A JP2021151832 A JP 2021151832A JP 7762022 B2 JP7762022 B2 JP 7762022B2
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Description

本発明は、移動体通信システムの基地局に取り付けられる同期信号変換装置に係り、特に、GPS信号を受信できない環境であってもGPSに同期したシステムを構築でき、基地局毎に異なるオフセット値を反映させてGPS受信信号に精度よく同期した疑似GPS受信信号を提供し、基地局における処理能力の低下を防ぐことができる同期信号変換装置に関する。 The present invention relates to a synchronization signal conversion device installed in the base station of a mobile communication system, and in particular to a synchronization signal conversion device that can build a system synchronized with GPS even in an environment where GPS signals cannot be received, provides a pseudo GPS reception signal that is precisely synchronized with the GPS reception signal by reflecting offset values that differ for each base station, and prevents a decrease in processing power at the base station.

[先行技術の説明]
従来、TDD(Time Division Duplex)方式の無線システム(既存の無線通信システム)では、端末と基地局の通信のタイミングをシステム全体で一致させる必要がある。そのため、基地局がGPS(Global Positioning System)の基準時刻に同期した同期信号を生成して、上り/下りの通信のタイミングを制御し、GPSの基準時刻に同期したシステムを実現している。
Description of the Prior Art
In conventional TDD (Time Division Duplex) wireless systems (existing wireless communication systems), it is necessary to synchronize the timing of communication between terminals and base stations throughout the entire system. To achieve this, base stations generate synchronization signals synchronized with the GPS (Global Positioning System) reference time to control the timing of uplink and downlink communications, thereby achieving a system synchronized with the GPS reference time.

基地局間同期には、GPSを始めとするGNSS(Global Navigation Satellite System)が一般的に用いられる。GNSSは、衛星測位システムの総称であり、UTC(Coordinated Universal Time;協定世界時)に同期し、ネットワークの整合性を容易に確立することができる。 GPS and other GNSS (Global Navigation Satellite Systems) are commonly used for inter-base station synchronization. GNSS is a general term for satellite positioning systems, and is synchronized with UTC (Coordinated Universal Time), making it easy to establish network consistency.

[GPS受信機を備えた基地局装置:図6]
ここで、GPS受信機を備えた基地局装置について図6を用いて説明する。図6は、GPS受信機を備えた基地局装置の概略構成を示す説明図である。
図6に示すように、基地局装置20は、GPSアンテナ22と、GPS受信機21とを備えている。
GPSアンテナ22は、GPS衛星からのGPS信号を受信して、GPS受信信号を出力する。
GPS受信機21は、GPSアンテナ21からのGPS受信信号から、UTCで表された基準時刻を抽出し、当該基準時刻に同期(時刻同期)する同期信号を生成する。
そして、従来の基地局装置20は、当該同期信号に従って動作を行うことにより、GPSの基準時刻に同期した通信を行う。
[Base station device equipped with a GPS receiver: Figure 6]
Here, a base station device equipped with a GPS receiver will be described with reference to Fig. 6. Fig. 6 is an explanatory diagram showing the schematic configuration of a base station device equipped with a GPS receiver.
As shown in FIG. 6, the base station device 20 includes a GPS antenna 22 and a GPS receiver 21 .
The GPS antenna 22 receives GPS signals from GPS satellites and outputs GPS received signals.
The GPS receiver 21 extracts a reference time expressed in UTC from the GPS reception signal from the GPS antenna 21, and generates a synchronization signal that is synchronized with the reference time (time synchronization).
The conventional base station device 20 then operates in accordance with the synchronization signal, thereby performing communication synchronized with the GPS reference time.

ここで、本明細書においては、各GPS衛星(衛星)から送信される信号を「GPS信号」と称し、GPSアンテナで受信した複数の衛星からのGPS信号が重畳された状態の信号を「GPS受信信号」と称するものとする。
つまり、GPS受信信号は、GPS受信機21に入力される信号であり、GPS受信機21では、入力されたGPS受信信号に基づいて、UTCに同期した時刻情報と現在の位置情報とを取得(算出)するようになっている。
Herein, in this specification, the signal transmitted from each GPS satellite (satellite) is referred to as a "GPS signal," and the signal in which GPS signals from multiple satellites are superimposed and received by a GPS antenna is referred to as a "GPS received signal."
In other words, the GPS reception signal is a signal that is input to the GPS receiver 21, and the GPS receiver 21 acquires (calculates) time information synchronized with UTC and current location information based on the input GPS reception signal.

しかし、GNSSには他の無線信号との干渉問題のほか、屋内、地下、ビル谷間等の不感地帯が存在し、ケーブル配線も大きな弊害となっている。
近年、屋内基地局も数多く設置されてきているが、同期のためにGPSアンテナを屋外に設置しなければならず、そのコストが負担となっている。
また、IoT(Internet on Things)の利用拡大に伴い、GNSSに頼らない基地局間同期手法の需要が高まっている。
However, GNSS has problems with interference from other radio signals, and there are dead zones indoors, underground, and between buildings, and cable wiring is also a major obstacle.
In recent years, many indoor base stations have been installed, but GPS antennas must be installed outdoors for synchronization, which is costly.
Furthermore, with the expansion of IoT (Internet of Things) use, there is an increasing demand for inter-base station synchronization methods that do not rely on GNSS.

[無線通信システムのシステム同期信号]
そこで、従来、放送波の時刻情報と、GPSの基準時刻に同期した無線通信システムのシステム同期信号に基づいて、GPSの基準時刻に同期した同期時刻情報を生成して、当該時刻が算出されるような疑似GPS受信信号を生成して基地局装置に出力する同期信号変換装置があった(特許文献1)。
システム同期信号は、例えば、基地局から出力されるLTE信号から取得されるフレーム番号等がある。
[System synchronization signal of wireless communication system]
Therefore, in the past, there was a synchronization signal conversion device that generates synchronization time information synchronized with the GPS reference time based on the time information of the broadcast wave and the system synchronization signal of a wireless communication system synchronized with the GPS reference time, and generates a pseudo GPS reception signal that calculates the time and outputs it to a base station device (Patent Document 1).
The system synchronization signal may be, for example, a frame number obtained from an LTE signal output from a base station.

[基地局のフレームオフセット値]
基地局が出力するLTE信号に含まれるシステム同期信号は、GPS受信信号から抽出される1PPS信号とは一定のずれを持っている場合がある。
これをフレームタイムオフセット値(基地局信号オフセット情報、基地局オフセット値)と称する。
そして、フレームタイムオフセット値は、基地局の種類によって異なる場合がある。
しかし、従来の同期信号変換装置では、システム同期信号のオフセットを固定値として扱って補正していた。
[Base station frame offset value]
The system synchronization signal included in the LTE signal output from the base station may have a certain deviation from the 1 PPS signal extracted from the GPS received signal.
This is called a frame time offset value (base station signal offset information, base station offset value).
The frame time offset value may differ depending on the type of base station.
However, in conventional synchronization signal conversion devices, the offset of the system synchronization signal is corrected by treating it as a fixed value.

[関連技術]
尚、同期信号変換装置の従来技術としては、特開2019-204999号公報「無線選択呼出受信機」(特許文献1)がある。
特許文献1には、上述した同期信号変換装置が記載されている。
[Related Technology]
Incidentally, a conventional technology for a synchronization signal conversion device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2019-204999, "Wireless selective calling receiver" (Patent Document 1).
Patent Document 1 describes the above-mentioned synchronization signal conversion device.

特開2019-204999号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-204999

上述したように、従来の同期信号変換装置では、LTE信号の送信元となる基地局毎に異なる基地局オフセットによって、疑似GPS受信信号の精度が低下して、疑似GPS受信信号の出力先である基地局においてスループットが低下することがあるという問題点があった。 As mentioned above, conventional synchronization signal conversion devices have the problem that the accuracy of the pseudo GPS reception signal can be reduced due to base station offsets that differ for each base station that transmits the LTE signal, resulting in reduced throughput at the base station to which the pseudo GPS reception signal is output.

尚、特許文献1には、受信したLTE信号から基地局を特定する基地局特定情報を抽出し、当該基地局特定情報に対応して予め記憶された基地局オフセット値を用いてタイミング補正を行って、放送波の時刻情報を当該補正されたタイミングで出力して、疑似GPS受信信号を生成することは記載されていない。 Note that Patent Document 1 does not describe extracting base station identification information that identifies a base station from a received LTE signal, performing timing correction using a base station offset value that has been pre-stored in accordance with the base station identification information, outputting the time information of the broadcast wave at the corrected timing, and generating a pseudo GPS reception signal.

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、LTE信号から取得したシステム同期信号のタイミングを送信元の基地局に応じて補正して、精度の高い疑似GPS受信信号を生成し、疑似GPS受信信号の受信側装置(例えば基地局装置)のスループット低下を防ぐことができる同期信号変換装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a synchronization signal conversion device that corrects the timing of a system synchronization signal obtained from an LTE signal in accordance with the transmitting base station, generates a highly accurate pseudo GPS reception signal, and prevents a decrease in throughput of the receiving device (e.g., a base station device) of the pseudo GPS reception signal.

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、無線通信システムの基地局の受信機に接続される同期信号変換装置であって、無線通信システムの信号を受信して、GPS基準時刻に同期したシステム同期信号と、信号の送信元である送信元基地局を特定する基地局特定情報を取得する同期信号取得部と、放送波を受信して、前記放送波から時刻情報を取得する時刻情報取得部と、送信元基地局で生成されるシステム同期信号とGPS基準信号とのずれを基地局オフセット情報とし、基地局オフセット情報を基地局特定情報に対応付けた組を複数記憶しており、受信した無線通信システムの信号から取得された基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を出力するオフセット制御部と、出力された基地局オフセット情報を用いて、システム同期信号のタイミングを補正し、当該タイミングに時刻情報を出力することにより、GPS基準時刻に同期した同期時刻情報を生成する時刻情報同期部と、同期時刻情報に基づいて、同期時刻情報に一致した時刻を基地局で算出可能とするため、複数の衛星の軌道情報及び前記各衛星からの送信時刻に相当する時刻情報を含む疑似GPS受信信号を生成するGPS時刻情報変換部と、疑似GPS受信信号を基地局に出力する疑似GPS受信信号送出部と、を備え、オフセット制御部は、無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報と、それに対応する基地局オフセット情報とを送信元基地局情報として設定しておき、新たに受信した無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報及びそれに対応する基地局オフセット情報が、送信元基地局情報と異なる場合には、新たに取得した基地局特定情報及びそれに対応する基地局オフセット情報で、送信元基地局情報を更新して設定することを特徴としている。 The present invention, which solves the problems of the above-mentioned conventional example, is a synchronization signal conversion device connected to a receiver of a base station of a wireless communication system, comprising: a synchronization signal acquisition unit that receives a signal of the wireless communication system and acquires a system synchronization signal synchronized with GPS reference time and base station identification information that identifies a source base station that is a sender of the signal; a time information acquisition unit that receives broadcast waves and acquires time information from the broadcast waves; an offset control unit that stores a plurality of pairs of base station offset information corresponding to the base station identification information, the offset control unit using the output base station offset information to correct the timing of the system synchronization signal and output the time information to the correct timing, thereby The system comprises a time information synchronization unit that generates synchronized time information synchronized with the PS reference time, a GPS time information conversion unit that generates a pseudo GPS reception signal including orbital information of a plurality of satellites and time information corresponding to the transmission time from each satellite based on the synchronized time information so that the base station can calculate a time that matches the synchronized time information, and a pseudo GPS reception signal transmission unit that outputs the pseudo GPS reception signal to the base station , and is characterized in that the offset control unit sets base station identification information acquired from a signal of the wireless communication system and its corresponding base station offset information as source base station information, and when the base station identification information and its corresponding base station offset information acquired from a newly received signal of the wireless communication system differ from the source base station information, updates and sets the source base station information with the newly acquired base station identification information and its corresponding base station offset information .

また、本発明は、上記同期信号変換装置において、オフセット制御部は、無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を記憶していない場合は、接続する上位装置に基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を問い合わせ、上位装置から得られた基地局オフセット情報を時刻情報同期部に出力することを特徴としている。 Furthermore, in the above-mentioned synchronization signal conversion device, the present invention is characterized in that, if the offset control unit does not store base station offset information corresponding to the base station identification information acquired from the signal of the wireless communication system, it inquires of the connected upper-level device about base station offset information corresponding to the base station identification information, and outputs the base station offset information acquired from the upper-level device to the time information synchronization unit.

本発明によれば、無線通信システムの基地局の受信機に接続される同期信号変換装置であって、無線通信システムの信号を受信して、GPS基準時刻に同期したシステム同期信号と、信号の送信元である送信元基地局を特定する基地局特定情報を取得する同期信号取得部と、放送波を受信して、前記放送波から時刻情報を取得する時刻情報取得部と、送信元基地局で生成されるシステム同期信号とGPS基準信号とのずれを基地局オフセット情報とし、基地局オフセット情報を基地局特定情報に対応付けた組を複数記憶しており、受信した無線通信システムの信号から取得された基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を出力するオフセット制御部と、出力された基地局オフセット情報を用いて、システム同期信号のタイミングを補正し、当該タイミングに時刻情報を出力することにより、GPS基準時刻に同期した同期時刻情報を生成する時刻情報同期部と、同期時刻情報に基づいて、同期時刻情報に一致した時刻を基地局で算出可能とするため、複数の衛星の軌道情報及び前記各衛星からの送信時刻に相当する時刻情報を含む疑似GPS受信信号を生成するGPS時刻情報変換部と、疑似GPS受信信号を基地局に出力する疑似GPS受信信号送出部と、を備え、オフセット制御部は、無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報と、それに対応する基地局オフセット情報とを送信元基地局情報として設定しておき、新たに受信した無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報及びそれに対応する基地局オフセット情報が、送信元基地局情報と異なる場合には、新たに取得した基地局特定情報及びそれに対応する基地局オフセット情報で、送信元基地局情報を更新して設定する同期信号変換装置としているので、実際に受信した無線通信システムの信号の送信元基地局に応じてオフセットを補正して、GPSの基準時刻に精度よく同期した疑似GPS受信信号を生成して出力でき、出力先の基地局のスループット低下を防ぐことができる効果がある。 According to the present invention, a synchronization signal conversion device connected to a receiver of a base station of a wireless communication system includes a synchronization signal acquisition unit that receives a wireless communication system signal and acquires a system synchronization signal synchronized with GPS reference time and base station identification information that identifies a source base station that is a sender of the signal, a time information acquisition unit that receives broadcast waves and acquires time information from the broadcast waves, an offset control unit that stores a plurality of pairs of base station offset information corresponding to the base station identification information, the offset control unit using the deviation between the system synchronization signal and the GPS reference signal generated by the source base station as base station offset information, and outputs the base station offset information corresponding to the base station identification information acquired from the received wireless communication system signal, a time information synchronization unit that uses the output base station offset information to correct the timing of the system synchronization signal and output time information at that timing, thereby generating synchronized time information synchronized with GPS reference time, and a time information synchronization unit that calculates a time that matches the synchronized time information at the base station based on the synchronized time information. To achieve this, the synchronization signal conversion device is equipped with a GPS time information conversion unit that generates a pseudo GPS reception signal including orbital information for a plurality of satellites and time information corresponding to the transmission time from each of the satellites, and a pseudo GPS reception signal transmission unit that outputs the pseudo GPS reception signal to a base station, and the offset control unit sets base station identification information obtained from a wireless communication system signal and its corresponding base station offset information as source base station information, and when the base station identification information and its corresponding base station offset information obtained from a newly received wireless communication system signal differ from the source base station information, the synchronization signal conversion device updates and sets the source base station information with the newly obtained base station identification information and its corresponding base station offset information , so that the offset can be corrected in accordance with the source base station of the actually received wireless communication system signal, and a pseudo GPS reception signal that is precisely synchronized with the GPS reference time can be generated and output, thereby preventing a decrease in the throughput of the output destination base station.

また、本発明によれば、上記同期信号変換装置において、オフセット制御部は、無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を記憶していない場合は、接続する上位装置に基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を問い合わせ、上位装置から得られた基地局オフセット情報を時刻情報同期部に出力する同期信号変換装置としているので、これまでに受信したことのない送信元基地局から無線通信システムの信号を受信した場合でも、上位装置から対応するオフセット情報を取得して、タイミングの補正を行うことができ、様々な基地局に適用して高精度の疑似GPS受信信号を生成できる効果がある。 Furthermore, according to the present invention, in the synchronization signal conversion device, if the offset control unit does not store base station offset information corresponding to the base station identification information obtained from the wireless communication system signal, it inquires of the connected upper device about base station offset information corresponding to the base station identification information, and outputs the base station offset information obtained from the upper device to the time information synchronization unit.Therefore, even when a wireless communication system signal is received from a source base station that has not been received before, it is possible to obtain the corresponding offset information from the upper device and perform timing correction, resulting in the effect of being applicable to various base stations and generating highly accurate pseudo GPS reception signals.

本同期信号変換装置の構成を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing the configuration of a synchronous signal conversion device. オフセット制御部30の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an offset control unit 30. 時刻情報同期部の構成ブロック図である。FIG. 2 is a configuration block diagram of a time information synchronization unit. 基地局オフセット情報テーブルの模式説明図である。FIG. 10 is a schematic explanatory diagram of a base station offset information table. オフセット制御部30の処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the process of an offset control unit 30. GPS受信機を備えた基地局装置の概略構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a base station device equipped with a GPS receiver.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態に係る同期信号変換装置(本同期信号変換装置)は、放送波からの時刻情報と無線通信システムのLTE信号に含まれるシステム同期信号とを用いて、GPSに同期した時刻情報が算出される疑似GPS受信信号を生成して出力するものであり、LTE信号の送信元となる基地局(送信元基地局)を識別する基地局特定情報と、GPS信号のタイミングとのずれを示す基地局オフセット値とを対応付けた組を複数記憶しておき、受信したLTE信号から基地局特定情報を抽出し、当該基地局特定情報に対応して記憶された基地局オフセット値を用いてシステム同期信号のタイミングを補正し、補正されたタイミングで放送波からの時刻情報を出力し、当該時刻情報が算出されるよう疑似GPS受信信号を生成して出力するものであり、LTE信号の送信元となる基地局が変わっても、新たな送信元基地局の基地局オフセット値でタイミングを補正することができ、常に精度良くGPSの基準時刻に同期した疑似GPS受信信号を生成して、受信側装置でのスループット低下を防ぐことができるものである。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Outline of the embodiment]
A synchronization signal conversion device according to an embodiment of the present invention (the present synchronization signal conversion device) generates and outputs a pseudo GPS reception signal from which time information synchronized with GPS is calculated using time information from broadcast waves and a system synchronization signal included in an LTE signal of a wireless communication system. The synchronization signal conversion device stores a plurality of pairs of base station identification information that identifies the base station (source base station) that is the source of the LTE signal, and a base station offset value that indicates the deviation from the timing of the GPS signal. The synchronization signal conversion device extracts the base station identification information from the received LTE signal, corrects the timing of the system synchronization signal using the base station offset value stored in correspondence with the base station identification information, outputs the time information from the broadcast waves at the corrected timing, and generates and outputs a pseudo GPS reception signal so that the time information is calculated. Even if the base station that is the source of the LTE signal changes, the timing can be corrected using the base station offset value of the new source base station, and the synchronization signal can always be generated that is synchronized with the GPS reference time with high accuracy, preventing a decrease in throughput at the receiving device.

また、本同期信号変換装置は、受信したLTE信号から抽出した基地局特定情報が、内部に記憶されていない場合、上位装置に問い合わせを行って、当該基地局特定情報に対応する基地局オフセット値を取得し、当該基地局オフセット値を記憶すると共に、当該基地局オフセット値を用いてタイミングを補正するものであり、種々の送信元基地局に対応して高精度のGPS受信信号を生成することができるものである。 In addition, if the base station identification information extracted from the received LTE signal is not stored internally, this synchronization signal conversion device queries the higher-level device to obtain the base station offset value corresponding to the base station identification information, stores the base station offset value, and uses the base station offset value to correct the timing, thereby enabling the generation of highly accurate GPS reception signals corresponding to various transmitting base stations.

[本同期信号変換装置の構成:図1]
本同期信号変換装置の構成について図1を用いて説明する。図1は、本同期信号変換装置の構成を示す説明図である。
本同期信号変換装置の具体的な構成を説明する前に、概要を説明する。
本同期信号変換装置1は、図1に示すように、LTE局3からのLTE信号と、放送中継局4からの放送波とに基づいて、GPSの基準時刻に同期した時刻情報を生成し、更に受信側の装置(ここでは基地局2)に当該GPSの基準時刻に同期した時刻情報を取得させるための情報を含む疑似GPS受信信号を生成して、基地局装置2に出力するものである。
[Configuration of the present synchronous signal conversion device: Figure 1]
The configuration of this synchronous signal conversion device will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of this synchronous signal conversion device.
Before describing the specific configuration of the synchronous signal conversion device, an outline will be given.
As shown in Figure 1, this synchronization signal conversion device 1 generates time information synchronized with the GPS reference time based on the LTE signal from the LTE station 3 and the broadcast wave from the broadcast relay station 4, and further generates a pseudo GPS reception signal including information for allowing the receiving device (here, the base station 2) to obtain the time information synchronized with the GPS reference time, and outputs it to the base station device 2.

尚、LTE局3からのLTE信号は、任意の基地局から送信されたものであり、通常、受信レベルが最大のLTE信号を利用するため、LTE信号の送信元は、疑似GPS受信信号の出力先の基地局2である。
但し、送信元基地局が出力先の基地局2とは異なる別の装置(本同期信号変換装置に接続されていない基地局)であっても構わないため、ここでは本同期信号変換装置1が受信するLTE信号を送信する装置を「送信元基地局」と称するものとする。
Furthermore, the LTE signal from the LTE station 3 is transmitted from any base station, and since the LTE signal with the highest reception level is usually used, the source of the LTE signal is the base station 2 to which the pseudo GPS reception signal is output.
However, since the source base station may be a different device (a base station not connected to this synchronization signal conversion device) from the destination base station 2, here the device that transmits the LTE signal received by this synchronization signal conversion device 1 will be referred to as the "source base station."

基地局2は、GPS受信機21を備えているが、GPSアンテナは設けられていない。そして、GPS受信機21が、GPS受信信号の代わりに本同期信号変換装置1からの疑似GPS受信信号を入力して、GPSの基準時刻に同期した時刻情報を取得し、それに基づいて同期信号を生成する。 Base station 2 is equipped with a GPS receiver 21, but is not equipped with a GPS antenna. Instead of a GPS reception signal, the GPS receiver 21 inputs a pseudo GPS reception signal from the synchronization signal conversion device 1, obtains time information synchronized with the GPS reference time, and generates a synchronization signal based on this information.

ここで、本同期信号変換装置で生成される疑似GPS受信信号は、接続された基地局2のGPS受信機21が、UTCに同期した正確な時刻情報と正しい位置情報とを取得できるように生成された信号であり、複数の衛星からのGPS信号を受信した場合と同様に、複数の衛星に対応する軌道情報や各衛星の送信時刻に相当する時刻情報を含む信号である。
つまり、基地局2のGPS受信機21は、疑似GPS受信信号が入力されると、複数の衛星からのGPS信号が重畳されて入力されたものとして認識し、本来のGPS受信信号を入力した場合と同じ動作を行うものである。
尚、ここでは「GPSの基準時刻に同期した時刻情報」は「UTCに同期した時刻情報」と同義として用いる。
Here, the pseudo GPS reception signal generated by this synchronization signal conversion device is a signal generated so that the GPS receiver 21 of the connected base station 2 can obtain accurate time information synchronized with UTC and correct location information, and is a signal that includes orbital information corresponding to multiple satellites and time information corresponding to the transmission time of each satellite, just as when receiving GPS signals from multiple satellites.
In other words, when the GPS receiver 21 of the base station 2 receives a pseudo GPS reception signal, it recognizes it as a superimposed GPS signal from multiple satellites and performs the same operation as if it had received an original GPS reception signal.
It should be noted that "time information synchronized with the GPS reference time" is used here as a synonym for "time information synchronized with UTC."

図1に示すように、本同期信号変換装置1は、LTE信号受信アンテナ16aと、放送波受信アンテナ16bと、同期信号取得部11と、時刻情報取得部12と、時刻情報同期部13と、GPS時刻情報変換部14と、疑似GPS受信信号送出部15と、本同期信号変換装置の特徴部分であるオフセット制御部30とを備えている。 As shown in Figure 1, the synchronization signal conversion device 1 includes an LTE signal receiving antenna 16a, a broadcast wave receiving antenna 16b, a synchronization signal acquisition unit 11, a time information acquisition unit 12, a time information synchronization unit 13, a GPS time information conversion unit 14, a pseudo GPS received signal transmission unit 15, and an offset control unit 30, which is a characteristic part of the synchronization signal conversion device.

本同期信号変換装置1の各部について説明する。
LTE信号受信アンテナ16aは、LTEの無線通信システム(移動体通信システム)の基地局(送信元基地局)から送信され、LTE局3によって中継されたLTE信号を受信する。
尚、ここではLTEを例として説明するが、LTEに限らず、LTE-Advanced又は5G(第5世代通信方式)のように、システム同期信号に時刻情報を含まないシステムに適用可能である。
放送波受信アンテナ16bは、放送中継局4からの放送波を受信するアンテナである。
Each part of the synchronous signal conversion device 1 will now be described.
The LTE signal receiving antenna 16 a receives an LTE signal transmitted from a base station (source base station) of an LTE wireless communication system (mobile communication system) and relayed by the LTE station 3 .
Note that, although LTE will be used as an example here, the present invention is not limited to LTE and can be applied to systems that do not include time information in the system synchronization signal, such as LTE-Advanced or 5G (fifth generation communication system).
The broadcast wave receiving antenna 16 b is an antenna that receives broadcast waves from the broadcast relay station 4 .

また、ここでは、無線通信システム用のアンテナと放送波用のアンテナとを独立して設けているが、共用として、1つの受信アンテナでLTE信号と放送波の両方を受信するようにして、同期信号取得部11、時刻情報取得部12に接続するよう構成してもよい。 In addition, here, the antenna for the wireless communication system and the antenna for broadcast waves are provided independently, but they may also be configured to be shared, with a single receiving antenna receiving both LTE signals and broadcast waves, and connected to the synchronization signal acquisition unit 11 and the time information acquisition unit 12.

同期信号取得部11は、受信したLTE信号を復調し、報知情報から、システム同期信号を抽出して、時刻情報同期部13に出力する。システム同期信号としては、例えば特定のフレーム番号を示す信号等がある。システム同期信号は、GPSの基準時刻のタイミングと同期している。
LTE信号受信アンテナ16aでは、複数の送信元基地局からのLTE信号を受信することもあるが、同期信号取得部11は、その中で、受信レベルが最大のLTE信号を復調する。
The synchronization signal acquisition unit 11 demodulates the received LTE signal, extracts a system synchronization signal from the broadcast information, and outputs the system synchronization signal to the time information synchronization unit 13. The system synchronization signal may be, for example, a signal indicating a specific frame number. The system synchronization signal is synchronized with the timing of the GPS reference time.
The LTE signal receiving antenna 16a may receive LTE signals from a plurality of source base stations, and the synchronization signal acquisition unit 11 demodulates the LTE signal with the highest reception level among them.

また、本同期信号変換装置1の同期信号取得部11は、復調した情報から、LTE信号の送信元基地局を識別する基地局特定情報を取得して、オフセット制御部30に出力する。
上述したように、送信元基地局からのシステム同期信号には、送信元基地局の種類毎に、GPS信号に含まれる1PPS信号とのずれがあり、当該ずれを示すフレームタイムオフセット値(基地局オフセット値)は基地局毎に異なっている。
Furthermore, the synchronization signal acquisition unit 11 of the synchronization signal conversion device 1 acquires base station identification information for identifying the source base station of the LTE signal from the demodulated information, and outputs the information to the offset control unit 30 .
As described above, the system synchronization signal from the transmitting base station has a deviation from the 1PPS signal contained in the GPS signal depending on the type of transmitting base station, and the frame time offset value (base station offset value) indicating this deviation differs for each base station.

本同期信号変換装置1では、基地局オフセットを送信元基地局に応じて補正することにより、GPS信号に同期した精度の高い疑似GPS受信信号を生成するものである。
基地局特定情報を用いた動作については後述する。
The synchronization signal conversion device 1 corrects the base station offset in accordance with the transmitting base station, thereby generating a highly accurate pseudo GPS reception signal synchronized with the GPS signal.
The operation using the base station identification information will be described later.

時刻情報取得部12は、受信した放送波(地上デジタル放送波)に含まれる時刻情報を抽出する。放送波に含まれる時刻情報は、クロック精度の違いや電波伝搬による受信タイミングのゆらぎによる誤差を含んでおり、GPSの基準時刻とは同期していない。 The time information acquisition unit 12 extracts time information contained in the received broadcast waves (terrestrial digital broadcast waves). The time information contained in the broadcast waves contains errors due to differences in clock accuracy and fluctuations in reception timing caused by radio wave propagation, and is not synchronized with the GPS reference time.

オフセット制御部30は、本同期信号変換装置1の特徴部部分であり、同期信号取得部11からの基地局特定情報に基づいて、LTE信号の送信元基地局に応じた基地局オフセット値を時刻情報同期部13に出力する。
具体的には、オフセット制御部30は、種々の送信元基地局の基地局特定情報と基地局オフセット値を対応付けて記憶しており、入力されたLTE信号から抽出した基地局特定情報に対応する基地局オフセット値を出力する。
尚、請求項に記載した基地局オフセット情報は、基地局オフセット値に相当している。
The offset control unit 30 is a characteristic part of the present synchronization signal conversion device 1, and outputs a base station offset value corresponding to the base station that transmitted the LTE signal to the time information synchronization unit 13 based on the base station identification information from the synchronization signal acquisition unit 11.
Specifically, the offset control unit 30 stores the base station identification information of various source base stations in association with the base station offset values, and outputs the base station offset value corresponding to the base station identification information extracted from the input LTE signal.
The base station offset information described in the claims corresponds to the base station offset value.

更にまた、オフセット制御部30は、受信したLTE信号から取得した基地局特定情報が内部に記憶されていない場合には、上位装置5に当該基地局特定情報に対応する基地局オフセット値の問い合わせを行う。
オフセット制御部30の構成及び動作については後述する。
Furthermore, if the base station identification information obtained from the received LTE signal is not stored internally, the offset control unit 30 inquires of the higher-level device 5 about the base station offset value corresponding to the base station identification information.
The configuration and operation of the offset control unit 30 will be described later.

時刻情報同期部13は、同期信号取得部11からのシステム同期情報と、時刻情報取得部12からの時刻情報とに基づいて時刻情報を補正して、GPSの基準時刻に同期した時刻情報(同期時刻情報)を生成する。
その際に、時刻情報同期部13は、オフセット制御部30から入力された基地局オフセット値を用いてシステム同期情報のタイミングを補正する。
時刻情報同期部13の構成及び動作については後述する。
The time information synchronization unit 13 corrects the time information based on the system synchronization information from the synchronization signal acquisition unit 11 and the time information from the time information acquisition unit 12, and generates time information (synchronized time information) synchronized with the GPS reference time.
At this time, the time information synchronizer 13 corrects the timing of the system synchronization information using the base station offset value input from the offset controller 30 .
The configuration and operation of the time information synchronization unit 13 will be described later.

GPS時刻情報変換部14は、時刻情報同期部13から入力された同期時刻情報に基づいて、疑似GPS受信信号を生成する。
具体的には、GPS時刻情報変換部14では、同期時刻情報に対応するよう、複数の衛星からのGPS信号を疑似的に算出し、あたかも複数のGPS信号が重なったようなGPS受信信号(疑似GPS受信信号)を生成する。
The GPS time information conversion unit 14 generates a pseudo GPS reception signal based on the synchronized time information input from the time information synchronization unit 13 .
Specifically, the GPS time information conversion unit 14 calculates pseudo GPS signals from multiple satellites to correspond to the synchronized time information, and generates a GPS reception signal (pseudo GPS reception signal) that looks as if multiple GPS signals are overlapping.

上述したように、疑似GPS受信信号には、受信側装置(ここでは基地局2)で当該同期時刻情報が算出されるように生成された、複数の衛星の軌道情報及び各衛星からの送信時刻に相当する時刻情報が含まれており、基地局2のGPS受信機21は、受信した疑似GPS受信信号に基づいて同期時刻情報と同一の時刻情報を算出して同期信号を生成すると共に、位置を算出することが可能となる。 As described above, the pseudo GPS reception signal contains orbital information for multiple satellites and time information corresponding to the transmission time from each satellite, which is generated so that the receiving device (here, base station 2) can calculate the synchronized time information.The GPS receiver 21 of base station 2 can calculate time information identical to the synchronized time information based on the received pseudo GPS reception signal, generate a synchronized signal, and calculate the position.

尚、疑似GPS受信信号は、GPS受信機のテストに用いられるGPSシミュレータにおいて生成される信号と同様であり、例えば、キーサイトテクノロジー合同会社,2015年1月6日発行,「Keysight Technologies GPSレシーバ・テスト」に記載されている。 The pseudo GPS reception signal is similar to the signal generated by a GPS simulator used to test GPS receivers, and is described, for example, in "Keysight Technologies GPS Receiver Test," published by Keysight Technologies, Inc. on January 6, 2015.

疑似GPS受信信号送出部15は、GPS時刻情報変換部14から出力された疑似GPS受信信号を、接続する基地局2に出力する。 The pseudo GPS reception signal transmitter 15 outputs the pseudo GPS reception signal output from the GPS time information converter 14 to the connected base station 2.

[オフセット制御部30の構成:図2]
次に、本同期信号変換装置の特徴部分であるオフセット制御部30の構成について図2を用いて説明する。図2は、オフセット制御部30の概略構成図である。
オフセット制御部30は、本同期信号変換装置の特徴部分であり、LTE信号の送信元である送信元基地局の種類毎に異なる基地局オフセットを補正するため、基地局オフセット値を時刻情報同期部13の同期補正部31(後述する)に出力するものである。
[Configuration of offset control unit 30: FIG. 2]
Next, the configuration of the offset control section 30, which is a characteristic part of the present synchronization signal conversion device, will be described with reference to Fig. 2. Fig. 2 is a schematic diagram of the offset control section 30.
The offset control unit 30 is a characteristic part of this synchronization signal conversion device, and outputs the base station offset value to the synchronization correction unit 31 (described later) of the time information synchronization unit 13 in order to correct the base station offset, which differs depending on the type of source base station that transmits the LTE signal.

図2に示すように、オフセット制御部30は、送信元基地局毎に異なるフレームタイムオフセット値(基地局オフセット値)を、送信元基地局を特定する基地局特定情報に対応付けて複数記憶した基地局オフセット情報テーブル301を備えている。 As shown in Figure 2, the offset control unit 30 has a base station offset information table 301 that stores multiple frame time offset values (base station offset values) that differ for each source base station, and associates them with base station identification information that identifies the source base station.

基地局オフセット情報テーブル301には、予め当該無線通信システムに適用されることが予想される(送信元基地局となることが予想される)複数種類の基地局について、基地局の種類を識別するための基地局特定情報と、基地局オフセット値とが対応付けられて記憶されている。 The base station offset information table 301 stores base station offset values associated with base station identification information for identifying the type of base station for multiple types of base stations that are expected to be applied to the wireless communication system (expected to become source base stations).

そして、オフセット制御部30は、同期信号取得部11で取得された基地局特定情報が入力されると、基地局オフセット情報テーブル301を参照して、対応する基地局オフセット値を読み出して、同期補正部31に出力する。
時刻情報同期部13への基地局オフセット値の出力は、基地局特定情報が入力される度に行ってもよいし、基地局オフセット値が更新された場合に行ってもよい。
When the offset control unit 30 receives the base station identification information acquired by the synchronization signal acquisition unit 11, it refers to the base station offset information table 301, reads out the corresponding base station offset value, and outputs it to the synchronization correction unit 31.
The base station offset value may be output to the time information synchronizer 13 each time base station identification information is input, or may be output when the base station offset value is updated.

また、オフセット制御部30は、現在受信しているLTE信号の送信元基地局について、基地局特定情報と基地局オフセット値とを送信元基地局情報302として記憶している。
そして、オフセット制御部30は、受信LTE信号から取得された基地局特定情報を、保持している送信元基地局情報302と比較して、送信元基地局に変化がないかどうか、基地局特定情報を監視する。
これにより、送信元基地局が変わった場合に、直ちに適切な基地局オフセット値を同期補正部31に出力できるものである。
Further, the offset control unit 30 stores, as source base station information 302, base station identification information and a base station offset value for the source base station of the currently received LTE signal.
The offset control unit 30 then compares the base station identification information obtained from the received LTE signal with the source base station information 302 it holds, and monitors the base station identification information to see if there has been any change in the source base station.
This makes it possible to immediately output an appropriate base station offset value to the synchronization correction unit 31 when the source base station changes.

更に、オフセット制御部30は、入力された基地局特定情報が、基地局オフセット情報テーブル301に記憶されていない場合には、上位装置5に、当該基地局特定情報を付して、基地局オフセット値の問い合わせを行う。 Furthermore, if the input base station identification information is not stored in the base station offset information table 301, the offset control unit 30 attaches the base station identification information to the higher-level device 5 and queries the base station offset value.

上位装置5から問い合わせに対して基地局オフセット値の応答があると、オフセット制御部30は、当該基地局オフセット値を同期補正部31に出力すると共に、当該基地局特定情報と基地局オフセット値を、新たに基地局オフセット情報テーブル301に追加する。
これにより、事前に記憶していない基地局が送信元基地局となった場合でも、上位装置5から適正な基地局オフセット値を取得して、タイミング補正を行うことができるものである。
尚、オフセット制御部30は、時刻情報同期部13の一部として、一体に構成してもよい。
When a base station offset value is received in response to an inquiry from the higher-level device 5, the offset control unit 30 outputs the base station offset value to the synchronization correction unit 31 and adds the base station identification information and base station offset value to the base station offset information table 301.
As a result, even if a base station that has not been stored in advance becomes the source base station, it is possible to obtain an appropriate base station offset value from the higher-level device 5 and perform timing correction.
The offset control unit 30 may be configured as an integral part of the time information synchronization unit 13 .

[時刻情報同期部13の構成:図3]
次に、本同期信号変換装置の時刻情報同期部13の構成について図3を用いて説明する。図3は、時刻情報同期部の構成ブロック図である。
図3に示すように、本同期信号変換装置の時刻情報同期部13は、同期補正部31と、時刻情報補正部32と、同期時刻生成部33とを備えている。
時刻情報同期部13は、基本的には内部クロックに基づいて自走動作を行うものであり、同期時刻生成部33が、時刻情報補正部32からの時刻情報を、同期補正部31からのタイミングに従って出力することで、GPS基準時刻に同期した時刻情報(同期時刻情報)を生成するようになっている。
[Configuration of the time information synchronization unit 13: FIG. 3]
Next, the configuration of the time information synchronization unit 13 of the present synchronization signal conversion device will be described with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a block diagram showing the configuration of the time information synchronization unit.
As shown in FIG. 3, the time information synchronization unit 13 of the present synchronization signal conversion device includes a synchronization correction unit 31, a time information correction unit 32, and a synchronization time generation unit 33.
The time information synchronization unit 13 basically operates independently based on an internal clock, and the synchronized time generation unit 33 outputs the time information from the time information correction unit 32 according to the timing from the synchronization correction unit 31, thereby generating time information (synchronized time information) synchronized with the GPS reference time.

そして、時刻情報同期部13では、同期信号取得部11からシステム同期信号が入力された場合に、同期タイミング補正部311でタイミングの補正を行い、また、時刻情報取得部12から放送波の時刻情報が入力された場合には、時刻補正部321で内部の時刻情報を補正する。
同期タイミング補正部311では、オフセット制御部30からの指示に従って、送信元基地局に応じた基地局オフセットの補正を行う。
In the time information synchronization unit 13, when a system synchronization signal is input from the synchronization signal acquisition unit 11, the synchronization timing correction unit 311 corrects the timing, and when time information of the broadcast wave is input from the time information acquisition unit 12, the time correction unit 321 corrects the internal time information.
The synchronization timing correction unit 311 corrects the base station offset according to the source base station in accordance with instructions from the offset control unit 30 .

時刻情報同期部13が自走動作を行うことにより、送信元基地局からの電波や、放送中継局からの放送波が十分届かない場合や、メンテナンス等で電波の送出を休止する場合でも、時刻情報同期部13からは途切れることなく同期時刻情報を出力できるようにしている。 The self-sustaining operation of the time information synchronization unit 13 allows the unit 13 to output synchronized time information without interruption, even when radio waves from the transmitting base station or broadcast waves from a broadcast relay station are not sufficiently received, or when radio wave transmission is suspended due to maintenance, etc.

時刻情報同期部13の各部について具体的に説明する。
同期補正部31は、同期タイミング補正部311と、同期カウンタ312とを備えている。
同期タイミング補正部311は、同期信号取得部11から入力される1PPS(Pulse Per Second)のシステム同期信号に基づいて、同期カウンタ312に対してタイミング補正を行うものであり、システム同期信号が入力された場合に同期カウンタ312にタイミングを指示する。
Each part of the time information synchronization unit 13 will now be described in detail.
The synchronization correction unit 31 includes a synchronization timing correction unit 311 and a synchronization counter 312 .
The synchronization timing correction unit 311 performs timing correction on the synchronization counter 312 based on the 1 PPS (Pulse Per Second) system synchronization signal input from the synchronization signal acquisition unit 11, and instructs the synchronization counter 312 on timing when the system synchronization signal is input.

具体的には、同期タイミング補正部311は、システム同期信号が正常に受信できているかどうかを判断し、正常に受信できている場合に同期カウンタ312のタイミングをシステム同期信号に合わせて更新する。
その際、同期タイミング補正部311は、オフセット制御部30から入力される基地局オフセット値に基づいて、オフセットを補正したタイミング指示を行う。これにより、従来のように固定値でオフセット補正を行うのに比べて、送信元基地局に応じたオフセット値で正確に補正を行うことができ、精度の高い疑似GPS受信信号の生成を可能とするものである。
Specifically, the synchronization timing correction unit 311 determines whether the system synchronization signal is being received normally, and if it is being received normally, updates the timing of the synchronization counter 312 in accordance with the system synchronization signal.
At this time, the synchronization timing correction unit 311 issues a timing instruction with the offset corrected based on the base station offset value input from the offset control unit 30. This allows for accurate correction using an offset value according to the transmitting base station, compared to the conventional method of performing offset correction using a fixed value, and enables the generation of a highly accurate pseudo GPS reception signal.

同期カウンタ312は、VCXO(Voltage Controlled Crystal Oscillator;電圧制御水晶発振器)やTCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillator;温度補償水晶発振器)等を備えた周波数生成回路であり、タイミングをカウントする自走信号(自走クロック)を生成する。
ここでは、同期カウンタ312は、自走クロックに基づいて、1秒毎に同期タイミング(タイミング信号)を出力する。また、同期カウンタ312は、タイミング補正部311からのタイミング指示が入力されると、当該タイミングを起点として1秒毎の同期タイミングを生成する。
The synchronous counter 312 is a frequency generating circuit equipped with a VCXO (Voltage Controlled Crystal Oscillator) or a TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator), and generates a free-running signal (free-running clock) that counts timing.
Here, the synchronization counter 312 outputs synchronization timing (timing signal) every second based on a free-running clock. When a timing instruction is input from the timing correction unit 311, the synchronization counter 312 generates synchronization timing every second, starting from the timing instruction.

これにより、システム同期信号がGPSの基準時刻に対して送信元基地局に由来するオフセットを持っていても、タイミングを補正でき、また、自走状態が長引いて同期カウンタ312で生成する同期タイミングがずれた場合にも、その補正を行うことができるものである。
つまり、システム同期信号が正常に入力されている場合には、同期カウンタ312からはGPSの基準時刻に同期した1PPSのタイミング信号が出力される。
This allows the timing to be corrected even if the system synchronization signal has an offset originating from the transmitting base station relative to the GPS reference time, and also allows correction even if the free-running state is prolonged and the synchronization timing generated by the synchronization counter 312 becomes out of sync.
That is, when the system synchronization signal is input normally, the synchronization counter 312 outputs a 1 PPS timing signal synchronized with the GPS reference time.

時刻情報補正部32は、時刻補正部321と、時刻カウンタ322とを備えている。
時刻補正部321は、時刻情報取得部12より、放送波から抽出した事項情報が正常に受信できているかどうかを判断し、正常に受信できている場合には、時刻カウンタ322のカウンタ値(内部時刻情報)を取得した時刻情報に更新する。
The time information correction unit 32 includes a time correction unit 321 and a time counter 322 .
The time correction unit 321 determines whether the item information extracted from the broadcast wave is being received normally from the time information acquisition unit 12, and if it is being received normally, updates the counter value (internal time information) of the time counter 322 to the acquired time information.

時刻カウンタ322は、VCXOやTCXOを備えた周波数生成回路であり、自走クロックを生成して、自立した時刻情報(内部時刻情報)を生成し、内部時刻情報に特定時間を加算した補正時刻情報を出力する。特定時間については後述する。 The time counter 322 is a frequency generation circuit equipped with a VCXO or TCXO, which generates a free-running clock to generate independent time information (internal time information), and outputs corrected time information by adding a specific time to the internal time information. The specific time will be described later.

また、時刻カウンタ322は、時刻補正部321から時刻情報更新の指示が入力されると、内部時刻情報を入力された時刻情報(放送波から取得した時刻情報)で更新する。
これにより、放送波から取得した時刻情報が正常に入力されている場合には、時刻カウンタ322からは、放送波の時刻情報に特定時間が加算された補正時刻情報が出力される。
Furthermore, when an instruction to update the time information is input from the time correction unit 321, the time counter 322 updates the internal time information with the input time information (time information acquired from the broadcast wave).
As a result, if the time information obtained from the broadcast wave is input correctly, the time counter 322 outputs corrected time information in which a specific time has been added to the time information of the broadcast wave.

ここで、時刻カウンタ322で加算する特定時間について説明する。
特定時間は、内部時刻情報からGPS基準時刻に同期した同期時刻情報を生成する処理を行うために加算する時間である。
具体的には、特定時間は、放送波から抽出した時刻情報とGPSの基準時刻とのずれとして想定される最大の時間より大きい時間としており、ここでは、0.5秒としている。
尚、自走時には内部時刻情報が放送波の時刻情報より若干遅れたり早まったりすることはあるものの、放送波の時刻情報を正常に受信すれば、放送波の時刻情報に合わせて内部時刻情報が更新されるため、自走によるずれを考慮する必要はない。
Here, the specific time added by the time counter 322 will be described.
The specific time is the time added in order to perform processing to generate synchronized time information synchronized with GPS reference time from the internal time information.
Specifically, the specific time is set to a time greater than the maximum time expected as the difference between the time information extracted from the broadcast wave and the GPS reference time, and is set to 0.5 seconds in this example.
Although the internal time information may be slightly ahead or behind the broadcast time information when the watch is running independently, if the broadcast time information is received correctly, the internal time information will be updated to match the broadcast time information, so there is no need to consider the discrepancy caused by running independently.

同期時刻生成部33は、時刻情報補正部32から入力される補正時刻情報を保持すると共に、同期補正部31からGPS基準時刻に同期した1PPSのタイミング信号が入力されると、保持している補正時刻情報を当該タイミングに従って出力する。 The synchronized time generation unit 33 holds the corrected time information input from the time information correction unit 32, and when a 1 PPS timing signal synchronized with GPS reference time is input from the synchronization correction unit 31, it outputs the held corrected time information according to that timing.

つまり、同期時刻生成部33は、特定時間を加算して実際のGPS基準時刻よりも進んだ時刻とした補正時刻情報を、同期タイミング補正部311で補正されたタイミングに従って出力する。
これにより、同期時刻生成部33からはGPS基準時刻に同期した時刻情報(同期時刻情報)が1秒毎に出力されるものである。
同期時刻情報の生成方法は、特許文献1に記載された方法と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
That is, the synchronization time generation unit 33 outputs corrected time information that is ahead of the actual GPS reference time by adding a specific time, according to the timing corrected by the synchronization timing correction unit 311 .
As a result, the synchronized time generating unit 33 outputs time information synchronized with the GPS reference time (synchronized time information) every second.
The method for generating the synchronized time information is the same as the method described in Patent Document 1, and therefore a detailed description thereof will be omitted here.

[基地局オフセット情報テーブル:図4]
オフセット制御部30における基地局オフセット情報テーブル301について図4を用いて説明する。図4は、基地局オフセット情報テーブルの模式説明図である。
図4に示すように、基地局オフセット情報テーブル301は、複数種類の基地局(送信元基地局)について、予め基地局特定情報と、当該基地局に固有の基地局オフセット値とを対応付けて記憶している。基地局特定情報は、例えば、基地局装置の機種番号等である。
[Base Station Offset Information Table: Figure 4]
The base station offset information table 301 in the offset control unit 30 will be described with reference to Fig. 4. Fig. 4 is a schematic explanatory diagram of the base station offset information table.
4, the base station offset information table 301 stores, for multiple types of base stations (source base stations), base station identification information and base station offset values specific to the base station in association with each other. The base station identification information is, for example, the model number of the base station device.

通常は、送信元基地局と疑似GPS受信信号の出力先の基地局2とは同一の装置であるため、基地局オフセット情報テーブル301には、当該同期信号変換装置1に接続されることが予想される基地局2の情報を複数記憶(登録)しておく。 Normally, the transmitting base station and the base station 2 to which the pseudo GPS reception signal is output are the same device, so the base station offset information table 301 stores (registers) information on multiple base stations 2 that are expected to be connected to the synchronization signal conversion device 1.

また、オフセット制御部30は、基地局オフセット情報テーブル301に記憶されていない基地局特定情報を受信した場合には、上位装置5に問い合わせを行い、得られた基地局オフセット値と共に基地局オフセット情報テーブル301に追加登録する。
これにより、未登録の基地局からLTE信号を受信した場合でも、1回問い合わせを行えば、基地局オフセット情報テーブル301に登録されるため、以降の問い合わせは不要となるものである。
In addition, when the offset control unit 30 receives base station identification information that is not stored in the base station offset information table 301, it queries the higher-level device 5 and adds the information to the base station offset information table 301 together with the obtained base station offset value.
As a result, even if an LTE signal is received from an unregistered base station, a single inquiry will result in registration in the base station offset information table 301, and subsequent inquiries will not be necessary.

[オフセット制御部30の処理:図5]
次に、オフセット制御部30における基地局オフセット値の制御について図5を用いて説明する。図5は、オフセット制御部30の処理を示すフローチャートである。
本同期信号変換装置1では、LTE信号受信アンテナ16aでLTE信号を受信すると、同期信号取得部11が復調を行って、システム同期信号を時刻情報同期部13の同期タイミング補正部311に出力すると共に、基地局特定情報をオフセット制御部30に出力する。
[Processing of the offset control unit 30: FIG. 5]
Next, the control of the base station offset value in the offset control unit 30 will be described with reference to Fig. 5. Fig. 5 is a flowchart showing the process of the offset control unit 30.
In this synchronization signal conversion device 1, when an LTE signal is received by the LTE signal receiving antenna 16a, the synchronization signal acquisition unit 11 demodulates the signal and outputs the system synchronization signal to the synchronization timing correction unit 311 of the time information synchronization unit 13, and also outputs base station identification information to the offset control unit 30.

図5に示すように、オフセット制御部30は、同期信号取得部11から基地局特定情報が入力されると(104)、それまでLTE信号を受信していた送信元基地局の情報である送信元基地局情報の基地局特定情報と、入力された基地局特定情報とが一致するかどうかを判断する(106)。 As shown in Figure 5, when base station identification information is input from the synchronization signal acquisition unit 11 (104), the offset control unit 30 determines whether the input base station identification information matches the base station identification information of the source base station information, which is information about the source base station that has been receiving the LTE signal up until that point (106).

一致する場合には(Yesの場合)、オフセット制御部30は、現在設定されている送信元基地局に変化がないとして、処理130に移行して、送信元基地局情報302に設定されている基地局オフセット値を出力する(130)。 If there is a match (Yes), the offset control unit 30 determines that the currently set source base station has not changed, proceeds to process 130, and outputs the base station offset value set in the source base station information 302 (130).

また、処理106において、送信元基地局情報と一致しなかった場合には(Noの場合)、オフセット制御部30は、入力された基地局特定情報が、基地局オフセット情報テーブルに登録されているかどうかを判断する(108)。 Also, if there is no match with the source base station information in process 106 (No), the offset control unit 30 determines whether the input base station identification information is registered in the base station offset information table (108).

処理106で、入力された基地局特定情報が基地局オフセット情報テーブル301に登録されている場合(Yesの場合)、オフセット制御部30は、入力された基地局特定情報を上位装置5に通知して、LTE信号の送信元基地局が変わったことを報告する(110)。
そして、オフセット制御部30は、送信元基地局情報302を、今回受信した基地局特定情報及び対応する基地局オフセット値で更新し(112)、処理130に移行して基地局オフセット値を出力する。
In process 106, if the input base station identification information is registered in the base station offset information table 301 (if Yes), the offset control unit 30 notifies the input base station identification information to the higher-level device 5 and reports that the source base station of the LTE signal has changed (110).
Then, the offset control unit 30 updates the source base station information 302 with the currently received base station identification information and the corresponding base station offset value (112), and proceeds to process 130 to output the base station offset value.

つまり、オフセット制御部30は、送信元基地局に変化があった場合には、内部の送信元基地局情報302を更新するだけでなく、上位装置5にも通知することで、システム全体の管理に利用可能としている。 In other words, when there is a change in the source base station, the offset control unit 30 not only updates the internal source base station information 302, but also notifies the higher-level device 5, making it available for use in managing the entire system.

また、処理108において、入力された基地局特定情報が基地局オフセット情報テーブルに登録されていなかった場合(Noの場合)、オフセット制御部30は、当該基地局特定情報を付して、上位装置5に基地局オフセット値を問い合わせる(120)。 Also, in process 108, if the input base station identification information is not registered in the base station offset information table (No), the offset control unit 30 attaches the base station identification information and queries the higher-level device 5 for the base station offset value (120).

そして、上位装置5から基地局オフセット値を受信すると、オフセット制御部30は、基地局特定情報と基地局オフセット値とを対応付けて、基地局オフセット情報テーブル301に追加し(122)、処理112に移行し、送信元基地局情報302の更新、及び基地局オフセット値の出力を行う。
このようにして、オフセット制御部30における処理が行われる。
Then, when the base station offset value is received from the higher-level device 5, the offset control unit 30 associates the base station identification information with the base station offset value, adds the association to the base station offset information table 301 (122), and proceeds to process 112, where the source base station information 302 is updated and the base station offset value is output.
In this manner, the processing in the offset control unit 30 is carried out.

[実施の形態の効果]
本同期信号変換装置によれば、放送波からの時刻情報と無線通信システムのLTE信号に含まれるシステム同期信号とに基づいて、GPSに同期した時刻情報が算出される疑似GPS受信信号を生成して出力するものであり、同期信号取得部11が、LTE信号から、システム同期信号と、送信元基地局を識別する基地局特定情報を抽出し、オフセット制御部30が、予め記憶された基地局オフセット情報テーブル301を参照して、当該基地局特定情報に対応する基地局オフセット値を読み出して出力し、時刻情報同期部13が、当該基地局オフセット値に基づいてシステム同期信号のタイミングを補正して、補正されたタイミングで放送波時刻情報を出力することで、GPSの基準時刻に同期した同期時刻情報を生成し、GPS時刻情報変換部14が、当該同期時刻情報が算出される疑似GPS受信信号を生成するようにしているので、送信元基地局によって異なるフレームタイムオフセットを、実際のLTE信号の送信元基地局に応じて補正して、精度良くGPS基準時刻に同期した疑似GPS受信信号を生成して、受信側装置で正確な同期信号を生成可能とし、スループット低下を防ぐことができる効果がある。
[Effects of the embodiment]
According to this synchronization signal conversion device, a pseudo GPS reception signal is generated from which time information synchronized with GPS is calculated based on time information from broadcast waves and a system synchronization signal included in the LTE signal of a wireless communication system, and the pseudo GPS reception signal is output. The synchronization signal acquisition unit 11 extracts the system synchronization signal and base station identification information that identifies the transmitting base station from the LTE signal. The offset control unit 30 refers to a pre-stored base station offset information table 301, reads out and outputs a base station offset value corresponding to the base station identification information. The time information synchronization unit 13 corrects the timing of the system synchronization signal based on the base station offset value and outputs broadcast wave time information at the corrected timing, thereby generating synchronized time information synchronized with GPS reference time. The GPS time information conversion unit 14 generates a pseudo GPS reception signal from which the synchronized time information is calculated. Therefore, the frame time offset, which differs depending on the transmitting base station, is corrected in accordance with the actual transmitting base station of the LTE signal, and a pseudo GPS reception signal that is accurately synchronized with GPS reference time is generated, thereby enabling the receiving device to generate an accurate synchronization signal and preventing a decrease in throughput.

また、本同期信号変換装置によれば、LTE信号から取得した基地局特定情報が、基地局オフセット情報テーブル301に登録されていない場合には、オフセット制御部30は、上位装置5に問い合わせを行い、基地局オフセット値を受信すると、当該基地局特定情報に対応付けて基地局オフセット情報テーブル301に記憶し、時刻情報同期部13に基地局オフセット値を出力するようにしているので、未登録の基地局からのLTE信号を受信してシステム同期信号を利用した場合でも、当該送信元基地局に応じてオフセットを補正することができ、常に精度良くGPS基準時刻に同期した疑似GPS受信信号を生成することができる効果がある。 Furthermore, according to this synchronization signal conversion device, if the base station identification information obtained from the LTE signal is not registered in the base station offset information table 301, the offset control unit 30 queries the higher-level device 5, and upon receiving the base station offset value, stores it in the base station offset information table 301 in association with the base station identification information, and outputs the base station offset value to the time information synchronization unit 13. Therefore, even when an LTE signal is received from an unregistered base station and a system synchronization signal is used, the offset can be corrected according to the transmitting base station, and a pseudo GPS reception signal that is always synchronized with GPS reference time with high precision can be generated.

本発明は、LTE信号から取得したシステム同期信号のタイミングを送信元の基地局に応じて補正して、精度の高い疑似GPS受信信号を生成し、疑似GPS受信信号の受信側装置(例えば基地局装置)のスループット低下を防ぐことができる同期信号変換装置に適している。 The present invention is suitable for a synchronization signal conversion device that can correct the timing of a system synchronization signal obtained from an LTE signal in accordance with the transmitting base station, generate a highly accurate pseudo GPS reception signal, and prevent a decrease in throughput in the receiving device (e.g., a base station device) of the pseudo GPS reception signal.

1…同期信号変換装置、 2,20…基地局、 3…LTE局、 4…放送中継局、 5…上位装置、 11…同期信号取得部、 12…時刻情報取得部、 13…時刻情報同期部、 14…GPS時刻情報変換部、 15…疑似GPS受信信号送出部、 16…受信アンテナ、 21…GPS受信機、 22…GPS受信アンテナ、 30…オフセット制御部、 31…同期補正部、 32…時刻情報補正部、 33…同期時刻生成部、 301…基地局オフセット情報テーブル、 302…送信元基地局情報、 311…タイミング補正部、 312…同期カウンタ、 321…時刻補正部、 322…時刻カウンタ 1...Synchronization signal conversion device, 2, 20...Base station, 3...LTE station, 4...Broadcast relay station, 5...High-level device, 11...Synchronization signal acquisition unit, 12...Time information acquisition unit, 13...Time information synchronization unit, 14...GPS time information conversion unit, 15...Pseudo GPS received signal transmission unit, 16...Receiving antenna, 21...GPS receiver, 22...GPS receiving antenna, 30...Offset control unit, 31...Synchronization correction unit, 32...Time information correction unit, 33...Synchronization time generation unit, 301...Base station offset information table, 302...Source base station information, 311...Timing correction unit, 312...Synchronization counter, 321...Time correction unit, 322...Time counter

Claims (2)

無線通信システムの基地局の受信機に接続される同期信号変換装置であって、
前記無線通信システムの信号を受信して、GPS基準時刻に同期したシステム同期信号と、前記信号の送信元である送信元基地局を特定する基地局特定情報を取得する同期信号取得部と、
放送波を受信して、前記放送波から時刻情報を取得する時刻情報取得部と、
前記送信元基地局で生成される前記システム同期信号とGPS基準信号とのずれを基地局オフセット情報とし、前記基地局オフセット情報を基地局特定情報に対応付けた組を複数記憶しており、前記受信した無線通信システムの信号から取得された基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を出力するオフセット制御部と、
前記出力された基地局オフセット情報を用いて、前記システム同期信号のタイミングを補正し、当該タイミングに前記時刻情報を出力することにより、GPS基準時刻に同期した同期時刻情報を生成する時刻情報同期部と、
前記同期時刻情報に基づいて、前記同期時刻情報に一致した時刻を前記基地局で算出可能とするため、複数の衛星の軌道情報及び前記各衛星からの送信時刻に相当する時刻情報を含む疑似GPS受信信号を生成するGPS時刻情報変換部と、
前記疑似GPS受信信号を前記基地局に出力する疑似GPS受信信号送出部と、を備え
前記オフセット制御部は、前記無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報と、それに対応する基地局オフセット情報とを送信元基地局情報として設定しておき、新たに受信した無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報及びそれに対応する基地局オフセット情報が、前記送信元基地局情報と異なる場合には、前記新たに取得した基地局特定情報及びそれに対応する基地局オフセット情報で、前記送信元基地局情報を更新して設定することを特徴とする同期信号変換装置。
A synchronization signal conversion device connected to a receiver of a base station of a wireless communication system, comprising:
a synchronization signal acquisition unit that receives a signal from the wireless communication system and acquires a system synchronization signal synchronized with a GPS reference time and base station identification information that identifies a source base station that is a source of the signal;
a time information acquisition unit that receives a broadcast wave and acquires time information from the broadcast wave;
an offset control unit that stores a plurality of pairs of base station offset information, each pair corresponding to a base station identification information, and outputs the base station offset information corresponding to the base station identification information acquired from the received signal of the wireless communication system; and
a time information synchronization unit that uses the output base station offset information to correct the timing of the system synchronization signal and outputs the time information at the correct timing, thereby generating synchronized time information synchronized with GPS reference time;
a GPS time information conversion unit that generates a pseudo GPS reception signal including orbital information of a plurality of satellites and time information corresponding to the transmission time from each satellite, based on the synchronized time information, so that the base station can calculate a time that coincides with the synchronized time information;
a pseudo GPS reception signal transmitter that outputs the pseudo GPS reception signal to the base station ,
The offset control unit sets base station identification information acquired from a signal of the wireless communication system and its corresponding base station offset information as source base station information, and when the base station identification information acquired from a newly received signal of the wireless communication system and its corresponding base station offset information differ from the source base station information, updates and sets the source base station information with the newly acquired base station identification information and its corresponding base station offset information.
前記オフセット制御部は、前記無線通信システムの信号から取得した基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を記憶していない場合は、接続する上位装置に前記基地局特定情報に対応する基地局オフセット情報を問い合わせ、前記上位装置から得られた基地局オフセット情報を前記時刻情報同期部に出力することを特徴とする請求項1記載の同期信号変換装置。 The synchronization signal conversion device according to claim 1 , characterized in that, when the offset control unit does not store base station offset information corresponding to the base station identification information acquired from the signal of the wireless communication system, it inquires of the connected higher-level device about base station offset information corresponding to the base station identification information, and outputs the base station offset information obtained from the higher-level device to the time information synchronization unit.
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